费用效益评估模块

费用效益评估模块针对不同协同减排路径下的费用效益进行综合评估，目前包括减排成本核算、气候效应评估、环境健康效益评估和资源效应评估。减排成本核算方面采用减排成本动态核算模型，基于成本数据库中各类成本数据对未来产品生产技术、能源燃烧技术和污染末端治理技术演变下的综合减排成本进行核算。气候效应评估方面，目前包括温升效应评估和辐射效应评估。温升效应评估方面，根据现有排放源存量以及未来能源结构变化核算未来碳排放路径及锁定排放变化，评估碳排放的温升效应。在辐射效应评估方面，在暴露模拟得到的气溶胶浓度基础上，分别对其短波辐射强迫的直接影响与影响云微物理过程的间接影响进行评估，综合分析其辐射效应。在环境健康效益评估方面，将未来污染暴露、基准死亡率变化、人口总量及结构改变相结合，利用污染暴露响应模型分析污染相关的健康损失，核算环境健康效益。最后在资源效应评估方面，根据气象条件改变评估风光资源改变下的可利用性。同时在可再生能源需求上评估产业发展规模，评估关键矿产资源效应。

图1 减排成本核算模型框架

减排成本动态核算>

为合理测算不同情景下全国及重点区域未来的减排成本，基于中国近年来的能源转型与污染治理成本信息，在省级尺度上建立了减排成本核算模型。模型基于减排成本数据库实现了面向碳中和和清洁空气路径下的减排成本核算。在减排成本数据库中包括了各行业不同生产、燃烧、污染物末端控制、CCS碳捕集等技术的投资成本、运维成本，和能源消耗成本。在减排成本核算方面，针对电力供热、工业行业、移动源、民用源分别构建核算模型。其中燃煤电厂、钢铁、水泥、石化在设备层面构建，汽/柴油客/货车在车辆层面构建，其他精细行业则在技术层面构建。相较其他成本曲线模型，减排成本动态核算模型依据污染物减排量和不同减排率区间下的单位成本进行核算，能够更合理地刻画未来不同路径下技术演替的实施成本，在治理技术、行业措施、减排路径等不同层面分析减排成本的动态变化。目前减排成本动态核算模型仍在进行发布前的维护，未来将公开发布。

气候效应评估>

在气候效应评估方面，既考虑了与未来碳排放相关的温升效应，也考虑了未来污染排放变化下气溶胶浓度改变引起的辐射效应。在温升效应评估方面，将基于现有存量排放源与未来能源结构演变，核算锁定碳排放与未来碳排放变化，评估温升效应。在辐射效应评估方面，综合考虑气溶胶浓度改变对太阳短波辐射的直接影响与气溶胶影响云微物理过程的间接影响，评估气溶胶浓度变化对辐射效应的综合影响。

参考文献：

  • Tong D, Zhang Q, Zheng Y, Caldeira K, Shearer C, Hong C, Qin Y, Davis SJ. Committed emissions from existing energy infrastructure jeopardize 1.5 C climate target. Nature. 2019 Aug 15;572(7769):373-7. [链接]
  • Hong C, Zhang Q, Zhang Y, Davis SJ, Zhang X, Tong D, Guan D, Liu Z, He K. Weakening aerosol direct radiative effects mitigate climate penalty on Chinese air quality. Nature Climate Change. 2020 Sep;10(9):845-50.[链接] 
  • Hong, C., Zhang, Q., Zhang, Y., Davis, S. J., Tong, D., Zheng, Y., Liu, Z., Guan, D., He, K. and Schellnhuber, H. J., 2019. Impacts of climate change on future air quality and human health in China.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116(35), pp.17193-17200.[链接]
  • Zheng, Y., Zhang, Q., Tong, D., Davis, S. J., and Caldeira, K., 2020. Climate effects of China’s efforts to improve its air quality.Environmental Research Letters.[链接]

环境健康效益评估>

大气细颗粒物（PM2.5）、臭氧（O3）和二氧化氮（NO2）的长期和短期暴露均会带来不利健康效应，威胁人群健康。在评估我国居民长期及短期空气污染暴露水平的变化的基础上可以采用最新的污染暴露-响应模型估算空气污染暴露相关的成人过早死亡人数，从而量化我国气候和大气污染控制的健康效益。通过多组队列研究的结果整合分析，建立描述PM2.5暴露浓度与健康风险相关的污染暴露-响应曲线已被各类研究广泛采用。近年来，对于中国PM2.5污染暴露相关过早死亡的评估主要使用综合暴露-响应模型（IER）和全球暴露死亡模型(GEMM)。

综合暴露–响应模型(Integrated Exposure-Response, IER)

