Nina Zheng Khanna Nihan Karali David Fridley Jingjing Zhang Nan Zhou Wei Feng

摘要：為了支持《巴黎協(xié)定》將全球平均氣溫增幅限制在1.5℃以內(nèi)，在能效繼續(xù)發(fā)揮主要作用的同時(shí)，中國(guó)需要采取除能效以外的其他重大行動(dòng)。本研究采用自下而上的全國(guó)終端用能模型和情景分析來評(píng)估中國(guó)在不同技術(shù)選項(xiàng)下潛在的二氧化碳減排量。這些技術(shù)選項(xiàng)包括電力部門迅速脫碳、各部門最大限度地實(shí)現(xiàn)電氣化、工業(yè)部門最大限度地利用生物質(zhì)能和低溫可再生熱能以及建筑部門最大限度地利用太陽能采暖、制冷和水暖技術(shù)。研究結(jié)果表明，最大限度地利用非常規(guī)電力和可再生能源技術(shù)可以使中國(guó)提前至2023年達(dá)到二氧化碳排放峰值，并且在2050年前能進(jìn)一步大幅減少二氧化碳排放量。除能效技術(shù)之外，最大的額外二氧化碳減排潛力來自于工業(yè)部門的化石燃料被可再生熱能所替代。上述結(jié)果表明，加快非常規(guī)電力和可再生能源技術(shù)的利用，可以為中國(guó)帶來額外的二氧化碳減排機(jī)遇，但仍需新的政策和策略來改變需求部門對(duì)技術(shù)的選擇。

關(guān)鍵詞：巴黎協(xié)定；重塑能源；用能模型和情景分析；二氧化碳；中國(guó)

中圖法分類號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2018.03.007

0 引言

為支持《巴黎協(xié)定》，中國(guó)承諾在2030年左右達(dá)到二氧化碳排放峰值并爭(zhēng)取提前達(dá)峰，并且2030年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量比2005年下降60%至65%。在此之前，中國(guó)已在2014年11月的《中美氣候變化聯(lián)合聲明》中承諾，到2030年中國(guó)的非化石能源比重將提高到20%左右。此外，中國(guó)還在“十三五”（2016～2020）規(guī)劃中提出，到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低15%以及單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放降低18%。上述目標(biāo)是在中國(guó)政府多年來推動(dòng)相關(guān)工作的基礎(chǔ)上提出的，這些工作包括在所有需求側(cè)部門提高能效以及嘗試對(duì)電力部門進(jìn)行脫碳。雖然2005年至2014年中國(guó)的單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降了30%，但一次能源消費(fèi)總量增加了163%，并且2014年煤炭仍占一次能源消費(fèi)的66%。因此，除能效措施外，中國(guó)還需采取其他重大行動(dòng)來實(shí)現(xiàn)其2020年和2030年的節(jié)能減排目標(biāo)，同時(shí)這些行動(dòng)也有助于將全球平均氣溫增幅控制在1.5℃以內(nèi)。本文主要研究通過采用額外的技術(shù)來進(jìn)一步降低中國(guó)未來二氧化碳排放量的可行性，相關(guān)技術(shù)選項(xiàng)包括最大限度地提高電氣化水平、電力部門脫碳以及在需求側(cè)利用可再生能源技術(shù)等。

近期的一些模型研究分析了在高比例可再生能源發(fā)展情景下中國(guó)二氧化碳排放的可能軌跡，相關(guān)研究包括《中國(guó)2050高比例可再生能源發(fā)展情景暨途徑研究》（ERI 2015）及《可再生能源前景：中國(guó)——REmap 2030分析》（IRENA 2014）。不過，本文作者尚未發(fā)現(xiàn)同時(shí)考慮到能效、電氣化及非常規(guī)可再生資源利用（如可再生熱能）等措施對(duì)中國(guó)2050年前二氧化碳排放綜合影響的近期研究。此外，可再生能源技術(shù)已在一些歐洲國(guó)家的需求側(cè)部門得到廣泛應(yīng)用，如低溫可再生熱能技術(shù)以及太陽熱能采暖和制冷技術(shù)，但這些技術(shù)尚未在中國(guó)未來的二氧化碳排放展望中予以考慮。此外，整個(gè)經(jīng)濟(jì)體的最大可能電氣化率通常通過歷史趨勢(shì)外推或者人均用電量達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平的方法來估計(jì)，但這種方法通常導(dǎo)致預(yù)測(cè)的電氣化率過高，從終端用能部門角度來看可能不具有可行性。

本研究采用自下而上的全國(guó)終端用能模型評(píng)估了中國(guó)的二氧化碳排放路徑。這些路徑除了包括成本有效的能效技術(shù)和燃料替換策略外，還包括最大限度地實(shí)現(xiàn)終端電氣化和在需求側(cè)部門采用新的可再生資源等策略，因此具有更低的二氧化碳排放量。本文采用情景分析法來評(píng)估中國(guó)在下述技術(shù)選項(xiàng)中潛在的二氧化碳減排量，即電力部門迅速脫碳、各終端用能部門最大限度地實(shí)現(xiàn)電氣化、工業(yè)部門最大限度地利用生物質(zhì)能和低溫可再生熱能以及建筑部門最大限度地利用太陽能采暖、制冷和水暖技術(shù)。

本文第一部分概述了自下而上的終端用能建模方法。第二部分探討了在本研究四種不同情景中使用的具體假設(shè)，包括對(duì)中國(guó)最大限度地實(shí)現(xiàn)電氣化和采用需求側(cè)可再生能源技術(shù)的潛力進(jìn)行評(píng)估。第三部分展示了每種情景下各部門的能源和二氧化碳排放結(jié)果以及二氧化碳排放總量的變化趨勢(shì)，第四部分基于主要結(jié)果給出了研究結(jié)論和政策建議。

