“中美深度脱碳技术创新与政策比较研究”二期项目综合报告(2024.5)

“中美深度脱碳技术创新与政策比较研究”二期项目 清华大学气候变化与可持续发展研究院 哈佛大学肯尼迪政府学院全球能源技术创新研究组 哈佛大学中国能源经济环境项目 2024 年 5 月 综合报告 1 摘要 本报告是清华大学和哈佛大学联合开展的“中美深度脱碳技术创新与政策”项目第二期综合报告，报告的内容基于 2022-2023 年项目下组织的深度脱碳关键技术主题学术沙龙分享和交流，沙龙的主题包括建筑供暖、可再生能源制氢（绿氢）、碳捕获利用与封存（CCUS）和交通部门难减排行业。三个研究团队分别在学术沙龙中分享了这些关键技术在中美两国的最新进展评估，包括当前成本和预期下降速度、以及加快技术的大规模部署所需要的政策。在此基础上，补充了关键技术的全球进展，并进行了简单的中美对比分析和总结。 第一期项目的工作基础 该项目开展的第一年，三个研究团队的主要成员联合撰写了一份总结报告，在联合国气候变化框架公约第 26 次缔约方会议（COP26）期间提供给两国国家气候特使，并于此后不久（2022 年 1月）正式公开发布（https://www.belfercenter.org/publication/harvard-tsinghua-joint-statement-carbon-neutrality-pathways-china-and-united-states）。 项目第一期的联合研究发现，尽管两国情况存在许多细节上的差异，在中美两国的碳中和路径中，最有可能发挥重要作用的低排放和零排放能源技术清单是类似的。关键技术清单包括太阳能和风能发电、智能电网、用于化石能源发电厂的 CCUS、可再生能源电解制氢、电动和氢燃料汽车、以及提高所有部门的终端能源使用效率 。 基于这份技术清单，哈佛团队选择在第一年将重点放在：（i）电网扩张和现代化;（ii） CCUS;（iii）电解制氢;及（iv）电力和氢气用于建筑空间供暖和热水。清华团队也同样关注（i）电气化和电网，（ii）燃煤电厂 CCUS，（iii）交通部门，以及（iv）工业和建筑部门的能效提升。在第一年的研究工作结束时，双方同意在第二年更深入地研究建筑供暖、可再生能源制氢气和 CCUS。 建筑供暖 中美两国在建筑脱碳领域的主要差别在于中国北方城镇庞大的集中供暖，而美国绝大多数地区的家庭和商业建筑采用的是分散的单独的供暖。因而，在考虑建筑脱碳方案时，美国研究中考虑的技术方案较为简单，面临的主要挑战包括现有建筑节能改造规模大、热泵等清洁供暖技术成本高，以及由建筑部门电气化引发的电力系统脱碳等。 中国北方城镇集中供暖的脱碳方案仍在讨论之中，清华课题组的研究中认为在考虑能源系统电热耦合的情况下，热电联产机组供暖是碳中和的前期可行技术。未来仍有必要保留适量的燃煤机组（加装 CCS 设施），对这类机组进行低碳或供热改造。在推广热泵供暖技术时，两国都面临着高成2 本的挑战，需要通过技术和政策来推进热泵技术的应用。 可再生能源制氢 全球低碳经济转型将会显著改变现有的能源供应、生产和消费格局，氢能将成为大国竞争与合作的重要领域。中美两国清洁氢发展面临的问题基本相似：技术尚未完全成熟、生产高成本、缺乏市场需求、基础设施不足。美国政府的大规模补贴已经显著地拉动了清洁氢的投资和生产，但是仍需更好地引导投资流向绿氢项目。 相比之下，尽管在电解制氢方面已经具备明显的成本优势，中国的氢能政策仍缺乏系统性而且支持措施严重不足。未来中美两国都需要积极创建国内氢能应用市场，重点支持清洁氢在工业领域的示范与应用。