基于大氣污染源清單的重點(diǎn)行業(yè)碳排放清單研究

摘要：基于江蘇省大氣污染源清單，自下而上編制了碳排放清單并進(jìn)行了校驗(yàn)。江蘇省重點(diǎn)行業(yè)直接碳排放量約為6.17×10⁸t，主要排放行業(yè)是電力、鋼鐵、水泥、石化化工，排放量貢獻(xiàn)分別為55.83%、30.19%、10.82%、2.72%；其中蘇州、無(wú)錫、南京、常州、鎮(zhèn)江5個(gè)市排放量之和占比約61%?；诖髿庠辞鍐魏怂闫髽I(yè)碳排放量時(shí)，活動(dòng)水平、排放因子、核算范圍等因素均可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)燃煤電廠，應(yīng)全面、準(zhǔn)確收集煤炭低位發(fā)熱值、單位熱值含碳量等參數(shù)；對(duì)鋼鐵企業(yè)，需厘清各環(huán)節(jié)能源種類、用量等；對(duì)水泥、有色金屬冶煉、玻璃等行業(yè)，工藝過(guò)程碳排放需作為重點(diǎn)核算。

關(guān)鍵詞：源清單；碳排放；自下而上；評(píng)估

中圖分類號(hào)：X511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

中國(guó)人口眾多、經(jīng)濟(jì)總量大，如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)任務(wù)較為艱巨。工業(yè)領(lǐng)域是中國(guó)碳排放主體、碳排放占比高達(dá)70%，促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域低碳化發(fā)展是中國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵所在。在推進(jìn)碳減排過(guò)程中，編制全面、科學(xué)、準(zhǔn)確的碳排放清單是非常重要的一環(huán)。目前，碳排放清單編制主要有自上而下和自下而上兩種方式，自上而下的宏觀分析較難在微觀層面支撐精細(xì)化的管理和調(diào)控，自下而上建立的清單準(zhǔn)確性和可靠性較好，但基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和核對(duì)工作量較大，企業(yè)級(jí)的核算工作仍然較為滯后。

大氣污染物與二氧化碳同根同源，尤其是化石燃料的燃燒和利用過(guò)程。近年來(lái)，國(guó)家和各省市編制了較為全面、細(xì)致的大氣污染源清單，已具備較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在“雙碳”目標(biāo)與空氣質(zhì)量持續(xù)改善的雙重要求下，基于大氣污染源清單開(kāi)展碳排放編制研究，是支撐大氣污染與氣候變化學(xué)科交叉研究，推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效的重要內(nèi)容。

1數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

利用江蘇省2019年大氣污染源清單中工業(yè)企業(yè)（含電力生產(chǎn)企業(yè)）活動(dòng)水平等數(shù)據(jù)，采用自下而上的方法對(duì)全省工業(yè)重點(diǎn)行業(yè)碳排放進(jìn)行量化，即先分行業(yè)核算每家企業(yè)碳排放量，累加得到行業(yè)的碳排放量，再累加各個(gè)行業(yè)的碳排放量得到全省工業(yè)碳排放總量。具體核算企業(yè)排放量時(shí)，依據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳發(fā)布的發(fā)電、鋼鐵、水泥等24個(gè)行業(yè)的企業(yè)碳排放核算方法。部分化石燃料低位發(fā)熱量、單位熱值含碳量等參數(shù)，在無(wú)實(shí)測(cè)值的情況下，采用《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2012》《中國(guó)溫室氣體清單研究》《省級(jí)溫室氣體清單編制指南（試行）》提供的缺省值。核算排放量時(shí)采用排放者責(zé)任原則，電力、熱力輸出、輸入所嵌含的碳排放量未納入計(jì)算。

2結(jié)果與討論

江蘇省大氣源清單已覆蓋近5萬(wàn)家工業(yè)企業(yè)，從中提取電力、鋼鐵、水泥、石化化工、玻璃等重點(diǎn)行業(yè)879家企業(yè)信息進(jìn)行碳排放量核算，主要結(jié)果如下。

2.1碳排放行業(yè)貢獻(xiàn)

江蘇省重點(diǎn)行業(yè)直接碳排放核算結(jié)果如表1所示，各行業(yè)碳排放占比如圖1所示。全省重點(diǎn)行業(yè)直接碳排放量約為6.17×10⁸t，其中電力行業(yè)排放約3.45×10⁸t、占比55.83%；鋼鐵行業(yè)排放約1.86×10⁸t、占比30.19%；水泥行業(yè)約排放6.7×10⁷t、占比10.82%；石化化工行業(yè)約排放1.7×10⁷t、占比2.72%；其他行業(yè)排放總計(jì)占比約0.45%。根據(jù)江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒中規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)主要能源消費(fèi)量，參考IPCC提供的碳排放量核算方法，自上而下計(jì)算的江蘇省2019年規(guī)模以上工業(yè)直接碳排放總量約為6.1×10⁸t，兩種方式核算的結(jié)果具有較好的一致性。

