長江流域碳排放量的測算及減排研究*

楊 勇 包菊芬

(重慶三峽學(xué)院，重慶 404100)

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長江流域碳排放量的測算及減排研究*

楊 勇 包菊芬

(重慶三峽學(xué)院，重慶 404100)

鑒于長江流域環(huán)境保護在我國轉(zhuǎn)型發(fā)展中的重要戰(zhàn)略地位，為定量研究長江流域碳排放量的變化趨勢，文章在齊紹州和付坤建立的測算方法基礎(chǔ)上，建立了分行業(yè)、分省區(qū)、分時段測算長江流域的碳排放量及其增長率的測算方法。長江流域碳排放量的結(jié)構(gòu)及其增長率變化趨勢表明，總的碳排放量增長率正在不斷下降。這是由于長江流域各省區(qū)正在大力發(fā)展交通、物流、通訊業(yè)等惠及民生的產(chǎn)業(yè)，政府系列政策的實施效果不斷得到體現(xiàn)。

長江流域；碳排放量；測算；節(jié)能減排

保護好長江流域豐富的水資源在國家經(jīng)濟發(fā)展中具有極其重要的戰(zhàn)略地位。長江發(fā)源于唐古拉山脈各拉丹冬峰西南側(cè)，干流流經(jīng)青海、西藏、四川、云南、重慶、湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海11個省市區(qū)。長江干流宜昌以上為上游，宜昌至湖口為中游，湖口以下為下游。長江流域面積寬廣，水文氣候條件異常多變，因而在開發(fā)與保護并重原則之上探索如何將水資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢，以及經(jīng)濟與環(huán)境如何協(xié)調(diào)發(fā)展，是長江流域發(fā)展所面臨的核心問題。同時，長江流域還面臨著極為嚴(yán)峻的環(huán)境壓力，加強長江上中游水土保持，強化水土流失預(yù)防監(jiān)督和生態(tài)修復(fù)、減少長江流域碳排放量，這將是今后很長一段時期內(nèi)長江流域發(fā)展的主要任務(wù)[1]。

區(qū)域碳排放量及其結(jié)構(gòu)的變化趨勢從根本上表現(xiàn)了該區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向及趨勢，也可以據(jù)此判斷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化是否有利于該區(qū)域的環(huán)境改善。鑒于此，本文就長江流域自1997—2011年碳排放量及其結(jié)構(gòu)變化進行測算，并就減排措施提出一些相應(yīng)的建議。

一、文獻回顧

針對碳排放問題，國內(nèi)學(xué)者就碳排放量的變化、碳排放與經(jīng)濟增長的關(guān)系、影響區(qū)域碳排放的因素、碳排放量的省區(qū)集聚特征等問題展開了研究[1-4]。為了解長江流域碳排放量及其結(jié)構(gòu)變化趨勢，本文將主要涉及到的是測算碳排放量理論及方法，故就碳排放量的測算理論及方法做一個簡單的述評。

齊紹州和付坤對現(xiàn)有碳排放量的測算方法做了很好的綜述[5]。目前的核算方法可以區(qū)分為系統(tǒng)核算法和非系統(tǒng)核算法兩類，前者又可以進一步區(qū)分為生命周期法和模型法兩種方法，后者也可以區(qū)分為實測法、物料平衡法和清單法三種核算方法。

生命周期法主要用于測算建筑、煤電和出口貿(mào)易領(lǐng)域碳排放量。該方法分別測算從產(chǎn)品的生產(chǎn)、消費到廢棄物處理全過程中每個節(jié)點的碳排放量，然后加總為總的碳排放量。張智慧等、夏德建等就使用該方法進行了碳排放量的測算[6-7]。

模型法有宏觀模型和生態(tài)模型兩種，前者的優(yōu)點在于預(yù)測碳排放量，具體包括Leap模型[8]、Logistic模型、動力學(xué)模型[9]、Markal模型[10]；后者假定森林和土地的碳排放量反映了所有人類的碳排放行為，該方法通過模擬森林和土地的碳排放過程來推定總的碳排放量[11]，包括Procomap模型、CO2FIX模型、Century模型和Roth模型等。但是，生態(tài)模型由于難以找到合適的方法來確定所涉及到的系列參數(shù)而很少被使用。

