2005年中國(guó)城市CO₂排放數(shù)據(jù)集

蔡博峰 劉曉曼 陸軍等

摘要 2005年是中國(guó)承諾碳減排目標(biāo)的基準(zhǔn)年份，因而也是中國(guó)城市碳減排戰(zhàn)略制定和近中期低碳轉(zhuǎn)型的基準(zhǔn)年份和對(duì)照年份。中國(guó)城市2005年CO₂排放數(shù)據(jù)的一致性、全面性和精準(zhǔn)性對(duì)于中國(guó)所有城市和每個(gè)具體城市的目標(biāo)考核和評(píng)估都有重要意義?；谥袊?guó)高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)（CHRED 2.0）、城市層面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和走訪，建立2005年中國(guó)城市CO₂排放數(shù)據(jù)集，包括工業(yè)能源排放、工業(yè)過(guò)程排放、農(nóng)業(yè)排放、服務(wù)業(yè)排放、城鎮(zhèn)生活排放、農(nóng)村生活排放、交通排放7個(gè)部門的直接排放數(shù)據(jù)和間接排放數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集的建立匯總了86名研究人員的工作成果，在企業(yè)、城市不同行業(yè)與部門、城市工業(yè)和城市總化石能源等不同層面進(jìn)行了大量的交叉驗(yàn)證和數(shù)據(jù)分析，有效保障了數(shù)據(jù)的精確性和準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示，2005年中國(guó)城市碳排放呈現(xiàn)出較大的體量差異和空間格局差異。排放前10的城市幾乎比排放后10的城市的排放量高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。高排放城市基本都是城市群的核心城市。東部城市直接排放占全國(guó)直接排放比例最高，達(dá)到44.59%，其次是西部城市21.76%，中部城市22.70%，東北城市10.95%。

關(guān)鍵詞 城市；CO₂排放數(shù)據(jù)集；中國(guó)高空間分辨率網(wǎng)格

中圖分類號(hào) X196

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1002-2104（2018）04-0001-07DOI：10.12062/cpre.20180102

城市在國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)以及低碳戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中具有非常重要的意義，不僅因?yàn)槌鞘邢慕^大多數(shù)能源（67%～76%）且對(duì)絕大多數(shù)人為CO₂排放（71%～76%）負(fù)責(zé)[1]，更重要的是城市是工業(yè)、商業(yè)、交通、建筑等聚集地，不同部門高度集中在城市中，相互之間發(fā)生高強(qiáng)度的能量流和物質(zhì)流，為綜合、高效降低CO₂排放提供了巨大潛力和示范機(jī)會(huì)[2]。同時(shí)，氣候變化的影響和造成的損失，在城市也更為顯著[3]。因此，城市層面的決策和行動(dòng)在全球應(yīng)對(duì)氣候變化中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用[4]。

清晰、準(zhǔn)確的城市CO₂排放數(shù)據(jù)是城市碳減排和低碳轉(zhuǎn)型的出發(fā)點(diǎn)和考核標(biāo)尺。城市排放數(shù)據(jù)的可獲取性和質(zhì)量直接影響了城市排放的科學(xué)研究、低碳戰(zhàn)略制定及公眾對(duì)于城市低碳發(fā)展的監(jiān)督和參與[5]。然而城市層面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)卻是中國(guó)城市低碳發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。缺乏城市特別是中小城市層面的能源統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)致CO₂排放核算難以開展，不同城市采用不同數(shù)據(jù)源導(dǎo)致城市之間排放量的可比性較差，這也使得城市排放績(jī)效評(píng)估體系的建立非常困難。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)獲取差異大等原因，各城市的低碳研究水平參差不齊。一、二線城市等由于數(shù)據(jù)相對(duì)完善，其研究相對(duì)充分，而三線城市和小城市數(shù)據(jù)缺乏、研究水平滯后，其排放和低碳發(fā)展長(zhǎng)期被忽視[6-7]?；诟呖臻g分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)建立中國(guó)城市排放數(shù)據(jù)，不僅可以節(jié)約大量的人力、物力，而且會(huì)有效解決由于數(shù)據(jù)源和清單方法差異導(dǎo)致的城市排放可比性差的問(wèn)題?；诟呖臻g分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)的城市CO₂排放研究和評(píng)估是國(guó)際溫室氣體排放研究的一個(gè)重點(diǎn)和熱點(diǎn)方向[8]，隨著衛(wèi)星遙感的快速發(fā)展，其未來(lái)在城市排放清單中的作用將越來(lái)越大[9]。

