煙臺市能源消費碳排放足跡變化及動態分析

王廣成，王怡然

(1.濱州醫學院 公共衛生與管理學院，山東 煙臺 264003；2.山東工商學院 管理科學與工程學院，山東 煙臺 264005)

人為溫室氣體大量排放是造成全球氣候變暖的主要原因之一，碳足跡已成為測算溫室氣體排放量以及判斷其對生態環境影響的重要評價指標之一[1-2]。國外的研究開始較早也比較深入，國家、區域和家庭等研究較多，針對不同行業也有研究[3-12]。國內研究起步較晚，集中在對全國、特定省市、經濟區的能源消耗碳足跡的測算、生態壓力和探討碳足跡的影響因素等[13-19]。本文以煙臺市為研究對象，采用生態足跡方法測算碳排放足跡的動態變化并進行生態壓力和強度分析。研究能源消費碳排放足跡的動態變化及生態效益，可以為進一步優化煙臺市能源利用結構和構建低碳型經濟提供決策依據和智力支持。

一、區域概況

煙臺市位于山東省東北部，是膠東半島經濟圈的重要節點城市，擁有豐富的黃金、菱鎂礦、鉬、滑石等70多種礦產資源以及豐富的石油和天然氣資源。近年來，煙臺市推動新舊動能轉換，培育新興產業，推進建設海洋經濟，促進民營經濟發展，并設置專項資金用于創新發展、規模升級，“四新”經濟占比持續增加，新一代高新技術產業市場主體規模進一步壯大。

二、研究方法和數據來源

1.研究方法

聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第四次評估報告規定二氧化碳當量為統一度量整體溫室效應的基本單位。測算碳足跡的常用方法有投入產出法、生命周期評價法、IPCC計算方法、生態足跡法以及其他模型等[20]。本文采用生態足跡法，碳足跡指標是以消耗化石能源釋放出的二氧化碳排放量所需要的林地吸收面積來度量[21]，即碳排放量與林地面積轉換系數的比值，具體模型如下：

(1)

其中，CF為碳排放足跡；Ci為第i類能源的碳排放量，i代表不同能源類型；F為林地面積轉換系數，依據世界自然基金會(WWF)網站選取F=6.49t/hm2。

碳排放的計算模型如下：

Ci=Pi×Qi。

(2)

其中，Pi為第i種能源所對應的按標準煤計算消費量，各類型能源的折標準煤系數根據《中國能源統計年鑒》給出的“各種能源折標準煤參考系數”[22]；Qi為第i種能源所對應的碳排放系數，來源于IPCC碳排放計算指南缺省值換算得到[23]。整理得表1。

表1 能源折標準煤系數和碳排放系數

2.數據來源

本研究所涉及的煙臺市2006—2020年相關能源消費數據、人口、GDP、林地面積等數據來源于歷年《煙臺統計年鑒》《山東統計年鑒》和《煙臺市國民經濟和社會發展統計公報》，部分數據通過簡單計算后得到。

三、能源消費結構與碳排放足跡

1.能源消費結構分析

隨著工業化、城鎮化的發展，2005—2019年煙臺市總能源消費量呈逐年上升趨勢，2005年為1 122.65萬噸標準煤，增長至2019年最大值為2 175.30萬噸標準煤，年均增加70.18萬噸標準煤(見表2)，其中2012—2013年出現劇烈波動，原因是從2013年起電熱生產和供應行業的能源消耗量劇增，導致總能源消耗量出現大幅增加。

表2 2005—2019年煙臺市總能源消費量

表3表明，2005—2019年間煙臺市化石能源消費所占比例由96%降至88%。對單項化石燃料進行分析，煤炭資源消費占化石能源消費的87%左右，雖然占比在逐年降低，但仍位于主體地位。石油資源消費量在經歷幾年快速增長后，迅速跌落至原消費量并持續下降。煤炭和天然氣消費量都逐年增加，而且天然氣消費量增速迅猛，年均增長率高達167.36%，從各燃料占比可以看出，化石燃料的消費占比在減少，以天然氣為代表的高效清潔能源占比在逐年增加，煙臺市的能源結構正在優化。

表3 2005—2019年煙臺市化石燃料占總能源消費比重(%)

2.人均碳排放足跡分析

根據碳排放足跡計算方法，對煙臺市2005—2019年的化石燃料消費的人均碳足跡進行了一系列測算，如表4所示。

煙臺市人均總碳足跡在2005—2019年間從0.494hm2/人上升至0.870hm2/人，其中2012—2013年出現劇烈波動，與總能源消費量的變化趨勢類似。比較不同分項，煤炭資源消費排放的二氧化碳不僅影響著煤炭人均碳足跡的變化，而且影響著總碳足跡的變化。天然氣人均碳足跡隨著其消費量的增加而增加，但由于它本身屬于清潔能源，燃燒產生的二氧化碳少，所以天然氣人均碳足跡的上升幅度并不明顯。石油人均碳足跡大致可分2個階段：一是2005—2008年，為快速上升階段；二是2008—2019年，雖然有個別年份波動，但總體呈下降趨勢，下降原因與近年來國家加大污染治理和控制措施有很大聯系。

表4 2005—2019年煙臺市人均碳足跡變化(hm2/人)

