文章通过剔除在2020年左右达峰等假设条件不符合实际的情景研究，筛选回顾了已有的1.5℃和2℃目标下的路径，以及实现中国碳中和的路径。并且提出实现中国碳中和的适当的代表性路径--Tsinghua-CMA 路径，该路径将全球温升控制目标与中国当前的 CO₂ 排放状况和减排政策相协调。对比了Tsinghua-CMA 路径与1.5度路径的经济成本。

文章的评估结论类似于IPCC评估报告中2度和1.5度路径经济成本的对比，因此结论不出意外。IPCC AR6已经在讨论如何在SSP-RCP体系中考虑各国政策的影响。中国的方案既要反映中国特色，可能还得做出让步，与SSP-RCP体系进行衔接，这样设计出来的路径可能更容易被全球的IAM/GCM模型组来采纳使用。

更严格的减排路径意味着更高的经济成本。但是从气候风险角度来看，更严格的减排意味着气候变化带来损失的降低，损失的降低可以抵消额外的经济成本，但如何定量比较，仍然是IAM/GCM/影响模型中建模的难题。

中国在《巴黎协定》2°C目标下实现碳中和的具有代表性的二氧化碳排放路径

张达, 黄晓丹, 仲峻霆, 郭立峰, 郭偲悦, 王德英, 苗长虹, 张希良*, 张小曳*

引用  https://doi.org/10.1016/j.accre.2023.11.004

摘要

2021 年，中国在《巴黎协定》下更新了其国家自主贡献（NDCs），这促使中国对其排放清单进行更精确的测量，并制定了到 2060 年实现碳中和的合理路径。本研究回顾了采用自下而上的排放因子法或自上而下的大气 CO₂ 浓度反演法估算得出的中国 CO₂ 排放清单，发现 2021 年中国大陆能源燃烧和工业过程中的 CO₂ 排放量在 11.3-12.0 GtCO₂ 之间。在全面梳理国内外研究提出的路径并分析其差异根源的基础上，我们提出了清华-中国气象局（Tsinghua-CMA）路径，该路径将全球温升2 °C 的控制目标与中国目前的 CO₂ 排放现状和减排政策相协调。该路径要求中国的 CO₂ 排放量在 2028-2029 年达到峰值，约为 12.8 GtCO₂ ，然后稳步下降，2035 年约为 11.2 GtCO₂ ，2050 年约为 3.6 GtCO₂ ，2060 年约为 0.9 GtCO₂ 。与不更新 NDC 的参考情景相比，该路径在2020-2060 年间产生的累计 GDP 损失将是0.9%，仅为符合 1.5 °C 目标路径的相关成本的 1/4-1/3。我们建议中国通过交叉验证自下而上和自上而下的方法来改进碳排放核算，并定期更新实现碳中和的路径，与不断变化的二氧化碳排放、全球二氧化碳排放收支和政策趋势保持一致。

关键词

CO2排放清单，排放核算，自下而上的排放系数，自上而下的反演，排放路径

碳中和，2 °C 目标

1.引言

《巴黎协定》确立了应对气候变化的全球目标：将全球平均地表温度的增幅限制在远低于工业化前水平 2 ℃ 的范围内，并力争限制在 1.5 ℃。它要求在本世纪下半叶实现碳中和（Zhang 等，2022 年；UNFCCC，2016 年）。截至 2023 年 3 月，已有 133 个国家宣布了碳中和目标，约占全球排放量的 88%（Wang 等，2023 年）。在这些国家中，包括中国、欧盟、美国和印度在内的 90 多个国家已通过立法、政策文件和政治承诺正式提出了碳中和目标。这些国家的温室气体排放量约占全球总量的 80%。碳中和已成为国际共识（Climate Watch，2023 年）。

中国已正式确定了碳中和的目标，并呼吁尽快找到减少 CO₂ 排放的适当路径。2021 年，中国政府发布了一份指导性文件，概述了中国的双碳目标，即实现碳达峰和碳中和（XNA，2021 年）。该目标旨在实现人与自然的和谐共处，同时构建人类命运共同体。随后，国务院及相关部委相继发布了落实双碳目标的相关政策，与指导性文件共同构成了中国实现碳达峰和碳中和的 "1 + N "政策框架。

