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全球碳排放现状与挑战

北极星大气网  来源:中大咨询  作者:马子娇  2021/9/18 9:07:04  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:碳排放 碳中和 碳达峰

北极星大气网讯:面对全球日益严峻的气候变化问题,我国提出“双碳”目标。为明晰“双碳”带来的影响,中大咨询研究院开展“双碳”专题研究,拟对“双碳”目标提出背景、相关概念、国内外政策进行综述,并对全球碳排放现状进行分析,识别“双碳”目标下各行业发展趋势,分析行业与企业层面的“双碳”实现路径。

本篇,研究院将对全球碳排放情况和中国碳排放情况进行概述,明确当前全球与中国碳排放的现状与挑战。

习近平总书记2020年9月22日在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表讲话,提出“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。为实现“双碳”目标,需要深入理解当前碳排放现状与存在问题,本文分别从碳排放总量、碳排放区域、碳排放来源等视角对全球与中国的碳排放现状进行概述,并明确实现碳中和面对的挑战。

一、全球碳排放现状概览

· 总量视角

上世纪70年代至今,全球碳排放与全球经济发展基本呈现出正相关关系,随着全球经济发展,碳排放和人均排放均有大幅增长。

从排放总量和增速来看,全球碳排放量与经济总量呈现同步上升趋势,但增速近年来有所放缓。

经济总量与碳排放同步增长的原因是经济增长加大了各经济部门对电力、石油等能源的需求,而电力生产、石油、天然气等化石能源使用都会产生大量碳排放。而经济衰退时期,能源使用量下滑,碳排放量也同样出现阶段性下滑,如2008年经济危机、2020年新冠疫情,都带来了阶段性的碳排放量下降。2018年,全球碳排放量达到了目前为止的最高值340.5亿吨,是1965年的3倍。增速方面,随着气候问题逐步成为全球共识,各国纷纷采取措施控制碳排放,碳排放增速开始放缓,直到2019年,全球碳排放增长率已接近0。

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图1 全球二氧化碳排放与GDP走势图。数据来源:Our World in Data,World Bank;中大咨询分析

从人均碳排放量来看,全球人均碳排放量和全球碳排放量基本呈现出相同的变化趋势,在波动中逐渐增长。2018年,全球人均碳排放量增长到了4.42吨/人,较1971年增长了20%。

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图2 全球人均二氧化碳排放量。数据来源:Our World in Data;中大咨询分析

· 区域视角

从区域结构来看,亚洲在中国、日本等国家经济增长的驱动下碳排放量快速增加,逐步成为世界第一大碳排放地区;北美、欧洲的碳排放量则逐步走低,进入负增长阶段。大洋洲、非洲、南极洲由于碳排放量极小,此处不进行分析。

从区域碳排放总量来看,亚洲是当前世界第一大碳排放地区,碳排放量远超其他区域。

主要原因是二战后很多亚洲国家开始进行大规模经济建设,随着中国、日本、韩国、印度等国家的经济快速发展,对能源、工业产品等的需求剧增,从而带动了碳排放量的快速增长。

亚洲的碳排放量在1985年超过北美洲,在1992年超越欧洲,成为世界碳排放最多的地区,碳排放量从1965年的16.46亿吨增长到2019年的202.42亿吨,增长超过12倍。而欧洲和北美洲年度碳排放量大体上从2008年前后开始逐渐减少。

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图3 主要碳排放区域年度碳排放走势图(亿吨)。数据来源:Our World in Data;中大咨询分析

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图4 各区域经济增速走势图。数据来源:World Bank

从区域碳排放增速来看,亚洲增速开始进入下行通道,欧洲、北美洲已经保持在负值。

亚洲在2011年以前除个别年份外都保持着高增速,随着各国逐渐重视碳排放问题,2011年以后增速进入下行阶段;而欧洲在1990年以后碳排放增速多保持在负值,北美洲在2007年后增长率多保持在负值。

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图5 主要碳排放区碳排放增速。数据来源:Our World inData;中大咨询分析

· 来源视角

从排放来源看,电、热生产活动、制造产业和建筑业、交通运输业是碳排放的最主要来源,可以预见这些领域是未来减排的关键点。

电、热生产活动是全球主要的碳排放来源。目前供电行业依然以煤炭、石油、天然气等化石燃料燃烧作为最主要的发电方式,供热产业也以燃烧化石燃料作为主要的供热方式,而化石燃料燃烧会带来大量碳排放。2018年,全球主要电、热生产活动产生的碳排放达到了139.8亿吨,占全球当年碳排放量的41.7%。

