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Comprehensive Cost-benefit Evaluation of Supply Side Mitigation Technologies for Low-carbon Strategy
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2015年，《巴黎協(xié)定》[1]在2 ℃溫升控制目標(biāo)的基礎(chǔ)上提出了1.5 ℃目標(biāo)，使全球溫室氣體減排任務(wù)更加艱巨。為實(shí)現(xiàn)控制溫升的目標(biāo)，開發(fā)與大規(guī)模應(yīng)用減緩技術(shù)至關(guān)重要。國(guó)際能源署（International Energy Agency，IEA）2015年發(fā)布的能源技術(shù)展望[2]、Fuss等[3]發(fā)表的相關(guān)文章及報(bào)告對(duì)實(shí)現(xiàn)未來碳減排目標(biāo)所需的減緩技術(shù)進(jìn)行了識(shí)別和判斷，其中碳捕集與封存（carbon capture and storage，CCS）、核能、可再生能源、終端燃料轉(zhuǎn)換等技術(shù)成為諸多研究的共識(shí)。除了減緩氣候變化的效益外，開發(fā)與大規(guī)模應(yīng)用上述技術(shù)還可能帶來環(huán)境、生態(tài)及人群健康等多方面的影響，有研究[4-5]指出，減緩技術(shù)帶來的復(fù)雜經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響將改變技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模，因此有必要系統(tǒng)梳理這些影響，構(gòu)建較為全面的綜合成本效益分析框架。 內(nèi).容.來.自：中`國(guó)`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
新技術(shù)的需求及大規(guī)模部署應(yīng)用已有技術(shù)，都可能帶來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境方面的新挑戰(zhàn)，這已引起學(xué)術(shù)界關(guān)注。Rogelj等在2018年IPCC特別報(bào)告[6]中研究了需求側(cè)、供給側(cè)和基于土地的減緩行為三類減緩技術(shù)在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)三大領(lǐng)域?qū)沙掷m(xù)發(fā)展目標(biāo)的影響，需求側(cè)減緩技術(shù)以及基于土地的減緩行為的影響多為正面且較為確定，而供給側(cè)減緩技術(shù)對(duì)于健康、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與就業(yè)、生物多樣性及社會(huì)接受程度等方面產(chǎn)生的影響不確定性較大，主要原因是其影響因地而異、情況復(fù)雜，不同研究方法或情景設(shè)定得出的結(jié)論存在差異。例如對(duì)于電力行業(yè)，Holland等[7]指出，全球電力行業(yè)變革將對(duì)生物多樣性產(chǎn)生影響，各類發(fā)電技術(shù)的發(fā)電規(guī)模與對(duì)生物多樣性的威脅之間聯(lián)系顯著，從煤炭等化石能源向太陽能和風(fēng)能等非化石能源的轉(zhuǎn)型可能會(huì)減輕對(duì)生物多樣性的威脅，但隨著非化石燃料發(fā)電比例的增長(zhǎng)，其對(duì)生物多樣性的影響仍然存在不確定性，且地區(qū)差異顯著。因此，供給側(cè)減緩技術(shù)雖對(duì)減緩氣候變化具有十分重要的作用，但其開發(fā)和大規(guī)模應(yīng)用的影響具有顯著的不確定性及復(fù)雜性，亟待進(jìn)一步研究。
本文首先以減緩技術(shù)為核心，以經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境三大領(lǐng)域?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，提出了綜合成本效益分析的 6個(gè)主要評(píng)價(jià)維度，并針對(duì)每個(gè)維度提出了定性或定量的衡量指標(biāo)。其次，文章篩選影響未來減緩氣候變化的供給側(cè)技術(shù)，識(shí)別其中的關(guān)鍵技術(shù)，梳理了開發(fā)或大規(guī)模應(yīng)用這些技術(shù)產(chǎn)生的綜合影響的研究現(xiàn)狀。進(jìn)一步，文章在第3章討論了不確定性較大的綜合影響維度。文章通過文獻(xiàn)調(diào)研和全面的綜合成本效益分析，旨在研究大規(guī)模應(yīng)用供給側(cè)減緩技術(shù)在更長(zhǎng)時(shí)間尺度的綜合影響，可為關(guān)鍵減緩技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)和政策制定提供參考，文章最后展望了未來的研究方向。
