二、提前达峰并力争实现2℃温升目标的经济和能源系统分析

（一）中国正在进行的经济转型有利于提前实现碳排放峰值

发展是时代的主题。目前中国应对气候变化的政策，主要以双赢多赢为基础，既要积极应对气候变化，又要有效支撑国内较快的经济发展。能源结构调整的主要动力近期还是以解决大气污染和提高能源消费质量和消费水平为主。同时，也要为今后进一步低碳转轨储备技术，开拓低碳能源发展的技术和市场，同时避免高碳技术锁定。提前实碳排放峰值，一是要有利于经济转型，有利于创新发展动力，推动经济发展维持较高速度；二是要有利于实现污染治理等更为紧迫的环境生态文明建设。

提前实现碳排放峰值的系统分析，其重要的边界条件是经济可以更好、更快地发展，全面小康的目标可以更好地实现，工业化要如期基本完成，城市化进程继续推进，人民的居住条件不断改善，交通出行更加畅通方便，人民合理能源消费能够得到充分满足。同时可以有力支持和保障中远期的经济发展和能源供应等。

为了满足以上边界条件的要求，我们在进行系统分析时，对未来经济、能源和减排的情景分析和模型计算，采用了相对较高的经济发展预期速度，充分考虑和采用了社会各界对中国经济结构转型的主要预期。对重要部门和领域的发展预判，更是开展了与相关专业机构和专家的讨论，吸取了他们的重要研究成果。我们还对能源消费涉及的重要领域开展了专题研究。应该说，提前实现碳排放峰值的经济发展情景完全符合中国经济发展的主流预期，能源情景更加体现能源革命的战略要求，更符合落实五大发展理念，更好地实现全面协调可持续发展的标准。

我们采用的经济发展增速，在“十三五”期间为年均6.7%，2020—2025年均为6.3%，2025—2030年为5.3%，2030—2050年为3.9%，GDP总量到2050年达到360万亿元（2015年价），人均为25万元，折合4万美元左右（2015年汇率）。充分体现经济结构优化调整的趋势，2020年和以后各时段，中国的三次产业结构将调整为：2020年8.4:37:54.6，2030年7.3:31:61.7，2050年6.5:28:65.5。这种结构调整将对能源消费和碳排放产生重大的减碳效果。

在第二产业内部，特别是能源消费最多的工业行业内部，结构性调整也将十分明显，特别是高能耗行业将整体进入产量饱和、峰值平台和产量下降期。尽管这些行业的增加值随着产品质量的不断高级化而有所增加，但代表性产品的产量将达峰并下降。而非高能耗的高新技术、高端加工、人工智能等能源强度较低的工业行业将加快发展，成为工业增加值不断上涨的主要动力。在各种高端加工、高新技术产业用能结构中，电力消费比重较大。在模型分析中，由于难以用代表性产品的数量表示这些产业，所以采用了一定的电力和能源消费弹性分析方法。因为这些产业今后增长速度快，随着时间推移其增加值也成几倍甚至几十倍的上涨，所以在模型中预测这些工业部门的电力和能源消费也将呈很高的倍数增加。我们甚至不能明确解释这么多的能源和电力消耗将附加到哪些具体的产品和生产过程上去，但从现在的发展趋势看，高新技术产品、人工智能、信息应用等产品都不是高能耗产品，而且也不会是像汽车那样体积巨大且载能强度高的产品。因此，模型中给这些工业预留的能源和电力消费量很可能会超过实际需求。这是提前峰值和减排分析中留有充分余地之处。

第三产业今后发展速度明显高于第二产业，内部结构调整也将持续进行。鉴于发达国家三产比例都远远高于二产的规律，模型中为中国三产比例的提高留出的空间比较充裕。但在现实中应防止出现产业空心化、虚拟化。由于对高速增长的三产内容难以准确预测，系统模型采取了能源消费随增加值上涨而相应增加的计算方法，其中考虑了一定的节能因素。因此，模型中在三产的能源消费上也留出了十分充裕的增长空间。这是另一个给提前峰值留有余地之处。

