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1、 中國中長期空氣質量 改善路徑及健康效益 摘要 我國當前空氣質量距美麗中國愿景和歐美發達國家水平仍存在較大差距。本研究設計了中國 2030 年和 2050 年的清潔空氣總體目標;結合能源轉型和末端控制措施構建了中國未來排放情景; 評估了不同情景的環境與健康效益。 研究表明,在 NDC 承諾和藍天保衛戰政策的強化作用下,中國基本可以在 2030 年可達到 35 g/m3的國家環境空氣質量標準,但難以實現未來中長期(2030-2050 年)的根本性改善。與 2 度全球溫升目標相適應的能源轉型對中國在 2050 年實現 15 g/m3的環境目標起到關鍵性作用;1.5 度下的能源轉型則有助于將全國平均
2、暴露水平進一步降低至 10 g/m3以下。 相較于現有政策情景, 同時開展深度能源轉型 (2 度和 1.5度)和最佳可行末端治理,可分別在 2030、2050 年避免 24 37 和 136 164 萬人的過早死亡,有效緩解未來人口變化導致的健康負擔。 作者團隊 清華大學清華大學 賀克斌,張強,同丹,程靜,劉洋 支持機構 能源基金會能源基金會 2020 年 4 月 目錄目錄 1. 背景介紹 . 1 1.1. 我國大氣污染防治歷程 . 1 1.2. 當前我國大氣污染形勢 . 1 1.3. 我國建設美麗中國愿景 . 4 2. 我國中長期清潔空氣總體目標設計 . 5 2.1. 我國空氣質量標準演變歷
3、程 . 5 2.2. 我國中長期清潔空氣總體目標設計 . 6 3. 我國中長期減排路徑探究 . 8 3.1. 研究方法學框架 . 8 3.2. 實現清潔空氣目標的減排路徑設計 . 9 4. 我國中長期能源、排放和空氣質量演變 . 11 4.1. 不同氣候目標下的能源系統演變 . 11 4.2. 不同情景下的碳排放變化 . 13 4.3. 不同情景下的污染物排放變化 . 15 4.4. 不同情景下全國及重點區域的空氣質量演變 . 18 5. 氣候政策對實現清潔空氣目標的關鍵作用 . 22 5.1. 氣候與環境政策對污染物減排的貢獻 . 22 5.2. 氣候與環境政策對空氣質量改善的貢獻 . 23
4、 6. 我國中長期空氣質量改善的健康效益 . 25 7. 主要結論 . 29 參考文獻 . 30 2050 年清潔空氣戰略研究 1 1. 背景背景介紹介紹 1.1. 我國我國大氣污染大氣污染防治防治歷程歷程 我國大氣污染防治進程始于 20 世紀 70 年代,在經歷了 1970-1990 年間對工業點源的懸浮顆粒物控制, 1990-2000 年間對燃煤和工業源的二氧化硫 (SO2) 和懸浮顆粒物的控制,于 2000 年進入對多污染源導致的區域復合型污染的控制階段。2000-2018 年我國加快了大氣污染防治進程。 附表 1 總結了自 2000 年以來中國政府提出的主要大氣污染防治措施。2001-
5、2005 年間, 我國大氣污染防治工作的綜合目標是將全國 SO2排放量削減 10%, 并將 “兩控區” SO2排放量降低 20以控制全國的酸雨和 SO2污染。在“十一五”規劃中我國將 SO2排放量納入國家約束性總量控制目標,要求以火電廠建設脫硫設施為重點,確保 2010 年全國SO2排放量較 2005 年下降 10%?!笆濉逼陂g,我國進一步將 NOx排放納入國家約束性總量控制目標,要求 2015 年全國的 NOx和 SO2排放量分別較 2010 年降低 10%和 8%。 2013 年,國務院頒布了大氣污染防治行動計劃(簡稱“大氣十條”),以顆粒物濃度為約束對各地區的大氣污染防治工作提出了具
6、體要求, 這是我國大氣污染防治的重大舉措,是第一次以環境質量為目標約束的戰略行動。2018 年,繼“大氣十條”之后,生態環境部發布實施打贏藍天保衛戰三年行動計劃,制訂了未來三年內,我國在大氣污染防治方面的任務、 目標及計劃, 以期大幅減少大氣污染物的排放, 明顯改善環境空氣質量,增強人民的藍天幸福感。 1.2. 當前當前我國大我國大氣污染氣污染形勢形勢 近年來我國大氣細顆粒物(PM2.5)污染顯著改善。2018 年全國 PM2.5年均濃度為 39 g/m3,相較 2013 年降低了 45.8%。從重點區域的變化來看,表 1 展示了 2013-2018 年全國及京津冀、汾渭平原、長三角和珠三角等
7、重點區域 PM2.5年均濃度及降幅。京津冀、長三角、珠三角作為“大氣十條”中的重點區域,2013-2017 年 PM2.5污染顯著改善,且京津冀的改善幅度最大,其 PM2.5年均降幅達到 11.9%。2017 年,汾渭平原成為全國 PM2.5污染最嚴重的區域,PM2.5年均濃度達 67 g/m3,京津冀、長三角和珠三角地區的 PM2.5年均2050 年清潔空氣戰略研究 2 濃度分別為 64、44 和 34 g/m3,珠三角地區的 PM2.5年均濃度已達到全國空氣質量二級標準。2017-2018 年,作為“藍天保衛戰”的重點區域,京津冀和汾渭平原的 PM2.5污染得到明顯改善,相較 2017 年
8、的 PM2.5年均濃度分別降低了 14.1%和 10.8%,遠高于全國的平均降幅,但濃度值仍高達 55 和 58 g/m3,距離國家二級空氣質量標準(35 g/m3)和 WHO第三階段過渡限值1(15 g/m3)仍存在較大差距。 表 1 全國及重點區域 2013-2018 年年均 PM2.5濃度變化 區域 2013(74城市統計) 2017(74城市統計) 2013-2017年均降幅 2017(338城市統計) 2018(338城市統計) 2017-2018年降幅 全國 72 48 9.6% 43 39 9.3% 京津冀 北京 90 58 10.4% 58 51 12.1% 天津 94 62
9、9.9% 62 52 16.1% 河北 108 68 10.9% 65 55 15.4% 全區域(13 市) 106 64 11.9% 64 55 14.1% 長三角 上海 59 39 9.8% 39 36 7.7% 江蘇 70 49 8.5% 50 46 8.0% 安徽 82 58 8.3% 56 49 12.5% 全區域(25 市) 67 44 10.0% 48 44 10.2% 珠三角 廣東 49 36 7.4% 33 31 6.1% 全區域(9 市) 47 34 7.8% 31 29 6.5% 汾渭平原 陜西 90 54 12.0% 55 48 12.7% 山西 79 59 7.0%
10、63 55 12.7% 河南 105 62 12.3% 66 61 7.6% 全區域(12 市) 93 67 7.9% 64 58 10.8% 圖 1 展示了 2013-2018 年全國各省市年均 PM2.5濃度變化情況。從省級尺度看,各省在 2013-2018 年間的 PM2.5濃度均呈現出總體下降趨勢。北京、天津、河北、內蒙古、浙江、湖北和湖南等省市 PM2.5濃度在六年間的降幅在 40%以上;吉林、黑龍江、四川和青海等省份的 PM2.5濃度降幅則達到 50%以上。至 2018 年,內蒙古、吉林、黑龍江、浙江、福建、廣東、海南、貴州、云南、西藏和青海等地區的 PM2.5年均濃度已達到國家二
11、級空氣質量標準。 2050 年清潔空氣戰略研究 3 圖 1 2013-2018 年全國各省市 PM2.5年均濃度 不同于 PM2.5污染的顯著改善,近年來全國臭氧(O3)污染日益凸顯。2013-2018 年各省市 O3最大 8 小時平均濃度如圖 2 所示。2013 年,全國 74 個重點城市 O3日最大 8 小時平均濃度第90 百分位數為 72-190 g/m3, 平均為139 g/m3, 日均值超標天數比例為 5.9%。2017 年,全國 74 個重點城市 O3日最大 8 小時平均濃度第 90 百分位數上升至 117-218 g/m3之間,平均為 167 g/m3,較 2013 年上升 20
12、.1%。繼 2017 年后,2018 年全國 338 個城市大氣 O3濃度持續走高。全國 338 個城市的臭氧輕度污染天次比例達到 7.2%??紤]到全球大氣 O3背景濃度在持續升高,加之顆粒物污染的持續改善,未來臭氧污染可能會進一步加劇,并成為影響大氣環境、公眾健康、氣候變化的重要因素,應給予高度關注,并加強臭氧和顆粒物污染的協同控制,制訂 NOx和 VOCs 等多污染物非線性協同控制策略。 圖 2 2013-2018 年全國各省市 O3最大 8 小時平濃度 2050 年清潔空氣戰略研究 4 1.3. 我國我國建設建設美麗中國美麗中國愿景愿景 2012 年,中國共產黨第十八次全國代表大會提出,