为了有效地实施这些政策，有必要掌握当前排放清单的准确数据以及 2060 年前减排的合理途径。这些信息对于能源转型模型和气候政策分析也至关重要。然而，目前不同研究对中国 CO₂ 排放清单的估算存在差异（Zhong 等，2023 年）。此外，由于社会经济和技术假设不同，国内外研究提出的脱碳路径的范围也大相径庭（ California-China Climate Institute and Lawrence Berkeley National Laboratory，2021 年）。因此，本研究将重点关注以下三个问题：1) 中国 CO₂ 排放的现状如何，为什么估计值存在差异？2) 不同机构如何提出中国实现碳中和的CO₂ 排放路径以及为何不同？3) 中国实现双碳目标的具有代表性的 CO₂ 排放路径是什么？本文全面论述了 CO₂ 排放核算方法，并分析了中国 CO₂ 排放现状。在全面梳理国内外研究提出的路径并分析其差异来源的基础上，我们提出了符合全球温升控制目标和中国双碳目标的Tsinghua-CMA路径。

2.2021年中国二氧化碳排放清单

2020 年在中国宣布的双碳目标后，更多的研究开始编制 2021 年中国的 CO ₂排放清单，因为了解 CO₂ 排放的现状对于制定实现碳中和的路径和战略非常重要。本研究重点关注中国大陆能源燃烧和工业生产过程中的 CO₂ 排放，与中国当前的国家发展目标相一致。我们讨论了两种主流排放核算方法（自下而上的排放因子法和自上而下的大气 CO₂ 浓度反演法）的特点，并比较了不同研究估算的 2021 年 CO₂ 排放量。我们的分析表明，采用一致的适用范围对于比较分析至关重要。

2.1.自下而上的排放系数法

排放因子法是最常用的排放核算方法（Yu 和 Tan，2023 年）。它主要是根据排放清单，将每个排放源的活动水平和排放因子的乘积相加（IPCC，2006 年）。这种方法简单、直接、易懂，只要准备好某种形式的活动和排放因子数据即可使用。然而，由于排放因子通常在时间和空间上存在差异，即使是同一排放源类型，使用单一的排放因子也容易产生重大偏差（Zhao 等，2012； Rypdal 和 Winiwarter, 2001）。在国家层面，排放因子法的不确定性可达 10%-40%（ Marland，2008; Peylin等人，2013).

一些研究计算了 2021 年中国大陆能源燃烧和工业过程的 CO₂ 排放量，范围为 11.6-12.9 GtCO₂ 。我们首先采用作者团队及其合作者的最新研究成果（Guo et al. 2023a）中的中国煤炭、石油和天然气以及工业产品过程的 CO₂ 排放因子，并应用中国国家统计局（NBSC National Bureau of Statistics of China, 2022）的 2021 年活动水平数据，得出 11.6 GtCO₂ 。其中，能源燃烧排放的 CO₂ 约为 10.3 GtCO_2, ，工业生产排放的约为 1.3 GtCO₂ 。这些数字接近于国际能源机构（IEA，2022 年）根据 2006 年 IPCC 指南（IPCC，2006 年）的最新 CO₂ 排放系数估算的数字（11.9 GtCO ），其中燃料燃烧产生的排放量约为 10.6 GtCO₂ （IEA，2023 年），工业加工产生的排放量约为 1.3 GtCO₂ 。

我们注意到最近的两项研究提供了更高的估计值，并解释了原因。Li 等人（2023c）利用按行业、技术、燃料和原材料划分的温室气体排放清单，计算出二氧化碳排放量约为 12.9 GtCO₂ 。我们认为，这项研究可能高估了中国电力行业的 CO₂ 排放量。根据中国电力企业联合会的数据（中国电力企业联合会，2022 年），2021 年每单位火力发电的二氧化碳排放量约为 828 克/千瓦时，而火力发电为 5.66 PW h。因此，电力行业的二氧化碳排放量约为 4.7 GtCO₂ ，明显低于 Li 等（2023c）的 6.1 GtCO₂ 。如果扣除电力部门 1.4 GtCO₂ 的差异，Li 等人（2023c）的估计值也将约为 11.6 GtCO₂。全球大气研究排放数据库 (Emissions Database for Global Atmospheric Research, EDGAR) 使用了 2006 年 IPCC 国家温室气体清单指南中的 CO₂ 排放因子，估计 2021 年中国的 CO₂ 排放量约为 12.5 GtCO₂ （Crippa 等，2022 年）。我们认为他们的高估是因为 IPCC 推荐的排放因子高于中国的实际数字。Liu 等人（2015）调查了中国的化石燃料质量和水泥工艺，发现 EDGAR 系统性地高估了中国的 CO₂ 排放量。产生差异的主要原因是用于估算燃煤排放量的排放因子，Liu 等人（2015 年）的测量结果表明，适用于中国煤炭的因子比 IPCC（2006 年）建议的默认值低约 40%。同样，Ding 和 Zhang（2022 年）发现，使用地方排放因子计算的中国 CO₂ 排放总量一般比使用 IPCC CO₂ 排放因子计算的排放量低 10%-15%。因此，如果 EDGAR 的高估约为 10%，那么 2021 年中国的 CO₂ 排放量将为 11.3 GtCO₂ 。

