蘭州市工業(yè)能源消耗碳排放總量演進研究

摘要：聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC，2006）碳排放計算指南的計算公式，對蘭州市2002—2010年工業(yè)能源消費碳排放量進行計算。結(jié)果表明：2002年以來碳排放量逐年增加，碳排放結(jié)構(gòu)分析表明，蘭州市以原油和煤炭為主的工業(yè)能源消費結(jié)構(gòu)并未得到有效改善；同時，運用灰色系統(tǒng)理論對十二五期間蘭州市工業(yè)能源消耗碳排放的增長趨勢予以預(yù)測。

關(guān)鍵詞：碳排放 能源 灰色預(yù)測

1 概述

應(yīng)對全球溫室氣體效應(yīng)所帶來的氣候變暖，是人類面臨的重大調(diào)整。有效控制和減少二氧化碳等溫室氣體的排放，是各個國家，均應(yīng)承擔的責(zé)任。我國作為一個負責(zé)任的發(fā)展中國家，承諾到2020年單位GDP的二氧化碳排放（carbon dioxide emission）下降40%～45%， 這對于能源消費以煤炭為主的我國來說，是一個十分艱巨的任務(wù)[1]。蘭州是我國西部地區(qū)的重要石化基地，改革開放后，工業(yè)發(fā)展迅速，工業(yè)總產(chǎn)值年均增速超過10%，相應(yīng)的蘭州也成為西部地區(qū)的碳排放“大市”。作為甘肅省的省會城市，蘭州市的減排壓力不斷擴大。由于工業(yè)能源消耗是碳排放（carbon emission）的主要來源，為了實現(xiàn)我市的碳減排目標，，對我市的碳排放，尤其是工業(yè)產(chǎn)生的碳排放狀況進行深入細致的研究顯得尤為必要。

國內(nèi)外的研究者對碳排放的研究，國內(nèi)的研究更多的關(guān)注在全國層面的碳減排問題，重點研究碳排放的機制、規(guī)律及減排措施[2—3]，針對地方水平上的研究并不多見。由文輝等[4—5]（1999）根據(jù)一次能源消費量計算了上海的二氧化碳排放量。1995年上海市化石燃料燃燒產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放量為1681.5×104t。趙冠偉[6]（2010）計算了廣州市1992—2007年能源消費碳排放量。1992年以來廣州市碳排放總量和人均碳排放量逐年增加。查冬蘭[7]等（2003）把能源分為9類，通過以各類能源消費量乘以各自的碳排放系數(shù)，計算了全國28個省區(qū)的碳排放總量。王錚[8]等（2008）通過計算全國各省區(qū)的碳排放系數(shù)，將全國碳排放總量分攤到各省區(qū)。羅旭[9]（2011）通過產(chǎn)業(yè)—能源關(guān)聯(lián)和能源—碳排放關(guān)聯(lián)兩個評價模型，分析蘭州市碳排放區(qū)域格局變化的原因。以往人們對碳排放研究主要集中于總量研究，少有人從區(qū)域的角度進行探索，尤其是地方一級的總量變化研究較為少見。本文將在這一方面做一些嘗試。不僅從總量方面進行分析，而且在碳排放結(jié)構(gòu)、影響因素等方面進行研究，力爭為蘭州市碳排放目標及政策制定提供參考。

2 能源數(shù)據(jù)和計算方法

本研究的數(shù)據(jù)采樣，采用2003—2011年《蘭州市統(tǒng)計年鑒》[10]中的工業(yè)企業(yè)主要能源消費與庫存統(tǒng)計表中的能源數(shù)據(jù)。因數(shù)據(jù)的限制，在計算能源消費碳排放量時認為：①產(chǎn)生碳排放的是能源終端消費量；②不計加工轉(zhuǎn)換過程、運輸和輸配損失能源的碳排放；③電力既有蘭州市本地火力發(fā)電也有市外來電。考慮到數(shù)據(jù)缺乏，不再區(qū)分火力發(fā)電與水力發(fā)電。熱力主要是本市供熱，其碳排放是按火力發(fā)電和供熱投入的能源計算，故不再計算能源終端消費部門熱力和電力的碳排放。

本研究對碳排放的計算，根據(jù)2006年聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）的指導(dǎo)意見，結(jié)合中國能源消耗的實際情況，以及《蘭州市統(tǒng)計年鑒》[10]中的工業(yè)企業(yè)主要能源消費與庫存統(tǒng)計表中的能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分別計算工業(yè)企業(yè)能源消費的煤炭、焦碳、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然氣八種石化能源的碳排放系數(shù)。

