中国能源转型展望2024

　　情景分析的关键结论和建议

    　　研究的背景

    　　《中国能源转型展望2024）（CETO 2024）展望了中国2060年前能源转型的路径和前景。中国已经制定了在本世纪中叶实现全面建成社会主义现代化强国的战略目标，具体分为两步走：第一步是从2020年到2035年，基本实现社会主义现代化第二步是从2035年到本世纪中叶，建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。中国拥有巨大的人口规模，以全体人民共同富裕作为努力目标，重视物质文明和精神文明的协调，强调人与自然的和谐共生，坚持走和平发展道路，因此中国的现代化既有各国现代化的普遍特征，更有基于中国国情的中国特色。

    　　中国承诺2030年前实现二氧化碳排放达峰，2060年前实现碳中和。这一承诺不仅是中国实施现代化战略的重要组成部分，也是对应对全球气候变化的重要贡献。通过推动能源转型，中国不仅能够有效应对全球气候变化挑战，更能以此为契机，推动经济结构转型、提升产业竞争力，使中国的现代化进程更加和谐、更加繁荣、更可持续。立足中国国情，借鉴国际经验，统筹中国的经济社会发展和碳排放目标愿景，以中国式现代化统领中国的能源转型，为构建新型能源体系描绘蓝图，是本研究的重点和难点所在。

    　　CETO 2024在分析近年全球能源转型发展的基础上，回顾了近十年中国能源转型的最新成效，系统分析了能源生产和消费的转型前景，重点探讨不同情景条件下，中国实现能源系统净零碳排放的路径和技术解决方案。课题组立足中国实际，分别采用中国终端能源需求分析模型（ERI-LEAP）、中国电力热力部署优化模型（ERI-EDO）和中国能源转型社会经济影响评价模型（CETPA），分析了终端能源消费、电力热力供应及分布、能源转型对经济社会和环境的影响，在最大程度上实现经济发展、能源发展、社会发展、能源安全与碳减排的统筹协调。

    　　能源转型的两个情景

    　　在对2060年前中国能源转型的分析中，CETO 2024课题组设置了两个情景。两个情景的共同点，是中国将在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。考虑到全球气候变化形势日益紧迫，但是国际政治经济态势日趋复杂多变，课题组设置了基准碳中和情景（BCNS）和理想碳中和情景（ICNS）。其中：

    　　基准碳中和情景（BCNS）描述的前景是：经过一系列巨大努力，中国中长期经济社会发展愿景和碳达峰碳中和目标愿景如期实现。但是，未来国际政治经济形势日趋复杂，地缘冲突时有发生，应对气候变化在某些国家退居次要位置甚至发生　　“退群现象”；气候变化相关的贸易壁垒纷争较多，达成一致难度大；低碳零碳技术研发合作、产业合作难度大；新技术因全球市场分割而成本降低难度大。在这种国际形势下，中国要坚持做好自己该做的事，以2030年前实现二氧化碳排放达峰、2060年前经济社会系统实现碳中和为目标，推动中国中长期能源转型，为中国实现2060年前经济社会系统的碳中和做出决定性贡献。

    　　理想碳中和情景（ICNS）描述的前景是：经过一系列巨大努力，中国中长期经济社会发展愿景和碳达峰碳中和目标愿景如期实现，全球气候变化的严峻形势唤醒了各国采取行动的强烈意识，各国决定把加快能源转型作为本国发展的优先事项，虽然政治经济冲突在个别地区、个别时间段偶尔发生，但各国愿意为应对气候变化，加强能源转型的政治合作、经济合作、贸易合作、产业合作、技术合作、资金合作、人才合作、知识共享和数据共享，形成合力，使低碳、零碳、负碳技术研究开发的成本更低，各国都能更早、更低成本地大规模使用低碳零碳技术，帮助能力不足的发展中国家提高应对气候变化能力。中国作为“地球村”的一员，在力所能及的基础上，为其他国家提供技术、装备、能力建设等支持，携手推动全球能源转型，共同拯救地球家园。

    　　主要结论

    　　通过情景分析，课题组的主要结论如下：

    　　经过巨大努力，能源转型能为中国实现2060年前经济社会系统的碳中和作出决定性贡献。到2060年，中国经济规模将增长到2020年水平的3.3~3.6倍。按当量热值计算，一次能源消费总量先增加后下降，到2060年时一次能源消费总量比峰值下降三分之一左右。BCNS和ICNS两种情景下，随着能源转型技术（包括碳捕集等负碳技术）和相关产业加快发展，中国能源系统可以在2060年前实现净零碳排放，助力2060年前实现经济社会系统的碳中和。

