专版研究园地5252基于LEAP模型的近零碳排放区示范工程技术路径研究——以广东城镇为例文/许文强史志呈1研究背景近零碳排放区示范工程是国家“十三五”规划在新时代背景下提出的一项低碳生态发展创新举措，也是进一步深化各类低碳试点的重要抓手，并在国务院印发的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》中，规划到2020年建设50个示范项目。2017年1月，广东在全国率先发布《广东省近零碳排放区示范工程实施方案》（以下简称《实施方案》），为实施近零碳排放区示范工程给出明确的指引。《实施方案》提出了近零碳排放区示范工程的基本内涵和近期工作目标，但近零碳是一个长期的动态过程，目前，广东及全国其他地区均未提出2025年之后关于近零碳排放区建设的中长期愿景目标。根据《实施方案》，广东省近零碳排放区示范工程建设试点优先选择城镇、建筑、交通、社区、园区、企业六个领域，并探索在条件成熟的优化开发区、生态功能区等区域开展，其中，近零碳城镇是范围最大、领域覆盖最全面的综合试点类型。本文以广东城镇为案例，基于LEAP（LongRangeEnergyAl-ternativesPlanning，长期能源替代规划系统）模型，结合广东实际调研、政策规划和统计数据，分析不同区域城镇试点项目建设的阶段性目标和重点减排措施。2研究方法2.1LEAP模型LEAP软件是由瑞典斯德哥尔摩环境研究所（StockholmEnvironmentInstitute，SEI）美国中心开发的一个用于能源政策分析和减缓气候变化评估的有效工具。本文根据广东城镇特点，构建LEAP:NCEZ-GD近零碳模型，将广东城镇划分为珠三角、东西翼和北山区三个区域类别，其中，珠三角区域包括广州、深圳、珠海、佛山、惠州、东莞、中山、江门、肇庆9个地级市，东西翼区域包括汕头、汕尾、阳江、湛江、茂名、潮州、揭阳7个地级市，北山区区域包括韶关、河源、梅州、清远、云浮5个地级市，而每个区域城镇均涉及建筑、交通、工业和农林业四个领域，各领域模型结构设置如表1所示。2.2情景设定情景分析法是指在对经济、产业或技术的重大演变提出各种关键假设的基础上，通过设计不同的发展目标，探讨各种可能情景的变化空间的研究方法，被广泛应用于能源发展及气候变化领域趋势分析及路径研究。本文在LEAP:NCEZ-GD近零碳模型中，根据活动水平、能源利用效率和能源结构，分别设定了产业结构优化、能效提升、电气化、清洁电力、交通优化、CCUS（碳捕集、利用与封存）商业化、林业碳汇等情景措施，基金项目：广东省低碳发展专项资金项目“广东省近零碳排放区示范工程建设前期研究”（GPCGD163104FG462F）5353表1LEAP:NCEZ-GD近零碳模型结构设置领域子部门活动水平①能源强度⑦能源结构②⑦排放因子⑤建筑居住建筑城镇居民城镇常住人口×城镇居民人均住房建筑面积城镇单位居住面积能耗非化石能源占比（电、热）CO2⑥、CH4（住宅和农林牧渔业）、N2O默认值化石能源占比（煤、油、气等）农村居民农村常住人口×农村居民人均住房建筑面积农村单位居住面积能耗非化石能源占比（电、热）化石能源占比（煤、油、气等）商服建筑商服用地面积③×商服用地平均常住人口密度⑦商服建筑单位用地面积人均能耗化石能源占比（煤、油、气等）非化石能源占比（电、热）CO2⑥、CH4（商业和机构）、N2O默认值交通营运交通常住人口×人均客货运总周转量⑦单位客货运周转量能耗化石能源占比（煤、油、气等）非化石能源占比（电、热）CO2⑥、CH4（能源和交通行业）、N2O默认值非营运交通常住人口×人均私家车保有量单位化石能源私家车年均能耗单位新能源私家车年均电耗新能源私家车占比（电）⑧化石能源私家车占比(柴油、汽油)工业制造业工业增加值单位工业增加值能耗化石能源占比（煤、油、气等）非化石能源占比（电、热）CO2⑥、CH4（制造业和建筑业）、N2O默认值建筑业建筑业增加值单位建筑业增加值能耗化石能源占比（煤、油、气等）非化石能源占比（电、热）CCUS工业化石能源CO2排放估算量×碳捕集率-1tCO2e/a农林业农林生产第一产业增加值单位第一产业增加值能耗化石能源占比