低碳技术发展产业链风险评估和展望

能源经济预测与展望研究报告 FORECASTING AND PROSPECTS RESEARCH REPORT CEEP-BIT-2024-002（总第 74 期） 低碳技术发展产业链风险评估和展望 2024 年 1 月 7 日 北京理工大学能源与环境政策研究中心 http://ceep.bit.edu.cn 能源经济预测与展望研究报告发布会 主办单位：北京理工大学能源与环境政策研究中心 碳中和系统工程北京实验室 能源经济与环境管理北京市重点实验室 协办单位：北京理工大学管理与经济学院 碳中和系统与工程管理国际合作联合实验室 北京经济社会可持续发展研究基地 中国“双法”研究会能源经济与管理研究分会 中国能源研究会能源经济专业委员会 《煤炭经济研究》编辑部 中国煤炭学会碳减排工程管理专业委员会 特别声明 本报告是由北京理工大学能源与环境政策研究中心研究团队完成的系列研究报告之一。如果需要转载，须事先征得中心同意并注明“转载自北京理工大学能源与环境政策研究中心系列研究报告”字样。 低碳技术发展产业链风险评估和展望 执 笔 人：余碧莹、魏一鸣、符家豪、戴盈、陈又源、罗馨怡、徐硕 作者单位：北京理工大学能源与环境政策研究中心 联 系 人：余碧莹 研究资助：国家自然科学基金项目（72293600，72225010） 北京理工大学能源与环境政策研究中心 北京市海淀区中关村南大街 5 号 邮编：100081 电话：010-68918551 传真：010-68918651 E-mail: yubiying_bj@bit.edu.cn 网址：http://ceep.bit.edu.cn Center for Energy and Environmental Policy Research Beijing Institute of Technology 5 Zhongguancun South Street, Haidian District, Beijing 100081, China Tel: 86-10-68918551 Fax: 86-10-68918651 E-mail: yubiying_bj@bit.edu.cn Website: http://ceep.bit.edu.cn1 低碳技术发展产业链风险评估和展望 一、全球低碳技术将迎来大规模发展，由此可能引发产业链风险 《巴黎协定》就国际社会共同应对气候变化的目标达成了共识，即将全球平均温升控制在 2℃，并努力限制在 1.5℃以内。为实现这一目标，全球已有 150 余个国家做出 “零碳”、“碳中和”承诺。世界低碳转型全面加速，各行业各部门的低碳技术将迎来大规模发展。 作为负责任的发展中大国，中国积极为全球气候治理贡献力量，提出碳达峰碳中和的重要战略目标，致力于用全球历史上最短的时间从碳达峰到碳中和。“双碳”目标的实现需要能源供给端和需求端同时发力，既需供给端通过大规模发展低碳发电技术、氢能技术和储能技术以逐步摆脱对化石能源的依赖，也需要需求端通过推动工业行业节能减排技术快速应用来实现高耗能行业低碳转型。为充分发挥低碳技术对实现“双碳”目标的关键支撑作用，中国制定了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030 年）》等一系列政策方针，为低碳技术的发展与应用指明了方向。 然而，低碳技术大规模普及，在替代传统技术和产业生产活动的同时，将带来新的产业价值和就业需求，由此可能引发产业链关键环节原材料、资金和劳动力等要素供需失衡以及部分行业环境影响攀升等潜在风险；此外，由于各部门之间的联动效应，低碳技术的蓬勃发展还可能通过产业链的传递，对其它关联行业产生间接促进或抑制作用。如不提前应对，势必威胁产业链安全，制约国家节能减排目标的实现。在此背景下，亟需回答“双碳”目标下，关键低碳技术大规模2 发展会对产业链上相关行业的原材料、资金、劳动力需求和污染物排放等方面造成什么影响？将会引致哪些产业链风险？ 为了回答上述问题，北京理工大学能源与环境政策研究中心魏一鸣教授团队（简称“中心团队”）推出低碳技术发展产业链风险评估和展望报告。鉴于氢能和储能技术是未来实现清洁用能的关键支柱，同时，电力、钢铁和水泥等行业属于碳密集型部门，因此本报告基于国家实现“双碳”目标的低碳技术需求，综合考虑能源供给端和需求端，针对上述技术领域和部门，选取了未来可能会大规模普及的电解水制氢、电化学储能、低碳发电技术（包括生物质发电、核电、水电、陆上风电、海上风电和光伏发电）、钢铁行业电弧炉炼钢技术及水泥行业多通道燃煤技术共计 10 种代表性低碳技术作为研究对象，从“技术-组件-上中下游行业”视角，评估到 2030 年各项技术大规模普及对产业链相关行业原材料、资金、劳动力需求和污染物排放的综合影响，识别潜在风险，提前引导相关投入要素再分配以适应产业链调整和技术发展，从而为产业链风险防范提供科学依据，确保我国“双碳”目标顺利实现。 二、低碳技术发展引致的产业链风险评估 为捕捉低碳技术大规模发展可能引发的产业链上原材料、资金和劳动力等要素供需失衡以及部分行业环境影响攀升风险，本报告首先采用自主研发的 C3IAM/NET 模型优化得到实现“双碳”目标所需要的低碳技术普及率或装机规模，进一步以此为发展目标，针对低碳发3 电技术、电解水制氢技术和电化学储能技术构建扩展型投入产出模型，针对电弧炉炼钢技术和多通道燃煤技术构建计量经济学模型，从产业链视角评估低碳技术在 2024~2030 年间规模化应用对上中下游行业原材料、资金、劳动力的新增需求以及污染物（SO2、NOx、PM2.5）排放变化，并分析其引发的潜在风险，具体结论如下所述。 （一）“双碳”目标下关键低碳技术发展目标 图 1 展示了“双碳”目标下上述 10 种关键低碳技术的发展趋势。根据魏一鸣等（2022）提出的中国碳达峰碳中和时间表与路线图，为实现国家碳达峰目标，2030 年，电弧炉炼钢技术和多通道燃煤技术的普及率需分别增至 13.7%和 50%。此外，生物质发电、核电、水电、陆上风电、海上风电、光伏发电、电解水制氢和电化学储能技术 2030年的装机容量需分别达到 57GW、125GW、428GW、706GW、62GW、1060GW、37.7GW 和 161.3GW（魏一鸣等, 2022; IEA, 2021; IPCC, 2021）。 图 1 “双碳”目标下关键低碳技术发展趋势 数据来源：魏一鸣等(2022)；IEA(2021)；IPCC(2021). 4 （二）关键原材料需求预测及供应风险评估 由于低碳发电技术和电化学储能技术是矿产原材料密集型技术，因此，对这两类技术进行原材料需求预测。研究结果表明（图2），为实现碳达峰目标，2024~2030年，低碳发电技术和电化学储能技术的大规模发展对铝、铁、硅、铜、锌的累计需求量位居前五。锂、钴、锰、镍、铜需求量的复合增速较快，分别达到32%、31.7%、11.5%、9.64%、和9.1%。其中，钴、镍、铜和锰的对外依存度分别高达97%、92%、83%和82%，四种矿产资源的需求增速快且对外依存度高，面临短缺的风