2005年中國城市CO₂排放數據集

蔡博峰 劉曉曼 陸軍等

摘要 2005年是中國承諾碳減排目標的基準年份，因而也是中國城市碳減排戰略制定和近中期低碳轉型的基準年份和對照年份。中國城市2005年CO₂排放數據的一致性、全面性和精準性對于中國所有城市和每個具體城市的目標考核和評估都有重要意義。基于中國高空間分辨率網格數據（CHRED 2.0）、城市層面統計數據以及大量現場調研和走訪，建立2005年中國城市CO₂排放數據集，包括工業能源排放、工業過程排放、農業排放、服務業排放、城鎮生活排放、農村生活排放、交通排放7個部門的直接排放數據和間接排放數據。該數據集的建立匯總了86名研究人員的工作成果，在企業、城市不同行業與部門、城市工業和城市總化石能源等不同層面進行了大量的交叉驗證和數據分析，有效保障了數據的精確性和準確性。結果顯示，2005年中國城市碳排放呈現出較大的體量差異和空間格局差異。排放前10的城市幾乎比排放后10的城市的排放量高出兩個數量級。高排放城市基本都是城市群的核心城市。東部城市直接排放占全國直接排放比例最高，達到44.59%，其次是西部城市21.76%，中部城市22.70%，東北城市10.95%。

關鍵詞 城市；CO₂排放數據集；中國高空間分辨率網格

中圖分類號 X196

文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2018）04-0001-07DOI：10.12062/cpre.20180102

城市在國家應對氣候變化行動以及低碳戰略轉型中具有非常重要的意義，不僅因為城市消耗絕大多數能源（67%～76%）且對絕大多數人為CO₂排放（71%～76%）負責[1]，更重要的是城市是工業、商業、交通、建筑等聚集地，不同部門高度集中在城市中，相互之間發生高強度的能量流和物質流，為綜合、高效降低CO₂排放提供了巨大潛力和示范機會[2]。同時，氣候變化的影響和造成的損失，在城市也更為顯著[3]。因此，城市層面的決策和行動在全球應對氣候變化中發揮越來越重要的作用[4]。

清晰、準確的城市CO₂排放數據是城市碳減排和低碳轉型的出發點和考核標尺。城市排放數據的可獲取性和質量直接影響了城市排放的科學研究、低碳戰略制定及公眾對于城市低碳發展的監督和參與[5]。然而城市層面的基礎數據卻是中國城市低碳發展面臨的重要挑戰。缺乏城市特別是中小城市層面的能源統計基礎數據導致CO₂排放核算難以開展，不同城市采用不同數據源導致城市之間排放量的可比性較差，這也使得城市排放績效評估體系的建立非常困難。同時，由于數據獲取差異大等原因，各城市的低碳研究水平參差不齊。一、二線城市等由于數據相對完善，其研究相對充分，而三線城市和小城市數據缺乏、研究水平滯后，其排放和低碳發展長期被忽視[6-7]。基于高空間分辨率網格數據建立中國城市排放數據，不僅可以節約大量的人力、物力，而且會有效解決由于數據源和清單方法差異導致的城市排放可比性差的問題。基于高空間分辨率網格數據的城市CO₂排放研究和評估是國際溫室氣體排放研究的一個重點和熱點方向[8]，隨著衛星遙感的快速發展，其未來在城市排放清單中的作用將越來越大[9]。

2005年是中國承諾減排目標的基準年份，是衡量目標實現的基準。《國家應對氣候變化規劃》（2014—2020年）中的目標是“到2020年實現單位國內生產總值CO₂排放比2005年下降40%～45%”；《中國國家自主貢獻》目標中，2030年自主行動目標之一是單位國內生產總值CO₂排放比2005年下降60%～65%。城市作為國家目標的落實和實施單位，往往參照這一目標設置自身的減排和達峰目標。因而，2005年是中國城市減排戰略制定和近中期低碳轉型的基準年份和對照年份，其數據的一致性、全面性和精準性對于全國所有城市和每個具體城市的目標考核和評估都有重要的意義。