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門之一，也是典型的資源、能源密集型行業(yè)，尤其是長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)，涉及煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等多個(gè)耗能工序，碳排放量大、排放環(huán)節(jié)復(fù)雜。此研究中江蘇省長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)直接碳排放總量約1.728×10⁸t，相關(guān)企業(yè)年粗鋼總產(chǎn)量約1.177×10⁸t，噸鋼直接碳排放量1.47t。Lei Ren等研究表明全國(guó)長(zhǎng)流鋼鐵企業(yè)的平均噸鋼二氧化碳排放量為2.10t左右，略高于此研究結(jié)果，原因一是文獻(xiàn)采用全生命周期方法，研究系統(tǒng)邊界更為寬泛，包含原材料的生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)?，而此研究?jī)H分析了直接排放量；二是文獻(xiàn)研究了全國(guó)平均水平，而江蘇省鋼鐵行業(yè)經(jīng)過(guò)整合發(fā)展與綠色轉(zhuǎn)型，低碳水平大幅提升。

2.2碳排放區(qū)域貢獻(xiàn)

江蘇省各設(shè)區(qū)市工業(yè)企業(yè)碳排放量占比情況如圖2所示。不同城市工業(yè)企業(yè)碳排放量存在較大差異。總體上南北差異較大，排放高值區(qū)主要集中在蘇南地區(qū)，排放量前五位城市依次為蘇州、無(wú)錫、南京、徐州、常州5市；排放低值區(qū)主要分布在蘇中和蘇北地區(qū)（徐州市除外）。蘇南地區(qū)的蘇州、無(wú)錫、南京、常州、鎮(zhèn)江五市排放量之和占比達(dá)61%，與陸佳勤、程如華研究結(jié)果都較為一致。這一結(jié)果與江蘇省內(nèi)各區(qū)域工業(yè)發(fā)展水平也相一致。蘇州市經(jīng)濟(jì)水平和工業(yè)規(guī)模居江蘇首位，工業(yè)生產(chǎn)各類能源消耗量遠(yuǎn)高于其他城市，由統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)查得2019年原煤消費(fèi)約5400萬(wàn)噸，占全省的23%，導(dǎo)致其碳排放量全省第一。徐州市雖為蘇北地區(qū)，但工業(yè)較為發(fā)達(dá)，能源消費(fèi)總量大、且以煤炭為主，2019年工業(yè)消費(fèi)原煤超過(guò)3000萬(wàn)噸，因而雖然2019年第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值僅占全省6.4%，但碳排放量高居全省第四位、占比達(dá)10%。

進(jìn)一步，將碳排放清單中的工業(yè)企業(yè)按照經(jīng)緯度落點(diǎn)到地圖上，以不同顏色區(qū)分排放量大小，如圖3所示。蘇南地區(qū)，特別是沿江一帶，碳排放點(diǎn)源密集、而且高排放量點(diǎn)源較為聚集；此外沿海的鹽城市、南通市也有分布。事實(shí)上，碳排放“大戶”主要為火電、鋼鐵等用能企業(yè)，而江蘇省火電工業(yè)沿江集中布局，鋼鐵企業(yè)主要聚集在沿江的蘇州、無(wú)錫、常州、南京等地市以及沿海城市，此研究結(jié)果與江蘇省產(chǎn)業(yè)布局特征相一致。此外，高排放點(diǎn)源在徐州市也有聚集分布，這與徐州市碳排放量高居江蘇省第四這一結(jié)果相符合。

2.3典型企業(yè)排放校驗(yàn)

按照管理要求，溫室氣體排放量2.6萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量（綜合能源消費(fèi)量約1萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤）及以上的發(fā)電、石化、化工、建材、鋼鐵、有色金屬、造紙、民航行業(yè)的企業(yè)需編制年度溫室氣體排放報(bào)告。文章以1家鋼鐵和1家水泥企業(yè)為例，用年度溫室氣體排放報(bào)告與排放清單結(jié)果進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，如表2所示。對(duì)于鋼鐵企業(yè)，燃料燃燒是最主要的碳排放環(huán)節(jié)，排放量占企業(yè)總排放的97%。此研究核算結(jié)果與溫室氣體排放報(bào)告中燃料燃燒碳排放量基本一致。但由于大氣源清單中缺少鋼鐵行業(yè)熔劑、電極消耗等產(chǎn)生碳排放的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)，導(dǎo)致此研究核算結(jié)果偏低。對(duì)于水泥企業(yè)，此研究核算結(jié)果比溫室氣體排放報(bào)告中的燃料燃燒碳排放量偏高12.6%，主要是企業(yè)填報(bào)燃料種類或參數(shù)不準(zhǔn)確所致。對(duì)于水泥生產(chǎn)企業(yè)，碳酸鹽原料分解產(chǎn)生的碳排放貢獻(xiàn)較大，占到整個(gè)企業(yè)碳排放量的64%。因核算碳排放量的原料用量等參數(shù)未在大氣源清單中填報(bào)，因此工業(yè)過(guò)程的排放量未計(jì)算在內(nèi)，導(dǎo)致水泥行業(yè)碳排放總量有較大低估偏差。