實測法就是使用儀器設(shè)備測試氣體排放的速度、二氧化碳濃度及其流量，按照預(yù)設(shè)的方法計算碳排放量。它包括樣本法和在線連續(xù)測試法兩種方法。

物料平衡法是“把工業(yè)排放源的碳排放量、生產(chǎn)工藝和資源(原材料、能源)的綜合利用結(jié)合起來，系統(tǒng)地、全面地研究生產(chǎn)過程中碳排放的一種科學(xué)有效的計算方法”[5]。值得注意的是，該方法對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)儲備的要求非常高。

清單法是按照IPCC《國家溫室氣體清單指南》的要求編制溫室氣體清單，根據(jù)不同能源的消費量及其碳排放因子來計算總的碳排放量。計算公式為：

能源消費碳排放量=能源單位低位熱值×單位熱值碳排放量×能源消費量×碳氧化率

(1)

由于清單法不僅對數(shù)據(jù)要求較低，在中國統(tǒng)計年鑒、省區(qū)統(tǒng)計年鑒及中國能源統(tǒng)計年鑒中就可以找到所需數(shù)據(jù)，而且主要是針對能源消費中的碳排放量進行測算，因此，國內(nèi)學(xué)者一般采用清單法測算能源消費的碳排放量。

本文依據(jù)清單法，并參考了齊紹州和付昆建立的省級區(qū)域碳排放量測算方法[5]，在區(qū)分能源加工轉(zhuǎn)化中生產(chǎn)端與消費端各自應(yīng)負(fù)責(zé)的碳排放份額的基礎(chǔ)上，分行業(yè)、省區(qū)測算了長江流域1997—2011年共15年的年度碳排放的變化情況，據(jù)此提出了長江流域進一步減排的原則性建議。

二、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的選取與計算

(一)能源消費數(shù)據(jù)的選取

國內(nèi)省區(qū)統(tǒng)計年鑒提供了以標(biāo)準(zhǔn)煤表示的全社會綜合能源平衡表，但是，不同省區(qū)的能源消費結(jié)構(gòu)存有很大的差異，按照標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)來測算總碳排放量將會產(chǎn)生顯著的誤差。而《中國能源統(tǒng)計年鑒》提供了地區(qū)能源平衡表(實物量)，不僅分列了能源加工轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、損失量數(shù)據(jù)、終端消費量，該地區(qū)能源平衡表(實物量)還分別提供了農(nóng)、林、牧、漁水產(chǎn)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、交通運輸、倉儲和郵政業(yè)、批零住宿業(yè)、餐飲業(yè)、生活及其它能源終端消費結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。本文將采用1997—2011年《中國能源統(tǒng)計年鑒》中的地區(qū)能源平衡表(實物量)數(shù)據(jù)進行行業(yè)和地區(qū)能源消費碳排放量的測算。

另外，為符合計算要求，我們還需要對能源消費數(shù)據(jù)進行必要調(diào)整。火力發(fā)電及供熱消費化石能源產(chǎn)生了碳排放，應(yīng)該計入能源消費碳排放量的核算之中。同時，在終端消費中用作工業(yè)原材料的各種化石能源消費量因為沒有產(chǎn)生碳排放，應(yīng)該從碳排放核算中減掉。

(二)化石能源排放因子的選取

國內(nèi)學(xué)者一般采用的是《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中推薦的排放因子。按照齊紹州和付昆的分析[5]，該推薦因子存在能源品種劃分與我國不一致、推薦的低位熱值及其含碳量與我國實際不符、將所有化石能源的碳氧化率設(shè)為100%也過于牽強三個問題，從而極大降低碳排放量測算的準(zhǔn)確性。因此，本文選取國家發(fā)改委2011年5月制定的《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》中的各種化石能源單位熱值含碳率及其燃燒氧化率?；茉吹臀粺嶂等∽詺v年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》。所有需要的化石能源品種碳排放相關(guān)參數(shù)可以從《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》、《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》等出版物中查到。其它焦化產(chǎn)品低位熱值來源于《能源消耗引起的溫室氣體排放計算工具指南》(世界資源研究所編)。

