基于能源活動的碳排放清單及減排措施研究*
——以廣州市為例

謝鵬程 王文軍 廖翠萍 王文秀 趙黛青

(中國科學院廣州能源研究所，廣東 廣州 510610)

廣州市作為“國家低碳城市試點”和“中國達峰先鋒城市聯盟”之一，在實現碳達峰和碳中和進程中必然要起到率先示范作用，但目前仍存在巨大的挑戰。筆者在對廣州市近幾年溫室氣體排放清單跟蹤研究的基礎上，著重分析能源活動碳排放特征和變化趨勢，并解析引起這種變化趨勢的深層原因，提出減少碳排放的應對策略，旨在提高節能減碳政策的靶向性，從而有效控制廣州市碳排放。目前，國內對城市溫室氣體排放清單的研究主要集中在城市溫室氣體排放現狀[1-4]和排放趨勢[5-7]的研究，深入分析能源活動的文章較少，希望本研究能為我國其他城市能源活動碳減排提供借鑒。

1 廣州市能源活動碳排放清單編制方法

本研究在綜合《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》《城市溫室氣體核算工具指南》的基礎上，開發了廣州市能源活動碳排放清單編制方法。

能源活動包括化石燃料燃燒活動、生物質燃料燃燒活動、煤炭開采和礦后活動逃逸、石油和天然氣系統逃逸4大塊。根據2010—2016年的研究結果，廣州市化石燃料燃燒活動產生的碳排放占能源活動碳排放總量的99.9%，因此，可將化石燃料燃燒活動產生的碳排放近似等同于能源活動碳排放。

1.1 活動水平數據來源

按照《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》的劃分，化石燃料燃燒活動包括能源工業、農業、工業、建筑業、交通運輸、服務業、居民生活7個部門。能源工業包括火力發電和供熱，活動水平數據即能源消費量數據均來源于企業實地調研。農業、工業、建筑業、居民生活、第三產業的活動水平數據均來源于廣州市統計年鑒，服務業活動水平數據為第三產業扣除交通運輸活動水平數據。需要特別說明的是，由于2015年開展了新一輪全國經濟普查，廣州市2010—2013年能源消費數據采用普查后的新數據。

交通運輸指營運交通，包括道路交通、軌道交通、航空及水運。交通運輸活動水平數據即能源消費量計算方法如下：

El=∑Ql×Sl×Vl

(1)

Em=∑Qm×Ym

(2)

式中：El為機動車(出租車、公交車)l的能源消費量，t；Ql為機動車l的保有量，來源于廣州市統計年鑒；Sl為機動車l的年運行路程，km；Vl為機動車l單位路程能源消費量，t/km，來源于廣州市交通規劃研究院調研數據；Em為交通工具(道路、軌道、航空、水運)m的能源消費量，t；Qm為交通工具m的客運或貨運周轉量，人·km或t·km，來源于廣州市統計年鑒；Ym為交通工具m單位周轉量的能源消費量，t/(人·km)或t/(t·km)，來源于廣州市交通規劃研究院調研數據。

1.2 排放因子的選擇與確定

能源工業、工業部門排放因子均采用《廣東省企業(單位)二氧化碳排放新報告通則》，其他部門的排放因子均采用《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》的排放因子。本研究最終確定各燃料品種碳排放因子：天然氣19.3×10-4～21.65×10-4t/m3、煤炭1.56～2.64 t/t、燃料油2.98～3.24 t/t、柴油3.159 t/t、汽油2.985 t/t、液化石油氣3.165 t/t、煤油3.095 t/t。

2 廣州市能源活動碳排放特征分析

2.1 碳排放總量特征

廣州市能源活動碳排放總量呈逐年上升趨勢，2016年能源活動碳排放總量為8 812萬t(見表1)，較2010年增加1 197萬t，增長率為15.72%。2010—2016年，廣州市以年均2.5%的碳排放增速支撐了地區GDP年均10.5%的增長，年均能源消費增速為4.3%，與碳排放量總體變化趨勢相吻合，碳排放量年增幅小于能源消費年增幅。

