江苏省碳排放清单测算及减排潜力分析.pdf
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1、第 3 2卷第 2 期 2 0 1 3年4月 地域研究与开发 AREAL RES EARCH AND DEVELOPMENT Vo 1 3 2 No 2 Ap r 201 3 江苏省碳排放清单测算及减排潜力分析 赵荣钦,黄贤金,高 珊,赵志凌(1 华北水利水电学院 资源与环境学院,郑州 4 5 0 0 1 1;2 南京大学 地理与海洋科学学院,南京 2 1 0 0 9 3)摘要:基于省域层面,构建了碳排放清单的核算框架和计算方法。以江苏省为例,对2 0 0 0-2 0 1 0年的碳排放清 单进行 了全面测算,并对江苏省碳减排潜力进行了情景分析。江苏省碳排放总量从 2 0 0 0年的 8 0 0
2、 5 2 9万 t 上升到 2 0 1 0年的 2 0 8 8 8 8 8万t,涨幅为 1 6 0,其中工业能源消费碳排放占8 6;江苏省单位 G D P碳排放强度呈波动下降 趋 势,从 2 0 0 0年的 0 9 4 L 万元下降到 2 0 1 0年的 0 7 1 万元,降幅达 2 4 ;人 均碳排放 则呈逐 年增长 态势,从 1 0 9 t a增长到2 6 9 t a;在低碳情景下,江苏省2 0 1 5年和2 0 2 0年碳减排量分别为4 9 3 0 7 5万t 和 1 6 1 0 1 1 3万t,碳减排 比例分别达 1 5 和2 9 ;在江苏省“十二五”低碳经济规划中,应重点加强工业能源
3、与交通能源消耗、垃圾焚烧与填 埋等部 门的碳减排力度,切实降低区域碳排放强度,为低碳经济发展提供技术支撑和示范效应。关键词:碳排放;测算;碳减排;潜力;江苏省 中图分类号:F 0 6 2 1 文献标 志码:A 文章编号:1 0 0 3 2 3 6 3(2 0 1 3)0 2 0 1 0 9 0 7 0 引言 低碳经济的概念最早 出现于 2 0 0 3年英 国的 能 源 白皮书 中,认 为低碳经济是 通过较少 的 自然资源消耗 和环境污染,获得较 多的经济产 出,其实质 是提高 能 源效率和清洁能源结构,核心是能源技 术创新 和制度 创 新。近年来 国内外关 于低碳经济 学术研究 也逐渐 展 开
4、。如 K a w a s e 采用改进的 k a y a 恒等式对碳排放进行 了 因素分解研究,并对不同国家的碳减排 目标进 行了情 景 预测 3 1;S h i m a d a 建立 了区域尺度上低 碳情景 分析 的方 法;庄贵阳对我国低碳发展的可能途 径与潜 力进行 了 分析;温宗国针对低碳 发展措施对我 国经济 可持 续 发展的影 响进行了情景分析;魏一呜等对我国能源消 费碳排放、不同发展水平对碳 排放的影 响及碳 减排技 术 等进行了较为深入 的研究;中科院可持续发 展战略研 究组对 中 国低碳 发 展情 景 和发 展 战 略对 策进 行 了 分 析。已有研究对于探 索低碳经济 发展路
5、径 和前景具 有重要意义。江苏省处于工业化、城 市化快 速发展 的时期,面 临 着较大的碳排放需求,近年来关 于江苏省区域层 面碳排 放 的研究较多。赵荣钦 等通过构建 能源消费 的碳排放 模型,对江苏省不 同土地 利用方 式的碳 排放 与碳 足迹进 行 了研究;李颖 等、张秀梅等对江苏 省土地 利用排放 收稿 日期:2 0 1 20 22 4;修 回 日期:2 0 1 3 0 1 2 O 基金项 目:国家社会科 学基金重大项 目(1 0 Z D S 3 0);中国博士 后基金面上项 目(2 0 1 2 M5 1 1 2 4 3);中国清洁发 展机制 基金赠 款 项 目 (1 2 1 4 0
