我國(guó)能源領(lǐng)域二氧化碳排放研究

樊立安，張東明

（浙江浙能興源節(jié)能科技有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）的第5次綜合評(píng)估結(jié)果顯示，CO2是主要的人為溫室氣體，占2010年人為溫室氣體排放總量的72%，其次為CH4占20%，N2O占5%，含氟氣體占2.2%。美國(guó)商務(wù)部下屬?lài)?guó)家海洋和大氣管理局網(wǎng)站資料顯示，自1990年以來(lái)，人類(lèi)產(chǎn)生的溫室氣體對(duì)地球表面的加熱影響為3.14 W/m2。其中，CO2、CH4和N2O分別貢獻(xiàn)了66%、16%和6%，剩下的大部分影響來(lái)自于消耗臭氧的氟氯化碳。因此，控制CO2和CH4的排放是人類(lèi)應(yīng)對(duì)氣候變化的首要任務(wù)。從溫室氣體排放來(lái)源進(jìn)行分析，人為CO2的主要來(lái)源是化石能源利用，而CH4的主要來(lái)源是土地利用和動(dòng)物養(yǎng)殖。IPCC等機(jī)構(gòu)的研究結(jié)果表明，要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中確立的“努力將氣溫升幅限制在與工業(yè)化前水平以上1.5℃以?xún)?nèi)”的目標(biāo)，全球人為凈排放量預(yù)估到2030年要比2010年減少約45%，并在2050年左右達(dá)到凈零。

我國(guó)是全球最大的能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，煤炭供應(yīng)量占全球的一半以上，能源領(lǐng)域碳排放量占總排放量80%以上[1-3]。自從我國(guó)提出要實(shí)現(xiàn)到2030年前“碳達(dá)峰”和2060年前“碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)以來(lái)，我國(guó)能源行業(yè)面臨了前所未有的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。基于此，分析研究我國(guó)能源全產(chǎn)業(yè)鏈及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的CO2排放水平，尤其是化石能源燃燒利用所排放的CO2，對(duì)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能源轉(zhuǎn)型發(fā)展以及能源消費(fèi)“雙控”等具有重要的理論價(jià)值及參考意義。

1 我國(guó)能源消費(fèi)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)可以獲得最近年份的分品種分行業(yè)能源統(tǒng)計(jì)資料為2018年，因此本文以2018年的能源生產(chǎn)和消費(fèi)作為研究對(duì)象。化石能源的使用主要有兩個(gè)方向：①作為能源利用。②作為原料使用。2018年，我國(guó)作為原料、材料使用的化石能源約為2.66億t標(biāo)準(zhǔn)煤（折算成CO2排放量為6.07億t），這部分化石能源中的大部分最終將轉(zhuǎn)化為CO2排放。而按照目前的計(jì)算方法[4-6]，這部分化石能源排放的CO2并未包括在人為溫室氣體中。

1.1 能源供應(yīng)總體情況

根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2019》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年我國(guó)可供本地區(qū)消費(fèi)的能源量為47.3億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占62%，石油占19%，天然氣占7%，核電占2%，可再生能源+固廢占10%。另外，我國(guó)進(jìn)口能源（煤炭+石油+天然氣+電力）總量達(dá)到10.9億t標(biāo)準(zhǔn)煤，占供應(yīng)總量的23%。

2018年，我國(guó)一次能源生產(chǎn)量總共為38億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占69%，石油占7.1%，天然氣占5.4%。一次電力包括核電、水電、風(fēng)電和光伏發(fā)電，共計(jì)20 698.15億kW·h，按發(fā)電煤耗法計(jì)算折6.32億t標(biāo)準(zhǔn)煤。

1.2 CO2排放因子確定

不同化石能源的碳排放強(qiáng)度不同，因此，為了保證碳排量計(jì)算的準(zhǔn)確性，需要確定每種能源的碳排放因子[7]。

參考生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2019年度減排項(xiàng)目中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》[8]，化石燃料的CO2排放因子取自《2006年IPCC國(guó)家清單編制指南》能源卷第一章表1.4[6]，并按保守性原則取各燃料排放因子的95%置信區(qū)間下限值。

二次能源（熱力和電力）的CO2排放因子需要通過(guò)計(jì)算得到[9]。根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2019》能源平衡表（實(shí)物量），2018年，我國(guó)的熱力產(chǎn)量為524 417.65萬(wàn)GJ，綜合加權(quán)計(jì)算生產(chǎn)熱力所消費(fèi)的化石能源CO2排放量為6.16億t，可計(jì)算得出熱力的CO2排放因子（均值）為99.19 kg CO2/GJ；2018年，我國(guó)的火電行業(yè)消耗燃料為87 884.75萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，綜合加權(quán)計(jì)算火電生產(chǎn)的相關(guān)CO2排放量為39.57億t，可得2018年我國(guó)電力（等價(jià)）的CO2排放因子（均值）為4.5 tCO2/tce。

2 我國(guó)能源相關(guān)CO2排放計(jì)算分析

2.1 能源供給側(cè)CO2排放情況

通過(guò)某地區(qū)一次能源供應(yīng)量計(jì)算獲得CO2排放量即為該地區(qū)能源利用相關(guān)的CO2排放總量。2018年，我國(guó)一次能源供給側(cè)CO2量為97.12億t。其中，煤炭及制品相關(guān)CO2量為72.33億t，占74.5%；石油及其制品CO2排放量為18.95億t，占19.5%；天然氣CO2排放量為5.84億t，占6.0%。