交通运输产业是全球第二大碳排放来源。目前陆上交通、航空、航海依然以燃油作为最主要的动力来源,对燃油的高需求也会带来大量碳排放。

制造产业与建筑业是另一个重要的碳排放来源。钢铁冶炼、化工制造、采矿、建筑等行业对能源需求量大,生产过程中原材料分解也会带来碳排放。

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图6 全球各类经济活动年度碳排放量(亿吨)。数据来源:IEA;中大咨询分析

· 减排成就

面对碳排放快速增长带来的威胁,世界各国采取了立法、政策宣誓等措施开展减排行动,包括中国在内的主要碳排放国家设置了实现碳中和的目标时间。

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图7 部分制定碳中和目标地区及时间表。资料来源:众诚智库,《2021碳达峰碳中和研究报告》

目前,在经济发展形式转变、产业结构调整、实施减排措施等多种影响因素下,截至2019年,全球已经有49个国家已经实现了碳达峰,占全球碳排放总量的36%。

在1990年以前实现碳达峰的国家,除挪威和德国,主要是前苏联加盟共和国和东欧计划经济国家,1990年以后的经济衰退和转型导致了碳排放达到峰值。1990年-2000年间碳达峰的国家,包括法国、英国等工业化、城镇化进程接近尾声的主流发达国家,也包括卢森堡、瑞典、芬兰等以服务业为主的中小经济体。2000年-2010年间碳达峰的国家类型与上个十年的国家类型基本相同,在此期间美国实现了碳达峰,经济增长与碳排放开始脱钩。其他依然处在工业化进程、产业结构调整过程中的国家碳排放将继续增加。

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资料来源:世界资源研究所,公开资料;中大咨询分析

· 未来挑战

尽管减排行动已经取得了一定成就,但在能源结构、碳汇技术发展程度、各国对减排重视程度不同等因素影响下,全球减排问题依然面临着严峻挑战。

一是世界能源结构调整需要一定时间。目前世界能源消耗依然以燃烧产生大量碳排放的化石能源为主,2020年石油、天然气、煤炭三者消耗占比达到全球一次能源消耗总量的83%左右,在短时间内剧烈调整能源结构,降低化石能源占比,提升可再生能源比例存在巨大挑战。

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图8 2020年全球各类一次能源消耗结构。数据来源:IEA,中大咨询分析

二是碳汇技术的发展处于初期阶段。目前碳汇技术尚未取得突破性进展,目前还没有大规模商用的标志性项目出现,且成本较高,当前阶段对减排技术贡献度有限。

三是世界各国减排前度不同、减排能力存在差异。当前世界各国对碳排放的紧迫程度有不同理解,采取的减排措施力度不同,英国、日本、欧盟、韩国、美国加州通过了应对气候变化的专项法律,但法律实施力度尚未明了;部分国家采取了政策宣誓,但缺乏实施的政策文件;更多国家并没有出台有实际效用的减排措施。另外,国家之间经济发展水平、资源禀赋、技术发展程度不同,减排的能力也存在差异,可再生能源少、技术水平较弱的国家难以有效减排。

二、中国碳排放现状概览

· 总量视角

作为过去三十年世界经济发展最强劲的动力源之一,从排放总量看,中国的碳排放与经济增长呈现出同步快速增长的态势。

中国自1970年以来碳排放量随着经济增长而开始同步抬升,在此后30年间基本保持着5%左右的增速;2001年入世后,我国经济迎来另一个快速增长周期,在2001年-2010年期间,碳排放和GDP之间存在明显的正向变动关系,增速大幅上行,部分年份增速达到了10%以上;直至2011年以后,我国环保政策开始趋严,碳排放增速才开始下行。从1970年-2019年,我国碳排放量从7.7亿吨增长到101.8亿吨,增长了13倍,这也侧面说明了这一阶段我国的经济增长方式主要还是靠着粗放型的资源消耗带动。

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图9 中国二氧化碳排放量与GDP走势图。数据来源:国家统计局,Our World in Data;中大咨询分析

与中国相比,美国的GDP增长与碳排放增长已经实现了脱钩。

对比中国,美国在1971年-2007年间增速基本维持在5%以下,且部分年份增速为负值,并最终在2007年实现碳达峰,此后碳排放在开始在波动中下滑,与GDP增长基本脱钩。这是由于美国GDP增长已经主要由消费和科技创新拉动,并在发展过程中逐渐将高碳排放产业向国外转移。

