区域碳排放峰值测算若干问题思考：以北京市为例，本文主要内容关键词为：峰值论文,北京市论文,为例论文,若干问题论文,区域论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号 X22 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2015)10-0039-06 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.10.006 城市是人类文明发展的重要标志，能够在应对气候变化中发挥积极的作用。城市是温室气体的主要排放源，70%的碳排放来自城市，中国在未来10-15年将经历人类历史上最大的城市化进程。目前城市温室气体排放测算尚没有统一的方法，本文对城市温室气体排放和峰值测算方法进行探讨，并以北京市为例，采用KAYA分解法，对区域温室气体排放量的计算和排放峰值测算的过程予以说明。由于能源消耗相关的
排放占一个地区温室气体排放总量的80%以上，是控制温室气体排放的核心，除特别说明外，本文提到的排放测算方法和数据，仅指能源消费相关的
排放。 1 区域碳排放峰值的测算方法 1.1 碳排放峰值的影响因素及测算方法
排放总量可以根据煤、石油、天然气等不同种类能源的使用量和排放因子直接计算，即：
其中，
表示不同种类能源的排放因子，
表示不同种类能源的使用量。 然而，由于碳排放峰值为对未来一段时期的测算，很难对各种能源种类的消耗数量进行预测或设定，而考虑较多的指标是人口、经济、社会等方面的活动情况，并据此对
排放进行考察。 根据KAYA公式可对
排放量分解为三个主要驱动因素：GDP、单位GDP的一次能源消费量(GDP能耗)和单位能源的
排放量(能源碳强度)，其中后两项乘积为单位GDP碳排放强度，即：
由此，
排放总量可分解为人口、人均GDP、GDP能耗强度和能源碳强度的乘积。这四个参数分别代表了一个地区与低碳发展相关的社会、经济、能源的现状。 测算未来排放状况也是通过KAYA分解，以某一年为基年(一般选择2005年或2010年)，预测未来一段时期内的人口、人均GDP、GDP能耗强度和能源碳强度这四个参数取值，从而对当地的排放状况作逐年计算。结合未来的发展规划和路径安排，通过控制输入参数的取值，调整逐年的排放数据结果，可在某一目标年份实现
排放总量或人均排放峰值的测算。 1.2 对基本参数的讨论 1.2.1 人口 表示一个地区的人群规模大小，包括该地区的城镇和农村人口，其发展变化与人口自然增长率和人员流动情况相关。近年来我国人口自然增长率稳定在0.5%以下，但城镇化、工业化过程造成全国的人员流动性较大，各地区的人口增长速度相差较大。例如，相关统计公报显示，2014年天津市人口增速高达3.0%，同期全国人口增速约为0.52%，而吉林省、辽宁省和黑龙江省，人口增速不足0.1%。因此峰值测算中需结合所考察地区的具体情况预测未来的人口发展变化情况。 1.2.2 人均GDP 表征了当地的经济发展水平。相关统计公报显示，2014年，我国人均GDP为4.65万元，约合7 500美元，已进入“中等收入国家”行列。但是地区间发展很不平衡，位于发达地区的上海、深圳超过了人均15万元，而云南、贵州等省人均GDP不到5万元。 人均GDP由基年GDP、GDP增速和人口数据计算获得。其中GDP增速可根据所考察地区的“十二五”规划和中长期规划预测。我国“十二五”规划纲要提出2011-2015年GDP年均增长7%，而地方的“十二五”规划纲要中提出的GDP增速全部高于全国水平，希望延续“十一五”高速增长的目标，但呈现出明显的“西高东低”的特点。2012年国家将“十二五”能源消费总量控制目标调整为40亿t标准煤，在单位GDP能耗下降16%的目标下，要求全国平均的GDP增速也需随之下调，约为8%。在能源和环境的约束下，经济发展长期维持8%甚至更高的年均增长有现实难度。 1.2.3 GDP能耗强度 单位国内生产总值能源消耗，即生产单位GDP所消耗的能源，与产业结构、能源效率有关。2012年我国的GDP能耗强度为0.697 tce/万元，远远高于发达国家水平，甚至高于发达国家约30年前，人均GDP为1万美元左右时的水平。国务院2011年12月颁布的《“十二五”控制温室气体排放工作方案》规定了各地区的GDP能耗强度下降指标，下降幅度根据各地区的现有基础，要求在10%-18%之间。 1.2.4 能源碳强度 指单位能源消耗所对应的