若僅依據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本，分析和預(yù)測(cè)技術(shù)的成本效益或選擇未來進(jìn)一步發(fā)展的減緩技術(shù)，可能忽略技術(shù)發(fā)展及其大規(guī)模應(yīng)用對(duì)生態(tài)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響，因此有必要對(duì)關(guān)鍵減緩技術(shù)進(jìn)行綜合成本效益分析。
本文從可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)3個(gè)領(lǐng)域出發(fā)，提出了6個(gè)維度的分析框架，如圖1所示。經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域包括技術(shù)成熟度以及對(duì)就業(yè)的影響；環(huán)境領(lǐng)域包括減緩技術(shù)應(yīng)用所在地的局地環(huán)境影響以及土地利用變化、生物多樣性等方面的自然生態(tài)影響；社會(huì)領(lǐng)域包括了人群健康影響和公眾接受度。
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圖1 關(guān)鍵減緩技術(shù)的綜合成本效益分析框架
Fig.1 Comprehensive cost-benefit analysis framework for key mitigation technologies
本文定性描述上述6個(gè)分析維度，并提供了部分維度的量化指標(biāo)。
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1）技術(shù)成熟度。
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技術(shù)成熟度主要從傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考量技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用甚至大規(guī)模推廣的技術(shù)，主要考慮成本競(jìng)爭(zhēng)力；對(duì)于尚未大規(guī)模應(yīng)用的減緩技術(shù)，主要考察其所處發(fā)展階段，從概念和基礎(chǔ)研究階段，到中試、工業(yè)示范和商業(yè)應(yīng)用階段等。技術(shù)的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)成本可作為成熟度的量化指標(biāo)。
2）就業(yè)影響。
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技術(shù)的就業(yè)影響是指技術(shù)應(yīng)用帶來的凈就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)考慮采用新技術(shù)帶來的就業(yè)增加以及對(duì)受到?jīng)_擊的部門造成的就業(yè)損失，可作為就業(yè)影響的量化指標(biāo)。
3）局地環(huán)境影響。
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局地環(huán)境影響是指技術(shù)對(duì)當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境產(chǎn)生的影響，本文主要考察大氣環(huán)境影響。有些技術(shù)能夠替代傳統(tǒng)的造成局地環(huán)境污染的技術(shù)，從而減少環(huán)境污染；而有些技術(shù)則可能帶來新的局地環(huán)境污染。技術(shù)應(yīng)用帶來的局地環(huán)境污染排放的變化可作為局地環(huán)境影響的量化指標(biāo)。
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4）生態(tài)影響。
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生態(tài)影響是指技術(shù)對(duì)整體自然生態(tài)的影響，其量化指標(biāo)較為多元，如土地利用和水資源變化、生物多樣性等。 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
5）人群健康影響。 禸嫆@唻洎：狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
技術(shù)的健康影響取決于其改變環(huán)境和生態(tài)質(zhì)量的程度，以及人口密度和暴露程度等一系列因素，可通過貨幣化方法評(píng)估健康損害或收益價(jià)值，作為人群健康影響的量化指標(biāo)。 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com
6）公眾接受度。 內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
公眾接受度是指公眾對(duì)技術(shù)的了解程度、認(rèn)可程度及接受程度。若公眾對(duì)技術(shù)的接受程度較低，可能導(dǎo)致鄰避效應(yīng)，阻礙技術(shù)推廣應(yīng)用。公眾調(diào)研問卷結(jié)果可以作為公眾接受度的量化指標(biāo)。
