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WWF报告 | 张家口市碳排放总量控制方法学及政策建议(附下载)

WWF中国 风能专委会CWEA 2022-08-01

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世界自然基金会(WWF)发布《张家口市碳排放总量控制方法学及政策建议》研究报告,对张家口市 2016-2030 年能源消费总量和碳排放进行预测。 低碳发展作为一种低能耗、低污染、低排放的可持续发展模式,是城市缓解能源和环境问题的重要途径。本报告探索了张家口市碳排放总量控制方法和政策,明确了张家口市未来中长期转型发展路径,为助力碳减排、建设可再生能源示范区等工作提供了参考。

《张家口市碳排放总量控制方法学及政策建议》

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张家口市位于河北省西北部和我国“三北”地区交汇处,既是京津冀地区重要的生态涵养区和国家规划的新能源基地之一,也是“一带一路”中蒙俄经济走廊重要节点城市。随着京津冀协同发展战略的全面实施、北京携手张家口申办冬奥会的成功和可再生能源示范区规划的获批,张家口迎来了千载难逢的发展机遇,同时也面临着严峻的低碳转型工作所带来的压力和挑战。张家口市提出了“到 2020 年实现可再生能源消费量占终端能源消费量的比重达到 30%”的目标;到 2020 年 40% 的工业企业实现零碳排放,并在张家口市崇礼县建设国际领先的“低碳奥运专区”,打造低碳奥运场馆,实现体育场馆的供热及用电 100% 采用可再生能源;“十三五”期间,张家口碳排放强度比 2015 年下降 22%。面对城市发展、申办冬奥会和碳减排的多目标要求,如何有效协调各目标,实现低碳发展,是张家口市目前面临的主要问题。探索张家口市碳排放总量控制方法和政策研究,明确张家口市未来中长期的转型发展路径,将有力推动其碳减排目标、可再生能源示范区以及冬奥建设等目标的实现。
本研究在世界自然基金会的支持下,由深圳建筑科学研究院股份有限公司(IBR)承担本课题研究。
碳排放总量控制是实现碳达峰的重要约束手段,是落实碳排放控制目标的主要方法。在详细了解张家口市碳排放情况的基础上,建立城市碳排放总量控制方法学研究,提出城市碳排放总量控制分解优化方案,推进城市的低碳发展进程,有助于落实全国碳排放总量控制的要求,并促成碳排放达峰目标的尽快实现。
以下为本报告目录和内容摘编:


中国城市碳排放快速增长的局面得到初步扭转
从经济发展水平看,我国58.3%的城市人均GDP低于全国均值,且在这些发展水平落后于全国平均水平的城市中,有2/3的城市属于4类城市,即人均碳排放水平也较低。从图1-2中可看出,在1类和2类城市中,人均碳排放高于全国均值的城市多于人均碳排放低的城市。从而可说明我国目前人均碳排放和人均GDP呈现正比关系的城市偏多,且大多数城市处于人均GDP和人均碳排放指标均低的水平。

张家口市虽为非试点城市,但其处于首都北京的后花园,应起到环境友好,低碳发展示范试点的效果。目前张家口市处于3类城市,冬奥会为张家口市发展带来了机遇,作为中国向全世界展示的一张名片,应尽快找到未来发展的同时实现生态环境双赢的路径。本研究在对张家口市能源消费和资源状况进行摸底的情况下,开展对张家口市碳排放总量控制研究,为未来张家口市低碳发展奠定基础。

张家口市资源能源特征


张家口市是河北省矿产资源较丰富市之一。截至 2012 年末,张家口市已发现矿产 97 种,探明资源储量的矿产有 33 种。张家口市能源资源主要有煤炭、风能和太阳能,是我国华北地区风能和太阳能资源最丰富的地区之一。


1、煤炭资源主要集中在蔚州煤田、宣下煤田和张家口以北煤田,煤炭总储量 29.34 亿吨;

2、风能资源可开发量达 4000 万千瓦以上,各种生物质资源年产量达到 200 万吨以上;

