低碳經濟下上海市能源需求暨碳排放情景分析

黃 芳，江可申，盧愿清，吳 優

（1.南京航空航天大學 經濟管理學院，江蘇 南京 210016；2.南京信息工程大學 經濟管理學院，江蘇 南京 210044）

一、引 言

城市以其人口數量多、密度大以及工業化程度高等特點成為主要能源消費區以及碳排放源，在中國，城市能源消費量占到總能源消費的75%，城市碳排放量占85%[1]。多數預測表明，中國2050年時的城市化率可能達到70%甚至更高，屆時中國的人口總量會達到14億～15億，即中國將有10億多人口生活在城市，這必然會導致能源需求量和碳排放的增加，如果不妥善處理，中國的溫室氣體排放必然會顯著增加。2008年初，國家建設部與WWF（世界自然基金會）以上海和保定兩市為試點，聯合推出“低碳城市”；國家發改委下發通知，明確將在廣東、遼寧、湖北、陜西、云南五省和天津、重慶、深圳、廈門、杭州、南昌、貴陽、保定八市首先開展低碳省區和低碳城市試點工作。迄今為止，北京、河北、上海、江蘇、浙江、廣東、山東、四川等多個省市紛紛提出了低碳城市建設的想法和初步計劃。因此，為了實現中國政府在哥本哈根世界氣候大會上做出的關于“到2020年中國單位GDP二氧化碳排放將比2005年下降40%～45%”的承諾，在中國的經濟相對發達地區開展低碳城市建設探索，尤為重要。

作為中國經濟金融中心的國際化大都市，上海的低碳發展顯得尤為重要，很多學者對此進行了研究。Guo Ru，Cao Xiaojing等基于上海市經濟生產總值和能源效率設計了12種情景預測了上海2010和2020年的碳排放量[2]。Li Li，Chang?hong Chen等基于經濟上產總值和能源強度和人均GDP建立了三種情景預測了上海市2020年的碳排放量[3]。他們的研究都從不同角度、在不同情境設計下預測了未來10年內上海市的能源消費碳排量，但是沒有考慮到碳強度變化的因素，本文在此基礎上，引用IPCC各能源碳排放因子計算出上海能源消費的二氧化碳排放量，根據上海經濟生產總值、能源強度和碳強度等相關指標標準預測了上海市在基準情景和低碳情景之下2015和2020年的能源需求和碳排放量。

二、模型和數據

（一）能源消耗強度及數量測算

能源消耗強度，是指國民經濟在生產中的單位能耗水平，單位國內生產總值所消耗的能源數量，單位為（萬噸標準煤），用字母E表示。將GDP和能源消耗量按照三次產業進行分解，即可得到各個產業的能源消耗強度：

假設g為經濟總值的增長速度，e為能源強度的下降率，則能源需求總量：

其中G0、E0分別為基期經濟生產總值、能源消耗總量，經濟增長會導致能源消耗的增長，而能源強度的下降會導致能源消耗的降低，

此時，It=G0E0=I0（基期能源消耗），能源消耗總量與經濟增長無關聯，二者協調發展，經濟增長與能源消耗“脫鉤”。

（二）二氧化碳碳排放量測算

根據《IPCC2006國家溫室氣體清單指南》[4]中的缺省二氧化碳排放系數，能源消費二氧化碳的排放總量可用以下公式來計算：

其中Q是能源消費引起的二氧化碳排放總量（萬噸）；Aij指的是第i部門消耗的第j種能源數量（萬噸或者億立方米）；Fj表示第j種能源的折標準煤系數；N為標準煤熱值，萬噸標準煤熱值為2.93×105GJ；Cj表示第j種能源的二氧化碳碳排放系數。

