能源類碳源排碳量估算

李蜀慶,余 凱

(重慶大學資源及環境科學學院,重慶400044)

碳排放源(簡稱“碳源”)是指造成溫室氣體排放的任何過程或活動[1],其數量用CO2當量(CO2-eq)來表征。具體地說,碳源是指CO2成分從地球表面進入大氣,或者在大氣中由其他物質經化學變化轉化成CO2。

目前,雖然我國人均排碳量不足發達國家人均排碳量的1/10,但我國是僅次于美國的第2排碳大國。所以,引入碳源排碳量估算辦法的研究,對于掌握我國的排碳量及排碳結構,制定相應的節能減排政策和實施減排措施等方面有重要意義。

1 碳排放估算研究

1.1 估算方法研究評述

能源類碳源估算方法較多,但其核心都是采用能耗總量及化石燃料系數或碳排放因子來估算碳排放量。根據不同的能耗及燃料系數估算方法,可以分為2類[2]。

方法1:

美國橡樹嶺國家實驗室ORNL(Oak Ridge National Laboratory,ORNL,1990)提出的化石燃料燃燒釋放CO2計算法[3],適用于已知能源消耗量及能源種類的研究對象。

可用式(1)來估算總碳排放量:

式中,CE為碳排放量;En為能源消費量;k為有效氧化分數;n為每噸標準煤含碳量。

對于不同的能源,有不同的計算參數。

方法2:

部門估算法,適用于已知經濟總量、人口總量、單位經濟能耗、人均生活能耗和碳排放因子的研究對象。采用式(2)進行估算:

式中,CE為總碳排放量;X為第一產業增加值;Y為第二產業增加值;Z為第三產業增加值;α為第一產業單位增加值能耗系數;β為第二產業單位增加值能耗系數;δ為第三產業單位增加值能耗系數;μ為生活人均能耗系數;N為區縣戶籍人口; CEF為綜合碳排放因子。

1.2 估算模式

估算方法選用方法1,對于不同的能源,其估算公式為:

(1)煤炭燃燒碳排放計算公式:

式中,En煤為煤炭消費量。

(2)天然氣燃燒碳排放計算公式:

式中,En氣為天然氣消費量;α為在獲得相同熱能的情況下,天然氣釋放CO2與煤炭釋放CO2的比值。

(3)油料燃燒碳排放計算公式:

式中,En油為油料消費量;β為在獲得相同熱能的情況下,油料釋放CO2與煤炭釋放CO2的比值。

若已知總碳排放量(CE)和總能源消費量(En),則可由式(6)得到能源綜合碳排放因子 CEF (也稱能源綜合碳排放系數)。

式中,Ei為i種能源消費量;CEFi為i種能源的碳排放因子。

可見,能源綜合碳排放因子CEF與能源結構密切相關,考慮到能源結構受本地資源約束以及新能源開發利用技術水平的限制,短期內,能源結構不會發生大的變動,因此,可通過式(7)對碳排放進行估算。

1.3 參數選取

(1)計算參數取值

式(3)～(6)中,有效氧化分數k的取值:0.982;

式(4)中,α取值:0.813;

式(5)中,β取值:0.561。

(2)基礎數據取值

方法1所需基礎數據只有估算區域各年煤炭、天然氣以及油料消耗量,將其實物量折算成標準煤當量即可。

2 以重慶市為例進行碳源排放估算

2.1 經濟總量預測

本研究經濟預測采用情景分析法,根據重慶市“十一五”國民經濟和社會發展規劃中社會經濟的各項指標以及直轄以來的經濟發展的實際值,對影響重慶市國民生產總值進行情景設定為:

高方案:經濟增長率為15%;

中方案:經濟增長率為12%;

低方案:經濟增長率為10%。

由對重慶市經濟增長率的情景設定可預測出2015年和2020年重慶市實際 GDP總量,見表1。

表1 重慶市2015年、2020年實際GDP的預測數據億元

2.2 能源消費預測

本報告能源消費總量預測選用灰色模型,即一階微分方程的 GM(1,1)模型進行預測。根據重慶市的能源消費的相關數據以及GM(1,1)模型,得出重慶市能源消費預測值,見表2。