（二）工业结构调整趋势有利于提前实现碳排放峰值

2030年，工业仍是中国经济的支柱，工业也还是能源消费的主要产业。现在高耗能工业占据工业能源消费的70%左右，高耗能行业今后的发展趋势对能源消费和相应的碳排放影响重大。在许多能源消费预测和分析中，高耗能部门自己的分析预测多被决策部门采用，但在中国现阶段经济结构和发展内容出现重大调整、未来发展方式有巨大变化的情况下，部分预测的准确性较差，导致“十二五”后期以来，高耗能产品的市场变化远远超出预期，成为产能过剩的重灾区，也使能源消费增速大幅度下降，加大了能源供应行业产能过剩的严重程度。

我们采用多种研究方法分析高耗能产业未来的发展趋势，包括采用IPAC-CGE模型对未来经济发展进行分析，从总体经济发展角度解析部门发展，分析高耗能行业的产品产量规模。也采用详细用能途径的分析方法，通过对代表性产品直接或间接下游用户相关活动发展的分析，自下而上地对重点高耗能产品未来的市场需求进行分析。例如，通过详细梳理钢铁的下游用途及其用钢品种和数量，找出基本覆盖所有钢材市场的主要用途，再逐项分析各下游行业未来的发展空间，从而确定未来钢铁的需求量。在这个过程中充分参考了行业分析结果，重新复核其预测依据和设定条件，与行业专家开展讨论，争取最大的共识。

课题组用PAC-CGE模型再次计算未来各工业部门的增加值，并相应计算各部门代表性产品的消费需求。例如，钢铁作为黑色冶金部门的代表性产品，水泥作为建材部门的主要代表性产品，通过类似投入产出模型计算，使各部门经济活动发展总量之间，以及相关的重要代表性产品之间，达到必要的平衡。

表2-1中给出了反映经济活动和结构重大调整以及相应市场空间变化后主要高耗能产品产量的未来发展情景。

中国粗钢产量2014年已经达到8亿吨，水泥产量达到24亿吨。但仍有人认为产量下降还难以在“十三五”期间发生。IPAC模型组从2011年开始，不断分析中国的高耗能产品产量和用途问题，分析中国达到发达国家水平的情况下，对各种重要基础设施建设的需求，相关产品出口的发展趋势。利用实物量的投入产出关联，详细分析未来高耗能产品的需求。分析了包括最终需要的建筑物面积、交通道路、交通设施、市政设施等，研究它们对钢铁、水泥等的需求。同时也分析了机械制造业、汽车制造业、造船业等主要钢铁和其他使用高耗能产品行业的发展趋势。多次的分析结果趋于一致，认为尽管一时有些产品加速扩张，但以上情景预测仍然反映了终端用户的实际变化趋势。

“十一五”以来高耗能产品高速扩张，实际上是中国基础设施和房地产建设规模过快扩张的结果。建设规模过大，虽然加快了一些基础设施或房地产发展的速度，但是这些基础设施和房屋建筑总量是有实际需求约束的。建设规模越大，离累积总量需要值越近，这样大的建设规模就越难维持较长时间，以致许多重要基础设施建设的规模很有可能在“十二五”末已经达峰。这导致不少高耗能工业产品产量在2015年左右也已达峰，并开始缓慢下降。这样的产能产量过度冲高，市场需求加速扩大又加速消失，大量产能的经济寿命被迫缩短，提前成为过剩产能遭到淘汰，对高耗能工业本身的发展来说也是很不合理的。

高耗能产品制造业是中国最大的能源消费用户，也是前一阶段经济扩张期中能源消费增量的主要推手。2000—2014年，中国能源和电力增长的70%由六大高耗能工业所拉动（见图2-4）。一旦高耗能工业的发展进入饱和期、下降期，中国能源需求增长速度就大幅度降低了。这种趋势将继续延续下去。