本研究基于中國高空間分辨率網格數據CHRED 2.0（China High Resolution Emission Gridded Database， CHRED）[10]，聯合來自53個單位的86名研究人員，分別從企業、行業與部門和城市總化石能源等不同層面，對中國城市的能源數據進行了大量的交叉驗證和數據分析，最終建立2005年中國城市CO₂排放數據集，以期為中國城市CO₂排放研究和政府決策提供數據基礎。

1 方法和數據

1.1 核算方法

借鑒國際上較為成熟和應用廣泛的城市CO₂排放核算方法，本研究計算中國城市的范圍1和范圍2排放[11-12]。范圍1排放是城市行政邊界內的所有直接排放，范圍2排放是城市由于向外界購買電力、熱力等導致的間接排放。本研究中范圍1排放中沒有考慮森林及土地利用變化導致的CO₂排放和吸收，范圍2排放僅考慮城市外調電力導致的排放。以下范圍1排放稱直接排放，范圍2排放稱間接排放。排放因子主要源自《中國溫室氣體清單研究》[13]，該文獻是中國第二次國家信息通報中排放清單的基礎，推薦了中國分行業、分能源類型和分燃燒設備的排放因子，數據詳盡且較為權威。工業過程排放包括水泥和石灰的過程排放，計算方法同樣參考《中國溫室氣體清單研究》。間接排放采用城市范圍內的外調電量乘以城市所在區域電網排放因子。城市外調電量=城市用電量-城市發電量（當“城市外調電量”<0，將其取值設為0）。城市發電量（化石能源發電量+非化石能源發電量）基于發電企業點源數據庫統計各城市范圍內的發電量。

1.2 數據來源

城市化石能源消費量數據整合了三個來源數據，一是CHRED 2.0數據庫；二是城市層面的各類官方數據，包括統計年鑒、政府文件和調研報告等；三是作者現場調研、現場采訪、電話咨詢和向相關部門發函獲取數據等。后面兩種數據來源獲取到了中國2005年191個地級城市的化石能源消費數據。三個來源獲得的數據全部為直接化石能源消費數據，沒有一組數據是經過經濟、產業、人口等間接計算的能源消費數據。基于此構建中國2005年城市直接CO₂排放數據。CHRED 2.0數據庫（http：//www.cityghg.com/）包括中國工業企業點排放源基礎數據，是采用自下而上方法建立的中國CO₂排放高空間分辨率的重要基礎數據[10]。中國化石能源電廠發電量及空間位置來自CHRED 2.0；非化石能源電廠（水電、風電、核電、生物質燃料發電和太陽能發電）發電量及空間位置來自《中國電力工業統計資料匯編2005》；城市全社會用電量來自《中國城市統計年鑒2006》。

1.3 城市范圍

根據《中國統計年鑒2006》，2005年中國共有地級區劃數（地級行政單位）333個，其中地級市283個。本研究城市包括除港澳臺地區以外的地級市（283個）和直轄市（4個）共287個城市。

1.4 數據分析和處理方法

本研究不同于以往研究[14]的重要進展在于組織了國內外86名從事溫室氣體相關研究的學術人員，分成9個小組，共同完成數據收集、分析和驗證工作。各組獨立工作，并根據整體方案建立各組自己的詳細工作方案。各組初步結果完成后，進行組間交叉檢查，最終結果由技術組和專家組審核，針對具體問題逐一與具體城市負責人質疑和討論。2005年中國城市的能源數據非常缺乏，原始數據的質量是決定城市CO₂排放數據可信度的核心要素。作者在CHRED 2.0數據庫的基礎上，開展了7個月的工作，進行了大量的現場走訪和調研，尤其是和城市能源管理的相關部門及重點企業進行了現場訪談和咨詢，獲取了大量的一手數據；對于無法進行現場調研的城市，作者采用了電話、正式發函（以負責具體城市的作者所在單位為發函方）、電子郵件（主要是針對有在線服務平臺的城市）等形式，與城市相關部門取得聯系，獲得了城市各部門的化石能源消費數據。

