地區碳排放測算研究
——以貴州省為例

鐘培元

（貴州理工學院，貴陽 550003）

目前，化石能源仍然是人類社會的主要能源形式，而化石能源燃燒帶來的碳排放是造成全球變暖等環境問題的主要原因[1]。因此，隨著世界范圍內對環境保護的愈加重視，降低碳排放成為人們的共識。自碳達峰碳中和（簡稱“雙碳”）目標提出以來，實現節能減排及以此為契機推動能源革命和產業升級成為我國當前工作的重點。基于此，碳排放測算研究成為推動“雙碳”目標實現的重要基礎。一方面，合理的碳排放測算有助于了解碳排放量及其分布，以制定合理的減排措施，并為能源結構和產業結構的調整提供依據。另一方面，碳排放測算可以評估不同減排措施的效果，并為制定更加有效的減排方案提供參考。

碳排放的來源及影響因素廣泛。首先，化石能源燃燒是碳排放的主要來源，可以分為兩類，一是煤炭、石油、天然氣等化石能源直接燃燒所造成的一次碳排放，二是化石能源轉換所得到的電能、熱能消耗所帶來的二次碳排放[2]。其次，一些工業生產也會產生碳排放，例如，水泥等建材的生產除會消耗化石能源外，也會因石灰石、硅酸鹽和黏土等原材料在高溫下分解而產生碳排放[3]。此外，固體廢棄物處理過程的焚燒行為也會使含碳固體廢棄物與氧氣反應，生成二氧化碳，從而增加碳排放量[4]。目前，國內外碳排放測算研究集中在化石能源燃燒和工業生產[5-7]。本文結合碳排放來源，即化石能源燃燒、工業生產和固體廢棄物焚燒，并借鑒國內外相關研究，提出碳排放測算方法，計算貴州省碳排放量，分析其發展趨勢。

1 碳排放測算方法

1.1 化石能源燃燒碳排放

直接碳排放是由化石燃料直接燃燒而產生的碳排放，它不僅包含煤炭、石油和天然氣作為一次能源直接燃燒所產生的碳排放，也包含由化石能源轉換為電能、熱能所產生的碳排放。由于電能、熱能生產的碳排放也是消耗傳統化石燃料所產生的，因此這部分碳排放可統一包含在化石能源燃燒碳排放計算中。借鑒已有研究成果，化石能源燃燒的碳排放量可直接通過各類化石能源的排放系數與各自消耗量的乘積得到，如式（1）所示[8]。

式中：C化為化石能源燃燒產生的碳排放量；P煤、P油、P氣為煤炭、石油、天然氣的碳排放系數，其含義為每一種能源燃燒過程中單位能源所產生的碳排放量；E煤、E油、E氣為煤炭、石油、天然氣換算為標準煤的消耗量。

1.2 工業生產碳排放

在工業生產中，除化石能源消耗外，還可能因生產環節中的各類化學反應產生碳排放，主要包括水泥和鋼鐵生產。

水泥生產過程需要消耗碳酸鈣等含碳礦物，這些含碳礦物在高溫下會分解并釋放二氧化碳。水泥生產過程的碳排放量可以采用式（2）計算。

式中：C水泥為水泥生產過程的碳排放量；AD為貴州省水泥年產量；EF為水泥生產過程的平均排放因子，借鑒已有研究成果，取0.55[9]。

鋼鐵生產中同樣會產生一定的碳排放。一是鋼鐵冶煉中化石能源燃燒產生的；二是鋼鐵生產中需要摻加一定的石灰石、白云石等含碳礦石作為熔劑，以與鐵礦石中的二氧化硅反應生成硅酸鈣，由此產生碳排放。由于鋼鐵生產中的化石燃料消耗、電能消耗已經在化石能源燃燒碳排放中予以考慮，這里僅考慮鋼鐵生產過程中燒結、煉鐵、煉鋼等工序含碳熔劑使用所產生的碳排放，其計算公式如式（3）所示[10]。

式中：C鋼為鋼鐵生產中含碳熔劑反應產生的碳排放量；Mi為第i種熔劑的消耗量；EFi為第i種熔劑的二氧化碳排放因子，參照《中國鋼鐵生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》的碳排放因子缺省值。

1.3 固體廢棄物焚燒碳排放

工業生產和居民生活中將不可避免地產生大量固體廢棄物，這些固體廢棄物一般可分為一般工業固體廢棄物、危險廢物和生活垃圾三種。對于固體廢棄物的處理，目前主要包括回收利用、處置和貯存三個方面。近年來，隨著固廢利用政策和技術的大力推廣，固體廢棄物得到有效的回收利用，但仍有許多廢棄物需要采用焚燒方式進行處理。對于含碳的固體廢棄物，其焚燒過程不可避免地產生碳排放。固體廢棄物焚燒的碳排放量可采用式（4）進行計算[11]。

