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2019年3月15日，《应用能源》（Applied Energy）期刊发表题为《美国和中国实现减排承诺的最佳能源资源组合》（Optimal Energy Resource Mix for the US and China to Meet Emissions Pledges）的文章指出，美国和中国都需要对各自的能源资源组合进行重大调整，以实现《巴黎协定》的减排承诺。其中，减少煤炭使用量是两国实现减排目标的关键；提高能源效率和使用电动汽车是成本最低的策略之一；两国都可以在不增加核能使用的情况下实现其减排目标；大规模植树对减排的作用非常有限。

美国和中国于2014年11月达成的双边协议以及《巴黎协定》中提出的减排承诺是全球温室气体减排努力的关键方面。尽管特朗普政府已宣布退出《巴黎协定》，但美国一些主要州仍在追求与这些目标一致的减排目标。中国也重申了对减排目标的承诺。由于能源在美国和中国经济中发挥着至关重要的作用，因此，为了实现各自的减排承诺，美国和中国各自应该部署怎样的最佳能源资源组合？美国波特兰州立大学（Portland State University）的研究人员使用组合的能源与地球工程优化模型（CEAGOM）研究了这一问题。为了对美国和中国的减排承诺进行具体分析，该研究设置了一个基准情景和一系列比较情景，以研究哪些可能合理的政策能够使两国实现各自的减排目标。本文重点对有关中国的分析进行介绍，以供参考。

1 对中国的分析

（1）基准情景：由于中国承诺2030年前达到碳排放峰值，因此，基准情景为假设在没有排放限制的情况下，中国到2030年的排放量。这一排放量将作为2030—2035年的排放限值（该分析预测至2035年，以确认排放没有超过限值）。在该情景下，2030年的排放量约为14 Gt CO2-eq（140亿吨二氧化碳当量）。

（2）排放目标：从2030年开始实施14 Gt CO2-eq限值需要中国能源资源组合发生重大转变。为了实现排放限值，需要大幅降低煤炭使用量（从每年40多亿吨减少到2035年的每年27亿吨），大幅增加天然气、风能和太阳能光伏的使用量，以及大规模部署生物燃料。

（3）能源效率：假设到2035年最大能源效率从能源总需求的5%提高到10%，这将对资源组合产生重大影响。随着能源效率的提高，煤炭的年使用量将在2035年超过35.5亿吨，天然气、石油和太阳能光伏的使用量将大幅下降。煤炭使用量的增加和能源效率的提高抵消了用于电力、交通和工业燃烧的其他能源。能源效率的提高又抵消了煤炭的排放。

（4）电动汽车：假设到2035年中国交通能源需求的10%将转向电动汽车。2017年，中国电动汽车市场份额已经达到2.4%，预计2018年将达到3.6%。该情景导致用于发电的煤炭量增加2亿多吨，同时石油使用量大幅度下降。

（5）核电：假设中国没有新建核电站投入运营，并假设现有核电站继续运营。该情景要求到2035年，能源效率潜力提高到能源需求的10%。在该情景下，煤炭的年使用量将在2035年超过35亿吨，因此，煤炭使用与能源效率之间也会出现同样的相互作用。还需要使用更多的天然气、太阳能光伏和水电资源。

（6）碳封存：该情景要求从2031年到2033年每年种植2000万公顷树木，并在2034年再种植1100万公顷树木。由于植树导致生物燃料产量大幅下降，因此，该情景下的石油使用量是所有情景中最高的，到2035年每年达到160亿桶。煤炭的年使用量在2035年必须减少到26亿吨，比基准情景少1亿吨。煤炭使用量的减少加上植树抵消了石油使用量增加导致的排放量增加。

（7）煤炭：该情景假设中国市场煤炭的可变成本较高，这将导致中国资源结构和排放总量发生显著变化。与排放目标情景相比，中国煤炭的年使用量减少了4亿吨，这一差异是由水电厂和核电站的显著增加造成。与排放目标情景相比，水电的部署增加了14%以上，核电的使用增加了230%以上。因此，该情景导致中国的排放量到2030年将为13 Gt CO2-eq，而不是14 Gt CO2-eq。假设的较高的煤炭成本导致中国的能源总体成本显著提高。

（8）燃煤电厂：该情景假设中国新建燃煤电厂的资本成本显著降低。这一敏感性情景的目的是评估假设的燃煤发电资本成本对中国能源结构可能产生多大的影响。该情景下的能源结构实际上与最初的排放目标情景相同，仅能源总体成本略低。

（9）太阳能：该情景假设中国太阳能光伏发电的资本成本大大降低。近年来，中国的太阳能光伏发电成本大幅下降。该情景分析了与排放目标情景相比，这种成本下降可能如何影响中国的整体能源结构和成本。这些较低的太阳能成本在模拟期间使中国能源成本的净现值（NPV）减少了3000亿美元。不过，整体能源结构没有变化。

（10）煤炭/太阳能：该情景结合了较高的煤炭可变成本假设和较低的太阳能光伏资本成本假设。与排放目标情景和仅增加煤炭成本情景相比，该情景使中国太阳能光伏发电量增加了1倍以上。与仅增加煤炭成本情景相比，增加的太阳能光伏发电部署取代了大约2亿吨额外的煤炭使用。该情景显示，中国的排放总量到2030年略低于13 GtCO2-eq。在该情景下，中国能源总成本的NPV比仅增加煤炭成本情景低2000亿美元。

2 结论

研究结果表明，美国和中国都需要对各自的能源资源组合进行重大调整，以满足双边和《巴黎协定》的减排承诺。美国要实现这一目标，估计到2024年需要几乎完全摒弃将煤炭作为一种能源资源，并且需要转向以天然气、能效、风能、太阳能光伏、核能和生物燃料为基础的能源组合，而石油主要用于交通运输燃料。

与美国承诺的实际减排相比，中国到2030年停止温室气体排放增长的目标并不那么严苛。然而，要实现这一目标，中国仍需要对其能源资源组合进行一些重大调整。中国需要从煤炭转向天然气、风能、生物燃料、核能和太阳能光伏发电。能源效率潜力提高到能源总需求的10%对中国非常有利，这将使中国能够利用其庞大的煤炭储量，在不需要新建核电站的情况下实现其排放目标。由于中国有潜力将能源效率每年提高2.4%，因此，这一整体能效水平应该是可以实现的。

煤炭及其定价在中国能源结构中占据主导和关键地位。如果中国的煤炭价格保持在较低水平，那么煤炭将成为中国的主要能源，温室气体排放量将会更高。即使太阳能光伏等其他资源的成本大幅降低，煤炭仍将占据主导地位。但是，如果中国的煤炭市场成本持续较高，那么在优化的情况下，中国的煤炭使用量可以大幅减少。如煤炭/太阳能情景所示，其他资源的成本大幅降低可使更多的煤炭被取代。结果表明，中国应该取消对煤炭行业的补贴，甚至可以考虑实施某种形式的碳税。

此外，植树可以帮助美国和中国实现各自的减排目标，但它的作用似乎非常有限。就美国而言，与基准情景相比，两种植树方案的总体资源组合和相关成本几乎没有变化。就中国而言，与排放限制情景相比，植树将增加石油使用量并略微降低总体成本。然而，在能源效率更高或电动汽车使用量增加的情景下，将以更低的成本实现相同的减排目标。因此，不建议将植树作为实现这些目标的主要策略，尽管植树计划可能还有其他无法计算的益处。