俄乌战争对欧洲能源格局与碳减排的影响

《Sustainable Futures》：Impact of the Russian-Ukraine war on European energy landscape and carbon emission reduction

　　

为应对全球变暖，未来碳减排是全球面临的重大挑战。俄乌战争深刻影响欧盟能源结构，进而将极大影响欧盟未来碳排放轨迹。本研究采用排放因子法（Emission Factor Method）和LEAP模型（Long-range Energy Alternatives Planning，长期能源替代规划模型）科学评估俄乌战争对全球能源格局及碳减排的影响。结果表明：俄俄乌战争将导致全球能源进出口格局发生剧烈变化，俄罗斯能源在全球能源出口格局中的占比将大幅下降，而美国等国家的能源出口占比将显著上升；同时，新能源占比将大幅提升，形成新的能源结构体系。2025—2030年间，欧盟国家太阳能和风能等新能源占比将提高12%。在乐观假设下，新能源体系可能使欧盟在2040年左右实现碳中和（Carbon Neutrality），较当前目标时间表提前约10年。本研究有助于优化欧盟能源结构以主动应对潜在能源危机，并为其碳减排策略的实施奠定科学基础。

气候变化是当今人类面临的主要挑战之一。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）指出，化石能源燃烧导致的大气二氧化碳浓度增加是全球气候变化的主要原因。IPCC第六次评估报告提出，为实现《巴黎协定》目标，全球煤炭、石油和天然气消费应较2020年水平分别减少95%、60% broad和45%。研究表明，欧洲当前的适应政策远未达到全球2°C温升目标。在俄乌战争背景下，全球气候变化减缓策略存在很大不确定性。

全球能源价格自2021年年中以来持续上涨，受后疫情时代需求激增推动。特别是俄乌战争升级进一步加剧了能源价格的飙升。2022年2月23日（冲突爆发前一天）至7月31日期间，欧洲天然气和电力批发价格分别大幅上涨115%（109%）和237%（138%）。随着战争升级，价格紧张已从现货市场蔓延至整个期货能源价格期限结构，表明高能源成本预计将持续较长时间。能源供需的剧烈波动为未来能源发展前景带来重大不确定性。欧盟能源结构高度依赖化石能源，且化石能源自给率低。俄罗斯是欧盟最大的石油和天然气出口国，2020年欧盟从俄罗斯进口能源占其总需求的24.4%。欧盟自2022年8月起正式禁止从俄罗斯进口煤炭，自2023年起禁止进口石油。此外，多个国家今年已对俄罗斯实施制裁，暂停管道油气进口，并宣布计划到2022年将俄罗斯天然气消费量减少至少三分之一。为应对能源危机，欧盟也提出了一系列对策。欧盟委员会与国际能源署（International Energy Agency, IEA）联合提出减少俄罗斯能源依赖的计划，一年内将俄罗斯天然气进口量减少三分之二，2030年消除进口依赖。此外，《2030年气候与能源框架协议》提出2030年欧盟可再生能源比例应提高至32%。2022年为实施RePowerEU战略的一揽子计划中，欧盟委员会将2030年清洁能源比例从40%—45%提高。尽管如此，从2030年低于50%的清洁能源比例到2040年近完全脱碳的转变仍代表极为艰巨的挑战。目前，已有大量研究致力于调查欧盟历史能源供需挑战，凸显欧盟过度依赖单一未来能源途径的问题。为实现二氧化碳排放减少80%的目标，多项基于欧盟2050的研究考察了欧盟能源政策的应用以及风能、光伏等新能源对未来欧盟能源结构的影响。近年来，欧盟本地二氧化碳排放已大幅减少，生产排放降幅相对较小，消费排放略有增加。Alola计算了欧盟各国的温室气体（Greenhouse Gas, GHG）排放，结果显示2010至2018年欧盟碳排放呈波动下降趋势，部分欧盟国家已实现净零排放目标。其他基于能源价格和需求对未来欧盟碳排放的研究发现，随着碳价上涨，碳排放强度与边际成本之间的相关系数显著增大。关于俄乌战争短期影响的研究表明，欧盟二氧化碳排放因战争减少超过10%，国内生产总值（Gross Domestic Product, GDP）下降约2%。然而，现有研究对快速变化的危机条件下准确估算碳排放的方法学挑战关注有限。特别是，俄乌战争造成的干扰增加了数据不确定性，对传统碳核算方法的适用性提出质疑。

