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中国能源活动二氧化碳排放占温室气体排放总量的近80%，其中，电力系统的二氧化碳排放占能源相关碳排放的40%以上，电力部门无疑是低碳转型的主要驱动力量之一，将在中国加速低碳转型和实现双碳目标的进程中发挥决定性的作用。同时，电力系统的低碳转型可以有效减少空气污染物的排放，提升空气质量，提高公共健康水平，对环境和健康产生深远影响，助力美丽中国目标的实现。
本文以中国能源模型论坛（CEMF）清华大学合作研究团队关于中国电力系统低碳转型的最新研究成果为例，探索电力部门低碳转型在环境质量与公共健康领域的外部效益。
通过对不同路径的研究和分析，电力系统实现NDC目标（CO2排放强度到2030年需要比2010年的排放强度低约40%）与基准情景相比，到2030年除西北部外的其他区域的SO2将减少18-89%，NOx将减少28–78%，同时全国人口加权平均PM2.5浓度约下降50%。在仅考虑电力系统减排的情况下，全国就已经有83%的区域能实现世界卫生组织建议的过渡阶段III目标（35μg/m3），并且避免19962例过早死亡，这将极大地提高空气质量并推动美丽中国的进程[1]。
图1：2030年和2050年NDC情景相较于基准情景的PM2.5浓度变化
碳中和目标下，存在两种具有相同排放轨迹但不同技术路径的实现方式，一种是以可再生能源为主导（RE-LED），另一种是以负排放技术为主导（NET-LED）。在RE-LED路径中，非化石燃料在一次能源结构中占86%，生物质联合碳捕集与封存（BECCS）发电量占总发电量的5%（687TWh），负排放抵消量占4%（23Gt）；而在NET-LED路径中，非化石燃料在一次能源结构中占63%，BECCS发电量占总发电量的11%（1294TWh），负排放抵消量占15%（77Gt）。一方面，由于碳排放和空气污染物排放同根同源，实现碳中和目标将可能使中国的空气污染物排放量大幅下降。在RE-LED和NET-LED情景中，由于化石燃料的逐步淘汰，到2060年发电产生的空气污染物排放量几乎为零，但在其他行业仍然有空气污染物的排放差异。在2035年前，两种碳中和情景下的空气质量没有差异（全国人口加权平均PM2.5浓度为18.70 μg/m3），碳中和路径都将极大地促进空气质量的提升。另一方面，尽管改进末端控制措施的贡献不容忽视，但仅仅依赖这些措施并不足以帮助中国所有省份都达到2005年世卫组织10μg/m3的指导标准。在最严格末端控制措施下，2060年RE-LED和NET-LED情景的全国人口加权平均PM2.5浓度分别为 6.10和 9.57 μg/m3。通过比较发现，在RE-LED情景中，所有省份都可以达到2005年世卫组织10μg/m3的指导标准，但在NET-LED情景中仅有不到2/3的省份可以达到。因此，在相同的末端控制措施下，走可再生能源为主导的碳中和路径更有利于实现美丽中国的目标。与参考情景相比，2060年人均预期寿命损失最低0.88（NET-MFR中最低估计值）下降到最高2.80年（RE-CLE中最高估计值），这几乎相当于中国过去预期寿命增长的5-10年（2005-15年或2010-15年）。从NET-LED转向RE-LED路径（0.47–1.19年）的公共卫生收益甚至大于从NDC情景到碳中和情景（0.44–0.85年）。
图2：不同气候目标和空气污染控制情景下2035年（A）和2060年（B）的人口加权平均PM2·5浓度和人均预期寿命损失
以上研究表明，选择科学合理的电力系统减排路径，将在实现部门温室气体减排的同时，促成清洁空气目标的实现，为公共健康保驾护航，获得最大化的外部效益，助力美丽中国建设[2]。
[1] Cai W, Hui J, Wang C, et al. The Lancet Countdown on PM 2·5 pollution-related health impacts of China's projected carbon dioxide mitigation in the electric power generation sector under the Paris Agreement: a modelling study. The Lancet Planetary Health 2018; 2(4): e151-e61.
[2] Zhang S, An K, Li J, et al. Incorporating health co-benefits into technology pathways to achieve China's 2060 carbon neutrality goal: a modelling study. The Lancet Planetary Health 2021; 5(11): e808-e17.
资料由清华大学蔡闻佳、沈鉴翔提供
整理撰写：CEMF项目组赵贝、薛珂洋、李卓然
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CEMF案例分享｜电力低碳转型赋能环境健康