設S為碳強度，指的是單位經濟生產總值的二氧化碳排放量，總的二氧化碳排放強度為：

將（4）式代入（5）式可得出：

因此在Fj、N、Cj既定的情況下，能源消費產生的二氧化碳排放強度S只與能源結構、產業結構以及能源強度有關。

（三）數據來源

上海市能源消費數量和生產總值等數據由《新中國60年統計資料匯編》和《上海市統計年鑒》（2001-2011年）中相關數據整理所得。二氧化碳碳排放系數采用《IPCC2006國家溫室氣體清單指南》中的二氧化碳排放系數。

情景設定數據參考中國社會科學所《2020年我國小康社會主要經濟社會指標測算》以及《上海市國民經濟和社會發

展第十二個五年規劃綱要》中對能源約束性指標的規定。

三、上海市能源消費和二氧化碳排放現狀

（一）上海市能源消費現狀

上海經濟總量自1992年以來連續19年保持兩位數增長，以工業經濟為主導的經濟總量的快速發展使得能源消耗數量也大大增加，如圖1所示，上海市能源消耗數量從2000年的5499萬噸增長到2010年的11160.87萬噸。但隨著技術進步和節能政策的實施，能源強度有所減低，由2000年的1.15噸標煤/萬元降至2010年的0.65噸標煤/萬元。

圖1 2000-2010年上海市能源消費總量及能源強度折線圖

從能源消費結構上來看，主要能源中，煤類能源占比重最多，其次是油品，比重最低的是天然氣和水電如圖2所示，但隨著清潔能源技術的發展，天然氣和水電的比例在逐年上升，天然氣從2000年的0.6%增至2010年的4.0%。從產業結構上來看（如圖3），第一產業終端能源消費量逐年降低，從2000年的103.37萬噸標準煤降至2010年的63.49萬噸標準煤。第二產業是各年度的耗能“主力”，總量曾逐年遞增趨勢，但占總消費量的比率逐年降低，從2000年的68.7%降至2010年的56.9%。第三產業和居民消費能源曾逐年增加趨勢。

圖2 2000-2010年上海市能源消費結構示意圖

圖3 2000-2010年上海市居民及各產業終端能源消費量

（二）上海市二氧化碳排放現狀

煤類能源對CO2排放貢獻率大，它每生產一單位能量所釋放出的CO2比石油多29%，比天然氣多80%[5]。以化石燃料為主體的能源消費結構決定了二氧化碳等溫室氣體排放的增加，如圖4所示，從2000年到2010年，上海市二氧化碳排放量總體呈上升趨勢，2010年能源消費導致的二氧化碳排放量達到23828.20萬噸，是2000年排放量的1.7倍。從結構上來看，煤炭消費排放的二氧化碳所占比重最大，其次是石油，天然氣最低。雖然2000-2010年二氧化碳排放總量逐年上升而且經濟生產總值保持兩位數的遞增趨勢，但是碳強度曾下降趨勢，從2000年的2.89降至2010年的1.41噸/萬元（如圖5所示）。

圖4 2000-2010年上海市各能源消費的碳排放量

圖5 2000-2010年上海市生產總值和碳強度

四、上海市能源需求情景預測及碳排放分析

（一）情景設計

上海市作為中國綜合經濟最為發達的大城市之一，針對其近年來的經濟發展和能源消耗的現狀和發展趨勢，同時根據與未來能源需求暨碳排放密切相關的幾個主要因素，本文設計了2個情景。這2個情景都是探討在既定的經濟社會發展目標下的可持續發展情景，也均可作為減緩未來二氧化碳排放的情景。

（1）基準情景（Business as Usual Scenario，BAU）。該情景充分考慮了上海市未來發展的需求和愿望，經濟發展遵循經濟學普遍規律，經濟發展方式轉變和節能減排政策繼續受到重視，隨著綜合國力的提高，技術投入大，技術進步進展較快，產業結構有所調整。鑒于上海在中國以及國際上的地位以及上海正在積極采取的節能減排措施，所以本文在情景預測各指標定值時堅持高標準、高期望的原則，在基準情景的設立中就考慮到上海市應該會不斷優化自己的產業結構和能源結構并且積極開發新能源技術，有信心完成十二五規劃以及國家相關目標。