（煤、油、气等）非化石能源占比（电、热）CO2⑥、CH4（住宅和农林牧渔业）、N2O默认值林业碳汇土地面积×森林覆盖率新增林地面积占比单位造林面积碳汇量⑨原有林地面积占比单位营林面积碳汇量⑨注：数据来源：①《广东统计年鉴》；②《中国能源统计年鉴》；③《中国城市建设统计年鉴》；④广东省国土规划；⑤WRI城市温室气体核算工具2.0；⑥2011年和2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子；⑦基准年（2015年）核算值；⑧《节能与新能源汽车年鉴》；⑨《广东林业碳普惠试点研究报告》。专版研究园地5454然后通过不同程度、不同措施的组合，构建了基准情景、减排情景和近零碳情景共三个情景。基准情景是参考情景，按照目前的政策措施和技术发展趋势，在不进行额外调整或开展强化行动情况下的排放情景；减排情景是在基准情景基础上，采取相关减碳措施，实现碳排放强度进一步下降、碳排放总量得到有效控制，并与国家2030年左右碳排放达峰目标保持一致的排放情景；近零碳情景则是高限情景，采取目前所预见的最大程度减碳措施的排放情景。三个情景的措施组合如表2，基准年为2015年，情景年分别为2020年、2025年、2035年和2050年。表2LEAP:NCEZ-GD近零碳模型主要情景措施情景措施主要指标主要情景参考情景减排情景近零碳情景基准情景措施当前政策措施和技术水平★★★产业结构优化进一步提高第三产业占比，2050年达85%★★能效提升优化制造业和建筑业能耗强度年均下降2%，农林业下降4%城镇住宅全面覆盖65%节能标准，农村住宅和商业建筑全面覆盖50%节能标准2050年，营运交通能耗强度累计下降74%，私家车下降43.8%强化制造业和建筑业能耗强度年均下降4%，农林业下降6%城镇住宅全面覆盖75%节能标准，农村住宅和商业建筑全面覆盖65%节能标准2050年，营运交通能耗强度累计下降85%，私家车下降46.4%★★电气化优化2050年，制造业非化石能源年消费占比达60%、建筑业40%、农林业60%、城镇住宅70%、农村住宅80%、商业建筑85%、营运交通30%，非营运交通新能源汽车占比达70%★强化2050年，制造业、建筑业、农林业、城镇住宅非化石能源年消费占比均达80%，农村住宅90%、商业建筑95%、营运交通60%，非营运交通新能源汽车占比达100%★交通优化优化营运交通效率优化15%，非营运交通私家车保有量调控减少30%★强化营运交通效率优化30%，非营运交通私家车保有量调控减少60%★清洁电力优化2050年，非化石能源发电占比提高到60%★强化2050年，非化石能源发电占比提高到80%★CCUS商业化2050年，CCUS大规模商业化应用，工业化石能源碳排放的捕集率达20%★林业碳汇2050年，森林覆盖率达68%★★55553结果与分析3.1不同情景城镇碳排放趋势运用LEAP:NCEZ-GD近零碳模型，对广东省珠三角、东西翼和北山区等不同区域城镇碳排放趋势进行分析，如图1所示。广东全省70%的能源消耗、75%的电力消耗以及70%碳排放均产生于珠三角区域，其人均碳排放约为粤东西北地区的2倍，而单位区域生产总值（GDP）碳排放仅为一半。因此，珠三角城市群碳排放总量控制并尽早达峰，对全省低碳发展具有关键作用。本文以珠三角区域为例，对不同情景下城镇碳排放趋势进行说明。3.1.1基准情景基准情景下，珠三角区域单位GDP碳排放保持下降趋势（见图2），但逐步趋缓。2050年单位GDP碳排放比2015年降低了51%，人均碳排放和碳排放总量持续增长，未见峰值拐点；2050年碳排放总量比2015年增长了1.7倍，人均碳排放增长了70%。此时，工业领域碳排放从2015年占64%降低到2050年的42%，交通领域碳排放占比则从16%提高到37%，建筑领域碳排放仍占20%。3.1.2减排情景减排情景下，珠三角区域单位GDP碳排放保持下降趋势（见图3）。2050年单位GDP碳排放比2015年降低了86%；人均碳排放持续下降，2050年比2015年下降了53%；碳排放总量在2030年左右达到峰值，峰值约为2015年的1.2倍，到2050年，碳排放总量比峰值降低34%。