目前，常用的碳核算技术主要有三类。第一类是生产端碳核算，主要依赖排放因子（参考法和部门法）；第二类是消费端碳核算，又称碳足迹（Carbon Footprint）法；第三类是实时监测方法，主要基于观测和卫星数据。第一种方法通过将活动数据与相应排放因子结合来估算排放；第二种方法受数据连续性低和时空分辨率不足的制约；第三种方法虽有望用于实时监测，但仍受卫星数据成本高和实时精度不足的制约。俄乌战争的紧迫性进一步延迟了能源统计数据的收集，而观测数据仍不足以区分部门差异。

鉴于这些局限性，LEAP模型等综合建模框架为在不确定性条件下捕捉能源系统动态和碳排放过程提供了更合适的方法。LEAP模型广泛用于能源规划、政策制定和学术研究，可同时核算生产端和消费端因素，并通过模拟其相互作用，捕捉整个能源系统的lished系统的动态演变。此外，LEAP允许构建多种情景，估算主要部门排放，并评估各种应急适应政策的有效性。

尽管文献日益丰富，仍存在若干研究空白。首先，大多数研究聚焦于短期影响或个别政策措施，对危机驱动情景下长期能源系统演变的探索有限。其次，俄乌冲突对欧盟能源结构转型的影响尚未充分纳入基于情景的建模框架。第三，缺乏将能源系统转型与不同适应路径下碳中和时间表相联系的整合分析。

因此，本研究旨在通过分析冲突促使的各种适应情景下欧盟未来能源结构和能源相关碳排放的变化，来填补这些空白。研究关注能源安全的短期影响及欧盟2050年碳中和目标的进展。作为全球减排的领导者，欧盟的碳趋势可为全球碳中和努力提供重要启示。基于这一分析，研究为优化欧盟能源结构以主动缓解潜在能源危机提供建议，并为其碳减排政策的有效性评估提供科学依据。

本研究采用LEAP模型，该模型被各类组织用于能源规划、政策制定和学术研究，其排放因子来自IPCC《国家温室气体清单指南》。研究设置2015—2020年为历史时期，假设2021年至俄乌战争爆发初期与历史情况相同，2021—2030年为未来预测期。基本经济数据（如人口、人均GDP等）假设未来增长率与历史时期相同。研究设立住宅、工业和交通三大能源需求部门。情景设置基于上述相同条件。研究整体区域为整个欧盟，但在能源出口和生产分析中，选取德国、法国、意大利、西班牙和荷兰五个代表性欧盟成员国，以反映欧盟能源系统的主要特征。

本研究主要基于俄乌战争爆发后欧盟国家潜在能源结构调整，设计未来适应路径。选取对战争影响显著的欧盟工业、交通和住宅三大部门，设置四种未来适应情景：基线情景（Baseline Scenario）以历史发展路径下的能源结构为基础，采用历史时期（2015—2020年）能源消费结构平均值并保持不变；情景1（Scenario 1）代表俄乌战争导致的能源供应短缺，俄罗斯能源进口中断迫使欧盟总能源消费减少24.4%，对应此前俄罗斯供应的能源进口份额；情景2（Scenario 2）为能源消费与基线相同、清洁能源填补能源赤字；情景3（Scenario 3）为能源消费不变、化石能源填补能源赤字。从SSP-RCP（共享社会经济路径—代表性浓度路径）框架来看，情景2概念上与以强气候政策和清洁能源快速部署为特征的可持续发展转型路径（类似SSP1）一致，而情景3更接近化石燃料发展路径（可比作SSP5），其中化石能源仍是能源结构的重要组成部分。

研究使用的数据来源包括：2021年1月至2022年7月的能源价格数据（原油、纽卡斯尔煤炭期货、亨利港天然气期货等）；欧盟统计局（Eurostat）2010—2022年基本经济数据；G20支持的联合石油数据库（Joint Oil Database, JODI）2010—2022年27个欧盟国家的月度油气进出口和生产数据。

研究结果显示：俄乌战争爆发后，国际能源价格迅速上涨，原油、天然气和煤炭期货价格均飙升，战争期间（2022年2—6月）国际原油期货价格上涨高达43%（煤炭37%）。欧盟能源进口在战争初期变化显著，石油进口上升5%，天然气进口上升4%，但随欧盟对俄制裁实施，能源进口显著下降。尽管欧洲能源生产及进出口波动不如国际能源价格剧烈，但能源危机确实已经出现，能源缺口无法通过临时增加进口完全弥补。

