山西低碳转型中长期展望：基于EPS模型构建“双碳”路径

关于绿色创新发展研究院（iGDP） 绿色创新发展研究院(Institute for Global Decarbonization Progress,iGDP)，2014年成立于北京，是专注绿色低碳发展的公益性国际化智库。iGDP自成立以来，根植我国绿色低碳实践，面向全球应对气候变化进程，服务决策者、实践者、投资者，通过跨学科、系统性、实证性的研究，推动能源和气候变化解决方案的科学化和精细化，与多方合作推动绿色低碳议题的多元化和国际化的沟通，提供有国际视野和前瞻思考的解决方案及公共知识产品，为全球可持续发展做出贡献。 关于山西科城能源创新研究院 山西科城能源环境创新研究院（Shanxi Coshare InnovationInstituteof Energy & Environment，SCIIEE）于2017年1月在山西省民政厅登记成立，是一家以推动区域可持续发展为目标的非营利研究机构和协同创新平台，联合国气候变化框架公约观察员机构。自成立以来，研究院围绕应对气候变化、能源绿色低碳转型、资源循环高效利用、低碳包容性转型、新质生产力培育、环境社会治理等领域开展研究，从政策倡导、战略研究、技术建议、能力建设、策略传播等角度为政府、企业和公众提供绿色低碳转型解决方案。 报告编写团队 绿色创新发展研究院（iGDP）：杨鹂、李鑫迪、袁雅婷、宋曼娇山西科城能源环境创新研究院：秦艳、赵跃华、刘宇、杨美艳、刘杰、许小静 联系方式 绿色创新发展研究院（iGDP）：igdpoffice@igdp.cn山西科城能源环境创新研究院：sxkecheng@163.com 报告设计 包林洁 感谢 非常感谢能源创新公司对本研究提供的技术支持。 衷心感谢中国宏观经济研究院能源研究所胡秀莲研究员、中国工业和信息化部赛迪研究院冯相昭研究员、中国科学院广州能源研究所廖翠萍研究员、浙江省发展规划研究院碳达峰碳中和研究室吴君宏副主任，以及世界资源研究所北京代表处可持续转型中心奚文怡研究员等专家在分省EPS建模过程以及本报告编写内容的修改方面提供的宝贵建议和意见。由于时间和资源的限制，目前报告未能充分采纳各位专家的每一项宝贵意见，我们将在后续的研究工作中不断修正和完善不足之处。 引用建议：杨鹂,秦艳,赵跃华,李鑫迪,袁雅婷,宋曼娇,刘宇,杨美艳,刘杰,许小静.(2024).山西低碳转型中长期展望：基于EPS模型构建“双碳”路径.北京：绿色创新发展研究院 免责声明：本报告编写及建模所需要数据和信息均基于公开、可得的数据源，报告内容是对所研究领域的初步探索，旨在加强相关领域的讨论交流，如有不足之处，敬请谅解并指正。报告中主要结论及观点仅代表作者迄今为止的认识，不反映作者所属机构以及研究支持方的立场。 目录 研究背景与目标........................................................................................................................................4 山西低碳转型现状...................................................................................................................................5 研究工具及方法.....................................................................................................................................10 山西能源消费和温室气体排放长期趋势...........................................................................................12 支持山西实现碳中和的关键领域及主要目标...................................................................................13 山西实现碳中和应关注的重点减排政策...........................................................................................14 山西实现碳中和的潜在投资需求及对GDP和就业的影响...........................................................18 结论和未来政策重点建议....................................................................................................................18 研究背景与目标 近年来，全球许多地区频繁遭遇极端天气，严重影响。到经济活动和公众健康。联合国环境规划署（United Nations Environment Programme, UNEP）呼吁各国，应采取更加有力的减排措施，以能源转型为重点，推动整体经济的低碳发展。这被认为是遏制全球持续变暖趋势的关键[1]。我国已经明确提出“2030年前碳达峰，2060年前碳中和”的双碳目标，并正在加快构建碳排放总量和强度双控制度体系（简称：碳排放双控）。地方在国家“双碳”战略的实施和落地中扮演着关键角色。这要求地方政府不仅用望远镜远眺，寻找符合本地区实际情况的低碳转型长期路径，还要用显微镜透视，甄别本地区面临的机遇和挑战，确保本地区的经济社会发展、能源转型和产业转型与全球应对气候变化的趋势相融合。 