四、碳排放足跡生態壓力和碳排放足跡強度分析

1.碳排放足跡生態壓力分析

碳足跡生態壓力EPICF被定義為區域內人類活動造成的資源消耗以及廢物排放對自然生態系統造成的壓力大小[24]。通過測算區域碳排放足跡生態壓力評價該地區生態環境的安全性，表示消耗能源導致向自然生態系統排放二氧化碳造成的影響，其計算模型如式(3)，計算結果見表5。

EPICF=∑Cfi/S。

(3)

其中，Cfi為第i類能源的人均碳排放足跡；S為人均林地面積。

表5 2005—2019年煙臺市碳排放足跡生態壓力和強度

表5表明，煙臺市的碳排放足跡生態壓力從2005年的6.85增加到2019年的11.28，年均增長近0.3。碳排放足跡生態壓力變化趨勢與總能源消費量的變化有相似之處，通過表5可將煙臺市碳排放生態壓力大致分成四個階段。2005—2008年生態壓力上升，通過統計公報可知這期間煙臺市林地面積逐年增加，說明主要是由于能源消費量的增加排放更多的溫室氣體造成碳足跡生態壓力的增加。2008年到2012年間，在能源消費量變化幅度不明顯以及政府重視植樹造林保護環境兩方面的同時作用下，碳足跡生態壓力持續降低。2012年至2014年，由于能源消耗量劇增和林地面積的增速減緩，碳足跡生態壓力表現為波動式上升。2014年之后，由于能源消費量的快速增加和林地面積的減少雙重影響，煙臺市的生態環境壓力迅速增加。由此可知煙臺市林地吸收二氧化碳的能力已經不能夠抵消能源消耗帶來的影響，自然生態系統的環境承受力降低逐年降低。未來煙臺市經濟持續發展，對各種能源的需求量只增不減，如果再不加強管理并實施措施，對自然生態系統造成的壓力持續增加，威脅煙臺市的能源生態安全。

2.碳排放足跡強度分析

碳排放足跡強度EFI表征每增加一個單位GDP所需要占用的能源足跡面積[24]。其計算模型為式(4)，計算結果見表5。

EFI= ∑Cfi/G。

(4)

式(4)中，Cfi為第i類能源人均碳排放足跡；G為國民生產總值。EFI作為逆向指標，表示區域能源利用效率的高低，單位產值的碳排放負荷大小。

表5表明，從2005年開始煙臺市碳排放足跡強度隨著國民生產總值的逐年增加在不斷降低，到2019年碳排放足跡強度減少了0.085hm2/萬元，平均每年下降0.006hm2/萬元。一方面說明煙臺市的經濟發展水平在不斷提高，國民生產總值快速增長，另一方面說明煙臺市單位生產總值增長的碳排放負荷在逐漸減小。這是政府不斷調整經濟發展戰略，優化能源結構和產業結構，逐步減少高耗能、低效益的產業得到的結果。

五、結論與建議

本文以煙臺市為研究對象，采用生態足跡方法測算煙臺市2005—2019年的能源消費碳足跡，并分析不同能源碳排放足跡的動態變化。得出的主要結論有：

第一，從能源消費結構來看，2005—2019年煙臺市能源消費量逐年增多，化石能源消費所占比例減少至87%左右，煤炭資源消費仍然占能源消費主體地位，這是長期受以煤炭為主能源供應市場影響的必然結果，以天然氣為首的清潔能源消費所占比例在逐年增加。建議繼續優化能源結構，加快推進核電、海上風電、生物質發電等清潔能源發展，降低化石能源在能源消耗中的比重，重點改造高污染、高能耗、低效益的行業和企業，推進工業園區資源循環利用改造，建設中水利用、余熱回收利用等循環利用體系，加快生產方式綠色轉型。

第二，煙臺市人均能源消費碳排放足跡從2005年的0.494hm2/人逐年上升，至2019年達到0.870hm2/人。碳足跡變化受煤炭資源消費影響；石油人均碳足跡雖然2005—2008年有上升趨勢，但2008年以后總體呈下降趨勢；天然氣人均碳足跡隨著其資源消耗量的增加有所上升。建議結合當地實際，重點發展電子信息、醫養健康、先進材料及智能制造裝備及現代海洋等主導產業，落實乙烯、高端鋁等項目，建成高端化工產業基地，加強太陽能開發利用，充分開發利用新能源，加快調整能源結構和產業結構。

第三，煙臺市碳排放足跡的生態壓力總體變化趨勢為增加，但隨著林地面積的不斷變化呈現不同的增長趨勢。林地面積的增加可以抵消碳足跡生態壓力的增加，但目前林地吸納CO2的速度不足及抵消能源利用過程中產生的CO2量。建議擴大環保產業，在發展經濟的同時減少污染物排放，持續增加森林草地面積，緩解城市生態系統壓力。

第四，煙臺市碳足跡強度逐年下降，這說明煙臺市能源利用效率在不斷提高，關于能源結構調整的措施逐漸發揮作用。建議根據當地自然條件和資源優勢，鼓勵發展創新，提高對清潔能源的開發利用效率，不斷擴展產業鏈上下游附加產業，提高資源回收利用率，加快相關基礎設施體系建設，減少污染物排放。

最后，結合文旅資源實施生態恢復和保護建設工程，提高環境生態承載力。結合各區市特色旅游文化，發展旅游經濟，創建森林城市、村居，綠化荒山、凈化水系、美化鄉村、修復受損植被等，對難以耕種的坡地和生態脆弱區實行退耕還果還林。堅持發展林業、建設和保護生態環境，提高森林草地覆蓋率，從而減小生態壓力，保障生態安全。