对于中国来说，需要在新的全球能源地缘格局和国内长期碳中和、能源系统转型的背景下重新考虑氢能战略，并积极参与国际清洁氢研究合作与标准认证，以保证工业产品的未来竞争力。 碳捕获利用与封存（CCUS） 中国、美国和印度是世界上最需要发展和应用 CCS 技术的三个国家。绝大多数的全球和国家层面的模拟结果都表明，到本世纪中叶左右，这三个国家都需要使用 CCUS、常规减排技术和颠覆性减排技术才能够实现净零排放。随着应用场景的拓展，CCUS 技术已经成为化石能源近零排放的唯一技术选择、钢铁和水泥等难减排行业深度脱碳的可行技术方案、未来支撑碳循环利用的主要技术手段。 总的来看，中国的 CCUS 技术和基础设施的发展仍然大幅落后于美国。美国 CCUS 技术已进入商业化应用阶段，中国的捕集技术仍处于示范阶段，CCUS 系统集成优化方面仍仅处于中试阶段，基础设施建设方面也较为滞后。考虑到全球气候治理外部约束、落实国家碳达峰碳中和目标的内部需求、巩固设备制造的成本优势，我国急需推动 CCUS 由战略储备技术快速升级为现实解决方案。 跨领域政策问题 中美两国尽管在气候政策制定方面都取得了重大进展，但是在政策落实与实施方面都面临着挑战 。美国的政策严重依赖于大规模的投资、税收优惠和补贴政策等激励措施，政策的连续性仍然面临挑战。中国的“1+N“政策依托于”自上而下“的政策落实和执行，需要加强”自下而上“的推动和全社会参与。从时间范围来看，两国气候政策集中于 2030 年之前，长期的气候措施仍不够坚实 。未来两国仍需不断完善气候政策体系和加强相关措施，以实现减排、公正和平等、健康、就业、公众参与等多个目标。 政策建议 基于第二期的项目合作研究，向两国政府提出以下政策建议： （1） 考虑未来国际能源地缘格局的变化，建议在碳中和与能源转型长期战略下明确重要脱碳技术如热泵、绿氢、CCUS 的定位、战略和目标。 3 （2） 加强政策制定，释放清晰和连续的政策信号，积极培育深度脱碳技术的国内市场需求，以带动私营部门投资，努力推动规模经济的实现。 （3） 建议国际社会继续加大科技创新投入与合作，加速推进深度脱碳技术的商业化应用，加速技术的成熟和市场规模的增长，推动技术成本的快速下降。 （4） 能源转型中建议综合考虑不同技术和基础设施的耦合，例如建筑供热领域脱碳的热能和电能耦合解决方案，绿氢制取与终端部门应用的耦合，工业集群与 CCUS 设施耦合。 （5） 新技术的发展带来了新的基础设施需求，建议在政策制定中同步考虑基础设施投资和创新清洁技术在能源供应和终端使用。考虑基础设施投资的同时，制定政策加强能源供应和最终使用的创新清洁技术。基础设施已成为绿氢、CCUS 和其他技术发展的驱动力和制约因素。 （6） 积极推动气候政策的实施，完善长期措施和气候政策体系，防范转型可能会引发的经济和社会风险。 最后，正如我们在第一期报告中所指出的，为发展中国家筹集更多的能源气候资金至关重要——不仅用于清洁能源技术和基础设施，而且用于适应气候变化——并加强建立技术转让机制和规范。研究表明，到 2030 年，发展中国家需要将气候投资至少增加四到八倍。如果要达到这样的水平，国际社会将需要在融资和技术转让方面共同努力。 4 致谢 2020 年 9 月，中国气候变化事务特使解振华先生发起了一个以中美深度脱碳路径为重点的三方研究项目。这三个团队分别是：由何建坤教授、李政教授领导的清华大学气候变化与可持续发展研究院团队，由哈佛大学肯尼迪学院 John Holdren 教授领导的全球能源技术创新（GETI）团队、由哈佛大学约翰·