[論文レビュー] An installation-level model of China's coal sector shows how its decarbonization and energy security plans will reduce overseas coal imports

Jorrit Gosens, Alex Turnbull+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2021

Global Energy Security and Policy被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、中国の石炭セクターに12,000のノードと40,000の輸送リンクを有する高解像度のイン stallationレベルのモデルを構築し、脱炭素化政策およびエネルギー安全保障政策が海上石炭輸入をどのように削減するかを分析した。その結果、国内石炭生産の拡大とインフラ投資により、2025年には石炭燃焼用石炭輸入が52–96メートルトン、2030年には56–124メートルトン減少し、モンゴルの低コスト石炭がさらに輸入を置き換えることが判明した。

ABSTRACT

China aims for net-zero carbon emissions by 2060, and an emissions peak before 2030. This will reduce its consumption of coal for power generation and steel making. Simultaneously, China aims for improved energy security, primarily with expanded domestic coal production and transport infrastructure. Here, we analyze effects of both these pressures on seaborne coal imports, with a purpose-built model of China's coal production, transport, and consumption system with installation-level geospatial and technical detail. This represents a 1000-fold increase in granularity versus earlier models, allowing representation of aspects that have previously been obscured. We find that reduced Chinese coal consumption affects seaborne imports much more strongly than domestic supply. Recent expansions of rail and port capacity, which reduce costs of getting domestic coal to Southern coastal provinces, will further reduce demand for seaborne thermal coal and amplify the effect of decarbonisation on coal imports. Seaborne coking coal imports are also likely to fall, because of expanded supply of cheap and high quality coking coal from neighbouring Mongolia.

研究の動機と目的

• 中国における国内石炭供給および輸送インフラが海上石炭輸入に与える影響を評価するにあたり、細分化されたモデル化の不足を補うため。
• 脱炭素化およびエネルギー安全保障政策の影響を、中国の石炭輸入依存度に定量的に評価するため。
• 鉄道、港、国境を越えるインフラ整備の最近の拡大が、石炭輸入のダイナミクスをどのように再編しているかを評価するため。
• 脱炭素化パスウェイに応じて石炭消費および生産の地理的シフトが輸入量に与える影響を評価するため。

提案手法

• 石炭鉱山、発電所、スチールミル、港、鉄道、道路セグメントをすべて含む、12,000のノードと40,000の輸送リンクを有する地理空間的・イン stallationレベルの中国石炭システムモデルを構築した。
• 2015–2019年の石炭生産、消費、輸送に関する実データを用いてモデルをキャリブレーションし、現在の状況を正確に再現するようにした。
• シナリオ分析を用いて、脱炭素化（地域および速度の違いを含む）、インフラ拡大（鉄道、港、UHV）および反事実的ケース（インフラの更新なし）の影響を検証した。
• コークス用石炭の価格プレミアム（コークス強度値に基づく）を含む、詳細な鉱山レベルの生産コスト、輸送コスト（鉄道、道路、港）を組み込んだ。
• GDP加重の削減を伴う沿海地方の代替脱炭素化パスウェイを含め、電力および鉄鋼セクターの石炭需要をベースラインと代替シナリオで予測した。
• 国内供給および輸送インフラ改善が輸入削減に与える影響を分離するために、異なるインフラおよび需要シナリオのモデル出力を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 国内石炭供給および輸送インフラの改善が、中国の海上石炭燃焼用石炭輸入依存度をどの程度低減するか。
• RQ2 特に内陸部対沿海部の石炭消費のシフト（特に鉄鋼および発電所の立地）が、輸入量に与える影響は何か。
• RQ3 中国が鉄道、港、国境を越える石炭インフラを拡大しなかった場合、2025年および2030年の石炭輸入量はどの程度になるか。
• RQ4 モンゴルにおける高品質コークス用石炭生産の拡大が、中国のコークス用石炭輸入に与える影響は何か。
• RQ5 中国の電力および鉄鋼セクターにおける脱炭素化のペースと地理的分布が、輸入削減にどの程度感受性を示すか。

主な発見

• 中国の海上石炭燃焼用石炭輸入は、2019年の2億900万トンを基準として、2025年には5200万トンから9600万トン、2030年には5600万トンから1億2400万トン減少すると予測される。
• コークス用石炭輸入は、2019年の6800万トンから、2025年には900万トンから1300万トン、2030年には1200万トンから1700万トン減少すると予想される。これはモンゴルからの石炭輸入増加によるものである。
• 特に鉄道および港の能力拡大がなければ、高需要シナリオでは輸入は2019年水準に近い状態が続き、低需要シナリオでも減少幅は小さくなるだろう。
• ハウジ鉄道線およびUHV送電網は、輸送コストを低減させ、中国南部沿海部における国内石炭が輸入石炭を置き換えるのを可能にする。
• 国内供給および輸送インフラの改善は、単なる脱炭素化よりも輸入削減に寄与しており、インフラが輸入ダイナミクスを規定する上で極めて重要であることが示された。
• 2019年のデータへのモデルキャリブレーションは高い正確性を示し、模擬結果が現実の石炭フローと密接に一致しており、将来的なシナリオ予測の有効性が裏付けられた。