2005年是中國(guó)承諾減排目標(biāo)的基準(zhǔn)年份，是衡量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基準(zhǔn)?！秶?guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃》（2014—2020年）中的目標(biāo)是“到2020年實(shí)現(xiàn)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO₂排放比2005年下降40%～45%”；《中國(guó)國(guó)家自主貢獻(xiàn)》目標(biāo)中，2030年自主行動(dòng)目標(biāo)之一是單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO₂排放比2005年下降60%～65%。城市作為國(guó)家目標(biāo)的落實(shí)和實(shí)施單位，往往參照這一目標(biāo)設(shè)置自身的減排和達(dá)峰目標(biāo)。因而，2005年是中國(guó)城市減排戰(zhàn)略制定和近中期低碳轉(zhuǎn)型的基準(zhǔn)年份和對(duì)照年份，其數(shù)據(jù)的一致性、全面性和精準(zhǔn)性對(duì)于全國(guó)所有城市和每個(gè)具體城市的目標(biāo)考核和評(píng)估都有重要的意義。

本研究基于中國(guó)高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)CHRED 2.0（China High Resolution Emission Gridded Database， CHRED）[10]，聯(lián)合來(lái)自53個(gè)單位的86名研究人員，分別從企業(yè)、行業(yè)與部門和城市總化石能源等不同層面，對(duì)中國(guó)城市的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行了大量的交叉驗(yàn)證和數(shù)據(jù)分析，最終建立2005年中國(guó)城市CO₂排放數(shù)據(jù)集，以期為中國(guó)城市CO₂排放研究和政府決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 方法和數(shù)據(jù)

1.1 核算方法

借鑒國(guó)際上較為成熟和應(yīng)用廣泛的城市CO₂排放核算方法，本研究計(jì)算中國(guó)城市的范圍1和范圍2排放[11-12]。范圍1排放是城市行政邊界內(nèi)的所有直接排放，范圍2排放是城市由于向外界購(gòu)買電力、熱力等導(dǎo)致的間接排放。本研究中范圍1排放中沒(méi)有考慮森林及土地利用變化導(dǎo)致的CO₂排放和吸收，范圍2排放僅考慮城市外調(diào)電力導(dǎo)致的排放。以下范圍1排放稱直接排放，范圍2排放稱間接排放。排放因子主要源自《中國(guó)溫室氣體清單研究》[13]，該文獻(xiàn)是中國(guó)第二次國(guó)家信息通報(bào)中排放清單的基礎(chǔ)，推薦了中國(guó)分行業(yè)、分能源類型和分燃燒設(shè)備的排放因子，數(shù)據(jù)詳盡且較為權(quán)威。工業(yè)過(guò)程排放包括水泥和石灰的過(guò)程排放，計(jì)算方法同樣參考《中國(guó)溫室氣體清單研究》。間接排放采用城市范圍內(nèi)的外調(diào)電量乘以城市所在區(qū)域電網(wǎng)排放因子。城市外調(diào)電量=城市用電量-城市發(fā)電量（當(dāng)“城市外調(diào)電量”<0，將其取值設(shè)為0）。城市發(fā)電量（化石能源發(fā)電量+非化石能源發(fā)電量）基于發(fā)電企業(yè)點(diǎn)源數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)各城市范圍內(nèi)的發(fā)電量。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

