中美居民消费直接碳排放核算及比较，本文主要内容关键词为：中美论文,居民消费论文，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：F205 文献标识码：A 文章编号：1009-3370(2015)04-0034-07 DOI：10.15918/j.jbitss1009-3370.2015.0405 近些年许多国家研究表明，由于全球经济的快速发展，各国人民的生活水平不断提高，由居民消费导致的能源消费量和
排放量的增长速度已超过了工业用能消费量及
排放量，成为各国能源消费和
排放新的主要增长点(董会娟，2012)[1]。中国是世界上人口数量最大的发展中国家，随着经济的快速发展，城市和工业化水平的提高，私人汽车的购买和使用量大大增加，未来还需要较大的碳排放空间。据最保守的估算，按照2005年单位GDP能耗水平要实现2020年人均GDP较2000年翻两番的发展目标计算，中国2006-2020年的累计排放量将达到338亿吨碳，即使中国实现较2005年单位GDP排放减少45%的目标，2020年的
排放量也将达到17.1亿吨碳(葛全胜，2011)[2]。因此在全球减排的大背景下，中国将面临着巨大的减排压力(戴彦德，2015)[3]。 国内外学者在有关居民消费碳排放的测算做了大量的研究。邢芳芳等(2007)[4]应用IPCC碳排放系数法对北京居民生活直接用能碳排放量进行了测算；姚亮、刘晶茹、王如松(2011)[5]采用综合生命周期分析方法核算了中国1997年、2002年和2007年居民消费隐含的
排放总量。国外学者也做了大量相关的研究，Common(1992)[6]早在1992年就对澳大利亚家庭能源消费进行了研究；Shonali Pachauri(2014)[7]研究了印度居民电力消费增长所产生的碳排放量的变化；Weber(2000)[8]计算并比较了法国、德国、荷兰的家庭消费
排放量；Lenzen(1998)[9]利用投入—产出模型评估了澳大利亚消费行为对能源消费和温室气体排放量的影响；DTuclcrnan等(2009)[10]提出了以投入产出模型为基础的类多维区域投入产出模型，用于估算英国
排放情况。2002年，在联合国环境署的组织协调下在约翰内斯堡召开了世界可持续发展峰会之后，许多学者开始尝试建立生命周期模型来研究各国居民消费碳排放问题。例如，Duchin(1990，1992)[11-12]20世纪90年代就开始研究并提出了综合生命周期研究方法；Ari Nissinen等(2007)[13]研究了如何提高生命周期模型的使用；Jukka(2011)等[14]使用混合生命周期模型核算了11个城市居民消费所引起的碳排放量；刘晶茹(2007)等[15]以家庭电力消费为例，应用生命周期方法核算了中国家庭1985年及1998年因居民生活用电产生的排放量；魏一鸣等(2010)[16]利用生命周期方法对中国城市及农村居民的家庭能源碳排放量进行了核算。 从国内外学者的研究中可以发现，虽然目前国内外学者对居民消费碳排放的研究很多，但是大多数研究都是集中在其国内，目前很少有学者对中美两国居民消费碳排放进行定量研究。近些年来，节能减排问题越来越受到世界各国的高度重视，中国将在未来的国际碳谈判中承受巨大的减排压力，同时，居民生活能源消费是人类能源消费的一个重要方面，所以定量的对比中美两居民生活碳排放，将会为中国面对未来的国际碳谈判提供强有力的依据。居民生活引致的碳排放包括两个部分：一部分是居民消费直接消耗能源导致的碳排放；另一部分是“衣食住行”等生活消费导致的间接碳排放。本文基于碳排放系数方法，对中美两国居民2002年、2005年、2007年、2010年居民生活消费中的直接碳排放进行了定量的核算，在测算的基础上进行比较分析其异同。 一、研究方法 居民直接碳排放的实质是计算居民生活中对各种化石能源所产生的
。由于碳排放系数法是IPCC推荐的参考方法且该方法操作简便，因此国内外学者在计算居民消费直接碳排放时通常采用该方法，本文也采用碳排放系数法来估算中美两国居民直接碳排放量，并将居民直接消费能源产生的碳排放分为三类分别进行核算：(1)居民居住能源消耗直接碳排放；(2)居民交通能源消耗直接碳排放；(3)居民对可再生能源消耗直接碳排放。碳排放系数法的计算公式为
其中，
表示三类居民直接消费碳排放量；i表示消耗的能源种类；
表示对第i种能源的消耗量；