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图10 美国碳排放量与GDP走势图。数据来源:OurWorld in Data,World Bank;中大咨询分析

从年度排放占比来看,中国的年度碳排放占比一路走高,目前已经成为世界第一大碳排放国家。

排放占比方面,中国自1970年以来,年度碳排放量占全球比重一路走高,在2003年超越欧盟,在2005年超越美国,在2019年占比达到了28%,成为碳排放量最大的国家;除中国以外,印度是另外一个占比逐步走高的国家。

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图11 主要碳排放经济体二氧化碳排放占全球比重。数据来源:OurWorld in Data;中大咨询分析

从增速方面来看,中国碳排放增速目前进入放缓阶段。

2011年后,随着环保意识的增加、相关政策的出台与推行、以及节能减排技术的开发,中国的年度碳排放量增速开始快速下行,甚至在2015年与2016年达到负增速,减排取得了一定进展。

与中国相比,美国、欧盟、日本的年度碳排放增长率现已基本保持在负值区间;随着欧盟、美国、日本均承诺在2050 年实现碳中和的目标,预计未来负增长的势头将进一步延续。

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图12 主要碳排放经济体碳排放增速。数据来源:OurWorld in Data;中大咨询分析

从累积排放来看,我国碳排放累计占比依然处于上升阶段。

截至2019年,全球已经累积排放了超过1.65万亿吨二氧化碳,其中美国累积排放0.41万亿吨,占全球累积排放的25%,欧盟累积排放占比22%,中国占比约13%。从累积排放角度看,中国并不是二氧化碳排放的最大贡献者,发达国家在工业化进程中的累计碳排放量远超中国。

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图13 主要碳排放经济体累计排放占比。数据来源:OurWorld in Data;中大咨询分析

从人均二氧化碳排放来看,我国人均碳排放量低于主要发达国家。

中国人均碳排放在2006年达到了全球平均水平,在2014左右达到了欧盟水平,2019年我国人均碳排放量为7.1吨/人,依然远低于美国的16.1吨/人、俄罗斯的11.5吨/人、日本的8.7吨/人。从人均排放量来看,中国同样不是碳排放最大的贡献者。

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图14 主要碳排放经济体人均二氧化碳排放量(吨/人)。数据来源:OurWorld in Data;中大咨询分析

· 来源视角

从排放来源看,主要电、热生产活动是我国第一大碳排放来源,且占比有增加趋势;制造产业与建筑业作为第二大排放来源,占比逐渐降低;交通运输业是第三大排放来源,占比平缓提升。

主要电、热生产活动的碳排放主要来源于化石燃料燃烧,排放占比超过一半。从1990年开始,随着我国经济快速增长,对能源需求量一路走高,主要电、热生产活动碳排放量迅速提升,2018年碳排放量达到49.23亿吨。

制造产业与建筑业碳排放在我国工业化不断深化的过程中快速抬升,在2011年左右达到峰值30亿吨;此后,随着我国产业结构调整,第二产业比重走低,制造产业与建筑业碳排放总量开始下降,占比也随之下滑,2018年制造产业与制造业碳排放共26.7亿吨,占比约28%。交通运输业的碳排放主要来源于交通运输工具燃料燃烧,随着经济增长,对交通运输的需求不断增加,预计交通运输业的碳排放将会继续保持增长趋势,占比也将同样提升。

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图15 中国历年各类经济活动碳排放量(亿吨)。数据来源:IEA;中大咨询分析

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图16 中国历年各类经济活动碳排放占比。数据来源:IEA;中大咨询分析

对比其他经济体,我国碳排放与欧美发达经济体存在一定差异,主要电、热生产活动、制造产业与建筑业相对占比较高,交通运输业占比远低于其他国家。

我国主要电、热生产活动占比显著高于欧美发达经济体,一方面说明了我国经济增长动力更为强劲,对能源需求量更大,另一方面也说明了我国的能源结构不尽合理,能源使用效率较低。

制造产业与建筑业占比较高是由于我国目前依然处于产业结构调整、工业化深化过程当中,第二产业整体占比更高,因此此部分碳排放占比远高于其他国家,也高于全球平均水平。交通运输方面,我国交通运输部门碳排放量占比远低于其他发达国家,同样低于全球占比25%,随着经济增长,交通运输需求必然会出现增加,交通运输领域可能面临着较大的碳排放上行压力。