    　　通过模型分析和专题研究，课题组得到五个重要结论：

    　　（一）节能和提高能效是能源转型的前提，持续的电气化是迈向碳中和的有效途径。如果不能有效节约能源，则能源转型对绿色能源的需求量更大，实现能源转型难度更大、速度更慢。因此，节能和提高能效是能源转型的前提和基础。在节能和提高能效方面，狭义的节能和提高能效，是指提高能源技术效率；广义的节能和提高能效，是指提高能源经济效率（即降低经济发展对能源消费的依赖程度）。中国一次能源消费量（按电热当量法计算，下同）将先上升后下降，2060年时一次能源消费量比峰值下降三分之一左右。在电气化方面，狭义电气化是指终端用能部门直接用电，广义电气化是指终端用能部门使用电力、由电制备的合成燃料，以及用电产生的商品热。2023年，中国的狭义电气化率和广义电气化率为28%左右，预计　　2060年中国的狭义电气化率提高到59%~62%，广义电气化率提高到79%~84%。

    　　交通运输部门的电气化率提升最快，建筑部门电气化可达到的比例最高。2060年时，终端用能领域中工业、货运、航空等领域仍然需要一些化石能源作为支撑，是最难减排的领域。模型分析表明，加强能源转型国际合作，有利于最新的高效节能技术和电气化技术在中国和全球推广，加快工业、建筑、交通领域的低碳转型步伐。（二）建设风光为主的新型电力系统，是能源转型的必然选择。能源供应低碳化是能源供应侧转型的主要途径，非化石能源电力替代化石能源电力是核心要务。

    　　2023年，中国发电装机结构中，非化石能源发电装机占53.9%，化石能源发电装机占46.1%。到2060年，中国发电总装机需要达到105.3~118.2亿千瓦，是2023年的4倍左右。其中，可再生能源发电装机占比将达到96%左右；可再生能源发电量占比达到93%～94%。2060年时，核电和抽水蓄能装机分别达到1.8亿千瓦和3.8亿千瓦，加装碳捕集与封存设备的生物质发电装机容量超过1.3亿千瓦。能源转型要始终坚持“先立后破”，在新能源和可再生能源发电能力增长和电力系统控制能力逐步增强的基础上，煤电一边从基荷电源向调节电源、备用电源逐步转型，一边自然退役。模型分析表明，加强能源转型国际合作，有利于中国进一步提高非化石能源供应能力和电网安全。

    　　（三）构建高度智能化的电网新形态，是新型电力系统建立的核心要义。构建新型电力系统是中国能源转型的核心举措，必须坚持全国一盘棋，统筹好“源-网-荷-储-氢”各类资源的发展，形成“大互联，小平衡”电网形态。一是优化电网格局，到2035年基本形成“西电东送、北电南送、区域互济”的电网结构，利用数字化智能化技术，使电网像“海绵”一样灵活应对电力供需变化：到2060年，西北、东北、华北地区的电力外送规模合计比2022年提高140%～150%。二是持续加强配电网建设，适应大规模分布式新能源发展，推动配电网从“无源”的单向辐射网络向“有源”的双向交互系统转变：以工业、农业、商业、居民可再生能源自发自用为重点，形成海量零碳配电网支点，为超过50亿千瓦分布式光伏、分散式风电发展提供有力支撑。三是推进多网融合，借鉴国际合作经验，构建以电氢为枢纽、电力热力交通全面融合的能源网络新形态。到2060年，绿氢的规模需要达到3.4~4.2亿吨标准煤，电制氢和电制合成燃料将成为支撑电网负荷平衡、促进电网跨季节调节的重要补充手段。电化学储能能力达到2.4-2.8亿千瓦，电动汽车保有量达到4.8~5.4亿辆，相关的车网互动能力达到8.1～9.0亿千瓦，为电力系统提供即时响应能力。