1 建模方法

本研究采用中國(guó)2050年“需求資源能源分析模型”（DREAM）來評(píng)估中國(guó)未來的能源和二氧化碳排放軌跡，并通過該模型分析除了成本有效的能效技術(shù)之外其他的策略對(duì)二氧化碳排放的潛在影響。中國(guó)2050DREAM模型的基礎(chǔ)是一套針對(duì)中國(guó)能源和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建的核算框架，該框架依托于斯德哥爾摩環(huán)境研究所開發(fā)的LEAP（長(zhǎng)期能源替代規(guī)劃）軟件平臺(tái)。LEAP是一個(gè)中長(zhǎng)期綜合建模平臺(tái)，可用于追蹤一個(gè)經(jīng)濟(jì)體各個(gè)部門的能源消費(fèi)、生產(chǎn)和資源開采活動(dòng)，也可用于長(zhǎng)期情景分析。LEAP允許對(duì)深入至終端使用層面的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行綜合的、基于情景的建模和表征，并已被全球190多個(gè)國(guó)家和地區(qū)采納并使用（Heaps 2016）1。中國(guó)2050 DREAM模型是由勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）中國(guó)能源研究室于2005年使用LEAP開發(fā)的。作為“重塑能源：中國(guó)”研究項(xiàng)目的一部分，研究團(tuán)隊(duì)近期對(duì)該模型進(jìn)行了完善和更新。上述研究項(xiàng)目由LBNL與美國(guó)落基山研究所和中國(guó)能源研究所（ERI）經(jīng)歷三年合作完成（ERI， LBNL and RMI 2016）。其中，ERI是能源領(lǐng)域領(lǐng)先的政府智庫，為中國(guó)的關(guān)鍵政策和規(guī)劃制定部門——國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)提供咨詢。

中國(guó)2050DREAM模型包括一個(gè)由四個(gè)2子部門組成的需求模塊以及一個(gè)由能源生產(chǎn)、輸送及分配子部門組成的轉(zhuǎn)換模塊?；贚EAP平臺(tái)，中國(guó)2050 DREAM模型描述了能源系統(tǒng)的不同方面，包括終端用能技術(shù)的擴(kuò)散、宏觀經(jīng)濟(jì)整體和具體部門的能源需求驅(qū)動(dòng)因素、開采化石燃料和生產(chǎn)能源所需的能源投入以及有著不同發(fā)電調(diào)度算法的電力部門等?；谕琄aya恒等式相關(guān)的“影響=人口×富?！良夹g(shù)”（IPAT）框架，本模型描述了能源使用活動(dòng)的宏觀經(jīng)濟(jì)和物理驅(qū)動(dòng)因素，并詳細(xì)考慮了終端使用層面的技術(shù)發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，使用該模型評(píng)估從基年到2050年中國(guó)的發(fā)展對(duì)能源和二氧化碳排放的總體影響。

中國(guó)2050 DREAM模型的需求模塊包括居住建筑、公共建筑、工業(yè)和交通等四個(gè)主要的經(jīng)濟(jì)部門。對(duì)于推動(dòng)能源使用活動(dòng)的關(guān)鍵宏觀經(jīng)濟(jì)參數(shù)（如經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口和城市化），基于國(guó)際上及中國(guó)的權(quán)威研究報(bào)告確定其情景值，如聯(lián)合國(guó)《世界人口展望》報(bào)告以及中國(guó)能源研究所的報(bào)告。對(duì)于居住建筑部門而言，城鎮(zhèn)化和家庭收入的增加將推動(dòng)能源消費(fèi)。這是因?yàn)槌擎?zhèn)家庭通常比農(nóng)村家庭消費(fèi)更多商品能源，同時(shí)家庭收入的增加也帶動(dòng)了住房面積（以及相應(yīng)的采暖、制冷和照明負(fù)荷）和家電擁有量的增長(zhǎng)。類似地，公共建筑部門的能源需求由兩個(gè)關(guān)鍵因素驅(qū)動(dòng)，包括不同建筑類型的建筑面積（占地面積）以及諸如采暖、制冷和照明（MJ/m2）等活動(dòng)的終端用能強(qiáng)度。建筑部門也可從以下角度進(jìn)行區(qū)分，包括三個(gè)主要?dú)夂騾^(qū)、新建與既有建筑以及五個(gè)建筑效率類別等。

對(duì)于工業(yè)部門，該模型包括了12個(gè)以物質(zhì)生產(chǎn)為特征的能源密集型工業(yè)子行業(yè)，包括水泥、鋼鐵、鋁、氨和乙烯等關(guān)鍵重工業(yè)行業(yè)。這些行業(yè)的能耗主要由以下幾個(gè)重要的物理驅(qū)動(dòng)因素驅(qū)動(dòng)，包括為了容納不斷增長(zhǎng)的城市人口而新建的建成環(huán)境、農(nóng)作物播種面積、肥料施用強(qiáng)度以及人均塑料需求等。另外，還有18個(gè)以附加值生產(chǎn)為特征的輕工業(yè)子行業(yè)，例如食品業(yè)、飲料和煙草制品業(yè)、紡織業(yè)、醫(yī)藥制品業(yè)以及金屬制品業(yè)等各種制造業(yè)。這些行業(yè)的活動(dòng)水平完全由宏觀經(jīng)濟(jì)因素驅(qū)動(dòng)，其預(yù)測(cè)值來自ERI針對(duì)中國(guó)構(gòu)建的可計(jì)算一般均衡模型。交通需求由貨運(yùn)和客運(yùn)需求驅(qū)動(dòng)，其中貨運(yùn)量是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)（以工業(yè)部門生產(chǎn)增加值衡量）的函數(shù)，而客運(yùn)量則是基于各類運(yùn)輸方式（如公共汽車、火車及私家車）的平均車輛行駛里程計(jì)算。在能源需求模塊中，本模型能夠從終端用能、技術(shù)和燃料結(jié)構(gòu)以及技術(shù)變革等角度描述各部門的能源消費(fèi)模式。其中，技術(shù)和燃料結(jié)構(gòu)包括了用能設(shè)備的市場(chǎng)飽和趨勢(shì)及使用趨勢(shì)，而技術(shù)變革包括了能效的提高以及存在于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、城市發(fā)展與能源需求之間的復(fù)雜聯(lián)系。

