基于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的服裝制造業(yè)碳排放分析

王 洋 劉 瓊

江西服裝學(xué)院(中國(guó))

碳排放是包括CO2在內(nèi)的所有溫室氣體排放的簡(jiǎn)稱(chēng)。CO2在所有溫室氣體中的含量達(dá)60%，因此，以碳為代表，所有溫室氣體的排放也稱(chēng)碳排放。碳排放所導(dǎo)致的全球氣溫上升、降水量變化等問(wèn)題已成為不爭(zhēng)的事實(shí)，對(duì)人類(lèi)生存、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展造成了巨大威脅。近年來(lái)，隨著人們低碳意識(shí)的提升及國(guó)家“十二五”“十三五”規(guī)劃將能源消費(fèi)和碳排放作為約束性指標(biāo)，紡織服裝業(yè)的碳排放問(wèn)題成為諸多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。王來(lái)力等[1-2]和馬月華等[3]探討了影響紡織服裝業(yè)碳排放量的因素。李昕等[4]和馮文艷等[5]對(duì)紡織服裝業(yè)碳排放的核算問(wèn)題進(jìn)行了研究。盧安等[6]則研究了紡織服裝業(yè)與產(chǎn)業(yè)GPD之間的關(guān)系。這些研究雖然都以紡織服裝行業(yè)為研究背景，但鮮有針對(duì)服裝制造業(yè)的碳排放問(wèn)題進(jìn)行的研究，更未將研究視角著眼于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上?；诖?，本文立足于服裝制造業(yè)，以能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)為視角探討該領(lǐng)域的碳排放問(wèn)題。本文首先闡釋碳排放與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的測(cè)算方法并進(jìn)行測(cè)算，然后探討服裝制造業(yè)在2000—2017年碳排放的階段性變化，并從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的角度剖析產(chǎn)生這種階段性變化的原因。最后針對(duì)服裝制造業(yè)碳排放及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)提出節(jié)能減排的建議。

1 碳排放及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的測(cè)算

1.1 碳排放量的測(cè)算方法

本文對(duì)服裝業(yè)制造業(yè)碳排放量的計(jì)算采用的是估算方法。在計(jì)算碳排放量時(shí)需先將各類(lèi)能源的實(shí)物消耗量與標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)相乘轉(zhuǎn)化為綜合能耗量。然后將各類(lèi)能源的綜合能耗與各自的碳排放系數(shù)相乘可得到各類(lèi)能源所產(chǎn)生的碳排放量。因此，碳排放量的估算按式(1)計(jì)算。

(1)

式中: C——紡織服裝、服飾業(yè)碳排放總量；

Ei——紡織服裝、服飾業(yè)中第i種能源的綜合能耗量，以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)(1 t標(biāo)準(zhǔn)煤記為1 tec)；

fi——第i種能源的碳排放系數(shù)。

各能源的標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)與碳排放系數(shù)如表1所示，其中標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)來(lái)源于GB/T 2589—2008《綜合能耗計(jì)算通則》，碳排放系數(shù)直接引用曹淑艷等[7]的計(jì)算結(jié)果。

1.2 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的測(cè)算方法

能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)指各類(lèi)能源消費(fèi)量在能源消費(fèi)總量中所占的比例，是影響碳排放的重要因素。通過(guò)對(duì)歷年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，可分析出不同地域、不同行業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的情況。其測(cè)算方法如式(2)所示。

表1 各類(lèi)能源的標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和碳排放系數(shù)

(2)

式中：Vi——第i種能源的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；Fi——第i種能源的綜合能耗量。

2 中國(guó)服裝制造業(yè)碳排放現(xiàn)狀

2.1 能源消耗情況

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類(lèi)(GB/T 4754—2017)中，紡織服裝和服飾業(yè)是制造業(yè)的分支，該行業(yè)包括機(jī)織服裝、針織和鉤編織服裝或服飾業(yè)的制造，其能源消耗量可代表整個(gè)服裝制造業(yè)的能源消耗。因此，服裝制造業(yè)的碳排放以紡織服裝、服飾業(yè)的能源消費(fèi)量為依據(jù)進(jìn)行核算。本文根據(jù)2019年最新發(fā)布的《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2018》[8]中的分行業(yè)能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)表，以2000—2017年為研究區(qū)間，計(jì)算中國(guó)紡織服裝和服飾業(yè)(服裝制造業(yè))各類(lèi)能源的綜合能耗量，結(jié)果如表2所示。

表2 2000—2017年服裝制造業(yè)各類(lèi)能源綜合能耗量 單位：萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤

2.2 碳排放現(xiàn)狀

將表2數(shù)據(jù)代入碳排放估算式(1)，得2000—2017年服裝制造業(yè)的碳排放量計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 2000—2017年服裝制造業(yè)各類(lèi)能源的碳排放量 單位：萬(wàn)t

