我國公共服務建筑碳排放影響因素研究
——基于兩種碳排放核算方法

劉月利LIU Yue-li；胡威HU Wei；邢園通XING Yuan-tong

（湖州雙碳泓能科技有限公司，湖州 313000）

0 引言

隨著“30·60”目標的提出，碳達峰碳中和問題被推到了風口浪尖，我國相繼出臺了《2030年前碳達峰行動方案》等系列文件，以促進碳達峰行動落地實施。近些年來，第三產業發展迅速，能耗大幅增加[1-4]；占全國能耗總量的比重已占由2010年的13.86%增至2016年的17.17%。在第三產業中，批發零售業和住宿餐飲業（以下簡稱為批零住餐業）是國民經濟的傳統行業，所產生碳排放均屬于公共服務建筑碳排放，此行業對促進生產、服務民生、擴大消費具有不可替代的作用。在經濟發面，其增加值占國內生產總值（GDP）的比重多年來一直在10%以上，其中批零業是僅次于制造業的第二大行業門類；在能耗方面，2010年至2016年，其增速達7.36%，為同期工業能耗平均增速（1.76%）的四倍多；在碳排放方面，若不計電力、熱力消費導致的碳排放，其排放規模已超過有色金屬、石油加工等傳統高耗能行業，超過農業、建筑業等門類。已有研究指出，我國批零業能源消耗總體水平偏高[5]。未來，隨著產業結構繼續優化升級，隨著工業節能減碳不斷強化，不論我國發展趨勢還是發達國家的經驗，都表明有必要對公共服務建筑產生碳排放給予更多重視。研究該行業碳排放增長的影響因素，解析各因素的貢獻，并提出可行的控制策略，對提高該行業的發展質量，對深化我國的碳排放控制都具有重要意義。

1 文獻綜述

在碳排放影響因素的研究中，指數分解方法能定量解析相關因素對碳排放的貢獻，所以得到了廣泛應用。在指數分解方法中，對數平均迪氏指數（LMDI）法具有分解無殘差、適用性強、使用簡便、結果易于解釋等優勢，已成為使用最多的一種方法[6-10]。著名學者Ang[7]指出：在分解總量指標時，加法LMDI分解模型為優先選擇的方法。LMDI分解法現已被廣泛用于國家、區域、省市或產業/行業、生活等領域碳排放的影響因素研究中。

部分學者已利用LMDI法研究了我國第三產業碳排放增長的影響因素。例如王凱[11]、盧愿清[12]盡管所研究的時段不同，但都發現第三產業的經濟增長是其碳排放的主要拉動因素，而能耗強度下降則是主要的抑制因素；盧愿清還指出，第三產業內部產業結構的變化對碳排放增長具有抑制作用，但作用偏小、有較大提升空間。在運用LMDI法的文獻中，還有學者聚焦第三產業中的交通運輸業。喻潔[13]發現人均GDP增加對該行業碳排放增長的主要促進因素，運輸結構也起到了顯著的拉動作用，能耗強度和運輸強度下降則是主要的抑制因素。楊良杰[14]、莊穎[15]分別研究了江蘇省、廣東省的交通運輸業，均認為經濟規模擴張對該行業碳排放具有決定性的拉動作用，能耗強度為主要的抑制因素。莊穎還指出廣東省運輸結構的變化也拉動了碳排放增加。總體而言，當前對第三產業碳排放影響因素的研究偏少，尤其缺少對公共服務建筑的單獨或深入研究。隨著工業節能減碳潛力釋放和邊際效益遞減，公共服務建筑作為碳排放規模較大，且增速頗高的行業，有必要深化對其影響因素的研究，從而促進該行業低碳轉型和全國碳排放控制。

現有的碳排放研究中，碳排放核算方法或者說核算口徑，主要分為兩種，其區別在于對電力和熱力的處理方式，即電力、熱力碳排放的歸屬問題。我們將兩種方法分別定義為分攤法和不分攤法。分攤法側重于消費者責任，將電力和熱力生產過程中所產生的碳排放計入各終端消費行業，采用這種方法的研究較多，例如文獻[16-20]；不分攤法側重于生產者責任，將電力和熱力生產過程中所產生的碳排放全部計入電力、熱力生產和供應業（簡稱電熱行業），而將終端消費的電力和熱力視為零碳能源，采用該方法的研究也不少，例如文獻[21-25]。這兩種核算方法各有合理性：分攤法可以體現各終端消費行業對碳排放的責任，符合電熱行業所生產的絕大部分電力、熱力并非未其自身消費，而是滿足全社會需求的現實；不分攤法則能體現直接碳排放的行業所屬關系和地理分布，與當前環境統計體系對常規大氣污染物的行業歸屬一致。兩種方法各自的合理性，正是另一種方法的局限。所以這兩種方法具有互補性，不宜簡單斷定某一種方法的對或錯。但當前幾乎所有研究都只使用其中一種方法，這可能造成相關信息的疏漏或結論的片面性。