排放量，与能源结构和能源利用效率有关。一个地区的能源清洁化程度越高，能源碳强度越低。可根据所考察地区的一次能源消耗总量中，不同能源种类、消耗量和排放因子进行测算，遵循以下公式：
其中，Intensity表示能源碳强度，单位为
，
表示不同能源种类的一次能耗量(包括煤及相关制品、油及相关制品、燃气，已上网的可再生能源发电量)，单位为万tce，
表示第i种能源品种的排放因子，单位为
。排放因子由各种能源品种的低位发热量、含碳量及燃烧氧化率确定，应优先使用当地实际数据，如果当地数据无法获得时，可采用《IPCC 2006年国家温室气体排放清单指南》推荐的排放因子[1]。本研究采用较为简化的排放因子(单位：
)：煤炭，2.64；油品，2.08；天然气，1.63。 1.3 对几个相关问题的讨论 1.3.1 终端能耗和一次能耗 地区能源活动相关的
排放大多指物理排放，即考察某一地区应考虑所有本地
排放固定源(电力和热力锅炉、工业窑炉、工业锅炉、户用炉灶等)和移动源(燃油和燃气交通工具)消费的能源而直接排放的
，包括煤炭、原油、天然气等能源的消费。目前，我国能源平衡表中的终端能源消费指的是一次能源消费量扣除一次能源加工、转换、输送损失(火力发电损失，供热损失，选煤、石油加工、炼焦损失，输电损失等)后的能源消费数量[2]。因此计算能源活动相关的
采用地区的一次能耗而不是终端能耗。 由于地区实际存在较大的调入或调出电量，终端能源消费和一次能源消费的差别往往不仅限于上述的一次能源加工、转换和输送损失。根据北京统计年鉴2012测算，北京2011年的终端能源消费总量为6 671.01万tce，而扣除了加工转换损失和调入电力、热力后的一次能源消费量为5 064.01万tce，二者的构成及简要关系见图1。测算能源活动的
排放应根据一次能耗计算，可分别按原煤及煤制品、原油及油制品、天然气的消耗数量和排放因子相乘获得。 1.3.2 二次能源的调入调出 核算一个地区的能源消费时经常会遇到电力、热力的调入和调出问题，有三种情况：无二次能源的调入和调出、调入的二次能源和调出的二次能源。总体而言，按IPCC国家清单和省级温室气体清单指南，对一个地区温室气体排放峰值测算的基本原则是以在当地发生的物理排放源为基准，且应核算与当地GDP相对应的温室气体排放量。针对这三种情况，具体的核算方法是：
图1 北京市2011年的能源消耗状况 Fig.1 Energy consumption of Beijing in 2011 注：输配损失没有反映在图中。数据来源为2012年北京统计年鉴。 情况一：无二次能源的调入和调出，直接计算当地生产和消费电力、热力的一次能源消耗。 情况二：调入的二次能源。以2011年的北京市为例，虽然调入的热力和电力生产过程对应的GDP并未计入北京市，但调入的热力和电力用于北京市的生产生活各个方面，对北京市的GDP有贡献，因此其对应的排放还是应计入北京市的温室气体排放中。而且，如果调入的二次能源可以不计入当地排放，那么“减少本地电力和热力生产，改为调入二次能源”成为了降低温室气体排放的措施，从国家控制温室气体排放的全局来看，这显然是不科学的。所以测算北京市温室气体排放总量时，应计算一次能源(5 064万tce)燃烧的直接排放，加上调入热力(82万tce)和调入电力(1 769万tce)对应的排放。二次能源的排放因子应尽量根据实际情况确定，如果实际排放因子不易得，可根据当年的全国区域电网基准线排放因子获取。 