(三)熱力與電力排放因子的選取

針對二次能源消費的碳排放核算，當(dāng)前的主流處理方法是：就熱力而言，一般認(rèn)為在生產(chǎn)階段就核算了它的碳排放量，將消費階段的碳排放量設(shè)為零；就電力而言，要么將其消費階段的碳排放量設(shè)為零，要么依據(jù)國家發(fā)改委每年公布的中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子進行核算。本研究采用齊紹州和付昆的做法[5]，依據(jù)二次能源的當(dāng)量值(Energy Calorific Value，ECV)和等價值(Energy Equivalent Value，EEV)兩個變量將熱力和電力碳排放量在消費端和生產(chǎn)端進行分?jǐn)?。具體計算方法如下：

(2)

(3)

(4)

其中，EEVi指的是第i年二次能源(熱力或者電力)的等價值，電力EEV的單位為kgce/kW·h，熱力EEV的單位為kgce/MJ；

FCij指的是第i年生產(chǎn)二次能源(電力或熱力)消費的j種化石能源量，單位為kg或m3；

Rj指的是化石能源j的標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù)，單位為kgce/m3或者kgce/kg；

EGi指的是第i年某省區(qū)二次能源的生產(chǎn)量，電力單位是108kW·h，熱力單位是1010kJ；

ECV指的是二次能源的當(dāng)量值，單位是kgce/kW·h或者kgce/MJ；

Ki指的是第i年二次能源碳排放量在生產(chǎn)和消費之間的分?jǐn)偙壤?，此處是生產(chǎn)端承擔(dān)的比例；

EFi指的是第i年二次能源(電力或熱力)消費的碳排放因子，電力的單位為tCO2/104kW·h，熱力的單位為tCO2/106kJ；

EFco2，j指的是第j種化石能源的碳排放因子，單位為kgCO2/kg或者kgCO2/m3；

ECi是第i年某省級區(qū)域二次能源的消費量，電力單位是108kW·h，熱力單位是1010kJ。 三、長江流域省級區(qū)域碳排放量測算

(一)長江流域各省區(qū)二次能源(電力與熱力)消費碳排放因子

根據(jù)公式(2)、(3)和(4)計算1997—2011年長江流域各省區(qū)歷年電力和熱力消費的碳排放因子，如表1所示。由于西藏的數(shù)據(jù)沒有查到，在具體測算的時候就只有10個省區(qū)市。經(jīng)與國家公布的大區(qū)電網(wǎng)基準(zhǔn)線碳排放因子相比較，采用電力和熱力消費端與生產(chǎn)端分?jǐn)傇瓌t得到的排放因子要小得多，基本上只有前者的13%左右。因此，采用國家公布的大區(qū)電網(wǎng)基準(zhǔn)線碳排放因子測算的話，將存在重復(fù)計算的問題。

表1 長江流域分省區(qū)電力與熱力消費碳排放因子(單位：電力tCO2/104 kW·h；熱力tCO2/106 kJ)

注：由于篇幅有限，1997年的數(shù)據(jù)未在表1、表2和表3中列出。

(二)長江流域能源消費碳排放量

1.總體碳排放情況

長江流域1997—2011年碳排放量總體上下降了20%，年均下降19.89%。從排放總量來看，1997—2011年長江流域碳排放量呈現(xiàn)倒“N”波動趨勢，即1997—2000年有一個緩慢下降趨勢，自此以后又出現(xiàn)一個持續(xù)上升階段，直至2008年之后，顯著下降趨勢又再次出現(xiàn)(如圖1所示)。從增長率的波動來看，除了2002—2004年期間有一個較顯著的波動以外，考察期的其它時間段均較為平穩(wěn)，直至2009年之后排放變化率出現(xiàn)急劇下降(如圖2所示)。這種變化與國務(wù)院2009年批準(zhǔn)實施《長江流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)》有關(guān)，說明國家政策規(guī)制對于長江流域的節(jié)能減排有較為明顯的效果。

圖1 長江流域總的碳排放量及其趨勢(單位：噸)