13、要把建設生態文明作為黨的政治思想中心,提出建設“美麗中國”的愿景。到 2035 年,生態環境質量實現根本好轉,美麗中國目標基本實現。到本世紀中葉,物質文明、政治文明、精神文明、社會文明、生態文明全面提升,綠色發展方式和生活方式全面形成,人與自然和諧共生,生態環境領域國家治理體系和治理能力現代化全面實現,建成美麗中國。當前“美麗中國”的愿景已全面融入到經濟、政治、文化和社會建設的方方面面,已經納入到國家“十三五”發展規劃當中,要在實現其他社會經濟發展目標的同時更好地實踐生態環境保護。建設美麗中國,描繪了社會主義生態文明新時代的美好藍圖,也將滿足人民群眾對于美好環境的愿望,特別是對于改善空氣質量的
14、訴求。 我國的大氣污染治理雖取得了階段性進展,但結構性污染問題仍然突出。一方面,我國當前 PM2.5濃度與發達國家及 WHO 的建議值存在明顯差距。另一方面,我國是目前世界上最大的 CO2排放國,2016 年 CO2排放量達到 92 億噸,占到了全球總排放量的四分之一以上。中國氣候變化藍皮書(2019)2指出,1901 年到 2018 年,中國地表年平均氣溫呈顯著上升趨勢,近 20 年是 20 世紀初以來的最暖時期。1951 年到 2018 年,中國年平均氣溫每 10 年升高 0.24,升溫率明顯高于同期全球平均水平,氣候系統變暖趨勢進一步持續。為應對氣候變化,我國簽署了 巴黎協定 ,提交了
15、NDC 自主減排承諾:到 2030年,單位國內生產總值的碳排放量相比 2005 年下降 65%左右;非化石能源占一次能源消費比重達到 20%左右;二氧化碳排放量在 2030 年左右達到峰值并爭取盡早達峰。治理空氣污染和應對氣候變化的在目標措施等方面具有協同效應, 協調相關政策和行動將更好地發揮協同增效的作用。因此,在我國中長期發展規劃中,應推進節能、碳強度減排和污染物減排目標緊密結合。 5 2. 我國中長期清潔空氣總體我國中長期清潔空氣總體目標目標設計設計 2.1. 我國空氣質量標準演變我國空氣質量標準演變歷程歷程 圖 3 展示了我國空氣質量標準的演變歷程。我國自 1979 年頒布并實施中華人
16、民共和國環境保護法 (試行) 之后, 對大氣環境質量保護工作有了明確的要求。 隨后 1982年,我國制定并頒布了大氣環境質量標準(GB 3095-82)3,對總懸浮顆粒物、飄塵(參考)、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、光化學氧化劑等 6 種空氣污染物的濃度進行了規定。1996 年進行了第一次修訂,增加了二氧化氮、鉛、苯并芘和氟化物的濃度限值,并且將飄塵改為 PM2.5,光化學氧化劑改為臭氧。在 2008 年,環境保護部(現生態環境部)下達修訂環境空氣質量標準(GB 3095-1996)4項目計劃。隨后 2012 年頒布了環境空氣質量標準(GB 3095-2012)5,增加了 PM2.5年均、日均
17、濃度限值和臭氧 8 小時平均濃度限值, 收嚴了 PM10和 NO2濃度限值, 同時提高了數據的有效性要求。 圖 3 我國的空氣質量標準演變歷程 雖經過多次修訂,我國現行的環境空氣質量標準與 WHO 污染物濃度限值相比仍有一定差異。圖 4 展示了我國當前各類污染物的濃度限值和相應的 WHO 建議值,可以看出當前我國大部分污染物濃度限值在一級、二級水平上與 WHO 各階段目標值并非完全匹配。以 SO2為例,我國當前的濃度限值中設置年平均、24 小時平均和 1 小時平均,而在 WHO 的濃度準則中,出于健康最大化的考慮,最新的標準分為 1 小時平均值和 10 6 分鐘平均值。此外,我國當前的空氣質量
18、標準濃度限值較為寬松,如我國 PM2.5年均濃度為 35g/m3,相比美國 15g/m3,歐盟 25g/m3和 WHO 推薦值 10g/m3還存在較大差距??偨Y歐美的污染防治歷程可以發現,曾飽受空氣污染困擾的國家通過積極立法、加嚴標準、科學管控,基本實現了空氣質量的根本性改善。未來我國也需要通過逐步推行更嚴格的空氣質量標準實現清潔空氣的目標。 圖 4 我國與 WHO 的環境空氣質量濃度限值對比 2.2. 我國中長我國中長期期清潔空氣總體目標設計清潔空氣總體目標設計 通過對比我國空氣質量標準與發達國家及 WHO 的差距,本研究制定了中國中長期清潔空氣總體目標,如圖 5 所示。中國中長期空氣質量目
19、標分為兩個階段,第一階段在2030 年左右全國所有地區基本實現 35ug/m3的國家標準,到 2035 年生態環境質量實現根本好轉, 美麗中國目標基本實現。 在第二階段本世紀中葉時, 生態文明建設全面提升,對空氣質量的要求進一步提高,全國所有地區基本實現 15ug/m3的 WHO 第三階段過渡時期目標(IT-3),盡可能地保護居民健康。 7 圖 5 中國中長期清潔空氣總體目標設計 從重點區域角度看,2018 年京津冀及周邊、長三角和汾渭平原地區的 PM2.5年平均值分別為 60ug/m3、44ug/m3和 58ug/m3,均高于國家空氣質量標準。打贏藍天保衛戰三年行動計劃將京津冀及周邊、汾渭平
20、原和長三角地區設立為三個重點區域,本研究中同樣將上述三個污染相對嚴重的地區設置為重點區域。對于長三角地區,由于當前44ug/m3的 PM2.5年均濃度與 35ug/m3的國家標準相距不遠, 同時近年來保持了相對穩定的減排幅度,因此,將長三角地區第一階段目標設定為在 2025 年達到 35ug/m3的國家標準。 對于京津冀及周邊和汾渭平原地區, 2018年的PM2.5平均值尚未達到的國家標準,所以第一階段標準設定與全國標準一致,在 2030 年左右實現 35ug/m3目標值。2050 年時,全國所有地區都應實現 15 ug/m3(WHO IT-3)的空氣質量目標,珠三角、長三角等區域可進一步推進
21、實現 10 ug/m3(WHO AQG)的目標。 8 3. 我國中長期我國中長期減排路徑探究減排路徑探究 3.1. 研究方法學框架研究方法學框架 本研究的方法學框架如圖 6 所示,為探究我國中長期能源、排放、空氣質量演變和健康影響,本研究耦合了 GCAM-China 綜合評估模型6、DPEC 排放預測模型7、WRF-CMAQ 空氣質量模型、IER 綜合暴露評估模型8。首先,依據不同的空氣質量目標(如實現空氣質量二級標準;實現 WHO 發布的空氣質量指導值)和氣候目標(如實現中國自主減排貢獻目標;實現與全球升溫低于 2 度相適應的氣候目標)設立不同的清潔空氣情景;在不同的清潔空氣情景下設置具體的
22、能源氣候政策與污染防治政策。不同的能源氣候政策和社會經濟發展途徑相結合,共同驅動綜合評估模型 GCAM-China,生成不同情景下中國未來分省、分部門的能源消費情況。以 MEIC 歷史排放清單為基礎,排放預測模型 DPEC 在污染防治政策約束和未來能源驅動下, 動態演替中國未來大氣污染物與溫室氣體的排放變化,生成不同情景下的中國未來排放,作為人為源排放清單輸入到CMAQ 空氣質量模型。多尺度區域空氣質量模型 CMAQ 的氣象場由 WRF 模型模擬提供,邊界場由全球化學模式 GEOS-chem 模擬提供。為合理體現全球未來排放變化對中國空氣質量的影響,GEOS-Chem 模型由不同 RCP 情景
23、下的全球未來排放驅動。CMAQ模型模擬生成中國區域未來的大氣污染物濃度變化,一方面結合未來的人口分布情況,分析不同情景下中國未來的 PM2.5暴露情況,并利用 IER 暴露響應方程計算不同情景下的過早死亡人數,量化能源與污染防治政策帶來的健康效益;另一方面基于各城市的觀測站點, 分析不同情景下中國未來的 PM2.5和 O3達標情況, 量化相應的環境效益。 此外,通過設置不同的敏感性實驗, 進一步分析氣候能源政策和污染防治政策對實現空氣質量目標的相對貢獻,為我國中長期空氣質量改善戰略制定提供支持。 9 圖 6 研究的方法學框架 3.2. 實現清潔空氣目標的減排路徑實現清潔空氣目標的減排路徑設計設
24、計 以能源結構、產業結構調整為主的源頭治理和以除污技術升級、排放管理強化為主的末端治理是實現我國中長期清潔空氣戰略的兩個主要方向。 本研究從能源產業結構調整和污染末端控制升級兩個方面出發,結合中國已發布的能源與環境政策、國際應對氣候變化的氣候政策、不同社會經濟發展情景、歐美發達國家最先進的污染治理技術,在省級尺度上構建了四組中國的未來大氣污染物與溫室氣體排放情景(政策情景、強化政策情景、2 度情景和 1.5 度情景,如表 2 所示) 。 在氣候能源政策方面, 為更好體現全球氣候變化的背景和影響, 本研究選取了 IPCC報告中的幾組不同典型濃度路徑 RCPs,代表在 2100 年時可以實現不同的
25、 CO2排放濃度和輻射強迫目標9-11。RCP1.9 和 RCP2.6 路徑下輻射強迫均在 2100 年之前達到峰值,至 2100 年時分別下降至小于 2.6 W/m2和 2W/m2, 已有研究表明 RCP1.9 和 RCP2.6 的排放路徑可以大概率將 2100 年的全球升溫控制在 2和 1.5以內,也常被應用作 2 度路徑和 1.5 度路徑9。在其他 RCP 情景中,RCP3.4 與 RCP2.6 較為接近,均為先升后降的變化趨勢,且在 2100 年時碳排放下降水平逐步接近 RCP1.9。RCP4.5 和 RCP6.0 是氣候政策相對較弱的排放情景,輻射強迫在 2100 年分別穩定在 4.
