中国2050能源和排放情景研究

中国2050能源和排放情景研究姜克隽[e-mail]能源研究所27中国能源环境综合评价模型(IPAC)框架ERI,ChinaERI,China能源经济模型IPAC-SGM能源技术模型IPAC-AIM能源与排放情景模型IPAC-Emission技术评价模型IPAC/TechIPAC/MESSAGE动态能源经济模型IPAC-TIMER区域能源环境模型IPAC/AIM-Local能源需求供应价格/投资经济影响中长期分析能源需求供应价格/投资中长期分析中短期能源需求技术政策评价分部门详细技术流程分地区中短期能源需求技术政策评价经济能源发展模型IPAC-AIM/CGE能源需求供应全范围排放价格，资源，技术中长期分析经济影响环境产业污染物排放中期分析技术发展环境影响技术战略大气扩散模型IPAC/AIM-air健康影响评价模型IPAC-health简单大气模型MAGGIC区域污染对策模型GAINs-Aisa能源预警/短期预测模型IPAC/预警物质需求模型IPAC/AIM-Material28中国能源环境综合对策评价模型IPAC:一个多模型框架共同参数设计技术模型AIMMESSAGE经济能源模型SGMTIMER综合模型IPAC技术对策经济环境能源对策国家/地区35个国家排放情景动态经济一般均衡参数292050低碳情景模型分析框架全球模型IPAC-Emission能源系统模型IPAC-AIM/技术模型经济能源系统模型IPAC-CGE全球能源需求和供应全球温室气体排放全球减排目标排放分担能源进出口能源价格减排成本未来经济发展结构高耗能行业发展减排成本中国能源和排放情景分部门能源需求分部门能源供应减排成本30模型关联能源与排放情景模型IPAC-E气候模型CO2和其他温室气体排放大气温室气体浓度全球情景设计区域排放分担减排政策31自顶向下模型IPAC-SGM非能源产品需求能源需求市场均衡IPAC-AIM/技术模型自底向上模型每个部门的产量能源价格非能源产品供应能源供应终端部门用能技术选择能源效率进步能源供应技术选择生产函数32原因和目的a模型是扩展思维的工具，细化与分析目标相关的因素。a过去的分析方法比较简单，但随着工具的进步，研究机构的听众所关心的问题也在不断深入。a能源环境问题常常比较复杂，需要多方面考虑，回答不同关心者的不同问题。aIPAC就是希望能够从不同的方面深入分析能源环境问题。33部门行业(用途)能源服务技术和未来可能导入的碳减排技术h高温高压发电（供热）机组h次高压发电机组h中温中压发电（供热）机组h低温低压发电机组h燃气轮机发电机组h柴油机发电机组先进的煤炭燃烧和转换技术h整体煤气化燃气-蒸汽联合循环发电技术（IGCC）h亚临界和超临界煤粉炉燃烧发电技术（PCFC）h常压流化床燃烧发电技术（AFBC）h压流化床燃烧发电技术（AFBC）h循环流化床燃烧发电技术（CFBC）h加压流化床燃烧发电技术（PFBC）h先进的加压流化床燃烧发电技术（APFBC）h直接燃煤燃气轮机发电技术h直接燃煤柴油机发电技术h综合气化燃料电池发电技术（IGFC）h间接燃烧空气轮机联合循环（EFCC）h高性能发电技术（HIPPS）h燃料电池和燃料电池+燃气轮机组的联合循环h部分气化空气预热燃煤联合循环发电技术（PGACC）着眼于环境保护的电力生产技术h高效率、超临界的燃气联合循环发电技术（CCGT）h燃气蒸汽联合循环发电技术（GTCC）h热电联产技术（CHP）h使用燃料电池（FC）、微电机和斯特林发动机的分散供电系统h安全和低成本的核能发电技术h水力发电技术h抽水蓄能发电技术h风能、太阳能、生物质能等新能源和可再生能源发电技术h垃圾焚烧发电技术h垃圾填埋气发电技术h更高效的光伏发电技术等h可再生能源制取液体燃料技术h氢能技术h地热发电h废气和燃料脱碳、储碳技术h余能发电技术h湿法烟气脱硫技术h喷雾干燥法脱硫技术h炉内脱钙加尾气增湿活化脱硫h海水脱硫技术h电子束脱硫技术h循环流化床