关于我们 | English | 网站地图

通往1.5°C的可靠途径

2024-08-30 15:14:17 2023年能源思考10月刊 　 作者： 中国能源网 李颖（编译）  
为支持即将到来的重大活动，如COP28气候变化会议的准备工作，国际能源署（IEA）近期发布《通往1.5℃的可靠途径》。这是一份关于为实现《巴黎协定》将全球温度上升限制在1.5°C目标所需关键行动的新报告。
 
各国提出的雄心壮志对实现1.5℃的目标有很大帮助。如果能够按时和全面实施，各国的净零承诺将足以在2100年将升温控制在1.7℃左右。因此，关键问题是现在需要我们做些什么来加强近期行动，以使世界走上符合1.5℃目标的可靠道路？IEA认为，“四大支柱”将成为关键：
 
在能源领域，电力去碳化、加速能源效率和电气化是关键工具。到2030年，可再生能源的新增容量需要在2022年的基础上增加两倍，每年达到约1200吉瓦，平均每年占新增发电量的90%。到2030年，电动汽车销售应达到约60%的市场份额，而零排放的中型和重型货运卡车到同一年应达到约35%的市场份额。
 
根据《格拉斯哥领导人森林和土地利用宣言》，到2030年将森林砍伐量减少到净零，这在土地利用部门的二氧化碳减排中占最大份额。
 
应对非二氧化碳排放对限制变暖峰值至关重要。假设对二氧化碳采取强有力的行动，达到或超过关于氢氟碳化物的《基加利修正案》和《全球甲烷承诺》等承诺，并对农业的非二氧化碳排放采取行动，可能会在大幅超过1.5℃的情况下造成差异，并将触发不可逆转的气候临界点。
 
即使在低超标的情况下，也需要碳捕获和储存以及大气中的二氧化碳清除，以缓解和补偿难以消减的剩余排放量。到2030年需要实施捕获约12亿吨二氧化碳的项目，而目前计划在2030年捕获的二氧化碳约为3亿吨。
 
实现1.5°C目标的可靠途径需要在四个支柱中的每一个方面立即采取强有力的行动，以实现立即和快速减排；需要所有国家，特别是发达经济体和主要经济体做出强有力的贡献；另外还需要明确的政策信号，以使行动者能够预测和实现变革。
 
2022年全球与能源相关的二氧化碳排放量上升了0.9%，达到368亿吨的历史新高。2022年与土地利用相关的二氧化碳排放量保持在约60亿吨，而与能源相关的甲烷排放量在2022年上升，但仍低于2019年的创纪录水平。
 
尽管2022年排放量持续增长，但各国都提高了对气候变化的雄心。根据国际能源署的分析，如果各国充分、及时地执行其国家自主贡献（NDCs）和净零承诺以及部门承诺，世界将在2100年之前将升温限制在1.7℃左右。这大大优于当前政策设置所暗示的轨迹，即2100年将出现约2.5℃的升温。
 
围绕四大关键支柱，在当前十年内加速行动，可以保持合理的机会，在2100年之前将全球温度上升限制在2至1.5摄氏度的关键领域：
 
实现能源部门近期的大幅度减排，使其走上到本世纪中叶实现二氧化碳净排放的道路，这是必要的。
 
到2030年将森林砍伐量减少到净零，并在土地使用部门采取额外的缓解行动。
 
削减非二氧化碳的温室气体（GHG），特别是甲烷，以及其他短期气候污染物，它们对降低峰值变暖有很大的影响。
 
扩大碳管理技术的创新与部署。
 
在四大支柱采取强有力的协调行动，可以使世界可靠地将升温限制在1.5℃。可靠的途径应围绕以下方面展开：
 
立即大幅减少温室气体排放，以最大限度地减少超过1.5℃的温度超调的程度和时间。
通过强有力的、协调的政策和激励措施实现平稳过渡，使所有参与者都能预测并参与到所需的快速变革中。
 