為此，本文基于上述兩種碳排放核算方法，利用LMDI方法研究公共服務建筑碳排放增長的影響因素；隨后根據主要影響因素方法分析我國公共服務建筑碳排放的原因，提出加強和優化我國公共服務建筑碳排放控制的建議。

2 數據來源及模型

2.1 數據來源

公共服務建筑的能源消費數據、電力和熱力生產的能源消費數據主要為批發零售和住宿餐飲業所消耗的能源數據，均整理自《中國能源統計年鑒》2014—2017。《中國能源統計年鑒2014》對2000—2012年中國能源平衡表進行了修正，比之前出版的年鑒更具時效性。我國國家層面的GDP和批零住餐業增加值來自《中國統計年鑒2017》，并折算為2005年不變價。

2.2 二氧化碳核算方法

本文所稱公共服務建筑碳排放即批發零售和住宿餐飲業的二氧化碳排放量。如前所述，使用兩種方法核算。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的溫室氣體清單指南，該行業的碳排放計算方法如公式（1）所示：

式（1）中，C指公共服務建筑碳排放量；Esi指該行業第i種能源的消耗量（實物量）；Ui指第i種能源的二氧化碳排放系數。在分攤法中，能源包括電力、熱力；在不分攤法中，能源不含電力、熱力。

對于化石燃料（不含電力、熱力），Ui計算方法見公式（2）：

式（2）中，NCVi指第i種燃料的低位熱值；CCi指第i種燃料單位熱值的含碳量；Oi指第i種燃料的碳氧化率；44/12指碳轉換為二氧化碳的系數。NCVi、CCi、Oi來自《中國能源統計年鑒2017》、《省級溫室氣體清單指南》、《公共機構能源資源消耗統計制度》。

在分攤法中，電力和熱力的碳排放系數計算公式如下：

式（3）中，Ue指電力碳排放系數；Ce指電力生產過程中的二氧化碳排放量，根據能源平衡表中用于電力生產的各燃料消耗量及其排放系數計算；P指電力生產總量；Pu指電力終端消費量。

式（4）中，Ur指熱力碳排放系數；Cr指熱力生產過程中的二氧化碳排放量，根據能源平衡表中用于供熱的各種燃料消耗量及其排放系數計算；Qr指熱力終端消費量。

經計算，各化石能源的碳排放系數見表1，分攤法下電力和熱力的碳排放系數見表2（不分攤法下電力、熱力的碳排放系數均為0）。

表1 14種能源的碳排放系數與標準煤折算系數

表2 不同年份電力和熱力碳排放系數

同時，本文將各種能源的實物消費量折算成標準量，計算方法見式（5）：

式中Ei指公共服務建筑的第i種能源消費量（標準量）；Esi的涵義與公式（1）中相同，指該行業第i種能源的消耗量（實物量）；Fi指第i種能源的標準煤折算系數，見表1，整理自《中國能源統計年鑒2017》附錄4。

2.3 LMDI分解模型

本文用LMDI模型將我國公共服務建筑碳排放量分解為六因素的作用之和，公式如下：

式（6）中，C指公共服務建筑的碳排放量；Ci、Ei分別指該行業第i種能源造成的碳排放量、第i種能源的消費量（標準量）；E指該行業能源消費總量（標準量）；Gc指該行業的增加值；G指全國GDP；P指我國人口總數。fi指排放系數；ei指該行業能源消費量中第i種能源的占比，代表能源結構；q指能耗強度；z指該行業增加值占GDP的比重，代表產業結構；g指我國人均GDP，代表經濟水平。