3、太阳能资源丰富,地域日照时数 2756~3062 小时,年太阳总辐射为每平方米1500~1700 千瓦时,发电可开发量达 3000 万千瓦以上。

4、赤城、怀来等县地热资源蕴藏丰富,尚义、赤城、怀来等县具备抽水蓄能电站建设条件。


当前张家口市处于多个重大机遇发展期,处于京津冀协同发展战略地、成为国家级可再生能源示范区,并将于2022年与北京共同举办2022年第24届冬季奥林匹克运动会。在多个重大机遇背景下,张家口市将持续享受红利,同时也将对城市的低碳可持续发展带来挑战。
国家级可再生能源示范区
2015年7月,国务院批复同意《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》,同意设立张家口可再生能源示范区,以张家口全境为核心区域,辐射京津冀及其他周边地区,规划期为2015年至2030年。示范区的建立,能够促进新能源产业的发展壮大,为我国乃至世界可再生能源发展提供可复制推广的经验。

张家口被选为首个国家级可再生能源示范区,其优势在于:首先,张家口可再生资源丰富,是我国华北地区风能和太阳能资源最丰富的地区之一;其次,张家口区位优势独特,是京津冀地区向西北、东北辐射的链接点,是京津冀地区的生态涵养区、我国重要的可再生能源生产基地和电力输送通道节点。同时,张家口所在的京津冀地区是我国主要的电力负荷中心之一,这为张家口示范区可再生能源发展提供了巨大的市场空间。
1、全面提高张家口可再生能源发展水平,跻身世界前列
按照张家口可再生能源示范区规划,2020 年张家口市可再生能源消费量占终端能源消费总量比例达到 30%,2030 年达到 50%。到2030年,实现80%的电力消费来自可再生能源,工业、公共交通、商业及公用建筑等领域全部采用可再生能源功能,全面形成以可再生能源为主的能源保障体系。

2、大幅实现CO2、SO2和NOx减排,改善环境质量3、加快技术创新,引领建立低碳绿色能源系统4、大力促进新兴产业集群的经济增长,为经济转型奠定基础
张家口市能源消费和碳排放现状特征

张家口市作为可再生能源较为丰富的地区,可再生能源发电占比较高,且其属于电力外调城市。2016 年,张家口市能源生产2374 万吨标煤,其中传统能源供给1892 万吨标煤,可再生能源电力供给481 万吨标煤,可再生能源生产占比20.3%。张家口传统能源结构中,呈现较为明显的以煤为主,少油少气的特征,煤炭生产占能源生产总量的71%,而石油和天然气共占9%。

作为能源外调城市,张家口市能源生产的39% 用于外调,仅58% 用于本地消费。2016 年,张家口本地终端能源消费1384 万吨标煤。其中主要为工业部门消费,共消费981 万吨标煤,占总消费的70%,其次为居民生活,占比15%,服务业和交通分别为8% 和6%。

从能流图可看出,张家口市能源结构仍以煤炭为主,但可再生能源占比相较于其他城市已较高。可再生能源主要以可再生电力形式存在。

2016 年,张家口市共生产电力367 亿千瓦时,其中可再生能源电力157 亿千瓦时,占42.9%。可再生能源中以风电为主要电力,占到可再生能源电力的94% 左右。能源外调主要形式也为电力,2016 年,调出电力237 亿千瓦时,占总发电量的64.5%。此外,煤制品也是张家口市能源调出的主要类型,共有13.2% 的煤制品调出。

工业部门:在推进工业部门低碳转型过程中,张家口市实施了传统优势产业绿色转型和产业体系绿色化等两方面举措。
交通部门:2016年,交通部门能耗为173.99万吨标准煤,目前在碳排放总量中占比较低,但随着社会经济水平的提升,这一比重将逐步增长。交通部门在节能控碳改造中,已采取了一系列措施,且未来为保障持续节能降碳,提出了建设目标。首先,实施公交车实施氢燃料电池车替代。其次,出租车开展油改气工作。再次,开展交通运输绿色建设。

