近期，中國宏觀經(jīng)濟研究院能源研究所披露了《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》特別報告。該報告以中國在2060前實現(xiàn)碳中和為驅(qū)動、以2030年前碳達峰行動為導向，設計了中國能源系統(tǒng)發(fā)展的三條技術路徑，采用情景分析和自主開發(fā)的模型決策支持系統(tǒng)，對中國2060能源系統(tǒng)進行了研究和展望。
中國實現(xiàn)碳中和的兩條技術路徑圖
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告設計了三個情景，包括參考情景（BLS）、碳中和情景1（CNS1）和碳中和情景2（CNS2）。這三個情景都將滿足生態(tài)環(huán)境保護目標與能源系統(tǒng)安全目標，并納入已經(jīng)發(fā)布的政策、措施和標準。不同點在于，BLS是依據(jù)當前能源部門的發(fā)展情況，結(jié)合近期內(nèi)外部環(huán)境與風險，推演未來能源發(fā)展趨勢。CNS1和CNS2則均需實現(xiàn)2030年前碳達峰、2060年前碳中和目標，即在目標倒逼下的研究并提出兩種轉(zhuǎn)型解決方案。
? CNS1：在用的煤電機組逐步降低年運行小時數(shù)，實施自然退役措施，最長壽命煤電機組運行到2055年左右；中長期適度部署負碳技術，隨著新型儲能技術、電動汽車儲能（V2G）、綠氫等新技術的發(fā)展，能源系統(tǒng)能夠在 2055年左右實現(xiàn)凈零碳排放。
? CNS2：以更大的力度加速部署新能源發(fā)展，尤其是風電、光伏的發(fā)展要進一步加快，從而可以加速替代存量煤電；與此同時，新型儲能技術、電動汽車儲能（V2G）、綠氫（包括儲存暨運輸）等新技術的商業(yè)化應用以更快的速度擴張，新商業(yè)模式、新發(fā)展業(yè)態(tài)的配套措施更有力，能源系統(tǒng)能夠在2055 年前實現(xiàn)凈零碳排放。
轉(zhuǎn)型動力：清潔、碳中和、安全、高效
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告指出，中國能源轉(zhuǎn)型的總體目標是發(fā)展清潔、低碳、安全、高效的能源體系。清潔的能源系統(tǒng)將不會污染空氣、水和土壤，同時，安全的能源系統(tǒng)將確保能源供應安全，高效的能源系統(tǒng)將在確保能源供應成本效益的同時高效利用能源。此外，轉(zhuǎn)型過程確保公平、保障和進一步發(fā)展人民的生計同樣重要。
具體而言，在碳排放方面，兩種碳中和情景均確保中國能源方面的二氧化碳排放量將在 2030 年前達到峰值，然后逐漸下降。在CNS2情景中，2055年前將實現(xiàn)凈零碳排放，為2060年中國經(jīng)濟社會系統(tǒng)實現(xiàn)碳中和提供有力保障。
轉(zhuǎn)型內(nèi)容：能源效率、電氣化、綠色供電
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告表示，關于中國未來經(jīng)濟的一個基本設想，是預計將在 2060 年增長到 2020 年水平的 4 倍左右。為了在碳排放限制下支持這種增長，能源系統(tǒng)的效率必須有所提高，其關鍵在于終端用能部門的能源效率，以及減少供應部門的能源損失。
對于終端用能方面，從化石燃料向電力的轉(zhuǎn)化將是轉(zhuǎn)型過程中最重要的步驟之一，以確保高效和低環(huán)境影響。
在電力領域，需要快速、大規(guī)模地部署風能和太陽能，以滿足日益增長的電力需求，并逐步減少燃煤電廠的使用。煤電的角色將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活能源，以支持風能和太陽能的可變電力生產(chǎn)。
非化石能源（包括氫能）在一次能源總量中的比重將繼續(xù)上升，2040-2045年非化石能源將成為我國主要能源。在CNS2情景下，預計非化石能源占比到 2035 年將達到 40% 左右；到2060年達到95%以上。其中，可再生能源將占一次能源消費的90%以上。
如下圖所示，能源系統(tǒng)的重大變化體現(xiàn)在 2020 年和 2060 年的能源流差異中。由于電氣化和能效措施，2060 年的最終能源消耗總量將低于 2020 年，太陽能和風能的大量使用將電力部門的損失降至最低，并大幅降低整體煤炭消耗量，以確保在2060 年前實現(xiàn)碳中和。
2020 年中國能流圖
CNS2 情景的 2060 年中國能流圖
電氣化和能源效率有助于終端結(jié)構減碳
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告預測，未來隨著終端能源結(jié)構不斷優(yōu)化，建筑、工業(yè)、交通等領域用電、用氫占比將逐步提升。
在建筑領域，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活水平的提高，終端能源消費將繼續(xù)增長，隨著能源效率的不斷提高而逐漸達到峰值，然后緩慢下降，兩個碳中和情景在這一點上僅在達峰的時間和幅度上有所不同。
超低/近零能耗建筑的大規(guī)模推廣、可再生能源在建筑中的應用以及電氣化率的提高，將有助于減緩建筑行業(yè)能耗增加的趨勢。
