北京市某區(qū)碳排放總量核算及達(dá)峰判定

文_楊濤 方莉 王海林 北京市生態(tài)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論會(huì)上鄭重提出：“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！痹谶@一目標(biāo)約束下，2021年北京市將碳減排工作列入生態(tài)環(huán)境保護(hù)主要工作目標(biāo)，并要求各區(qū)二氧化碳排放持續(xù)下降。提出各區(qū)應(yīng)該根據(jù)自身特點(diǎn)，展開具體工作，進(jìn)行碳排放總量達(dá)峰評(píng)估的要求。本文以北京市某區(qū)為例，對(duì)其過去5年的碳排放總量做了核算，并建立模型對(duì)其碳達(dá)峰情況進(jìn)行了判定及分析。

1 年度碳排放量核算

經(jīng)調(diào)查，該區(qū)碳排放以能源活動(dòng)為主，因此核算范圍為該區(qū)內(nèi)由于化石燃料燃燒所產(chǎn)生的直接二氧化碳排放量，以及電力和熱力消耗產(chǎn)生的間接二氧化碳排放量。

二氧化碳排放總量等于核算邊界內(nèi)化石燃料使用、消耗電力和消耗熱力產(chǎn)生的排放量之和，按照公式1計(jì)算：

1.1 核算結(jié)果

核算該區(qū)2015～2019年因化石能源燃燒、熱力消耗和電力消耗所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析其逐年變化趨勢(shì)，詳見圖1和圖2。

圖1 2015～2019年碳排放量及排放組成

圖2 2015～2019年二氧化碳三種來源的變化率

從圖1可知，二氧化碳總排放量2016年達(dá)到峰值，峰值排放量為126.92萬t。2019年為核算期最低，年總排放量為118.24萬t，比峰值下降了6.8%。分析變化趨勢(shì)，化石能源燃燒和熱力消耗產(chǎn)生的排放逐年降低，2019年達(dá)到最低值。電力消耗產(chǎn)生的排放逐年升高，2019年達(dá)到最高。

1.2 碳排放結(jié)構(gòu)分析

從貢獻(xiàn)比例來看，5年平均占比化石能源消耗最大，為62.7%，電力消耗其次，為24.1%，熱力消耗最低，為13.2%。電力消耗排放在近幾年提升較大。對(duì)比峰值年份2016年與2019年得數(shù)據(jù)，可以明顯看出電力消耗對(duì)能源燃燒的替代效應(yīng)，詳見圖3。

圖3 峰值年份和最近年份的二氧化碳排放比例

近年來北京地區(qū)實(shí)施了煤改電、煤改氣等一系列的政策，同時(shí)，綠色能源的開發(fā)及使用，使該地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)得到了改善，單位能耗下碳排放量減少。因此，化石燃料燃燒帶來的排放總量有了明顯下降。區(qū)域內(nèi)用電總量逐年遞增，電氣化替代效果明顯，產(chǎn)生二氧化碳排放比例也從21%增至32%，增幅較大。主要基于3個(gè)原因：

①煤改電工程，使用電力替代一部分煤炭，產(chǎn)生用電增量；

②區(qū)域內(nèi)數(shù)個(gè)大型項(xiàng)目新建，建筑用電量提高；

③城鎮(zhèn)化建設(shè)速度加快，人民生活水平提高，用電設(shè)施增多。

據(jù)中國(guó)工程院院士、國(guó)家能源咨詢專家委員會(huì)副主任杜祥琬的研究，我國(guó)碳排放中，電力行業(yè)（主要是火電）占41%，該區(qū)電力排放數(shù)據(jù)正在逐漸接近這個(gè)水平?？梢?，對(duì)電力排放的控制，加強(qiáng)綠電的使用率，將是未來碳減排工作中的重點(diǎn)。

2 碳達(dá)峰的判定及路徑分析

2.1 碳達(dá)峰的判定方法構(gòu)建

碳達(dá)峰是指二氧化碳排放量達(dá)到歷史最高值，然后經(jīng)歷平臺(tái)期進(jìn)入持續(xù)下降的過程，是二氧化碳排放量的歷史拐點(diǎn)，意味著碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)脫鉤，碳達(dá)峰目標(biāo)包括達(dá)峰年份和峰值。

