煙臺(tái)市能源消費(fèi)碳排放足跡變化及動(dòng)態(tài)分析

王廣成，王怡然

(1.濱州醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264003；2.山東工商學(xué)院 管理科學(xué)與工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005)

人為溫室氣體大量排放是造成全球氣候變暖的主要原因之一，碳足跡已成為測(cè)算溫室氣體排放量以及判斷其對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[1-2]。國(guó)外的研究開始較早也比較深入，國(guó)家、區(qū)域和家庭等研究較多，針對(duì)不同行業(yè)也有研究[3-12]。國(guó)內(nèi)研究起步較晚，集中在對(duì)全國(guó)、特定省市、經(jīng)濟(jì)區(qū)的能源消耗碳足跡的測(cè)算、生態(tài)壓力和探討碳足跡的影響因素等[13-19]。本文以煙臺(tái)市為研究對(duì)象，采用生態(tài)足跡方法測(cè)算碳排放足跡的動(dòng)態(tài)變化并進(jìn)行生態(tài)壓力和強(qiáng)度分析。研究能源消費(fèi)碳排放足跡的動(dòng)態(tài)變化及生態(tài)效益，可以為進(jìn)一步優(yōu)化煙臺(tái)市能源利用結(jié)構(gòu)和構(gòu)建低碳型經(jīng)濟(jì)提供決策依據(jù)和智力支持。

一、區(qū)域概況

煙臺(tái)市位于山東省東北部，是膠東半島經(jīng)濟(jì)圈的重要節(jié)點(diǎn)城市，擁有豐富的黃金、菱鎂礦、鉬、滑石等70多種礦產(chǎn)資源以及豐富的石油和天然氣資源。近年來，煙臺(tái)市推動(dòng)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，培育新興產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)建設(shè)海洋經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)民營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并設(shè)置專項(xiàng)資金用于創(chuàng)新發(fā)展、規(guī)模升級(jí)，“四新”經(jīng)濟(jì)占比持續(xù)增加，新一代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)主體規(guī)模進(jìn)一步壯大。

二、研究方法和數(shù)據(jù)來源

1.研究方法

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第四次評(píng)估報(bào)告規(guī)定二氧化碳當(dāng)量為統(tǒng)一度量整體溫室效應(yīng)的基本單位。測(cè)算碳足跡的常用方法有投入產(chǎn)出法、生命周期評(píng)價(jià)法、IPCC計(jì)算方法、生態(tài)足跡法以及其他模型等[20]。本文采用生態(tài)足跡法，碳足跡指標(biāo)是以消耗化石能源釋放出的二氧化碳排放量所需要的林地吸收面積來度量[21]，即碳排放量與林地面積轉(zhuǎn)換系數(shù)的比值，具體模型如下：

(1)

其中，CF為碳排放足跡；Ci為第i類能源的碳排放量，i代表不同能源類型；F為林地面積轉(zhuǎn)換系數(shù)，依據(jù)世界自然基金會(huì)(WWF)網(wǎng)站選取F=6.49t/hm2。

碳排放的計(jì)算模型如下：

Ci=Pi×Qi。

(2)

其中，Pi為第i種能源所對(duì)應(yīng)的按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算消費(fèi)量，各類型能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》給出的“各種能源折標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)”[22]；Qi為第i種能源所對(duì)應(yīng)的碳排放系數(shù)，來源于IPCC碳排放計(jì)算指南缺省值換算得到[23]。整理得表1。

表1 能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和碳排放系數(shù)

2.數(shù)據(jù)來源

本研究所涉及的煙臺(tái)市2006—2020年相關(guān)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)、人口、GDP、林地面積等數(shù)據(jù)來源于歷年《煙臺(tái)統(tǒng)計(jì)年鑒》《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》和《煙臺(tái)市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，部分?jǐn)?shù)據(jù)通過簡(jiǎn)單計(jì)算后得到。

三、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與碳排放足跡

1.能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，2005—2019年煙臺(tái)市總能源消費(fèi)量呈逐年上升趨勢(shì)，2005年為1 122.65萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增長(zhǎng)至2019年最大值為2 175.30萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年均增加70.18萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤(見表2)，其中2012—2013年出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，原因是從2013年起電熱生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)的能源消耗量劇增，導(dǎo)致總能源消耗量出現(xiàn)大幅增加。