表1 廣州市2010—2016年能源活動各部門碳排放量

能源活動中，每年能源工業、工業和交通運輸碳排放量總和約占能源活動碳排放總量的86%。工業碳排放量占比逐年下降，交通運輸碳排放量占比逐年增加，2013年交通運輸碳排放量首次超越工業，成為能源活動最大的碳排放部門。

工業部門節能減排一直是廣州市低碳發展工作的重點，隨著廣州市“退二進三”戰略的推進，工業部門能源活動水平增速逐漸放緩，特別是鋼鐵、石化、水泥、造紙等傳統高耗能產業。工業碳排放量總體呈現持續下降的趨勢，成為廣州市目前唯一已實現碳排放達峰的部門。

交通客運量和貨運量逐年遞增，交通運輸用能持續增長，相應的碳排放也逐年增加。

隨著終端消費部門電氣化水平的提高，全社會電力消費需求漸增，能源工業能源消費量和碳排放亦平穩增長。

服務業、居民生活溫室氣體排放清單核算只考慮除電力外的能源品種，因此這兩個部門的碳排放量雖然總體逐年增長，但占比不大。考慮到這兩個部門的電力消費約占廣州市全年用電量的50%，因此在不斷提高建筑用能效率的同時，應大力倡導低碳生活方式，以減少電力消費引起的間接碳排放。

2.2 碳排放強度特征

廣州市單位GDP碳排放強度呈逐年下降趨勢，2016年單位GDP碳排放強度為0.45 t/萬元(見圖1)，比2010年下降了36.5%，低于廣東省平均水平[8]。單位GDP碳排放強度下降的主要動力來自于能效提高和煤炭消費比例的大幅下降。近年來，廣州市建立和完善了固定資產投資項目節能評審制度，嚴格限制高耗能產業發展，陸續出臺了《廣州市供給側結構性改革總體方案》和《廣州制造2025戰略規劃》，大力發展先進制造業、改造提升傳統優勢產業、培育壯大新興產業。同時，積極推廣節能先進技術，設立節能專項資金，支持工業、建筑、交通、公共機構及其他領域的節能改造、清潔生產等工作。大力推進能源結構調整優化，逐步提高電力和天然氣的使用比例，以部分取代煤炭、油品的消費量。

圖1 廣州市單位GDP碳排放強度Fig.1 Carbon emission intensity of per unit of GDP in Guangzhou

廣州市人均碳排放強度總體呈上升趨勢，從2010年的5.99 t/人上升到2016年的6.28 t/人(見圖2)，增幅為4.8%。2010—2016年，廣州市人口增速逐步加快，從2011年增速0.3%增長到2016年的4.0%，碳排放增速則相對緩慢，特別是2012、2016年，碳排放增速不到1%，因此2012、2016年人均碳排放強度較上年下降。

圖2 廣州市人均碳排放強度Fig.2 Per capita carbon emission intensity in Guangzhou

為分析廣州市能源活動碳排放的合理性，將估算結果與我國其他城市進行比較，結果見表2。各城市之間的人均、單位GDP、單位面積碳排放強度均有較大差異，廣州市人均、單位GDP、單位面積碳排放強度處于較好水平。

表2 不同城市2016年碳排放指標情況

2.3 碳排放結構特征

根據表1計算，2010—2016年，2016年工業碳排放量占比較2010年下降了15百分點，2016年交通運輸碳排放量占比較2010年增加了10百分點，其他部門碳排放占比較穩定。從各部門碳排放增量來看，2016年相對于2010年，最大增量來源于交通運輸，占增量總量的59.4%，其次是能源工業，占增量總量的23.5%，建筑業、服務業、居民生活、農業分別占增量總量的6.1%、5.3%、4.9%、0.8%。

從能源消費品種來看，2016年廣州市油品消費約占能源消費總量的60%，主要用于交通領域汽、柴油消費、飛機航空煤油消費；煤炭消費約占能源消費總量的25%，主要用于本地發電(含供熱)。2016年油品消費產生的碳排放63%來源于交通運輸，煤炭消費產生的碳排放78%來源于能源工業(即火力發電和供熱)。天然氣消費主要用于城鄉居民和工商業用戶，以及熱電聯產和分布式能源站等項目。