IER模型由Richard Burnett等人开发，用于计算25岁以上人群环境PM2.5暴露相关的健康负担。IER模型在全球疾病负担(GBD) 2010报告中首次提出，随后被广泛应用于PM2.5污染相关的健康效益评估。最初的IER模型选取缺血性心脏病、慢性阻塞性肺病、肺癌、下呼吸道感染和中风作为健康终点。同时由于缺乏高PM2.5浓度下的队列研究，采用了等效毒性假设将吸烟、家庭固体燃料使用过程的浓度暴露纳入暴露响应关系的构建中。

随着对于PM2.5污染相关健康负担研究的不断深入，越来越多高浓度暴露下的队列研究涌现，模型陆续放松了等效毒性假设，并加入了对更多疾病的影响评估。在最新发表的2019年全球疾病负担研究（GBD 2019）中，随着更多队列研究的加入，模型在拟合中使用了更为灵活的样条函数，建立了新的PM2.5污染暴露-响应曲线构建方法（MR-BRT），对归因于PM2.5暴露引发的过早死亡进行评估。在GBD2019中，除了评估PM2.5浓度暴露对缺血性心脏病、慢性阻塞性肺疾病、肺癌、下呼吸道感染和中风外，还增加了对于II型糖尿病的影响评估。更多对于GBD 2019方法及数据的介绍可参见GBD2019官网。

全球暴露死亡模型(GEMM)

全球暴露死亡模型（Global Exposure Mortality Model）是由Richard Burnett等人开发的全球环境PM2.5污染暴露疾病负担评估模型。在GEMM模型中纳入了来自16个国家的41项队列研究，其中包含了来自中国的高PM2.5污染暴露的研究，放松了早期IER模型中采用的等效毒性假设，同时建立了新的风险评估方法对环境PM2.5污染进行评估。更多对于GEMM模型的介绍可参见GEMM模型相关文章。

参考文献：

  • Liu, Y. #, Tong, D. #, Cheng, J., Davis, J, S., Yu, S., Yarlagadda, B., , Clarke, E, L., Brauer, Michael.,Cohen, J, Aaron.,Kan H., Xue, T., and Zhang, Q.*: Dynamic projection of anthropogenic emissions in China: methodology and 2015–2050 emission pathways under a range of socio-economic, climate policy, and pollution control scenarios, The Lancet Planetary Health, 6(2), e92-e99., 2022. [链接]
  • Xiao Q, Geng G, Xue T, Liu S, Cai C, He K, Zhang Q. Tracking PM2. 5 and O3 pollution and the related health burden in China 2013–2020. Environmental science & technology. 2021 Dec 23;56(11):6922-32. [链接]
  • Xue, T., Liu, J., Zhang, Q., Geng, G., Zheng, Y., Tong, D., Liu, Z., Guan, D., Bo, Y., & Zhu, T. (2019). Rapid improvement of PM2.5 pollution and associated health benefits in China during 2013–2017. Sci China Earth Sci, 62, 1847-1856. [链接]
  • Zheng Y, Xue T, Zhang Q, Geng G, Tong D, Li X, He K. Air quality improvements and health benefits from China’s clean air action since 2013. Environmental Research Letters. 2017 Nov 7;12(11):114020. [链接] 
  • Cheng J, Tong D, Liu Y, Bo Y, Zheng B, Geng G, He K, Zhang Q. Air quality and health benefits of China’s current and upcoming clean air policies. Faraday Discussions. 2021;226:584-606.[链接]
  • Liu J, Zheng Y, Geng G, Hong C, Li M, Li X, Liu F, Tong D, Wu R, Zheng B, He K. Decadal changes in anthropogenic source contribution of PM 2.5 pollution and related health impacts in China, 1990–2015. Atmospheric Chemistry and Physics. 2020 Jul 3;20(13):7783-99.[链接]
  • Xue T, Liu J, Zhang Q, Geng G, Zheng Y, Tong D, Liu Z, Guan D, Bo Y, Zhu T, He K. Rapid improvement of PM 2.5 pollution and associated health benefits in China during 2013–2017. Science China Earth Sciences. 2019 Dec;62:1847-56.[链接]

资源效应评估>

未来气候气象条件的改变与碳减排路径下的能源产业体系变革同时会对资源供需产生影响。模型重点评估了气象条件改变下的风光资源效应与可再生能源供需变化下的关键矿产资源效应。在风光资源效应评估方面，基于历史与未来气象条件的变化，分析太阳能与风能资源分布的变化情况，评估了风光资源的可利用性。在关键矿产资源效应评估方面，基于未来可再生能源需求，分析未来相关产业布局发展情况，预测产业发展规模，评估关键矿产资源的供需情况。

参考文献：

  • Tong D, Farnham DJ, Duan L, Zhang Q, Lewis NS, Caldeira K, Davis SJ. Geophysical constraints on the reliability of solar and wind power worldwide. Nature communications. 2021 Oct 22;12(1):6146. [链接]