表2 2005—2019年煙臺(tái)市總能源消費(fèi)量

表3表明，2005—2019年間煙臺(tái)市化石能源消費(fèi)所占比例由96%降至88%。對(duì)單項(xiàng)化石燃料進(jìn)行分析，煤炭資源消費(fèi)占化石能源消費(fèi)的87%左右，雖然占比在逐年降低，但仍位于主體地位。石油資源消費(fèi)量在經(jīng)歷幾年快速增長(zhǎng)后，迅速跌落至原消費(fèi)量并持續(xù)下降。煤炭和天然氣消費(fèi)量都逐年增加，而且天然氣消費(fèi)量增速迅猛，年均增長(zhǎng)率高達(dá)167.36%，從各燃料占比可以看出，化石燃料的消費(fèi)占比在減少，以天然氣為代表的高效清潔能源占比在逐年增加，煙臺(tái)市的能源結(jié)構(gòu)正在優(yōu)化。

表3 2005—2019年煙臺(tái)市化石燃料占總能源消費(fèi)比重(%)

2.人均碳排放足跡分析

根據(jù)碳排放足跡計(jì)算方法，對(duì)煙臺(tái)市2005—2019年的化石燃料消費(fèi)的人均碳足跡進(jìn)行了一系列測(cè)算，如表4所示。

煙臺(tái)市人均總碳足跡在2005—2019年間從0.494hm2/人上升至0.870hm2/人，其中2012—2013年出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，與總能源消費(fèi)量的變化趨勢(shì)類似。比較不同分項(xiàng)，煤炭資源消費(fèi)排放的二氧化碳不僅影響著煤炭人均碳足跡的變化，而且影響著總碳足跡的變化。天然氣人均碳足跡隨著其消費(fèi)量的增加而增加，但由于它本身屬于清潔能源，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳少，所以天然氣人均碳足跡的上升幅度并不明顯。石油人均碳足跡大致可分2個(gè)階段：一是2005—2008年，為快速上升階段；二是2008—2019年，雖然有個(gè)別年份波動(dòng)，但總體呈下降趨勢(shì)，下降原因與近年來國(guó)家加大污染治理和控制措施有很大聯(lián)系。

表4 2005—2019年煙臺(tái)市人均碳足跡變化(hm2/人)

四、碳排放足跡生態(tài)壓力和碳排放足跡強(qiáng)度分析

1.碳排放足跡生態(tài)壓力分析

碳足跡生態(tài)壓力EPICF被定義為區(qū)域內(nèi)人類活動(dòng)造成的資源消耗以及廢物排放對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)造成的壓力大小[24]。通過測(cè)算區(qū)域碳排放足跡生態(tài)壓力評(píng)價(jià)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的安全性，表示消耗能源導(dǎo)致向自然生態(tài)系統(tǒng)排放二氧化碳造成的影響，其計(jì)算模型如式(3)，計(jì)算結(jié)果見表5。

EPICF=∑Cfi/S。

(3)

其中，Cfi為第i類能源的人均碳排放足跡；S為人均林地面積。

表5 2005—2019年煙臺(tái)市碳排放足跡生態(tài)壓力和強(qiáng)度

表5表明，煙臺(tái)市的碳排放足跡生態(tài)壓力從2005年的6.85增加到2019年的11.28，年均增長(zhǎng)近0.3。碳排放足跡生態(tài)壓力變化趨勢(shì)與總能源消費(fèi)量的變化有相似之處，通過表5可將煙臺(tái)市碳排放生態(tài)壓力大致分成四個(gè)階段。2005—2008年生態(tài)壓力上升，通過統(tǒng)計(jì)公報(bào)可知這期間煙臺(tái)市林地面積逐年增加，說明主要是由于能源消費(fèi)量的增加排放更多的溫室氣體造成碳足跡生態(tài)壓力的增加。2008年到2012年間，在能源消費(fèi)量變化幅度不明顯以及政府重視植樹造林保護(hù)環(huán)境兩方面的同時(shí)作用下，碳足跡生態(tài)壓力持續(xù)降低。2012年至2014年，由于能源消耗量劇增和林地面積的增速減緩，碳足跡生態(tài)壓力表現(xiàn)為波動(dòng)式上升。2014年之后，由于能源消費(fèi)量的快速增加和林地面積的減少雙重影響，煙臺(tái)市的生態(tài)環(huán)境壓力迅速增加。由此可知煙臺(tái)市林地吸收二氧化碳的能力已經(jīng)不能夠抵消能源消耗帶來的影響，自然生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境承受力降低逐年降低。未來煙臺(tái)市經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，對(duì)各種能源的需求量只增不減，如果再不加強(qiáng)管理并實(shí)施措施，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)造成的壓力持續(xù)增加，威脅煙臺(tái)市的能源生態(tài)安全。

2.碳排放足跡強(qiáng)度分析

碳排放足跡強(qiáng)度EFI表征每增加一個(gè)單位GDP所需要占用的能源足跡面積[24]。其計(jì)算模型為式(4)，計(jì)算結(jié)果見表5。

EFI= ∑Cfi/G。

(4)

