建言“十四五”能源发展 | 中国如何实现2060年前碳中和目标？

 

在零碳中国图景下，从能源供给侧看，到2050年，中国电力需求将达到15万亿度，绿氢需求将达到8100万吨，每年将需要捕集10亿吨二氧化碳。从电力的使用看，除了工业、建筑和交通的大规模电气化以外，18%的电力消耗来自于制氢；氢气的消费，主要来自于化工原料、交通、钢铁、水泥以及合成氨等部门；碳捕集将主要用于工业原料、煤制氢、工业过程以及火电所产生的碳排放。

 

具体地，在零碳电力方面，到2030年，风电和光伏占中国发电装机量的近50%，风电装机870GW，光伏854GW；到2050年风电和光伏共计近70%，其中风电装机2400GW，光伏2460GW。风电和光伏未来成本大幅下降为这种情景提供了可能性。从资源可行性看，到2050年，2460GW的光伏将仅占中国国土面积的0.8%，2400GW的风电装机量占目前陆上可用总储量的70%。

 

从经济可行性看，中国在未来30年新增光伏和风电装机所需的总投资额仅占到同期GDP的0.4%左右，即使考虑到配电网和储能的投资，也不会超过GDP的0.7%。一系列电网灵活性措施也将为这一高比例可再生能源电力系统提供电力供需平衡的技术支撑。这些灵活性的资源主要是包括抽水蓄能、电池的储能、氢能、需求响应，以及非常少部分的天然气的调峰机组。根据落基山研究所和能源转型委员会的模型研究，抽水蓄能的容量将从现在的30GW增长到2050年的140GW，电池储能将增长到510GW，用于灵活性调节的氢能达到100GW的水平。

 

在氢能方面，随着零碳电力和制氢设备成本下降带来的绿氢成本快速降低，绿氢将在交通、工业等多个领域得到大规模应用，到2050年，中国的氢气需求量将达到8100万吨。到2050年，当电解槽成本在100美元/千瓦，零碳电价30美元/兆瓦的情况下，绿氢成本将低至10~15元/公斤的水平，比煤制氢的成本还要低。此外，到2050年，氢的用途将大大扩展，这也将极大地带来规模效应。在未来，氢的应用场景包括钢铁、水泥、化工等工业过程，重型交通、轻型交通、航空航运等交通领域等等。根据不同领域氢能利用的技术成熟度、成本经济性、产业配套情况等的不同，氢能将从路面交通领域开始渗透，并逐渐发展到合成氨、直接还原铁等工业领域，以及较为后期的船舶、航空燃料应用以及电转气（Power-to-X）等领域的应用。

 

在生物质方面，2050年，中国的潜在生物质资源达到6亿吨标煤，足够满足零碳情景下4.4亿吨标煤的需求。然而，由于生物质资源区域分布不均、运输成本较高等原因，生物质资源将优先用于航空和化工原料等其他零碳解决方案有限或成本较高的领域，另有一大部分的生物质资源可能会应用于发电领域。在碳捕集方面，中国的碳捕集和封存容量大大多于10亿吨/年，且鉴于中国的规模经济和学习曲线效应带来的成本优势，碳捕集和封存也将在中国的零碳转型过程中扮演重要角色。