26、5 W/m2和 6.0 W/m2,2100年后的 CO2當量濃度分別穩定在 860ppm 和 650ppm 左右。 在排放控制政策方面,本研究構建了現有排放控制、強化排放控制、最佳排放控制三種情景。 其中, 現有排放控制政策全面考慮迄今為止發布的大氣污染防治政策、 規劃,包括電力行業的超低排放、大氣十條和藍天保衛戰等。強化排放控制政策以 2035 年建 10 成美麗中國為目標,在現有政策基礎上分地區、分行業進一步推行超低排放治理升級。深度減排情景在確保 2035 年可以實現美麗中國目標基礎上,逐步采用歐美發達國家的最佳污染治理技術,以期在 2050 年實現 WHO 第三階段過渡目標,末端控制措
27、施依據環保部污染防治最佳可行技術指南 、歐盟的 BREFs 和美國環保局的 Air Control NET等設定。各情景在電力、工業、民用、交通、溶劑使用等部門的具體措施請見附表 2。 表 2 六組排放情景的描述及能源、末端設置 排放情景 能源/末端設置 情景描述 政策情景 RCP4.5 描述現有氣候能源政策與污染防治政策約束下中國未來的排放和空氣質量演變; 能源轉型方面以 NDC 目標為依據,2030 年碳排放強度較 2005 年下降 65%,非化石能源比例提升至 20%,2030 年實現碳達峰; 環境治理方面考慮已發布的大氣污染防治政策措施,各行業實施現行排放標準,鋼鐵、有色、水泥、玻璃等
28、重點行業在 2020 年左右實現特別排放限值。 現有污染物控制 強化政策 情景 RCP3.4 以實現我國中長期清潔空氣第一階段目標為依據,在 2030 年建成美麗中國;同時提前、超額完成 NDC 承諾; 能源轉型方面在 2025 年左右實現碳達峰,2030 年時非化石能源比例提升至 30%以上,煤炭比重低于 45%; 環境治理方面,持續推動污染治理升級,鋼鐵、水泥等重點行業先后完成超低排放改造。 強化污染物控制 2 度情景 RCP2.6 與巴黎協定下全球 2溫升目標和 2050 年全國實現 15ug/m3濃度目標相適應,中長期空氣質量得到本質好轉; 實施低碳能源深度轉型,2030 和 2050
29、 年時煤炭消費占比降至 40%和 15%以下;清潔低碳能源占比提升至 35%和 60%以上; 環境治理方面,在重點行業全面完成超低排放改造后逐步采用歐美發達國家的最佳污染治理技術,移動源排放逐步優于國際標準,同時加強對農業和溶劑使用的控制。 最佳污染物控制 1.5 度情景 RCP1.9 與巴黎協定下全球 1.5溫升目標和 2050 年全國實現 10 ug/m3濃度目標相適應,中長期空氣質量得到本質好轉; 實施快速的低碳能源深度轉型,2030 和 2050 年時煤炭消費占比降至 35%和 8%以下;清潔低碳能源占比提升至 45%和 75%以上; 環境治理方面,在重點行業全面完成超低排放改造后逐步
30、采用歐美發達國家的最佳污染治理技術,移動源排放逐步優于國際標準,并加強對農業和溶劑使用的控制。 最佳污染物控制 11 4 我我國中長期能源、排放國中長期能源、排放和和空氣質量演變空氣質量演變 4.1. 不同氣候目標下的能源系統演變不同氣候目標下的能源系統演變 能源系統轉型在實現氣候目標的過程中起到重要作用。更低的化石能源消耗、更高的電氣化程度和可再生能源比例有助于更好地實現溫升控制、輻射強迫等氣候目標,并對空氣質量改善有顯著協同效益。 圖 7 不同情景下我國未來一次能源消費結構演變 圖 7 展示了不同情景下我國未來一次能源消費結構變化, 圖 8 進一步展示了化石能源消費量的變化情況。 作為煤炭
31、消費大國, 2015 年時我國的燃煤量占到一次能源消費總量的 64%左右,化石能源占比高達 87%以上,可再生清潔能源占比不足 10%。從絕對量看,煤炭、石油、天然氣的消費量分別為 3971 百萬噸(原煤)、552 百萬噸(原油)、2000 億立方米天然氣。 工業和電力是主要的燃煤消耗部門, 燃油則主要用于交通和工業部門。 12 圖 8 不同情景下我國未來化石能源消費量變化 在政策情景下,化石燃料消費占比有一定程度的削減,相較于 2015 年,煤炭的消費占比從 63.7%下降至 2030 年的 55.0%和 2050 年的 45.5%;從消費絕對量看,2030 和2050 年分別消耗煤炭 44
32、03 和 3330 百萬噸(原煤),較 2015 年分別增長 18.1%和下降10.7%。 燃油消費占比相對保持穩定, 2030 和 2050 年分別占一次能源消費總量的 20.2%和 17.6%; 但燃油消費絕對量仍然呈增長態勢, 尤其是交通部門。 交通部門油耗量在 2030和 2050 年時較 2015 年分別上漲了 67.2%和 121.8%。燃氣和生物質的消費占比逐步增加, 其中民用、 電力部門的增長最為顯著, 民用部門燃氣消費量較 2015 年時增長了 122.3%(2030 年)和 165.7%(2050 年),電力部門則分別增長了 116.4%(2030 年)和 135.5%(2
33、050 年),一定程度上反映了我國近年來不斷強化的煤改電、煤改氣政策。 相較于政策情景,強化政策情景的煤炭和化石能源消費占比進一步降低,生物質和可在再生能源比例有所增加。2030 年煤炭消費占比下降至 47.9%,2050 年時進一步下降至 27.5%。 電力和工業煤耗的下降主導了這一變化, 相比 2015 年, 電力和工業煤耗在2050年時分別下降17.5%和52.2%。 燃油消費量在2015-2050年間仍然保持了上漲態勢,至 2030 和 2050 年時燃油消費總量較 2015 年分別上漲了 46.9%和 72.3%。 13 2 度和 1.5 度情景下我國未來能源結構將發生本質優化,具體
34、體現為高碳化石能源消費的大幅下降與可再生能源、 核能消費占比的顯著提升。 2 度情景下 2030 年煤炭消費占比下降至 36.2%,至 2050 年進一步下降至 16.7%。煤炭消費的絕對量在 2030 和 2050年時分別下降至 2962 和 1332 百萬噸(原煤),較 2015 年分別下降了 20.6%和 64.5%。燃油消費量呈現出先增加后下降的趨勢,在 2030 年附近達到峰值,約 546 百萬噸(原油);至 2050 年時則下降至 380 百萬噸(原油),較 2015 年下降 24%。2 度情景下可再生能源的比例在 2030 和 2050 年時分別達到 22.1%和 37.7%,在
35、 2050 年時已遠超過煤炭的消費占比,且高于煤炭和燃油等高碳能源總消費的占比(31.4%)。1.5 度情景下能源轉型力度較 2 度情景進一步加強。2030 年化石能源總量消費占比為 62.1%,其中燃氣占到 10.0%,煤炭、石油的消費占比分別為 31.9%、20.2%;至 2050 年時,煤炭、石油的消費占比分別削減至 6.3%和 13.2%。從消費絕量變化看,煤炭消費總量在 2030 和2050年時分別降低至2642和837百萬噸 (原煤) , 較2015年分別降低了29.2%和77.6%;燃油消費總量在 2030 和 2050 年時分別降低至 460 和 321 百萬噸(原油),較 2
36、015 年分別下降了 7.9%和 35.8%。1.5 度情景下生物質能應用顯著提升,2030 年應用比例達到11%,2050 年時進一步提升至 21%。 4.2. 不同不同情景情景下的碳排放變化下的碳排放變化 不同情景下中國未來 CO2的排放路徑如圖 9 所示。 在政策情景下, CO2排放在 2030年附近達到峰值,約 138 億噸,較 2015 年增長了 28.4%。強化政策情景下 CO2排放在2025 年附近實現達峰,峰值碳排放約 114 億噸,較 2015 年的 CO2排放量增長 6.1%。政策情景可以實現我國國家自主減排貢獻(NDC)中在 2030 年之前實現碳達峰的承諾,強化政策情景
37、則將這一承諾進一步提前五年實現。在 2 度和 1.5 度情景下,CO2排放在2020 年左右實現達峰,2030 年之后下降幅度更加顯著。從碳排放強度變化來看,我國在 NDC 承諾中提出相較于 2005 年,到 2030 年單位 GDP 碳排放量需降低 60%-65%。結合各情景對應的社會經濟發展假設,政策情景下 2030 年碳排放強度較 2005 年降低63.1%,在我國 NDC 承諾的范圍內,但有一定的實現風險;強化政策情景下,2030 年的碳排放強度較 2005 年將降低 69.2%,在 2 度和 1.5 度的低碳情景下,2030 年碳排放強度將下降 73.6%-78.4%,遠超我國 ND