从图2-4可以明显看出，过去20年增长最快、占能源消费总量比例最高的生产部门集中在冶金、化工、建材（非金属矿物制品业），以及为其服务的采矿业和能源供应部门。其他诸多生产部门的能源消费量和增长量都相对十分有限。生活用能和交通用能增长也较快，交通运输为工业生产服务的比例很大，生活用能总量和生产部门比较起来仍然比例很低。

2020年之前，中国大部分高耗能产品产量将达到峰值，甚至开始下降。由于高耗能工业产量在未来出现下降，新兴工业的能耗水平明显很低，因此即使给其他工业部门以充足的发展空间，工业的终端能源消费量也由于高耗能工业的能耗下降而开始出现平台期或者下降。模型计算结果认为工业终端能源需求总量在2025年之前达到峰值，之后将进入平台期。加上能源结构调整的因素，工业部门CO₂排放总量在2020年之前就会达到峰值。

（三）交通运输保持快速发展，技术进步和运输模式优化可以有效降低交通能耗增速

交通运输是重要的能源消费部门，在多数发达国家占能源消费总量的30%左右。交通用能也是近年来中国能源消费增长较快的领域。交通运输的发展和能源消费变化将对中国能否实现排放峰值有着不可忽视的影响。

分析未来中国交通发展需求的主要驱动因素是经济增长、结构变化、收入增长等。经济增长是货运周转量增长的主要驱动因素，收入增长则是旅客周转量增长的主要驱动因素。

1. 货运量长期以来增长较快，近年出现增速下降

货物周转量和经济增长之间多数情况下有正相关关系。在美国、日本、欧盟等国和地区，经济增长已经进入低速阶段（1%～3%），近期其货物周转量和经济增速的弹性仍然保持在1左右。

中国货运总量在1990年到2010年年均增长6%，2000年后增速不断提高，到2011年达到13.7%的高速峰值。中国货物周转量2000年到2012年年均增长12.31%。近年出现较大波动，2015年出现少见的负增长，2016年也只有4%。说明经济结构调整因素对货运的影响正在加大。水运在货运周转量中一直占据大头，曾经达到60%以上，近年来逐步下降到50%左右。铁路运输的货运周转量曾经占总量的25%以上，后逐渐下降到15%左右。水运和铁路运输在货运周转量中所占比例远远高于其在货运总量中的比例。公路运输货运周转量则从不到20%逐步上升到30%左右。近几年来，货运总量和周转量的增长速度明显降低，主要原因是能源和原材料运输在铁路和水运中的比例较高，而近年来煤炭、铁矿石等能源和原材料运量饱和，特别是煤炭运量明显下降。

而以前运输行业和相关研究一直对货运量的增长十分乐观，特别是公路运输量，近些年来一直维持较高增长水平，迄今相关研究中没有足够的资料说明原因。

2. 客运周转量增速较高，近期波动较大

影响客运周转量的因素很多，收入增长导致的出行需求增长和出行方式变化是主要因素，特别是公路运输能力提高、家庭汽车的不断普及对今后客运的影响较大。城市化交通模式的选择和变化也将对客运有重要影响。

国际和国内对未来机动车的发展预测已经开展过许多研究，大多采用趋势分析法，即根据过去中国机动车发展趋势用简单的模型推算未来机动车拥有量。多数研究对中国机动车发展速度比较保守，认为2020年中国的机动车拥有量在9000万辆到1.8亿辆，2030年在1.2亿辆到2.5亿辆。然而，近年来中国汽车销售数量不断上升，汽车用户已经从城市逐渐普及转向农村，并迅速发展。从大众消费已经形成的趋势看，把汽车拥有量限制在部分人群拥有已经很难做到。因此，在我们进行能源需求和碳排放峰值分析中，为汽车的进一步发展留出了很大的空间。汽车拥有量将不断上升，在2050年达到6亿辆，平均每个家庭都可以有一辆汽车。