2.4清單偏差分析

（1）活動(dòng)水平提取方面。大氣源清單與碳核算的數(shù)據(jù)要求有所不同，導(dǎo)致從大氣源清單中提取的活動(dòng)水平，在用于碳核算時(shí)存在一定偏差。電力、水泥等用能工序較為簡(jiǎn)單的行業(yè)，從源清單中可以提取較為可靠的燃料信息。而對(duì)于用能工序多、生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜的鋼鐵行業(yè)，燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序均需消耗能源，部分工序所消耗的焦炭、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等燃料可能由企業(yè)自身生產(chǎn)，并非全部外購(gòu)，如果未能厘清，可能導(dǎo)致重復(fù)計(jì)算。即使是全部外購(gòu)的煤炭，用作動(dòng)力煤或原料煤時(shí)，所產(chǎn)生的碳排放量也會(huì)有很大差距。如在源清單中未明確，后續(xù)難以確定煤炭具體消耗情況，可能全部以燃料計(jì)，將導(dǎo)致核算偏差較大。此外，大氣源清單中僅填報(bào)煤炭、焦炭、天然氣等主要能源種類和用量，一些企業(yè)實(shí)際消耗的燃料油、柴油、汽油、液化石油氣等信息未填報(bào)，導(dǎo)致相應(yīng)碳排放無(wú)法核算。

（2）排放因子取值方面。燃煤產(chǎn)生的碳排放是工業(yè)企業(yè)碳排放的主要來(lái)源之一。燃煤碳排放量是根據(jù)煤炭消耗量、平均低位發(fā)熱值、單位熱值含碳量及相應(yīng)碳氧化率計(jì)算得到。而目前大氣源清單中的“原煤”，難以確定平均低位發(fā)熱值與單位熱值含碳量。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南發(fā)電設(shè)施》，燃煤發(fā)電企業(yè)如未對(duì)燃煤收到基低位發(fā)熱量和元素碳進(jìn)行實(shí)測(cè)或者實(shí)測(cè)不符合要求，用高限值核算排放量。即對(duì)于未報(bào)告煤質(zhì)參數(shù)的“燃料煤”“原煤”等燃煤，低位發(fā)熱值均取26.7GJ/t，單位熱值含碳量均取值0.03356 tC/GJ，這將導(dǎo)致核算結(jié)果不同程度的偏高，不同煤種采用缺省值導(dǎo)致的偏差情況如表3所示。中國(guó)火電企業(yè)普遍存在煤種摻燒的現(xiàn)象，如實(shí)際以煙煤或褐煤為主要燃料，低位發(fā)熱值缺省值比實(shí)際分別偏高約36.4%、89.6%，單位熱值含碳量缺省值比實(shí)際分別偏高約28.2%、19.9%，相應(yīng)的，所核算的碳排放量將分別偏高約75%、127%。

（3）核算范圍方面。此研究核算的均為化石能源燃燒產(chǎn)生的碳排放。對(duì)于電力、鋼鐵等行業(yè)，燃燒產(chǎn)生的碳排放量基本與企業(yè)直接碳排放量相當(dāng)；而對(duì)于水泥、有色金屬冶煉、玻璃等行業(yè)，除化石燃料燃燒之外，工藝過(guò)程產(chǎn)生的碳排放也不可忽略。如水泥行業(yè)，工藝過(guò)程的碳排放量超過(guò)燃燒產(chǎn)生的碳排放。對(duì)于這部分企業(yè)，可通過(guò)充分調(diào)研，摸清燃料燃燒、工藝過(guò)程等方面碳排放之間的量化關(guān)系后進(jìn)行估算；或者可針對(duì)性地補(bǔ)充收集企業(yè)碳酸鹽原料等必要信息，之后進(jìn)行較為準(zhǔn)確地核算。

3結(jié)論

基于江蘇省大氣污染源清單核算工業(yè)企業(yè)碳排放、以自下而上的方法建立了碳排放清單。結(jié)果顯示，碳排放量在行業(yè)、城市、區(qū)域等方面與相關(guān)研究結(jié)果及江蘇省工業(yè)發(fā)展、能源消費(fèi)情況呈現(xiàn)較好的一致性。依托大氣源清單中的信息核算碳排放量時(shí)，由于部分活動(dòng)水平和排放因子較難全面準(zhǔn)確取值，可能導(dǎo)致一定程度的偏差。對(duì)于燃煤電廠，如果缺失低位發(fā)熱值、單位熱值含碳量等煤質(zhì)參數(shù)，將引起較大偏差；對(duì)鋼鐵企業(yè)，需重點(diǎn)厘清各生產(chǎn)環(huán)節(jié)消耗的煤炭、焦炭、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等能源的來(lái)源與去向，避免重復(fù)計(jì)算；對(duì)于水泥、有色金屬冶煉、玻璃等企業(yè)，需根據(jù)核算需求收集碳酸鹽原料的使用與轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，對(duì)核算結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證與優(yōu)化。