其他一些研究仅估算了 2021 年中国能源燃烧产生的 CO₂ 排放量。例如，英国石油公司（British Petroleum，2022 年）采用了 IPCC 排放因子，并剔除了 IEA 统计中化石燃料未燃烧的部分。结果显示，中国能源燃烧产生的 CO₂ 排放量约为 10.5 GtCO₂ 。根据国际能源署（2023 年）的数据，2021 年工业过程中的二氧化碳排放量约为 1.3 GtCO_2, ，因此英国石油公司的估计值约为 11.8 GtCO 。 Carbon Monitor（CM, 2023 年）和全球碳项目（Global Carbon Project , GCP）（Friedlingstein et al.Friedlingstein 等人，2022 年) 根据不同的活动数据和排放因子计算了能源燃烧和水泥生产产生的二氧化碳排放量，其估计值分别为 11.2 GtCO₂ 和 11.5 GtCO₂ 。鉴于 2019 年和 2020 年期间水泥生产工业过程的 CO₂ 排放量约为 0.8 GtCO₂ （Yu 和 Tan，2023 年），如果 2021 年保持不变，根据国际能源机构（2023 年）的数据，从工业过程总排放量（1.3 GtCO₂ ）中扣除水泥工业过程排放量后，其他工业过程的 CO₂ 排放量将为 0.5 GtCO₂ 。因此，考虑到其他工业过程的 CO₂ 排放量，对于 CM 和 GCP 而言，估算的能源燃烧和工业过程的 CO₂ 排放量分别约为 11.7 GtCO₂ 和 12.0 GtCO₂ 。

2.2.自上而下的大气 CO2 浓度反演法

IPCC (2019) 在《国家温室气体清单指南》中提出了自上而下法。该方法利用大气传输模型同化地基和卫星大气 CO₂ 观测数据，反演碳源-汇变化。这种方法受人为干扰影响较小，时间分辨率高。该方法的准确性和分辨率取决于现有的 CO₂ 观测数据，并受到多种因素的影响，包括传感器精度和大气传输模型的不确定性（Wang 等，2022 年）。

一些研究采用大气 CO₂ 浓度反演法量化了 2021 年全球 CO₂ 排放量，但只有少数研究提供了中国排放量的估计值。在全球层面，根据世界气象组织的系统观测和分析（WMO，2022 年），2021 年全球平均 CO₂ 摩尔分数为（415.7±0.2）×10⁻⁶ 。结果表明，2020 年至 2021 年二氧化碳的增幅与 2019 年至 2020 年观测到的增幅相当，大于 2010 年至 2020 年的平均年增长率。在国家层面，Li 等人（2023b）利用自下而上的中国多分辨率排放清单和自上而下的世界气象组织地面站观测数据反演，得出了 2019 年至 2022 年中国 CO₂ 排放量的日变化。然而，该研究并未提供 2021 年中国 CO₂ 排放总量的绝对水平。Zhong 等人（2023 年）通过同化国家温室气体观测网络的大气 CO₂ 浓度监测反演，得到了 2021 年中国 32 个省市自治区的人为 CO₂ 排放总量约为 13.1 GtCO₂ （Guo 等人，2023b）。其中，人类和动物呼吸产生的 CO₂ 排放量约为 1 GtCO₂ ，中国香港、澳门和台湾地区的 CO₂ 排放量约为 0.2 GtCO₂ 。扣除上述排放量后，Zhong 等人（2023 年）得出中国大陆能源燃烧和工业生产过程的 CO₂ 排放总量约为 11.9 GtCO₂ 。

总之，我们发现这两种方法（排放因子法和大气二氧化碳浓度反演法）得出的结果具有可比性，可以相互交叉验证，以提高未来的准确性。如表 1 所示，如果采用一致的适用范围，2021 年中国大陆能源燃烧和工业过程产生的二氧化碳排放量估计在 11.3 和 12.0 Gt 之间。在本研究的其余部分，我们采用经排放因子法（IEA，2022）和大气 CO₂ 浓度反演法（Zhong 等，2023）交叉验证的 11.9 GtCO₂ 作为起点，推导出中国实现碳中和的 CO₂ 排放路径，其中能源燃烧产生的 CO₂ 排放量为 10.6 GtCO₂ ，工业过程产生的 CO 排放量为 1.3 GtCO 。