但是随着汽车的不断普及，家用汽车的出行里程将不断下降。随着技术进步和环境标准以及燃油经济性标准的不断提高，汽车百公里油耗也不断下降。新能源汽车的发展速度也超过预期。据预测，2025—2030年，汽车销售主流将转向电动汽车，不但可以进一步降低汽车单位里程能耗，而且可以支撑非化石能源的高比例发展。不过，汽车能源电动化在中国提前实现峰值中贡献的作用仍然有限。

当前中国多数城市已经出现不同程度的汽车交通拥堵，有的已十分严重，成为世界级堵城。汽车普及是否符合人民的实际出行需要，已经成为众多研究的热点议题。国际上去私人汽车化，发展交通工具共享经济、发展慢行基础设施、回归自行车和步行等已经成为新的时尚。如果汽车拥有量和实际使用率都比现在预测的低，中国未来实现碳排放快速下降的空间将明显扩大。

交通模式选择对交通能源消费有重要影响。每个城市人口多寡将决定城市交通基础设施的需求规模，大城市需要轨道交通，中小城市则不需要。这也就决定了不同规模城市道路交通管理的对策不同。

城市发展相关研究和规划认为未来城市有大型化趋势，例如中国2050年将有超过150个人口200万以上的大型城市，承担人口超过5.4亿人。200万以上人口的城市均适合建设轨道交通。500万以上人口城市应以轨道交通为主，承担城市出行的相当比重；100万以上人口城市应该以公共交通为主；小城市则可以较多选择个体交通。

表2-2和表2-3是系统分析汽车发展情景以及未来的运输量发展情景。表4是运输工具能效和运输模式结构的变化情况。

2025年前，碳排放达峰分析中采用的中国交通能源消费发展情景（见图2-6）。2030年前，交通能源消费仍然会较快增加，主要驱动因素是小汽车数量的快速增加、航空快速发展、经济体量不断变大带来的货运增长等。但是2020年之后油品需求量增长速度将变缓，主要是由于小汽车能源效率提升，2020年小汽车燃油经济性标准为5升／百公里，货车能源效率提升20%以上；同时公共交通所占比例提升到35%以上，铁路客运比例上升，非机动车出行比例提升等。随着汽车能源结构的变化，特别是电动汽车的发展，2030年之前交通油品消费量将达到峰值。

交通运输发展趋势性变化仍然有待未来实践的选择，对2025年前实现碳排放峰值的影响还难以预期。但交通运输发展对长期的能源消费，特别是石油类消费影响巨大。考虑到这方面的趋势发展仍然有许多不确定性，我们目前选择的预期方案还是十分宽松的。首先是运输量的预期十分宽松，多以趋势性或弹性外推为主，适度考虑可能的减量因素。应该说我们并不十分清楚未来的交通需求增长究竟要运什么东西，货运量、客运量都有3～4倍的增长空间。特别是近两三年来客运人数下降，周转量增速也明显降低，是否反映了城乡之间的人口流动随着城市化的深入有所下降？货运量的增速近年也有明显的下降趋势，是否反映了经济结构和增长内容的变化趋势？煤炭和高耗能产品达峰下降对运输的影响是否估计充分？这些都给今后实际发展中进一步降低交通运输领域的碳排放留下了更多空间。从分析提前碳排放达峰的角度看，交通运输领域的排放余度留得很充分。

（四）节能技术的发展和普及使建筑能耗增长相对缓慢，用较低的人均生活能耗可以支撑高水平居民用能和服务业发展

建筑物用能是未来十分重要的能源消费和碳排放领域。发达国家建筑物用能多在总能源消费的30%～40%左右。中国目前仍然处于建筑物总量增长期。建筑物用能包括城乡居民住房、多数服务业用能以及重要交通设施和公共建筑用能。分析建筑物发展对碳排放的影响是分析提前达峰的重要内容。

课题组从人口发展、城市化进程、建筑物面积增加速度和数量、不同建筑物各主要用能需求和相关技术变化、城乡居民家居生活质量变化和用能设施变化等多方面因素，自下而上地分析当前及今后建筑领域能源消费和碳排放的发展预期。另一方面，通过对建筑物发展的分析，又加强了对高耗能原材料工业发展进入饱和期和下降期的认识，并提供了分析依据。