通常的判定及路徑規(guī)劃方法包括以下幾種：

（1）目標(biāo)設(shè)定法

目標(biāo)設(shè)定法即通過設(shè)定碳達(dá)峰期限來倒推碳達(dá)峰路徑、倒逼碳達(dá)峰實(shí)現(xiàn)的方法。目標(biāo)設(shè)定法的基本步驟包括：第一步，碳達(dá)峰期限設(shè)定。第二步，設(shè)定碳達(dá)峰定量化目標(biāo)。第三步，達(dá)峰路徑選擇。在明確了達(dá)峰期限和定量化達(dá)峰峰值目標(biāo)后，各城市還需要制定并公開提出城市達(dá)峰路徑圖。

(2) 情景分析法

常見的有三種情景分析法。第一種，STIRPAT模型法。用拓展的STIRPAT模型對(duì)工業(yè)及其細(xì)分行業(yè)的碳排放達(dá)峰進(jìn)行了情景預(yù)測(cè)，將其與門檻模型進(jìn)行結(jié)合，預(yù)測(cè)城市碳排放達(dá)峰。第二種，IPAC模型法。結(jié)合中國(guó)能源環(huán)境政策綜合評(píng)估（IPAC）模型，并對(duì)其關(guān)鍵因素進(jìn)行研究,得到實(shí)現(xiàn)這些情景的可行性。第三種，系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)法。以能源系統(tǒng)優(yōu)化模型（如ChinaTIMES）為內(nèi)核，建立多部門局部均衡模型 。

(3)標(biāo)尺法

通過對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家碳達(dá)峰的特征進(jìn)行研究，設(shè)定達(dá)峰參數(shù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)判定達(dá)峰，進(jìn)而推演碳達(dá)峰目標(biāo)的期限、路徑和策略。

本文選取北京市某區(qū)，考慮到北京市整體的工業(yè)化和城市化進(jìn)程高于全國(guó)，本文主要采用標(biāo)尺法，結(jié)合 “歷史的達(dá)峰判斷”和“未來的達(dá)峰判斷”雙重標(biāo)準(zhǔn)，判斷該區(qū)的達(dá)峰現(xiàn)狀。在“歷史達(dá)峰判斷”標(biāo)準(zhǔn)中，要求某地區(qū)的碳排放峰值在最新一期(在5年以內(nèi)建立的)排放清單中，已經(jīng)達(dá)到最高水平，并形成了一個(gè)長(zhǎng)期的趨勢(shì)。從上一節(jié)的數(shù)據(jù)可知，該區(qū)在2016年已經(jīng)完成碳達(dá)峰，此結(jié)果受益于能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并已經(jīng)形成不可逆趨勢(shì)，因此在“歷史達(dá)峰判定”中，可以確定其已經(jīng)完成碳達(dá)峰。

在“未來達(dá)峰判斷”中，需要結(jié)合標(biāo)尺法的基本定義，構(gòu)建具體的達(dá)峰模型。碳達(dá)峰與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平高度相關(guān)，是較高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、較高城鎮(zhèn)化條件下 ，能源消費(fèi)總量、能源消耗強(qiáng)度與人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“自然”脫鉤。地區(qū)碳排放峰值一般出現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、城市化發(fā)展階段之后，經(jīng)濟(jì)呈內(nèi)涵式發(fā)展，GDP增速趨緩，能源消費(fèi)彈性下降，能源消費(fèi)增長(zhǎng)平穩(wěn)，且主要依靠發(fā)展新能源和可再生能源滿足消費(fèi)，化石能源消費(fèi)不再增加。