式中：C固為含碳固體廢棄物焚燒所產生的碳排放量；IWi為第i種固體廢棄物的焚燒量；CCWi為第i種固體廢棄物的含碳比例；FCFi為第i種固體廢棄物中礦物碳在碳總量中的比例；CEi為第i種固體廢棄物的燃燒效率；44/12 表示碳元素轉換為二氧化碳的系數，由于碳的原子量為12，轉換為二氧化碳后的原子量為44，質量為1 的碳元素將會轉換為44/12 質量的二氧化碳。

2 貴州省碳排放測算

2.1 化石能源燃燒碳排放測算

煤炭、天然氣、汽油和柴油的消費量數據根據歷年中國統計年鑒和貴州統計年鑒查取。按照歷年中國能源統計年鑒的推薦值，將各能源轉換為標準煤后，再計算碳排放系數，如表1所示。采用式（1）對化石能源燃燒碳排放進行計算，并計算煤炭來源的碳排放量占化石能源燃燒碳排放量的比例，結果如圖1所示。

圖1 化石能源燃燒碳排放計算結果

表1 各化石燃料碳排放系數取值

從圖1 可以看出，貴州省化石能源燃燒碳排放量在2017—2021年總體接近，且煤炭來源的碳排放量仍是化石能源燃燒碳排放量的主要來源。煤炭來源的碳排放量占化石能源燃燒碳排放量的比例在84%以上，但呈現出逐年降低的趨勢，表明天然氣及石油類燃料在能源中的占比逐年增大。

2.2 工業生產碳排放測算

貴州省水泥和鋼鐵產量可在國家統計局官網進行查取，將2017—2021年水泥產量代入式（2），可以計算出水泥生產的碳排放量。對于鋼鐵產業中作為熔劑材料的白云石、石灰石的消費量，目前尚缺少可靠的統計數據。根據相關研究[12]，每生產1 t 鋼材，大約需要使用石灰石或白云石20 kg，可據此通過鋼鐵產量對白云石及石灰石的消費量進行計算，并取熔劑的碳排放因子為石灰石和白云石的均值，即0.455 5 kg CO2/kg 熔劑。按照式（3）計算鋼鐵生產環節作為熔劑的白云石和石灰石高溫分解所產生的碳排放量。相關計算結果如圖2所示。圖2 顯示，工業生產的碳排放量相對穩定，總體呈降低趨勢。

圖2 工業生產碳排放計算結果

2.3 固體廢棄物焚燒碳排放測算

一般工業固體廢棄物主要有高爐渣、鋼渣、赤泥、有色金屬渣和粉煤灰等，可燃性一般較差或不具備可燃性，一般多通過回收利用、填埋等方式處理。因此，這里僅考慮危險廢物和生活垃圾的焚燒碳排放。目前，危險廢物和生活垃圾的含碳比例（CCW）、礦物碳在碳總量中的比例（FCF）和燃燒效率（CE）的一般取值如表2所示。

表2 固體廢棄物相關計算參數取值

生活垃圾焚燒量和危險廢物處理量數據通過歷年中國統計年鑒查取，并將查取數值和表2 參數代入式（4），即可計算固體廢棄物焚燒的碳排放量，結果如圖3所示。從圖3 可以看出，固體廢棄物焚燒的碳排放量較少，但呈逐年遞增的趨勢。經分析，主要原因是隨著城市人口的增長和居民生活水平的提升，城市生活垃圾產生量持續增加。

圖3 固體廢棄物焚燒碳排放量計算結果

2.4 總碳排放量測算

分別對化石能源燃燒、工業生產和固體廢棄物焚燒的碳排放量進行測算，將三者相加，得到貴州省總碳排放量測算結果，如圖4所示。3 種來源的碳排放量占總碳排放量的比重如表3所示。

圖4 貴州省碳排放量測算結果

表3 3 種碳排放來源所占比重

從圖4 和表3 可以看出，貴州省碳排放量近年來總體呈降低趨勢，且化石能源燃燒的碳排放量占最大比重。工業生產的碳排放量總體相對穩定，其排放量占總碳排放量的15%～19%，對總碳排放量的影響不容忽視。固體廢棄物焚燒的碳排放量總體占比較小，但呈現逐年遞增趨勢。

3 結論

煤炭來源的碳排放量占化石能源燃燒碳排放量的比重最大，但呈現出逐年降低的趨勢。固體廢棄物焚燒的碳排放量較少，但呈現逐年遞增的趨勢，這主要是由城市人口增長和居民生活水平提升造成的。貴州省碳排放量近年來總體呈降低趨勢，化石能源燃燒的碳排放仍是貴州省碳排放的主要來源，工業生產的碳排放量相對穩定，總體呈現降低趨勢。