38、C 的承諾范圍。這也從另一方面印證了加強能 14 源系統的深度轉型, 可以在保障經濟持續發展的前提下仍實現低碳排放以及本世紀中葉的碳中和目標,是實現經濟發展與碳排放脫鉤重要途徑。 圖 9 不同情景下中國未來 CO2排放趨勢 圖 10 進一步展示了不同情景在 2025、 2030、 2035 和 2050 等關鍵時間節點處的 CO2 排放情況。2015 年我國的 CO2 排放約 105 億噸,電力和工業是主要的碳排放部門,分別占總排放的 34.5%和 47.1%。在政策情景下,碳排放總量與工業部門碳排放均在 2030年附近達到峰值,民用部門在 2025 年附近達峰,電力部門碳排放達峰時間相對較晚
39、,這一方面是因為工業和民用部門的電氣化比例提高較為明顯,導致了較高的發電需求,另一方面也由于政策情景下電力系統的低碳轉型相對緩慢, 使得煤炭消耗逐步集中于電力部門,且可再生能源、生物質能等清潔低碳能源發展不足。交通部門的 CO2 排放呈現持續增長的態勢, 至 2030 和 2050 年時較 2015 年分別增長了 27.8%和 55.8%, 主要由激增的機動車保有量和緩慢的交通系統能源轉型導致。 在強化政策情景下, 2025 年碳排放總量達到 114.3 億噸的峰值,峰值碳排放較 2015 年增長了 6.1%;至 2030 和 2050 年時 CO2 排放分別達到 112.3 億噸和 78.3
40、 億噸,較 2015 年分別增長了 4.3%和降低了27.3%。 在 2 度和 1.5 度情景下,碳排放總量在 2030 年時分別降低至 98.9 億噸和 74.9 億噸,至 2050 年時進一步降低至 41.4 億噸和 6.8 億噸。從主要排放部門看,電力、工業部門的碳排放均在 2015 年后開始下降,且工業部門的降幅最為顯著,表明工業部門的終端用能清潔轉型和電氣化改造最為迅速有力。至 2050 年時,2 度情景和 1.5 度情景下 15 工業部門的碳排放較 2015 年分別降低了 56.8%和 66.3%。電力部門的碳排放在 2015-2035 年之間的降幅相對較小,但 2035 年之后迅
41、速下降,較 2015 降低 50%以上。這一現象說明電力系統的低碳能源轉型相對滯后于工業系統,但具有巨大的碳減排潛力,并在 2030 年之后得到充分釋放。民用和交通部門的碳排放則均在 2025 年附近達到峰值,但交通部門的碳減排相對緩慢,至 2050 年時的降幅均在 20%以下。2050 年時,交通部門的碳排放占比由 2015 年的 8.6%提升至 14.4%,這表明在未來低碳發展路徑下,隨著電力、工業等部門的深度碳減排,交通部門的碳排放貢獻將逐步凸顯,碳減排潛力有待進一步釋放。 圖 10 不同情景下分部門的 CO2排放變化 總體而言,政策情景和強化政策情景可以使中國在 2025-2030 年
42、之間實現碳達峰,而 2 度和 1.5 度等低碳發展路徑下我國未來的碳排放將持續降低。工業部門是碳減排最為顯著的部門,電力部門次之,且碳排放降低主要發生在 2035 年之后。交通部門的碳減排相對滯后,與交通部門較低的碳排放占比和較高的碳減排成本有關;但隨著電力、工業等部門的深度減排,交通部門的碳減排潛力有待進一步釋放。 4.3. 不同不同情景情景下下的的污染物排放變化污染物排放變化 根據 MEIC 模型測算,2015 年時我國 SO2、NOx、一次 PM2.5和 NMVOCs 等主要污染物的排放量分別為 1741.0、2369.6、913.9 和 3104.9 萬噸。圖 11 顯示了不同情景下中
43、國未來上述主要污染物在未來分部門的排放變化情況; 圖 12 至圖 14 進一步顯示了不同情景下全國主要污染物在 2030 年和 2050 年時的減排比例。 16 圖 11 不同情景下主要污染物各部門的排放變化政策情景刻畫了在現有政策約束下我國未來的污染物排放變化。該情景下各主要污染物排放在 2015-2020 間顯著下降,尤其是 SO2在 2025 年時已降至 1094.9 萬噸,相較 2015 年降低了 37.1%;至 2030 年時進一步降低至 831.1 萬噸。 2030 年時, NOx和一次 PM2.5分別排放了 1252.5 和 496.7 萬噸,較 2015 年分別降低了 28.1
44、%和 73.0%。較快的污染物排放下降趨勢反映出我國自 2015年以來持續有效的污染防治政策,過去及未來五年也將是我國 SO2、一次 PM2.5等主要污染物排放下降最快的時段。在 2030 年之后由于沒有額外的控制政策約束,各污染物的減排力度大大變緩,2030-2050 年間的排放趨于平穩,這一時期主要污染物的減排幅度都在 25%以內。 強化政策情景進一步考慮了更為嚴格的控制政策, 刻畫了在加嚴現有政策執行力度、前置現有減排目標完成時間的假設下我國未來污染物的排放演變情況。 該情景下各主要污染物在 2015-2030 年之間呈現出更加穩定快速的減排趨勢。至 2030 年時,全國 SO2、NOx
45、、一次 PM2.5和 NMVOCs 排放分別降低至 697.4、1250.6、485.1 和 2149.9 萬噸,相較 2015 年分別降低了 59.9%、47.2%、46.9%和 30.8%。相較政策情景,得益于鋼鐵、水 17 泥、冶煉等高污染行業的超低排放改造和工業部門的電氣化轉型,額外的減排主要由工業部門主導;此外,全國范圍內機動車排放標準的再次升級也對 NOx減排有較大貢獻。至 2050 年時, SO2、 NOx、 一次 PM2.5和 NMVOCs 排放進一步降低至 480.8、 978.4、 361.0和 1865.6 萬噸,較 2015 年的排放水平已分別降低 72.4%、58.7
46、%、55.1%和 33.6%。 圖 12 2030 年時主要污染物較 2015 年的減排比例 圖 13 2050 年時主要污染物較 2015 年的減排比例 圖 14 2050 年時主要污染物較 2030 年的減排比例 2 度和 1.5 度兩個深度減排情景與國際 2 度和 1.5 度的溫升目標、15 和 10 ug/m3的空氣質量目標相適應, 刻畫了在深度能源轉型和最佳污染防治下中國未來污染物的排放演變。 2030 年時, 2 度和 1.5 度情景在 2030 年時的末端控制水平略強于強化政策情景,額外的減排量主要得益于更加徹底的能源低碳轉型, 表明能源轉型在中短期污染排放控制中同樣有重要作用。
47、在 2030 年之后,深度減排情景下中國以化石能源為主的能源結構在各個行業都得到本質改善,污染物末端控制逐步達到歐美等發達國家的水平,農業 18 氨和揮發性有機物排放也得到有效管控。污染物排放水平相較前述政策情景大幅降低。至 2050 年時,SO2、NOx、一次 PM2.5和 NMVOCs 排放在 2 度情景下分別降至 198.5、594.1、168.9 和 1247.6 萬噸,較 2015 年分別降低了 89%、77%、82%和 60%;在 1.5 度情景下進一步降低至 111.7、183.4、83.3 和 1118.1 萬噸,較 2015 年分別降低了 94%、89%、90%和 62%。2
48、030-2050 年的污染物排放降幅也非常顯著;2 度情景下達到 50%,1.5 度情景下除 NMVOCs 外其他污染物較 2030 年的降幅均高達到 70%以上。 4.4. 不同不同情景情景下全國及重點區域的空氣質量演變下全國及重點區域的空氣質量演變 2015 年全國 PM2.5年均濃度高達 53.1g/m3,超出我國的環境空氣質量二級標準(NAAQS,35g/m3)51.7%,較世界衛生組織(WHO)的環境空氣質量第三階段過渡值(IT-3,15 g/m3)和指導值(AQG,10 g/m3)更是有明顯差距。如圖 15 所示,除西部地區受沙塵天氣影響外,京津冀及周邊、汾渭平原和長三角地區是三個
49、 PM2.5污染最嚴重的區域,部分高值區的 PM2.5濃度甚至高達 150g/m3以上。 圖 15 不同情景下全國 PM2.5年均濃度分布的時空演變 圖 15 展示了不同情景下全國 PM2.5年均濃度分布的時空演變;圖 16 量化了全國及重點區域在不同情景下未來人口加權 PM2.5濃度的變化,附表 3 則進一步細致統計了不同情景下未來城市及站點 PM2.5濃度變化及達標情況。 19 圖 16 不同情景下全國及重點區域人口加權 PM2.5濃度變化 政策情景下,全國的空氣質量已經得到普遍好轉,汾渭平原和長三角在 2030 年時已不再是 PM2.5污染的重點區域,但仍有相當一部分區域(如京津冀及周邊