2000—2017年，服裝制造業(yè)的能源消耗和碳排放趨勢(shì)如圖1所示。

圖1 2000—2017年服裝制造業(yè)綜合能耗與碳排放趨勢(shì)

由圖1可知，自2000年以來(lái)，服裝制造業(yè)的碳排放可分為4個(gè)階段：2000—2010年，碳排放量快速增長(zhǎng)，10年內(nèi)增長(zhǎng)了2.7倍；2010—2011年，碳排放量得到有效遏制，其增長(zhǎng)幅度較小；2011—2013年，碳排放量又有所增長(zhǎng)，同時(shí)達(dá)到了15年來(lái)的碳排放峰值，約為2 300萬(wàn)t；2013—2016年，碳排放較為穩(wěn)定；2017年呈現(xiàn)出明顯減少的趨勢(shì)。由上述分析可知，服裝制造業(yè)碳排放的增長(zhǎng)率已得到有效控制，自2013年以來(lái)基本處于負(fù)增長(zhǎng)狀態(tài)，基于較大的碳排放基數(shù)，服裝制造業(yè)的節(jié)能減排任重道遠(yuǎn)。

此外，圖1中服裝制造業(yè)能耗曲線與碳排放曲線的增長(zhǎng)趨勢(shì)基本一致。這是因?yàn)樘寂欧帕吭诤艽蟪潭壬先Q于能源的消耗量。但因每年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，能耗總量與碳排放量之間的差值逐年增加。若每年消耗的能源比例不變，則在碳排放系數(shù)恒定的情況下，CO2排放曲線理應(yīng)與理論消耗能源總量曲線接近平行。

3 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)視角下的碳排放分析

根據(jù)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)計(jì)算式(2)可得服裝制造業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)如圖2所示。對(duì)比分析歷年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)，原煤與電力是服裝制造業(yè)消耗的主要能源，兩者常年占能耗總量超過(guò)80%。自2005年以來(lái)，原煤、電力、天然氣、柴油和燃料油這幾類(lèi)能源在總能耗中的占比出現(xiàn)了較大變化，其中，原煤和電力的變化最大。2005—2017年，原煤的能耗占比從52.95%減少到21.01%；電力從27.24%增加到56.53%。自2012年起，電力取代原煤成為服裝制造業(yè)能源消費(fèi)中占比最多的能源，且表現(xiàn)出逐年升高的趨勢(shì)。此外，天然氣占比從0.28%增加到16.20%；柴油占比從10.27%減少到3.05%，燃料油占比則從5.22%減少到0.19%。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明，中國(guó)服裝制造業(yè)已經(jīng)擺脫以煤炭、柴油等化石能源為主能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)，不斷向電力和天然氣等可再生能源方向發(fā)展。

圖2 2000—2017年服裝制造業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化

由于各類(lèi)能源的碳排放系數(shù)不同，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變會(huì)使CO2的排放量產(chǎn)生相應(yīng)的變化，服裝制造業(yè)各類(lèi)能源的碳排放量如圖3所示。由圖3可知，電力與原煤在服裝制造業(yè)的碳排放量中占比最大，遠(yuǎn)超其他能源。說(shuō)明控制電能與原煤的消耗，提高其使用率是服裝制造業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵舉措。對(duì)比圖2和圖3可知，電力在2013年以前的能耗低于原煤，而電力的碳排放量卻一直高于原煤。這是由于電力的碳排放系數(shù)在各類(lèi)能源中最高(表1)，電力作為一種二次能源，雖不直接產(chǎn)生碳排放，但需要其他能源進(jìn)行轉(zhuǎn)化，相應(yīng)地將會(huì)產(chǎn)生大量的間接碳排放。這也是圖1中能源消耗總量與CO2排放量的差值逐年增大的原因之一。

圖3 2000—2016年服裝制造業(yè)各類(lèi)能源的碳排放量變化

服裝制造業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)已產(chǎn)生了較大的變化，電力和天然氣等可再生能源綜合能耗占比的提升，說(shuō)明服裝制造業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)得到顯著優(yōu)化，但碳排放量卻未大幅降低。造成這種現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：一是能源消耗總量未顯著減少，電力消耗的大幅提升與原煤消耗量的減少在形式上是一種能源的替代，因此能源耗費(fèi)總量自2012年以來(lái)長(zhǎng)期處于相對(duì)的穩(wěn)定狀態(tài)；二是中國(guó)的發(fā)電方式主要為火力發(fā)電，火力發(fā)電量常年占70%以上，而電力的碳排放系數(shù)較高。