2 情景分析

本研究構(gòu)建了四種情景來評(píng)估中國(guó)潛在的二氧化碳減排量，在情景中考慮了電力部門迅速脫碳、各部門最大限度地實(shí)現(xiàn)電氣化以及工業(yè)部門和建筑部門最大限度地利用生物質(zhì)能和新興的可再生能源技術(shù)?！皡⒖记榫啊币约啊俺杀居行У哪苄Ш涂稍偕茉辞榫啊笔亲鳛椤爸厮苣茉矗褐袊?guó)”研究項(xiàng)目的一部分而構(gòu)建的。在此基礎(chǔ)上，本研究構(gòu)建了兩種新的情景，用來評(píng)估除了成本有效的措施之外其他措施的最大技術(shù)減排潛力。這些措施包括將所有終端用能部門電氣化（含電力部門脫碳）以及在需求側(cè)最大限度地使用可再生能源技術(shù)。新增的這兩個(gè)情景旨在評(píng)估電氣化和在需求側(cè)采用可再生能源技術(shù)的最大技術(shù)可行潛力，以便與“成本有效的能效和可再生能源情景”進(jìn)行對(duì)比。

四種情景都具有相同的宏觀經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素，例如人口、城市化和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增速等。然而，由于工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整，參考情景下工業(yè)子行業(yè)的活動(dòng)水平與其他三種“替代”情景不同。與參考情景相比，替代情景下的行業(yè)結(jié)構(gòu)將從能源密集型的重工業(yè)轉(zhuǎn)移到高附加值的輕工業(yè)，因此替代情景下的輕工業(yè)增長(zhǎng)較快，而重工業(yè)增長(zhǎng)較慢。三種替代情景具有相同的工業(yè)總體和工業(yè)子行業(yè)的活動(dòng)水平（包括實(shí)物生產(chǎn)和附加值生產(chǎn)）。類似地，發(fā)電技術(shù)的裝機(jī)容量在參考情景和其他三種替代情景之間也存在差異，這反映了各情景下電力部門脫碳步伐的不同。在參考情景中，為了達(dá)到中國(guó)公布的非化石能源占比目標(biāo)，非化石能源（包括核能）的裝機(jī)容量將會(huì)不斷增長(zhǎng)，到2050年62%的發(fā)電裝機(jī)容量將來自非化石能源。在三個(gè)替代情景中，到2050年電力系統(tǒng)將新增2940GW以上的太陽能和風(fēng)能裝機(jī)容量，非化石能源將占總發(fā)電裝機(jī)容量的83%。

2.1 參考情景

將參考情景作為基線情景，假設(shè)到2010年為止所有仍在實(shí)施的政策在未來依然有效，并將繼續(xù)對(duì)所有能源需求、供應(yīng)和轉(zhuǎn)換部門產(chǎn)生影響。這些政策不僅包括到2010年為止中國(guó)已采用的關(guān)于能源和二氧化碳排放強(qiáng)度的全部減排目標(biāo)，還包括已公布的電力部門非化石能源發(fā)電裝機(jī)容量目標(biāo)。作為一個(gè)與事實(shí)相悖的基線情景，參考情景假定在2010年之后將不再引入額外的政策，但在2050年之前技術(shù)將持續(xù)自主改進(jìn)。

2.2 成本有效的能效和可再生能源情景

該情景假設(shè)到2050年中國(guó)最大限度地采用當(dāng)前已經(jīng)商業(yè)化的、具有成本效益的能效技術(shù)與可再生能源供應(yīng)。例如，對(duì)于建筑部門，假設(shè)最節(jié)能又具有成本效益3的電器和設(shè)備到2050年時(shí)將達(dá)到100%的市場(chǎng)飽和度。對(duì)于所有終端用能部門以及電力和熱力生產(chǎn)部門，假設(shè)高能效和更清潔（如非化石能源）的技術(shù)將隨著時(shí)間的推移而得到加速采用。此外，該情景也考慮了終端用能電氣化水平的提高。本研究對(duì)于具體技術(shù)的相關(guān)信息進(jìn)行了詳細(xì)分析，包括各項(xiàng)技術(shù)的投資、運(yùn)營(yíng)成本、能源使用、國(guó)際經(jīng)驗(yàn)、各部門利益相關(guān)方的意見以及專家意見等。在此基礎(chǔ)上，確定該情景下的電氣化水平提高程度，確保其具有成本有效性。

由于字?jǐn)?shù)限制，有關(guān)“參考情景”和“成本有效的能效和可再生能源情景”中各部門技術(shù)采納和燃料替換的具體假設(shè)，請(qǐng)參考《〈重塑能源：中國(guó)〉執(zhí)行摘要》（ERI，LBNL和RMI，2016）的相關(guān)討論。此外，另一篇編號(hào)為1-242-17的“2017年ECEEE夏季研討會(huì)”論文（Price et al，2017）也對(duì)這兩個(gè)情景的假設(shè)做了重點(diǎn)討論。

2.3 最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景

構(gòu)建“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”是為了評(píng)估除了成本有效的能效和可再生能源技術(shù)之外的、來自需求部門最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化的額外二氧化碳減排量。該情景基于“成本有效的能效和可再生能源情景”構(gòu)建，但對(duì)所有終端用能部門進(jìn)行了額外的電氣化。針對(duì)國(guó)際上相關(guān)技術(shù)的采用率和政策趨勢(shì)進(jìn)行了評(píng)估和分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)有代表性的建筑終端用能、運(yùn)輸方式和工業(yè)生產(chǎn)過程提出了有關(guān)假設(shè)。

2.3.1交通

對(duì)于客運(yùn)部門，假設(shè)到2050年出租車和非個(gè)人用車完全實(shí)現(xiàn)電氣化，即電動(dòng)汽車（EV）的使用率為100%。近40個(gè)中國(guó)城市已經(jīng)制定了電動(dòng)汽車占市政用車的比重在2015年達(dá)到30%的目標(biāo)，而且隨著補(bǔ)貼政策的持續(xù)實(shí)施，預(yù)計(jì)這一比重在2020年前將進(jìn)一步提高（MIIT 2013）。為了使私人電動(dòng)汽車的使用量迅速增加，從當(dāng)前至2050年需要為此提供政策支持并建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施。目前，40個(gè)城市中的21個(gè)同時(shí)采用了貨幣和非貨幣的電動(dòng)汽車激勵(lì)政策，包括在國(guó)家補(bǔ)貼的基礎(chǔ)上給與地方配套補(bǔ)貼以及免除在當(dāng)?shù)剞k理車牌的限制（Shi et al， 2015）。對(duì)于貨運(yùn)部門中卡車車隊(duì)的插電式混合動(dòng)力柴油車，本研究基于輕型和中型卡車的預(yù)期行駛里程來確定其基年到2050年的最大技術(shù)可行普及率。