根據(jù)（IPCC，2006）第二卷（能源）第六章提供的參考方法，各種能源碳排放系數(shù)θk可以按以下公式計算得到：

可知，蘭州市工業(yè)行業(yè)能源消費碳排放量逐年增長，由2002年的872.78萬噸增長到2010年的1553.04萬噸，年均增長率達到19.8%，而同期GDP的增長率是31.61%。對比碳排放量與GDP可知，二者總體趨勢較為接近，2003—2007年間，碳排放與GDP增長尤為迅速，表明經(jīng)濟增長是工業(yè)能源碳排放增加的主要動力。2007年以后工業(yè)能源消費碳排放量增長放緩，2008年美國次貸經(jīng)濟爆發(fā)，我國經(jīng)濟發(fā)展受到?jīng)_擊，蘭州市工業(yè)發(fā)展也受到影響，碳排放總量比2007年略有下降。2009年在國家宏觀經(jīng)濟刺激背景下，蘭州市工業(yè)生產(chǎn)恢復(fù)快速增長，碳排放總量亦恢復(fù)增加。2010年蘭州市GDP增長逐步加快，而工業(yè)能源消耗碳排放量增長速率遠遠小于GDP的增長速率。

3.2 能源碳排放結(jié)構(gòu)分析。

能源消費結(jié)構(gòu)反映能源消費中各種能源的比例關(guān)系，能源消費結(jié)構(gòu)對石化能源的依賴程度決定了能源消費碳排放的高低。由于蘭州市是典型的石化基地，原油消耗量巨大，原油消耗產(chǎn)生的碳排放量一直居于首位。由圖2可知，工業(yè)行業(yè)能源結(jié)構(gòu)中原油和煤炭占到90%以上，尤其是石油的消耗量占到整個工業(yè)行業(yè)中的50%以上，而焦炭、天然氣、柴油。煤油和汽油占的比重較低，尚不足10%，但呈現(xiàn)不斷增長的趨勢，由2002年的4.53%增長到2010年的9.24%。

2002—2010年蘭州市工業(yè)主要能源消費碳排放結(jié)構(gòu)演進圖

蘭州市工業(yè)碳排放量反映了該市的工業(yè)生產(chǎn)特點：原油消耗是蘭州市最大的碳排放貢獻者，并呈逐年增加的趨勢，排放量從2002年531.3014萬噸增長到2010年的867.0257萬噸，增長63.19%。煤炭是蘭州市工業(yè)能源消耗碳排放的第二大貢獻者，排放量從2002年303.0889萬噸增長到2010年的569.1479萬噸，幾乎翻了一番。伴隨著焦炭和天然氣使用量的增加，碳排放量也呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，但總量依然較低。焦炭的使用量從2002年的24.2萬噸增長到2010年的135.74萬噸，碳排放量則從20.0933萬噸增加到112.7049萬噸，增長4.6倍；天然氣的使用量從2002年的0.4億立方米增加到2010年的4.15億立方米，碳排放量則從0.1791萬噸增加到2.7540萬噸，增長14倍多。而同期汽油、燃料油、柴油和煤油的消耗量則呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢。四類油品的消費總量從2002年的20.9萬噸下降到2010年的4.79萬噸，碳排放量則從18.2955萬噸下降到4.1609萬噸。見圖3各類主要工業(yè)能源消費碳排放演變。

4 未來5年工業(yè)碳排放總量演進變化趨勢預(yù)測

《蘭州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃（2011—2015年）綱要》[12]提出，“十二五”時期，全市生產(chǎn)總值（GDP）年均增長16%，力爭達到2500億元以上。伴隨著GDP的快速增長，作為全市能源消耗主要部分的工業(yè)能源消耗也會持續(xù)增加。為了對十二五期間的工業(yè)能源消耗碳排放有一個準確的把握，為全市削減碳排放提供決策參考，有必要對2011—2012年的工業(yè)碳排放進行預(yù)測分析。由于樣本數(shù)量較小，可以采用灰色系統(tǒng)理論來進行預(yù)測。

灰色系統(tǒng)理論[13]是由鄧聚龍教授首先提出來并加以發(fā)展的，以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定系統(tǒng)為研究對象的系統(tǒng)理論。灰色預(yù)測是灰色系統(tǒng)理論的一個重要部分，它利用有限的信息，建立灰色預(yù)測模型，從而確定系統(tǒng)未來的變化趨勢。目前最常用的灰色預(yù)測模型是GM（1，1）模型，因此本文主要以GM（1，1）模型來討論十二五期間蘭州市工業(yè)能源消耗碳排放演進變化趨勢。

對比兩次預(yù)測值，第二次預(yù)測的相對誤差小于1%，可靠性顯著提高。采用此預(yù)測值，預(yù)計2015年蘭州市工業(yè)能源消耗碳排放總量將比2010年增加203.90多萬噸，年均增長40.78余萬噸，增長率低于5%，相對于GDP年均增長16%的規(guī)劃目標而言，工業(yè)碳排放的增長率是比較低的。

