《巴黎协定》提出将全球温升控制在低于2°C甚至1.5°C目标。中国作为全球最大的温室气体排放国家，接近全球排放总量的30%左右。在实现《巴黎协定》的全球温升控制目标中，中国能源系统低碳转型和二氧化碳排放起着重要作用，同时也面临着较大的国际温室气体减排压力。中国政府提出力争2030年前碳达峰/2060年前碳中和目标，体现了我国努力应对气候变化的责任担当和推动能源低碳转型的决心。
2021年4月23日，清华大学核研院周胜副研究员与中国科学院大学经济与管理学院段宏波，以及国内外相关机构研究者合作在《科学》（Science）在线发表了题为“评估中国为实现全球升温不超过1.5℃所做的努力”（“Assessing China’s efforts to pursue the 1.5°C warming limit）长文形式（Research Article）文章。该论文通过集成国内外著名的综合评估模型，建立起多模型比较框架，系统研究了《巴黎协定》温控目标下中国的长期低碳转型路径问题及其对中国的影响。在国家总体和关键部门两个尺度上，论文给出了未来碳和非碳可能的近零排放路径，分析了不同排放因素的潜在减排贡献，描绘了零碳或低碳情境下中国能源系统的结构演化，进行了经济完全脱碳的成本预估，并讨论了1.5°C温控目标与碳中和目标的潜在一致性。通过国内外多模型比较，论文得到了诸多跨模型一致的重要发现，也识别出了产生结果不确定性主要来源，这对进一步理解模型结果的稳定性和差异性，提高中国长期减排战略，碳中和目标实现及政策制定的可靠性，评估中国减排对全球减排贡献，同时推动综合评估建模理论的发展都有重要意义。
本研究中，共基于9个模型团队研究结果，针对中国区域的能源消费和二氧化碳排放路径，进行了系统分析和比较，其中6个国际模型结果来自于ADVANCE情景数据库，其余3个模型结果均为中国国内的评估模型。本研究重点比较了：1）中国2015-2050年期间碳排放路径；2）工业部门碳排放和减排贡献；3）终端能源碳排放强度大幅度下降及其面临的挑战；4）能源供应和能源系统低碳转型路径；5）减排成本及其社会经济影响等。
各模型结果和结论一致的发现包括：1）要实现全球温升不超过1.5°C温升目标，中国需要控制能源消费总量，特别是煤炭消费总量，2050年减少近似到零；2）能源系统需要大幅度低碳转型，化石燃料消费减少超过70%，非化石能源比例大幅度上升；3）2050年CO2排放需要减少90%以上，主要减排来自于电力部门和工业部门；4）2050年电力系统达到或者接近零排放，可再生能源和核能需要跨越式发展；5）1.5°C排放路径与中国碳中和目标实现路径大体上保持一致。
各模型结果存在较大差异的地方包括：1）能源消费总量、碳排放路径和减排规模差异较大；2）建筑部门和交通部门的减排规模和减排贡献差异较大；3）电源供应结构差别较大，特别是可再生能源发电和核电的相对比例差异较大；4）CCS和BECCS的潜力差异较大；5）减排成本对经济影响即占GDP比例不确定性范围较大。
文章进一步分析出现较大差异的原因：1）国内外模型团队对中国未来能源消费和排放趋势的判断差异较大；2）各个模型中能源成本和技术参数假设及其未来趋势差异较大。总体来说，国内模型团队认为中国能源消费和CO2排放将尽快达到峰值，峰值增加有限，并且达峰后将逐渐减少能源需求。而国外模型团队认为中国能源消费和碳排放将持续增加，对中国国情和实际情况判断出现偏差等。
图1 中国CO2排放及其减排来源的多模型比较
本文的第一作者为中国科学院大学经济与管理学院段宏波，周胜为第二作者，两人均为通讯作者，文章作者还包括来自国家发改委能源研究所的姜克隽、德国波茨坦气候变化研究中心（PIK）的Christoph Betram和Elmar Kriegler、荷兰环境评估署（PBL）的Mathijs Harmsen和Detlef P. van Vuuren（通讯作者）、中科院数学与系统科学研究院汪寿阳教授（通讯作者）、日本京都大学的Shinichiro Fujimori、意大利米兰大学的Massimo Tavoni、国科大研究生明希、欧盟联合研究中心（JRC）的Kimon Keramidas、马里兰大学和美国西北太平洋国家实验室的Golul Iyer和James Edmonds等国际知名学者。该研究工作得到了国家自然科学优秀青年基金项目（72022019）、国家自然科学基金委员会基础科学研究中心项目（71988101）和国家自然科学基金面上项目（71874177，71874096）、中国能源模型论坛的支持China Energy Modeling Forum (CEMF)等的支持。
文章链接：https://science.sciencemag.org/content/372/6540/378/tab-pdf