6、7 3);河南 省 教 育 厅 人 文社 会 科 学研 究 项 目(2 0 1 2一Q N 一 2 9 0);华北水利水 电学 院高层次人才科研启动项 目(2 0 1 1 6 4)作者简 介:赵荣钦(1 9 7 8一),男,河南 孟津县 人,副教 授,博 士 后,主要从事区域土地利用与碳循环研究,(E m a i l)z h a o r q 2 3 4 l 6 3 e o m 效应及其变化进行 了分 析。近年来关 于碳 排放的 因素分解研究较多,王伟林等对江苏省碳排放 的变化开 展 了因素分解研究;聂锐等基于 I P A T模 型对江苏省 碳排放进行了因素分解和情景分析;王圣等、赵欣等、温景光
7、、杨浏采用 L M D 1 分解模型,分别从不 同层面对江 苏省全省或部分 区域的碳排放及其 影响因素进行 了分 解研究;在城市层面,黄金碧对 江苏省各地市的碳 排放进行 了测算和减排潜力分析;肖翔、李阿萌等对 江苏省不 同城市碳排放 的时空变化进行 了分析,并对不 同城市碳排放进行了脱钩分析和类型划分。此外,国内一 些 学 者 也 开 展 了 其 他 省 份 碳 排 放 的相 关 研 究。以上研究主要集 中在碳排 放的时空变化及因 素分解分析方面,碳排放 核算体系还不 够完整,比如缺 少对于农村生物质能源消费、食物消费和农业耕作活动 等过程的碳排放 的核算。因此,如何在省级层面开展更 为全面
8、的碳排放核算是需要进一步研究 的内容,这也是 区域低碳经济发展科学决策的前提。鉴于此,本研究借 鉴相关研究方法,构建 了省级层 面碳排放清单编制 的研 究框架和核算模型,对 江苏省碳排放清单进行 了较为全 面的核算;另外,结合江 苏省经济社会发展 目标,通过情 景分析探讨了江苏省碳减排 的潜力和对策,为 区域低碳 经济发展提供决策参考。1 数据来源与计算方法 采用江苏省 2 0 0 0-2 0 1 0年能源 消费、食 物消费、土 地利用和社 会经 济等 相关数 据,对 江苏 省工业 能源 消 费、生活能源消费、食物消 费、交通能源 消费、农业 生产 活动、废弃物等的碳排放 以及 陆地生态系统碳
9、汇进行了 定量核算,在江苏省域尺度上建立 了较为全面的碳 排放 清单核算的方法体系。数据主要来自于历年的 中国能 源统计年鉴、中国统计 年鉴、中国交通年鉴、江 1 1 0 地域研究与开发 第 3 2卷 苏省统计年鉴、江苏省环境统计年报 等。1 1 能源消费碳排放 能源消费包括 工业能源 消费、城市生 活能源消费、农村生物质能源消费、交 通能源消费等,采 用各类能源 消费数据,结合相应 的碳 排放系数进行估 算,计算能源 消费碳排放公式:G E E=(Q n i)。(1)式中:c 既 为能源消费碳排放量;Q 为第 i 类能源 消费 量;y 为第 i 类能源折标煤系数(来 自于 中国能源统计年 鉴
10、),我 国规定标准煤的热值为 2 9 31 0 J k g,因此,标 准煤仅代表 了不同能源按各 自不 同的热 值换算成标 准 煤的量,要计算碳排放量,还需要乘 以各类能源 的单位 热值 的碳排放 因子数据;n 为第 i 类 能源单 位标准煤的 碳排放系数。需要说明的是:工业生产 中煤、石油和天然 气等的碳排放系数采用 国内外相关研究的均值(表 1);城市生活能源消费 中,涉及到焦炭、原油、汽油、煤油、柴 油、燃 料油 和液 化石 油气 等,其 碳 排放 系数 分 别采 用 0 8 5 5,0 5 8 6,0 5 5 4,0 5 7 2,0 5 9 2,0 6 1 9,0 5 0 4 t C