表 1.不同研究估算的 2021 年中国 CO₂ 排放量（GtCO₂ ）

注：^a 中国大陆能源燃烧和工业生产过程中的二氧化碳排放量。

3. 中国实现碳中和的二氧化碳排放路径

国内外已有多项研究提出了中国实现碳中和的 CO₂ 排放路径。大多数国际团队的研究主要从将全球温升控制在 2 ℃ 或 1.5 ℃ 范围内的角度出发，然后为中国分配排放预算（Riahi 等，2017 年； Luderer 等人，2018; Vrontisi et al.)。因此，这些排放路径并不一定符合中国的近期减排目标，也没有充分考虑政策的可行性。国内机构的许多研究（Ding 等，2022 年；Cai 等，2021 年；Wang 等，2021 年）虽然考虑了这些方面，但没有应用经济模型对其提出的路径进行全面评估，也没有使用最新的排放清单数据。具体如下文所述。

3.1.国际机构的研究

可以说，旨在将全球气温升幅控制在 2 °C 以内的最具影响力的 CO₂ 排放路径是基于相对注重可持续性的共享社会经济路径（SSP1）。SSP1-1.9和SSP1-2.6 情景可分别将气温升幅大致控制在 1.5 ℃ 和 2 ℃，Riahi 等人（2017 年）在此基础上为中国提出了两条二氧化碳排放路径（来自能源燃烧和工业过程）。如图 1 所示，这些路径只提供了每十年的排放量，缺乏峰值年份和峰值的信息。

图 1.国际机构提出的中国大陆能源燃烧和工业过程的 CO₂ 排放路径

假设不存在国际排放贸易，但减排发生在最具成本效益的地点和时间， Luderer 等人（2018 年）和 Vrontisi 等人（2018 年）发表了两篇有影响力的文章，并根据 AIM/CGE、GCAM、IMAGE、MESSAGE、REMIND、WITCH、POLES 和 IMACLIM 等主流国际建模团队的模拟结果，提出了可将所有主要国家/地区的全球变暖限制在 1.5-2 ℃的 CO₂ 排放（来自能源燃烧和工业过程）路径。²由于 POLES 和 IMACLIM 模型的起点（2020 年的排放值）与我们上文讨论的估计值（约 11 GtCO₂ ）有很大偏差，我们在下一节的进一步讨论中排除了它们。一些路径假定中国在 2020 年达到排放峰值（与当前情况相悖），因此我们将其排除在进一步讨论之外。此外，我们只保留将升温限制在 2 °C 或 1.5 °C 以内且几率大于 67% 的路径，这意味着为了比较的一致性，我们不再讨论控制目标几率为 50% 的路径。根据上述排除规则（这些规则将在第 3.2 节的分析中应用），图 1 显示，这些剩余路径符合中国在 2030 年达到排放峰值并在 2060 年实现碳中和的目标。在 2 °C 目标下，中国的 CO₂ 排放范围为：2050 年 1-4 GtCO₂ ，2060 年 0-3 GtCO₂ ；而在 1.5 °C 目标下，中国的 CO₂ 排放需要在 2050 年达到近零，并在 2060 年达到负值，这比中国目前在 2060 年实现碳中和的目标更为激进。因此，我们重点讨论与 2 °C 目标相对应的路径。

中国在 2020 年宣布了双碳目标，但国际上对中国之后的转型路径的新研究却很有限。van de Ven 等人（2023 年）使用了四种不同的综合评估模型，包括 GCAM-PR、GEMINI-E3、MUSE 和 TIAM-Grantham。³ 根据 COP26 后的国家政策和承诺评估二氧化碳排放路径，并结合简单的气候模型评估对温度的影响。结果表明，所有国家实现既定的长期目标（LTTs）是将气温升幅控制在 2 °C 以下的唯一选择。GEMINI、MUSE 和 TIAM 提出的路径都假设中国在 2020 年达到排放峰值（与当前情况相悖），因此我们将其排除在进一步讨论之外。如图 1a 所示，在 GCAM-PR 的 NDC_LTT 路径（NDCs with LTTs）下，中国将在 2025 年左右达到 12.4 GtCO₂ 的峰值，2030 年降至 12.2 GtCO₂ ，2040 年降至 8.0 GtCO₂ ，2050 年降至 4.0 GtCO₂ 。另一项值得注意的研究是国际能源机构于 2021 年发布的中国碳中和路线图（2021a）。该路线图指出，中国与能源相关的 CO₂ 排放将在 2026 年至 2030 年间趋于稳定，从 2030 年的 10.1 GtCO₂ 迅速降至 2040 年的 3.4 GtCO₂ ，并最终在 2060 年实现净零排放。⁴我们认为这条路径是激进的，因为减排最快的时期出现在 2030 年至 2040 年之间，同时它也是没有先例的，因为没有一个主要经济体能在达到峰值后的十年内大幅减少其 CO₂ 排放量。加州-中国气候研究所和劳伦斯伯克利国家实验室（California-China Climate Institute and Lawrence Berkeley National Laboratory, 2021）的研究也表明，近期国际上对中国本世纪中期排放转型情景的研究大多忽略了这一事实，并预测 2030 至 2040 年间与能源相关的 CO₂ 排放将快速下降。根据相同的排除规则，本综述报告中在进一步比较时将这些路径排除在外（图 1 中未显示）。