人口和收入决定生活水平和消费导向，是重要的建筑发展驱动因素。人口增长和变化的设定与各权威规划和研究机构的主流结果基本一致。中国人口增长的控制因素长期存在，农村人口增速有所减缓。二胎政策适当放宽了对人口增长的限制，但中国的人口增量仍然维持在一个较低水平，人口总量仍然在原有计生委人口发展情景范围之内。2030—2040年中国人口达到高峰，为14.7亿左右，2050年下降到14.6亿。预期的人口、城市化和城乡家庭情况见表2-5。

IPAC-人口模型分析了人口的年龄分布，作为劳动力供应和消费模式研究的条件之一。收入增高后，中国妇女分年龄段的生育率有所下降，2030年的生育率将类似日本目前的生育率。

排放情景分析采用了比较高的城市化率，但也充分考虑了农业生产所需要的劳动力人数以及相应的农村人口。与美国相比，中国山地较多，因此大规模机械化农业生产条件较差，相对需要较多的农业生产劳动力。因此在模型中匹配的农村人口会达到15%左右。考虑一定的冗余度，最终中国的城市化率会达到80%左右。

建筑物总面积是重要的消费和排放驱动源。改革开放以来，特别是21世纪以来，中国的建筑物总量增加迅速，人均居住面积快速上升，已经接近多数发达国家人均水平。欧洲发达国家的人均居住（使用）面积多在30～40平方米（见表2-6），在碳排放达峰和减排分析中我们预期中国在2020年人均居住使用面积约为30平方米，2030年达到34平方米左右，基本进入发达国家平均水平范围。中国人口多，不能照搬美、加大面积独立住房发展模式，但现在房地产发展势头过盛，大户型房建设较多。从实际人均收入水平发展的增速看，2020—2030年人均居住面积达到欧洲发达国家一般水平应该是一个十分积极的发展目标。

但是，目前中国建筑发展非常快，2014年竣工建筑面积已经达到37亿立方米（中华人民共和国国家统计局，2012）。房价奇高现象普遍，泡沫明显，急需降温，以免出现房地产引发的金融危机。应该说年度房地产建筑规模已经达峰，开始向下调整。建筑物建设过程隐含的原材料能耗远远高于运行能耗，建筑领域的合理调整十分有利于中国提前实现峰值。

人均建筑面积和建筑物总量是建筑领域能源消费的重要基础。建筑用能最大的是采暖和空调，居民日常生活其他消费水平和消费习惯也对建筑用能影响较大。提前达峰和减排分析中，预期人民生活水平有显著提高，采暖、空调服务范围和质量均有较大增加和提升，家用电器多样化，普及率进一步提高。

（1）人均住房面积增加、采暖区扩大、采暖的居民户数增加，室温提高及采暖期延长；燃气热电联产及效率高的集中供热比重增加，锅炉供暖效率提高；户用天然气取暖器将进入居民家庭，小火炉供暖比重逐渐缩小。气候过渡地区及南方居民合理增加冬季采暖、延长夏季空调使用时间。节能建筑、绿色建筑使单位面积采暖和空调用能需求逐步降低。

（2）食品结构与炊事习惯没有显著变化，炊事用能增加不多。炊事用能燃气化率和各类灶具的效率将有所提高。卫生热水用能大幅度增长。

（3）家用电器数目增加及使用时间、频率增多，节能型家电进入市场，居民对空调的需求日益增长，新型高效照明设备将进一步普及。

（4）城市化进程和大气污染治理将推动居民生活用能结构大幅度改善。

城镇居民生活部分的主要参数见表2-8。

农村居民居住模式以独体建筑为主。随着农村居民收入上升，达到同样用能服务水平将比城市居民的能源消费高。2030年以后，农村居民收入水平达到小康，家用电器基本普及，用能服务强度与城市相差不大。农村居民生活情景参数见表2-9。