与基准情景相比，减排情景在2020—2050年累积碳排放量减少了45%（见图4）。其中，能效提升、电气化、产业结构优化、清洁电力和交通优化等情景措施的累积减排贡献率分别46%、27%、12%、10%和6%。由于林业碳汇作保守估计，在大区域范围内减排贡献较小。3.1.3近零碳情景近零碳情景是高限情景，在采取大量行之有效的减碳措施后，珠三角区域单位GDP碳排放大幅下降，并不断趋近于零（见图5）。2050年单位GDP碳排放比2015年降低了95%；人均碳排放也大幅下降，图1广东省2015年不同区域碳排放情况图3珠三角区域减排情景碳排放趋势图4珠三角区域减排情景不同措施累积减排贡献图2珠三角区域基准情景碳排放趋势专版研究园地56562050年比2015年降低了83%；碳排放总量在2020年后已达到峰值，到2050年，碳排放总量比2015年降低了75%；此外，工业领域碳排放持续下降，2050年比2015年降低了85%，而交通领域和建筑领域分别在2035年和2020年左右达到峰值，到2050年，分别比2015年下降32%和63%。与基准情景相比，近零碳情景在2020—2050年累积碳排放量减少了58%（见图6）。其中，强化能效提升、强化电气化、强化清洁电力、产业结构优化和强化交通优化的子情景措施累积减排贡献最大，贡献率分别37%、26%、17%、10%和9%。不同领域进行比较，工业、交通和建筑领域累积减排贡献率分别为48%、32%和19%。近零碳情景是相对理想化的情景，减排情景和近零碳情景之间的区间情景是更为可预见的情景（见图7）。在此情境下，到2050年，人均碳排放比2015年下降53%~83%，单位GDP碳排放下降86%~95%，碳排放总量则下降24%~73%。3.2城镇试点项目建设阶段性目标依据LEAP:NCEZ-GD近零碳模型对广东不同区域城镇碳排放趋势分析的结果，选取碳排放总量变化率、人均碳排放、单位GDP碳排放及非化石能源消费比重为近零碳城镇试点项目建设成效的关键性指标（见表3）。3.3城镇试点项目建设重点减排措施表3广东省近零碳城镇试点项目建设阶段性目标城镇试点区域近期（至2020年）中期（至2025年）远期（至2035年）远景（至2050年）碳排放总量变化率/%①珠三角涨幅≤8%涨幅≤8%降幅≥13%降幅≥73%东西翼降幅≥9%降幅≥10%降幅≥28%降幅≥78%北山区降幅≥23%降幅≥24%降幅≥39%降幅≥81%人均碳排放/（吨CO2e/人）②珠三角≤7.33≤6.85≤4.84≤1.26东西翼≤2.78≤2.67≤1.99≤0.55北山区≤2.99≤2.89≤2.20≤0.64图5珠三角区域近零碳情景碳排放趋势图7珠三角区域减排-近零碳区间情景碳排放总量图6珠三角区域近零碳情景不同措施累积减排贡献5757通过LEAP:NCEZ-GD近零碳模型分析，近零碳情景下，工业、交通、建筑和农林业领域累积减排贡献率分别为48%、31%、20%和1%。依据各领域各项措施减排贡献率：建筑领域应重点推广建筑能效提升（60%），由于建筑领域电气化程度较高，单纯提高电气化程度将增加间接碳排放，应与清洁电力措施同步施行，降低电力碳排放强度，发挥协同作用（40%）；交通领域应重点推进交通电气化及清洁电力（40%），同时推广交通能效提升（32%）和交通运输效率提升（27%）；工业领域应重点推进工业电气化及清洁电力（46%）、推广工业能效提升（32%）类减排技术，同时促进产业结构优化（18%）；农林业领域各项措施减排贡献率，应重点推进农林业电气化及清洁电力（55%），同时推广农林业能效提升（45%）类减排技术。依据上述不同措施的减排贡献率分析以及不同领域减排潜力分析的结果，以2015年为基准年，2020年开始施行，分别列出中期（至2025年）、远期（至2035年）和远景（至2050年）的预期施行力度（见表4）。