電力綜合能耗占比的增長(zhǎng)，意味著服裝制造業(yè)的直接碳排放減少，其直接碳排放集中到了發(fā)電廠。這種集中式碳排放使服裝制造業(yè)碳排放的設(shè)備或工序減少，從而易于管理。同時(shí)，電源結(jié)構(gòu)的調(diào)整會(huì)使得電力實(shí)際折標(biāo)系數(shù)減少。近年來(lái)，中國(guó)對(duì)電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，2012年以來(lái)，火力發(fā)電占全部發(fā)電量的比重逐步下降，2017年為71.8%，比2012年下降6.3個(gè)百分點(diǎn)。水電、風(fēng)電和光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電量占2017年全部發(fā)電量的26.4%[9]。這種電源結(jié)構(gòu)的調(diào)整可降低電能的折標(biāo)系數(shù)，繼而有效影響以電能消費(fèi)為主導(dǎo)的服裝制造業(yè)的碳排放量。因此，繼續(xù)優(yōu)化服裝制造業(yè)的能源消耗結(jié)構(gòu)十分必要。

4 服裝制造業(yè)節(jié)能減排建議

對(duì)服裝制造業(yè)碳排放及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的分析可知，能源耗費(fèi)量是碳排放量的決定性因素，碳排放系數(shù)是影響碳排放量的關(guān)鍵指標(biāo)。由于服裝制造業(yè)工序繁多，因此，能源的分配也是造成能源浪費(fèi)大的原因之一。對(duì)于服裝制造業(yè)，以降低能源投入、優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、減少能源分配為目標(biāo)，其低碳減排的具體措施如下所述。

——服裝生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新及推廣使用。服裝生產(chǎn)制造相關(guān)設(shè)備的低碳化升級(jí)方案如表3所示。通過(guò)CAM系列人工精裁機(jī)、節(jié)能型縫紉機(jī)、伺服節(jié)能電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)鎖眼機(jī)、自動(dòng)送扣機(jī)、水簾空調(diào)、生物質(zhì)鍋爐及蒸汽等新型設(shè)備與技術(shù)的應(yīng)用，可提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，減少資源與能源的浪費(fèi)。

表3 服裝生產(chǎn)制造相關(guān)設(shè)備的低碳化升級(jí)方案

——新型可替代能源的研究與應(yīng)用。服裝制造業(yè)在紡織業(yè)中的碳排放量常年約為10%，能源消耗量不容忽視。傳統(tǒng)能源普遍具有不可再生和高排放的特點(diǎn)，新型可替代能源的研究與應(yīng)用對(duì)服裝制造業(yè)直接的碳排放量有重大影響，同時(shí)還可改善發(fā)電結(jié)構(gòu)，減少電能的實(shí)際折標(biāo)系數(shù)，進(jìn)而大幅減少服裝制造業(yè)產(chǎn)生的間接性碳排放量。

——進(jìn)行精益化、低碳化生產(chǎn)管理。服裝生產(chǎn)企業(yè)可引進(jìn)企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)(ERP系統(tǒng))和產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)(PLM系統(tǒng))，科學(xué)合理地進(jìn)行各類(lèi)管理和配置工作。在管理過(guò)程中制定好生產(chǎn)計(jì)劃，避免產(chǎn)量過(guò)剩而產(chǎn)生庫(kù)存積壓。同時(shí)，還應(yīng)運(yùn)用ECRS[即取消(Eliminate)、合并(Combine)、調(diào)整順序(Rearrange)、簡(jiǎn)化(Simplify)]平衡改善法對(duì)服裝制造流水線進(jìn)行優(yōu)化改造，即對(duì)原有工序進(jìn)行取消、合并、重排與簡(jiǎn)化以提升產(chǎn)品的產(chǎn)量和產(chǎn)值，減少輔助時(shí)間，充分利用空間，實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)。最終達(dá)到提高生產(chǎn)效率，降低資源浪費(fèi)，減少能源投入和能源分配的目的，實(shí)現(xiàn)精益化、低碳化的服裝制造。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)服裝制造業(yè)的碳排放量和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的定量分析，得出下述結(jié)論。

—— 中國(guó)服裝產(chǎn)業(yè)碳排放量從2000年起呈較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，2010年后其增長(zhǎng)率得到有效遏制，2013年起碳排放量趨于平穩(wěn)，并呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

——2000—2015年，原煤和電力消耗占總能源消耗的平均比例為84.07%，這兩類(lèi)能源是節(jié)能減排的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。服裝制造業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)也有所改變，其中，電力和天然氣的能耗占比增加，原煤和燃料油等化石能源能耗占比下降。電力從2012年起成為服裝制造業(yè)綜合能耗最多的能源，占比達(dá)總能源消耗量的超過(guò)一半。

——電能占比的提升意味著直接碳排放量的減少。

——服裝制造業(yè)的節(jié)能減排措施應(yīng)以?xún)?yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低能源投入和減少能源分配為目標(biāo)而制定相應(yīng)的措施。一方面，需積極開(kāi)展低碳技術(shù)的研究創(chuàng)新，推廣使用自動(dòng)化和節(jié)能型設(shè)備，使用清潔能源替代化石能源，改善電源結(jié)構(gòu)。另一方面，需在企業(yè)內(nèi)部實(shí)行精益化和低碳化管理，減少能源分配，避免資源和能源的浪費(fèi)。