2.3.2工業(yè)

對(duì)于玻璃業(yè)、食品和飲料業(yè)以及紙漿和造紙業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)過程，由于沒有中國(guó)或亞洲的具體信息，因此基于英國(guó)政府的工業(yè)脫碳和能效路線圖確定上述工業(yè)生產(chǎn)過程的電氣化水平。此處考慮了三個(gè)具體應(yīng)用，包括：

在玻璃業(yè)用電熔替代化石燃料熔融

在食品和飲料業(yè)用電力點(diǎn)火替代燃煤點(diǎn)火

在紙漿和造紙業(yè)用電力干燥機(jī)替代熱力干燥機(jī)

目前，以上應(yīng)用均未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。根據(jù)英國(guó)政府發(fā)布的《邁向2050年的工業(yè)脫碳和能源效率路線圖——玻璃業(yè)》報(bào)告，玻璃業(yè)的電熔技術(shù)可能在2030年以后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化（UK 2015a）?；谏鲜鲂畔ⅲ僭O(shè)中國(guó)玻璃業(yè)從2030年開始引入電熔技術(shù)，且到2050年市場(chǎng)份額達(dá)到30%。此外，還假設(shè)中國(guó)食品和飲料業(yè)的電力點(diǎn)火技術(shù)和中國(guó)紙漿和造紙業(yè)的電力干燥機(jī)將從2035年開始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化（UK 2015b， UK 2015c），且到2050年市場(chǎng)份額分別達(dá)到10%和5%。鑒于這些技術(shù)目前仍處于研究階段且缺少增量成本的信息，因此本文對(duì)未來市場(chǎng)份額普及率的假設(shè)相對(duì)保守。

2.3.3建筑

對(duì)于公共建筑，由于目前的空氣源熱泵技術(shù)不能在較冷的溫度下有效地工作，所以在技術(shù)層面上最大限度地采用空氣源和地源熱泵分別進(jìn)行采暖和制冷時(shí)，需要考慮地理局限性和氣候條件的不同。需特別指出的是，華北、過渡區(qū)與華南氣候區(qū)的熱泵特性與應(yīng)用分別是基于挪威和瑞典、法國(guó)以及意大利的基準(zhǔn)確定的（表1）。

2.4 需求側(cè)最大限度使用可再生能源情景

除了在交通、特定工業(yè)子行業(yè)和公共建筑部門最大限度地使用技術(shù)上可行的電氣化技術(shù)以外，“需求側(cè)最大限度使用可再生能源情景”還在“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”的基礎(chǔ)上額外考慮了可再生能源的使用。具體而言，在工業(yè)部門采用非常規(guī)可再生熱能和生物質(zhì)能技術(shù)，并在公共建筑部門采用太陽能熱技術(shù)。基于國(guó)際上相關(guān)技術(shù)的已有應(yīng)用，本情景假定了基年至2050年中國(guó)需求部門對(duì)非常規(guī)可再生能源的額外使用量。本情景未考慮供應(yīng)側(cè)（包括電力部門）對(duì)可再生能源的額外使用，且發(fā)電燃料結(jié)構(gòu)與“成本有效的能效和可再生能源情景”相同。

2.4.1 工業(yè)部門可再生熱能利用

本研究?jī)H關(guān)注溫度低于100°C的低位熱能?？稍偕鸁嵩窗ㄌ枱崮堋⒊Ｒ?guī)地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能。在工業(yè)部門中，低位熱能需求來自工藝物料流、工藝?yán)鋮s和暖通空調(diào)系統(tǒng)，其中工藝物料流是低位熱能需求的主要來源（USEPA， 2016）。部分工業(yè)生產(chǎn)過程需要用到工藝熱能，例如熱水或蒸汽需求過程、干燥和脫水過程、預(yù)熱、巴氏消毒和滅菌、洗滌和清潔以及化學(xué)反應(yīng)等（Mekhilef， Saidur， & Safari， 2011）。據(jù)估計(jì)，在全球范圍內(nèi)可再生能源占工業(yè)熱能利用總量的10%，而其中99%是以生物能源為基礎(chǔ)的（Eisentraut & Brown，2014）。對(duì)于使用生物質(zhì)來生產(chǎn)工藝熱能而言，在某些子行業(yè)中（如紙漿和造紙業(yè)和食品業(yè)），生物質(zhì)過程殘?jiān)目捎眯砸恢笔侵饕?qū)動(dòng)因素（Eisentraut & Brown，2014）。與OECD國(guó)家廣泛使用天然氣不同的是，煤炭在中國(guó)工業(yè)熱源中占據(jù)主導(dǎo)地位，占2011年工業(yè)熱源的85%（Eisentraut & Brown，2014）。

歐洲的一項(xiàng)研究顯示，溫度低于100°C的熱能占?xì)W洲工業(yè)熱能需求總量的30%，溫度低于400°C的熱能占工業(yè)熱能需求總量的57%（Caludia， Battisti & Drigo， 2008）。使用上述低溫?zé)崮艿闹饕袠I(yè)有食品業(yè)、紙漿和造紙業(yè)、紡織業(yè)、化工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、采礦業(yè)和采石業(yè)等。雖然其中許多行業(yè)的能源密集程度較低，但是這些行業(yè)對(duì)溫度低于100°C的低位熱能有著較高的需求（圖1）。盡管上述數(shù)據(jù)來自歐洲，但對(duì)于世界各地相應(yīng)的工業(yè)子行業(yè)而言，這些占比數(shù)據(jù)是具有代表性的，因此本文假定這些數(shù)據(jù)同樣適用于中國(guó)的工業(yè)部門。本研究還假定，到2050年工業(yè)的低溫?zé)崮苄枨髮⑼耆缮镔|(zhì)能、太陽熱能和地?zé)崮艿雀鞣N可再生能源按照一定的比例進(jìn)行供應(yīng)。在缺少詳細(xì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下，根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）研究中的“AmbD 2030情景”（IRENA， 2015），假定各種可再生能源的比例從基年到2050年保持不變，即生物質(zhì)能占63%、太陽熱能占30%以及地?zé)崮苷?%。