近年來，一系列國(guó)內(nèi)外研究報(bào)告列舉、研判、分析了全球及中國(guó)實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期減排目標(biāo)所需的減緩技術(shù)。國(guó)際能源署2015年能源技術(shù)展望[2]列舉出中國(guó)為實(shí)現(xiàn)2 ℃溫控目標(biāo)所需的技術(shù)，認(rèn)為除終端用能效率提升和終端燃料轉(zhuǎn)換外，碳捕集與封存、可再生能源及核能等技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)至關(guān)重要。本文綜合分析了第三次國(guó)家氣候變化評(píng)估報(bào)告[8]、中國(guó)2050年低碳發(fā)展之路[9]、中國(guó)至2050年生態(tài)與環(huán)境科技發(fā)展路線圖[10]、節(jié)能減排與低碳技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣清單[11]、能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃2016—2030年[12]等國(guó)內(nèi)報(bào)告，以及17份國(guó)際能源署的技術(shù)路線圖系列報(bào)告[13]、英國(guó)石油公司（BP）的技術(shù)展望[14]、IPCC第五次評(píng)估報(bào)告[15]、美國(guó)科學(xué)院的負(fù)排放技術(shù)及可靠封存技術(shù)報(bào)告[16]等國(guó)際報(bào)告，發(fā)現(xiàn)碳捕集與封存技術(shù)、核能和氫能技術(shù)被公認(rèn)為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的關(guān)鍵減緩技術(shù)。橫向?qū)Ρ壬鲜鰣?bào)告，可以發(fā)現(xiàn)各研究報(bào)告識(shí)別出來的技術(shù)類別與實(shí)現(xiàn)溫控目標(biāo)所需的減緩技術(shù)類別能夠建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要包括碳捕集與封存等負(fù)排放技術(shù)，氫能等新技術(shù)的開發(fā)，以及風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等傳統(tǒng)可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用。如圖2所示，國(guó)內(nèi)外報(bào)告均關(guān)注研發(fā)新技術(shù)以及降低已有減緩技術(shù)的成本，相比之下，國(guó)內(nèi)報(bào)告更側(cè)重技術(shù)細(xì)節(jié)和已有技術(shù)的改進(jìn)推廣，而國(guó)際報(bào)告則更關(guān)心新技術(shù)的發(fā)展方向和減排潛力。
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圖2 國(guó)內(nèi)外報(bào)告減緩技術(shù)對(duì)比分析
Fig.2 Comparative analysis of domestic and international reports on mitigation technologies 本文+內(nèi)-容-來-自；中^國(guó)_碳+排.放_(tái)交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om
綜上，中長(zhǎng)期減排目標(biāo)的技術(shù)戰(zhàn)略需求[2-3]及關(guān)鍵減緩技術(shù)的發(fā)展情況都表明，實(shí)現(xiàn)全球及中國(guó)氣候目標(biāo)都依賴于大規(guī)模應(yīng)用可再生能源技術(shù)以及開發(fā)碳捕集與封存、核能、氫能等核心技術(shù)。
風(fēng)電和光伏發(fā)電是非常成熟的可再生能源發(fā)電技術(shù)，近年來裝機(jī)規(guī)模迅速擴(kuò)大，成本大幅下降[17]。雖然面臨大規(guī)模并網(wǎng)穩(wěn)定性等技術(shù)層面的障礙以及跨區(qū)域輸電、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問題[18]，但考慮到目前的成本及未來的學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)，大范圍推廣應(yīng)用風(fēng)電、光伏發(fā)電依然樂觀，無補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)將在近期實(shí)現(xiàn)[19]。從就業(yè)影響看，研究表明風(fēng)電和光伏發(fā)電發(fā)展可帶來大量直接和間接就業(yè)機(jī)會(huì)[20-21]；此外，由于替代了部分煤電等傳統(tǒng)化石能源，風(fēng)電和光伏發(fā)電在減少局地污染排放、改善人群健康方面效益顯著[22]。中國(guó)省級(jí)電力優(yōu)化模型及綜合環(huán)境影響評(píng)估表明，中國(guó)電力部門達(dá)到碳強(qiáng)度目標(biāo)時(shí)可實(shí)現(xiàn)顯著的健康協(xié)同效益，到2050年，健康協(xié)同效益將迅速增長(zhǎng)到減排成本的3～9倍[23]。然而風(fēng)電和光伏發(fā)電的生態(tài)效益具有較大的爭(zhēng)議和不確定性，本文將在3.1節(jié)討論。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