50、)無法實現NAAQS。 但 2050 年時全國多數區域較 IT-3 仍有較大差距, 而且在京津冀及周邊的部分高 PM2.5污染區并未得到明顯改善。在強化政策情景下,2030 年時,全國仍然有部分區域無法實現 NAAQS 目標;2050 年時多數區域基本可以實現 IT-3 的空氣質量目標值,但在京津冀仍然有一部分 PM2.5污染熱值區,對人群健康仍然有不可忽視的影響。在 2度情景和 1.5 度情景下, 全國大部分區域在 2025 年時即可實現 NAAQS 的目標值, 并在2030 年時進一步降低。至 2050 年時,2 度情景下全國絕大部分區域可以實現 IT-3 的空氣質量目標值,1.5 度情景
51、下大部分區域可進一步實現 AQG 指導值。 圖 17 不同情景下全國人群 PM2.5暴露曲線 20 從 PM2.5的人群暴露水平變化來看,圖 17 展示了不同情景下未來中國人群 PM2.5暴露曲線的變化,圖 18 進一步展示了全國及重點區域人群暴露比例。2015 年時,全國大部分人群分布在 35-75g/m3的 PM2.5濃度區間。在一定的能源和末端控制政策下,人群PM2.5暴露曲線顯著向低濃度區間偏移,至 2030 年,即使在政策情景下,全國的大部分人口也基本暴露在 35g/m3的 PM2.5濃度下;但 2050 年主體人群仍暴露于 15g/m3的PM2.5濃度之上。在 2 度和 1.5 度
52、情景下,人群 PM2.5暴露水平顯著向 15g/m3以下的低濃度區間偏移,全國 PM2.5暴露水平得到根本性改善。 圖 18 不同情景下全國及重點區域人群 PM2.5暴露水平變化 從具體的人群暴露水平比例變化看, 2015 年全國有近 85%的人群暴露于 35ug/m3的濃度之上,高于 75 ug/m3的人群暴露比例達到 15%。在當前政策、強化政策情景下,2030 年全國暴露水平高于 35 ug/m3的人群比例分別下降至 6%和 4%以下,但政策情景下 2050 年暴露水平低于 15 ug/m3的人群比例不足 65%。在深度減排情景下,2030 年全部人群基本暴露在 35 ug/m3以下;2
53、 度情景 2050 年時暴露水平低于 15 ug/m3的人群比例高達 91%;1.5 度-交通情景下這一比例提升至 97%,且有 75%以上的人群暴露于 10 ug/m3以下。京津冀及周邊的人群暴露水平高于全國。2015 年時,京津冀及周邊有 99%以上的人群暴露于 35 ug/m3之上,高于 75 ug/m3的人群暴露比例達到 74%。在當前政策、強化政策情景下,2030 年時京津冀及周邊暴露水平高于 35 ug/m3的人群比例分別 21 下降至 31%和 23%以下,但 2050 年暴露水平低于 15 ug/m3的人群比例不足 25%。2 度情景下, 2030 年京津冀地區仍有近 9%的人
54、口暴露于 35 ug/m3以上, 2050 年有 34%人口暴露于 15 ug/m3以上, 表明該區域需要更強有力的能源轉型才能實現空氣質量的根本改善。 從附表 3 統計的站點達標情況看,政策情景下 2030 年全國有 97%的城市可以實現35 ug/m3的目標,且有 89%的城市 PM2.5年均濃度可以達到 25 ug/m3以下。不達標的城市和站點主要位于京津冀及周邊地區,該區域 2030 年的城市和站點 PM2.5年均濃度達標率僅分別為 68%和 62%。該情景下 2050 年全國有 76%的城市可以實現 15 ug/m3的空氣質量目標,但京津冀和汾渭平原的達標情況不容樂觀,兩區域僅 4%
55、和 64%的城市PM2.5年均濃度可以達到 15 ug/m3以下。在 1.5 度情景下,2030 年時基本所有的城市和站點均可以實現 35 ug/m3的目標,且 2050 年時 99%和 96%的城市和站點可以實現 15 ug/m3的目標,但有 13%和 16%的城市與站點 PM2.5年均濃度無法降到 10 ug/m3以下。 研究進一步設計了強化站點達標情景如圖 19 所示。至 2050 年,在 1.5 度情景的基礎上,強化達標情景中有額外 70%的油車被電動車取代,2050 年時交通源的 CO2排放量由 1.1 億噸降到至 0.3 億噸。在強化站點達標情景下,2050 年全國 98%的站點均
56、可實現 15 ug/m3的目標,實現 10ug/m3 目標的城市(站點)也由 87%(84%)提升至 92%(89%)。從人群暴露看,強化站點達標情景下 15 和 10 ug/m3以下的人群暴露比例分別提升至 99%和 86%,深度的交通電氣化和碳減排可以使將近 5%的人口基本不再受PM2.5污染的健康損害。除 PM2.5污染外,強化站點達標情景可以使額外 6%的城市的 O3最大 8 小時濃度降低至 100 ug/m3以下。 圖 19 強化站點達標情景 22 5. 氣候政策對實現清潔空氣目標的氣候政策對實現清潔空氣目標的關鍵關鍵作用作用 5.1. 氣候與環境政策對污染物減排的貢獻氣候與環境政策
57、對污染物減排的貢獻 能源轉型和末端控制是實現清潔空氣目標的重要途徑。我國自 1990 年以來即開始了長達近 30 年的空氣污染治理歷程,并在不同階段針對各自主要的污染源和污染特征制定了相應的控制政策。在這一過程中,我國以煤炭、石油為主的能源結構并未得到明顯改善, 1990 年時煤炭、 石油的消費量占比分別為 76.2%和 16.6%, 至 2010 年時煤炭、石油的消費占比仍高達 69.2%和 17.4%,末端治理在這一空氣污染治理過程中始終發揮著重要主導作用。自“大氣十條”實施以來,通過淘汰燃煤鍋爐、落后產能、民用燃料清潔化等一系列政策,我國能源結構得到一定的優化升級,至 2017 年時,煤
58、炭消費比重降低至 60.4%,石油消費比重為 18.8%,但以化石燃料為主的能源結構仍未得到本質轉變;且有部分研究表明,末端治理升級仍是近十年污染物減排、PM2.5污染改善的關鍵。本節將重點討論若要實現我國中長期清潔空氣目標,能源轉型和末端控制對污染物減排的相對貢獻。 在現有的能源和末端政策推動下,我國的能源結構和末端控制均得到一定優化。圖20 展示了相較于政策情景,至 2050 年能源轉型和末端控制對污染物深度減排的貢獻。在現有政策基礎上,若要進一步實現污染物的長期深度減排,能源轉型將發揮明顯的主導作用。 在 2050 年時,相較于政策情景,能源轉型對 SO2、NOx、一次 PM2.5深度減
59、排的貢獻分別達到 72%-77%、66%-75%、75%-83%。在政策情景下,電力部門已完成超低排放改造,超低排放標準已接近國際上最強的電力排放限值,末端治理升級的減排空間已大幅壓縮,因此電力部門的進一步減排基本由能源轉型主導。在 2 度情景下,能源轉型對電力部門 SO2、NOx、一次 PM2.5的減排貢獻分別達到 92%、83%和 85%,在 1.5 度情景下,這一比例進一步提升至 94%、84%和和 89%。對于工業部門,政策情景下鋼鐵等高污染工業逐步完成超低排放改造, 但一方面工業超低排放改造后距國際最先進的排放限值仍有一定差距,另一方面還有相當一部分重污染行業,如有色金屬、磚瓦石灰等
60、尚未進行超低排放改造,因此末端治理升級仍有一定的減排空間。在 2 度情景下,末端控制對工業 SO2、NOx、一次 PM2.5的減排貢獻占比分別為 43%、39%和 20%;在 1.5 度情景下, 隨著工業能源轉型的進一步加劇、 電氣化程度的進一步提升, 末端控制對工業 SO2、 23 NOx 、一次 PM2.5的減排貢獻占比降低至 36%、35%和 16%。對民用部門減排而言,在2 度情景下能源轉型對民用 SO2、NOx、一次 PM2.5的減排貢獻占比已高達 78%、86%和67%,得益于民用部門電氣化比例的大幅提升和民用燃煤與傳統生物質消費的削減,末端控制的貢獻則主要得益于燃煤硫份、灰分含量
61、的進一步降低和民用爐灶的升級改良。在 1.5 度情景下,民用燃煤和傳統生物質基本被完全替代,能源轉型的減排貢獻進一步提升至 84%、91%和 84%。對交通部門而言,2 度情景下由于交通能源轉型仍較為滯后和不足,末端控制貢獻仍占有較大比重,對交通 NOx和一次 PM2.5的減排貢獻占比分別為 71%和 94%。在 1.5 度情景下,交通部門能源結構得到顯著優化,電力、燃氣和氫能使用比例在 2030 年之后明顯提升,能源轉型對交通 NOx和一次 PM2.5的減排貢獻占比達到 63%和 66%。 圖 20 相較政策情景能源轉型和末端控制對污染物減排的相對貢獻 總體而言,在現有政策基礎上,能源轉型將
62、主導電力、工業、民用部門污染物的長期深度減排,對交通部門深度減排也將發揮關鍵作用。末端控制仍有一定的減排潛力,2050 年末端控制對 SO2、NOx和 PM2.5減排的貢獻分別為 23%-28%、28%-34%和 18%-25%。 5.2. 氣候與環境政策對空氣質量改善的貢獻氣候與環境政策對空氣質量改善的貢獻 24 圖 21 展示了 2 度與 1.5 度減排路徑下相較政策情景能源轉型和末端控制對我國長期空氣質量改善的相對貢獻。 相較于政策情景,能源轉型對實現我國 PM2.5空氣質量中長期的根本改善將起到重要主導作用。在當前的能源和末端控制水平基礎上,若要在 2050 年實現 15ug/m3的目