3.2.国内机构的研究

不难看出，在双碳目标发布后，许多国内机构都提出了中国的 CO₂ 排放路径，如图 2 所示。例如，中国科学院的 Ding 等（2022）提出，中国实现碳中和的路径可分为四个阶段，以能源相关的 CO₂ 排放量衡量：到 2030 年，排放量达到约 10 GtCO₂ 的峰值；到 2040 年，排放量减少到约 8.5 GtCO₂ ；到 2050 年，排放量进一步减少到约 6.0 GtCO₂ ；到 2060 年，排放量控制在 2.5-3.0 GtCO₂ ，因为届时碳汇可以抵消。清华大学的 He 等人（2022 年）提出了 2020 至 2050 年的 2 °C 和 1.5 °C 目标路径（2 °C 目标路径和 1.5 °C 目标路径）。这两种路径都将在 2030 年前达到约 10.5 GtCO₂ 的 CO₂ 排放峰值，并在 2050 年分别逐渐减少到 2.9 GtCO₂ 和 1.5 GtCO₂ 。北京理工大学的 Wei 等人在 2022 年使用自下而上的模型 C3IAM/NET 评估了实现碳中和的不同 CO₂ 排放路径（尽管他们没有披露其成本估算）。他们的中心路径（中等需求-高速转型-长平台期，如图 2a 所示）预测，中国能源燃烧和工业过程的 CO₂ 排放将在 2028-2029 年达到峰值，约为 12.2 GtCO₂ ，2060 年的排放量约为 2.1 GtCO₂ 。生态环境部环境规划院的 Cai 等人（2021 年）提出了与能源相关的 CO₂ 排放路径，该路径将在 2027-2028 年达到峰值，约为 10.6 GtCO₂ ，然后在 2050 年降至约 3.9 GtCO₂ ，在 2060 年降至约 0.6 GtCO₂ 。中国石油天然气集团公司经济技术研究院的 Wang 等人（2021 年）预测，中国与能源相关的 CO₂ 排放量将在 2025 年左右达到峰值，维持约 5 年的平稳期，然后在 2050 年降至约 2.4 Gt，在 2060 年实现零排放。

图 2.国内机构提出的中国大陆 CO₂ 排放路径，（a）来自能源燃烧和工业过程，（b）仅来自能源燃烧

有几项研究更进一步，应用能源经济模型来评估实现碳中和路径的经济负担。其中一些研究估计了能源供应成本的上升。例如，基于对英国石油公司（2020 年）、国际能源机构（2020 年）、全球壳牌公司（2018 年）和 Equinor 公司（2020 年）等国际预测的回顾，清华大学的 Song 等人（2022 年）提出，二氧化碳排放将在 2025 年左右达到峰值，约为 12 GtCO₂ ，2050 年降至约 6 GtCO₂ ，2060 年降至约 1 GtCO₂ 。他们使用了一个自下而上的能源系统模型来分析成本，结果表明，要实现碳中和，总体能源成本将增加 16%。来自中国石油大学和清华大学的 Ma 等人（2023 年）回顾了近期的一些研究（Huang 等人，2020 年；He 等人，2020 年；IEA，2021b；Zhao 等人，2021 年；Shao 等人、2022 年），并得出结论：中国到 2030 年的排放路径是相对可预测的，化石燃料燃烧和工业生产过程中的 CO₂ 排放将在 2030 年达到约 11 GtCO₂ 的峰值水平；然而，到 2060 年实现碳中和还存在很大的不确定性。他们应用能源经济模型 GCAM-TU 估算了四种描述性情景的能源系统成本，这四种情景在 2050 年将化石燃料燃烧和工业过程产生的二氧化碳排放降至 3、2、1 和 0 GtCO₂ （即方案 S30、S20、S10 和 S00），分别相当于 2050 年 GDP 的 3.99%、4.10%、4.34% 和 4.48%。我们注意到，Ma 等人（2023 年）需要更新他们的路径，因为他们预测的 CO₂ 排放峰值水平已于 2021 年超过。清华大学的 Zhang 和 Chen（2022）设计了三种减缓情景，峰值时间分别为 2020、2025 和 2030 年左右，并使用蒙特卡罗方法生成了每种情景下的 3000 个案例，并使用自下而上的模型分析了对能源成本的影响。为便于比较，我们只关注 2030 年左右二氧化碳排放峰值为 10.4 Gt 的情况，并在图 2b 中显示了有关联的1000种情况的路径下的每五年平均排放值。在这些情况下，2020 年至 2050 年间，与额外投资、维护和运行相关的累计能源系统成本将占 GDP 的 3.3%-3.6% 。