11、t 标 准煤(I P C C);农村生物质能源主要 考虑薪柴、沼气和秸 秆等 3种,其碳排放系数暂采用 3种化石燃料碳排放系 数 的均值(表 1);交通能源消费碳排放采用江苏省综合 能源平衡表中的“交通运输、仓储及邮电通讯业”的能源 消费量进行核算。表 1 碳排放转换 系数表t C t Ta b 1 Ca r b o n e mi s s i o n c o e ffi c i e n t 1 2 食物消费碳排放 分别对城镇和 乡村居 民主要食 物消费 的碳排 放进 行核算,计算方法如下:c :Q ;b 。(2)式 中:C 为食物消费碳排放;Q 为第 i 种食物消费量;b 为第 i 种食物的碳
12、排放系数(表 2)鸵 。1 3 农业活动碳排放 1 3 1 稻田甲烷碳排放。以江苏省水稻播种面积作为 活动数据,通过稻 田的碳 排放 系数来核算稻 田甲烷碳排 放。具体计算公式如下:C :Sc1 2 1 6。(3)表2 居民食物消费碳排放系数表 k g C k g T a b 2 Ca r b o n e mi s s i o n c o e ffi c i e n t o f f o o d c o n s u m p t i o n 种类 碳排放系数 种类 碳排放系数 粮食0 3 2 6 8 植物油0 7 6 6 6 蔬菜0 0 2 7 4 酒饮料0 0 4 1 1 水果0 0 4 9 8
13、 奶类0 0 6 2 9 畜禽肉0 2 5 4 6 糖果0 3 3 8 0 水产品0 1 4 3 3 食糖0 3 9 6 5 蛋类0 1 5 1 0 茶叶0 3 3 8 0 式中:c 为稻 田(甲烷)碳排放量;c 为水稻甲烷排放系 数,采用华中单季稻 区的排放系数(0 3 6 5 t h m );S为 水稻播种面积;1 2 1 6为碳转化系数。1 3 2 动物肠道发酵和粪便碳排放。结合唐红侠等 的研究,采用主要动物的甲烷排放参数(表 3),结合历年 主要动物的数量可 以计算出动物饲养的碳排放量。表3 动物甲烷排放参数表 k g (头 a)Ta b 3 CH4 e mi s s i o n c
14、o e ffi c i e n t o f a n i ma l s 类别 甲烷排放参数 肠道发酵 动物粪便 1 3 3 农业耕作活动碳排放。这里主要对农业机械使 用和灌溉过程的碳排放进行测算,计算公式如下:C E A=C E M+C E w。(4)式 中:C ,C ,C 分别为农业耕作 的碳排放总量、农业 机械使用碳排放和灌溉过程的碳排放。C E M:S MP+P Mg。(5)C E w=S wr。(6)式 中:S 为农作物种植面积;P 为农业机械总动力;s 为灌溉面 积;p,g,r为碳排 放 系数,数 值 分别 取 1 6 4 7 k g C h m,0 1 8 k g C k W,2 6
15、 6 4 8 k g C h m。1 4 废弃物碳排放 1 4 1 固体废弃物碳排放。固体废弃物最终处置方式 主要是焚烧和填埋。前者主要释放 C O ,后者 主要释放 C H 。根据(I P C C指南 ,两者计算公式分别如下:垃圾焚烧碳排放=垃圾焚烧量 0 9 9 9 4 5 4 5 。(7)垃圾填埋碳排放=垃圾填埋量 0 1 6 7 2 8 5 。(8)式中:垃圾 c O 和 c H 的排放因子采用 I P C C指南 的缺省值,分别为 0 9 9 9 4 5和 0 1 6 7;4 5 和 2 8 5 分 第 2期 赵荣钦,等:江苏省碳排放清单测算及减排潜力分析 1 l 1 别为垃圾含碳率