63、標值,能源轉型對 PM2.5濃度下降的貢獻將在 69%以上;若要進一步實現 10ug/m3的目標值,能源轉型的貢獻占比將進一步增加,達到 75%以上。 圖 21 相較政策情景能源轉型和末端控制對 PM2.5污染改善的貢獻 圖 22 進一步展示了相較政策情景,能源轉型和末端控制對 PM2.5濃度改善的空間分布情況。從空間分異看,能源轉型導致的 PM2.5濃度下降同 PM2.5濃度下降總量具有相似的空間分布性。這表明在當前能源和末端控制政策下,京津冀等主要污染區域的能源結構仍以高碳高污染的化石燃料為主,高污染區域的能源轉型力度明顯不足;也凸顯出當前政策對高污染區域的污染治理仍以末端控制為主, 能源
64、轉型對這些區域空氣質量的本質好轉有巨大潛力,并將發揮關鍵主導作用;空氣污染嚴重的京津冀及周邊區域,同樣應是未來能源轉型力度最大的區域之一。相較能源轉型,末端控制導致 PM2.5濃度下降的空間分異性相對較低,各區域呈現出相似的改善水平。表明在當前政策下,各區域的末端控制水平逐漸趨于一致;在未來逐步向最佳控制技術過渡發展的過程中,末端控制水平的區域差異經進一步減小。 25 圖 22 相較政策情景能源轉型和末端控制導致 PM2.5濃度變化的空間分布 6. 我國我國中長期空氣質量改善的健康效益中長期空氣質量改善的健康效益 空氣污染是影響公眾健康的重要因素之一, 本研究進一步量化分析了不同情景下我國未來
65、空氣質量改善的健康效益。圖 23 展示了不同情景下全國及重點地區未來由于PM2.5暴露導致的過早死亡。 圖 23 各情景下 2030 年、2050 年 PM2.5暴露導致的過早死亡人數 26 從全國來看,在政策情景下 2030 年和 2050 年的過早死亡人數分別為 162.9 萬和242.4 萬,相比 2015 年的 137.9 萬增加 18.2%和 75.8%。大幅增長的過早死亡人數一方面由于減排力度匱乏,PM2.5污染暴露嚴重;另一方面未來人口老齡化也有不可忽視的貢獻。如圖 24 所示,根據 SSP1 的情景預測,中國未來的人口老齡化將不斷加劇,50 歲以上人口占比從 2015 年的 2
66、8.7%增加到 2030 年的 41.2%和 2050 年的 58.1%。 圖 24 SSP1 情景下 2015 年、2030 年和 2050 年的中國人口結構 強化政策情景在 2030 年的過早死亡人數達到 154.1 萬人,相比政策情景避免了 8.8萬人過早死亡,凸顯了減排的貢獻。相較政策情景,2050 年減排帶來的健康效益進一步提升,PM2.5相關過早死亡人數減少了 54.5 萬。但相較 2015 年,政策情景和強化政策情景在 2030 和 2050 年的過早死亡人數均有所增加, 表明現有強化政策下空氣質量改善帶來的健康效益不足以抵消人口老齡化導致的健康損失。在 2 度情景和 1.5 度
67、情景下,2030 年 PM2.5暴露導致的過早死亡人數為 138.7 萬和 126 萬,相比 2015 年減少了 0.8 萬和 11.8 萬,相比政策情景則下降了 14.8%和 22.6%。2050 年時 PM2.5暴露導致的過早死亡人數下降至 106.5 萬和 78.2 萬,與 2030 年相比減少了 23.2%和 37.9%。這表明隨著能源結構的深度轉型和末端控制措施的加嚴, 空氣質量改善帶來的健康效益可以抵消大部分人口老齡化和人口分布變化帶來的健康損失。 27 圖 25 2015 年及 2030 年和 2050 年不同情景下全國各省過早死亡分布 從各重點地區來看,在 2015 年,京津冀
68、及周邊地區、汾渭平原和長三角地區由于PM2.5暴露導致的過早死亡人數分別為 24.5 萬、5.5 萬和 15.2 萬,占全國的 32.8%,與上述區域嚴重的PM2.5暴露和密集的人口分布有關。 圖25顯示了未來不同情景下全國PM2.5暴露相關過早死亡人數的空間變化。在政策情景下,京津冀及周邊地區、汾渭平原和長三角地區 2050 年的過早死亡人數分別為 46.0 萬、 9.1 萬和 21.0 萬相比 2030 年分別增長了 53.3%、46.9%和 52.3%;而在 1.5 度情景下,上述區域 2050 年的過早死亡人數分別為 18.3 萬、 3.5 萬和 6.2 萬,相比 2030 年分別減少
69、了 23.6%、29.9%和 40.9%,相比 2015年則分別下降 25.5%、 36.4%和 58.7%。 表明同時實施強有力的末端控制和深度能源轉型可以避免大量的過早死亡, 空氣質量改善效益可以抵消由于人口老齡化所帶來的健康損失。也說明了 2030 年空氣質量達標后持續改善的重要性,彌補人口老齡化下程空氣污染對健康的損害。 研究進一步核算了未來不同情景下全國各省的 PM2.5相關過早死亡人數。 如圖 26 所示,2015 年全國 PM2.5暴露致死人數最多的是河南、山東和河北,達到為 11.7 萬、11.5萬和 9.5 萬。最少的 3 個省份分別為西藏、海南和青海,為 0.3 萬、0.5
70、 萬和 0.6 萬。 28 圖 26 不同情景下未來各省市的 PM2.5相關過早死亡變化 從分省的健康效益來看,未來各省與 PM2.5相關的過早死亡人數將逐漸增加,各省由于空氣質量改善帶來的健康效益存在較大差異。在政策情景下,各省 PM2.5暴露致死人數迅速增加,2050 年過早死亡人數最多的省份仍然是山東、河南和河北,分別為 34.2萬、33.2 萬和 27.5 萬。在強化政策情景下,所有省份在 2030、2050 年的 PM2.5致死人數較政策情景均有所降低,山東、河北、河南、廣東、四川和江蘇 6 省在 2050 年相較政策情景避免的過早死亡人數均超過 2.5 萬人,貢獻了全國 41.6%
71、的 PM2.5致死人數下降量。另一方面,由于人口老齡化的影響,相對清潔地區進行空氣質量持續改善帶來的公共健康效益也會隨時間增加。如海南、寧夏、青海和西藏四省, 2050 年政策情景的過早死亡人數分別為 0.7 萬、1.3 萬、1.4 萬和 2.4 萬。在 1.5 度情景下,上述省份在 2050年相比政策情景可分別避免 0.5 萬、0.4 萬、0.3 萬和 0.8 萬的過早死亡。說明當前相對清潔的地區通過繼續加強空氣質量控制同樣能夠帶來可觀的健康效益。 29 7. 主要結論主要結論 (1) 我國當前的 PM2.5濃度還處在較高水平, 實現美麗中國愿景還需付出長遠努力。結合發達國家與我國 PM2.
72、5濃度變化趨勢、PM2.5暴露的健康影響,設計了我國中長期的清潔空氣總體目標:至 2030 年全國絕大部分城市實現 35 g/m3標準;2050 年時全國絕大部分地區實現15 g/m3的 WHO IT-3 目標值, 部分城市可進一步實現 10 g/m3的 WHO AQG 指導值。 (2)結合不同的能源轉型及末端控制政策,構建了中國的未來排放情景,并評估了不同情景下的環境與健康效益。 在政策情景和強化政策情景下, 2030 年 SO2、 NOx、PM2.5排放相較 2015 年分別降低 49%-60%、34%-47%和 41%-47%,但 2030 年后減排幅度下降。在 2 度和 1.5 度路徑
73、下,2050 年 SO2、 NOx、PM2.5較 2015 年分別下降 89%-94%、77%-89%和 82%-90%;較 2030 年的降幅分別達到 66%-76%、48%-71%和 55%-72%。 (3)政策情景下我國空氣質量有所好轉,但難以在 2030 年實現 35 g/m3的目標;2 度情景可以在 2030、2050 年基本實現 35、15 g/m3的目標,1.5 度情景有助于進一步實現 10 g/m3目標。深度減排情景下我國空氣質量將得到根本改善,人群暴露水平顯著降低。 (4)相比政策情景,2030 年 2 度和 1.5 度情景可分別避免 24.2 萬和 36.9 萬人的過早死亡
74、;2050 年時則分別避免了 135.9 萬和 164.2 萬人的過早死亡。需要同時強化能源和末端深度減排才能有效緩解未來人口變化導致的健康負擔。 (5)在現有政策基礎上,若要實現 15 g/m3的目標值,能源轉型將發揮重要主導作用,對 PM2.5濃度下降的貢獻在 69%以上;若要進一步實現 10 g/m3的目標值,能源轉型的貢獻占比將進一步增加至 75%以上。 30 參考文獻參考文獻 1 WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide. (2006).