最后，一些研究采用全经济模型来估算实现碳中和目标的总体经济负担。中国科学院的 Duan 等人（2019 年）根据其选定的排放预算分配原则，计算了在两个概率水平（分别为 50% 和 67%）下与 2 °C 和 1.5 °C 温度控制目标相对应的全球和中国与能源相关的 CO₂ 排放预算。然后，利用综合评估模型（CE³ METL）生成了四种具有四种外生累积 CO₂ 排放约束和内生社会碳成本的最优 CO₂ 排放路径。对于概率为 50%的 2 °C 目标路径，中国与能源相关的 CO₂ 排放将在 2030 年达到峰值，约为 11.1 GtCO₂ ，到 2050 年仍将保持在 8.0 GtCO₂ 以上的水平，到 2060 年将迅速降至近零，到 2060 年 GDP 的累计损失将不超过 2%。如上所述，我们只保留了将升温控制在 2 ℃ 或 1.5 ℃ 以内且几率大于 67% 的路径，因此我们将其排除在进一步讨论之外。其他三种路径要求中国在 2020 年左右达到排放峰值（累计 GDP 损失将是其 2.5-3.0 倍），因此我们将其排除在进一步讨论之外。Duan 等人（2021 年）与 AIM、GCAM、IMAGE、POLES、REMIND、WITCH 和 CE³ METL 等建模团队合作，开展了一项多模型研究，进一步评估了中国为实现 1.5 °C 增暖限制所做的努力。根据他们的研究，中国的 CO₂ 排放需要在 2020 年左右达到峰值，并在 2050 年继续减少到 -1.94-2 GtCO₂ ，到 2050 年，累计政策成本可能达到 GDP 的 2.8%-5.7%。我们也没有在图 2 中显示这些路径，因为它们要求中国在 2020 年左右达到峰值。

中国科学院的 Liu 等人（2022 年）在动态可计算一般均衡模型中模拟了到 2060 年实现碳中和的四套减排政策，包括碳定价、提高能效、可再生能源和加强电气化。他们预测，中国与能源相关的排放量将在 2029 年前达到峰值，低于 10.4 GtCO₂ ，并在 2060 年降至低于 2 GtCO₂ 。与没有这些政策的情景相比，2020 年至 2060 年的累计 GDP 损失将在 2.5%-3.5% 左右。清华大学的 Zhang 等人（2022 年）也提出了一种排放路径，并应用动态可计算一般均衡模型进行成本评估。他们预测，中国与能源相关的 CO₂ 排放将在 2027-2028 年左右达到峰值，低于 10.5 GtCO₂ 。2030 年，二氧化碳排放量将缓慢降至 10 GtCO₂ ，然后逐渐减少，直至 2060 年实现净零排放。据估计，与参考情景相比，中国从 2020 年到 2060 年的累计 GDP 损失约为 1.1%。

4. 实现中国碳中和的Tsinghua-CMA CO₂排放路径

本节提出了实现中国碳中和的适当的代表性路径--Tsinghua-CMA 路径，该路径将全球温升控制目标与中国当前的 CO₂ 排放状况和减排政策相协调。我们运用清华大学能源环境与经济研究所开发的全经济可计算平衡模型--中国-全球能源模型（C-GEM）（Zhang et al. 2022）来评估其经济可行性。

4.1.路径设计

为了实现基于双碳目标的排放路径，我们需要精确定位到 2060 年的 CO₂ 排放水平，通常以五年为一个时间步长。鉴于中国在最近的五年计划中以 CO₂ 排放强度下降的形式制定了 CO₂ 减排目标，我们也通过假定五年的 CO₂ 排放强度下降率推导出Tsinghua-CMA的排放路径。