情况三：调出的二次能源。由于发电厂产生的生产总值也计入了当地的GDP统计，在测算温室气体排放总量时仍应计算该部分电量所对应的排放。例如，陕西省2010年从西北电网调入电量164.68亿kWh，调出电量260亿kWh，净调出电量为95.32亿kWh(数据来源：2011年陕西省统计年鉴)。因此，计算陕西省的温室气体排放时，应将调入和调出电量所对应的排放分别计算，同时计入。 1.3.3 户籍人口和常住人口 户籍人口是指在某地的公安户籍管理机关登记了常住户口的人，不管其是否外出，也不管外出时间长短，只要在某地注册有常住户口，则为该地区的户籍人口。常住人口指实际经常居住在某地区半年以上的人口。我国的统计年鉴中1981年以后的各地区人口数据指的是常住人口。目前我国人口流动性很大，各地区的户籍人口和常住人口数据常存在较大差别。例如北京2011年底的户籍人口数为1277.9万人，而常住人口数为2 018.6万人，二者相差58%(数据来源：北京统计年鉴2012)。由于温室气体排放与当地的社会、经济和能源等活动息息相关，因此测算排放数据时应使用常住人口，而不是户籍人口。 1.3.4 不变价GDP和现价GDP 地区生产总值(地区GDP)代表的经济因素是测算排放数据的重要输入参数。GDP指某地区所有常住单位在一定时期内生产活动的最终成果，受价格变化和物量变化两大因素影响。不变价GDP是把按当期价格计算年的地区生产总值换算成按某个固定期(基期)价格计算年的价值，从而使两个不同时期的价值进行比较时，能够剔除价格变化的影响，以反映物量变化，反映生产活动的成果的实际变动。由于能源消耗的碳排放与实际经济活动及其成果相关，而不是考虑了价格变化后的经济总量直接相关，考虑逐年的GDP能耗强度变化时，应以不变价GDP为依据。常用的方法是以某一年(例如2010年)为基期，根据地区的国民经济和社会发展规划情况，设定未来一段时期的逐年经济增长率，从而获得相对于基期的不变价GDP数据，以测算单位GDP能耗情况。 2 以北京为例的区域排放峰值测算 北京市提出争取在2020年前后达到碳排放峰值，为其他地区的控制温室气体排放工作积累经验。通过对北京市
排放和峰值测算相关参数取值以及结果的讨论，说明能源相关的
计算方法以及峰值测算的主要相关考虑。 2.1 计算北京市2011年的
排放 结合北京市2011年的一次能源消耗和二次能源调入数据，计算得到北京市2011年能源消耗相关的
排放数据，并由此可得2011年北京市的主要碳排放指标。2011年，北京市碳排放总量约为15 600万t
，GDP能耗强度约为0.459 tce/万元，能源碳强度约为2.230
，单位GDP碳排放强度约为1.023 t
/万元，人均碳排放量约为7.56 t
/人。由于缺乏2011年北京市的外购热力排放因子数据，这里以《能源消耗引起的温室气体排放计算工具指南》中给出的北京2007年外购电力排放因子0.11t
/百万千焦为基础计算，相当于3.2186
[3]。本研究将以2011年为基年计算北京市未来
排放峰值年份和排放峰值。 2.2 对北京排放峰值的测算 2.2.1 常住人口 近年来北京市常住人口增速一直远高于全国平均水平，2005-2012年年均增速为4.3%，2010-2013年年均增速为2.5%，为全国总人口年平均增速的近5倍。北京市2014年常住人口为2151.6万人，已大大突破“十一五”期末常住人口1625万的控制目标(依据《北京城市总体规划(2004年-2020年)》推算得出)以及国务院批复的到2020年常住人口1 800万的控制目标。 北京市人口规模结构中户籍人口增长稳定，常住外来人口集聚膨胀。2020年前后北京人口规模将停止扩大，届时常住人口将达到2 290万人左右。综上，本研究将北京市2015年的年均人口增速设定在1.3%，2016-2020年年均人口增速设定在1.0%。