式（7）中，ΔC為公共服務建筑碳排放從基年到目標年的變化量；fi、ei等各因素的貢獻量分別計算如下：

其中，貢獻率為該因素的貢獻量與同時段內公共服務建筑碳排放的總變化量之比，例如能源結構的貢獻率為

3 結果分析

3.1 我國公共服務建筑能源消耗及碳排放概況

我國公共服務建筑2005~2016年各種能源的消耗量如圖1所示。十一年來，該行業能源消耗量從3709.39萬tce增長至7480.84萬tce，增長2.02倍，年均增長率6.58%。其中原煤、電力主要能源，其用量遠高于其它能源。原煤消費量在2013年達到一個峰值，為2767.02萬tce，之后總體呈下降趨勢，而其占行業總能耗的比重則持續降低，從50.15%降至35.62%。電力消費量顯著增加，從924.59萬tce增至2855.93萬tce，年均增長率10.80%，并在2016年超過了原煤消費量。天然氣為第三大能源，其消費量增長了4.98倍，年均增長率15.72%。

圖1 我國公共服務建筑各種能源的消耗量

利用兩種方法核算了公共服務建筑的碳排放量、碳排放強度，結果如圖2所示。兩種方法得出的公共服務建筑碳排放量差別明顯。分攤法下，公共服務建筑碳排放從13959.94萬t增長至27498.45萬t，年均增長率為6.36%；不分攤法下，公共服務建筑碳排放從6830.83萬t增長至10624.76萬t，年均增長率為4.10%。分攤法下，碳排放強度從768.64kg/萬元下降至459.07kg/萬元；不分攤法下，碳排放強度從376.11kg/萬元下降至177.48kg/萬元。分攤法碳排放量與不分攤法碳排放量之比由2.04增至2.59，這與電力、熱力消費量占比增加有關。

圖2 我國公共服務建筑碳排放量及碳排放強度：基于兩種核算方法

3.2 我國公共服務建筑碳排放因素分解結果

利用LMDI分解模型對我國公共服務建筑碳排放影響因素進行分解，結果如圖3所示。從圖3中可知，無論是分攤法還是不分攤法，在2005~2016年間，公共服務建筑碳排放量均呈現上升趨勢，但在2013年之后增速均有降低。在分攤法核算基礎上對碳排放因素進行分解，結果如圖3（a）。排放系數和能耗強度因素對碳排放增長起到抑制作用，累積抵消碳排放12788.08萬t；能源結構因素、產業結構因素，經濟水平因素和人口因素對碳排放增長起到驅動作用，累積拉動碳排放26356.89萬t。在不分攤法核算基礎上對碳排放因素進行分解，結果如圖3（b）。能源結構和能耗強度因素對碳排放增長起到抑制作用，累積抵消碳排放6455.12萬t；產業結構、經濟水平和人口因素對碳排放增長起到驅動作用，累積拉動碳排放10249.29萬t。

圖3 我國公共服務建筑碳排放影響因素累積貢獻圖

無論是基于分攤法還是不分攤法的碳排放變化中，經濟水平、能耗強度、產業結構和人口因素對公共服務建筑碳排放都起到了驅動作用，但拉動碳排放量有所差異。不同核算方法中，經濟水平因素對碳排放增長都起到主要拉動作用：分別拉動碳排放為18496.17萬t、8001.21萬t，占總增量的136.62%、210.88%，2016年我國GDP相比于2005年增長了1.66倍，2013—2016階段的經濟水平因素對碳排放的拉動作用減緩，這與我國經濟增速降低有關；產業結構和人口因素對碳排放也都起到了拉動作用：產業結構因素分別拉動碳排放3916.97萬t、1746.55萬t，占總增量的28.93%、46.03%。公共服務建筑經濟占比不斷增加，從9.70%增長至12.01%，所以對碳排放增長起到驅動作用；人口因素對碳排放的驅動作用穩步增加：分別拉動碳排放1179.49萬t、501.52萬t，占總增量的8.71%、13.22%；能耗強度因素對碳排放增長起到抑制作用：分別抵消碳排放9250.90萬t、4098.26萬t，占總變化量的-68.33%、-108.01%，為抑制碳排放的主要因素。產出單位GDP的能耗量呈下降趨勢，能耗強度從204.24kgce/萬元下降至124.89kgce/萬元，能源利用效率增加，對碳減排的拉動作用增加。