十四五规划已经确定了 2020 年至 2025 年二氧化碳排放强度降低 18%（年均降低约 3.9%）的目标。至于 2025 年后的年排放强度下降率，我们参考了Luderer 等人（2018 年）和 Vrontisi et al.（2018）给出的全球年平均排放强度下降率，如图 1 所示，这样提出了一条符合全球减排目标的路径。具体来说，我们每五年计算一次年度排放强度降低率。结果如图 3 所示，全球 CO₂ 排放强度降低率在 2020 至 2025 年间应为每年 2.0%-4.0%，在 2025 至 2030 年间应为每年 2.5%-4.0%，在 2030 至 2035 年间应为 5.0%-12.0%，然后在 2050 至 2055 年间应达到 10.0%-34%。由于这些路径大多假定世界将在 2060 年实现碳中和，因此我们只显示到 2055 年的排放强度降低率。因此，我们为中国提出了阶梯式的 CO₂ 排放强度年递减率（见表 2），即 2020 年至 2025 年为 3.9%（五年为 18%），2025 年至 2030 年为 4.4%（五年为 20%），然后从 2030 年至 2035 年的 6%开始，每五年递增两个百分点，直至 2050 年至 2055 年达到 14%，2055 年至 2060 年进一步达到 16%。图 3 显示，这一轨迹在Luderer et al..（2018）提出的全球年二氧化碳排放强度减排率的范围内。

图 3.全球每年 CO₂ 排放强度降低率（Luderer et al.和 Vrontisi et al.中的选定路径）和中国每年 CO₂ 排放强度降低率（Tsinghua-CMA 路径）。

表 2.Tsinghua-CMA 路径假设的年均 CO₂ 排放强度降低率（每年 %）。

如上文所述，一些现有路径仅考虑能源燃烧产生的 CO₂ 排放。我们还提出了一种与能源相关的 CO₂ 排放路径进行比较，假设能源燃烧和工业流程产生的 CO₂排放强度降低率相同。

如图 4a 所示，在Tsinghua-CMA 路径下，预计 2028-2029 年间中国能源燃烧和工业过程的二氧化碳排放将达到峰值，约为 12.8 GtCO₂ ，然后稳步下降到 2035 年的 11.2 GtCO2 ，2050 年进一步下降到 3.6 GtCO2 ，2060 年降至 0.9 GtCO2，届时可被碳汇较好的抵消以实现碳中和。Guo等（2023a）、Zhong等（2023）、Pu等（2022）和Wei等（2022）也都估计，中国的碳汇在 2060 年可达到 1-2 GtCO₂ 。潜在的碳汇盈余为届时抵消剩余的非 CO₂ 温室气体留出了空间。至于中国能源燃烧产生的二氧化碳排放量（如图 4b 所示），2028-2029 年期间将达到峰值，约为 11.4 GtCO₂ ，2035 年降至 10.0 GtCO₂ ，2050 年进一步降至 3.2 GtCO₂ ，2060 年最终降至 0.8 GtCO₂ 。在2030 年后，Tsinghua-CMA 路径位于其他路径的中心位置。

图 4.中国实现碳中和的 CO₂ 排放路径比较，（a）来自能源燃烧和工业过程，（b）仅来自能源燃烧（考虑到第 4.3 节中讨论的不确定性，灰色区域代表Tsinghua-CMA 排放路径的可能范围）。

4.2.评估路径的经济影响

我们使用内部能源经济一般均衡模型 C-GEM（详细模型描述和政策分析案例见 Li 等（2023a）、Zhang 等（2022）和 Zhao 等（2022））来估算在二氧化碳排放约束下实施Tsinghua-CMA 路径的全经济成本。该模型代表了主要的低碳、零碳和负碳技术。通过动态调整生产和消费结构，该模型可以描述中国经济向高质量发展转型的特征（Huang，2023）。

结果表明，与 Zhang 等人（2022 年）讨论的代表中国发布双碳目标之前气候政策严格程度的参考情景相比，中国 2020 年至 2060 年的累计 GDP 将减少 0.9%。与 Zhang 等人（2022 年）的碳中和路径相比，Tsinghua-CMA 路径的经济成本略低，因为假定以后年份的排放量较高。