需要所有国家，特别是发达经济体和主要经济体的贡献，以降低成本，支持新兴市场和发展中经济体进行转型。
 
图1 2010-2050年按情景划分的能源部门二氧化碳排放量。

 
如果充分实施，净零承诺将使2100年的升温幅度达到1.7℃。
 
支柱1：到2050年，能源的二氧化碳净排放为零
 
如果不立即大幅减少与能源有关的二氧化碳排放，就没有可靠途径将升温限制在1.5℃。IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）评估的1.5°C低超标情景，到本世纪中叶达到能源部门的二氧化碳净排放。要实现这一目标，需要对全球能源部门进行迅速而深刻的改革（图2）：
 
加大清洁电力的部署。在2022年，可再生能源实现了另一个创纪录的年份，可再生能源满足了90%的发电量增长。太阳能光伏发电和风力发电各增加了约275太瓦时，创造了新的年度记录。
 
扩大清洁电力的部署——包括可再生能源、核电、带有碳捕获、储存和使用（CCUS）的化石燃料发电厂以及燃烧氢气和氨气的工厂——是按照可靠的1.5℃路径减少排放所需的最关键行动之一（图2）。
 
将燃料转换为电力和低排放燃料，如可持续生物能源、氢气和氢基燃料，使工业、交通和建筑的排放量大幅减少。
 
图2  2035年按措施大类划分的与能源有关的二氧化碳排放减少量

 
要达到NZE的减排水平，需要在所有杠杆上采取强有力的行动。
 
到2030年，电动汽车在全球汽车年销售量中的份额需要达到约60%，以符合净零能源情景。随着清洁电力部署，汽车存量逐渐以电动汽车为主，以此实现大幅减排。同样，到2030年，零排放的中型和重型货运卡车在全球销售中的比例应达到35%左右。
 
提高能源生产力，或经济产出与能源投入的比率，对于减少低排放能源所需规模至关重要。在2022年，全球能源生产力提高了2%，比2020年和2021年的水平明显加快。如果没有这种能源生产力的提高，2030年，全球能源系统规模将扩大20%——相当于把中国目前的能源消耗量加起来。
 
通过CCUS进行碳管理对于能源部门在2050年前实现净零排放至关重要。在2022年，全球大约有4400万吨二氧化碳被捕获。为了在2050年实现净零排放，全球能源部门的二氧化碳捕获量需要在2030年增加到12亿吨。CCUS发挥着三个重要作用：为水泥工艺排放等难以消减的部门提供解决方案；为包括合成燃料在内的低排放燃料的生产做出贡献；以及从大气中清除碳（见专门讨论这一主题的支柱4）。
 
为了在本世纪中叶实现二氧化碳净零排放，各国需要加强政策执行和雄心。如果政策得到充分加强，使所有国家都走上实现其国家发展计划和净零排放承诺的道路，能源部门的二氧化碳排放量将在这十年内开始决定性地下降。推迟加强政策的实施和雄心，可能会使到2050年达到净零排放的目标不可行。
 
清洁能源投资所需的增长在中国以外的新兴市场和发展中经济体中最为突出，到2030年清洁能源投资需要增加近7倍。要实现这一目标，需要在更有力和更有效的政策推动下，将扩大的国际公共支持、国际私人资本和国内投资结合起来。
 
支柱2：到2030年实现零净毁林和其他土地利用行动
 
农业、林业和其他土地利用（AFOLU）约占全球人为温室气体排放的五分之一。与农业、林业和其他土地利用有关的温室气体排放约有一半来自二氧化碳，三分之一来自甲烷，其余来自一氧化二氮。因此，解决这些排放在限制升温到1.5℃方面起着不可或缺的作用。在支柱3中详细讨论了AFOLU的甲烷和一氧化二氮排放。
 
图3 2030年按措施减少农业、林业及其他土地利用的温室气体排放。

 
停止砍伐森林对减少温室气体排放的影响最大。
 
国际应用系统分析研究所（IIASA）为IEA进行的分析表明，在既定政策下，农业、林业及其他土地利用的温室气体排放将从2021年的每年约12Gt CO2-eq下降到2030年的约10Gt CO2-eq。《格拉斯哥领导人森林和土地利用宣言》以及其他已宣布的与农业、林业和土地利用有关的承诺将使2030年的温室气体净排放量再减少24Gt CO2-eq。然而，这仍然没有达到使世界进入1.5℃轨道所需的水平。
 