建筑物用能的另一重要部门是服务业，主要包括商业、教育、政府、医院、金融、大型交通场站及公共建筑等。用能情况分为大型公共建筑（一般单位面积能耗较高）和其他公共建筑（相对能耗较低）。这些建筑物的用能情况见表2-10、表2-11。

建筑部门未来消耗的能源主要是电力、热力等二次能源和天然气。随着建筑总面积增量逐渐饱和，能源利用技术的进步，可大幅度减少能源需求和相应的碳排放。合理控制建筑物总量可以大幅度减少建材隐含能源消费，仅高效家电一项，能效水平就比传统电器提高3倍以上，同时中国居民生活可以享受到与发达国家相同的能源服务水平，而人均生活能源消费量仅为目前发达国家能源消费量的一半。由此，建筑领域能够在2040年达到能源消费峰值，之后开始下降。2030年之后的增长速度将很缓慢（见图2-7至图2-10）。

（五）能源结构低碳化调整是实现长期减排的必要途径

煤炭消费总量持续下降，天然气加快发展替代煤炭，非化石能源持续扩大比例，是中国长期减排温室气体的必要途径。而煤炭消费总量的持续下降，是中国可以实现提前碳排放达峰的直接原因。

中国已经开始实施《大气污染防治行动计划》，是当前推动能源转型最有效的驱动力。2013年初开始，中国相继出现多次大范围雾霾天气，几乎涉及所有省市自治区。雾霾覆盖了超过150万平方公里的广大区域。雾霾天气给大气环境、群众健康、交通安全带来了严重影响，已到了社会不可接受的程度，成为关系到中国社会经济发展的重大问题，治理城市环境污染刻不容缓。

北京在2013年初明确将PM2.5作为大气污染物的控制目标以后，已经出台了多项政策，能源结构调整的步伐大大加快。几年之内减少煤炭消费千万吨以上，最近实现发电无煤化，并大力解决郊区民用散煤替代问题。北京的天然气消费量已经达到150亿立方米。京津冀协同治理大气污染，把减少煤炭消费列入基本措施之一。这些能源转型措施对全国都有带动作用。全国大多数省和重点城市，都制订了限制和减少煤炭使用的计划。

中国城市化的进程必然推动能源结构清洁化调整。国际上所有发达国家的城市无论大小，煤炭用于居民生活和分散工业应用都基本淘汰，已经实现了城市能源的清洁化，成为治理大气污染和其他环境问题的基础。中国城市大型化趋势明显，工业城市集中连片，对能源结构优化提出了更高要求。“十三五”期间的城市能源结构优化步伐正在加快，高耗能产业整体进入饱和与下降阶段，双重因素推动煤炭消费总量持续下降。

由于中国目前大气质量离高标准清洁空气标准相差甚远，治理大气污染仍然任重道远，能源结构优化将持续一二十年。不断持续减少煤炭消费将是一个长期趋势。

大规模利用天然气是化石能源向非化石能源过渡的重要替代能源。天然气的供应在开发国内资源和进口的双重保障下可以大规模迅速提高。“十三五”规划提出2020年天然气供应达到3600亿立方米，我们估计治理大气污染的压力很有可能进一步加快天然气需求增长，将可以有效降低能源系统碳排放强度。

目前，非化石能源的发展正在按2020年50亿吨标煤能源消费量的15%进行详细安排，而届时能源消费总量将明显低于50亿吨标煤，非化石能源的比例很有可能明显超过15%，也为提前达到碳峰值提供了有利条件。

图2-11到图2-13、附表1到附表7是提前实现碳排放峰值，并进一步实现2℃减排目标的能源消费总量、能源分部门消费构成、能源分品种构成、发电量及电源构成的详细情况。图2-11是以上绿色低碳能源发展对应的碳排放总量数值。

由于中国与能源相关的碳排放是主要碳排放源，其他领域的碳排放比较稳定，而且随着工业结构的变化和全球控制HFCS的共同努力，非能源碳排放可以做到不增加。能源领域排放实现峰值之时，即中国实现碳排放峰值之时。