中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)集研究

蔡博峰+王金南+楊姝影+毛顯強(qiáng)+曹麗斌

摘要 城市CO2排放數(shù)據(jù)的可獲取性和質(zhì)量直接影響了城市碳排放的科學(xué)研究、低碳戰(zhàn)略制定及公眾對(duì)于城市低碳發(fā)展的監(jiān)督和參與。數(shù)據(jù)缺乏和多源數(shù)據(jù)的不確定性大是中國(guó)城市CO2排放核算和低碳城市規(guī)劃面臨的重要問(wèn)題和挑戰(zhàn)，而這些問(wèn)題同時(shí)也導(dǎo)致中國(guó)低碳城市研究水平參差不齊。本研究使用自下而上建立的中國(guó)高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)（空間分辨率為1 km），采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)源和規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)處理方法，建立中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)集，供研究者和決策者參考。城市CO2排放計(jì)算借鑒國(guó)際上較為成熟和應(yīng)用廣泛的核算方法，包括范圍1和范圍2排放。以北京、上海、天津、重慶和廣州5個(gè)典型城市的能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自上而下計(jì)算其CO2排放作為參考水平，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集的數(shù)值質(zhì)量，結(jié)果顯示5個(gè)城市的數(shù)據(jù)差異均不超過(guò)10%。中國(guó)城市CO2排放整體呈現(xiàn)北方大于南方，東部高于中部和西部的空間格局。CO2排放量較高的城市大多處于華北、東北以及華東沿海地區(qū)，西部地區(qū)城市CO2排放量則較低。城市CO2排放8個(gè)部門(mén)（工業(yè)能源、工業(yè)過(guò)程、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、交通、范圍2排放）之間的相關(guān)性中，城鎮(zhèn)生活和交通排放的相關(guān)性最高，并且呈現(xiàn)顯著性（p<0.001），工業(yè)過(guò)程排放和服務(wù)業(yè)排放的相關(guān)性最弱且沒(méi)有顯著性。基于中國(guó)高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)的中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)集的不斷完善和發(fā)展，為中國(guó)城市CO2排放研究奠定了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為城市CO2排放橫向比較和對(duì)標(biāo)工作提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞 城市；CO2排放數(shù)據(jù)集；中國(guó)高空間分辨率網(wǎng)格

中圖分類號(hào) X196 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2017）02-0001-04 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2017.02.001

城市溫室氣體排放清單或者排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是城市碳減排和低碳發(fā)展評(píng)估、規(guī)劃的基石和標(biāo)尺。數(shù)據(jù)缺乏和多源數(shù)據(jù)的不確定性是中國(guó)城市CO2排放核算和低碳城市規(guī)劃面臨的重要問(wèn)題和挑戰(zhàn)。缺乏城市（特別是中小城市）層面的能源統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)致碳排放核算難以開(kāi)展，不同城市采用不同數(shù)據(jù)源導(dǎo)致城市之間碳排放量的可比性較差，這也使得國(guó)家和區(qū)域?qū)用嫔系某鞘刑寂欧趴?jī)效評(píng)估體系的建立非常困難。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)獲取差異大等原因，各城市的低碳研究水平參差不齊。一、二線城市由于數(shù)據(jù)相對(duì)完善，其研究相對(duì)充分，而三線城市和小城市數(shù)據(jù)缺乏、研究水平滯后，其碳排放和低碳發(fā)展長(zhǎng)期被忽視。此外，由于缺乏中國(guó)全面的城市碳排放數(shù)據(jù)，導(dǎo)致部分城市無(wú)法對(duì)自身低碳發(fā)展水平進(jìn)行定位，從而也難以定位自身的發(fā)展目標(biāo)，一些低碳發(fā)展目標(biāo)的制定只能比照國(guó)家、省或者國(guó)際城市，難免出現(xiàn)目標(biāo)脫離現(xiàn)實(shí)且缺乏考核標(biāo)桿的情況。基于高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)的城市CO2排放研究和評(píng)估是國(guó)際碳排放研究的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)方向[1-4]。本研究基于中國(guó)高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)（China High Resolution Emission Gridded Data， CHRED），同時(shí)結(jié)合其他社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，建立中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)集，為中國(guó)城市CO2排放研究和政府決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 方法和數(shù)據(jù)