2020年人口数量达到峰值，2020年以后人口数量不再增加，中长期内随着政策调整和社会资源的合理分配，增速放慢并逐渐稳定在零增长。从2024年开始出现年均0.1%的缓慢下降，2030年人口总数约为2 274万人，见表1。 2.2.2 GDP 北京市2011年人均GDP已达到8.05万元，约折合1.2万美元，已跨越了人均1万美元的“发达线”，按照世界银行的划分标准已成为高收入地区，经济社会发展正处在工业化向后工业化阶段的过渡时期。未来经济发展的重点将逐步从生产为主向消费为主转变，从工业为主向服务业为主转变，从劳动密集型向知识密集型转变。 另一方面，比较主要发达国家人均GDP的历史增长情况[4]，可以发现，主要发达国家均用了10年左右实现了人均GDP从1万美元到2万美元的翻番。具体来说，美国刚好历经10年实现了人均GDP从1万美元到2万美元的翻番(1978-1988年)，德国(1981-1992年)和韩国(1993-2004年)均历经了11年，丹麦历经12年(1980-1992年)，法国(1981-1994年)和英国(1983-1996年)则分别历经了13年，而日本只历经了9年(1982-1991年)。在我国经济发展从整体上也已经从高速发展转向中速发展的背景下，本研究认为，“十二五”期间北京的GDP年均增速达到8%后，中长期GDP增速将适当放缓，到2022年前后达到人均GDP 2万美元是合理的。 2.2.3 GDP能耗强度 随着近年来北京产业结构的调整和能源利用效率的提高，2011年，万元GDP能耗由2005年的0.792 t标准煤下降到0.437 t标准煤。“十二五”相关规划中北京提出按照国家要求，完成GDP能耗强度比2010年下降17%的目标。本研究对北京市未来GDP能耗的预测见表1。 2.2.4 能源碳强度 能源碳强度由能源消费结构决定。北京市近年来能源消费结构得到了很大改善，煤炭占一次能源比重由2005年的42.9%下降到2011年的26.5%。2020年煤炭占能源消费总量的比重控制在5%以下。可再生能源利用量力争达到950-1100万t标准煤左右，在能源消费中的总量中达到11%-15%，开展以分布式太阳能光伏为主的新能源城市和微网系统示范建设，加快实施光伏发电建筑一体化应用，2020年太阳能光伏发电装机容量达到160万kW；太阳能热水系统集热器利用面积1750万m[2]。根据北京市“十二五”规划纲要，天然气、电力和可再生能源的利用比例将得到显著提升，优质清洁能源消费比重达到80%以上，其中天然气比重超过20%，非化石能源占能源消费总量的比重力争达到6%左右。依据北京市能源消费结构的历史调整情况和未来发展趋势，本研究对北京市未来的能源消费结构预测情况详见表1。 2.3 测算结果及分析 根据对北京市峰值测算输入参数的讨论和取值，本研究测算了北京市2012-2030年能源相关
的排放情况(见图2)。人均排放从2011年起持续下降，到2030年从6.63 t
/人下降到5.21 t
/人。 2.4 不确定性分析
一是流动人口数量的可能变化将增加北京市未来电力消费量的不确定性。“人均用电量”是估算区域电力消费量的重要指标之一。人均用电量可以分为以下四个档次：第一档的区域年人均用电量在1万kWh以上，主要为北美、北欧及澳大利亚等少数发达国家；第二档在5 000-10 000 kWh之间，包含大部分发达国家；第三档在2 000-5 000 kWh之间，主要包括金砖国家等新兴市场；第四档则不足2 000 kWh，主要是一些发展中国家和欠发达地区。2013年，北京市人均用电量为4 317 kWh，预计将于2020年达到人均用电量峰值，人均用电量峰值在5 200 kWh以内，基本达到人均用电量的第二个档次。由于全市用电量与人口数量成正比，因此，由于人口增速调控的效果存在不确定性，一旦未来人口增速和数量超过北京市预期的人口调控目标，则本研究情景下的电力消费量将难以满足新增流动人口的用电需求，电力消费量将进一步上升，碳排放峰值年份将可能推迟，峰值排放量也将有所上升。 