基于大氣污染源清單的重點行業碳排放清單研究

摘要：基于江蘇省大氣污染源清單，自下而上編制了碳排放清單并進行了校驗。江蘇省重點行業直接碳排放量約為6.17×10⁸t，主要排放行業是電力、鋼鐵、水泥、石化化工，排放量貢獻分別為55.83%、30.19%、10.82%、2.72%；其中蘇州、無錫、南京、常州、鎮江5個市排放量之和占比約61%。基于大氣源清單核算企業碳排放量時，活動水平、排放因子、核算范圍等因素均可能影響結果的準確性。對燃煤電廠，應全面、準確收集煤炭低位發熱值、單位熱值含碳量等參數；對鋼鐵企業，需厘清各環節能源種類、用量等；對水泥、有色金屬冶煉、玻璃等行業，工藝過程碳排放需作為重點核算。

關鍵詞：源清單；碳排放；自下而上；評估

中圖分類號：X511 文獻標志碼：B

前言

中國人口眾多、經濟總量大，如期實現“雙碳”目標任務較為艱巨。工業領域是中國碳排放主體、碳排放占比高達70%，促進工業領域低碳化發展是中國實現“雙碳”戰略目標的關鍵所在。在推進碳減排過程中，編制全面、科學、準確的碳排放清單是非常重要的一環。目前，碳排放清單編制主要有自上而下和自下而上兩種方式，自上而下的宏觀分析較難在微觀層面支撐精細化的管理和調控，自下而上建立的清單準確性和可靠性較好，但基礎數據的收集和核對工作量較大，企業級的核算工作仍然較為滯后。

大氣污染物與二氧化碳同根同源，尤其是化石燃料的燃燒和利用過程。近年來，國家和各省市編制了較為全面、細致的大氣污染源清單，已具備較好的數據基礎。在“雙碳”目標與空氣質量持續改善的雙重要求下，基于大氣污染源清單開展碳排放編制研究，是支撐大氣污染與氣候變化學科交叉研究，推動減污降碳協同增效的重要內容。

1數據來源與方法

利用江蘇省2019年大氣污染源清單中工業企業（含電力生產企業）活動水平等數據，采用自下而上的方法對全省工業重點行業碳排放進行量化，即先分行業核算每家企業碳排放量，累加得到行業的碳排放量，再累加各個行業的碳排放量得到全省工業碳排放總量。具體核算企業排放量時，依據國家發展改革委辦公廳發布的發電、鋼鐵、水泥等24個行業的企業碳排放核算方法。部分化石燃料低位發熱量、單位熱值含碳量等參數，在無實測值的情況下，采用《中國能源統計年鑒2012》《中國溫室氣體清單研究》《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》提供的缺省值。核算排放量時采用排放者責任原則，電力、熱力輸出、輸入所嵌含的碳排放量未納入計算。

2結果與討論

江蘇省大氣源清單已覆蓋近5萬家工業企業，從中提取電力、鋼鐵、水泥、石化化工、玻璃等重點行業879家企業信息進行碳排放量核算，主要結果如下。

2.1碳排放行業貢獻

江蘇省重點行業直接碳排放核算結果如表1所示，各行業碳排放占比如圖1所示。全省重點行業直接碳排放量約為6.17×10⁸t，其中電力行業排放約3.45×10⁸t、占比55.83%；鋼鐵行業排放約1.86×10⁸t、占比30.19%；水泥行業約排放6.7×10⁷t、占比10.82%；石化化工行業約排放1.7×10⁷t、占比2.72%；其他行業排放總計占比約0.45%。根據江蘇省統計年鑒中規模以上工業企業主要能源消費量，參考IPCC提供的碳排放量核算方法，自上而下計算的江蘇省2019年規模以上工業直接碳排放總量約為6.1×10⁸t，兩種方式核算的結果具有較好的一致性。

鋼鐵工業是國民經濟重要部門之一，也是典型的資源、能源密集型行業，尤其是長流程鋼鐵企業，涉及煉焦、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等多個耗能工序，碳排放量大、排放環節復雜。此研究中江蘇省長流程鋼鐵企業直接碳排放總量約1.728×10⁸t，相關企業年粗鋼總產量約1.177×10⁸t，噸鋼直接碳排放量1.47t。Lei Ren等研究表明全國長流鋼鐵企業的平均噸鋼二氧化碳排放量為2.10t左右，略高于此研究結果，原因一是文獻采用全生命周期方法，研究系統邊界更為寬泛，包含原材料的生產和運輸等，而此研究僅分析了直接排放量；二是文獻研究了全國平均水平，而江蘇省鋼鐵行業經過整合發展與綠色轉型，低碳水平大幅提升。

2.2碳排放區域貢獻

江蘇省各設區市工業企業碳排放量占比情況如圖2所示。不同城市工業企業碳排放量存在較大差異。總體上南北差異較大，排放高值區主要集中在蘇南地區，排放量前五位城市依次為蘇州、無錫、南京、徐州、常州5市；排放低值區主要分布在蘇中和蘇北地區（徐州市除外）。蘇南地區的蘇州、無錫、南京、常州、鎮江五市排放量之和占比達61%，與陸佳勤、程如華研究結果都較為一致。這一結果與江蘇省內各區域工業發展水平也相一致。蘇州市經濟水平和工業規模居江蘇首位，工業生產各類能源消耗量遠高于其他城市，由統計年鑒數據查得2019年原煤消費約5400萬噸，占全省的23%，導致其碳排放量全省第一。徐州市雖為蘇北地區，但工業較為發達，能源消費總量大、且以煤炭為主，2019年工業消費原煤超過3000萬噸，因而雖然2019年第二產業產值僅占全省6.4%，但碳排放量高居全省第四位、占比達10%。