建筑部门:2016年张家口市建筑部门运行总能耗为320万吨标煤。其中居住建筑总能耗为218.61万吨标煤,公共建筑总能耗月101.40万吨标煤。根据张家口市建筑运行总能耗计算,2016年张家口市碳排放总量为653万吨二氧化碳。在国家级可再生能源示范区及2022年冬奥会等发展契机下,张家口市建筑能耗及碳排放总量控制将面临较大的机遇与挑战:首先,大数据产业发展带来显著的建筑能耗增量。其次,采暖能耗结构将进一步优化。

碳排放现状特征
2016 年,张家口市碳排放总量为4859 万吨CO2,其中有1622 万吨CO2 为能源调出产生,约占总排放的1/3。单位GDP 碳排放为3.31 吨/万元,人均碳排放为11.0 吨/人。碳排放主要部门为能源行业和工业,占比高达82%,排放主要来自煤炭的消费,占排放的91%。当前阶段,服务业和交通产生的直接碳排放较少。


扣除能源调出后,张家口碳排放总量为3418 万吨CO2,单位GDP 碳排放为2.27 吨/万元,人均碳排放为7.72 吨/人。工业和建筑业作为碳排放主要部门,占比达到66%。其次为建筑部门,占比达到22%,交通部门占比仅10%。


碳排放控制进展
张家口市主体的支柱产业由钢铁、煤炭、化工、装备制造等高耗能高排放行业构成,且由于张家口市有为附近城市输送电力的任务,从而使得其目前碳排放水平较高。张家口市目前一方面进行产业优化调整,逐渐由新兴产业和服务业替代传统工业;另一方面,已全力发展可再生能源替代传统煤电,预计2030年可再生能源装机容量可达5000万千瓦。
(1)新能源装机快速增长,可再生能源占比不断提升
由于张家口市风电、光伏等可再生能源开发利用装机规模迅猛发展,然而本地可再生能源电力的消纳能力却不足,可再生能源的输出成为可再生能源产业发展最主要的瓶颈之一。
(2)传统高耗能产业仍占主导,用能构成中电力占比仍需提升

(3)清洁供暖工程重点推进,绿色建筑总体发展趋势良好(4)新能源公交发展快速,出行结构低碳化空间仍较大


低碳发展目标
2019 年9 月,河北省省委对张家口提出相关目标:要大力发展生态产业,充分利用当地资源,积极发展风电、光伏、氢能等清洁能源产业和互联网产业、冰雪产业、旅游产业、职业教育产业等,实现生态效益和经济效益共赢。抓住冬奥会契机,结合张家口市特色资源和产业,实现能源和产业优化转型,为张家口市今后走生态经济,低碳发展道路打下基础。要求:1、控制碳排放总量;2、利用可再生能源;3、空气质量优化提升。
张家口碳排放总量预测及部门分解:碳排放模型构建

在模型框架基础上,研究进行情景分析,共分为三种情景,分别为参考情景、低碳情景和示范区情景。其中参考情景为张家口市仅保持现有已执行措施,不考虑规划和未执行措施,以现有的能源增长幅度继续增长而达到的碳排放量。低碳情景较参考情景,加入了优化产业结构、提高能源效率、调整用能结构等多项措施,其中按照张家口已有规划,设置钢铁工业、其他传统高耗能产业将逐步退出张家口产业,而新技术、大生态、大健康以及高端制造业等新兴产业增幅不断提升。示范区情景基于张家口市建设可再生能源示范区的目标,在低碳情景基础上增加可再生能源占比逐渐提升至2030年达到80%的目标。
能耗总量预测

