建言“十四五”能源發展 | 中國如何實現2060年前碳中和目標？

 

在零碳中國圖景下，從能源供給側看，到2050年，中國電力需求將達到15萬億度，綠氫需求將達到8100萬噸，每年將需要捕集10億噸二氧化碳。從電力的使用看，除了工業、建筑和交通的大規模電氣化以外，18%的電力消耗來自于制氫；氫氣的消費，主要來自于化工原料、交通、鋼鐵、水泥以及合成氨等部門；碳捕集將主要用于工業原料、煤制氫、工業過程以及火電所產生的碳排放。

 

具體地，在零碳電力方面，到2030年，風電和光伏占中國發電裝機量的近50%，風電裝機870GW，光伏854GW；到2050年風電和光伏共計近70%，其中風電裝機2400GW，光伏2460GW。風電和光伏未來成本大幅下降為這種情景提供了可能性。從資源可行性看，到2050年，2460GW的光伏將僅占中國國土面積的0.8%，2400GW的風電裝機量占目前陸上可用總儲量的70%。

 

從經濟可行性看，中國在未來30年新增光伏和風電裝機所需的總投資額僅占到同期GDP的0.4%左右，即使考慮到配電網和儲能的投資，也不會超過GDP的0.7%。一系列電網靈活性措施也將為這一高比例可再生能源電力系統提供電力供需平衡的技術支撐。這些靈活性的資源主要是包括抽水蓄能、電池的儲能、氫能、需求響應，以及非常少部分的天然氣的調峰機組。根據落基山研究所和能源轉型委員會的模型研究，抽水蓄能的容量將從現在的30GW增長到2050年的140GW，電池儲能將增長到510GW，用于靈活性調節的氫能達到100GW的水平。

 

在氫能方面，隨著零碳電力和制氫設備成本下降帶來的綠氫成本快速降低，綠氫將在交通、工業等多個領域得到大規模應用，到2050年，中國的氫氣需求量將達到8100萬噸。到2050年，當電解槽成本在100美元/千瓦，零碳電價30美元/兆瓦的情況下，綠氫成本將低至10~15元/公斤的水平，比煤制氫的成本還要低。此外，到2050年，氫的用途將大大擴展，這也將極大地帶來規模效應。在未來，氫的應用場景包括鋼鐵、水泥、化工等工業過程，重型交通、輕型交通、航空航運等交通領域等等。根據不同領域氫能利用的技術成熟度、成本經濟性、產業配套情況等的不同，氫能將從路面交通領域開始滲透，并逐漸發展到合成氨、直接還原鐵等工業領域，以及較為后期的船舶、航空燃料應用以及電轉氣（Power-to-X）等領域的應用。

 

在生物質方面，2050年，中國的潛在生物質資源達到6億噸標煤，足夠滿足零碳情景下4.4億噸標煤的需求。然而，由于生物質資源區域分布不均、運輸成本較高等原因，生物質資源將優先用于航空和化工原料等其他零碳解決方案有限或成本較高的領域，另有一大部分的生物質資源可能會應用于發電領域。在碳捕集方面，中國的碳捕集和封存容量大大多于10億噸/年，且鑒于中國的規模經濟和學習曲線效應帶來的成本優勢，碳捕集和封存也將在中國的零碳轉型過程中扮演重要角色。