表2 重慶市2015年、2020年能源消費預測

2.3 重慶市碳排放測算

(1)近年碳排放估算

由于受數據來源的限制,本報告主要估算化石能源燃燒造成的碳排放。根據ORNL提出的計算方法,計算出2005年～2008年重慶市碳排放總量,見表3。

表3 2005年～2008年重慶市化石能源消費量及碳排放量[3]

本報告取2005～2008年平均值,采用的能源綜合碳排放因子約為82.43 t/TJ,這與國家發改委能源研究所推薦值大致一致(推薦值83.96 t/TJ)。2005年重慶市生產總值為3 070.49億元,由此可得2005年重慶市產值碳排放量為2.71 t/萬元。

(2)碳排放預測

選取經濟增長預測中方案,根據式(7)計算出2015年和2020年碳排放量。按照以2005年為基準,2020年產值碳排放量減排45%為目標計算, 2020年產值碳排放量為1.49 t/萬元,碳盈余總量為7 735.31萬t,重慶市碳減排潛力還很大,減排力度還有待加強,詳見表4。

表4 按2020年產值碳排放量減排45%為目標碳排放量預測

3 碳減排政策建議

3.1 將碳排放納入總量控制

為有效控制碳排放量,減少環境污染,改善環境質量,發展低碳經濟,促進經濟社會可持續發展,根據國家相關法律、法規,結合我市實際,把碳排放量納入全市總量控制。以2020年單位GDP碳排放量比2005年減少45%為目標,以2020年全市 GDP預測值為基數,將全市碳排放量分別控制在1.7億t(2015年)和2.5億t(2020年),并據此核定各區縣碳排放量。

市環境保護行政主管部門對全市碳排放總量控制實施統一監督管理。區、縣環境保護行政主管部門對轄區內的碳排放總量控制實施統一監督管理。計劃、經濟主管部門,必須按照碳排放總量控制目標的要求,將碳排放總量納入國民經濟和社會發展計劃。

3.2 實施碳排放許可制度

實施碳排放總量控制,應當對碳排放單位實施碳排放許可證制度,全市所有企業均應向所在地在環境保護行政主管部門進行碳排放申報登記。工業企業在進行碳排放申報登記基礎上,應按期如實填報《碳排放許可證申請表》,向所在區、縣環境保護行政主管部門申請碳排放總量指標,并報有關主管部門備案。碳排放申報登記參照國家環境保護行政主管部門頒發的《排放污染物申報登記管理規定》執行。

新建、擴建和改建項目在進行環境影響評價時,必須核定碳排放量。新建、擴建和改建項目碳排放經環境保護行政主管部門核定碳排放指標不超過允許碳排放指標者,發給《碳排放許可證》;經核定碳排放指標超過允許碳排放指標者,必須購買不低于超過允許碳排放指標量的碳匯或碳排放權,方可進行新建、擴建和改建的項目建設。

3.3 碳排放稅收政策

國家已經將環境稅納入征收范圍,重慶市可研究和適時征收碳稅,對排放碳的企業,按碳排放許可證核定的CO2量征收碳排放稅。凡納入碳排放許可證管理的企業均應繳納碳稅。以全市碳排放總量分別按1.7億t(2015年)和2.5億t(2020年)計征碳稅,以每噸碳稅10元計,全市可征碳稅額分別為17億元(2015年)和25億元(2020年)。碳稅的收入納入預算管理,與其他稅收收入統一使用和管理。

3.4 低碳產品市場準入政策

制定低碳產品標準,認證機構對低碳產品進行認證,進入市場的低碳產品可標注“LC”標志(Low Carbon的縮寫)。經認證的低碳產品可享受碳稅減免優惠政策并優先納入政府采購計劃和招標計劃。

[1] 呂學都.全球氣候變化研究進展與展望[M].北京:氣象出版社,2003:149.

[2] 李鳳亭,郭 茹,蔣大和,等.上海市應對氣候變化碳減排研究[M].北京:科學出版社,2009:32-33.

[3] 重慶市統計局,國家統計局重慶調查總隊.重慶統計年鑒2009 [M].北京:中國統計出版社,2009:136.