解读王家兴：中国碳中和目标下不同减排路径的能源转型差异研究【深度研究】

碳预算：1.5℃下十年见底，2℃也难言宽松

研究基于IPCC AR6给出的全球碳预算，按“祖父原则”和“公平原则”两种分配方式测算中国份额，并额外计入中国年均约7.6亿t的碳汇量。结果是：1.5℃目标下中国2020年后的碳预算为1034亿~1413亿t，2℃目标下为2397亿~3294亿t。论文特别指出，若按中国当前碳排放量计算，1.5℃目标下分配给中国的碳预算将在10年内耗尽，这意味着碳预算不是远期概念，而是近中期的硬约束。

分配原则的影响同样显著。同样温控目标下，公平原则给出的中国碳预算低于祖父原则，因为公平原则强调人均排放权均等，而中国人口占全球比重低于排放占比。论文认为，中国同时是碳排放和人口大国，与两类原则都有关联，因此同时采用两种原则来框定排放空间。这也意味着，未来参与全球气候谈判时，分配原则本身就是一个需要争取的变量。

值得注意的是，2℃情景的碳预算虽明显高于1.5℃，但论文明确其“仍低于常规发展情景下的碳排放需求”。也就是说，即便在相对宽松的2℃目标下，中国也无法沿用既有排放轨迹，能源系统转型不是可选项，而是必须提前布局的约束条件。

三条减排路径：节奏不同，代价大不同

研究把到2060年的减排节奏拆成三类：“先慢后快”指近中期维持高排放，后期靠减排和负排放技术中和前期过冲；“先快后慢”指近中期就快速部署减排技术；“中间路径”介于两者之间。三类路径与两种分配原则、两种温控目标及不同概率组合，共形成24种情景。

，这些轨迹被作为中国的排放上限输入GCAM模型。

路径差异的核心在于对负排放技术的依赖程度。在1.5℃目标下，“先慢后快”路径需要用BECCS等负排放技术抵消前期过冲排放，到2060年BECCS消费最高需达到101.8EJ；而在更严格的公平原则加67%概率情景下，2℃目标的BECCS需求也要达到61.2EJ。快速增长的生物质消费需求或将对我国能源供给造成挑战，论文测算2℃目标下2060年生物质自给缺口将达42.6亿~62.2EJ，1.5℃目标下更将扩大到53.9亿~99.1EJ。

论文对“先慢后快”的评价集中在成本端。1.5℃目标下，该路径2060年碳价格均值较积极降碳路径提高56%~89%，2℃目标下也高出9%~21%。原因是积极降碳路径在2040至2045年前后碳价达到峰值后可以回落，而“先慢后快”路径的碳价始终上升。论文由此建议，应在前中期尽快实现减排技术部署，避免中长期社会成本持续攀升。

一次能源与电气化：峰值时间与增速的分水岭

从一次能源消费看，无论1.5℃还是2℃目标，消费峰值都出现在“先慢后快”路径中。1.5℃目标下最典型的是E_1.5_67%H路径，2060年一次能源消费约206EJ且仍保持上升趋势；2℃目标下G_2_50%H路径在2035年达到峰值约180EJ。这说明减排节奏越靠后，能源消费总量越高、越晚达峰。

终端电气化则呈现另一番图景。所有碳中和路径的终端用能电气化率都持续增长，但1.5℃与2℃的差异主要集中在2025至2040年和2030至2050年。1.5℃目标下，电气化速度在2025年领先2℃目标约1.8个百分点，2030年差距拉大到约7.5个百分点，之后逐渐收窄。到2060年，1.5℃目标下电气化率为61.4%~65.1%，2℃目标下为61.1%~61.4%，两者最终水平接近，但达标时点的紧迫性不同。

与电气化同步上升的是电力需求。论文发现，在相同碳预算分配方案、温控目标和温升概率下，总发电量几乎都按“先快后慢”“中间路径”“先慢后快”的顺序递增。也就是说，“先慢后快”路径不仅需要更多负排放技术，还需要更大的电力系统规模来支撑终端电气化。

电力结构：非化石占比冲高，BECCS发电成关键变量

2060年电力结构是论文观察转型深度的关键窗口。1.5℃和2℃目标下，2060年总发电量分别为19584.7亿~21337.4TW·h和19231.3亿~19685.7TW·h。论文在政策建议部分进一步说明，这一规模约是中国2024年累计发电量（约10万亿kW·h）的1.9~2.1倍，意味着电力系统需要接近翻倍的扩张。

非化石能源电力占比在“先慢后快”路径下最高，1.5℃目标下最高达到88%，2℃目标下最高达到87%。但这并非“好消息”，因为该路径同时高度依赖BECCS发电。E_1.5_67%H路径下，2060年BECCS发电需达4406.8TW·h，占比21%；E_2_67%H路径下也需2305.0TW·h，占比12%。无论是从总发电量还是电力结构上来看，采取“先慢后快”的减排路径均需要电力系统进行更彻底的改变。

论文提醒，随着可变可再生能源增加，其间歇性将需要电力系统配备更高的灵活性资源，储能大规模部署也会推高转型成本。建议在加速可再生能源部署的同时，促进现有煤电清洁化改造，并综合源网荷储构建新型电力系统，以应对高比例可变可再生能源的挑战。

碳价格：路径选择的“社会成本晴雨表”