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图17 2018年主要经济体碳排放结构对比。数据来源:IEA;中大咨询分析

· 减排成就

为减少碳排放,我国不断加码碳减排目标,并实现了我国向国际社会承诺的2020年碳减排目标。

2005年,我国第一次提出了碳减排目标,目标提出我国将在2020年实现碳排放强度比2005年下降18%,非化石能源占一次能源比重达到15%左右,森林蓄积量比2005年增加13亿立方米;2015年,我国提出了到2030年的自主行动目标,提出碳排放在2030年左右达到峰值并尽早达峰,碳排放强度比2005年下降60%-65%,非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右,森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右;2017年,我国提出2050年,我国能源消费总量基本稳定,非化石能源占比超过50%左右,清洁能源率达到50%,终端电气化率达到50%;2020年我国正式提出“双碳”目标,并提出到2030年,碳排放强度比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源比重达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。

对比其他经济体,美国、欧盟、日本碳排放强度均低于世界平均水平,而中国近60年的碳强度明显高于世界平均水平。上世纪90年代以来我国碳排放强度开始下行,近年来我国经济向高质量发展转型,在一系列政策要求和产业结构调整的背景下,我国碳排放强度开始向世界平均水平逐渐接近,并在2020年底之前实现了我国碳排放强度较2015年下降18.8%,超额完成了中国向国际社会承诺的2020年目标。在经济持续高质量发展的背景下,我国的碳排放强度将进一步向世界发达经济体靠近。

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图18 全球主要碳排放经济体1990-2018年碳排放强度走势图。数据来源:IEA,World Bank;中大咨询分析

· 未来挑战

尽管我国的碳减排已经取得了一定成绩,但实现“双碳”目标对于我国依然富有极大挑战性。

从经济发展视角看,由于中国依然具有较大的经济增长需求,与其他国家相比面临更严峻的脱碳挑战。

与部分已经实现碳达峰的发达国家相比,我国目前的人均GDP和城镇化率远低于发达国家碳达峰时的水平,我国当前仍处于城镇化进程中,具有很重的经济发展和民生改善任务,因此在实现“双碳”目标方面与其他发达国家相比面临着更加严峻的挑战。

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图19 部分碳达峰国家达峰时人均GDP与城镇化率。数据来源:Our World in Data ,World Bank;中大咨询分析

从产业结构视角看,我国工业占比较高的产业结构特点造成了对能源的高需求,对碳减排造成了阻碍。

发达国家在达到碳达峰状态时,工业增加值占GDP比重基本在30%以下,第一、二、三产业发展较为均衡;2020年我国工业占GDP比重达到37.82%,产业结构显然还有调整空间。作为高耗能产业,较高比重的工业带来了高能源需求,工业能源消耗在我国能源消耗量中占据了超过60%的比重,即使占比逐年呈现出下滑趋势,2018年依然达到66%,结合我国以化石能源为主的能源结构,工业生产活动带来大量碳排放,阻碍了碳减排的过程。

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图20 部分碳达峰国家达峰时工业增加值占GDP比重。数据来源:WorldBank;中大咨询分析

从能源结构来看,我国一次能源消耗量大且增幅快,化石能源占比高,对实现“双碳”目标造成较大压力。

从能源消费总量来看,中国一次能源消费总量庞大且快速上涨,在2008年超越美国成为第一大能源使用国。从能源消费结构来看,2020年中国能源消费占比排名为煤炭(56.8%),石油(18.9%),水电风电等一次电力及其他能源(15.9%),天然气(8.4%),化石燃料占比达到84.1%,尽管2016-2020年间化石燃料总占比呈现出下降趋势,但以化石燃料为主的能源结构短时间内难以改变,依然会带来巨量的碳排放。实现“双碳”目标要求中国调整能源结构,提升清洁能源和可再生能源占比。

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图21 主要碳排放经济体一次能源消费量。数据来源:IEA;中大咨询分析

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图22 2018-2020中国能源消费结构。数据来源:国家统计局;中大咨询分析

三、结语

与其他国家相比,我国实现“双碳”目标面临着减排时间短、减排量大的巨大挑战。结合我国经济发展需求,预计未来一段时间,我国碳排放仍然将维持增长趋势,而碳排放量较大的电力、供热、制造业、建筑业、交通运输业等领域将成为控制碳排放的重点领域。随着我国整体向高质量发展转型,在产业结构、能源结构逐步调整、碳汇技术、绿色金融快速发展的过程中,我国将逐步走向碳达峰与碳中和。

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