碳捕集與封存（CCS）技術(shù)是重要的負(fù)排放技術(shù)，其技術(shù)成熟度尚在中早期，是否具備大規(guī)模發(fā)展的條件仍備受爭(zhēng)議，本文將在3.2節(jié)討論。研究表明，CCS技術(shù)發(fā)展將對(duì)就業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來積極影響[5]，有研究[24]預(yù)計(jì)到2050年，CCS的經(jīng)濟(jì)增加值貢獻(xiàn)將占電力部門的20%以上，煤電CCS的就業(yè)貢獻(xiàn)將超過風(fēng)電、太陽能等可再生能源電力部門。然而，CCS技術(shù)在局地環(huán)境污染和生態(tài)影響方面不確定性較大，本文將在3.3節(jié)討論。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中_國(guó)_碳排0放_(tái)交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om
生物質(zhì)能源作為低碳能源的過渡組成部分，具有多樣性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，可在多領(lǐng)域應(yīng)用，技術(shù)相對(duì)成熟且社會(huì)接受度較高[25]。但生物質(zhì)能源種類繁多，其減排效益分析較為復(fù)雜，局地環(huán)境影響和生態(tài)影響不確定性較大，本文將在3.4節(jié)討論。 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m
氫能是一種清潔高效、制取和應(yīng)用途徑廣泛的二次能源。氫能技術(shù)有較好的減排和就業(yè)推動(dòng)作用[26]，交通、工業(yè)、建筑和氫能發(fā)電等成為氫能快速發(fā)展的主要行業(yè)。其技術(shù)成熟度及公眾接受度受基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和儲(chǔ)能技術(shù)的限制，本文將在3.5節(jié)討論。 內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
核能技術(shù)較為成熟，供應(yīng)了全球低碳電力的近三分之一，實(shí)現(xiàn)了清潔、安全、可靠的能源供應(yīng)。中國(guó)核能減排潛力被普遍看好[27]，核電發(fā)電量增加較快[28]，如表1所示，諸多研究對(duì)中國(guó)在不同情景下的核能技術(shù)發(fā)展情況持樂觀態(tài)度[29-33]。然而受福島核事故影響，核電在全球電力結(jié)構(gòu)中的比例呈下降趨勢(shì)[34]，其生態(tài)影響的不確定性和公眾接受度方面存在較大爭(zhēng)議，本文將在3.6節(jié)討論。 本`文-內(nèi).容.來.自：中`國(guó)^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
表1 中國(guó)2050年核能發(fā)展預(yù)測(cè)
Table 1 Forecast on China’s nuclear energy development in 2050 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com
通過大量文獻(xiàn)分析，表2總結(jié)比較了上述5項(xiàng)關(guān)鍵供給側(cè)減緩技術(shù)6個(gè)維度的綜合影響。 內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
以往風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)展?jié)摿υu(píng)價(jià)通常采用線性外推的方式，缺乏對(duì)生態(tài)因素的綜合考慮，存在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。大自然保護(hù)協(xié)會(huì)與發(fā)改委能源研究所[4]評(píng)估了中國(guó)已有的集中式風(fēng)電和光伏發(fā)電項(xiàng)目與生態(tài)保護(hù)之間的平衡性，并給出了近中期生態(tài)友好的集中式風(fēng)電和光伏發(fā)電發(fā)展空間布局規(guī)劃建議。對(duì)已有項(xiàng)目的評(píng)估結(jié)果顯示，已有項(xiàng)目基本遵循了生態(tài)保護(hù)宗旨，約71%的風(fēng)電項(xiàng)目和85%的光伏發(fā)電項(xiàng)目對(duì)生態(tài)影響很??；但華北、西北和東北地區(qū)的部分風(fēng)電項(xiàng)目以及西北地區(qū)的部分光伏發(fā)電項(xiàng)目，建設(shè)在較高生態(tài)保護(hù)價(jià)值的區(qū)域及耕地，對(duì)生態(tài)造成破壞。該研究還從對(duì)生態(tài)影響的角度，研究了實(shí)現(xiàn)2030年風(fēng)、光裝機(jī)目標(biāo)的可行性。從全國(guó)總目標(biāo)量來看，2030年高比例可再生能源發(fā)展目標(biāo)在低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展區(qū)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)，然而部分省份存在較大缺口，因此應(yīng)在生態(tài)保護(hù)前提下，考慮調(diào)整省間布局，并規(guī)劃省間互濟(jì)電力輸送。 本*文@內(nèi)-容-來-自；中_國(guó)_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om