2.4.2為提供高溫?zé)崮芏M(jìn)行的生物質(zhì)能利用

目前，生物質(zhì)能是唯一能為工業(yè)部門提供高溫?zé)崮艿目稍偕茉?。由于鐵和水泥生產(chǎn)過程需要用到高于4000C的熱能，因此“需求側(cè)最大限度使用可再生能源情景”考慮了生物質(zhì)能在上述過程中的應(yīng)用。

通過以下兩項(xiàng)技術(shù)升級(jí)，生物質(zhì)能在一體化煉鋼流程的高爐中得到了應(yīng)用：

（1）為生產(chǎn)生物焦炭而在煉焦過程中混入生物質(zhì)

現(xiàn)有文獻(xiàn)已經(jīng)對(duì)在煉焦過程中混入生物質(zhì)的做法進(jìn)行了廣泛討論（MacPhee et al. 2009； Wei et al. 2013； Suopaj?rvi and Fabritius，2013）。為保持焦炭的特性且不降低其機(jī)械強(qiáng)度，在混合過程中最多可以加入5%的生物質(zhì)。針對(duì)中國(guó)用于煉焦的配煤，假定其中生物質(zhì)的比重不超過5%。此外，還假定焦炭/生物質(zhì)的替代率為1/0.67（Wei et al，2013）。

（2）通過生物質(zhì)噴吹技術(shù)使生物質(zhì)部分或完全替代粉煤

生物質(zhì)可以完全替代高爐中的粉煤（Wei et al，2013）。在巴西的鋼鐵行業(yè)中，在高爐中加入木炭而非粉煤是常見的做法。在“需求側(cè)最大限度使用可再生能源情景”中，假設(shè)生物質(zhì)/粉煤的替代率為1/1，則到2050年生物質(zhì)的最大部署率為75%。

在荷蘭和芬蘭，生物質(zhì)在水泥生產(chǎn)流程的窯爐中也用作替代燃料（EUBionet 3 2009a&b;）。根據(jù)荷蘭和芬蘭的試點(diǎn)工廠，將生物質(zhì)在中國(guó)窯爐燃燒環(huán)節(jié)中的最大部署率設(shè)定為50%。

2.4.3用于商業(yè)采暖、制冷和水暖的太陽熱能技術(shù)

根據(jù)英國(guó)建筑部門對(duì)供熱的脫碳經(jīng)驗(yàn)（UK 2015d），假定到2050年中國(guó)太陽能采暖技術(shù)的采用率為8%。基于瑞典的案例（Gustavsson et al. 2011），假定到2050年建筑太陽能制冷技術(shù)在中國(guó)華北氣候區(qū)和過渡氣候區(qū)的普及率分別為15%和20%；假定該技術(shù)在華南氣候區(qū)的普及率為30%。此外，根據(jù)Faninger（2010）的研究，假定到2050年太陽能熱水器技術(shù)占公共建筑水暖市場(chǎng)的30%。目前，該技術(shù)已在居住建筑部門廣泛使用。

3 結(jié)果

3.1 最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化的結(jié)果

圖2顯示了四個(gè)需求部門在基年2010年和三種情景下2050年的電氣化率。其中，電氣化率的定義為電力占終端能源需求總量的比重。居住建筑部門和公共建筑部門的電氣化水平較高，2010年的電氣化率分別為22%和44%；而工業(yè)部門和交通部門的電氣化水平較低，2010年的電氣化率分別只有19%和1%。在未來四十年內(nèi)，這四個(gè)部門擁有巨大的電氣化增長(zhǎng)潛力。在多數(shù)情景下，自主技術(shù)變革是電氣化水平提高的主要原因。例如，由于城市化和家庭收入的增長(zhǎng)，居住建筑中電器的使用率不斷提高。不過，若在電力部門脫碳的基礎(chǔ)上對(duì)需求部門實(shí)施燃料替換（將特定終端用能技術(shù)所用的燃料切換為更清潔的燃料，如表1所示），則四個(gè)部門均能實(shí)現(xiàn)不同程度的電氣化，且具有額外的成本效益。與此同時(shí)，需加速采用成本有效的能效措施和技術(shù)，這有助于降低中國(guó)的能源需求總量。因此，在“成本有效的能效和可再生能源情景”下，各部門在2050年都擁有較高的電氣化率。其中，居住建筑和公共建筑的增幅最大，其次是交通部門和工業(yè)部門。

在“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”下，工業(yè)部門能提供的額外電氣化潛力十分有限。這是由于電氣化在工業(yè)部門的適用性不高，僅能用于紙漿和造紙業(yè)、食品和飲料業(yè)以及玻璃業(yè)。類似地，居住建筑能提供的額外電氣化潛力也很有限，這主要有以下三方面原因：一是為滿足華北的采暖需求而持續(xù)廣泛地使用集中供熱；二是100%依靠空調(diào)進(jìn)行制冷；三是農(nóng)村家庭持續(xù)使用除電力以外的其他燃料。然而，對(duì)于公共建筑部門和交通部門而言，電力占終端能源需求總量的比重還有很大的提升空間（圖2）。

盡管2050年全國(guó)電氣化率從參考情景的33%提高至“成本有效的能效和可再生能源情景”的39%，但圖3顯示中國(guó)的電力需求總量出現(xiàn)了顯著下降，2050年的降幅達(dá)到21%（2380 TWh）。在參考情景和“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”下比較中國(guó)2050年的電氣化率時(shí)，這種反差情況更為明顯。在參考情景下，2050年全國(guó)電氣化率相對(duì)較低，僅為32%，而電力需求總量則相對(duì)較高，達(dá)到11320 TWh。在“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”下，全國(guó)電氣化率高達(dá)45%，但電力需求總量與參考情景相比卻下降了13%。

圖3中兩個(gè)替代情景與參考情景的關(guān)鍵區(qū)別在于，前者的終端能源需求總量較低。其中，一方面的原因是在替代情景中采取了更積極的能效提升策略，另一方面的原因是在替代情景中對(duì)各部門實(shí)施了燃料替換策略（圖4），使得煤炭、焦炭和石油制品的需求大幅降低。由于在“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”下額外采用了能效更高的電氣設(shè)備，因此該情景下的能源需求總量最低，2050年僅為2718百萬噸標(biāo)煤（Mtce4）。相比之下，參考情景下的能源需求總量高達(dá)4266Mtce，而“成本有效的能效和可再生能源情景”下也達(dá)到2850Mtce。上述結(jié)果表明，只有先通過能效提高、再通過額外的燃料替換來降低能源需求總量，才能實(shí)現(xiàn)與最大限度電氣化相關(guān)的二氧化碳減排，并繼而實(shí)現(xiàn)與電力部門增加可再生能源利用相關(guān)的二氧化碳減排。換言之，如果僅在供應(yīng)側(cè)全面部署可再生能源，而并未同時(shí)在需求側(cè)實(shí)施能效提高策略，那么電氣化和利用清潔電力的減排潛力將受到限制。