为了分析实现 1.5 °C 目标的路径对经济的影响，我们选择评估 Riahi 等人（2017 年）提出的 SSP1-1.9 路径，以及 GCAM 和 REMIND 提出的实现 1.5 °C 目标的路径（Luderer 等人（2018 年）和 Vrontisi 等人（2018））。图 1b 显示了这些路径。同样，这些路径在 C-GEM 中作为 CO₂ 排放约束来实施。由于 SSP1-1.9 路径下的 CO₂ 排放需要立即达到峰值，并在 2030 年迅速降至 7 GtCO₂ ，2050 年几乎为零，因此 SSP1-1.9 路径下 2020 至 2060 年的累计 GDP 将是Tsinghua-CMA 路径的三倍。同样，GCAM 和 REMIND 两种路径造成的累计 GDP 损失将高出约四倍。换句话说，我们估计中国为实现 1.5 ℃ 目标而造成的 GDP 损失约为Tsinghua-CMA 路径的 3-4 倍，我们认为这些路径在政策上是不可行的。

4.3. 考虑到关键参数不确定性下的Tsinghua-CMA 路径的范围

经济增长和减排率是决定中国未来 CO₂ 排放的两个关键因素。为了探讨这两个参数的潜在不确定性的影响，我们考虑了两组额外的 GDP 增长率（高增长和低增长）和 CO₂ 排放强度削减率（快速削减和缓慢削减），如表 3 所示。由于典型的国家 CO₂ 排放清单采用 5%作为不确定性范围（UNFCCC，2019 年），我们也使用 5%作为相对于 GDP 增长率和 CO₂ 排放强度降低率基准的偏差，以创建这两组额外的参数，用于我们的不确定性分析。

表 3.GDP 年增长率和 CO₂ 强度降低率的范围（单位：%）。

如图 5a 所示，如果经济增长放缓，减排力度加大，中国能源燃烧和工业生产过程中的 CO₂ 排放量可能在 2026 年达到峰值，约为 12.1 GtCO₂ ；如果经济增长较快，减排力度较小，峰值将推迟并达到更高水平。二氧化碳排放范围为：2030 年 11.3-13.5 GtCO₂ ，2050 年 2.0-6.3 GtCO₂ ，2060 年 0.4-2.1 GtCO₂ 。至于中国能源燃烧产生的 CO₂ 排放，如图 5b 所示，2030 年为 10.1-12.1 GtCO₂ ，2050 年为 1.8-5.6 GtCO₂ ，2060 年为 0.4-1.9 GtCO₂ 。

图 5. Tsinghua-CMA 路径中能源燃烧和工业生产过程中的CO2排放量的可能范围（黑线代表Tsinghua-CMA 路径，灰色区域代表Tsinghua-CMA 路径的可能范围）

5.结论

本研究探讨了得出中国二氧化碳排放清单的两种主要方法：自下而上的排放因子法和自上而下的大气二氧化碳浓度反演法。在采用一致的适用范围时，使用这两种方法估算的 2021 年中国大陆能源燃烧和工业过程产生的二氧化碳排放量具有可比性，从 11.3 GtCO₂ 到 12.0 GtCO₂ 。我们以排放因子法和大气 CO₂ 浓度反演法交叉验证得到的 11.9 GtCO₂ 为起点，建立了一条具有代表性的中国实现碳中和的 CO₂ 排放路径，即Tsinghua-CMA 路径。Tsinghua-CMA 路径是在对国内外研究提出的各种路径进行梳理，并阐述其差异的根源后提出的。Tsinghua-CMA路径的目标是在 2028-2029 年左右达到 CO₂ 排放的峰值，并在 2060 年之前将其稳步减少到约 0.9 GtCO₂ ，与将全球变暖控制在 2 °C 的目标保持一致。届时，剩余的 CO₂ 排放量可被中国的碳汇抵消。为了评估其经济影响，我们使用了一个全经济范围的能源经济模型，并发现在Tsinghua-CMA路径下实现碳中和是相对可行的，其累积成本也低于其他与将全球变暖控制在1.5 °C 目标的路径。

为确保未来及时跟踪和更新路径，我们建议通过更准确地测量相关活动水平和排放因子，不断改进 CO₂ 排放核算方法，以实现自下而上的方法。对于自上而下的方法，加强监测系统和反演技术至关重要。鼓励这两种方法之间进行交叉验证以提高排放清单的准确性也很重要。在更新路径时，应仔细考虑与中国不断变化的 CO₂ 排放清单、政策趋势和全球 CO₂ 排放预算的更新保持一致。值得注意的是，本研究的一个局限是，在我们建议的路径中缺乏对非 CO₂ 温室气体的讨论。需要进一步研究来解决这方面的问题。区域和部门路径也是未来研究的重要方向。