2025—2030年间，电力、天然气和燃油是欧盟最重要的能源物质，几乎占总能源需求的80%。基线情景下未来能源需求不变，总能源需求为6.8亿吨油当量（Mtoe）。情景1中，主要能源需求下降，天然气和燃油需求分别较基线减少18%和15%，总能源需求为6.49亿吨油当量。情景2中，清洁能源填补能源赤字，天然气和燃油需求分别下降8%和9%。情景3中，整体能源需求可达7.22亿吨油当量，几乎每种能源需求都将上升。与基线情景相比，三个情景的能源需求变化分别为-4.6%、-3.5%和6.1%。情景1中化石能源需求显著下降，但以牺牲工业发展和降低生活水平为代价。情景3使用高排放能源填补缺口， inevitably导致碳排放增加。情景2显著减少化石燃料依赖，增加清洁能源份额，有效缓解能源危机。

碳排放结果显示，天然气和柴油仍是主要碳排放来源。为验证模型预测准确性，研究参考2023年欧盟能源相关碳排放2908 MtCO₂e，该数值与情景2结果高度一致，偏差仅1.5%，表明欧盟已采取有效积极政策措施减缓碳排放。与基线情景相比，情景1和情景2均显示显著减排。到2030年，情景1和情景2中天然气和柴油碳排放分别下降约4%和3%。情景3中，到2030年天然气和柴油碳排放较基线增加约10%。无适应政策的情景3中，未来碳排放将达3253 MtCO₂e（2025—2030年），较基线上升约12%。情景1中未来碳排放降至2806 MtCO₂e，情景2中降至2845 MtCO₂e，到2030年较基线减少约6%。主动适应路径（情景2）不仅能有效缓解能源危机，还有助于减少碳排放。

模型扩展至2030年以后模拟显示，在积极清洁能源导向的适应路径（情景2）下，化石能源消费持续下降结合可再生能源快速扩张，可能使欧盟能源相关碳排放在2040年左右接近净零水平。该预测基于2030年以后的模型外推，且仅在相对乐观假设下成立。碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS）部署和森林碳汇估计贡献较小（分别约占总减排量的2%和6%—7%）。因此，实现2040年左右碳中和需要额外努力弥补2030年后排放缺口，包括加速负排放技术部署、终端部门深度电气化和强化与长期气候目标一致的政策干预。

本研究构建了欧盟多种未来能源需求和消费情景，应用LEAP模型预测碳排放长期趋势。结果表明，受俄乌冲突影响，欧盟未来能源结构可能发生显著转型，清洁能源份额持续增加。通过与2021—2024年历史数据对比分析，情景2下的排放预测与实际欧盟碳排放高度吻合，表明模型假设和预测具有合理稳健性。情景1探索了完全清洁能源替代假设路径下欧盟的潜在残余碳排放，为完全可再生能源采用下的脱碳极限提供洞见。

研究局限性包括：四种适应情景相对简化，仅考虑俄俄乌战争对欧盟能源系统的直接影响；基线情景中基本经济数据假设遵循历史增长趋势，但存在固有不确定性；全球能源市场可能通过供需调整在一定程度上缓解欧盟能源危机，这些间接效应未在当前情景设计中充分捕捉；未明确考虑需求侧对高能源价格的行为适应；能源效率改善程度的不确定性。此外，电网扩张和现代化瓶颈、关键矿产供应链依赖、大规模可再生能源部署的社会接受度问题、融资和公平成本分配等现实挑战可能制约清洁能源转型的可行性。

研究结论表明，俄乌战争对全球能源市场产生重大影响。2025—2030年间，与基线情景相比，三种情景的能源需求分别变化-4.6%、-3.5%和6.1%。无适应发展路径（情景3）下，工业和交通能源需求将显著增加。适应情景（情景2）下，天然气和石油能源需求分别显著下降8%和9%。能源需求快速增长，加上进口依赖和地缘政治不稳定等持续供应风险，增加了欧盟能源危机的可能性。三种情景碳排放分别达到2806 MtCO₂e、2845 MtCO₂e和3253 MtCO₂e，较基线分别变化-8%、-6%和12%。主动适应政策不仅能有效应对能源危机，还有助于减少二氧化碳排放，实现2050年碳中和目标。本研究为欧盟调整能源结构提供建议，为欧盟碳减排实施提供科学依据。