3.2 需求側(cè)最大限度使用可再生能源的結(jié)果

在“成本有效的能效和可再生能源情景”基礎(chǔ)上，通過在公共建筑部門和工業(yè)部門最大限度地部署需求側(cè)可再生能源技術(shù)，可再生能源的使用量到2050年將額外增加216 Mtce。在“需求側(cè)最大限度使用可再生能源情景”下，2010年至2050年中國(guó)可以利用圖5所示的各類可再生能源來進(jìn)一步降低二氧化碳排放量。在各需求部門額外使用的可再生能源中，工業(yè)部門的可再生熱能使用量在2025年成為最大的來源，一舉超越公共建筑部門穩(wěn)步增長(zhǎng)的太陽能使用量?？稍偕鸁崮苁褂昧康拇蠓鲩L(zhǎng)主要由以下兩個(gè)因素引起：一是工業(yè)部門在中國(guó)終端能源消費(fèi)中的占比具有主導(dǎo)地位，該比重雖然呈下降趨勢(shì)，但2050年仍達(dá)到47%；二是能夠利用可再生熱能的輕工業(yè)持續(xù)快速增長(zhǎng)。

圖5還間接顯示了需求側(cè)的建筑部門和工業(yè)部門對(duì)可再生能源的額外使用潛力。在2022年及其之前，公共建筑部門具有更大的可再生能源額外使用潛力，這是因?yàn)樵摬块T使用的新型太陽熱能技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。不過，由于工業(yè)部門對(duì)可再生熱能技術(shù)和生物質(zhì)能技術(shù)的使用持續(xù)快速增長(zhǎng)，其增速超過了公共建筑部門對(duì)太陽熱能技術(shù)的部署增速，因此在2022年之后工業(yè)部門的可再生能源額外使用潛力超過了公共建筑部門。到2050年，工業(yè)部門占中國(guó)可再生能源額外使用潛力的69%，而公共建筑部門僅占31% 。

在“需求側(cè)最大限度使用可再生能源情景”下，如果中國(guó)對(duì)可再生能源進(jìn)行額外的利用，那么能夠被替代的可排放二氧化碳的燃料見表2?？稍偕茉搭~外使用量中的大部分用于替代煤炭、焦炭和天然氣，小部分用于替代電力和熱力。對(duì)于被需求側(cè)可再生能源利用所替代的燃料，其能源結(jié)構(gòu)十分重要，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)直接影響到額外使用可再生能源這一策略的二氧化碳減排潛力。到2050年，87 Mtce的煤炭、54Mtce的天然氣、45 Mtce的熱力、26 Mtce的電力 和4 Mtce的石油制品可以被216 Mtce的太陽熱能、生物質(zhì)能和可再生熱能所替代。與“成本有效的能效和可再生能源情景”相比，這意味著2050年將減排634百萬噸二氧化碳，減排率為13%。

3.3 對(duì)二氧化碳減排的影響

圖6顯示了四種情景下中國(guó)與能源相關(guān)的二氧化碳排放總量的預(yù)測(cè)值。在參考情景下，中國(guó)的二氧化碳排放將從2010年的83.5億噸（Gt）增長(zhǎng)到2050年的115.7億噸，并在2036年達(dá)到排放峰值115.7億噸?！俺杀居行У哪苄Ш涂稍偕茉辞榫啊焙汀白畲笙薅葘?shí)現(xiàn)電氣化情景”具有十分相似的排放軌跡，兩者均在2023年達(dá)峰，峰值水平分別為104.3億噸和103.9億噸。到2050年，上述兩種替代情景中的二氧化碳排放量均會(huì)出現(xiàn)大幅下降，其中“成本有效的能效和可再生能源情景”將降至47.9億噸，而“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”則降至47.2億噸。在上述兩種情景下，中國(guó)2050年的二氧化碳排放量將比參考情景下的排放量降低大約60%。盡管這兩種情景下的二氧化碳排放軌跡類似，但兩者在2010年至2050之間的累積二氧化碳排放量存在較大差異。其中，“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化情景”的累積排放量將比“成本有效的能效和可再生能源情景”減少39.8億噸。即使電力部門沒有進(jìn)一步脫碳，上述累積減排仍有可能實(shí)現(xiàn)。這表明，在電力部門進(jìn)一步脫碳的情況下（進(jìn)一步采取超出成本效益范圍之外的措施，即采取不具有成本效益的措施），最大限度提升電氣化水平可以使中國(guó)實(shí)現(xiàn)額外的二氧化碳減排。

盡管在“需求側(cè)最大限度使用可再生能源情景”下中國(guó)也于2023年達(dá)到二氧化碳排放峰值（103.0億噸），但該情景2025年之后的二氧化碳排放量將顯著低于其他三種情景。到2050年，該情景下的中國(guó)二氧化碳排放總量為41.6億噸，比“成本有效的能效和可再生能源情景”低13%，比參考情景低64%。換言之，在“成本有效的能效和可再生能源情景”已經(jīng)取得的減排成效基礎(chǔ)上，通過在需求側(cè)最大限度地使用可再生能源，中國(guó)將在2050年進(jìn)一步減少6.34億噸二氧化碳排放。這也意味著，2010年至2050年中國(guó)將累積實(shí)現(xiàn)133.0億噸額外的二氧化碳減排潛力。