5 結(jié)論與對策

2002—2010年間，蘭州市工業(yè)能源消費碳排放總量持續(xù)增加、增長速率逐步。2010年蘭州市工業(yè)能源消耗碳排放總量為1628.2686萬噸，較2002年增長81.47%，年均增長率達到20.2%。在排放構(gòu)成中，石油消耗產(chǎn)生的碳排放最大，占排放總量的55%左右，充分體現(xiàn)了蘭州市是石化之城的特色。煤炭消耗產(chǎn)生的碳排放占排放總量的40%，居第二位。由于天然氣、焦炭等低碳能源的大量使用，既提高了能源利用效率，又使碳排放增加較少。而汽油、柴油、煤油和燃料油的使用量縮減明顯，其產(chǎn)生的碳排放也迅速下降。十二五期間，為實現(xiàn)蘭州市生產(chǎn)總值（GDP）力爭達到2500億元以上，GDP年均增長16%的規(guī)劃目標，能源消耗總量將進一步擴大，工業(yè)能源消耗碳排放總量依然會繼續(xù)增加，2015年碳排放總量預(yù)計將達到2278.3520萬噸，較2010年增加650.0834萬噸，雖然總量在增長，但增長速率進一步放緩。為了順利完成全市，乃至全省的減排任務(wù)，不影響全市、乃至全省的經(jīng)濟社會健康、高速的發(fā)展。建議從以下幾個方面來采取措施：

5.1 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平和比例，進一步加大第三產(chǎn)業(yè)的比例。積極調(diào)整第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，切實促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化和高檔化。目前蘭州市石油化工、建材、冶金等行業(yè)中產(chǎn)品能耗較高，技術(shù)與工藝水平有待進一步提升，應(yīng)采取有力措施，加快對這些高耗能行業(yè)的改造，不斷提升產(chǎn)品的技術(shù)含量。同時適時加快旅游、物流、金融、保險等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展，提升第三產(chǎn)業(yè)在GDP中的比例，從總量上控制碳排放的增長。

5.2 優(yōu)化工業(yè)能源消費結(jié)構(gòu)，進一步提高低碳能源比重。在保持原油消耗基本穩(wěn)定的前提下，繼續(xù)降低煤炭的消耗總量。積極拓寬渠道，加大利用力度，增加低碳能源的使用比重。加快天然氣工程的建設(shè)力度，不斷提高天然氣在能源消費總量中的比重。積極尋找煤炭、石油的替代燃料。

5.3 加大技術(shù)改造投入，努力攻克技術(shù)瓶頸，切實提高能源利用效率。積極推進煤改氣、煤改油工程。進行聯(lián)合攻關(guān)，不斷提高燃煤效率，逐步降低單位生產(chǎn)總值能耗，減少煤炭消耗。加快實施燃煤工業(yè)鍋爐改造、電機系統(tǒng)節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化，實行全面、嚴格的能源節(jié)約制度和措施。切實推動有色、石化、鋼鐵、煤炭、電力、建材等重點耗能行業(yè)和85戶重點用能企業(yè)的節(jié)能工作，強化節(jié)約能源措施。

5.4 結(jié)合循環(huán)產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)，借鑒丹麥卡倫堡循環(huán)經(jīng)濟工業(yè)園模式，利用產(chǎn)業(yè)上下游聯(lián)系和供應(yīng)關(guān)系，形成企業(yè)集聚，提高能源利用效率，降低能耗總量。丹麥卡倫堡循環(huán)經(jīng)濟工業(yè)園是企業(yè)間循環(huán)經(jīng)濟模式的典型代表，是一種生產(chǎn)發(fā)展、資源利用和環(huán)境保護形成良性循環(huán)的工業(yè)園區(qū)建設(shè)模式。該園區(qū)通過貿(mào)易的方式把其它企業(yè)的廢棄物或副產(chǎn)品作為本企業(yè)的生產(chǎn)原料，建立工業(yè)橫生和代謝生態(tài)鏈關(guān)系，最終實現(xiàn)園區(qū)的污染“零排放”。

5.5 適度規(guī)劃，優(yōu)化調(diào)度、輸變電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，增加水電、風(fēng)電等可再生能源的比例。切實落實國家可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃目標和政策支持措施，及時出臺相關(guān)政策、法規(guī)，鼓勵企業(yè)，尤其是中小企業(yè)使用水電、風(fēng)電。由于蘭州市全年的光照條件良好，有利于推行太陽能替代化石能源，建議政府應(yīng)鼓勵和扶持單位安裝使用太陽能熱水、照明、供熱、采暖等系統(tǒng)。

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基金項目：本文得到蘭州市科技局科技項目資助（項目編號：1111ZTC129）。

作者簡介：羅旭，男，蘭州理工大學(xué)，經(jīng)濟管理學(xué)院，講師，碩士，研究方向：人口、資源環(huán)境；區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。溫起秀，女，學(xué)士，甘肅社會主義學(xué)院，副教授，研究方向：資源環(huán)境、民族宗教研究。