從各類能源品種碳排放增量來看，2010—2012年，煤炭燃燒排放是廣州市碳排放的主要來源，占年度能源活動碳排放總量的45%以上。從2013年開始，煤炭燃燒碳排放占比逐年下降，2016年煤炭燃燒碳排放量占比從2010年的55%下降為34%。油品燃燒排放逐年增加，成為碳排放的主要來源，主要原因在于交通部門油品消耗量的增長。2016年，油品燃燒碳排放量占能源活動碳排放總量的58%，較2010年占比增加了18百分點。隨著天然氣消費量的增長，其產生的碳排放也逐年增加，但其所占的比例仍較小，2016年天然氣燃燒碳排放量占能源活動碳排放總量的6%。

3 廣州市重點碳排放領域及減排應對措施

廣州市能源活動中，工業碳排放已率先達到峰值，交通運輸和能源工業是目前碳排放增量的主要來源。根據《廣州市綜合交通發展第十三個五年規劃》和《廣州市能源發展第十三個五年規劃(2016—2020年)》，廣州市2020年中心城區公共交通占機動化出行比例提高至65%，電力裝機容量將達到1 000萬kW，實現電力自給率達到45%，因此，交通運輸和能源工業將會保持發展勢頭，這兩個部門也將是未來廣州市碳減排最關鍵的部門。

3.1 交通運輸

交通運輸部門是廣州市目前能源活動領域碳排放量最大的部門。交通運輸分為道路、軌道、水運和航空，從4類運輸方式的碳排放趨勢來看，2010—2016年均呈逐年增加態勢。航空和道路是交通運輸碳排放量最大的兩個部門，2016年分別約占交通運輸碳排放量的46%和28%，水路占15%，軌道占11%。可見，航空和道路運輸的減排對廣州市整個交通運輸的減排起著至關重要的作用。航空運輸包括航空客運和航空貨運，燃料為煤油。航空客運碳排放量約占航空運輸碳排放總量的90%，單位周轉量能耗折標準煤為0.102 kg/(人·km)，遠高于水運客運(0.009 kg/(人·km))和鐵路客運(0.004 kg/(人·km))。道路運輸包括道路客運和道路貨運，其中道路貨運碳排放量占道路運輸碳排放總量的90%以上。目前，廣州市道路貨運以柴油車為主，單位周轉量能耗折標準煤為0.062 kg/(t·km)，遠高于水運和鐵路貨運(0.004 kg /(t·km))。

因此，交通運輸減排可從以下入手：(1)交通運輸方式的轉變，鑒于道路貨運的高能耗，可將道路貨運分流一部分到水運或鐵路貨運；針對航空客運的高能耗，可通過增加鐵路或水運的客流量減少飛行壓力。(2)提升交通運輸的能源效率，城際客運和貨運交通工具的能效提升將主要依靠技術進步和管理水平的提升[9]。(3)調整交通運輸的能源結構。生物燃油作為可再生能源開發利用的重要方向，被認為是目前實現航空運輸零排放的重要途徑，通過提高生物燃油的使用比例，將大大降低航空運輸的碳排放。同時，大力推進清潔能源如天然氣在道路運輸中的應用。

3.2 能源工業

廣州市2016年能源工業碳排放量占能源活動排放總量的29%。廣州市目前能源工業包括13家電廠(3家為純發電、10家為熱電聯產；10家為燃煤發電機組、3家為天然氣發電機組)，燃煤、燃氣裝機容量分別為5 080、1 328 MW，4家企業自備電廠熱電聯產外供。廣州市燃煤、燃氣機組平均供電煤耗折標準煤分別為0.348、0.247 kg/(kW·h)，最優值折標準煤分別為0.318、0.233 kg/(kW·h)。根據《廣東省能源消費總量控制工作方案》，廣東發電機組平均供電單耗折標準煤、國際發電機組平均供電單耗折標準煤先進值分別為0.310、0.288 kg/(kW·h)，與其相比，廣州市燃煤機組平均供電煤耗分別高出12%、21%。