表4近零碳情景不同领域减排措施贡献率及预期施行力度领域及其减排贡献率措施及其减排贡献率近零碳情景措施施行力度（基准年：2015年）参考指标中期(2025)远期(2035)远景(2050)工业48%工业电气化+清洁电力46%工业非化石能源消费占比≥52.2%≥63.3%≥80.0%建筑业非化石能源消费占比≥25.7%≥47.4%≥80.0%非化石能源发电占比≥44.9%≥59.0%≥80.0%工业能效提升32%单位工业增加值能耗累计降幅≥29.1%≥47.9%≥76.0%单位建筑业增加值能耗累计降幅≥22.9%≥44.1%≥76.0%产业结构优化18%第三产业增加值比重≥60.8%≥70.5%≥85.0%CCUS商业化3%工业化石能源碳排放捕集率≥0.5%≥5.8%≥20.0%表3广东省近零碳城镇试点项目建设阶段性目标城镇试点区域近期（至2020年）中期（至2025年）远期（至2035年）远景（至2050年）单位GDP碳排放/（吨CO2e/万元）③珠三角≤0.54≤0.41≤0.20≤0.04东西翼≤0.62≤0.47≤0.23≤0.04北山区≤0.79≤0.59≤0.29≤0.05非化石能源消费比重/%珠三角≥37%≥43%≥55%≥79%东西翼≥35%≥42%≥55%≥79%北山区≥34%≥40%≥54%≥79%①碳排放总量变化率以2015年为基准，包括CO2、CH4和N2O三种温室气体；②人均碳排放=碳排放总量/常住人口，单位为吨CO2e/人；③单位GDP碳排放=碳排放总量/国民经济总量，单位为吨CO2e/万元。表3（续）专版研究园地58584总结与建议近零碳排放区示范工程作为进一步深化各类低碳试点的重要抓手，是低碳工作的全面升级与深化。本文聚焦近零碳城镇，综合分析广东省各领域碳排放现状和潜在趋势，提出了近零碳排放区示范工程建设的阶段性目标和重点减排措施，可为不同区域、不同领域提供相应的参考和建议。基于LEAP软件开发的LEAP:NCEZ-GD近零碳模型也可为其他地区开展近零碳示范评估提供模型工具。针对广东省开展近零碳排放区示范工程的下一步工作，提出以下建议：（1）以近零碳排放区示范工程建设为契机，强化碳排放总量指标约束。广东省单位GDP碳排放持续下降、人均碳排放增长放缓，要实现2030年左右碳排放达峰的目标，需进一步加强碳排放总量调控力度，采取包括能效提升、电气化、产业结构优化和清洁电力等各项强而有力的减排措施。以开展近零碳排放区示范工程建设为契机，结合低碳试点城市建设，鼓励先进地区开展近零碳城镇试点建设，根据不同区域不同阶段进行动态跟踪评价，并逐步扩大试点范围，在“十四五”和“十五五”规划期间建成一批近零碳排放区试点，带动各地市尽快实现碳排放总量达峰。（2）政策支持与市场导向相结合，重点提升工业能效水平。广东省产业低碳化趋势明显，但工业碳排放比重仍超过六成，工业领域未来30年仍有超过70%的能效提升空间，工业领域减排仍是近零碳排放区示范工程建设的一个重点和难点。“十四五”和“十五五”表4近零碳情景不同领域减排措施贡献率及预期施行力度领域及其减排贡献率措施及其减排贡献率近零碳情景措施施行力度（基准年：2015年）参考指标中期(2025)远期(2035)远景(2050)交通31%交通电气化+清洁电力40%营运交通非化石能源消费占比≥12.8%≥31.7%≥60.0%新能源汽车占比≥17.1%≥50.3%≥100%非化石能源发电占比≥44.9%≥59.0%≥80.0%交通能效提升32%单位客货运周转量能耗累计降幅≥45.6%≥61.3%≥85.0%化石能源私家车年均能耗累计降幅≥30.2%≥46.4%≥46.4%交通运输效率提升27%人均客货运总周转量累计增长倍数≤1.3≤2.4≤3.9人均私家车保有量累计增长倍数≤0.9≤1.1≤1.5建筑20%建筑能效提升60%城镇单位居住面积能耗累计降幅≥4.6%≥30.2%≥68.8%农村单位居住面积能耗累计降幅≥5.5%≥27.2%≥59.8%公共建筑人均能耗累计涨幅≤12.3%≤9.4%≤5.0%建筑电气化+清洁电力40%城镇生活非化石能源消费占比≥50.6%≥62.4%≥80.0%农村生活非化石能源消费占比≥60.9%≥72.6%≥90.0%公共建筑非化石能源消费占比≥74.2%≥82.5%≥95.0%非化石能源发电占比≥44.9%≥59.0%≥80.0%农林业1%农林业电气化+清洁电力55%第一产业非化石能源消费占比≥48.5%≥61.1%≥80.0%非化石能源发电占比≥44.9%≥59.0%≥80.0%农林业能效提升45%单位第一产业增加值能耗累计降幅≥23.4%≥49.5%≥88.5%表4（续）5959规划期间，以2015年为基准年，建议试点地区将工业非化石能源消费占比提高到52.2%以上，单位工业增加值能耗累计降幅提高到29.1%以上。