城市化石能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)整合了三個(gè)來(lái)源數(shù)據(jù)，一是CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫(kù)；二是城市層面的各類官方數(shù)據(jù)，包括統(tǒng)計(jì)年鑒、政府文件和調(diào)研報(bào)告等；三是作者現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)采訪、電話咨詢和向相關(guān)部門發(fā)函獲取數(shù)據(jù)等。后面兩種數(shù)據(jù)來(lái)源獲取到了中國(guó)2005年191個(gè)地級(jí)城市的化石能源消費(fèi)數(shù)據(jù)。三個(gè)來(lái)源獲得的數(shù)據(jù)全部為直接化石能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，沒(méi)有一組數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、人口等間接計(jì)算的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)?；诖藰?gòu)建中國(guó)2005年城市直接CO₂排放數(shù)據(jù)。CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.cityghg.com/）包括中國(guó)工業(yè)企業(yè)點(diǎn)排放源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是采用自下而上方法建立的中國(guó)CO₂排放高空間分辨率的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[10]。中國(guó)化石能源電廠發(fā)電量及空間位置來(lái)自CHRED 2.0；非化石能源電廠（水電、風(fēng)電、核電、生物質(zhì)燃料發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電）發(fā)電量及空間位置來(lái)自《中國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編2005》；城市全社會(huì)用電量來(lái)自《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒2006》。

1.3 城市范圍

根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2006》，2005年中國(guó)共有地級(jí)區(qū)劃數(shù)（地級(jí)行政單位）333個(gè)，其中地級(jí)市283個(gè)。本研究城市包括除港澳臺(tái)地區(qū)以外的地級(jí)市（283個(gè)）和直轄市（4個(gè)）共287個(gè)城市。

1.4 數(shù)據(jù)分析和處理方法

本研究不同于以往研究[14]的重要進(jìn)展在于組織了國(guó)內(nèi)外86名從事溫室氣體相關(guān)研究的學(xué)術(shù)人員，分成9個(gè)小組，共同完成數(shù)據(jù)收集、分析和驗(yàn)證工作。各組獨(dú)立工作，并根據(jù)整體方案建立各組自己的詳細(xì)工作方案。各組初步結(jié)果完成后，進(jìn)行組間交叉檢查，最終結(jié)果由技術(shù)組和專家組審核，針對(duì)具體問(wèn)題逐一與具體城市負(fù)責(zé)人質(zhì)疑和討論。2005年中國(guó)城市的能源數(shù)據(jù)非常缺乏，原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量是決定城市CO₂排放數(shù)據(jù)可信度的核心要素。作者在CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，開展了7個(gè)月的工作，進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)走訪和調(diào)研，尤其是和城市能源管理的相關(guān)部門及重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)訪談和咨詢，獲取了大量的一手?jǐn)?shù)據(jù)；對(duì)于無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的城市，作者采用了電話、正式發(fā)函（以負(fù)責(zé)具體城市的作者所在單位為發(fā)函方）、電子郵件（主要是針對(duì)有在線服務(wù)平臺(tái)的城市）等形式，與城市相關(guān)部門取得聯(lián)系，獲得了城市各部門的化石能源消費(fèi)數(shù)據(jù)。

本研究基于三種來(lái)源數(shù)據(jù)在不同層面上進(jìn)行了大量比對(duì)和交叉驗(yàn)證，包括企業(yè)層面、城市不同行業(yè)和部門、城市工業(yè)層面和城市總化石能源消費(fèi)等。同時(shí)整合城市數(shù)據(jù)與省級(jí)和國(guó)家層面的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，最終確定了每個(gè)城市不同化石能源類型消費(fèi)數(shù)據(jù)?；谶@次眾多作者的共同努力，數(shù)據(jù)質(zhì)量和可驗(yàn)證性都得到了極大的提高，同時(shí)也奠定了后續(xù)數(shù)據(jù)建設(shè)的方法體系和標(biāo)準(zhǔn)化流程。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)地級(jí)市CO₂排放清單數(shù)據(jù)結(jié)果

2005年中國(guó)城市CO₂排放數(shù)據(jù)集包括工業(yè)能源排放、工業(yè)過(guò)程排放、農(nóng)業(yè)排放、服務(wù)業(yè)排放、城鎮(zhèn)生活排放、農(nóng)村生活排放、交通排放和間接排放，城市總排放見表1。