在低碳情景下,张家口市能耗水平在2030年将达到1883万吨标煤,示范区情景下2030年能耗总量为1783万吨标煤。均较参考情景有大幅下降,分别降低47.4%和50.2%。
低碳情景下,2030年能耗总量增至2016年的1.4倍,能耗总量年均增速为2.2%;示范区情景下,2030年能耗总量增至2016年的1.3倍,年均增速为1.8%。2030年,低碳情景和示范区情景下,单位GDP能耗分别达到0.44吨标煤/万元和0.42吨标煤/万元,较2016年分别下降55.8%和58.1%;较参考情景分别下降47.4%和50.2%;人均能耗分别达到3.9吨标煤/人和3.7吨标煤/人,较参考情景分别下降47.4%和50.2%。低碳情景和示范区情景虽能耗总量仍未达峰,但相较于参考情景已大幅降低。


与工业和建筑部门不同,在参考情景下,交通部门能耗不断增加,但在低碳和示范区情景下,交通部门能耗将均在2022年左右达到峰值,此后缓慢下降,其达峰一方面受到交通部门技术和能效水平的提升,另一方面由于冬奥会建设对其货运的影响在2022年之后迅速减弱从而使得其交通部门能耗得以达峰。2022年,三情景下交通部门能耗分别达到229、203和185万吨标煤,2030年分别达到253、164和127万吨标煤。

碳排放总量预测

示范区情景下,由于张家口市非化石能源占比得到较大提升,因此自2016年起碳排放增速趋缓,且碳排放总量将在2020年就可实现达峰。
图3-7 分部门三情景下碳排放变化图
3-8 2030 年三情景下碳排放结构
碳排放总量目标部门分解


在工业部门碳排放构成中,火电行业、钢铁行业为主要贡献行业。参考情景下,2016-2030年,工业部门碳排放增量中,钢铁行业、火电行业分别贡献39.3%和34.3%,而四大两高一新产业仅贡献9.27%。示范区情景相较于参考情景,2030年需额外减排4494万吨CO2,而减排贡献部门同样集中在火电行业和钢铁行业,其减排空间分别为35.2%和44.0%。


低碳情景下,内部交通将在2025年左右实现峰值,此后缓慢下降,2025年峰值水平为123万吨CO2,此后缓慢将至2030年的120万吨CO2。2016-2025年间和2025-2030年,碳排放年均增长率分别为2.0%和-0.5%。从占比看,仍以私家车占比最高,由2016年的83.2%增至2030年的86.1%。示范区情景下,内部交通将在2020年左右便实现峰值,峰值水平为109.2万吨CO2,此后快速将至2030年的67.8万吨CO2。


参考情景下,碳排放的主要增长贡献为数据中心,共贡献72.3%,其次为建筑节能和城镇采暖,分别贡献14.6%和12.7%。示范区情景相较参考情景,在2030年碳排放将大幅下降,其中主要控制部门仍为数据中心,占70.1%,其次为建筑节能和城镇采暖,分别贡献16.3%和12.1%。

数据中心的建设将对张家口市未来一段时间碳排放和能耗需求影响较大。由于数据中心主要能耗种类为电力,因此非化石电力占比对数据中心碳排放控制十分重要。根据调研,预计2022年,数据中心服务器将达到216万台,碳排放达到460万吨CO2,但若将非化石用电占比提升至70%,则可减排321.6万吨CO2。2025年时,预计服务器将达到500万台,此时参考情景下碳排放将达到1061万吨CO2,若将非化石电力提升至90%,则可实现955万吨CO2的减排量。2030年,预计服务器达到800万台,碳排放达到1698万吨CO2,通过四方机制全部使用非化石电力,则可实现数据中心的零排放
张家口碳排放总量控制的方法学及政策建议本研究构建碳排放总量控制路径研究的方法学(如图4-1),在2016-2030年碳排放情景研究的基础上,对减排目标进行部门分解,提出各部门的碳排放总量控制目标与控制路径的初步方案。

针对张家口市目前发展目标及趋势,建议其在本研究低碳情景基础上进行碳排放总量控制,使得碳排放在2025年实现峰值,先于全国2030年左右达到碳排放峰值目标,成为全国城市低碳发展的示范。

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来源:世界自然基金会WWF中国
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《张家口市碳排放总量控制方法学及政策建议》

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