16、和含水率。1 4 2 废水碳排放。以江苏省废水排放数据为活动数 据,废水的甲烷排放参数采用 I P C C指南 中缺省排放 值,即0 2 5 k g k g C O D _ 3,因此,废水碳排放量估算公式 为:废水碳排放量:化学需氧量 0 2 5 1 2 1 6。(9)1 5 陆地生态系统碳吸收 区域陆地生态 系统碳汇能力 是衡量 区域碳补 偿水 平和固碳效率 的重要 指标。为了解江苏 省碳吸 收状况 及其补偿效果,本 研究对森林、草地和农 田等主要 陆地 生态 系统的碳 吸收进行 了估 算,其 中,森林 和草地 的碳 吸 收 率 采 用 谢 鸿 宇 等 的 计 算 结 果,分 别 采 用 3
17、 8 0 9 5 9 2 t h m 和 0 9 4 8 2 2 9 t h m ;农作物碳吸收的计 算方法为:C =C A l。(1 0)C A l=r Y 8 =r r E 。(1 1)式中:C 表示农作物总碳吸收;C 为 i 种农作物全生育 期的碳吸收;r 为 i 种农作物的碳吸收率,y F 为 i 种农作 物的经济产量;Y 为 i 种农作物的生物产量;为 i 种农 作物的经济系数。这里参 照全 国主要农作物 的碳吸收率 和经济系数 弘 。2 2 0 0 0 2 0 1 0年碳排放清单 对碳排放项 目进行核算,得到江苏省历年 的碳排放 清单(表 4)(城镇食物消费量 2 0 0 0年 的
18、数据缺失,考虑 到年际变动不大,用 2 0 0 1年的数据进行 了替代)。总体 而言,江苏省 2 0 0 0-2 0 1 0年碳排放清单具有以下特征:1)碳 排 放 总量 快速 上 升。江 苏 省碳 排 放 总量 由 2 0 0 0年 的 8 0 0 5 2 9万 t 上升到 2 0 1 0年 的 2 0 8 8 8 8 8万 t,涨幅为 1 6 0 (图 1)。这表明,随着江苏省经济发展和 人 口增加,能源消费、食物 消费和废弃物 的增多等 使江 苏省碳排放总量大幅增加。对 比发现,核算结果略高于 赵荣钦等对 江苏省 2 0 0 3-2 0 0 7年 的研究 结果,主要 是因为本研究核算的项
19、 目不仅仅包括 了能源消费,还涉 及到农业活动、废弃物等的碳排放。2)江苏省碳排放的行业差异性大,工业主导特征明 显。就碳排放构成来看,2 0 1 0年工业能源消费碳排放 占 8 6 ,其 次 为 交 通 能 源 和 农 村 能 源 碳 排 放,分 别 为 6 5 4 和 2 8 6。其他各项碳排放所 占比重相对较低,城镇 和农村食物消费碳排放 比重合计为 2 2 8 ;其他各 项的比重都在 1 以下,全部合计仅 占 2 3 8。工业能 源、交通能源和生活能源 的碳排 放合计 占 9 5 以上,这 说明能源消费特别是工业 领域的碳排放 是江苏省 的主 要碳排放 源(表 4)。因此,在 未来江
20、苏省低碳经济 发展 规划 中,工业领域应成 为碳减排 的重点。加强江苏省交 通能源和农村 生物质能源 的碳减排也是 发展低碳 经济 的重要步骤,同时,废 弃物碳排放 控制技术 的革新也是 不可忽视的碳减排领域。相对而言,城镇生活能源消费 和食物碳消费属 于刚性 的碳排放,减 排空 间不 大,不应 作为江苏省碳减排的重点。3)江苏 省不 同途径碳 排放 的增 幅具有 明显 差异。2 0 0 0年以来,碳排放 中增 幅最大的为交通能源消费碳排 放(4 3 1),其次为固体废弃物的碳排放,工业能源碳排 放增幅次之。其他 各项碳排放 的增 幅相 对较低。农村 生物质能源消费、农业活动(稻田甲烷除外)和