4 結(jié)論和政策建議

本研究的結(jié)果表明，中國(guó)在2030年之前實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放達(dá)峰的目標(biāo)是可行的，且存在多種實(shí)現(xiàn)路徑。同時(shí)，與不引入新政策的參考情景相比，上述達(dá)峰路徑下的中國(guó)二氧化碳排放量將顯著下降，到2050年減排率將高達(dá)60%。即使僅實(shí)施成本有效的能效措施及燃料替換策略，中國(guó)也可提前至2023年達(dá)到二氧化碳排放峰值。在此基礎(chǔ)上，如果繼而在需求側(cè)實(shí)施最大限度電氣化以及使用非常規(guī)可再生能源的策略，那么可以進(jìn)一步大幅減少二氧化碳排放量。不過，為了實(shí)現(xiàn)每種替代情景下的二氧化碳減排量，仍需要克服一些重大的障礙。即使是“成本有效的能效和可再生能源情景”也存在諸多障礙，包括缺乏用于提高能效的資源和知識(shí)、缺乏針對(duì)能效標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)和執(zhí)行、扭曲的關(guān)稅和能源價(jià)格、對(duì)地區(qū)失業(yè)問題的顧慮以及一些部門缺少燃料替換的途徑等。針對(duì)不同情景下的全國(guó)電氣化率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示提高能效在降低中國(guó)能源需求總量方面扮演了重要角色。上述結(jié)果也表明，能效的提高使得電氣化水平的提高變得更具有可行性。由于一些部門（如交通部門和工業(yè)部門）的終端用能很難被電力取代，因此如果不減少所有部門的終端能源需求總量，那么電力占終端能源需求的比重將很難進(jìn)一步提高。有限的全國(guó)電氣化水平反過來又將限制清潔電力的利用和對(duì)化石燃料的替代。

在成本有效的提升電氣化水平方面，所有四個(gè)需求部門都存在巨大的潛力。同時(shí)，在技術(shù)可行的范圍內(nèi)，各部門也都存在最大限度提升電氣化水平的額外潛力，并能據(jù)此實(shí)現(xiàn)額外的二氧化碳減排量。不過，各替代情景下的電氣化均面臨重大挑戰(zhàn)。盡管目前已在交通部門采取一些政策來提升電氣化水平，但仍需更大的政策支持力度來提升建筑部門和工業(yè)部門的電氣化水平。具體而言，尤其需要在建筑部門提升電暖、制冷和水暖技術(shù)的采用力度，并提升工業(yè)生產(chǎn)過程的電氣化水平。此外，最大的障礙之一就是電氣化與電力部門脫碳之間的相互依存關(guān)系，而克服該障礙需要先解決現(xiàn)存于新能源發(fā)電并網(wǎng)之中的挑戰(zhàn)以及火力發(fā)電持續(xù)增長(zhǎng)帶來的挑戰(zhàn)。為了在需求側(cè)最大限度地使用可再生能源，需要對(duì)既有政策進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后的政策不僅要在供給側(cè)擴(kuò)大可再生能源的利用，還要在需求側(cè)提升分布式可再生能源的接入和利用，例如公共建筑部門的太陽熱能采暖、制冷和水暖技術(shù)等。為了推廣新的電氣化技術(shù)（如熱泵和電動(dòng)汽車）和需求側(cè)可再生能源，還需要相應(yīng)的支撐性政策、項(xiàng)目和措施，如補(bǔ)貼和試點(diǎn)示范項(xiàng)目。此外，對(duì)于低溫可再生熱能在部分工業(yè)子行業(yè)的潛在應(yīng)用，需要提高認(rèn)識(shí)并進(jìn)行相應(yīng)的能力建設(shè)。這對(duì)于工業(yè)部門進(jìn)一步大幅降低二氧化碳排放十分關(guān)鍵。不過，鑒于中國(guó)工業(yè)規(guī)模大、相對(duì)分散的特點(diǎn)，完全實(shí)現(xiàn)低溫可再生熱能的應(yīng)用潛力可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此應(yīng)當(dāng)盡快開始推廣該技術(shù)。盡管從全球來看，工業(yè)部門低溫可再生熱能的發(fā)展仍然十分緩慢，但是冰島、瑞典和奧地利等歐洲國(guó)家已經(jīng)在建筑部門取得了一些使用低溫可再生熱能的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于中國(guó)在工業(yè)部門部署低溫可再生熱能而言仍然是具有價(jià)值的。

本研究涉及的四種情景代表了中國(guó)未來能源和二氧化碳排放變化的四種可能路徑。不過，這些情景沒有明確地量化和比較不同策略的單一影響，如能效提高、需求側(cè)和供給側(cè)的可再生能源利用以及終端電氣化等策略。因此，對(duì)于“成本有效的能效和可再生能源情景”目前包含的二氧化碳減排量，如果需要將其進(jìn)一步分解為“成本有效的能效提升”和“燃料替換”兩類減排量，那么需要開展新的研究并進(jìn)行額外的情景分析。為了有助于政策制定者對(duì)減排政策進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，還需要對(duì)以下兩方面內(nèi)容進(jìn)行額外的建模和分析：一是單獨(dú)分析“電力部門脫碳”對(duì)“最大限度實(shí)現(xiàn)電氣化”的二氧化碳減排影響；二是比較需求側(cè)和供給側(cè)提升可再生能源使用量對(duì)二氧化碳減排的影響。

注釋：

1 關(guān)于LEAP及其應(yīng)用的更多信息請(qǐng)見以下網(wǎng)頁：https：//www.energycommunity.org/default.asp？action=introduction.

2 本模型也包括了農(nóng)業(yè)，但由于農(nóng)業(yè)占中國(guó)能源消費(fèi)總量的比重很小且持續(xù)下降，因此本文未對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行專門討論.

3 成本效益的定義為在技術(shù)或生產(chǎn)工藝中節(jié)能成本低于當(dāng)前的能源價(jià)格帶來的成本。換言之，因節(jié)能而產(chǎn)生的成本節(jié)省大于為提高能效而投入的增量成本.

4 標(biāo)煤是中國(guó)的能源計(jì)量單位，1百萬噸標(biāo)煤 = 29.27百萬吉焦耳（1 Mtce = 29.27 million gigajoules）.

參考文獻(xiàn)：

[1] Caludia， V.， Battisti， R.， & Drigo， S.， 2008. Potential for solar heat in industrial processes. CIEMAT. Rome， Italy.

[2] Eisentraut， A.， & Brown， A.， 2014. Heating without global warming： market developments and policy considerations for renewable heat.