（3）尽快全面执行更严格的绿色建筑标准，强化公共建筑节能管理。广东省绿色建筑蓬勃发展，但建筑碳排放总量快速攀升，基准情景下，建筑领域2050年碳排放增长1.7倍，其中公共建筑碳排放涨幅达2.5倍。城市基础设施、建筑等都存在锁定效应，一旦建成，短期内难以改造或改造成本高昂。因此，应尽快全面执行更严格的、符合广东气候条件的绿色建筑标准，尽快遏制建筑碳排放增长趋势，同时推进既有建筑节能改造，提高节能建筑覆盖率，逐步降低建筑碳排放强度。“十四五”和“十五五”规划期间，以2015年为基准年，建议试点地区城镇单位居住面积能耗累计降幅达4.6%以上，农村单位居住面积能耗累计降幅达5.5%以上，公共建筑人均能耗累计涨幅达12.3%以上。（4）提升交通运输系统效率，大力推动交通运输用能方式变革。广东省交通集约低碳发展水平日益提高，但清洁能源占比仍很低，基准情景下，到2050年客货运周转量将比2015年增长6倍，碳排放总量也将增长近5倍，交通领域碳排放占比将仅次于工业领域碳排放。因此，需全面提升交通运输系统效率，尽可能降低客货运周转量，提升交通能效水平；大力推动交通运输用能方式变革，推广应用清洁能源与新能源运输车船，大力推进充换电配套设施规划与建设，加强中小汽车增量调控，制定燃油车禁售时间表，大幅提升营运交通非化石能源消费比重和新能源汽车保有量。（5）以电力转型为核心，构建清洁低碳能源供应新体系。广东省能源结构不断优化，但结构性矛盾依然突出，近零碳情景下，清洁电力措施的减排贡献率达到17%，仅次于能效提升和电气化。“十四五”和“十五五”规划期间，以2015年为基准年，建议非化石能源发电占比提高到44.9%以上，促进电力结构从煤电为主向非化石能源转换。国内外大部分零碳、近零碳示范项目，均以低碳化的能源体系为核心。因此，以电力转型为核心，加快发展核能、风能、太阳能、生物质能等非化石能源，加快智能电网基础设施建设，推动能源产业转型升级，构建低碳甚至零碳的能源供应体系，这是区域从低碳向零碳转型的根本措施。（6）实施区域差异化战略，达峰后期应重点在珠三角开展近零碳示范。由于珠三角地区经济体量大，短时间内实现转型进入近零碳发展阶段难度较大，但随着经济增长与碳排放逐步实现脱钩，广州、深圳等珠三角城市也提出了在2020年左右达峰，而达峰后期，可通过大力开展近零碳排放区示范工程建设来进一步深化低碳发展。粤东西北地区由于碳排放总量较小，部分地区较容易实现近零碳，可选择基础条件较好的区域，探索开展试点来积累经验。但粤东西北地区仍未实现经济增长与碳排放脱钩，随着快速工业化和城镇化，碳排放量将进一步攀升。因此，要大力推动粤东西北地区低碳转型发展，支持高标准推进绿色城镇化，提供绿色低碳技术和绿色金融服务，探索多元的、市场化的生态补偿机制，鼓励开发自愿减排项目，鼓励发展绿色低碳产业，培育绿色发展新动能。（7）完善近零碳示范体系，携手港澳创新绿色低碳发展模式。目前，广东省低碳发展体制机制建设成效显著，并已发布近零碳排放区示范工程实施方案作为纲领性文件，形成了试点遴选机制，在城镇、园区、社区和交通领域启动了首批试点项目建设，但近零碳示范体系仍需进一步完善。应加强碳排放统计监测能力建设，建立省市县三级温室气体排放数据信息系统，将试点项目纳入重点企事业单位温室气体排放数据报告制度，尽快形成常态化的试点“遴选-建设-评估-反馈”机制，配套完善相应的扶持政策。同时，实施近零碳排放区示范工程已纳入《粤港澳大湾区发展规划纲要》，在粤港应对气候变化联络协调机制合作成果的基础上，可进一步深入开展粤港澳交流与合作。【作者简介】许文强（1987—），男，硕士，工程师，任职于中国质量认证中心广州分中心，研究方向为绿色生态设计评价、低碳发展规划与试点示范；史志呈（1979—），男，硕士，工程师，任职于中国质量认证中心广州分中心，研究方向为绿色低碳、产品生态设计。