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81、行動計劃 覆蓋時段 2001-2005 2006-2010 2011-2015 2013-2017 2018-2020 綜合目標 全國二氧化硫排放量下降 10%,“兩控區”降 20% 確保到 2010 年 SO2排放量比 2005 年削減 10% SO2排放下降 8%, NOx排放下降10% 重點區域空氣質量明顯好轉, 京津冀、長三角、珠三角 PM2.5濃度分別下降 25%、20%、15% 大幅減少污染物排放總量、協同減少溫室氣體;進一步明顯降低 PM2.5濃度;明顯減少重污染天數 能源行業 以改善煤炭結構為導向,限制開采高硫煤 2017 年煤炭占能源消費比重降到 65%以下 2020 年煤炭
82、消費比重降到 58%以下, 電煤占比提高到 55%,非化石能源比重達到 15%;有效推進北方地區清潔采暖 電力/供熱 以削減二氧化硫排放量為重點。 實施燃煤電廠脫硫工程; 關停小火電 所有現役燃煤機組要淘汰或脫硫; 單機容量 30 萬千瓦以上的機組要全部脫硝; 新建機組要脫硫脫硝; 除塵改造 所有燃煤電廠都要脫硫; 淘汰建成區中小燃煤鍋爐 淘汰 30 萬千瓦下煤電機組;重點區域嚴格控制新增煤電裝機規模;建成區淘汰 10 蒸噸以下燃煤鍋爐;重點區域 65蒸噸燃煤鍋爐超低排改造 鋼鐵/冶金 淘汰落后工藝 工業推廣使用高效的布袋除塵設施;關停小鋼鐵 全面實施燒結機煙氣脫硫, 新建燒結機應配套建設脫硫
83、脫硝設施;鋼鐵行業現役燒結(球團)設備全部使用高效除塵器 所有鋼鐵燒結機和球團設備安裝脫硫設施 重點區域鋼鐵企業關停、搬遷、改造;進一步淘汰鋼鐵、焦化產能;鋼鐵行業超低排放改造;無組織排放深度治理 32 建材 淘汰落后技術,新型干法水泥產量的比重超過 20% 工業推廣使用高效的布袋除塵設施;關停小水泥 新型干法水泥窯低氮燃燒技術改造; 新建水泥生產線安裝效率不低于 60%的脫硝設施; 水泥除塵改造 新型干法窯低氮燃燒并脫硝; 工業窯爐除塵設施升級改造 重污染水泥;玻璃企業搬遷;強化無組織排放管控;開展工業窯爐專項整治、加快不達標工業窯爐淘汰 其他工業 石油石化、有色、建材等行業的工業窯爐要進行
84、脫硫改造; 現有燃煤鍋爐脫硫、 新建鍋爐的脫硫脫硝; 20 蒸噸以上的鍋爐使用高效除塵器 所有石油煉制和有色金屬企業均脫硫; 20 蒸噸以上燃煤鍋爐脫硫;燃煤鍋爐除塵升級改造 重點區域石化企業專項整治;出臺化工行業泄露檢測和修復標準;強化“散亂污”企業關停搬遷與升級改造;加強化工園區的集中整治 機動車 強化機動車污染防治 加速淘汰老舊汽車、黃標車,全面實施“國四”標準 提升燃油品質, 加快淘汰黃標車和老舊車輛 調整運輸結構,發展綠色交通;發展新能源車; 2019 年起重點區域提前實施國六;加快老舊車淘汰 33 附表 2 各減排路徑與排放情景的具體措施設置 情景 部門 能源氣候政策 污染防治政策
85、 政策情景 電力 1)至 2030 年,煤炭、非化石能源發電占比分別為 74.1%、22.9%;2050 年煤電占比降低至 64.6%,非化石能源發電占比提升至 32.0% 1)燃煤電廠實施GB 13223-2011排放標準 工業 1)至 2030 年,鋼鐵、水泥落后產能分別淘汰 20%、24.1%;2050 年分別淘汰32%、35.6%; 2)相較 2015 年, 2050 年時工業煤耗下降 25.5%,工業終端用能中煤炭占比將降低至 37.5%; 3)至 2030 年和 2050 年,工業電氣化比例提升至 26.0%和 29.3%,氫能消費占比分別提升至 0.7%和 2.4% 1)各工業行
86、業實施現行排放標準; 2)落實“十二五”規劃與“大氣十條”中相關行業的控制政策,鋼鐵、有色、水泥等重點工業行業的末端控制技術(高效 FGD、SCR、 FAB)安裝比例提升 12%-25%,至 2020 年前實現特別排放限值; 3)淘汰 25MV 以下的工業燃煤鍋爐 民用 1)至 2030 年,民用燃煤比例降低至 17.0%,電力消費提升至 53.2%;至 2050年,民用燃煤占比降低至 9.4%,電力占比提升至 58.1% 1)全國民用燃煤的平均硫份達到 0.8%;平均灰分達到 15%; 2)依據“大氣十條” ,加強對京津冀區域民用小鍋爐的末端控制,淘汰建成區 25MV 以下的民用燃煤小鍋爐
87、交通 1)至 2030 年,燃氣車和電動車比例分別提升至 5.3%和 1.7%;至 2050 年提升至 8.0%和 1.8% 1)輕型汽油車、重型柴油車 2017 年起實施“國五”標準; 2)輕型柴油車 2016 年起實施“國五”標準 溶劑使用 - 1)印刷、噴涂行業執行已有排放標準;上海、廣東實施發布的揮發性有機物排放標準 強化政策情景 電力 1)至 2030 年,煤炭、非化石能源發電占比分別為 64.6%、31.8%;2050 年煤電占比降低至 37.3%,非化石能源發電占比提升至 57.1%; 2)發電標煤耗降低 30%,電煤消耗較 2015 年下降 17.5% 1)燃煤電廠實施超低排放
88、改造,且長三角地區率先完成; 2)其他電廠至 2025 年之前實現特別排放限值,之后實施超低排放改造 工業 1)至 2030 年,鋼鐵、水泥落后產能分別淘汰 30%、31.1%;2050 年分別淘汰45%、44.6%; 2)相較 2015 年,2030 與 2050 年時工業煤耗下降 19.6%和 52.2%,工業終端用1)落實“藍天保衛戰”中相關行業的控制政策,鋼鐵、有色、建材等重點工業行業的末端控制技術(高效 FGD、SCR、 FAB)安裝比例提升 30%-45%,工業無組織塵的控制效率提升 25%-35%; 2)至 2025 年,鋼鐵、水泥行業完成超低排放改造; 34 能中煤炭占比降至
89、40.4%和 26.3%; 3)至 2030 年和 2050 年,工業電氣化比例提升至 26.1%和 39.7%,氫能消費占比提升至 1.0%和 2.8% 3)加強化工行業的 LDAR 安裝比例及末端控制,在 2025 年左右實現特別排放限值; 4)2025 年前淘汰 35MV 以下的工業燃煤鍋爐,已有工業鍋爐實現特別排放限值,2020-2025 年工業鍋爐實施超低排放改造 民用 1) 至 2030 年, 民用燃煤比例降低至 15.5%, 電力消費提升至 51.7%; 至 2050年,民用燃煤占比降低至 8.5%,電力占比提升至 59.0%; 2) 相較 2015 年,民用燃煤消費量在 203
90、0 和和 2050 年時分別降低 8.4%和58.0% 1)至 2030 年,全國民用燃煤的平均硫份達到 0.6%;平均灰分達到 12%; 2)依據“藍天保衛戰” ,加強對京津冀及周邊、汾渭平原民用小鍋爐的末端控制,淘汰建成區 25MV以下的民用燃煤小鍋爐; 3)至 2030 年,淘汰 65%-70%的傳統爐灶,推廣生物質燃料清潔爐具 交通 1)至 2030 年, 交通燃油占比降低至 87.1%, 電力和燃氣消費占比分別提升 1.7%和 4.0%;至 2050 年時,燃油占比降低至 72.5%,電力和燃氣占比分別提升至12.4%和 12.2%,氫能消費推廣至 1.5% 1)輕型汽油車 2017
91、 年起實施國五標準,2019 年起實施國六 a標準,2022 年起實施國六 b標準; 2)重型汽油車 2020 年起實施國五標準,2022 年起實施國六 a標準,2025 年起實施國六 b標準; 3)輕型柴油車 2018 年起實施國五標準,2022 年起實施國六 a標準,2025 年起實施國六 b標準; 4)重型柴油車 2017 年起實施國五標準,2021 年起實施國六 a標準,2024 年起實施國六 b標準; 5)至 2030 年,非道路機械的綜合排放系數較 2015 年降低 35%-40% 溶劑使用 - 1)印刷、噴涂行業執行已有排放標準; 2)提升水溶性溶劑占比,至 2030 年時提升至
92、 45%-55%; 3)提升 ACCA 等揮發性有機物回收與消除技術安裝使用比例,至 2030 年時提升至 45%-55% 2度情景 電力 1)至 2030 年,煤炭、非化石能源發電占比分別為 40.1%、58.4%;2050 年煤電占比降低至 12.1%,非化石能源發電占比提升至 87.1%; 2)至 2050 年,發電標煤耗降低 52.5%,電煤消耗較 2015 年下降 65.8% 1)燃煤電廠實施超低排放改造,且長三角地區率先完成; 2)其他電廠至 2025 年之前實現特別排放限值,之后實施超低排放改造; 3)2030 年后各類型電廠逐步安裝火電最佳污染物控制技術 工業 1)至 2030
93、 年,鋼鐵、水泥落后產能分別淘汰 45%、47.1%;2050 年分別淘汰60%、56.8%; 2)相較 2015 年,2030 與 2050 年時工業煤耗下降 25.3%和 74.1%,工業終端用能中煤炭占比降至 37.9%和 9.9%; 3)至 2030 年和 2050 年,工業電氣化比例提升至 31.0%和 54.5%,氫能消費占比提升至 3.8%和 19.9% 1)落實“藍天保衛戰”中相關行業的控制政策,鋼鐵、有色、建材等重點工業行業的末端控制技術(高效 FGD、SCR、 FAB)安裝比例提升 35%-50%,工業無組織塵的控制效率提升 30%-40%; 2)至 2025 年,鋼鐵、水
94、泥行業完成超低排放改造; 3)加強化工行業的 LDAR 安裝比例及末端控制,在 2025 年左右實現特別排放限值; 4)2025 年前淘汰 25MV 以下的工業燃煤鍋爐,已有工業鍋爐實現特別排放限值,2020-2025 年工業鍋爐實施超低排放改造; 5)2030 年之后,工業鍋爐、鋼鐵、有色、建材、化工等高污染行業逐步安裝行業最佳污染物控制技術 35 民用 1) 至 2030 年, 民用燃煤比例降低至 12.9%, 電力消費提升至 54.1%; 至 2050年,民用燃煤占比降低至 3.1%,電力占比提升至 63.0%;傳統民用生物質在 2025 年前被取代; 2) 相較 2015 年,民用燃煤
