行業溫室氣體排放核算體系——以美國電力為例

復旦大學能源研究中心 黃 建 李曉明 祝君良

0 前言

氣候變化是當今世界經濟面臨的重大挑戰和國際社會關注的焦點，隨之而產生的低碳發展問題亦成為國際談判的中心議題之一。我國自2007年發布《中國應對氣候變化國家方案》以來，已采取了一系列應對氣候變化和減緩溫室氣體排放的國家和地方行動。2012年初，我國進一步決定在北京、天津、上海、重慶、深圳、廣東、湖北等省市開展碳排放權交易試點工作，以逐步建立國內碳排放交易市場，以較低成本實現2020年中國控制溫室氣體排放行動目標。試點工作主要目的是在交易機制、交易規則和核算體系等方面進行技術和機制的創新探索，為最終在全國建立統一的碳市場，找到“既適合國情、又簡單適用”的市場體系。其中，溫室氣體排放核算體系是制定排放交易規則、實施排放交易機制的前提和基礎，需選擇、創新適合中國國情的溫室氣體排放核算體系。

溫室氣體排放核算體系是指用于核算一定時期內人為產生的溫室氣體排放量的原則、方法和規范等。根據核算范圍的不同，可以分成國家層面的溫室氣體排放核算體系（即國家溫室氣體排放清單指南）、區域和城市層面的溫室氣體排放核算體系（包括省級溫室氣體排放清單指南、城市溫室氣體排放清單指南等）、行業層面的溫室氣體排放核算體系、企業層面的溫室氣體排放核算體系以及產品全生命周期流程的溫室氣體排放核算體系[1][2][3][4]等。各種溫室氣體排放核算體系服務于不同的減緩和控制政策要求，如國家層面的溫室氣體排放核算體系一般用于幫助中央政府更清晰地了解溫室氣體排放源和排放量，以確定減排溫室氣體的重點領域和關鍵環節；區域和城市層面的溫室氣體排放核算體系一般可以幫助地方政府開展類似工作。

行業溫室氣體排放核算體系，能夠充分、詳細把握行業溫室氣體排放現狀，能夠為確定行業之間和行業內溫室氣體排放限額提供重要基礎，有利于進一步制定交易規則、實施交易機制。在我國，建立行業溫室氣體排放核算體系，必須面對兩個不可避免的事實：第一，我國統計核算制度與國際通行體制之間存在差別。國際上核算溫室氣體排放一般采取以排放源為劃分行業或部門的依據，而在我國，采取排放源歸屬法人所在的行業或部門為劃分依據，這種區別可能導致部分行業排放量被高估，另外一部分行業排放量被低估，直接影響排放限額的分配；第二，我國能源統計體系薄弱。化石能源燃燒是溫室氣體排放的最主要來源，能源統計數據將直接影響溫室氣體排放核算結果。以我國煤炭統計為例，2005年和2008年我國煤炭產量和消費量官方數據進行過兩次重要調整，直接影響前期相關分析結果[5]。

因此，有必要分析和借鑒國際上先行國家的相關經驗，為合理確定我國行業溫室氣體排放核算體系提供一定參考。美國是世界上第二大溫室氣體排放國，其用能結構與我國有相似之處，美國電力行業是用能最多、溫室氣體排放最大的行業；另外，美國還是世界上較早實施區域碳排放交易制度的國家，為此也確定了較為成熟的溫室氣體強制報告制度。本文將詳細介紹美國電力行業的用能現狀與溫室氣體排放現狀、電力行業溫室氣體排放核算方法和過程、溫室氣體強制報告制度等，為進一步探索我國行業溫室氣體排放核算體系提供他山之石。

1 美國發電燃料消費構成及其相關溫室氣體排放

1.1 美國發電燃料消費狀況

長期以來，天然氣和煤炭一直是美國最重要的發電燃料，2010年兩者裝機容量之和接近美國電力裝機總量的70%，其中，燃氣裝機容量為40702.8萬kW，占美國電力裝機總量的39.2%；燃煤裝機容量為31680萬kW，占美國電力裝機總量的30.5%。參見圖1。

從發電量來看，由于煤炭、核能年發電小時數更長，因此其發電量更高，燃燒煤炭發電量甚至超過燃燒天然氣發電量。煤炭、核能、天然氣發電量占2010年發電總量的比重接近90%。其中，燃煤發電量達到18472.90億kWh，占全年發電總量的44.8%；天然氣、核能發電量為9876.97億kWh和8069.68億kWh，分別占全年發電總量的23.9%和19.6%。