干法烟气脱硫技术h选择性催化还原法烟气脱硝技术h选择性非催化还原法烟气脱硝技术h低NOX燃烧器炉内燃烧脱硝技术能源供应部门发电能源服务技术和潜在的碳减排技术（电力）34h炼焦设备：小型焦炉、大型焦炉、国际先进型焦炉、日本先进型焦炉、焦炉煤气回收装置、型煤炼焦技术、新一代炼焦新技术、h煤炭调湿技术、h熄焦技术：湿法熄焦、干法熄焦（CDQ）h烧结设备；小型烧结机、大型烧结机、国际先进型烧结机、烧结机排烟脱硫（脱氮）技术、球团烧结、h炼铁设备：小型高炉、大型高炉、国际先进型高炉、湿式高炉炉顶压差发电装置(TRT)、干式高炉炉顶压差发电装置(TRT)、高炉富氧喷吹煤粉技术（PCL）、高炉煤气回收装置、高炉热风炉余热回收、h炼钢设备：小型平炉炼钢、中型平炉炼钢、大型平炉炼钢、小型转炉炼钢、中型转炉炼钢、大型转炉炼钢、带转炉煤气回收装置的转炉、大中小型交流式电炉炼钢、大中小型直流电弧炉炼钢、废钢预热技术、二次精炼技术、直接还原和熔融还原炼钢技术、铁水预处理、炉外精炼技术h铸造设备：铸模机、节能型铸模机、连铸技术、高效连续铸造技术、近终形连铸技术h扎钢设备：初扎机、大型初扎机、加热炉、热带轧机、冷轧机、节能加热炉、节能热带轧机、节能冷轧机、连铸热装置及直接轧制装置、高效连续轧钢装置、H型钢扎制技术、柔性钢扎制技术、热带无头扎制技术、条钢线材无头扎制技术等。h自备电站：凝气式电站、背压式电站、先进型电站、热电联产装置等。工业部门钢铁能源服务技术和潜在的碳减排技术（钢铁）35SteelproductionprocessinChinaCokemakingSinteringIronmakingPigIronConvertorOpenHearthElectricFurnaceDirectReductionDIOSorCOREXRecycledsteelCastingHeatingHotRollingSteelHeatingCoolRollingSteelContinuousCastingSteelmaking36IPAC模型已经具有较好的学术公开性37IPAC模型已经具有较好的学术公开性38中国2050情景构架好的能源安全效果坏的气候变化效果坏的能源安全效果好的气候变化效果基准情景650PPMV减排情景550PPMV减排情景450PPMV减排情景低碳情景39EmissionScenarios(排放情景）基于两维的情景设计：纵轴（经济与环境）、横轴（全球化与强调地区发展）。A族情景更考虑经济发展，B族更考虑环境和可持续发展。情景树的根部为驱动因素（社会经济发展、能源等等），意味着这是各族情景的基础，无论每个情景的描述如何，都是从其驱动因子考虑。40•与IPCC排放情景类似的研究方法•展望与回望相结合的研究方法本研究所采取的研究方法41•情景族：基准情景，低碳发展情景，减排目标情景•情景组：基准情景，低碳发展情景，多个减排目标情景•情景：共5到7个情景情景设置框架42•能源活动排放：能源开采，能源利用（燃烧)•土地利用排放：农业活动，林业，土地利用变化•工艺过程排放•考虑碳捕获和碳储存（CCS）排放分析范围43•当地污染物：SO2，NOx，CO，PM（PM10）•温室气体：CO2，CH4，N2O，HFC，PFC，SF6，NMVOC，黑炭污染物和温室气体44•全球分析和全国分析结合2050年中国的快速能源增长使得中国的能源情景必须要在全球模型框架下进行。同时在全球温室气体稳定目标下需要进行一些排放分担分析。全国模型分析则与全球模型结合更进一步细化能源情景分析。