在停止砍伐森林的同时，大部分额外的减排量必须来自于改善现有森林的管理，减少农业非二氧化碳排放（例如通过改善肠道发酵和粪便管理），以及与其他土地利用变化有关的措施，如建立森林种植园（图3）。
 
支柱3：减少非二氧化碳排放
 
除了减少二氧化碳，在所有将升温限制在1.5℃的情景中，都需要迅速减少其他温室气体的排放。这些非二氧化碳温室气体的减少，特别是甲烷的减少，在短期内对全球气温有很大影响，因为它们当中有许多都具有强大的变暖潜力，但在大气中的寿命很短。迅速减少这些排放可以限制温度超过1.5℃的持续时间和幅度。
 
最近几年的温度上升比工业化前水平高出约1.2℃。在STEPS（既定政策情景）中，到2050年，温度上升达到约1.9℃，而在NZE（net zero energy 净零能源情景）中，到那时的温度刚刚超过1.5℃。在STEPS中，大约40%的额外变暖是由非二氧化碳排放引起的，其中甲烷约占变暖的30%，一氧化二氮约占5%，其他气体约占5%（图4）。
 
分析表明，如果没有NZE方案中对非二氧化碳温室气体的有力缓解，峰值温度上升将高出约0.2℃。这足以使NZE方案从1.5°C的低超标情况变为高超标情况（如IPCC所定义）。因此，需要对非二氧化碳温室气体采取行动，否则，将对社会、经济和生态系统构成严重威胁。长时间更高的峰值温度也增加了诱发不可逆转的气候临界点的可能性，如格陵兰岛和南极洲西部冰盖的崩塌或冻土层大面积突然融化。
 
图4  2022-2050年NZE情景中温室气体对气候变暖的贡献。

 
缓解非二氧化碳温室气体对保持峰值温度低于1.6℃的低超调阈值至关重要。
 
甲烷是自工业革命以来全球气温上升约30%的原因。在NZE方案中，削减甲烷排放对限制2050年的温度上升有仅次于二氧化碳的最大影响。目前已有150个国家加入了全球甲烷承诺，该承诺在2021年的COP26会议上启动，旨在到2030年将人类活动产生的甲烷排放量从2020年的水平至少减少30%。
 
能源部门约占人类活动产生的甲烷总排放量的40%，仅次于农业。在NZE方案中，能源部门的甲烷排放量在2020年和2030年间下降了约75%，人类活动的甲烷总排放量下降了约45%。根据国际能源署对其全球甲烷跟踪的最新发现，仅石油和天然气的甲烷排放量就可通过现有技术减少75%。在2030年期间，需要大约1000亿美元的总投资来实现这一减少——相当于2022年石油和天然气净收入的3%以下。为了解决化石能源生产和消费中的甲烷排放问题，覆盖全球一半以上的天然气进口和三分之一以上的全球天然气出口国家在COP27上发表了《能源进出口国关于减少化石燃料温室气体排放的联合声明》，呼吁在实际可行的情况下，最大限度地减少整个供应链的燃烧、甲烷和二氧化碳排放。
 
政府主导的行动也被提出以应对其他温室气体。例如，2016年，《蒙特利尔议定书》的《基加利修正案》呼吁将氢氟碳化物（HFCs）的生产和消费逐步减少80-85%，发达经济体在2036年前达到此目标，新兴市场和发展中经济体在2047年前达到，以解决HFCs排放对气候的影响。截至2023年3月，代表全球80%以上温室气体排放的缔约方已加入该修正案。
 
解决一氧化二氮的排放对实现气候目标也很重要。农业部门对大约五分之四的人为一氧化二氮排放负责。在STEPS中，与2021年的水平相比，到2030年，农业的一氧化二氮排放量增加了约8%，而在NZE情景中，在此期间下降了约2%，主要是由于作物管理和化肥使用的效率提高。在NZE方案中，2021-2030年间，与能源有关的一氧化二氮排放下降了约30%，几乎完全与煤炭和石油使用的减少有关。
 