表2 關(guān)鍵供給側(cè)減緩技術(shù)的綜合影響分析
Table 2 Comprehensive impact analysis of key supply-side mitigation technologies
CCS技術(shù)總體成熟度未達(dá)到商業(yè)應(yīng)用水平，目前中國(guó)已有多地部署了CCS設(shè)施，但與預(yù)期有較大差距。根據(jù)全球CCS研究所數(shù)據(jù)平臺(tái)[35]數(shù)據(jù)，截至2020年中國(guó)已有CCS設(shè)施捕集能力總和約為4.78 Mt/a，與亞洲開發(fā)銀行2015年制定的CCS技術(shù)路線圖中10 Mt/a[36]的目標(biāo)差距較大。根據(jù)中國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖[37]，2018年中國(guó)CCS各環(huán)節(jié)中的大部分細(xì)分技術(shù)尚未達(dá)到商業(yè)應(yīng)用的成熟度，其大規(guī)模應(yīng)用仍受到成本高、能耗大、安全性和可靠性不足等因素的制約。研究[38]指出，目前CCS在碳捕集、運(yùn)輸和封存三個(gè)階段對(duì)應(yīng)的技術(shù)均在大規(guī)模實(shí)施方面面臨挑戰(zhàn)。表3對(duì)比了中國(guó)CCS部署現(xiàn)狀與各規(guī)劃水平年的目標(biāo)。
表3 中國(guó)CCS部署現(xiàn)狀與目標(biāo)對(duì)比
Table 3 Comparison of CCS deployment status in China with targets 本+文內(nèi).容.來.自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
以煤電CCS項(xiàng)目為例，CCS成本主要包括采購(gòu)、維護(hù)成本和捕集過程中的能耗。在電廠加裝CCS設(shè)備會(huì)造成大量的額外資本投入和運(yùn)行維護(hù)成本，從而增加總發(fā)電成本，為保證CCS整體安全性的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、事故應(yīng)急響應(yīng)和可能的賠付等也會(huì)增加成本負(fù)擔(dān)[39]。在電廠運(yùn)行的總成本方面，Viebahn等[40]通過對(duì)燃煤電廠加裝CCS設(shè)施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，計(jì)算得到增加CCS裝置將使電廠的平準(zhǔn)化度電成本升高29%～32%，且企業(yè)面臨封存風(fēng)險(xiǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)等商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
但也有研究對(duì)CCS技術(shù)代際更替及電廠應(yīng)用成本與能耗降低的前景持樂觀態(tài)度[37]，預(yù)計(jì)2030年前，CCS技術(shù)雖在中國(guó)仍處于研發(fā)示范階段，面臨高成本、高能耗等問題，但隨著技術(shù)逐漸成熟，成本和能耗有望實(shí)現(xiàn)一定程度的下降。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國(guó)_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m
IPCC第五次評(píng)估報(bào)告[41]指出，不同種類的負(fù)排放技術(shù)可能給生物多樣性、糧食安全及環(huán)境帶來影響，其中包括生物質(zhì)能結(jié)合碳捕集與封存技術(shù)（BECCS）[38]。若CCS技術(shù)與化石能源結(jié)合，雖然減少了碳排放，但有可能使煤電淘汰速度放緩，出現(xiàn)化石能源的“鎖定”效應(yīng)，加上其電能消耗和水資源消耗，可能對(duì)局地環(huán)境造成負(fù)面影響。Viebahn等[40]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與部分類型發(fā)電技術(shù)結(jié)合的CCS技術(shù)可能增加一系列環(huán)境污染。
生物質(zhì)能源雖來源廣泛，但能夠作為替代能源減緩碳排放的比例較低，為滿足中長(zhǎng)期減排目標(biāo)，需實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用。然而，一方面有研究指出種植生物質(zhì)能源作物可能對(duì)土地利用產(chǎn)生不利影響[42]，例如影響森林覆蓋率[43]；另一方面，大規(guī)模種植生物質(zhì)能源作物還受到自然生態(tài)條件的約束，其中土地[44]和水資源[45]對(duì)部分能源作物的可利用潛力影響顯著[46]。