2.2 能源轉(zhuǎn)換側(cè)排放情況

在能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，化石能源被轉(zhuǎn)換成電力和熱力、焦炭、石油制品等以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)需要。2018年我國(guó)電力和熱力生產(chǎn)行業(yè)排放的CO2總量約為43.82億t，轉(zhuǎn)換過(guò)程中消耗化石能源對(duì)應(yīng)的CO2排放量如表1所示。2021年7月16日，全國(guó)碳市場(chǎng)上線交易啟動(dòng)，全國(guó)2225家發(fā)電企業(yè)被率先納入全國(guó)碳市場(chǎng)。根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果，我國(guó)以發(fā)電企業(yè)為主的碳市場(chǎng)規(guī)模在43億t以上。

表1 2018年電力和熱力能源轉(zhuǎn)換側(cè)CO2排放量 單位：億t

2.3 能源消費(fèi)側(cè)排放情況

終端能源消費(fèi)量中包括化石能源的消費(fèi)量和二次能源的消費(fèi)量。直接消費(fèi)化石能源而排放的CO2計(jì)算方法前文已述，而二次能源（熱力和電力）相關(guān)的CO2排放有兩種統(tǒng)計(jì)方式。

（1）直接排放法，即熱力和電力相關(guān)的CO2排放量統(tǒng)計(jì)在轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，也就是統(tǒng)計(jì)在電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的排放量中[10]。

（2）間接排放法，即電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的CO2排放量只計(jì)算其轉(zhuǎn)換、輸送過(guò)程所排放的CO2。鑒于我國(guó)發(fā)電企業(yè)已納入全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)，因此，本文按直接法統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，以免重復(fù)計(jì)算。2018年各行業(yè)CO2排放量（直接排放法）如表2所示，經(jīng)計(jì)算，2018年終端各行業(yè)CO2排放量約為97.96億t。

表2 2018年各行業(yè)CO2排放量（直接排放法） 單位：億t

3 我國(guó)CO2重點(diǎn)排放行業(yè)分析

工業(yè)部門(mén)是我國(guó)最大的CO2排放部門(mén)，其中采礦業(yè)和制造業(yè)，以及電力、熱力、燃?xì)饧八a(chǎn)供應(yīng)業(yè)3個(gè)門(mén)類(lèi)的CO2直接排放量如表3所示。

表3 2018年工業(yè)部門(mén)CO2直接排放量 單位：億t

在制造業(yè)中，CO2排放量前5位的行業(yè)大類(lèi)分別以下5種。

（1）黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)：CO2直接排放量為17.55億t，而且與煤相關(guān)的CO2排放量達(dá)到17.29億t。

（2）化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)：CO2直接排放量為6.42億t，其中煤、石油和天然氣相關(guān)碳排放分別為3.83億t、1.93億t和0.66億t。

（3）非金屬礦物制品業(yè)：CO2直接排放量為5.73億t，其中煤、石油和天然氣相關(guān)碳排放分別為4.63億t、0.8億t和0.3億t。

（4）石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)：CO2直接排放量為2.91億t，其中煤、石油和天然氣相關(guān)碳排放分別為0.56億t、1.98億t和0.37億t。

（5）有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)：CO2直接排放量為0.87億t，其中煤、石油和天然氣相關(guān)碳排放分別為0.66億t、0.09億t和0.12億t。

電力、熱力、燃?xì)饧八a(chǎn)及供應(yīng)業(yè)共計(jì)排放CO2為43.1億t，占工業(yè)排放的53.31%，其中電力/熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的CO2排放量達(dá)到43.04億t，占工業(yè)排放的53.24%，占消費(fèi)終端總排放量的43.94%。

農(nóng)、林、牧、漁業(yè)等2018年CO2排放量超過(guò)1億t的行業(yè)如表4所示，九大行業(yè)合計(jì)CO2直接排放量達(dá)到90.11億t。

表4 2018年CO2排放量超過(guò)1億t的行業(yè) 單位：億t

4 結(jié)語(yǔ)

能源領(lǐng)域CO2排放環(huán)節(jié)包括能源供給側(cè)、能源轉(zhuǎn)換側(cè)和能源消費(fèi)側(cè)，本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)梳理與計(jì)算分析得出以下結(jié)論。

（1）計(jì)算熱力和電力消費(fèi)過(guò)程的CO2排放總量時(shí)，其CO2排放因子可以分別取99.19 kgCO2/GJ、4.5 tCO2/tce。

（2）在能源供給側(cè)，煤炭及其制品的CO2排放總量達(dá)到72.33億t，占化石能源比重為74.5%，為化石能源碳排放的主要源頭。

（3）在能源轉(zhuǎn)換側(cè)，電力和熱力生產(chǎn)行業(yè)排放的CO2總量約為43.82億t，由此可知我國(guó)以發(fā)電企業(yè)為主的碳市場(chǎng)規(guī)模在43億t以上。

（4）在能源消費(fèi)側(cè)。工業(yè)部門(mén)是最大的CO2排放行業(yè)，達(dá)到80.84億t，占82.5%。各行業(yè)中，電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等九大行業(yè)的CO2排放量達(dá)到90.11億t，是我國(guó)需要重點(diǎn)碳減排的行業(yè)領(lǐng)域，也是碳達(dá)峰行動(dòng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。