能源結構和排放系數兩因素在不同碳排放核算方法計算情況下，對碳排放的影響有所不同。基于分攤法核算的碳排放變化中，能源結構因素對碳排放增長起到驅動作用，拉動碳排放增長2734.26萬t，占總碳排放變化的20.20%。而排放系數因素對碳排放增長起到抑制作用，抵消3537.18萬t碳排放，占總碳排放變化的26.13%。原煤消費占比的下降對碳排放增長起到主要抑制作用；而電力消費占比的增加對碳排放增長起到主要驅動作用。通過核算，每消費1tce電力所產生的碳排放高于5.54t，屬于高碳能源。電力消費的增加是能源結構拉動碳排放的主要原因。排放系數因素的抑制作用主要因為我國電力碳排系數的降低，從908.63g/kWh下降至681.84g/kWh。基于不分攤法核算的碳排放變化中，能源結構因素起到抑制作用，抑制碳排放增長2356.85萬t，占總碳排放變化的62.12%，其中原煤消費占比大幅下降是能源結構因素抑制碳排放減少的主要原因。

4 結論及建議

公共服務建筑的快速發展對我國碳排放的貢獻不容忽視。本文利用兩種方法核算了該行業的碳排放量，并以LMDI法對“十一五”以來該行業碳排放的增長進行了因素分解。結果表明，無論基于分攤法還是不分攤法，經濟水平、產業結構和人口因素對碳排放均起到拉動作用，其中經濟水平是拉動碳排放增長的最大因素；能耗強度降低則是主要的碳排放抑制因素。而不同核算方法下，能源結構和排放系數對碳排放的驅動作用不同：在分攤法下，能源結構變化對碳排放起到驅動作用，而排放系數變化抑制碳排放的增加；而在不分攤法下，能源結構對碳排放起到抑制作用。

在碳排放的兩種核算方法中，分攤法和不分攤法各有合理性和局限性。但目前絕大多數文獻都只使用了其中一種方法。本文同時使用這兩種方法，發現兩種方法下的碳排放分解結果中，能源結構因素對碳排放的作用完全相反。因而，如果只使用其中一種核算方法，所得到的能源結構因素對碳排放的作用將是片面的，可能造成相關信息的疏漏。同時使用兩種方法，得到的結果更全面。

根據碳排放核算和指數分解結果對我國批零住餐業碳排放控制提出以下建議：

①開展新建建筑綠色低碳指標提升行動，落實高質量建設要求。大力發展綠色建筑，推動新建建筑全面實施綠色設計：嚴格落實《綠色建筑設計導則》和《綠色建筑評價導則》，實現新建建筑全部達到綠色建筑標準，大力推廣二星級及以上建筑實施，全面提升星級綠色建筑比例；健全綠色低碳節能標準體系，提高新建建筑節能綠色低碳設計標準：在星級建筑全覆蓋的基礎上，積極推動節能建筑覆蓋率，提高新建建筑單位面積能耗強度。

②嚴格控制建設過程碳排放，推進綠色建造行動。推廣裝配式建造方式，促進裝配式建筑發展：大力發展鋼結構等綠色低碳裝配式建筑，推動裝配式裝修，打造裝配式建筑產業基地。推廣綠色建材使用，提高綠色建材應用比例：鼓勵建材企業對新型綠色低碳建材研究，提高建材的綠色產品、綠色設計產品的認證。推動綠色施工，促進綠色建造：在施工過程中嚴格落實綠色施工設計，最大限度節約資源，完善資源循環利用體系。

③開展可再生能源應用行動，促進建筑可再生能源規模化。促進可再生能源在建筑中的規模化應用，提高新建建筑可再生能源應用力度：在新建建筑中積極推廣一體式屋頂光伏建設，配套建設智能微電網，實現可再生能源的就地消納。推進既有建筑加設太陽能光伏等清潔能源系統：對既有建筑進行可再生能源改造，積極推動農村光伏建設，打造低（零）碳農村建筑，實現零碳農村創建。提高余熱資源、自然資源利用效率：提高工業余熱資源的再利用；提高太陽能供水、供熱系統應用。

④提高能源利用效率，推動既有建筑能效提升行動。針對既有建筑進行改造設計與施工，認真落實既有建筑綠色節能改造工作：對區域內既有建筑進行全面調查，并對既有建筑進行綠色節能改造。優化建筑領域用能結構，持續推進公共建筑與居住建筑煤改氣（煤改電）工作：持續優化建筑用能，大力推廣空氣源熱泵電能新型熱水供應系統。優化用能結構，推動綠色低碳建筑用能體系。推進設備與系統能效提升，推廣應用節能新技術與新產品：積極淘汰低能效設備，推廣高能效產品使用。提高建筑節能運行管理水平，實現建筑用能智能化、數字化、信息化發展：建立建筑用能智慧化管理，建立建筑能耗監管體系，搭建智慧用能示范區。