碳价格在论文中被视为能源转型潜在社会成本的反映。在1.5℃目标下，碳价在2025年后就需要立即且快速增长，增速按“先快后慢”“中间路径”“先慢后快”的顺序递减。“先快后慢”和“中间路径”的碳价分别在2040年和2045年达到最大值，均值分别为190.0美元/t CO2和193.6美元/t CO2，随后可以回落。

“先慢后快”路径则完全不同。由于主要依靠后期部署负排放技术抵消过冲排放，碳价始终保持增长趋势，到2060年需达到平均约264.0美元/t CO2。在2℃目标下，碳价快速增长期主要发生在2030至2050年间，到2060年三类路径平均碳价分别为159.0、176.4和193.1美元/t CO2。

论文强调，由于将排放总量控制设为唯一减排约束，所有路径可视为由同一非碳中和基准路径演化而来。因此，若采取“先慢后快”路径，后期高昂碳价可能导致更高的社会成本，且该成本到2060年仍将维持增长趋势。这也是论文反复建议尽早部署减排技术的核心依据。

2035年NDC：仅少数激进路径能达标

2025年中国公布新的NDC目标，提出到2035年非化石能源消费占能源消费总量的比重超过30%。论文将这一目标与24种情景逐一对照，发现不同路径下2035年非化石能源消费占比按“先快后慢”“中间路径”“先慢后快”的顺序依次递减，反映出中期减排速度的差异。

对比结果显示，中国新NDC目标高于2℃目标下绝大多数路径情景，趋近1.5℃目标下的路径情景。在2℃目标下，仅有E_2_67%R、E_2_67%T和E_2_50%R三条路径的2035年非化石能源消费占比接近新NDC目标，分别为32.3%、29.1%和28.2%。相应地，这三条路径下约30%的非化石能源消费可支撑碳排放较峰值降低22%~37%，并有效支撑全经济范围温室气体排放降低7%~10%的新NDC目标。

论文指出，2℃目标下其他路径的非化石能源消费占比仅在21%~26%之间，与NDC目标差距明显。

。这意味着2035年目标不是一个孤立的节点，而是倒逼近中期减排节奏加快的硬约束。

模型方法与研究定位

本研究使用的GCAM模型由美国西北太平洋国家实验室与马里兰大学联合开发，核心分为5个模块，可模拟全球经济、能源、土地利用、水资源和气候系统的交互关系。论文将中国的输出结果按《中国能源统计年鉴》校准到2020年，把不同碳预算水平下的排放轨迹作为约束输入模型，以获取各情景下的能源转型路径差异。

在关键参数设定上，论文采用2025至2060年可再生能源成本下降10%~42%的区间，其中生物质发电成本降低最慢、光伏成本降低最快，核能成本降低约10%，全局折现率为5%。这些假设直接影响技术路径的选择和碳价水平。

论文也坦承模型局限：GCAM国家尺度评估存在能源系统聚合度高、细节刻画不足的问题，小时级电力平衡、电网灵活性调度、跨区域电力调配等无法细致考虑。但论文认为，其研究目标是从宏观层面获取不同减排路径下的能源系统转型差异，GCAM提供的跨部门、长周期情景分析框架与这一目标高度契合。

这组数据来自论文表1，展示的是中国2020年后在不同温控目标、温升概率和分配原则下的碳预算额度。横向看，1.5℃目标下碳预算在1034亿至1413亿t CO2之间，2℃目标下在2397亿至3294亿t CO2之间，2℃情景的排放空间约为1.5℃情景的两倍。 纵向看，同一温控目标和概率下，公平原则的碳预算均低于祖父原则。1.5℃_67%情景下，祖父原则为1192亿t，公平原则为1034亿t，差距158亿t；2℃_50%情景下，祖父原则为3294亿t，公平原则为2760亿t，差距534亿t。论文指出，公平原则强调人均排放权均等，对人口多但排放占比更高的国家约束更强。 概率选择的影响同样不可忽视。无论是1.5℃还是2℃目标，67%概率对应的碳预算都低于50%概率。这意味着，如果全球希望以更高概率实现温控目标，中国的排放空间将被进一步压缩。在1.5℃目标下，中国未来碳预算仅为1034亿~1413亿t，若按中国当前碳排放量计算，1.5℃目标下分配给中国的碳预算将在10年内耗尽。

这组数据把论文中碳价与BECCS需求的关键数值集中呈现。碳价方面，1.5℃目标下“先慢后快”路径2060年碳价均值达264.0美元/t CO2，而“先快后慢”和“中间路径”的碳价峰值分别出现在2040年和2045年，均值为190.0和193.6美元/t CO2，之后可以回落。论文据此测算，“先慢后快”路径碳价较积极降碳路径高出56%至89%。 2℃目标下，碳价水平整体低于1.5℃情景，但路径间的排序不变。“先慢后快”路径2060年碳价均值193.1美元/t CO2，高于“中间路径”的176.4和“先快后慢”的159.0美元/t CO2。论文指出，2℃目标下碳价快速增长期主要发生在2030至2050年间，之后进入相对平缓的平台期。 BECCS需求数据说明负排放技术不是可选项而是必选项。在1.5℃目标下最严格的“公平+67%概率+先慢后快”情景中，2060年BECCS消费需达到101.8EJ；即便在2℃目标的E_2_67%H路径中，也需达到61.2EJ。快速增长的生物质消费需求或将对我国能源供给造成挑战，论文测算2℃目标下2060年生物质自给缺口将达42.6亿~62.2EJ，1.5℃目标下更将扩大到53.9亿~99.1EJ。