95、消費量在 2030 和和 2050 年時分別降低 39.4%和87.2% 1)至 2030 年,全國民用燃煤的平均硫份達到 0.6%;平均灰分達到 12%,至 2050 年進一步降低至0.4%和 10%以下; 2)加強對全國民用小鍋爐的末端控制,淘汰建成區 25MV 以下的民用燃煤小鍋爐; 3)至 2050 年,淘汰全部的傳統爐灶,推廣生物質燃料清潔爐具 交通 1) 至 2030 年,交通燃油占比降低至 75.8%,電力、燃氣和氫能消費占比分別提升 11.7%、8.2%和 4.2%;至 2050 年時,燃油占比降低至 45.8%,電力、燃氣和氫能占比分別提升至 24.2%、21.1%和 8.9
96、%; 2) 交通燃油經濟性得到提升; 3) 至 2050 年時交通燃油消費量較 2015 年降低 27.6% 1)輕型汽油車 2017 年起實施國五標準,2019 年起實施國六 a標準,2022 年起實施國六 b標準,2030 年起逐步實施國七(假設)標準; 2)重型汽油車 2020 年起實施國五標準,2022 年起實施國六 a標準,2025 年起實施國六 b標準,2040 年起逐步實施國七(假設)標準; 3)輕型柴油車 2018 年起實施國五標準,2022 年起實施國六 a標準,2025 年起實施國六 b標準,2035 年起逐步實施國七(假設)標準; 4)重型柴油車 2017 年起實施國五標
97、準,2021 年起實施國六 a標準,2024 年起實施國六 b標準,2040 年起逐步實施國七(假設)標準; 5) 至 2030 年, 非道路機械的綜合排放系數降低至 2015 年的 60%-55%; 至 2050 年進一步降低至 40%-35% 溶劑使用 - 1)提升水溶性溶劑占比,至 2030 年時提升至 45%-55%,至 2050 年時提升至 100%; 2)提升 ACCA 等揮發性有機物回收與消除技術安裝使用比例,至 2030 年時提升至 45%-55%,至2050 年時提升至 100% 1.5度情景 電力 1)至 2030 年,煤炭、非化石能源發電占比分別為 30.9%、65.6%
98、;2050 年煤電占比降低至 6.8%,非化石能源發電占比提升至 89.2%; 2)發電標煤耗降低 65%,電煤消耗較 2015 年下降 89.6% 同 2 度情景 工業 1)至 2030 年,鋼鐵、水泥落后產能分別淘汰 50%、52%;2050 年分別淘汰77%、82%; 2)相較 2015 年,2030 與 2050 年時工業煤耗下降 41.2%和 87.9%,工業終端用能中煤炭占比降至 32.1%和 3.1%; 3)至 2030 年和 2050 年,工業電氣化比例提升至 36.2%和 58.9%,氫能消費占同 2 度情景 36 比提升至 6.5%和 27.8% 民用 3) 至 2030
99、年, 民用燃煤比例降低至 11.0%, 電力消費提升至 55.6%; 至 2050年,民用燃煤占比降低至 0.6%,電力占比提升至 68.0%;傳統民用生物質在 2025 年前被取代; 相較 2015 年, 民用燃煤消費量在 2030 和和 2050 年時分別降低 51.2%和 95.0% 同 2 度情景 交通 1) 至 2030 年,交通燃油占比降低至 69.2%,電力、燃氣和氫能消費占比分別提升 15.7%、10.6%和 4.5%;至 2050 年時,燃油占比降低至 24.8%,電力、燃氣和氫能占比分別提升至 38.7%、24.6%和 11.9%; 2) 交通燃油經濟性進一步提升; 3)
100、至 2050 年時交通燃油消費量較 2015 年降低 81.1% 同 2 度情景 溶劑使用 - 同 2 度情景 37 附表 3 不同情景下未來城市及站點 PM2.5濃度變化及達標情況 情景 年份 空氣質量目標 區域 全國 京津冀及周邊(226 城市) 汾渭平原 長三角 PM2.5年均限值 PM2.5日均限值 年均濃度 城市年均濃度達標率 站點年均濃度達標率 城市日均濃度達標率 年均濃度 城市年均濃度達標率 站點年均濃度達標率 城市日均濃度達標率 年均濃度 城市年均濃度達標率 站點年均濃度達標率 城市日均濃度達標率 年均濃度 城市年均濃度達標率 站點年均濃度達標率 城市日均濃度達標率 政策情景
101、2015 35 75 53.1 29% 17% 82% 81.3 0% 0% 57% 60.4 0% 0% 78% 55.0 8% 4% 81% 2025 35 75 26.2 92% 89% 96% 41.6 29% 29% 87% 28.8 100% 95% 94% 25.6 100% 100% 98% 2030 35 75 21.2 97% 95% 98% 34.7 68% 62% 91% 22.9 100% 100% 97% 20.9 100% 100% 99% 25 50 89% 84% 94% 18% 17% 83% 82% 88% 92% 96% 93% 97% 2035 35
102、75 20.0 98% 96% 98% 33.0 82% 69% 93% 21.3 100% 100% 97% 19.8 100% 100% 100% 25 50 91% 88% 95% 25% 24% 85% 91% 97% 93% 96% 95% 97% 2050 15 35 17.0 76% 69% 94% 26.9 4% 5% 82% 16.6 64% 66% 92% 16.0 69% 65% 96% 10 25 39% 27% 88% 0% 0% 70% 0% 0% 86% 15% 9% 90% 強化政策2015 35 75 53.1 29% 17% 82% 83.3 0% 0% 5
103、7% 60.4 0% 0% 78% 55.0 8% 4% 81% 2025 35 75 24.6 95% 92% 96% 39.1 50% 42% 88% 28.2 100% 97% 93% 23.0 100% 100% 98% 2030 35 75 19.3 98% 97% 98% 31.7 89% 76% 92% 21.8 100% 99% 96% 18.1 100% 100% 100% 25 50 92% 89% 95% 32% 28% 85% 91% 97% 92% 100% 100% 98% 2035 35 75 17.3 98% 98% 99% 28.9 90% 85% 96% 1
104、9.4 100% 100% 98% 16.3 100% 100% 100% 38 情景 25 50 95% 93% 96% 54% 47% 88% 100% 97% 94% 100% 100% 99% 2050 15 35 12.1 91% 88% 97% 21.3 32% 29% 88% 13.4 100% 97% 95% 11.3 100% 100% 99% 10 25 65% 61% 93% 0% 1% 80% 9% 35% 90% 77% 66% 97% 2 度情景 2015 35 75 53.1 29% 17% 82% 81.3 0% 0% 57% 60.4 0% 0% 78% 55
105、.0 8% 4% 81% 2025 35 75 23.5 95% 93% 97% 37.2 58% 47% 90% 26.2 100% 99% 95% 23.0 100% 100% 99% 2030 35 75 18.2 99% 98% 98% 30.0 93% 87% 93% 20.2 100% 100% 98% 18.0 100% 100% 100% 25 50 93% 91% 96% 36% 34% 86% 100% 97% 94% 100% 100% 98% 2035 35 75 16.1 99% 99% 99% 27.0 96% 92% 95% 17.8 100% 100% 98%
106、15.8 100% 100% 100% 25 50 96% 94% 97% 64% 54% 89% 100% 99% 95% 100% 100% 99% 2050 15 35 10.3 97% 94% 98% 16.1 95% 78% 90% 11.6 100% 99% 96% 9.5 100% 100% 100% 10 25 82% 78% 95% 4% 5% 84% 64% 62% 93% 96% 93% 98% 1.5度情景 2015 35 75 53.1 29% 17% 82% 81.3 0% 0% 57% 60.4 0% 0% 78% 55.0 8% 4% 81% 2025 35 7
107、5 21.7 97% 95% 97% 34.5 68% 58% 91% 24.6 100% 100% 95% 21.1 100% 100% 99% 2030 35 75 16.9 99% 99% 99% 27.8 96% 94% 94% 18.9 100% 100% 99% 16.3 100% 100% 100% 25 50 95% 93% 97% 54% 48% 88% 100% 97% 80% 100% 100% 95% 2035 35 75 14.6 100% 100% 100% 24.8 100% 99% 96% 16.4 100% 100% 100% 14.2 100% 100% 100% 25 50 97% 96% 98% 75% 69% 90% 100% 99% 96% 100% 100% 99% 2050 15 35 9.1 99% 97% 98% 14.4 98% 89% 97% 10.7 100% 100% 98% 8.6 100% 100% 100% 10 25 87% 84% 96% 11% 12% 86% 82% 77% 94% 100% 96% 99%