1.1 排放核算方法

借鑒國(guó)際上較為成熟和應(yīng)用廣泛的城市CO2排放核算方法，計(jì)算中國(guó)城市的范圍1和范圍2排放[5-7]。范圍1排放是城市行政邊界內(nèi)的所有直接排放，范圍2排放是城市由于向外界購(gòu)買(mǎi)電力、熱力等導(dǎo)致的間接排放。本研究范圍1排放中沒(méi)有考慮森林及土地利用變化導(dǎo)致的CO2排放和吸收，范圍2排放僅考慮城市外調(diào)電力導(dǎo)致的排放。以下范圍1排放稱直接排放，范圍2排放稱間接排放。排放因子主要源自國(guó)家發(fā)改委的《省級(jí)溫室氣體清單編制指南（試行）》[8]，部分排放因子參考《中國(guó)溫室氣體清單研究》[9]，文獻(xiàn)[9]是第二次國(guó)家信息通報(bào)中排放清單的基礎(chǔ)工作，推薦了中國(guó)分行業(yè)、分能源類型和分燃燒設(shè)備的排放因子，數(shù)據(jù)詳盡且較為權(quán)威。工業(yè)過(guò)程排放主要包括了水泥、石灰等過(guò)程排放，計(jì)算方法同樣參考《中國(guó)溫室氣體清單研究》[9]。間接排放采用城市范圍內(nèi)的外調(diào)電量乘以城市所在區(qū)域電網(wǎng)排放因子。城市外調(diào)電量=城市用電量-城市發(fā)電量（當(dāng)“城市外調(diào)電量”<0，將其取值設(shè)為0）。城市發(fā)電量（化石能源發(fā)電量+非化石能源發(fā)電量）基于發(fā)電企業(yè)點(diǎn)源數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)各城市范圍內(nèi)的企業(yè)發(fā)電量。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

城市直接排放數(shù)據(jù)來(lái)自CHRED，經(jīng)過(guò)GIS空間分析，形成城市直接CO2排放數(shù)據(jù)。CHRED V2.0數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.cityghg.com/）包括中國(guó)工業(yè)企業(yè)點(diǎn)排放源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、中國(guó)2012年1 km和10 km CO2排放數(shù)據(jù)（包括工業(yè)能源和工業(yè)過(guò)程、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、交通排放）及其他相關(guān)空間數(shù)據(jù)，是采用自下而上方法建立的中國(guó)CO2排放高空間分辨率的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[10-12]。中國(guó)化石能源電廠發(fā)電量及空間位置來(lái)自CHRED；非化石能源電廠（水電、風(fēng)電、核電、生物質(zhì)燃料發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電）發(fā)電量及空間位置來(lái)自《電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編2012》；城市全社會(huì)用電量來(lái)自《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒2013》。

1.3 研究范圍

城市包括中國(guó)地級(jí)市和直轄市。根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2013》，2012年中國(guó)大陸地區(qū)共有285個(gè)地級(jí)市和4個(gè)直轄市，CHRED數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有三沙市數(shù)據(jù)。因而本研究范圍為284個(gè)地級(jí)市和4個(gè)直轄市，共計(jì)288個(gè)城市。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)集

2012年中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)集見(jiàn)表1。

2.2 典型城市數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

選擇當(dāng)前具有較好能源統(tǒng)計(jì)的城市，以檢驗(yàn)基于CHRED數(shù)據(jù)計(jì)算的城市CO2直接排放數(shù)據(jù)的質(zhì)量。北京、上海、天津、重慶和廣州都已經(jīng)建立較為成體系和完整的能源統(tǒng)計(jì)和能源數(shù)據(jù)公開(kāi)發(fā)布制度，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)質(zhì)量相對(duì)較好。因而，基于其一次能源消費(fèi)量自上而下計(jì)算其CO2排放量，作為參考水平（reference level）。對(duì)比表明，兩組數(shù)據(jù)的整體一致性較好：廣州、北京、上海、重慶的數(shù)據(jù)差異分別為2%、3%、4%和5%，天津的數(shù)據(jù)差異為8%。不同城市，由于其能源統(tǒng)計(jì)口徑和方法等不同，會(huì)造成與網(wǎng)格排放數(shù)據(jù)不同的差異。整體而言，基于典型城市的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，CHRED數(shù)據(jù)建立的城市CO2排放處于較為可信和可接受的水平。