Nie等[47]通過中國(guó)“土地-生物質(zhì)-生物質(zhì)能源”能流圖的方式，研究了生物質(zhì)能源規(guī)模能否支撐應(yīng)對(duì)氣候變化的減排需求，系統(tǒng)性估算了生物質(zhì)能潛力。研究發(fā)現(xiàn)，從生物質(zhì)總量來看，中國(guó)2015年可利用的農(nóng)林剩余物、能源作物和垃圾可提供總計(jì)48.11 EJ/a的生物質(zhì)能；其中一部分歸還土壤以保持生態(tài)平衡，另一部分用于其他經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，再減去物理損耗，剩下的生物質(zhì)能通過技術(shù)轉(zhuǎn)化后，僅可得到約3.01 EJ/a的可利用生物質(zhì)能。因此，能夠作為替代能源的生物質(zhì)占比很低。即便如此，3.01 EJ/a（約1.03億t標(biāo)煤）的能量，能夠滿足十三五規(guī)劃提出的2020年生物質(zhì)能年利用量約5800萬t標(biāo)煤的要求。
圖3 不同土地和水資源情景下甜高粱可利用能源潛力
Fig.3 Available energy potentially of sweet sorghum under different land and water scenarios
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未來對(duì)生物質(zhì)能源需求的增長(zhǎng)，一方面可能影響生物質(zhì)歸還土壤比例，導(dǎo)致土壤碳庫平衡發(fā)生變化，另一方面加大能源作物種植力度，可能改變土地利用及水資源利用現(xiàn)狀。研究[47]針對(duì)土地利用、水資源兩種影響因素，以甜高粱為例，估算了不同情景下的能源作物潛力。結(jié)果如圖3所示，土地利用和水資源對(duì)甜高粱可利用能源潛力影響顯著，若僅在邊際土地種植且全雨養(yǎng)的情景下，甜高粱的可利用能源潛力僅為 0.04 EJ/a；若在所有適宜土地均種植甜高粱，并進(jìn)行全灌溉，最大理論潛力可達(dá)125～149 EJ/a，考慮土地和水資源約束后，其能源潛力會(huì)大幅下降。IEA預(yù)測(cè)全球?qū)ι镔|(zhì)能源需求為200 EJ/a，其中生物燃料為30 EJ/a。可見，在嚴(yán)格的土地利用和水資源約束條件下，能源作物甜高粱供給潛力無法滿足生物質(zhì)能源發(fā)展需求。 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國(guó)^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com
此外，Nie等[48]進(jìn)一步研究了中國(guó)能源作物種植的空間布局，非邊際土地應(yīng)優(yōu)先選擇東北和西南的稀疏草原和森林，以及云南、重慶、四川的高坡度農(nóng)田；考慮水資源影響時(shí)，應(yīng)優(yōu)先在云南、廣西、廣東等水資源豐富地區(qū)種植能源作物。
2019年的IEA報(bào)告[49]指出，氫能技術(shù)目前尚未成熟，價(jià)值鏈高度復(fù)雜，且需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施以配合氫能的儲(chǔ)運(yùn)。有研究[50]指出，目前受限于燃料電池技術(shù)，氫能在基于燃料電池的交通、發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模相對(duì)較小，難以匹配現(xiàn)階段可再生能源棄電體量；而在化工領(lǐng)域，依托氫氣面向可再生能源消納的電化工（power-to-X，P2X）技術(shù)在未來有較大發(fā)展?jié)摿Α?內(nèi).容.來.自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
與此同時(shí)，氫能有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，前期基礎(chǔ)設(shè)施投入高昂，民眾反應(yīng)尚不明確。此外，Valente等[51]評(píng)估了傳統(tǒng)蒸汽甲烷重整制氫技術(shù)和生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)的生命周期可持續(xù)性及社會(huì)影響，結(jié)果表明這類制氫技術(shù)的全生命周期社會(huì)影響可能是負(fù)面的，未來需要改進(jìn)技術(shù)以提升可持續(xù)性。而高溫電解系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)80%的電-氣-電循環(huán)效率，成為電力系統(tǒng)中高效、低成本的長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能技術(shù)[52]。