據(jù)此，構(gòu)建碳達(dá)峰的6個(gè)判定條件。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到一定水平（人均GDP達(dá)到2萬美元以上；城市化率75%，第三產(chǎn)業(yè)比重65%），進(jìn)而帶來GDP碳強(qiáng)度下降率＞GDP增長(zhǎng)率、單位能耗強(qiáng)度下降率＞能源增長(zhǎng)率，人均碳排放下降率＞人口增長(zhǎng)率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和人口增漲與碳排放的雙脫鉤。并且在一個(gè)核算期內(nèi)（通常為5年）碳排放總量出現(xiàn)峰值。詳見圖4。上述判斷條件的指標(biāo)容易獲得、直觀，具備較強(qiáng)的可操作性，有利于該區(qū)碳達(dá)峰判定，及目標(biāo)分解和路徑擬定。

圖4 碳達(dá)峰的判定條件

2.2 區(qū)縣碳達(dá)峰判定

聚焦于該區(qū)的碳達(dá)峰數(shù)據(jù)情況，見表1。整體來看，該區(qū)基本達(dá)到判定條件（6個(gè)判定條件有4個(gè)符合，1個(gè)部分符合，1個(gè)不符合）。

①2015～2019年碳強(qiáng)度平均下降8.6%，GDP增長(zhǎng)率7.5%，滿足碳達(dá)峰GDP碳強(qiáng)度下降率大于GDP增長(zhǎng)率的要求。同時(shí)，基于彈性系數(shù)的Topia模型，其碳脫鉤彈性系數(shù)為-0.29，處于強(qiáng)脫鉤狀態(tài)。

②2019年，單位能耗下降率為5.63%，大于當(dāng)年的能源增長(zhǎng)率1.10。

③人均碳排放下降率為1.41%，戶籍人口增長(zhǎng)率為0.73%，人均碳排放下降率大于人口增長(zhǎng)率。

④在一個(gè)核算期內(nèi)（2015～2019年），2016年該區(qū)的碳排放總量為126.4萬t，到達(dá)峰值。

⑤第三產(chǎn)業(yè)比重為70.1%，高于65%。城市化率水平較低，僅為59.7%，低于75%的城市化率標(biāo)準(zhǔn)。

⑥2019年該區(qū)的人均地區(qū)生產(chǎn)總值僅為0.85萬美元，尚未達(dá)到2萬美元的碳達(dá)峰條件。

從以上數(shù)據(jù)及分析可以基本判定，該區(qū)在2016年完成了碳達(dá)峰。但其達(dá)峰情形存在一定的不確定性，有可能會(huì)出現(xiàn)反復(fù)，主要原因是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平不高，還處于爬坡、追趕階段，發(fā)展中對(duì)能源的總體需求量有可能激增，需平衡好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源使用之間的關(guān)系。

3 結(jié)語

碳排放總量核算及達(dá)峰判定是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“3060”目標(biāo)的重要內(nèi)容之一。以往的研究大多數(shù)以省市為主要對(duì)象，但是省市的范圍過大，各個(gè)區(qū)域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)也不盡相同，對(duì)其排放的特點(diǎn)和減排手段無法做到精細(xì)化處理。將尺度范圍鎖定為某區(qū)，將更加精確地把握其排放特點(diǎn)、能源結(jié)構(gòu)組成，對(duì)其碳達(dá)峰的判斷和減排政策的制定也更加精準(zhǔn)有效。

本文選取了北京市某區(qū)，對(duì)其近5年的碳排放總量做了核算，并利用標(biāo)尺法對(duì)其碳達(dá)峰進(jìn)行了研判。主要得出以下結(jié)論：

① 隨著該區(qū)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，對(duì)原有化石燃料（特別是煤炭）的替代，化石能源燃燒產(chǎn)生的二氧化碳量明顯降低，但仍是最大的排放源。從產(chǎn)生部門來看，工業(yè)和居民生活是最主要的碳排放部門。

②電力消耗產(chǎn)生的碳排放逐漸升高，且增長(zhǎng)趨勢(shì)不變。因此，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注電力、工業(yè)和生活源三個(gè)部門的排放問題。

③通過標(biāo)尺法進(jìn)行達(dá)峰研判，該區(qū)2016年完成碳達(dá)峰，但由于城市化水平和人均GDP較低，經(jīng)濟(jì)還處于高增長(zhǎng)階段，應(yīng)該處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源使用的關(guān)系，做到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源的脫鉤。