中国如何在本世纪中叶实现碳中和
1221字
2021-02-15 11:19
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火星译客

中国是世界上最大的二氧化碳排放国,已承诺在2060年前实现碳中和,并在未来10年内开始削减排放量。

上个月,中国国家主席习近平在联合国大会(United Nations General Assembly)的一次会议上向台下的世界领导人做出了这一雄心勃勃的承诺。这一消息令许多研究人员感到惊讶,甚至包括中国的研究人员,他们没想到会有如此大胆的目标。这是中国的第一个长期气候目标,将要求中国将二氧化碳和其他温室气体的排放控制在零水平,这意味着抵消排放,例如种植树木或捕获碳并将其储存在地下。

在这一声明发布后,《自然》杂志探讨了几项与政府密切合作的有影响力的研究团体提出的建议,这些建议旨在探讨中国如何在2060年前实现中立性。这些计划在细节上有所不同,但一致认为,中国必须首先开始使用零排放能源生产大部分电力,然后尽可能扩大这种清洁能源的使用——例如,从燃油汽车转向电动汽车,还需要能够捕获燃烧化石燃料或生物质释放的二氧化碳并将其储存在地下的技术,即碳捕获与储存(CCS)。

加州伯克利劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的退休能源政策研究员马克•莱文(Mark Levine)表示,中国碳中和目标的消息是全球气候的“游戏规则改变者”,并可能鼓励其他国家采取更快的行动。

清华大学(Tsinghua University)气候模型专家张希良(Zhang Xiliang)提出的一项提案显示,中国要想实现这一目标,到2060年发电量需要增加一倍以上,达到15,034太瓦时,其中大部分来自清洁能源。这一增长将由未来40年可再生能源发电的大幅增加所推动,其中太阳能发电将增加16倍,风能发电将增加9倍。要取代燃煤发电,核能需要增加六倍,水电需要增加一倍。

包括煤炭、石油和天然气在内的化石燃料仍将占能源消耗的16%,因此需要与碳捕获与储存相配合,或通过新的森林生长和可以直接从大气中吸收二氧化碳的技术来抵消。

张希良的模型是与位于剑桥的麻省理工学院合作开发的,是清华大学气候变化与可持续发展研究所领导的中国低碳未来国家重大项目的一部分。这项工作在10月12日由环境官员参加的会议上提出。“我们的模式是支持政府决策的主要模式,”张希亮说。

根据他们的计划,排放量将继续上升,从2020年的98亿吨二氧化碳增加到2025年的103亿吨左右。然后在5-10年内保持稳定,然后在2035年后急剧下降,到2060年达到净零。

莱文说,但要让中国经济在如此短的时间内摆脱对化石燃料的依赖,代价将是昂贵的。燃煤发电约占全国发电量的65%,目前计划或在建的燃煤发电站有200多座。而依赖化石燃料的行业“将会激烈反对”。

位于堪培拉的澳大利亚国立大学的环境经济学家Frank Jotzo表示,一个主要的成本将是大规模整合风能和太阳能所需的能量储存。

但纽约石溪大学的能源系统建模师何刚说,在过去的十年里,电池存储变得越来越便宜,这可能会降低成本。他说,如果可再生能源技术的成本趋势持续下去,到2030年,中国60%以上的电力将来自非化石燃料。“这相当令人激动。”

提高核能

其他团队也为中国设想了一个碳中性的未来。中国国家发展和改革委员会能源研究所的能源模型专家蒋克军预测,二氧化碳排放将在2022年达到峰值,达到100亿吨左右,然后在2050年急剧下降到零排放。

为了实现这一目标,到2050年,发电量将翻一番,达到14800太瓦时。这个输出量与张希良的模型相似,但主要由核能(28%),其次是风能(21%),太阳能(17%),水力发电(14%)和生物质能(8%)。煤炭和天然气将占电力生产的12%。

这意味着,中国的核电能力——目前约50座核电站的发电量为49千兆瓦——需要通过快速建设新核电站,增加5倍,到2050年达到5.54千兆瓦。

根据江克军的分析,核电比太阳能和风能能提供更稳定的基本负荷。他补充说,最新的核电站设计是安全的,产生的放射性废料也最少。

但许多研究人员对核能的潜力持怀疑态度。建造这些工厂所需的成本和时间显著增加。2011年日本福岛第一核电站(Fukushima Daiichi)发生的核泄漏事件,让很多公众无法接受在内陆建设核电站。

减少碳排放

研究人员的另一个关键症结——CCS的作用。该模型提出,用煤、天然气和生物燃料产生的约850亿瓦的电力可以安装捕捉和储存碳排放的技术。

北京中国科学院大学(University of Chinese Academy of Sciences)气候经济学家段洪波(Hongbo Duan)表示,“严格的气候目标需要大量使用CCS”。他开发了一个模型,也需要大量使用CCS技术。

但这需要大量投资,因为中国目前只有一个大型CCS设备在油田运行,还有7个设备正在规划或建设中。从长远来看,CCS将允许中国继续使用部分燃煤发电,但一些研究人员表示,这项技术仍然非常昂贵,限制了其应用。

许多研究人员认为,中国应该停止建设新的燃煤电厂。国家发改委中国可再生能源中心(China National Renewable Energy Centre)驻哥本哈根的能源系统建模师卡埃尔•桑德霍尔特(Kaare Sandholt)表示,在40年后的中立性期限之前,现有电厂的寿命将达到上限。

但他说,在实现转变的过程中,中国还需要考虑到大约350万煤矿和电力行业工人的福祉和经济安全,以及许多依赖廉价电力和供暖的人。

未来几个月,中国实现中性排放的道路可能会变得更加清晰。中国和所有签署了2015年巴黎气候协议的国家一样,必须在年底前提交增加的减排目标。官员们还在起草中国最新的社会和经济发展五年计划,该计划将于3月发布,预计将包括实现中立性的政策。

天津大学经济学家张忠祥表示,能源和气候目标的详细分解将显示出中国对实现碳中和目标的认真程度。

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