2 .分省區(qū)碳排放情況

由表2可知，從各省區(qū)碳排放量的變化率來看，在整個考察期，總體上呈現(xiàn)下降趨勢的有上海、安徽兩個省區(qū)，其中上海下降了73%，安徽下降了34%。碳排放上升趨勢顯著的省區(qū)有：青海上升了189%；江西上升了140%；重慶上升了134%；湖北上升幅度最低，只有17%。由此可見：(1)從碳排放的增長率來看，長江上游的減排壓力要遠大于長江下游。(2)經(jīng)濟發(fā)展水平與碳排放的增長率具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，即經(jīng)濟越發(fā)達，碳排放增長率越低；反之，碳排放增長率越高。這表明，在當(dāng)前世界經(jīng)濟發(fā)展模式轉(zhuǎn)軌階段，節(jié)能減排不一定會降低經(jīng)濟發(fā)展速度。

圖2 長江流域總的碳排放量年均增長率

年份 上海江蘇安徽江西湖南湖北重慶云南四川青海1998-0.07-0.71-0.63-0.35-0.01-0.05-0.06-0.39-0.030.001999-0.043.260.140.86-0.14-0.130.120.00-0.05-0.0520000.220.03-0.030.460.08-0.030.05-0.090.150.012001-0.160.080.28-0.160.11-0.03-0.070.25-0.010.3220020.140.05-0.860.000.02-0.06-0.15-0.220.130.002003-0.970.0012.740.160.240.31-0.070.240.200.1320040.000.12-0.170.190.080.160.87-0.100.19-0.122005-0.030.220.090.140.300.19-0.290.140.021.062006-0.030.180.080.120.230.16-0.410.120.020.5120070.020.01-0.040.230.020.053.051.20-0.06-0.4820080.040.150.23-0.03-0.04-0.090.13-0.16-0.040.402009-0.21-0.070.09-0.05-0.07-0.17-0.100.060.13-0.0620100.190.450.23-0.040.720.260.060.170.060.012011-0.74-0.68-0.57-0.14-0.47-0.23-0.140.07-0.090.061997—2011-0.730.19-0.341.400.820.171.340.890.731.89

3.行業(yè)碳排放情況

從行業(yè)碳排放量來看，火力發(fā)電碳排放量一直處于穩(wěn)定上升狀態(tài)，考察期年復(fù)合平均增長率為24%。供熱的碳排放量上升幅度一直較高，考察期年復(fù)合平均增長率為289%。在考察期內(nèi)，碳排放增長率依次下降最快的行業(yè)有農(nóng)林、工業(yè)、批發(fā)零售餐飲業(yè)及生活消費等行業(yè)。碳排放增長率最高的行業(yè)依次為交通運輸倉儲、郵政業(yè)及供熱等產(chǎn)業(yè)，如表3所示。

行業(yè)碳排放量變化率特征表明：長江流域?qū)嶓w產(chǎn)業(yè)的減排效果非常顯著；與物流相關(guān)的交通運輸倉儲、郵政業(yè)由于快速發(fā)展導(dǎo)致了較高的碳排放增長率；生活及供熱行業(yè)等與民生相關(guān)的產(chǎn)業(yè)碳排放量較顯著的增長，說明了長江流域民生事業(yè)的快速發(fā)展。由此可見，長江流域碳排放量結(jié)構(gòu)表示了該區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的效果業(yè)已顯現(xiàn)，物流通訊等制約經(jīng)濟發(fā)展的短板正在逐步得到改進，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也朝著惠及民生、促進內(nèi)需的方向發(fā)展。

4. 長江流域減排對策

從我們對長江流域1997—2011年15年間碳排放量的測算來看，長江流域碳排放結(jié)構(gòu)良性化轉(zhuǎn)換效果顯著，表現(xiàn)為工業(yè)、農(nóng)業(yè)等耗能排放顯著降低，物流耗能排放持續(xù)上升，民生耗能排放顯著上升等特征。這也為長江流域下一階段的節(jié)能減排措施指明了方向。

一是調(diào)整、優(yōu)化物流業(yè)的能源利用結(jié)構(gòu)。長江流域物流業(yè)的迅猛發(fā)展說明了該區(qū)域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的成效，為適應(yīng)不斷高速發(fā)展的物流業(yè)，如何優(yōu)化物流業(yè)的能源利用結(jié)構(gòu)、進一步增強節(jié)能減排的效果是下一步工作的重點之一[12]。這包括如何充分利用長江豐富的水資源調(diào)整、優(yōu)化物流業(yè)的能源利用結(jié)構(gòu)，如何優(yōu)化、創(chuàng)新水運模式及水運新技術(shù)的運用等。