（2）低碳情景（Low-carbon Scenario，LC）。該情景綜合考慮了經濟社會的可持續發展、能源安全、國內環境和低碳之路的要求，是在強化技術進步、改變經濟發展模式、改變消費方式、實現低能耗、低溫室氣體排放方面做出重大努力的能源需求與碳排放情景。該情景設想經濟發展方式、能源結構優化、節能減排技術乃至生活方式引導方面均有重大改觀，經濟社會發展與能源、環境之間達到較和諧的狀態，能源強度和碳強度基本達到發達國家當前的水平屬于主要依靠城市自身努力，盡力爭取可以實現的低碳發展情景。

（二）情景分析

（1）基準情景分析與預測。生產總值和能源消耗強度是預測能源消耗的主要變量，所以先進行生產總值和能源強度預測。按照上海市十二五規劃，上海市2011年至2015年經濟保持平穩增長，全市生產總值年均增長率預期為8%[6]。服務經濟為主的產業結構基本形成，第三產業增加值占全市生產總值比重達到65%左右。國家對上海的戰略定位和要求為，到2020年上海要基本建成與我國經濟實力和國際地位相適應、具有全球資源配置能力的國際經濟、金融、貿易、航運中心，基本建成經濟繁榮、社會和諧、環境優美的社會主義現代化國際大都市，為建設具有較強國際競爭力的長三角世界級城市群做出貢獻。《2020年我國小康社會主要經濟社會指標測算》中國家的高線年增長率為7%，鑒于上海的經濟領銜地位應該以高線要求，2015-2020年的全市生產總值的年均增長率為7%。因此假設在基準情景下上海市的經濟增速在2011-2015年保持為8%、2016-2020年間保持為7%。以2010年為基期根據公式（8）估算未來上海經濟生產總值，根據上海市統計局數據，2010年上海市經濟生產總值為16872.42億元。

同時假設上海能夠完成上海市“十二五”規劃的約束性能耗目標，即萬元生產總值綜合能耗為降低18%，即達到0.566。為了完成這一目標上海市能源消耗強度必須以平均每年4.05%的速度遞減，至2020年上海能源強度將降低到0.464噸標煤/萬元。按照這種發展趨勢，在基準情景下未來上海能耗總量為：

中國政府在2009年哥本哈根氣候大會上承諾：到2020年，我國單位國內生產總值（GDP）二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%。上海作為中國最為發達的城市，應該積極采取措施為實現這一目標做出貢獻，因此假設到2020年上海的碳強度比2005年降低了45%，那么這一期間上海碳強度的平均降速為2.91%，按此速率，2015年上海市碳強度為1.287噸/萬元。

（2）低碳情景分析與預測。低碳經濟，指在可持續發展理念指導下，通過技術創新、制度創新、產業轉型、新能源開發等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經濟社會發展與生態環境保護雙贏的一種經濟發展形態。據此推測2020年上海市的綜合能耗可達到發達國家目前的能耗強度，0.279噸標煤/萬元。要想達到此目標，2010—2020年能源強度年平均降幅要達到9%，據此速度可得2015年的能源消耗強度為0.431噸標煤/萬元。此時，經濟增長與能源消耗脫鉤，根據公式可計算出經濟增速為：8.3%。

在低碳經濟發展背景下，上海作為中國的經濟金融中心，應該采取更積極的國際合作和技術轉移措施，加快產業結構調整步伐和清潔能源的替代，據此可預測上海在2020年可達到西歐發達國家本世紀初的水平，571噸/百萬美元，并據此降速可推算出2015年上海市碳強度。

（三）情景預測結果

根據前面的分析和相關公式，可以計算出未來三種情景之下的能源消耗以及碳排放情況，如表1所示。根據以上情景分析，考慮到未來經濟總量、產業結構 和能源結構，可以得出各種情境下的二氧化碳排放量，如表1所示，基準情景下的能源需求和碳排放量要遠高于低碳情景下的數量。

