碳减排趋势下的科技创新和产业培育 清华大学苏州环境创新研究院副院长 2023年2月 么 新 目 录 CONTENT 一、实现碳达峰碳中和的路径评估 二、碳达峰时代如何实现更低成本的低碳化发展 三、碳中和时代如何实现更高效率的脱碳转型 四、加快碳减排趋势下的产业培育 一、实现碳达峰碳中和的路径评估 1.1 对碳达峰碳中和的理解和认识——政治维度 政治语言中的碳达峰 未来五年乃至更长时期党和国家事业发展、实现中华民族伟 大复兴与党的二十大紧密相联。 “积极稳妥推进碳达峰碳中和”是党的二十大确立的重要政治任务 习近平总书记在党的二十大报告第十部分中强调：“积极稳妥推 进碳达峰碳中和。”，“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的 经济社会系统性变革。 • • 碳达峰碳中和是中国式现代化的重要内涵：中国式现代化的中国特色 之一是人与自然和谐共生的现代化，中国式现代化的本质要求之一是 促进人与自然和谐共生，积极稳妥推进碳达峰碳中和是其中四个重点 之一。 碳达峰碳中和涉及面广、影响深远、变革剧烈：碳达峰碳中和是一个 涉及价值观念、产业结构、能源体系、消费模式等诸多层面的复杂系 统工程，必须进一步加强前瞻性思考、全局性谋划、战略性布局、整 体性推进。 首次提出实现碳达峰碳中和是一场广 泛而深刻的经济社会系统性变革 1.1 “双碳”工作是一场深刻的变革 ❑ 习近平同志主持中共十九届中央政治局第 ➢ 双碳目标，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体的重 二十九次集体学习时的讲话中指出，实现 大战略决策，充分彰显了我国言必信、行必果的大国担当。实 碳达峰、碳中和，是中国向世界作出的庄 现碳达峰碳中和，不仅是环境问题，而是推动高质量发展的内 严承诺，也是一场广泛而深刻的经济社会 系统性变革。 在要求。 ➢ 实现碳达峰碳中和目标离不开科技创新，节能减碳本质上是科 技创新的过程，不管是减碳、固碳、用碳，都需要科技的支撑。 ➢ 实现“双碳”目标，要依靠科技创新，特别是做好自主创新。 ➢ 科学创新是“双碳”工作的核心驱动力。当前，全球正经历新 一轮科技革命和产业变革，许多国家和地区在积极布局绿色低 碳产业、发展清洁技术，碳达峰、碳中和成为全球科技创新的 新赛道。在这些具有前瞻性的领域占据领先地位，才可能在竞 争中占据主动。 ➢ 中国需要全面革新工业革命以来以化石能源为主导的能源体系, 构建以非化石能源为主体的净零碳能源新结构。 1.2 对碳达峰碳中和的理解和认识——经济维度 经济语言 经济语言中的碳达峰 传统要素分配发生变化 • 双碳背景下，生产函数和消费 双碳成为促进经济增长的新动力 • 者效用函数会发生变化 • 诺贝尔经济学奖得主罗伯特·默 顿·索洛研究：促成经济增长的 因素里有约87.5%可以归因于 技术创新变革，12.5%可以归 因于资本的增长 碳排放容量将成为一种稀缺性 将不断明晰和分配温室气体容 亿至300万亿 • 平均未来我国每年将在“双碳”领域 投资3.75万亿至7.5万亿元，相当于全 进一步提升中 国经济增长的 交通运输27% 品质 能源 49% 双碳成为区域发展格局重塑的 势等区域经济学理论将被改写 实现“双碳”战略需投资约为150万 新增投资分布领域及占新增投资比例 量资源产权 影响要素，产业转移和比较优 • 年投资的10%左右 资源，配置碳排放容量的过程， • 孕育着巨大经济发展空间 • 双碳战略是一次技术创新下的 产业结构调整升级运动（变 革），在未来将成为中国经济 长期增长的动力源之一 建筑 16% 数据来源：清华大学五道口金融学院院长张晓慧 1.3 对碳达峰碳中和的理解和认识——技术维度 技术语言中的碳达峰 技术创新推进人类文明进程 • 高碳能源推动的工业革命都是来自于技术创新 实现碳中和需要技术范式的彻底变革 • 当前传统技术不足支撑 能源领域 • 绿色低碳发展要突破储能、智能电网等关键技术，支撑 工业领域 • 发展原料、燃料替代和工艺革新技术，推动钢铁、水泥 交通领域 建筑领域 构建清洁低碳安全高效的能源体系 等高碳产业生产流程零碳再造 • 加快发展新能源汽车技术，形成公路绿色低碳运输方式 • 发展“光储直柔”配电系统相关技术，助力实现用能电 气化。要发展碳汇和碳捕集利用与封存等负排放技术 习近平总书记非常看好绿色循环低碳产业的发 展前景，他在党的十八届五中全会上指出， “绿色循环低碳发展，是当今时代科技革命和 产业变革的方向，是最有前途的发展领域，我 国在这方面的潜力相当大，可以形成很多新的 经济增长点。” 1.4 对碳达峰、碳中和周期的认识 碳达峰是过程目标，碳中和是最终目标 碳达峰的时 机制 驱动 间和峰值水 平直接影响 碳中和实现 的时间和难 度： 技术 驱动 1.5 中国与发达国家周期的不同 相比美欧日等发达国家、中国碳达峰、碳中和目标时 间紧、任务重 发达国家 • • • 发达国家二氧化碳排放已 中国 • 我国二氧化碳排放量 经达峰，从“碳达峰”到 占全球的30%左右， “碳中和”有50-70年过 超过美国、欧盟、日 渡期 本的总和，从“碳达 全世界尚没有在现代化过 峰”到“碳中和”仅 程中同步碳达峰的国家 有30年 发达国家以自然达峰为主， • 中国主动达峰，提前 对于发展中国家，发达国 达峰，世界范围内尚 家的经验更多的是参考价 无先例、对世界发展 值，必须要走自己的。 