山西是我国经济发展相对滞后的煤炭资源型地区，其能源低碳转型无疑面临着复杂性和挑战性。山西的经济增长与煤炭市场的变化高度相关，例如2024年第一季度，山西的GDP增速在全国31个省份中排名垫底，主要原因是煤炭产量同比下降18.9%，煤炭工业增加值下降2.8%[2]。作为煤炭能源和重工业基地，山西肩负着保障国家能源安全的重要责任，而本地的电力和工业生产主要依赖于煤炭。同时，山西对于优化产业结构、提高人民生活水平有着强烈的愿望，预计在未来较长时间内能源需求将持续增长，低碳转型面临较大压力。 作为我国煤炭生产和消费大省之一，山西在中国实现“双碳”目标的过程中扮演着举足轻重的角色。本研究旨在通过构建山西能源政策模拟模型（Energy PolicyStimulator, EPS），系统量化模拟山西省面向碳中和的政策措施实施路径，及不同政策组合下能源消费、温室气体排放、投资需求和经济社会影响，为支持山西碳中和实现的政策评估提供科学支持工具。 本报告回顾了山西省低碳转型的进展情况。利用山西EPS模型和情景分析方法，报告进一步预测了山西省能源消费和温室气体排放的长期趋势，识别了在双碳情景下山西省需重点关注的关键领域、主要目标设定以及优先实施的减排政策。同时，报告评估了这些政策实施所需的投资规模，以及它们对GDP和就业产生的潜在影响。基于这些分析，报告为山西省低碳转型提供了方向性的政策建议。 山西低碳转型现状 山西作为传统的煤炭资源大省，其社会经济发展水平相对较低。在全国范围来看，山西的经济发展处于中下游水平，即使在同类资源型省份中也是并不处于领先地位。2023年，山西省的GDP总量为25698.18亿元人民币；人均GDP 73984元人民币。这两项指标均低于全国平均水平。在与内蒙古、陕西、新疆等其他三个同类资源型省份的比较中，山西省的GDP总量低于陕西省，排名第二；人均GDP低于内蒙古和陕西，排名第三[3]。 山西省面临更大的公正转型压力和挑战。煤炭行业的增长乏力不仅增加了本地就业的难度，也加剧了人口外流现象，进一步影响了人口规模的缩减。自2010年以来，山西省采矿业的就业人数呈逐年下降的趋势，但采矿业仍然是省内劳动力就业的主要领域。2022年，煤炭开采和洗选行业用工人数占全省工业比重45.28%，远高于全国平均水平（3.45%）[5]。山西省常住人口的峰值同样出现在2010年，2010至2023年间年均人口增长率为-0.24%，至2023年，常住人口相较于2010年减少了约288万人。 近年来，山西在经济增长与能源相关二氧化碳排放呈现弱脱钩趋势。数据显示，自2010年以来，山西省碳排放增速显著低于GDP增速（图1）。通过Tapio脱钩指数分析，2005-2022年期间，山西省脱钩指数由-0.11增至0.54，表明目前处于弱脱钩状态。但是，2022年的山西单位GDP能耗强度和碳排放强度仍是全国平均水平的2.3倍和3倍。 同全国水平相比，山西省的经济发展对煤炭消费依赖度较高，且对非化石能源的利用相对较低。2022年，山西煤炭消费占一次能源消费总量的比重高达80.56%，这一比例显著高于全国平均水平24.36个百分点。非化石能源消费量占能源消费总量的比重仅为9.8%，比全国平均水平低了7.68个百分点（图2）。 数据来源：山西省能源消费结构采用发电煤耗计算法，根据《山西统计年鉴2023》相关数据测算；全国能源消费结构来源于《中国统计年鉴2023》 山西省是电力外送大省，2023年外送电量占全省发电量的35.3%。山西省电力供应结构以煤电为主，但近些年来风电和太阳能光伏发电发展迅速。尽管如此，与全国平均水平相比，山西省在可再生能源发电方面仍有较大的提升空间。2023年，山西省可再生能源发电1装机容量占全省发电装机的40.14%、发电量占全省发电量的20.00%，这两个比例分别低于全国平均水平11.83个百分点和13个百分点。与此同时，山西煤电装机容量和发电量分别占全省的54.5%和74.8%。 基于可得数据分析，山西省二氧化碳排放量约占全国排放总量为4%左右2。主要排放部门集中在电力及热力供应行业、以及以钢铁、化工、炼焦和煤炭开采为代表的工业部门。这两个部门的排放量约占全省总排放的85%左右（见图3）。 数据来源：基于《山西统计年鉴2023》及《中国统计年鉴2023》提供的分部门和行业能源消费数据进行整理和估算 山西正致力于将碳达峰和碳中和战略目标与本地资源和产业特征相结合，以实现低碳转型。在“十四五”期间，山西相继发布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念切实做好达峰碳中和工作的实施意见》《山西省碳达峰实施方案》以及一系列不同领域碳达峰实施方案（简称：“1+X”方案），对实现碳达峰目标的发展方向、重点任务进行部署。这些政策文件体现了山西省在推动低碳转型达成的共识。 作为能源大省，山西在确保国家能源安全的同时，推动煤炭与新能源的优化组合，重点在煤炭开采、钢铁、建材、焦化、化工、有色金属等行业实施减排，同时强化煤炭清洁利用和甲烷控排。通过这些措施，山西省努力在国家整体战略中实现碳达峰和碳中和，同时也在探索和实施符合自身实际的碳减排路径(表1和表2)。 研究工具及方法 iGDP和山西科城能源环境创新研究院（Coshare）基于公开数据来源，采用能源创新政策与技术公司（Energy Innovation，EI）开发的能源政策模拟模型（Energy PolicyStimulator, EPS）作为分析工具，联合构建了山西EPS模型。EPS是一个基于系统动力学的免费和开源分析工具，用于模拟和评估能源与气候政策调整对能源消费、温室气体排放、污染物排放、投资需求及相关宏观社会经济指标的影响（图4）。 模型研究基年为2020年，预测年份为2021-2060年，设置了三个情景，分别为2020政策冻结情景、政策情景、双碳情景（表3）。 我们通过山西EPS建模研究和情景分析，量化模拟了山西低碳转型的中长期路径，识别不同时间阶段下应