表示第i种能源的碳排放因子。 二、数据来源及处理 (一)数据来源 对居民消费的
排放核算过程涉及了大量的数据，主要包括了以下几类数据： 1.居民消费数据 中国居民对八项消费支出数据以及各类消费价格指数来源均于中国统计局的《中国统计年鉴》。美国居民对八项消费支出数据以及各类消费价格指数均来源于美国劳工部的《Consume Expenditure》。为了消除中美两国在人口数量、货币种类、工资等因素的差异，因此数据均采用人均数据。 2.能源消耗数据 中国居民能源数据来自《中国能源统计年鉴》和《中国统计年鉴》。美国居民居住能源消费数来自《The Residential Energy Consumption Survey》、交通能源数据来自《The American Travel Survey》和《The Transportation Energy Data Book》。 3.直接碳排放数据 居民生活用能直接碳排放的本质就是计算居民直接使用各种能源产生的
排放量。居民生活商品用能可归并为5类：煤、石油、天然气、电力和热力；生物质能源以及居民交通用能源等。 (二)数据处理 1.化石能源消费碳排放量计算 居民生活商品用能可归并为5类：煤、石油、天然气、电力和热力。其中，对煤、石油和天然气等化石能源的消费是一次能源的终端消费，它们的碳排放量可以根据各类能源的排放系数获得，各能源的碳排放系数取自2006《国家温室气体清单指南》，而对电力和热力的碳排放可以通过折标煤系数这算成标准煤后计算获得，电力和热力的折标煤系数取自《中国能源统计年鉴》，分别为0.122 9千克/千瓦时和9.48千克/千瓦时。
其中，
表示两国居民直接
排放量；
表示第i种能源的
排放系数；
表示两国居民对第i种能源的消耗量；
表示电力的碳排放量；
表示热力的碳排放量。 2.生物质能碳排放量计算 中国农村居民除了消耗化石燃料以外，还消耗大量的生物质能源，因此农村居民消费生物质能的
排放量是不能忽视的，而美国居民除了生物质能外还消耗了地热能和太阳能。中国农村居民主要消耗的生物质能有3种，分别为沼气、秸秆、薪柴，其中沼气的碳排放系数直接参考IPCC取值为11.416万吨/亿立方米，秸秆和薪柴的碳排放系数通过查阅相关文献获取。薪柴的排放系数来自曹国良(2005)[17]等人研究结论，取值为1.5万吨/万吨。中国秸秆主要包括小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆，其排放系数可利用陈建民(2011)[18]的相关研究，取值为1.2038万吨/万吨。而美国各类可再生能源则通过其发热值折算成标准煤计算。 3.居民交通碳排放量计算 居民交通主要包括道路交通、铁路交通、航空交通、水路交通，由于中国缺乏全口径居民交通运输燃料消耗量的统计数据，只能在现有数据的基础上进行近似处理。 本研究根据《中国统计年鉴》中交通运输、仓储及邮电通信业中各能源的消耗量代替公共交通的能源消耗量，并用货运和客运里程数的比例来近似估计中国公共客运居民交通用能产生的碳排放量。中国公共交通碳排放量在2002年、2005年、2007年、2010年分别为6773.81万吨、8901.52万吨、10552.88万吨、11443.04万吨。 由于只考虑公共交通而未考虑私人汽车能源消耗量，因此对私人汽车所产生的碳排放进行单独计算，计算方式如下
其中，q代表全国拥有的私家车数量；l代表每辆私家车平均每年的里程数；p代表每百公里的耗油量；γ代表汽油的碳排放系数(根据《IPCC温室气体清单指南》取值为3.19千克/千克)。 在研究中，私人汽车根据排气量可以分为大型、中型、小型、微型4种，选取2002年、2005年、2007年、2010年中国国产汽车平均销售份额作为中国居民私家车车型的比例；选取中国2004年颁布的GB 20997—2007《轻型商用车辆燃料消耗限制》中的第一阶段限制作为每百公里耗油量；私家车的数量选用《中国统计年鉴》数据；根据国内权威调查数据确定年行驶里程，家用车的年行驶里程在1.5×
千米左右；假设私家车全部以汽油作为燃料，汽油密度为0.725千克/升。计算出中国私人汽车不同车型的碳排放量及私人汽车的排放总量，如表1所示。
在此基础上，根据客运碳排放和私人汽车碳排量计算出中国居民交通碳排放总量，分别为2002年9547.73万吨、2005年14247.05万吨、2007年18906.76万吨、2010年为29102.37万吨。 由于美国对旅客出行(包括私家车在内)有详细的能源消耗强度记录，因此针对每种出行方式及其能源消耗强度计算其能源消耗量，再根据能源消耗量计算其碳排放量，公式表示为