本研究基于三種來源數據在不同層面上進行了大量比對和交叉驗證，包括企業層面、城市不同行業和部門、城市工業層面和城市總化石能源消費等。同時整合城市數據與省級和國家層面的能源消費數據進行比對分析，最終確定了每個城市不同化石能源類型消費數據。基于這次眾多作者的共同努力，數據質量和可驗證性都得到了極大的提高，同時也奠定了后續數據建設的方法體系和標準化流程。

2 結果與分析

2.1 中國地級市CO₂排放清單數據結果

2005年中國城市CO₂排放數據集包括工業能源排放、工業過程排放、農業排放、服務業排放、城鎮生活排放、農村生活排放、交通排放和間接排放，城市總排放見表1。

2.2 2005年中國城市排放特征

2005年中國城市排放呈現出較大的體量差異和空間格局差異。排放總量全國前10城市依次是上海、唐山、北京、天津、濟寧、邯鄲、重慶、蘇州、石家莊和武漢；排放總量排名全國后10城市依次是汕尾、三亞、定西、臨滄、黃山、固原、張家界、防城港、隴南和拉薩，前10名的排放總量幾乎高出后10名城市兩個數量級。空間上，排放高的城市主要分布在東部沿海，排放低的城市集中于東北部、長江以南、西南部和南部地區。高排放城市往往是城市群的核心城市，例如：京津冀城市群的核心城市（北京、天津、石家莊和唐山等）；長三角城市群的核心城市（上海和蘇州）；長江中游城市群的核心城市（武漢）；成渝城市群的核心城市（重慶）。

2005年城市直接排放占全國和區域比例中，東部城市直接排放占全國直接排放比例最高，達到44.59%，其次是西部21.76%，中部22.70%，東北10.95%。中國東部地區經濟體量和人口體量都較大，其城市排放占據全國城市排放的近一半。東部地區內部，山東、河北的城市直接排放量列前兩位，分別占東部地區直接碳排放量的22.56%、19.19%。

從中國城市排放量分布看，大部分城市的CO₂排放總量集中在0～6 000萬t區間。排放總量高于1億t的城市均為中國東部地區的北方城市；排放總量介于5 001～10 000萬t之間的城市集中于中東部地區的經濟發達地區和礦產資源集中地區。中等排放城市大部分集中于中東部地區，情況復雜多變，差異性顯著。排放總量介于2 001～5 000萬t之間的城市以中部和東部地區城市為主；排放總量介于1 001～2 000萬t之間的城市仍以中部和東部地區城市為主。低排放城市集中分布于中國中西部地區，城市規模小、城鎮人口少、產業集聚度低；排放總量介于501～1 000萬t之間的城市以中部和西部地區城市為主；排放總量低于500萬t的城市多分布于中西部地區。

分析中國城市累積CO₂直接排放及相應的人口、GDP、土地面積的累積量，發現CO₂排放的集聚性要高于其他要素，即存在一定數量的地級市其CO₂排放在中國的占比要明顯高于其GDP、人口、土地面積在中國的占比。中國50%的城市排放了82%的CO₂，說明中國城市CO₂排放在分布上存在嚴重的不均衡性。直接排放前50%城市的GDP占全中國GDP的77%，直接排放前50%城市的人口數量占全國人口的62%。

3 小 結

建立較為可靠，長時間序列、全口徑、全覆蓋的中國城市CO₂排放數據集是一項非常艱巨的基礎性工作。本研究成立了中國城市溫室氣體工作組，基于CHRED 2.0數據庫，建立了較為系統的數據處理流程和工作機制，組織了國內外86名研究人員無償地開展大量基礎性工作，高效、高質地完成了2005年中國城市CO₂排放數據集，為長期建設、更新、校正和檢驗中國城市溫室氣體排放數據庫提供了一種全新的模式。隨著CHRED 2.0數據庫的完善與動態更新，中國城市溫室氣體工作組的成長壯大，中國多年度、高時效和高精準的城市CO₂排放數據將逐年推出和公開。

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