    　　（四）科技创新是能源转型的动力来源，能源新质生产力孕育着广阔的市场空间。发展新质生产力是中国能源转型的鲜明特点，能源生产和消费相关的低碳零碳负碳新技术、新装备、新产业具有广阔的市场空间，孕育着巨大的投资机遇。从能源装备需求看，2060年中国风电、光伏装机合计将达到100亿千瓦左右，中国风电光　　伏设备的资金需求将从2023年2万亿元/年左右增长到2060年6万亿元/年左右，未来三十多年投资需求累计超过160万亿元。从用能设备需求看，能源转型需要中国在未来三十年间对工业、建筑、交通运输等各个领域的用能设备进行更新或改造，电炉钢、氢基竖炉炼钢、绿氢化工、超低能耗建筑、高效热泵采暖、电动汽车、燃料电池汽车等低碳零碳用能设备孕育着前所未有的市场需求，从实现碳中和的零碳、负碳技术看，发展碳捕集与封存（CCS）、工业二氧化碳循环利用等技术是实现碳中和不可或缺的重要手段，必须要从当前着手开始研发和规划。未来三十年，中国能源系统的设备更新和改造将全面进入加速期，能源设备更新改造需求规模持续扩大，将为中国经济增长提供持续的内生动力。加强能源转型国际合作，有利于中国与世界各国携手降低能源转型新技术的制造成本、服务成本和使用成本，推动全球和中国更早实现碳中和，（五）能源体制机制改革需不断深化，同时构建推动能源转型的法律制度体系。能源转型的顺利推进，必须要有能源体制机制的改革作为保障。从能源法律制定和修订看，化石能源主导时期建立的能源法律法规标准已难以适应能源转型的需要，要建立与碳达峰碳中和目标愿景相匹配的能源法律制度，明确责任主体、强化法律义务、制定奖惩措施。从能源市场改革看，要打破区域壁垒，建立全国统一的电力市场，逐步推动构建适应高比例可再生能源特性的电力市场体系。从能源价格改革看，要发挥碳定价对能源活动的“指挥棒”作用，持续推进电力、煤炭、石油、天然气等能源价格改革。从能源统计等基础制度看，要提高可再生能源电力和热力、生物质能、氢能等非化石能源的统计能力，完善绿色电力证书制度，建立绿氢、绿氨、绿醇等绿色能源证书制度。加强能源转型的国际合作，有利于与世界各国在立法和能源治理方面深入交流，为中国能源转型提供更好的政策保障。

    　　中国推进能源转型仍然面临一系列的困难和挑战。主要包括：一是经济结构偏重，钢铁、水泥、化工等高耗能工业在中国经济中占据重要地位，经济结构调整、产业转型难度大、任务重，二是能源结构偏煤。中国是世界上能源消费量最大的国家，煤炭占中国能源消费量一半以上。如何跨越“油气时代”直接用新能源和可再生能源大规模替代煤炭，在人类历史尚无先例可循。三是电力需求一边高速增长、一边实施转型难度加大。近年来，中国电力需求快速增长，既要绿色低碳，又要保障安全，还要价格可承受。特别是近几年中国电力需求出现快速增长，但可再生能源发展面临着国土空间保障不足、系统消纳能力不够、储能成本高等现实制约，进一步加快发展难度大。四是能源转型的市场驱动力亟待增强。长期以来，中国高碳能源价格低、低碳能源价格高，各地区能源价格差异较大，利用市场手段推动能源转型，任务相当艰巨。

    　　展望未来，中国能源系统低碳转型面临的不确定性值得高度关注。主要的不确定性有：一是未来产业结构调整仍存在较大不确定性，钢铁、水泥、电解铝、化工等高耗能产品的产量变化对中国能源供需规模和转型前景影响巨大，目前很难准确预测。二是数字化、智能化对中国电力需求增长的影响力度和数智化相关的电力消耗规模，目前很难准确判断。三是零碳技术和负碳技术在中长期的成熟度、安全性、经济性，目前仍很难把握。四是与能源转型国际合作相关的产业发展、国际贸易和产业链供应链发展前景，目前仍存在一定的不确定性。

    　　总之，中国的能源转型是一项长期而艰巨的社会工程。中国需要在不到四十年的时间里先越过碳排放峰值、再实现碳中和，挑战大、任务艰巨。这更需要决策者直面挑战并发现解决办法，从各种不确定性中寻找确定性，时刻确保中国的能源转型在正确道路上行稳致远。

    　　中国要从能源消费电气化、能源供应低碳化、能源供需互动化、能源科技产业化、能源治理现代化五个方面同步推进能源转型，同时加强能源转型国际合作，共同探索能源转型之路，在推动中国能源转型顺利前行的同时，为全球能源转型贡献中国力量。