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核能的開發(fā)利用為各國(guó)低碳發(fā)展提供了一條可選路徑，但同時(shí)也面臨來自供應(yīng)鏈、經(jīng)濟(jì)性、核安全、政治因素等多方面的挑戰(zhàn)。對(duì)于產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈建設(shè)，一方面大型核電項(xiàng)目的本地化有助于降低核電站成本，另一方面全球化的供應(yīng)鏈更加成熟穩(wěn)定，如何平衡二者，并完成對(duì)新供應(yīng)鏈的資質(zhì)認(rèn)證[33]，可能成為新興核電國(guó)家啟動(dòng)全新核電項(xiàng)目時(shí)需要考慮的因素。由于核電站建設(shè)成本高、建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，可能存在施工延期和成本超支風(fēng)險(xiǎn)，相比其他類型電廠，其融資更加困難；同時(shí)電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化改革、核電行業(yè)補(bǔ)貼水平下降也會(huì)給其投資帶來不利影響。重大核事故將嚴(yán)重?fù)p害經(jīng)濟(jì)發(fā)展、破壞社會(huì)穩(wěn)定，如何從規(guī)劃層面直至工程技術(shù)層面建立系統(tǒng)而強(qiáng)健的核安全文化[31]，包括反應(yīng)堆的安全升級(jí)、核設(shè)施的安全退役等，對(duì)于維護(hù)核安全至關(guān)重要。福島核電站事故后，公眾對(duì)核電的支持度搖擺不定，在核電站選址等問題上出現(xiàn)了明顯的鄰避效應(yīng)，政府及核電企業(yè)可能面臨來自地方政府及民眾的阻力，這種政治風(fēng)險(xiǎn)迫使其不得不采取更保守的戰(zhàn)略選擇，也成為核能發(fā)展不可忽視的挑戰(zhàn)。
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由于不同國(guó)家能源及環(huán)境政策不同，各國(guó)能源資源儲(chǔ)量及電力需求各異，核電技術(shù)較成熟的國(guó)家和新興核電國(guó)家可能面臨差異化的挑戰(zhàn)。有學(xué)者認(rèn)為，中國(guó)核電發(fā)展面臨的較為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)包括建立完整的、本地化的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，加快建設(shè)核燃料循環(huán)后段產(chǎn)業(yè)、提高對(duì)放射性廢物的處理能力[27]，解決在內(nèi)陸地區(qū)建設(shè)核電站時(shí)使用河水冷卻給當(dāng)?shù)卦斐傻乃廴締栴}，培養(yǎng)在核安全方面熟練的工作人員[33]，以及贏取民眾對(duì)核能產(chǎn)業(yè)的接受和認(rèn)可。
本文提出了減緩技術(shù)綜合成本效益分析的6個(gè)主要評(píng)價(jià)維度及相應(yīng)的定性或定量評(píng)價(jià)指標(biāo)，針對(duì)篩選識(shí)別出的未來供給側(cè)關(guān)鍵減緩技術(shù)，討論了其綜合成本效益，得出以下結(jié)論。
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1）傳統(tǒng)成本效益分析方法僅考慮技術(shù)成本和減排潛力，難以支撐制定中長(zhǎng)期減緩技術(shù)戰(zhàn)略和部署方案。綜合考慮技術(shù)的就業(yè)、局地環(huán)境、生態(tài)、健康影響及公眾接受度等因素，可改進(jìn)技術(shù)潛力、成本有效性和空間布局等評(píng)估工作的系統(tǒng)性和可操作性，有利于促進(jìn)碳減排目標(biāo)與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)協(xié)同增效。
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2）風(fēng)電和光伏發(fā)電、碳捕集與封存、生物質(zhì)能、氫能以及核能等技術(shù)是關(guān)鍵的供給側(cè)減緩技術(shù)，但相對(duì)于需求側(cè)減緩技術(shù)及基于土地的減緩行為，這些技術(shù)的綜合成本效益不確定性更大且分析更為復(fù)雜。
3）目前關(guān)于供給側(cè)減緩技術(shù)的研究，更多關(guān)注技術(shù)成熟度和就業(yè)等經(jīng)濟(jì)影響，且結(jié)論較為確定，對(duì)局地環(huán)境影響和人群健康影響的研究逐年增加且方法趨于成熟，但對(duì)技術(shù)的生態(tài)影響和社會(huì)公眾接受度影響的研究較少且較難得出確定結(jié)論。 本文+內(nèi)-容-來-自；中^國(guó)_碳+排.放_(tái)交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om
4）在本文提出的關(guān)鍵減緩技術(shù)綜合成本效益分析框架下，后續(xù)可進(jìn)一步細(xì)化各維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行更深入的橫向?qū)Ρ妊芯?，其中重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)生態(tài)影響及社會(huì)接受度影響的研究。
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