中国家实现发展与降 碳协同具有重要的参 考和借鉴意义。 1.6 中国碳达峰碳中和路径识别 实现“双碳”目标的潜在技术路径和措施 大幅度提高非化石能源占一次能源消费比重 大幅度消减煤炭生产量和消费量，加快行业退出 明确提出控制能源消费总量及增速的约束性目标 大力推动能源技术革命 大幅度降低单位国内生产总值能耗， 达到或低于世界水平 加速全社会电能替代，推进城乡居民消费电气化 继续打好污染防治攻坚战，实现减污降碳协同效应 数据来源：于贵瑞, 郝天象, 朱剑兴. 中国碳达峰、碳中和行动方略之探讨. 中国科学院院刊, 2022, 37(4): 423-434. 二、碳达峰时代如何实现更低成本 的低碳化发展 2.1 产业高质量低碳转型 • 党的十八大以来，我国经济发展步入新阶段，经济结构战略性调整 和转型升级加快推进，2019年我国三次产业比例为7.1：39.0： 53.9，“三二一”产业格局更加巩固。 • 世界前二十单位GDP能耗水平国家排名 （吨标煤/万美元） 俄罗斯 6.4824 沙特阿拉伯 4.3777 印度 4.1036 伊朗 2020年受新冠疫情影响，三次产业比例又调整为7.7：37.8：54.5。 表：“十四五”时期我国产业结构变动趋势预测 3.8465 泰国 3.4423 中国 3.1901 土耳其 2.927865 巴西 年份 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 第一产业,% 7.1 7.7 7.3 7.0 6.8 6.6 6.5 2.6062 印度尼西亚 2.4653 加拿大 2.3594 韩国 2.3535 墨西哥 第二产业,% 38.6 37.8 37.3 36.9 36.4 36.0 35.5 第三产业,% 54.3 54.5 55.4 56.1 56.8 57.4 58.0 ❖ 近年来，我国能源利用效率不断提升。根据国家能源局公布的信息， 2014年以来，我国单位国内生产总值能耗累计降低20%。 ❖ 从产业结构和单位国内生产总值能耗看，我国第二产业能源消耗占 1.8024 美国 1.3829 西班牙 1.3246 澳大利亚 1.2186 日本 1.1862 法国 1.092 意大利 1.0236 韩国 1.0196 英国 0.7882 0 1 2 3 4 5 6 7 比高且单位增加值能耗水平高。 ❖ 从重点工业产品看，我国综合能耗水平已稳步向国际先进水平迈进， 但多数产品的综合能耗水平仍有待提升。 中国单位GDP能耗水平是世界平均水平的1.5倍 数据来源：BP、IMP、人民日报、德勤，全球能源转型及零碳发展白皮书； 《中国物价》2021年第9期 作者：尹伟华 国家信息中心经济预测部 2. 2 能源低碳转型——能源结构 中国能源禀赋：多煤贫油少气。因此能源消费目 前以化石能源为主，石油天然气对外依存度较高。 坚持安全降碳，在保障能源安全的前提下，大力实施可 再生能源替代，加快构建清洁低碳安全高效的能源体系。 能源结构 转型 煤炭 其他非 水可再 生能源 化石 能源 天然 气 石油 中国能源转型四大趋势 • • 2021年全年，能源消费总量52.4 亿吨标准煤，比上年增长5.2%。 2021年，煤炭消费量占能源消费 总量的56.0%，比上年下降0.9个 百分点。清洁能源消费量占能源 消费总量的25.5%，较上年上升 1.2个百分点。能源消费结构向清 洁低碳加快转变。 数据来源：国家统计局 水电 光伏 非化 石能 源 核电 风电 2.2 能源低碳转型——节能增效 严格控制能耗强度，合理控制能源消费总量。 全面提升节能管理能力 实施节能降碳重点工程 推行用能预算管理 城市节能降碳工程 提高节能管理信息化水平 园区节能降碳工程 完善能源计量体系 重点行业节能降碳工程 加强节能监察能力建设 重大节能降碳技术示范工程 能效水平提升的碳减排效应  从2005年至2018年，14年的中国能源消费总量约为532亿吨标 煤  假设我国能效水平固定在2005年水平，这14年的能源消费总量 会达到约719亿吨标煤  能效提升措施减少消费187亿吨标煤，相当于2020年全国能源 消费总量的3.75倍；相当于减少518亿吨碳排放，超过目前全 球一年的碳排放量 推进重点用能设备节能增效 加强新型基础设施节能降碳 以设备为重点，全面提升 能效标准 推广高效设备，淘汰低效 设备 加强重点用能设备节能审 查和日常监管 优化新型基础设施用能结构 对标国际先进水平，完善设 备能效标准 加强新型基础设施用能管理 推动既有设施绿色升级改造 2005-2018年我国能效水平和GDP的变化情况 数据来源：世界银行WDI数据库、中国统计年鉴2020 2.2 能源低碳转型——能源系统 ❖ 智能电网是以现代信息和电网技术为支撑的、适应可再生 能源接入的新一代智能化电网，坚强性、自愈性、兼容性、 经济性、集成