其中，l表示美国居民分方式出行的里程数；ε为表示单位旅客旅程的能源消耗强度。具体数据如表2和表3所示。
三、结果分析和讨论 (一)居民居住能源碳排放量 两国居民居住能源碳排放量核算结果如表4、表5所示，中国主要集中在煤炭和电力两大方面，且煤炭碳排放量占比幅度逐年下降，电力占比逐年上升。2002年煤炭碳排放量占比约为64.93%，电力占比约为21%，2012年，煤炭碳排放量占比约为46.36%，电力碳排放量占比约为31.88%，两者之和约占总碳排放量的80%。美国居民居住碳排放主要集中在电力和天然气两个方面，其中电力占比由2000年的71.44%上涨至2012年的74.21%，天然气比例则由25.71%下降至23.72%，两者之和约占居民居住总碳排放量的97%以上。
从两国居民居住能源碳排放量核算结果(图1～图3)来看，中国居民居住能源消费主要集中在煤炭和电力两大方面，且煤炭碳排放量占比幅度逐年下降，电力占比逐年上升。2002年煤炭碳排放量占比约为64.93%，电力占比约为21%，2012年，煤炭碳排放量占比约为46.36%，电力碳排放量占比约为31.88%，两者之和约占碳排放量的80%。美国居民居住碳排放能源主要集中在电力和天然气两个方面，其中电力占比由2000年的71.44%上涨至2012年的74.21%，天然气比例则由25.71%下降至23.72%，两者之和约占居民居住总碳排放量的97%以上。 目前，中国居民消费直接碳排放量有两个增长点。第一个增长点是天然气，天然气和煤炭、煤气、液化石油气一起主要用于居民生活中加热食物、水及取暖，近些年来随着天然气的普及使用，天然气开始逐步替代其他能源成为中国城镇居民主要的加热能源。中国居民直接碳排放量的另一个增长点是电力碳排放的大量增加，这主要是因为居民家用电器逐年增加导致的。由《中国统计年鉴》提供的数据来看，2002年中国城镇居民每百户拥有的洗衣机、电冰箱、空调、电视机量分别为92.9台、87.4台、51.1台、126.4台，农村居民为31.8台、14.8台、2.3台、108.6台；2010年中国城镇居民每百户拥有的洗衣机、电冰箱、电视机量分别为96.9台、96.6台、112.1台、137.4台，农村居民为57.3台、37.1台、12.2台、118.2台，城镇居民增幅分别为4.31%、10.53%、119.37%、8.70%，农村居民增幅分别为80.19%、205.41%、595.65%、8.84%。而美国居民则始终是电力为其居民直接碳排放来源。 (二)生物质能碳排放量 根据中美两国居民生物质能源碳排放量核算结果，发现中国居民消费生物质能源的碳排放量远高于美国。美国生物质能源使用的碳排放量分别为2002年的3680.76万吨、2005年的4165.07万吨、2007年的4068.21万吨、2010年的4261.93万吨，基本呈现稳定的态势；而中国生物质能碳排放量是美国同时期的13～18倍之多。且目前中国可再能生源的使用，主要以农村居民使用的秸秆、薪柴、沼气和热力为主，不同生物质能源的碳排放量如表6所示。
图1 2002-2010年中国居民居住能源碳排放量
图2 2002-2010年中国居民不同类别能源碳排放量
图3 2002-2010年美国居民不同类别能源碳排量
由于中国农村地区能源消费主要以当地易获取资源的秸秆、薪柴为主，因此中国生物质能产生的碳排放量占比较大。随着控制农村居民焚烧秸秆，近些年来，秸秆的碳排量有所下降。农村居民应该充分利用秸秆的经济价值，使秸秆回归成为经济资源，把秸秆资源重新纳入工业、农业和农村的经济循环过程，不仅可以减少污染，还可以为农民带来更多的增收机会。同时，近些年来，随着农村地区开始大范围的开发沼气来取暖和做饭，因此沼气的碳排量呈现逐年上涨的趋势。 (三)居民交通碳排放量 中美两国居民交通碳排放量核算结果如表7、表8和图4所示。