2.2 2005年中國(guó)城市排放特征

2005年中國(guó)城市排放呈現(xiàn)出較大的體量差異和空間格局差異。排放總量全國(guó)前10城市依次是上海、唐山、北京、天津、濟(jì)寧、邯鄲、重慶、蘇州、石家莊和武漢；排放總量排名全國(guó)后10城市依次是汕尾、三亞、定西、臨滄、黃山、固原、張家界、防城港、隴南和拉薩，前10名的排放總量幾乎高出后10名城市兩個(gè)數(shù)量級(jí)?？臻g上，排放高的城市主要分布在東部沿海，排放低的城市集中于東北部、長(zhǎng)江以南、西南部和南部地區(qū)。高排放城市往往是城市群的核心城市，例如：京津冀城市群的核心城市（北京、天津、石家莊和唐山等）；長(zhǎng)三角城市群的核心城市（上海和蘇州）；長(zhǎng)江中游城市群的核心城市（武漢）；成渝城市群的核心城市（重慶）。

2005年城市直接排放占全國(guó)和區(qū)域比例中，東部城市直接排放占全國(guó)直接排放比例最高，達(dá)到44.59%，其次是西部21.76%，中部22.70%，東北10.95%。中國(guó)東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)體量和人口體量都較大，其城市排放占據(jù)全國(guó)城市排放的近一半。東部地區(qū)內(nèi)部，山東、河北的城市直接排放量列前兩位，分別占東部地區(qū)直接碳排放量的22.56%、19.19%。

從中國(guó)城市排放量分布看，大部分城市的CO₂排放總量集中在0～6 000萬(wàn)t區(qū)間。排放總量高于1億t的城市均為中國(guó)東部地區(qū)的北方城市；排放總量介于5 001～10 000萬(wàn)t之間的城市集中于中東部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和礦產(chǎn)資源集中地區(qū)。中等排放城市大部分集中于中東部地區(qū)，情況復(fù)雜多變，差異性顯著。排放總量介于2 001～5 000萬(wàn)t之間的城市以中部和東部地區(qū)城市為主；排放總量介于1 001～2 000萬(wàn)t之間的城市仍以中部和東部地區(qū)城市為主。低排放城市集中分布于中國(guó)中西部地區(qū)，城市規(guī)模小、城鎮(zhèn)人口少、產(chǎn)業(yè)集聚度低；排放總量介于501～1 000萬(wàn)t之間的城市以中部和西部地區(qū)城市為主；排放總量低于500萬(wàn)t的城市多分布于中西部地區(qū)。

分析中國(guó)城市累積CO₂直接排放及相應(yīng)的人口、GDP、土地面積的累積量，發(fā)現(xiàn)CO₂排放的集聚性要高于其他要素，即存在一定數(shù)量的地級(jí)市其CO₂排放在中國(guó)的占比要明顯高于其GDP、人口、土地面積在中國(guó)的占比。中國(guó)50%的城市排放了82%的CO₂，說(shuō)明中國(guó)城市CO₂排放在分布上存在嚴(yán)重的不均衡性。直接排放前50%城市的GDP占全中國(guó)GDP的77%，直接排放前50%城市的人口數(shù)量占全國(guó)人口的62%。

3 小 結(jié)

建立較為可靠，長(zhǎng)時(shí)間序列、全口徑、全覆蓋的中國(guó)城市CO₂排放數(shù)據(jù)集是一項(xiàng)非常艱巨的基礎(chǔ)性工作。本研究成立了中國(guó)城市溫室氣體工作組，基于CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫(kù)，建立了較為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程和工作機(jī)制，組織了國(guó)內(nèi)外86名研究人員無(wú)償?shù)亻_展大量基礎(chǔ)性工作，高效、高質(zhì)地完成了2005年中國(guó)城市CO₂排放數(shù)據(jù)集，為長(zhǎng)期建設(shè)、更新、校正和檢驗(yàn)中國(guó)城市溫室氣體排放數(shù)據(jù)庫(kù)提供了一種全新的模式。隨著CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫(kù)的完善與動(dòng)態(tài)更新，中國(guó)城市溫室氣體工作組的成長(zhǎng)壯大，中國(guó)多年度、高時(shí)效和高精準(zhǔn)的城市CO₂排放數(shù)據(jù)將逐年推出和公開。

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