2060年，建筑行業(yè)電氣化率將在85-90%左右。工業(yè)領域是終端能源消費脫碳的關鍵領域。鋼鐵和水泥行業(yè)落后產(chǎn)能的淘汰和煤化工業(yè)的有序發(fā)展，將帶動煤炭消費量穩(wěn)步下降，工業(yè)能源消費趨于穩(wěn)定，預計在2030年左右達到峰值。
在CNS2情景下，得益于能源效率的顯著提高、新技術的引入、設備的轉(zhuǎn)移以及電力和綠色氫能的大規(guī)模應用，到2060年工業(yè)領域在終端能源消耗中的份額將低于50%。
在交通領域，2035年后碳排放量將開始下降。電動汽車保有量快速增長，到2060年乘用車幾乎全部為電動或氫燃料電池汽車。氫燃料電池汽車的發(fā)展主要面向重型商用車和公共汽車。到2030年，鐵路電氣化率進一步提高到80%以上，到2050年達到100%。生物燃料和電力多元化轉(zhuǎn)換（Power-to-X，PtX）在航空業(yè)的大規(guī)模利用也將在交通運輸業(yè)的低碳發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
CNS2 情景的電力和氫氣在工業(yè)終端能源需求中的預計份額
CNS2 情景的中國汽車保有量和燃料結(jié)構預測
風光將主導電力行業(yè)，覆蓋超90%用電量
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告指出，由于終端用電行業(yè)的電氣化，中國的發(fā)電裝機將繼續(xù)增長，預計到2060年電力行業(yè)的裝機容量將超過8000吉瓦。風能和太陽能將逐漸成為能源系統(tǒng)的支柱。
預計到2035年，可再生能源發(fā)電份額將達到50%以上；此后，隨著煤電加速退役，到2060年，可再生能源發(fā)電份額將進一步上升到發(fā)電量的90%以上。
CNS2 情景的 2021-2060 年裝機容量
CNS2 情景的發(fā)電情況及其結(jié)構
抽水蓄能將在新型電力系統(tǒng)發(fā)揮重要作用
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告預測，在以新能源為主的新型電力系統(tǒng)中，燃煤發(fā)電占比將大幅降低，供電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)的靈活資源將得到大規(guī)模應用。當風能和太陽能等波動電源產(chǎn)生大量電力時，將能以經(jīng)濟最優(yōu)的方式確保電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。
預計到2060年，抽水蓄能和儲能電池將在電力供需平衡中發(fā)揮最顯著的調(diào)節(jié)作用，電動汽車有序充電、V2G、需求側(cè)響應等資源占比將顯著提升。太陽能發(fā)電占比高，且午間電價低，抽水蓄能、蓄電池、電動汽車和需求響應負載都可利用低谷電價充電或用電；當晚間用電高峰出現(xiàn)電價上漲時，將蓄能釋放到電力系統(tǒng)中，可在提供輔助服務的同時增加收入。
CNS1 和 CNS2 的
2060 年夏季全國電力系統(tǒng)一周小時級電力平衡
CNS1 和 CNS2 的
2060 年冬季全國電力系統(tǒng)一周小時級電力平衡
市場驅(qū)動是未來能源轉(zhuǎn)型的關鍵
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告強調(diào)，從技術上看，能源轉(zhuǎn)型是可行的，經(jīng)濟上也是可行的，能源轉(zhuǎn)型將實現(xiàn)碳中和、能源安全和能源價格經(jīng)濟的目標。但要確保實施能源轉(zhuǎn)型，需要消除制度障礙，且有制度驅(qū)動。
在市場驅(qū)動因素中，最重要的是運行良好的電力市場和高效的碳市場。總的來說，如今風能和太陽能已經(jīng)能夠與新的化石燃料發(fā)電廠競爭。盡管如此，現(xiàn)貨市場和長期電力購買協(xié)議這兩點仍對于單個項目的經(jīng)濟可行性至關重要。
動態(tài)定價（基于使用時間）對于發(fā)展需求側(cè)響應以及對儲能和電力系統(tǒng)靈活性的投資至關重要。當可變能源發(fā)電的份額增加時，獨立的系統(tǒng)服務（如輔助服務和系統(tǒng)充裕度）市場將是必要的。對于電力領域和工業(yè)領域，足夠高的二氧化碳排放價格就是能源轉(zhuǎn)型的強大動力。
應消除省級在逐步淘汰煤炭和部署可再生能源方面的障礙，重點關注各省鼓勵能源快速轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟激勵措施。
《中國能源轉(zhuǎn)型展望2023》報告預測，在三個情景中，隨著能源結(jié)構低碳轉(zhuǎn)型的不斷深入，我國能源領域的二氧化碳排放將均在2030年前實現(xiàn)達峰，隨后逐步下降，其中CNS1和CNS2降速更為顯著。在CNS1情景中，2055年左右實現(xiàn)凈零碳排放；CNS2情景中，2055年前實現(xiàn)凈零碳排放，這將為中國經(jīng)濟社會系統(tǒng)在2060年前實現(xiàn)碳中和提供有力的保障。
來源：碳中和專委會