1.2 美國電力行業溫室氣體排放狀況

美國電力行業是燃燒化石能源的最重要行業，主要排放二氧化碳，是美國二氧化碳排放的最大來源，遠遠超過其他工業部門的排放水平。根據美國環境保護署（EPA）和美國能源部能源信息署（EIA）發布的美國溫室氣體排放相關數據，2010年全美電力行業共排放23.89億t二氧化碳，占工業部門二氧化碳排放總量的72.7%，參見圖2。

2010年電力行業二氧化碳排放量與2009年相比有所增加，但相比2000～2008年的平均水平有所下降。

從二氧化碳排放的能源構成來看，煤、天然氣和燃料油是排放的主要來源，其中煤炭相關的二氧化碳排放占比最高。2010年燃煤發電排放的二氧化碳量達到18.74億t，占電力相關二氧化碳排放總量的比重高達78.4%，如表1所示。

圖2 2010年美國各工業部門二氧化碳排放量

表1 2000-2010年美國電力行業二氧化碳排放構成 （單位：百萬噸）

從上述數據中可以看出，2009年、2010年燃煤——以及其他化石能源，如燃料油——所產生的二氧化碳排放相比之前有較大幅度的下降。在2000年燃料油發電的二氧化碳排放量達到1.08億t，占當年總排放量的4.4%；而到2010年，燃料油相關排放量已降至0.39億t，僅占總排放量的1.6%。2010年燃煤排放的二氧化碳量與2000年相比也減少了6%。而天然氣的二氧化碳排放量則從2000年的3.64億t增加到2010年的4.62億t。

結合美國電力行業能源構成情況，我們可以看出，煤炭雖然不是美國電力行業裝機容量最大的燃料品種，但卻是發電量最大的燃料品種，也是二氧化碳排放量最大的燃料品種，其排放比例遠遠高于燃煤電力裝機容量和燃煤發電量比例。通過計算2006年至2010年各燃料品種每生產單位電量所排放的二氧化碳量平均值，可以發現，燃料油的二氧化碳排放強度最大，平均每生產1M kWh電量會排放1047.4t二氧化碳，其次是煤炭，為1009.8t，天然氣二氧化碳排放強度最小，不到燃料油和煤炭的50%，如圖3所示。從這個角度來看，天然氣是比煤和燃料油要更清潔的發電燃料，是電力低碳化發展的重點方向之一。

圖3 天然氣、煤炭、燃料油發電相關CO2的排放強度（kg/kWh）

1.3 電力行業溫室氣體排放核算的現實意義

基于上述美國電力行業二氧化碳排放的核算結果，我們可以考慮從以下幾個方面入手來分析美國電力行業二氧化碳的減排潛力：

1）從能源總量控制角度，減少燃煤、燃油或燃氣發電能夠實現的二氧化碳減排量；

2）從能源替代角度，以增加燃氣發電或可再生能源發電比例，來替代燃煤和燃油發電，從而能夠實現的二氧化碳減排量。

通過類似方法可確定其他各行業的溫室氣體減排潛力，政府相關部門即可以據此對溫室氣體排放總量進行控制，對各行業的溫室氣體排放限額進行分配，具有一定的科學性、公平性和可操作性。

2 美國溫室氣體強制性報告制度

為了進一步了解電力行業內各企業的溫室氣體排放狀況，將碳排放交易限額分配到企業主體上。2009年，美國環境保護署出臺了《溫室氣體強制型報告制度》，旨在建立一個強制性的、自下而上的根據排放源報告的溫室氣體報告制度，以掌握相關企業、相關設備的具體排放情況[6]。

2.1 總體要求

具體而言，該報告制度規定了需要進行報告的溫室氣體有：二氧化碳、甲烷、氧化亞氮和氟化物。該報告制度共涵蓋31個工業部門和種類，大約10,000個排放源，如電廠、鍋爐、垃圾填埋場、燃料供應商、煉油廠、制造業等。報告者須在2010年1月1日開始采集數據，2011年3月31日進行第一次報告，之后須每年遞交一次報告；若設備連續三年或五年排放的溫室氣體量少于一定門檻，或者需要進行上報的設備停止運作時，則可以停止遞交報告。

通過溫室氣體強制報告制度對數據采集、數據質量保障等方面進行標準化規定，美國環境保護署可以獲得更為細化、相對精確的溫室氣體排放數據，從而為企業或排放主體參與碳排放交易市場提供更好支持。

2.2 核算主體細化到設備

從核算主體來看，美國環境保護署在進行碳排放核算時，精確到每一個用能設備。根據環境保護署發布的2010年溫室氣體排放報告中，電力行業報告的設備共有1562個，這些設備不僅包括電力企業控制的發電設備，而且還包括工業部門、商業部門等其它部門用于發電的設備。這些設備共排放23.89億t二氧化碳。