[3] Energy Research Institute of China （ERI）， 2015， “China 2050 High Renewable Energy Penetration Scenario and Roadmap Study.” http：//www.efchina.org/Attachments/Report/report-20150420/China-2050-High-Renewable-Energy-Penetration-Scenario-and-Roadmap-Study-Executive-Summary.pdf

[4] Energy Research Institute （ERI）， Lawrence Berkeley National Laboratory （LBNL）， and Rocky Mountain Institute （RMI）， 2016， “Reinventing Fire： China – A Roadmap for China's Revolution in Energy Consumption and Production to 2050， Executive Summary.” http：//www.rmi.org/energy_roadmap_china.

[5] EUBionet3， 2009a. Biomass to replace fossil fuels in cement industry Finnsementti Oy， Parainen， Finland Biomass in cement industry.

[6] EUBionet3， 2009b. Biomass use in the Dutch cementindustryENCI， Maastricht， The Netherlands.

[7] Heaps， C.G.， 2016. Long-range Energy Alternatives Planning （LEAP） system. [Software version： 2017.0.5] Stockholm Environment Institute. Somerville， MA， USA. https：//www.energycommunity.org.

[8] International Renewable Energy Agency （IRENA）， 2014， “Renewable Energy Prospects： China， REmap 2030 analysis.” http：//www.irena.org/remap/IRENA_REmap_China_report_2014.pdf

[9] IRENA （2015）， A background paper to “Renewable Energy in Manufacturing”， March 2015. IRENA， Abu Dhabi.

[10] MacPhee， J.A.， Gransden， J.F.， Giroux， L.， Price， J.T. 2009. Possible CO2 mitigation via addition of charcoal to coking coal blends. Fuel Processing Technology. 90（1）： 16-20.

[11] Mekhilef， S.， Saidur， R.， & Safari， A.， 2011. A review on solar energy use in industries. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 15（4）， 1777-1790. http：//doi.org/10.1016/j.rser.2010.12.018.

[12] Ministry of Industry and Information Technology （MIIT）， 2013， “Notice on the Efforts to Continue Promoting New Energy Vehicles Deployment and Use （in Chinese）.” http：//zbs.miit.gov.cn/n11293472/n11295142/n11299183/15628903.html

[13] Shi， H.， Wang H.， Oyuang M.， Jiang F.， 2015， “Analysis of Response of China New Energy Vehicle Markets to Government Policies.” Presented at the 28th International Electric Vehicle Symposium & Exhibition. Seoul， Korea： 3-6 May 2015.http：//www.evs28.org/event_file/event_file/1/pfile/EVS28-Analysis%20of%20Response%20of%20China%20New%20Energy%20Vehicle%20Markets%20to%20Government%20Policies_2.pdf.

[14] Suopaj?rvi， H.， Fabritius， T.， 2013. Towards More Sustainable Ironmaking—An Analysis of Energy Wood Availability in Finland and the Economics of Charcoal Production. Sustainability 2013， 5， 1188-1207； doi：10.3390/su5031188

[15] Thomas， S.， McKnight， S.J.， Serrano， E.J.， Ma?lejová， A.， ?elinsk?， R.， Tomá?， J.， Vla?i?， P.，2011. Laboratory evaluation of biomass usage for coke and sinter production. Proceedings of METEC InSteelCon， Düsseldorf （Germany）.

[16] United Kingdom （UK） Department of Energy and Climate Change and Department of Business， Innovation and Skills. 2015a. “Industrial Decarbonisation and Energy Efficiency Roadmaps to 2050： Glass Sector.” https：//www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/

[17] attachment_data/file/416675/Glass_Report.pdf.

[18] UK Department of Energy and Climate Change and Department of Business， Innovation and Skills. 2015b. “Industrial Decarbonisation and Energy Efficiency Roadmaps to 2050： Food and Drink Sector.” https：//www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/416672/Food_and_Drink_Report.pdf.

[19] UK Department of Energy and Climate Change and Department of Business， Innovation and Skills. 2015c. “Industrial Decarbonisation and Energy Efficiency Roadmaps to 2050： Pulp and Paper Sector.” https：//connect.innovateuk.org/documents/17009435/29075831/Paper+and+pulp/a756a257-f2bb-4648-b748-a03a32ef73b7.

[20] UK Department of Energy and Climate Change and Department of Business， Innovation and Skills. 2015d. “Decarbonizing Heat in Buildings： 2030-2050： Summary Report.”

[21] https：//www.theccc.org.uk/archive/aws/IA&S;/Element%20Energy%20-%20Decarbonising%20heat%20to%202050%20-%20Report.pdf

[22] United Nations （UN）， 2016， World Population Prospects： 2015 Revision. https：//esa.un.org/unpd/wpp/

[23] United States Environmental Protection Agency （USEPA）， 2016. Renewable industrial process heat. Retrieved April 1， 2016， from https：//www.epa.gov/rhc/renewable-industrial-process-heat#Footnotes.

[24] Wei， W.， Mellin， P.， Yang， W.， Wang， C.， Hultgren， A.， Salman， H.， 2013. Utilization of biomass for blast furnace in Sweden - Report I： Biomass availability and upgrading technologies. KTH 35819-1.

（編輯：張萌）

China's Trajectories beyond Efficiency： CO2 Implications of Maximizing Electrification and Renewable Resources through 2050

Nina Zheng Khanna，Nihan Karali，David Fridley，Jingjing Zhang，Nan Zhou，Wei Feng

（Lawrence Berkeley National Laboratory，Berkeley， CA 94720， USA）

Abstract：In support of the Paris Agreement， energy efficiency in China will continue to play a major role， but other significant actions beyond efficiency are needed to help to limit the average global temperature increase to 1.5℃. This study uses a bottom-up national end-use model and scenario analysis to evaluate the potential CO2 reductions if China is able to rapidly decarbonize its power sector while maximizing electrification across all sectors and the additional opportunity from maximizing biomass and low temperature renewable heat use in industry and solar heating， cooling and water heating technologies use in buildings. We find that maximizing non-conventional electric and renewable technologies can help China peak its national CO2 emissions as early as 2023， with significant additional CO2 emission reductions through 2050. The greatest additional CO2 reduction potential beyond efficiency lies in fossil fuel displaced by renewable heat in industry. These results suggest accelerating the utilization of non-conventional electric and renewable technologies present additional CO2 reduction opportunities for China， but new policies and strategies are needed to change technology choice in the demand sectors.

Keywords：Paris Agreement commitment；Reinventing Fire；use model and scenario analysis；CO2；China