【CARBON 100|第十六课】2050美国碳中和的路径研究及其对中国能源转型的启示

中国国际低碳学院“CARBON 100”第十六讲讲座于4月6日开讲---低碳城同步进行直播，在线观看达67077人次，在讨论区有不少低碳粉们的热烈讨论。

此次讲座，我们邀请到了低碳青年先锋北京大学能源研究院研究员、助理教授张川做了题为《2050美国碳中和的路径研究及其对中国能源转型的启示》的汇报。

张教授阐述了基于模型的碳中和技术路径优化，分析碳中和科学的涵盖范围：人类活动导致二氧化碳排放，二氧化碳导致气候变化、气候变化影响生态与环境、政策设计降低二氧化碳排放，此逻辑链条中分别涉及了工程科学、地球科学、环境科学和经济管理学，可见低碳经济属于交叉学科范畴，这其中又涵盖了几个关键的逻辑问题如：排放权是否等于发展权，是否存在既发展经济又降低排放的模式？气候变化对经济发展的影响如何量化？减排政策制定中又如何考虑公平与效率、内部与外部、现在和未来的关系？

基于分析碳中和能源系统的未来图景和技术经济、社会、政治共同作用洗的能源系统转型，我们可知：碳中和目标下的能源系统转型是资源禀赋、技术经济、环境约束、排放目标、社会系统、政治体制等多重不确定性因素共同作用下的复杂经济社会系统性变革。

基于供需平衡的PATHWAYS和RIO建模，从能源服务需求预测到能源需求预测，再到供给侧优化，最后是GIS精细空间尺度分析，我们提出·研究方法的两个关健履设：优化模型以满足未来30年美国能源需求的系统总成本最小为目标函数：优化横型假定对未来技术的成本预测已经不同行业之间的无健对接（例如电解水制氢）。

通过对美国国家层面能源系统的仿真优化，探索了美国2050碳中和的不同技术路线，提出了美国2050碳中和的六大关键支柱，量化了不同时间和空间尺度上能源转型对技术、市场、人力等不同资源的需要，分析了其土地使用、就业与公共健康情况。

通过对美国2050碳中和的案例研究，做出中美碳中和技术路线对比，得到了对中国实现2060碳中和技术路线的启示，并对中国的能源转型面临的机遇和挑战提出了建议。

最后，张川老师与线上观众进行交流互动，答疑解惑：

1.您参与这样大的项目，作为青年学者，您的角色是什么和启发？

最初是参与者，最后是共同负责人之一。2019年项目启动的时候，还没有宣布碳中和，出发点是想看一下美国是否具有碳中和的条件。最后自己的收获是自己的知识面得到扩张，比如做能源系统对森林碳汇只有大概了解，但后来对事情的认知和角度都会更广更深，低碳领域应该是跨学科的合作和综合评估。

2.交叉学科的困难比如跨着这么多来源，各学科在不同的方法之上，您们团队如何选择模型和方法？

长久来讲，交叉学科是个趋势。具体来讲，做能源经济模型，是基于技术经济学，把不同行业堆垒起来，无论是能源系统还是碳中和都是很大的范围，用什么模型取决于要解决什么问题，不同模型用来解决不同问题。一个思路是搭一个框架，把各个模型综合；第二个思路是把模型放在不同流程中，不同问题用不同模型，这是目前一段时间还会用的方法。

3.您在分享每一个模型时，数据并没有展开讲。在氢能方面，您能否详解介绍其资源和使用以及对中国的启发？

在美国的研究中，氢气混在天然气里用来发电，氢气和二氧化碳合成生产甲烷，或直接使用用在车里面等。这对中国启示是，要考虑跨行业分配和使用，如可以用在交通领域也可以用在别的领域。因为氢即使放在2050年也是比较贵的，所以氢要用在难减排的行业，如电力行业有其他减排的技术就没必要用氢气。

4.能否请您讲一下湿地生态节能碳汇的认识？

在我们的模型中更侧重能源，自然碳汇在此模型中作为边界条件。

5.请问对家庭电力是否有影响？

炊事上的电气化应该是没问题，在美国冬天烧天然气比烧煤炭更便宜些，但在中国冬天取暖的基础设施还是很完善，所以目前可能不会实施。

6.近来在中国提出碳达峰碳中和目标之下，您觉得有哪些研究相对少但较为前瞻的方向？

第一，大家对增量的研究比较多，但对减量的研究比较少，这是一个较好的切入点。第二，目前方法论很多，但我们需明确哪些问题需用哪些方法来回答，这是我目前在做的思考。