二是区域电力排放因子和发电标准煤耗的取值可能影响排放峰值测算的准确性。北京市实际发电煤耗的计算过程比较复杂，涉及到河北省、内蒙古自治区、天津市等多个省区(市)的发电标准煤耗和能源结构数据。考虑到电力排放量的计算和电力消费量的折标必须具有一致性，因此本研究使用了华北电网的平均排放因子，并且根据华北电网供电省的发电耗煤量和发电量，计算出华北电网历年发电标准煤耗。然而不可避免的，这一数据和北京市实际发电煤耗之间存在一定差距，可能在一定程度上影响本研究对北京市排放峰值测算的准确性。 三是对2020年以后的北京市能源消费结构预测存在不确定性。由于能源结构优化的特殊性，区域能源消费结构在短期内不会出现大幅度变化。但是从长期来看，由于北京市分品种的能源消费量受政策影响较大，且眼下暂未颁布与煤炭、油品和天然气等能源品种相关的2020年及2020年以后的规划目标，因此本研究主要基于北京市历史能源消费结构情况和相关能源规划布局，对分品种能源消费量进行粗略分析和预判，故长期预测上可能存在一定偏差，并可能影响排放峰值测算的准确性。 3 总结与讨论 3.1 测算排放峰值的意义 未来我国要通过对排放总量的控制，积极推动尽早实现排放峰值，这是基于对国家未来经济发展和温室气体排放增长之间矛盾的判断，而提出的发展理念和发展思路。对于城市来说，测算和研究温室气体排放峰值，其主要意义并不在于获得明确的峰值年份和排放数量，而是通过测算，设定一个科学合理的排放目标，帮助地方政府结合当地的发展现状和趋势，理清思路，以出台对应的配套政策，形成倒逼机制，促使其更快实现经济发展方式的转变，实现温室气体排放的降低，实现低碳发展。
图2 北京市2011-2030年
排放总量测算结果 我国地区间经济发展和社会发展不均衡、能源资源禀赋不一，我国应建立分区域的、阶梯式实现排放峰值的总体思路。到2020年，我国部分发达地区人均GDP将达到发达国家水平，建议可在我国首先推动东部地区实现低碳发展(要实现全国2030年达到碳排放峰值，到2020年之前东部一半以上城市需达到峰值)，并逐步过渡到中部地区。这样，我国可实现在2030年左右达到峰值。 因此，东部发达地区应率先探索达到排放峰值的思路和路径，这样既可以为中西部地区预留发展空间，也能够对中西部城市形成良好的示范效应，从而使全国温室气体排放尽早达峰。在区域层面上，排放峰值应作为预期性而非约束性的目标，并结合具体的区域政策措施，充分体现其引导作用，帮助区域尽快实现低碳发展转型，推动部分区域率先达峰。 3.2 实现排放峰值的主要措施 温室气体排放峰值取决于多种变量，包括经济发展水平、能源消费结构、能源强度、碳强度、人口数量、技术进步等，存在较大的不确定性。结合排放峰值测算方法以及北京市的峰值测算讨论，可以看出，尽快实现温室气体排放峰值，可从以下几方面主要措施着手： 第一，合理控制GDP增长速度。应及时改变发展思路，重视经济发展质量，加快转变经济发展方式，当GDP的年增长率低于单位GDP的温室气体排放强度的年下降率时，即可实现温室气体排放的峰值。 第二，逐步降低GDP能耗强度。由于第三产业能源消费强度明显低于第二产业，因此降低能耗强度，需要提高第三产业比重并提升GDP附加值。一方面应积极调整产业结构，因地制宜，实施严格的产业调整政策，降低高耗能、高排放产业的比例，积极提高服务业的比例；另一方面，应努力提高能源的利用效率，加快技术的升级换代。 第三，努力降低能源碳强度。这包括，严格控制煤炭消耗总量，提高优质清洁能源比例，因地制宜地发展可再生能源，从能源供应的角度，整体上优化能源消费结构。
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区域碳排放峰值计算中的几个问题--以北京市为例_碳排放论文
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