21、农村食物 消费碳排放等反而出现了不 同程度的下降趋势(图 2)。4)生态系统 的碳 汇能力呈 现明显的下降趋势。用 碳排放总量减去碳吸收,可 以得到江苏省净碳排放。结 果 发 现,由 于 碳 汇 总 水 平 有 所 下 降,从 2 0 0 0年 的 7 1 5 9 5 7 万 t 下 降到 2 0 1 0年 的 7 1 1 5 9 8万 t,而与此同 时碳排放总量却大幅增长,这导致江苏省净碳排放增长 速率 明显超过 了总碳 排放 的增长,从 2 0 0 0年 的 8 4 5 7 2 万 t 上升到 2 0 1 0年的 1 3 7 7 2 9 0万 t,上升了 1 5倍多(表 4)。总体而言,江
22、苏省陆地生态系统碳 吸收对于碳排放 具有一定的补偿 效果,但近年来 随着 碳汇水平 的下降,碳补偿率从 2 0 0 0年的 8 9 4 下降到 2 0 1 0年的 3 4 1 ,这是值得关注 的现象。这表 明,随着江苏省经济发展和 碳排放的大幅增长,江苏省碳循环压力在逐渐增 大。因 此,加强陆地生态系统的 固碳水平 和效率 能有效补偿 区 域 自身的碳排放,这对于缓解区域应对气候变化 的压力 具有重要意义。3 碳排放强度及其变化分析 碳排放强度是指单位经济效益的碳 排放,反 映了经 济发展的环境压力程度,用 单位 G D P的碳排放来表示。本研究对江苏 省历年的碳排放 强度和人均碳排 放的变
23、化进行了分析(其 中,江苏省 G D P数据采用 2 0 0 0年的可 比价)。计算结果表明:1)江苏省 2 0 0 0年 以来碳排放强 度呈波动 下 降趋势,从 2 0 0 0年 的 0 9 4 t 万元 下 降到 2 0 1 0年的 0 7 1 t 万元,降幅达 2 4。其中 2 0 0 4和 2 0 0 5 年有所 回升,为 0 9 2 t 万元。这表明江苏省经济发展速 度超过了碳排放的增长速度,江苏省近年来 的节能减排 工作取得了一定 的成效,能源 利用效率在逐 步提高;2)江苏省人均碳排放呈逐年增加 态势,从 2 0 0 0年 的 1 0 9 人上升到 2 0 1 0年的 2 6 9
24、 t 人,说 明随着经济发 展和 能源消耗量的大幅增长,总碳排放 的迅速增长导致 了人 均碳排放的增加,也说明了人均碳 污染水平处于上升趋 势(图 3)。4 碳减排潜力分析 为了解区域碳排放 的演变趋势,对江苏省 2 0 1 5年和 2 0 2 0年的碳排放进行预测,主要参照碳排放强度指标的 约束条件来设定发展目标,并确定不同的情景。江苏省“十二五”规划提出了经济增长年均 1 0 的 目标。假定 2 0 1 1 2 0 2 0年经济发展水平按照 C D P年均 1 1 2 地域研究与开发 第3 2卷 25 :2 2 0 罄 1 5 辎 l O 赣 舔 5 年份 图 1 江苏省 2 0 0 0-
25、2 0 1 0年碳排放状况 F i g 1 Ca r b o n e m i s s i o n o f J i a n g s u P r o v i n c e f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 1 0 豳。麟 。黜一 :霾 臻 器 嚣 鍪蓉 耄 誊羹蒙I蓐蒜蒜*誓 稿 避 蓑姜萋嚣翟饕攥博卿鹤 图 2 江苏省 2 0 0 0-2 0 1 0年主要碳排放项 目的增幅 Fi g 2 I n c r e a s i n g r a t e o f ma i n c a r b o n e mi s s i o n i t e ms o f J i a n g s u Pr o v
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