图4 2002-2010年中美两国交通直接用能碳排放量 从核算结果来看，中国居民交通直接用能碳排放量均呈现逐年上涨趋势，这是由于随着经济发展，私家车数量快速上涨所致。2002年中国居民交通碳排放量9547.73万吨，2010年为29102.37万吨，涨幅为204.81%。2002年中国私人汽车拥有量为968.98万辆，2010年为5938.71万辆，涨幅为512.88%。2002年美国居民交通碳排放量为187309.09万吨，2010年略有下降约为189299.26万吨。但是，中国居民交通碳排放仅为美国居民碳排放量的1/8，这是由于中国私家车数量远小于美国(约为美国的1/4)，且中国私家车全年平均里程数远小于美国居民所致。 (四)居民直接碳排放总量 居民消费直接碳排放量指的是居民在生活消费中直接对能源消耗进而产生的碳排放量。本文将居民直接能源消耗分为了三类：居民生活用能碳排放，主要指居民生活中在照明、炊事、取暖、家用电器方面直接消耗能源所产生的碳排放量，记作
；可再生能源碳排放量，指居民在生活中消费各类生物质能源时产生的碳排放量记作
；交通出行碳排放量，指居民在交通出行中对柴油、汽油等能源直接消耗所产生的碳排放量，记作
。因此，居民直接碳排放量为
根据上文计算得出的3种类型的中美两国居民直接碳排放量可以得出两国居民总的直接碳排放量，如表9、表10所示。
图5 2002-2010年中美两国居民直接碳排放总量 从图5可以看出，中国居民消费直接能碳排放量均逐年上涨，美国呈现略微下降趋势，但是美国居民直接碳排放总量始终高于中国居民，是中国居民直接碳排放总量的约3倍。这其中主要是由于美国居民交通用能、居住用能远高于中国居民所致，美国居住直接碳排放中交通碳排放占据了整个美国居民直接碳排放量的约50%，而中国截至2012年才只占据了26.34%。但是到了2012年，中国居民交通碳排放量为29102.37万吨，美国居交通碳排放为18299.26万吨，约是中国居民的6.5倍；2012年中国居民居住用能碳排放为45739.72万吨，美国居民为199160.99万吨，约是中国居民的4.35倍。 四、结论及政策建议 (一)结论 通过对中美两国居民2002年、2005年、2007年、2010年的居民消费直接碳排放量进行核算可以得出如下结论： (1)中国居民居住碳排放主要集中在煤炭和电力两大方面，美国居民居住碳排主要集中在电力和天然气两个方面；(2)天然气和电力成为中国居民居住碳排放量的两个增长点；(3)两国居民交通碳排放量占比均较大，但是中国居民交通碳排放仅为美国居民碳排放量的八分之一；(4)现阶段中国居民直接能碳排放量均逐年上涨，美国居民近些年呈现略微下降趋势，但是美国居民直接碳排放总量始终高于中国居民，是中国居民直接碳排放总量的约3倍。 (二)政策建议 当前中国处在城市化进程快速的发展过程中，总体来说，中国居民直接碳排放总量远低于美国等发达国家，但是中国居民碳排放量在国际总排放中仍然占有比较重要的地位。美国已经经历了城市化、工业化的发展阶段，中国现阶段仍处在发展之中，因此居民能源消费具有一定的刚性需求，在目前严峻的资源和环境的约束下，中国将面临着更为艰巨的碳减排压力。在未来的发展中，针对如何降低居民消费引起的直接碳排放量，提出以下政策建议： 1.建设交通用能，倡导绿色出行。中国居民消费水平增加是居民消费水平的提高和消费结构的改变，随着人们收入水平的提升和购买力的增加造成中国居民用能快速的增加。中美两国居民交通用能占比均很大，2010年，中美两国居民交通碳排放量占比分别为14.19%和37.85%，因此中国需要合理控制居民交通部门用能量的增长。在交通节能方面可以实施如下措施：(1)倡导居民绿色出行，多使用公共交通，减少私家车的使用频率；(2)倡导居民减少私家车的购买量且购买小排量的私家车；(3)提倡居民购买新能源车型和节能环保车型，改用清洁能源以减少高碳排放强度能源的消耗。 2.合理控制居民居住面积，减少居住用能。由于两国居民居住碳排放量在直接碳排放量中占比巨大，2010年，中美两国居民居住碳排放占直接碳排放量的比重分别为40.63%和50.52%，因此中国要减少居民居住能源消耗量。为减少居民碳排放提出如下建议：(1)倡导居民购买小面积的自住房，减少构造住房的用能支出；(2)倡导居民减少多余住房的购买；(3)减少居民住房装修的奢侈浪费。 3.减少农村居民生物质能使用，倡导使用清洁能源。由于长期以来中国农村居民使用生物质能源的低效率和高排放强度的消耗，2010年中国生物质能碳排放量占到了整个居民直接碳排放量的42.78%，可以看出农村居民对生物质能的大量燃烧产生的碳排放量极高。因此，中国应该合理改善农村居民生活用能，加大农村基础设施建设，尽可能使用清洁能源以及高效用能。
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