支柱4：碳管理
 
碳管理是指能够捕获、使用和储存碳的技术和工艺，既包括来自发电厂和工业烟囱等点源的碳，也包括来自大气的碳。由于土地利用部门的大气净清除量已在支柱2下处理，这里讨论的重点是能源部门的碳管理。基本上所有将升温限制在1.5℃的情景都利用能源部门的碳管理来发挥三种作用：
 
在替代性清洁能源技术昂贵或缺乏的部门，碳捕集与封存（CCS）避免了向大气的排放，如工业加工排放，以及来自现有的电力或工业设施的排放，其中许多是在过去十年中建成的。
 
碳捕集与利用（CCU）为生产合成燃料提供了碳原料，对航空等部门的去碳化至关重要。如果这种碳原料的来源是大气，那么产生的燃料就是气候中性的。
 
二氧化碳清除（CDR）也可以补偿那些最难减排部门的持续排放，如果清除量超过总排放量，还可以提供净负排放，从大气中吸取碳，从而降低全球温度。二氧化碳清除可以通过直接空气碳捕获和储存（DACS）直接发生，或者通过生物质生长过程中的大气碳吸收过程间接发生。
 
即使积极部署碳管理以外的清洁技术，也需要碳管理来实现气候目标。到2030年，在NZE方案中，整个能源系统每年捕获约1.2Gt，这意味着在2021年的水平上几乎增加了30倍。预计到2030年，年碳捕获量将达到约0.3Gt。
 
在2030年新西兰需要的1.2Gt的碳管理中，大约三分之一用于减轻工业和发电等部门的化石燃料燃烧的排放。然而，可再生能源仍然是电力部门减排的主要驱动力，在2030年占新西兰能源局总发电量的60%左右，而配备碳捕集的化石工厂只占不到1%。另外三分之一避免了工业部门和氢气生产中的排放。五分之一与大气层的清除量有关。其中大部分来自电力、工业和生物燃料生产部门的BECCS（生物能源与碳捕获和储存）。DACS（直接空气碳捕获和储存）的规模也在扩大，到2030年达到近7000万吨（图5）。然而，DAC的项目管道正在迅速增长。如果所有宣布的项目都能推进，DAC的部署将在2030年达到NZE方案的要求，尽管该技术在2030年后需要非常迅速地增长，以符合1.5℃的情景。
 
碳管理技术是强有力的减排方案中一个重要战略工具。在NZE方案中需要部署的规模是巨大的，相当于从现在到2030年，每个月有10个配备CCUS的新设施投入使用。
 
CDR技术并不能消除深度减排的需要。在NZE方案中，到2050年，每年有15亿吨的二氧化碳通过CDR技术从大气中移除，平衡了剩余的总排放量，使二氧化碳净排放量为零。然而，如果世界超过了1.5°C的可用二氧化碳预算，或者如果总排放量没有像NZE方案中那样大力减少，就需要额外的CDR。
 
图5  2030年NZE情景中按部门和类型划分的二氧化碳捕获总量。

 
碳捕集技术在整个能源部门发挥着重要作用。
 
这种额外的CDR将有重大的权衡。例如，IPCC评估的1.5°C高过冲情景下，在2060年BECCS和DACS每年约有7Gt二氧化碳。通过混合使用BECCS和DACS来实现这一目标可能需要：
 
?相当于美国目前耕地的土地面积，以供应生物能源；
 
约760吉瓦的额外风能和太阳能发电能力（几乎相当于目前欧盟、美国、印度和日本的总和）；
 
热能几乎相当于欧盟2021年的天然气消费量。
 
专有名词缩略语一览
 
AFOLU（农林和其他土地利用）
 
BECCS（生物能源与碳捕获和储存）
 
CCS（碳捕集与封存）
 
CCU（碳捕集与利用）
 
CCUS（碳捕获、利用与封存）
 
CDR（二氧化碳清除）
 
DACS（直接空气碳捕获和储存）
 
GHG（温室气体）
 
HFCs（氢氟碳化物）
 
IIASA（国际应用系统分析研究所）
 
IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）
 
NDCs（国家自主贡献）
 
NZE（净零能源情景）
 
STEPS（既定政策情景）



责任编辑： 江晓蓓

上一篇：美国如何实现气候与能源公正？ 下一篇：最后一页

相关资讯

最新资讯

更多

推荐专题

能源日讯 >第3796期