•多个模型经济模型分析：IPAC-CGE模型，DRC模型，解析经济发展驱动因素和行业结构全球模型分析：IPAC-Emission模型，全球排放，能源进出口，能源价格全国能源模型和工艺排放模型：IPAC-AIM/技术模型土地利用模型：IPAC-AGLU模型技术发展评价模型：清华/ERIMESSAGE模型简化气候模型：MAGGIC模型研究方法论45•2050社会发展目标途径分析：GDP增长方式，部门发展，消费方式•能源和排放情景•中国的减排目标，全球分担•中国减排成本分析，减排成本曲线•共有效益（Co-benefit）分析•中国承诺分析•技术发展分析：关键技术的学习曲线关键研究问题46基准情景低碳情景650PPM情景550PPM情景450PPM情景实现国家三步走目标2005年至2020年年均增长速度为9%，2020年至2035年为6%,2035年到2050年3.8%人口2040年达到高峰在14.7亿左右2050年为14.6亿2050在14.7亿左右2050在14.7亿左右2050在14.7亿左右2050在14.7亿左右人均GDP2050年达到17万元，即2.5万美元左右与基准情景类似与基准情景类似与基准情景类似与基准情景类似产业结构经济结构优化，与目前发达国家的格局类似；新兴工业和第三产业发展快速,信息产业占据重要位置，社会发展显示高物质消耗特点经济结构进一步优化与低碳情景类似与低碳情景类似与低碳情景类似城市化率2030年63%，2050年70%与基准情景类似与基准情景类似与基准情景类似与基准情景类似进出口格局2020年开始初级产品开始失去国际竞争力，高耗能产品以满足国内需求为主；高附加值行业和服务业出口明显增加与基准情景类似与基准情景类似与基准情景类似与基准情景类似一次能源需求弹性系数0.380.4一次能源需求量2050年65亿吨标煤左右2050年53亿吨标煤左右2050年53亿吨标煤左右2050年52亿吨标煤左右2050年50亿吨标煤左右CO2排放量42亿吨碳左右，176亿吨CO243亿吨碳左右，158亿吨CO222亿吨碳左右，80亿吨CO213亿吨碳左右，47亿吨CO27亿吨碳左右，26亿吨CO2国内环境问题得到较好治理，但是仍然为先污染后治理，体现环境KUZNETZ曲线效果得到较好治理，但是仍然为先污染后治理，体现环境KUZNETZ曲线效果得到较好治理，体现可持续发展理念得到较好治理，体现可持续发展理念得到较好治理，体现可持续发展理念全球发展全球经济一体化，中国扮演世界经济发动机角色全球经济一体化，全球经济一体化，全球经济一体化，全球经济一体化，在基准情景下实现减排。GDP与三种基准情景类似，取决于减排成本。GDP同基准情景在基准情景下实现减排。GDP与三种基准情景类似，取决于减排成本。在基准情景下实现减排。GDP与三种基准情景类似，取决于减排成本。各情景的主要参数与特征47基准情景650PPM情景550PPM情景450PPM情景低碳情景能源使用技术进步2040年先进用能技术得到普遍应用，技术效率比目前提高30％左右2030年先进用能技术得到普遍应用，中国为世界技术领先者，技术效率比目前提高40％左右2030年先进用能技术得到普遍应用，中国为世界技术领先者，技术效率比目前提高40％左右2030年先进用能技术得到普遍应用，中国为世界技术领先者，技术效率比目前提高40％左右2030年先进用能技术得到普遍应用，中国为世界技术领先者，技术效率比目前提高40％左右煤炭：0.4%煤炭：0.4%煤炭：0.4%煤炭：0.4%石油：0.8%石油：0.8%石油：0.8%石油：0.8%天然气：0.8%天然气：0.8%天然气：0.8%天然气：0.8%煤炭：0.4%煤炭：0.4%煤炭：0.4%煤炭：0.4%煤炭：0.4%石油：0.8%石油：0.8%石油：0.8%石油：0.8%石油：0.8%天然气：0.8%天然气：0.8%天然气：0.8%天然气：0.8%天然气：0.8%非常规能源资源利用2040年之后需要开采非常规天然气，非常规石油的需求很小。2040年之后需要开采非常规天然气2040年之后需要开采非常规天然气2040年之后需要开采非常规天然气2040年之后需要开采非常规天然气太阳能、风能等发电技术2050年成本为0.25元/kWh2050年成本为0.25元/kWh2050年成本为0.25元/kWh2050年成本为0.25元/kWh2050年成本为0