廣州市發電機組能效水平還有較大的提升空間，可從以下方面著手：(1)淘汰落后小火電機組，對本地燃煤機組進行大容量、高效率、低污染的綜合升級改進，打造高效清潔的燃煤發電資源，推動燃煤發電從提供基荷電力向提供調峰和輔助服務轉變；(2)通過實施“煤炭減量替代”“煤改氣”等措施，提高天然氣發電裝機容量和利用小時數，建立燃氣發電的主導地位；(3)加大火電機組節能減碳措施的強度，對標國內、國際先進水平，推動火電機組提高發電效率，實現到2020年全市在役燃煤機組平均供電煤耗折標準煤低于0.310 kg/(kW·h)，到2025年低于0.305 kg/(kW·h)，到2030年低于0.300 kg/(kW·h)；(4)因地制宜開發太陽能發電資源，推動太陽能發電成為中遠期可再生能源發展的主力軍；(5)由于廣州市嚴重依賴外部電力輸入，外購電結構也直接影響著其碳排放達峰，因此需提高外購電力中可再生能源電力的比例。

4 政策建議

總體而言，廣州市能源活動碳排放總量不大，排放結構合理，排放效率較高，主要是由于現有的產業結構和能源結構較優。建議廣州市從以下方面，強化碳排放控制：

(1) 進一步提高服務業比例，推進產業機構進一步優化。2016年，廣州市第三產業碳排放效率為0.254 0 t/萬元，而第二產業為0.818 5 t/萬元，第三產業碳排放效率明顯較高。因此，進一步提高服務業比例，對于廣州市控制碳排放量，具有顯著效果。建議大力發展信息服務、金融服務、現代物流、科技服務等生產性服務業，促進制造業與現代服務業的深度融合、協同發展。以產業智慧化為導向，鼓勵支持現有企業向產業價值鏈高端拓展，以智慧產業化為導向，培育引進新型、高端產業，推進產業轉型升級。

(2) 以煤炭減量替代為重點，推進能源結構進一步優化。目前，廣州市煤炭、油品、天然氣燃燒碳排放量比例由2010年的55∶42∶3調整為2016年的34∶60∶6。煤炭消費下降，但煤炭、油品消費所占份額仍然很大。未來在清潔能源競爭力提高、工業產業升級的背景下，能源結構向清潔化、低碳化發展已成必然，減少工業用煤對控制煤炭消費總量尤為重要，“去煤化”將是工業部門能源結構調整的重點。擴大天然氣利用規模，加快推進工業燃料和交通燃油替代，建設一批各具特色、冷熱電三聯供的天然氣分布式能源站。積極發展可再生能源，提高可再生能源占能源消費的比例。

(3) 大力發展綠色交通，踐行綠色出行理念。廣州市作為國家節能與新能源汽車示范推廣試點城市，建議大力發展高承載力的公共交通工具，推行集約化出行公交模式。提升港口、航道等基礎設施服務能力，完善內河航道與疏港鐵路、公路等集疏運網絡，加強對外鐵路、公路運輸通道建設，積極推進鐵路引入港口和機場，加快發展鐵水、公鐵、空鐵、江河海聯運的無縫對接。加快面向長距離、大載荷電動汽車及氫燃料電池車技術研發進程，促進面向空運和海洋的清潔燃料替代技術和動力裝備技術研發，提高天然氣車/船占公路客/貨車和水路貨船的比例；積極推進生物燃油在航空和水路運輸領域的示范和推廣。

(4) 以高耗能企業為重點，推進行業能效提升。廣州市重點耗能企業主要包括電力、熱力生產和供應業、紡織業、石化、金屬制品業等，在能源消費總量和碳排放強度雙重控制下，能效水平低的部分產業必將退出產能，為優勢產業騰出能耗空間。目前，廣州市電力、紡織、建材等行業的能效水平尚未達到國內和國際領先水平，尚有較大的提升空間，通過壓縮過剩產能、推廣低碳產品、推進園區集中供熱、鼓勵余熱利用，實施節能技改等方式，著力提高高耗能行業產業能效。對新建產能，以世界先進技術和能效水平為準繩，高起點建設具有世界先進水平的標桿工廠。

(5) 以宣傳示范為重點，倡導低碳生活模式。2016年，廣州市居民生活碳排放量約占能源活動碳排放總量的5%。通過使用節能電器、倡導綠色低碳生活方式、減少無效能耗、鼓勵步行或公共交通出行方式等實現居民生活部門的碳減排。積極開展低碳社區、低碳園區等示范試點，加大對低碳、循環理念的傳播力度，著力引導全市人民生活模式的低碳化。