2.3 中國(guó)城市CO2排放特征

從全國(guó)范圍來(lái)看，CO2排放量較高的城市大多處于華北、東北以及華東的沿海地區(qū)，西部地區(qū)城市的CO2排放量則相對(duì)較低。上海市和唐山市的CO2排放量最高，均超過(guò)2億t，拉薩市排放量最低，僅132萬(wàn)t。城市CO2排放在空間上呈現(xiàn)較大差異的同時(shí)，在部分區(qū)域也存在一定的集聚性。主要的高碳排放城市集群分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)、遼寧省、山東省、河南省，京津冀、長(zhǎng)三角和珠三角等地區(qū)，低碳排放城市集群主要分布在西北、西南以及華南等地區(qū)。對(duì)于CO2排放量排名前10的城市來(lái)說(shuō)，山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)以及京津冀和長(zhǎng)三角地區(qū)的聚集現(xiàn)象比較明顯，其中北京、天津和唐山都位于京津冀地區(qū)，上海和蘇州位于長(zhǎng)三角地區(qū)。排名第3的重慶所處的西南地區(qū)屬于低碳排放地區(qū)，其碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于周邊的城市，集聚現(xiàn)象不明顯。

中國(guó)城市CO2排放8個(gè)部門(mén)（工業(yè)能源、工業(yè)過(guò)程、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、交通、間接排放）之間的相關(guān)性中，城鎮(zhèn)生活和交通排放的相關(guān)性最高，并且呈現(xiàn)顯著性（p<0.001），這兩部分的排放都受居民生活水平的影響，隨著居民生活水平和消費(fèi)水平的提高，城鎮(zhèn)生活和交通排放也會(huì)相應(yīng)升高。服務(wù)業(yè)排放和交通排放也呈顯著相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)僅次于城鎮(zhèn)生活排放和交通排放；工業(yè)過(guò)程排放和服務(wù)業(yè)排放的相關(guān)性最弱，而且沒(méi)有顯著性。整體而言，城鎮(zhèn)生活、服務(wù)業(yè)和交通這三個(gè)部門(mén)的排放兩兩之間的相關(guān)性最強(qiáng)，而且都呈現(xiàn)顯著性；同時(shí)城鎮(zhèn)生活與間接排放的相關(guān)性也較強(qiáng)。

3 結(jié)論與討論

使用自下而上建立的中國(guó)2012年1 km CO2排放網(wǎng)格數(shù)據(jù)（CHRED），采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)源和規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)處理方法，建立中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)集，供研究者和決策者參考。隨著CHRED數(shù)據(jù)庫(kù)的完善和動(dòng)態(tài)更新，將實(shí)現(xiàn)2005、2010、2015年的中國(guó)1 km CO2排放網(wǎng)格數(shù)據(jù)，從而支持建立中國(guó)2005、2010、2015年的城市CO2排放數(shù)據(jù)。

基于CHRED的中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)的不斷完善和發(fā)展，將為中國(guó)城市低碳發(fā)展規(guī)劃和管理提供重要的數(shù)據(jù)支撐。首先，為中國(guó)城市CO2排放研究奠定了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。研究結(jié)果可以有效解決中國(guó)城市CO2排放數(shù)據(jù)不足和數(shù)據(jù)源差異大的問(wèn)題，為各省、地級(jí)市建立CO2排放清單奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；其次，解決了中國(guó)城市CO2排放可比較性差的問(wèn)題，為城市CO2排放橫向比較和對(duì)標(biāo)工作提供了數(shù)據(jù)支持；最后，通過(guò)CO2排放信息公開(kāi)，為碳減排績(jī)效評(píng)估和排序提供支持，可以調(diào)動(dòng)地方政府和公眾對(duì)城市CO2排放的關(guān)注，推動(dòng)公眾和輿論對(duì)城市CO2排放管理的參與和監(jiān)督，從而推動(dòng)城市的低碳發(fā)展。

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