進一步，將碳排放清單中的工業企業按照經緯度落點到地圖上，以不同顏色區分排放量大小，如圖3所示。蘇南地區，特別是沿江一帶，碳排放點源密集、而且高排放量點源較為聚集；此外沿海的鹽城市、南通市也有分布。事實上，碳排放“大戶”主要為火電、鋼鐵等用能企業，而江蘇省火電工業沿江集中布局，鋼鐵企業主要聚集在沿江的蘇州、無錫、常州、南京等地市以及沿海城市，此研究結果與江蘇省產業布局特征相一致。此外，高排放點源在徐州市也有聚集分布，這與徐州市碳排放量高居江蘇省第四這一結果相符合。

2.3典型企業排放校驗

按照管理要求，溫室氣體排放量2.6萬噸二氧化碳當量（綜合能源消費量約1萬噸標準煤）及以上的發電、石化、化工、建材、鋼鐵、有色金屬、造紙、民航行業的企業需編制年度溫室氣體排放報告。文章以1家鋼鐵和1家水泥企業為例，用年度溫室氣體排放報告與排放清單結果進行對比校驗，如表2所示。對于鋼鐵企業，燃料燃燒是最主要的碳排放環節，排放量占企業總排放的97%。此研究核算結果與溫室氣體排放報告中燃料燃燒碳排放量基本一致。但由于大氣源清單中缺少鋼鐵行業熔劑、電極消耗等產生碳排放的生產過程參數，導致此研究核算結果偏低。對于水泥企業，此研究核算結果比溫室氣體排放報告中的燃料燃燒碳排放量偏高12.6%，主要是企業填報燃料種類或參數不準確所致。對于水泥生產企業，碳酸鹽原料分解產生的碳排放貢獻較大，占到整個企業碳排放量的64%。因核算碳排放量的原料用量等參數未在大氣源清單中填報，因此工業過程的排放量未計算在內，導致水泥行業碳排放總量有較大低估偏差。

2.4清單偏差分析

（1）活動水平提取方面。大氣源清單與碳核算的數據要求有所不同，導致從大氣源清單中提取的活動水平，在用于碳核算時存在一定偏差。電力、水泥等用能工序較為簡單的行業，從源清單中可以提取較為可靠的燃料信息。而對于用能工序多、生產過程復雜的鋼鐵行業，燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序均需消耗能源，部分工序所消耗的焦炭、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣等燃料可能由企業自身生產，并非全部外購，如果未能厘清，可能導致重復計算。即使是全部外購的煤炭，用作動力煤或原料煤時，所產生的碳排放量也會有很大差距。如在源清單中未明確，后續難以確定煤炭具體消耗情況，可能全部以燃料計，將導致核算偏差較大。此外，大氣源清單中僅填報煤炭、焦炭、天然氣等主要能源種類和用量，一些企業實際消耗的燃料油、柴油、汽油、液化石油氣等信息未填報，導致相應碳排放無法核算。

（2）排放因子取值方面。燃煤產生的碳排放是工業企業碳排放的主要來源之一。燃煤碳排放量是根據煤炭消耗量、平均低位發熱值、單位熱值含碳量及相應碳氧化率計算得到。而目前大氣源清單中的“原煤”，難以確定平均低位發熱值與單位熱值含碳量。根據生態環境部《企業溫室氣體排放核算方法與報告指南發電設施》，燃煤發電企業如未對燃煤收到基低位發熱量和元素碳進行實測或者實測不符合要求，用高限值核算排放量。即對于未報告煤質參數的“燃料煤”“原煤”等燃煤，低位發熱值均取26.7GJ/t，單位熱值含碳量均取值0.03356 tC/GJ，這將導致核算結果不同程度的偏高，不同煤種采用缺省值導致的偏差情況如表3所示。中國火電企業普遍存在煤種摻燒的現象，如實際以煙煤或褐煤為主要燃料，低位發熱值缺省值比實際分別偏高約36.4%、89.6%，單位熱值含碳量缺省值比實際分別偏高約28.2%、19.9%，相應的，所核算的碳排放量將分別偏高約75%、127%。

（3）核算范圍方面。此研究核算的均為化石能源燃燒產生的碳排放。對于電力、鋼鐵等行業，燃燒產生的碳排放量基本與企業直接碳排放量相當；而對于水泥、有色金屬冶煉、玻璃等行業，除化石燃料燃燒之外，工藝過程產生的碳排放也不可忽略。如水泥行業，工藝過程的碳排放量超過燃燒產生的碳排放。對于這部分企業，可通過充分調研，摸清燃料燃燒、工藝過程等方面碳排放之間的量化關系后進行估算；或者可針對性地補充收集企業碳酸鹽原料等必要信息，之后進行較為準確地核算。

3結論

基于江蘇省大氣污染源清單核算工業企業碳排放、以自下而上的方法建立了碳排放清單。結果顯示，碳排放量在行業、城市、區域等方面與相關研究結果及江蘇省工業發展、能源消費情況呈現較好的一致性。依托大氣源清單中的信息核算碳排放量時，由于部分活動水平和排放因子較難全面準確取值，可能導致一定程度的偏差。對于燃煤電廠，如果缺失低位發熱值、單位熱值含碳量等煤質參數，將引起較大偏差；對鋼鐵企業，需重點厘清各生產環節消耗的煤炭、焦炭、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣等能源的來源與去向，避免重復計算；對于水泥、有色金屬冶煉、玻璃等企業，需根據核算需求收集碳酸鹽原料的使用與轉化數據，對核算結果進一步驗證與優化。