2.3 排放量核算方法

電力企業碳排放量一方面可直接通過監測設備來獲得，根據美國2010年溫室氣體排放報告所述，約有42%的發電設備是利用監測設備不間斷地進行監測，從而獲得相關溫室氣體排放量。

在無法通過直接監測獲得排放量數據的情況下，一般利用其它已測得的數據通過間接方法計算出來，基本原理是將電力企業消耗燃料的活動水平數據乘以相應的碳排放因子。在《2006年IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change,政府間氣候變化小組）國家溫室氣體清單指南》修訂版[1]（下稱《指南》）里，電力行業屬于固定源燃燒中主要電能生產子類，由此《指南》針對固定源燃燒溫室氣體排放量測算提供了3種不同層級的方法：

方法1：

其中溫室氣體排放燃料是分燃料類型的溫室氣體排放量；燃料消耗燃料是燃料的消耗量；排放因子燃料是分燃料類型的溫室氣體缺省排放因子，并且假設碳燃燒氧化因子為1。

方法1的計算需要燃料的消費量數據以及缺省排放因子，不過IPCC提供的缺省排放因子可能并不代表特定國家的排放水平，因此使用方法1可能造成很大的誤差。

在方法2中，《指南》使用特定國家的溫室氣體排放因子來代替IPCC缺省排放因子進行計算，這樣計算出來的溫室氣體排放量要比方法1精確。特定國家的排放因子則可以通過實測不同國家燃料性質的數據進行制定。

而在方法3中，認為溫室氣體的排放量還需要考慮技術和設備層面的因素，即：燃燒技術、運作條件、控制技術、維護的質量和用于燃料燃燒的設備年齡等。

由于需要考慮更多的因素，方法3需要更為詳細的數據支持，但可以最大程度地保證計算結果的精確性，測算出來的排放量要比方法1和2都要精確。

2006年美國向聯合國氣候變化公約遞交《1990-2004年美國溫室氣體排放清單》[7]，該清單即按照《指南》編寫。其中固定燃燒源的二氧化碳排放量計算步驟為：

1）按照燃料類型和部門確定總的燃料消耗量，每年總的燃料消耗量數據用終端部門消耗量數據、主要燃料類型以及次級燃料種類的消耗量數據進行加總得出，消耗量數據直接從美國能源部能源信息署的部門燃料統計數據庫中獲得；

2）確定燃料中的碳含量，碳含量數據以美國地理勘察從1973年到1989年共對6588種煤的碳含量測定數據為基礎，使用燃料的總碳含量是用燃料的消費量乘以每種燃料的含碳率計算得出。

3 結語

本文以美國電力行業為例，探討行業溫室氣體核算體系的構成、方法和意義，為我國相關省市建立溫室氣體排放核算體系，從而為進一步制定排放交易規則、實施排放交易機制提供重要參考。

基于美國電力行業二氧化碳排放的分析，我們可以分別從能源總量控制角度和能源替代角度來確定電力行業二氧化碳減排潛力。通過類似方法可確定其他各行業的溫室氣體減排潛力，政府相關部門即可據此對溫室氣體排放總量進行控制，對各行業溫室氣體排放限額進行分配，具有一定的科學性、公平性和可操作性。

通過美國電力企業和排放主體溫室氣體排放核算和報告制度的分析，我們可以看出與統計調查相比，排放報告制度更具有可行性和可操作性，大大減少了統計部門的相關投入。但這需要建立在企業共同參與的基礎上，一方面，需要建立一套強制性排放報告制度，保證企業或排放主體具有足夠的動力參與到溫室氣體排放報告活動中；另一方面，應建立適合中國國情的、簡單易于操作的溫室氣體排放核算方法，使得企業能夠以較小的成本和代價開展相關工作，提高企業積極性。

[1]IPCC. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories [R].Cambridge:Cambridge University Press,2006.IPCC.2006年IPCC國家溫室氣體清單指南

[2]ISO14064-1.組織層次上對溫室氣體排放和清除量的量化和報告的規范及指南.2006

[3]WBCSD,WRI.溫室氣體議定書企業核算與報告準則(修訂本).2004.

[4]國家發展和改革委員會能源研究所,國家氣候變化對策協調小組辦公室.中國溫室氣體清單研究[M].北京:中國環境科學出版社,2007.

[5]黃建.煤炭清單與減排政策研究 [D].上海：復旦大學,2012.

[6]董文福，劉泓汐，王秀琴，勞月娥，殷培紅.美國溫室氣體強制報告制度綜述 [J].中國環境監測，2011,27（2）

[7]EPA.Inventoryof U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks:1990-2004[R].2008