式(4)中，Cfi為第i類能源人均碳排放足跡；G為國(guó)民生產(chǎn)總值。EFI作為逆向指標(biāo)，表示區(qū)域能源利用效率的高低，單位產(chǎn)值的碳排放負(fù)荷大小。

表5表明，從2005年開始煙臺(tái)市碳排放足跡強(qiáng)度隨著國(guó)民生產(chǎn)總值的逐年增加在不斷降低，到2019年碳排放足跡強(qiáng)度減少了0.085hm2/萬元，平均每年下降0.006hm2/萬元。一方面說明煙臺(tái)市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在不斷提高，國(guó)民生產(chǎn)總值快速增長(zhǎng)，另一方面說明煙臺(tái)市單位生產(chǎn)總值增長(zhǎng)的碳排放負(fù)荷在逐漸減小。這是政府不斷調(diào)整經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步減少高耗能、低效益的產(chǎn)業(yè)得到的結(jié)果。

五、結(jié)論與建議

本文以煙臺(tái)市為研究對(duì)象，采用生態(tài)足跡方法測(cè)算煙臺(tái)市2005—2019年的能源消費(fèi)碳足跡，并分析不同能源碳排放足跡的動(dòng)態(tài)變化。得出的主要結(jié)論有：

第一，從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看，2005—2019年煙臺(tái)市能源消費(fèi)量逐年增多，化石能源消費(fèi)所占比例減少至87%左右，煤炭資源消費(fèi)仍然占能源消費(fèi)主體地位，這是長(zhǎng)期受以煤炭為主能源供應(yīng)市場(chǎng)影響的必然結(jié)果，以天然氣為首的清潔能源消費(fèi)所占比例在逐年增加。建議繼續(xù)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，加快推進(jìn)核電、海上風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電等清潔能源發(fā)展，降低化石能源在能源消耗中的比重，重點(diǎn)改造高污染、高能耗、低效益的行業(yè)和企業(yè)，推進(jìn)工業(yè)園區(qū)資源循環(huán)利用改造，建設(shè)中水利用、余熱回收利用等循環(huán)利用體系，加快生產(chǎn)方式綠色轉(zhuǎn)型。

第二，煙臺(tái)市人均能源消費(fèi)碳排放足跡從2005年的0.494hm2/人逐年上升，至2019年達(dá)到0.870hm2/人。碳足跡變化受煤炭資源消費(fèi)影響；石油人均碳足跡雖然2005—2008年有上升趨勢(shì)，但2008年以后總體呈下降趨勢(shì)；天然氣人均碳足跡隨著其資源消耗量的增加有所上升。建議結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，重點(diǎn)發(fā)展電子信息、醫(yī)養(yǎng)健康、先進(jìn)材料及智能制造裝備及現(xiàn)代海洋等主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，落實(shí)乙烯、高端鋁等項(xiàng)目，建成高端化工產(chǎn)業(yè)基地，加強(qiáng)太陽能開發(fā)利用，充分開發(fā)利用新能源，加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

第三，煙臺(tái)市碳排放足跡的生態(tài)壓力總體變化趨勢(shì)為增加，但隨著林地面積的不斷變化呈現(xiàn)不同的增長(zhǎng)趨勢(shì)。林地面積的增加可以抵消碳足跡生態(tài)壓力的增加，但目前林地吸納CO2的速度不足及抵消能源利用過程中產(chǎn)生的CO2量。建議擴(kuò)大環(huán)保產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)減少污染物排放，持續(xù)增加森林草地面積，緩解城市生態(tài)系統(tǒng)壓力。

第四，煙臺(tái)市碳足跡強(qiáng)度逐年下降，這說明煙臺(tái)市能源利用效率在不斷提高，關(guān)于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的措施逐漸發(fā)揮作用。建議根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和資源優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)發(fā)展創(chuàng)新，提高對(duì)清潔能源的開發(fā)利用效率，不斷擴(kuò)展產(chǎn)業(yè)鏈上下游附加產(chǎn)業(yè)，提高資源回收利用率，加快相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施體系建設(shè)，減少污染物排放。

最后，結(jié)合文旅資源實(shí)施生態(tài)恢復(fù)和保護(hù)建設(shè)工程，提高環(huán)境生態(tài)承載力。結(jié)合各區(qū)市特色旅游文化，發(fā)展旅游經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)建森林城市、村居，綠化荒山、凈化水系、美化鄉(xiāng)村、修復(fù)受損植被等，對(duì)難以耕種的坡地和生態(tài)脆弱區(qū)實(shí)行退耕還果還林。堅(jiān)持發(fā)展林業(yè)、建設(shè)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高森林草地覆蓋率，從而減小生態(tài)壓力，保障生態(tài)安全。