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脱碳产业是中国净零战略的关键
时间:2021-01-21 来源:清洁供热分会
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中国已承诺在2030年之前实现CO2排放峰值,并在2060年之前实现碳中和。中国的“十四五”计划将于3月发布,随后是部门导向计划。它将首次包括解决气候变化的专门计划。IRENA的Dolf Gielen,Yong Chen和Paul Durrant首先是对中国的能源结构进行审查,然后再涉足占最终最终能源使用60%的工业部门此处的成功将明显影响并影响其总排放策略。中国的能源以煤炭为主导(2019年占一次能源使用的58%),其次是石油(19%)。值得注意的是天然气的份额已从2010年的4%上升到8%IRENA的评估得出结论,到2050年,中国必须将年度工业排放量减少三分之一(= 1.5Gt CO 2这样做意味着加快可再生能源的发电和电气化这意味着着重于可再生气体(绿色氢),生物燃料特定行业的氢基合成燃料,可再生能源的甲醇以及CCS的部署。中国应建立竞争性市场整合了新技术,运营实践和业务模型。我们将找出中国在3月朝着这种道路前进的程度。它在全球范围内广泛的工业生产中占主导地位,这意味着该部门的脱碳成功对我们所有人都有影响。

中国国家主席习近平于2020年9月22日在第75联合国大会一般性辩论中宣布中国将力争在2030年之前使二氧化碳(CO2)排放达到峰值,在2060年之前实现碳中和在不到三个月的联合国气候峰会上,习近平主席设定了2030年的目标,即太阳能光伏和风能总量达到1,200GW到2030年非化石燃料在一次能源结构中份额增加到25%,取代了之前20%的目标,这是中国新的NDC承诺的一部分。

这些公告对中国乃至世界都具有重大影响。为了实现这一雄心壮志,中国需要为经济的许多部门制定明确的战略目标必须制定长期的能源计划,为指导中国即将到来的五年计划的决策提供总体框架。

中国的人均排放量超过欧洲

中国是世界上最大的CO2排放国,约占全球排放量的28%,因此其减排行动将为实现巴黎气候目标做出重大贡献。2018年,中国与能源有关的CO2排放量为10 Gt,其中还有来自工业流程的额外排放量。7.7吨排放量来自煤炭使用,1.4吨来自石油,0.4吨来自天然气,2吨来自工业过程排放。 中国的人均排放量(约7吨/人均/年)超过了欧洲。

中国的能源以煤炭为主导,2019年约占一次能源使用的58%。石油占剩余能源的大部分(19%),2019年天然气所占比例为8%,高于2010年的4%。

近年来,包括工业过程在内的煤炭总消耗量一直稳定在约4 Gt煤当量。短期前景喜忧参半,主要受电力和工业领域的需求影响。能源与清洁空气研究中心的数据显示,到2019年10月,中国金属行业的煤炭需求增长了7%,化工行业的煤炭需求增长了11%,用于生产水泥和玻璃的煤炭需求也有所增加。

中国的力量组合

截至2019年底,中国的煤炭发电能力1,051吉瓦。在2,010吉瓦的总发电量中,约有52.2%来自煤炭,而39.5%是可再生能源,其余来自石油,天然气和核能。

向可再生能源的过渡将是中国能源过渡的基石,太阳能和风能的目标是在2019年至2030年之间增加三倍,这是习近平主席最近设定的新目标。但是,需要加快可再生能源的部署,以允许替换现有的煤基发电并满足不断增长的电力需求(中国国家电网公司和IRENA的研究得出的结论是,到2050年,用电量将占中国最终能源使用量的一半以上。)

中国的制造业活动

工业部门能源消耗占最终最终能源使用总量的60%(用于能源和非能源使用),且排放量成比例。但是,迄今为止,工业部门的减排很少受到政策关注

2019年,中国工业和建筑业的产出(以增加值衡量)增长了约5.7%。在工业中,非金属矿物产品制造业(主要是水泥)的产量增长了8.9%,而钢铁产量则增长了9.9%。按质量计算,水泥产量同比增长6.8%,在2018年下降8.4%之后又回到2017年的水平。同样,钢铁产量同比增长7.3%。由于工业活动的增加,与燃烧过程无关的CO 2排放量增加了5.6%到2020年,政府刺激计划进一步提高了这些部门的产出,2排放这为实现气候承诺带来了更多挑战。

图1:2019年中国一次能源消费量/资料来源:国家统计局,2020年

图2:2019年中国一次能源需求量/资料来源:国际能源署(IEA

中国是世界上最大的能源密集型商品生产国,包括:

  • 水泥:中国占2019年水泥产量的一半以上。中国的水泥产量为2.33 Gt,其熟料产量也达到了历史最高纪录1.52 Gt。(因此,熟料与水泥的比率为0.65,是世界上最低的之一,这很重要,因为熟料的生产是水泥生产的主要排放源。)
  • 钢铁: 2019年,中国的粗钢产量达到996吨,占全球产量的53.3%,而2019年黑色金属废料的消费量为216吨,回收率较低,但可归因于经济中废钢供应有限。碱性氧气炉(BOF)占了钢铁生产的大部分初级钢材(89.6%),其余10.4%的废料来自电弧炉(EAF)的废钢。目前,中国转炉钢厂的平均废钢/粗钢比率为20.2%,占废钢消费量112.7Mt。中国电弧炉产量达103.2吨。
  • 铝: 2019年中国生产了35.8吨原铝(占世界产量的56%)和71.3吨氧化铝冶炼厂的氧化铝原料。以AC为基础,电耗为13,531 kWh / t –如此高的能效可归因于资本存续的年轻。
  • 氨和甲醇:在化工领域,中国在2019年的70吨产能中生产了47.5吨氨。这大约占世界产量的26%。目标是限制氨肥的过量使用,但新的市场可能会长期出现,例如用于运输的氨。中国约有80%的氨生产是煤炭。2019年,中国的甲醇约占56 Mt,占世界消费量的近60%。甲醇已成为烯烃生产的重要中间体以及道路燃料添加剂,预计其作用将进一步增强。
  • 其他化学品:中国在其他石化产品中的作用较小,但是这种情况正在迅速改变。中国持有的38%的合成树脂需求的71%,合成纤维的需求和全球的25%,合成橡胶的需求到2019年它仍然是净进口国烯烃,但目标是在未来几年自给自足。乙烯的生产能力在2018年达到了25Mt /年(Lyu,2019),目前的计划显示,到2030年乙烯的总生产能力将增加27 Mtpa(每年100万吨),这将使中国成为全球最大的生产国。煤炭在化学品生产中发挥了越来越大的作用。2019年,煤制烯烃和甲醇制烯烃的总乙烯产能达到5.2 Mtpa,占中国乙烯总产能的21%(尽管这些煤基生产装置在当前环境下竞争能力很低甚至聚酯(PET聚对苯二甲酸乙二醇酯)之类的化学品也开始由煤炭制成,因为在中国,利用煤制取乙二醇(制造聚酯纤维和包装树脂的原料)的新工艺已受到人们的关注。

中国的能源密集型产业不仅对中国的能源使用非常重要,而且对全球脱碳也至关重要。它的组合显著的体积生产的煤力度,使中国的行动为全球工业能源转型的成功至关重要。

图3:中国参考案例2020-2050年的二氧化碳排放量/来源:IRENA分析


减少未来排放的策略

展望未来, 尽管将工业部门转变为将由低碳能源驱动的高科技,低能耗行业的长期愿景,但中国目前尚不清楚工业生产将遵循的近期途径大多数分析表明,金属和水泥产量将下降,而石油化工产量将增加这种发展将与经济活动向服务业的总体转移相一致然而,关键问题是这种转变将发生多快

IRENA对与巴黎协定的低于2度的目标一致的全球路径进行的分析表明,从2020年到2050年,中国上述工业部门的CO2排放量将从每年4.5 Gt减少到3Gt该评估假设电力的碳强度减半化学和石化部门排放量将增加一倍以上,而其他工业部门的排放量将减半(图3,上图)。

仍然需要更大的努力

效果是显着的,但不足以在2060年之前使经济完全脱碳因此,将需要采取其他措施,包括采取以下行动:

  • 最大限度地提高能源效率,并使经济活动的碳强度最小化;加快服务业的增长; 并按照新的“十四五”计划促进循环经济。
  • 停止新的燃煤电厂建设,开始逐步淘汰现有电厂; 进一步加快可再生能源发电的部署。(煤电需要在2060年之前逐步淘汰。)
  • 在工业部门中创造新的电力需求灵活性,以促进具有较高VRE份额的电力系统的运行。(这将需要新技术的结合,对市场设计和法规的适应,运营惯例和商业模式的结合。这是逐步淘汰燃煤发电的前提。)
  • 通过电气化,生物燃料和绿色氢的使用,以及为特定部门部署氢基合成燃料,使最终用途部门脱碳;发展以可再生能源为基础的氨和甲醇生产。
  • 从炼铁和水泥熟料生产的商业规模示范项目开始,为工业部署CCS。应当指出,一些中国消息人士认为CCS在脱碳中的作用有限。
  • 考虑进口绿色商品,例如直接还原铁丸和生物塑料

    下一个五年计划将是历史性的

    中国有着悠久的五年计划传统,第十四个五年计划将于2021年3月发布,随后是面向行业的计划

    除了“十四五”能源计划外,今年中国还将启动专门的应对气候变化的五年计划,这是历史上的第一次这是第十四五年计划的特殊之处,这是由于发布了去年也批准15年中期计划目前尚不清楚到本世纪中叶的长期前景,但随着进一步的研究不断发展。需要制定从现在到2060年的能源转型计划。

    在气候背景下,要求各国根据《气候公约》《巴黎协定》为2050年制定长期,低排放和发展的道路那些气候和能源计划需要相互协调国家计划需要与省市级过渡计划进行协调,以确保一致性并确保平衡的社会经济发展,这对于广泛接受是必不可少的IRENA继续与中国政府合作,探索并开发在国内进行深度脱碳的长期途径。

    编译 陈讲运

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