表1 上海市能源和碳排放情景預測結果

五、結果分析及政策建議

分析發現，雖然上海市經濟的高速發展導致能源消費的持續增加進而導致二氧化碳排放總量的增加，但能源強度和碳強度逐年降低。說明經濟增長和降低碳排放不是相互矛盾的。

預測結果顯示，不管是在何種情景之下，上海市的碳排放都高于當前水平，尤其在基準情景之下能源消耗及其碳排放量都遠超當前水平。即使是基準情景本文的能源強度和碳強度指標都是高標準，而低碳情景的指標標準是非常“苛刻”的，所以本文預測的能源消費量和碳排放量是非常保守的，實際的數量應該稍大。因此要想達到上海市“十二五”規劃中關于能源強度和減排的約束性指標，以及要想實現可持續發展、成為國際化生態型宜居型低碳城，上海市面臨的能源和減排壓力還是很大的。能源消費及碳排放量與經濟生產總值、行業結構、能源結構、技術進步以及人口數量和生活方式等很多方面都有著密切的關系。以下是根據上海的實際情況提出的相關政策建議。

（一）經濟政策

從經濟發展的角度來看，上海作為中國的經濟中心，保證經濟又快又好發展是重要目標，但是在經濟發展的同時，一定要綜合考慮能源、環境因素，實現向低碳經濟轉型，大力發展第三產業和高新技術產業。尤其在低碳情景下，上海的能源強度和碳強度指標降低比率較大，若以當前上海的經濟發展模式，保持8.3%的經濟增速絕對是個“奇跡”，很難達到。因此必須要創新經濟發展方式，優化經濟結構，促進經濟轉型。

（二）能源政策

從能源消費現狀和趨勢上來看，并結合當前上海市的能源儲備情況，上海市能源存在總量缺乏、結構不完善等問題，但是這些問題的解決需要時間。因此短期內上海市還是應該以節能減排、調整產業結構為經濟發展重點，即選擇節能情景作為未來5到10年的發展模式。從長期來看，上海還是應該通過改變能源結構，降低煤、石油等化石能源的使用，增加清潔能源和可再生能源的使用。

（三）減排政策

從碳排放情況來看，碳排放量曾上升趨勢，因此上海要想發展成為低碳城市甚至零排放城市，必須在未來重點發展新能源、氫能電網、環保建筑、燃料電池公交，倡導市民低碳消費、低碳生活，積極增加城市綠化面積，以商業和居住為重點推進可持續能源計劃促進能源更新，進而減少碳排放。在轉變經濟發展方式和改善能源結構的同時，還應廣泛采用“碳捕捉”，二氧化碳資源性利用等低碳減排技術，爭取實現經濟發展和碳排放量“反向”的良性發展。

[1]Dhakal S.Urban energy use and Cities’CO2emissions in Chi?na and policy implications[J].Energy Policy，2009，37(4):4208-4219.

[2]Guo Ru，Cao Xiaojing，et al.The Strategy of Energy-related Carbon Emission Reduction in Shanghai[J].Energy Policy，2010，38(1):633-638.

[3]Li Li，Changhong Chen，et al.Energy Demand and Carbon Emissions under Different Development Scenarios for Shang?hai[J].Energy Policy，2010，38(9):4797-4807.

[4]IPCC.IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Invento?ries Volume[EB/OL].（2006-01-01）[2011-08-10].http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol2.html.2011.

[5]郎一環，王禮茂，王冬梅.能源合理利用與CO2減排的國際經驗及其對我國的啟示[J].地理科學進展，2003，（4）:28-34.

[6]上海市國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要[EB/OL].（2011-01-01）[2011-03-22].http://www.wmsh.gov.cn/xinwen/201101/t20110124_89176.htm.

[7]IEA.World Energy Outlook[R].IEA Publications，2006.