二是調(diào)整、優(yōu)化民生事業(yè)的能源利用結(jié)構(gòu)。注重民生、發(fā)展民生事業(yè)是經(jīng)濟發(fā)展到一定階段之后必然的結(jié)果，是理性的政府、系列經(jīng)濟主體的必然選擇。如何在發(fā)展民生事業(yè)的同時，加強新能源、新技術(shù)的推廣和使用，創(chuàng)造能源節(jié)約型和環(huán)境友好型的民生經(jīng)濟將是今后社會各界關(guān)注的問題。

三是建立長江流域一體化發(fā)展的體制機制，共創(chuàng)節(jié)能型的長江經(jīng)濟體系。今年國家通過了上海自貿(mào)區(qū)建設(shè)方案，打造東方世界的金融中心、貿(mào)易中心將成為中國下一輪改革紅利釋放的試驗場。長江流域內(nèi)的各省區(qū)的最優(yōu)選擇是盡快探索實施經(jīng)濟一體化的體制機制，在加快呼應(yīng)上海自貿(mào)區(qū)建設(shè)的過程中分享改革紅利。具體包括：省際發(fā)展協(xié)調(diào)機制、省際分工體系、省際物流協(xié)調(diào)機制、區(qū)域高層論壇年會等。主要任務(wù)是逐步解決環(huán)境補償問題、協(xié)同發(fā)展問題、區(qū)際分工問題及新生城市群劃界發(fā)展問題等[13]。

四是擺脫經(jīng)濟發(fā)展就要高排放這一陳舊觀點的束縛。測算結(jié)果顯示，在當(dāng)今信息化及高科技頻現(xiàn)的時代，經(jīng)濟發(fā)展不一定伴隨著高排放。落后地區(qū)完全可以借助技術(shù)和信息的力量進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，節(jié)能減排的同時，達到發(fā)展經(jīng)濟的目的。重慶就專門對區(qū)縣發(fā)展功能進行了科學(xué)區(qū)分，將渝東北地區(qū)規(guī)劃為“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”，將渝東南地區(qū)規(guī)劃為“生態(tài)保護發(fā)展區(qū)”，并在此基礎(chǔ)上，制定了與之配套的系列產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，其目的就是既要發(fā)展經(jīng)濟，又不能破壞環(huán)境。這將是對長江流域經(jīng)濟發(fā)展模式的有益探索。

表3 長江流域碳排放量分行業(yè)年均增長率

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(責(zé)任編輯 尹春霞)

Research on Carbon Emissions Measurement and MitigationCountermeasures in The Yangtze River Basin

YANGYongBAOJufen

(Graduated School of Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404100)

Considering the fact that environmental protection in the Yangtze river basin has a most important strategic position during the development of our country's transformation, based on JiShao and FuKun, the paper has constructed the measurement of calculation methods and its growth rate of carbon emissions for the quantitative research on the Yangtze river basin carbon change trend. Structure of the carbon emissions in Yangtze river basin and its growth trend shows that the total carbon emissions growth rate is falling because the Yangtze river is to develop the transportation logistics industry board industry which seriously restricting economic growth and to develop the industries which benefit the livelihood of the people. Those results show that effect came from series of government policy implementation, and it also provides a direction for energy conservation and emissions reduction in Yangtze river basin in the future.

The Yangtze River basin; carbon emissions; measurement; energy saving and emission reduction

2015-01-22

重慶市教委科技項目“重慶戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)出口品的國內(nèi)技術(shù)含量：測度、比較與提升研究”，項目編號：KJ131124。

楊勇(1971— )，男，教授，博士，研究方向：區(qū)域經(jīng)濟與貿(mào)易發(fā)展。

包菊芬(1972— )，女，經(jīng)濟師，研究方向：區(qū)域經(jīng)濟與財務(wù)管理。

10.3969/j.ISSN.2095-4662.2015.04.007

F062.2

A

2095-4662(2015)04-0039-06