陜西省能源消費(fèi)碳排放估算及碳減排對策

殷騰飛

【摘? 要】碳排放量估算是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要前提，準(zhǔn)確摸底基于省級視角的碳排放情況對于調(diào)整能源政策具有重要意義。論文采用國際通行的碳排放因子估算法對陜西省能源消費(fèi)碳排放進(jìn)行估算，結(jié)果顯示，陜西省能源消費(fèi)碳排放量總體較大，但呈現(xiàn)出增長率下降的趨勢。

【關(guān)鍵詞】碳排放;能源消費(fèi);排放因子

【中圖分類號】X24?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A?【文章編號】1673-1069（2022）05-0132-03

1 引言

我國明確提出，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。作為世界煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，我國2021年原煤產(chǎn)量40.7億噸，同比增長4.7%，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)使我國面臨嚴(yán)峻的碳減排形勢。陜西省是我國能源大省，原煤產(chǎn)量穩(wěn)居全國第三位。2021年，陜西省按規(guī)模以上工業(yè)口徑統(tǒng)計(jì)的原煤產(chǎn)量為7億噸，原油產(chǎn)量為2 552.76萬噸，天然氣產(chǎn)量為294.13億立方米，分別同比增長2.7%、0.9%、7%。全省規(guī)模以上工業(yè)能源消費(fèi)同比增長8.1%，其中，石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)，黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)，有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)，電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)這六大高耗能行業(yè)能源消費(fèi)占比為87%。全省全社會累計(jì)用電1 966.34億千瓦時(shí)，同比增長13%。全省規(guī)模以上工業(yè)煤炭消費(fèi)基本持平，同比增長0.5%。在以化石能源為主的模式下，陜西省實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)面臨巨大的碳減排壓力。準(zhǔn)確摸底能源大省的碳排放情況，對于穩(wěn)步推進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。

2 國內(nèi)外研究動態(tài)梳理

2.1 國外研究動態(tài)

碳排放核算是對某個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程或某個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)營過程中產(chǎn)生的二氧化碳和其他溫室氣體進(jìn)行分析，并計(jì)算出總的排放量。早在1988年，世界氣象組織和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署便開始探索推進(jìn)碳排放研究與實(shí)踐。1992年，聯(lián)合國大會通過《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，以應(yīng)對全球氣候變暖的不利影響。1996年，IPCC首次發(fā)布《國家溫室氣體清單指南》，把碳排放源分為能源、工業(yè)過程、溶劑及其他產(chǎn)品、土地利用和林地、農(nóng)業(yè)、廢棄物共6個(gè)部門，每個(gè)部門再細(xì)分為不同項(xiàng)目。直到2006年，IPCC對排放清單進(jìn)行更新和修正，發(fā)布了《IPCC國家溫室氣體清單指南》（2006），把碳排放源分為能源、工業(yè)過程和產(chǎn)品使用、農(nóng)業(yè)林業(yè)和其他土地使用、廢棄物共4個(gè)部門，并在后續(xù)的修訂中進(jìn)一步明確了核算方法。IPCC提出的這種排放因子法是目前廣泛使用的一種碳排放核算方法，通過先確定排放源和對應(yīng)的排放系數(shù)，然后以二者的乘積估算碳排放量。國外學(xué)者Abushammala等[1]、Kaewmai等[2]、Gupta等[3]、Park等[4]、Hashim等[5]分別采用IPCC排放因子法對馬來西亞垃圾填埋場、泰國棕櫚油廠、廢水處理、農(nóng)田部門、能源工業(yè)的碳排放量進(jìn)行估算。排放因子法能夠較好地適應(yīng)工業(yè)部門對碳排放的粗略估計(jì)，但是，由于燃料類型、燃燒技術(shù)、生產(chǎn)工藝條件、設(shè)備維護(hù)質(zhì)量等因素的差異，該方法針對行業(yè)的碳排放核算具有很大的不確定性。Annadanam和Kota[6]對于排放因子法進(jìn)行了改進(jìn)，在對印度東北部鐵路碳排放進(jìn)行估算的過程中加入了機(jī)車年齡、功率和機(jī)車類型等因素，開發(fā)了一套自下而上的鐵路碳排放清單，結(jié)果發(fā)現(xiàn)估算值比自上而下的方法估算值低。鑒于排放因子法的缺陷，也有學(xué)者利用物料守恒法進(jìn)行碳排放核算，F(xiàn)oka等[7]利用物料守恒法對圣彼得堡聚集區(qū)的甲烷排放進(jìn)行估算，這種方法是基于燃料投入的視角，通過質(zhì)量守恒定律來核算碳排放量，能夠考慮到生產(chǎn)設(shè)備之間的特性及差異。此外，有學(xué)者運(yùn)用直接檢測法，通過安裝煙氣檢測儀來檢測碳排放量[8，9]，應(yīng)用該方法測量的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，但是投入資源較多，適用性不強(qiáng)。

2.2 國內(nèi)研究動態(tài)

國內(nèi)研究能源產(chǎn)業(yè)碳排放核算主要關(guān)注3個(gè)環(huán)節(jié)：一是煤炭生產(chǎn)利用過程的碳排放核算。利用IPCC確定的碳排放核算方法估算煤炭開采運(yùn)輸和利用過程中的碳排放[10]，其中，露天煤礦的碳排放因子主要分為燃油、炸藥、逸散、自燃和電力，在此基礎(chǔ)上建立了基于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的露天煤礦碳排放核算模型[11]。二是煤炭深加工過程的碳排放核算。孟春江[12]研究以煤為主要原料生產(chǎn)清潔燃料和基礎(chǔ)化工原料過程中的碳排放核算，結(jié)合國內(nèi)煤化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝，提出國內(nèi)煤化工企業(yè)的溫室氣體核算方法。三是煤炭消耗過程的碳排放核算。已有學(xué)者構(gòu)建了從煤炭開采、加工、運(yùn)輸?shù)浇K端發(fā)電等覆蓋煤電產(chǎn)業(yè)鏈的碳排放核算模型[13]，另外，有專門針對我國燃煤電廠的碳排放核算模型，包括直接檢測法、物料平衡法、IPCC因子分析法、投入產(chǎn)出模型法，涵蓋鍋爐煤燃燒、濕法脫硫和外購電力等方面。

3 碳排放核算方法概述

碳排放通常是指生產(chǎn)單位在消耗化石能源過程中排放的溫室氣體的總稱，其中二氧化碳的比重最大?？茖W(xué)界普遍認(rèn)同，二氧化碳是導(dǎo)致溫室效應(yīng)和全球變暖的主要原因，圍繞節(jié)能降耗的相關(guān)研究多集中在提高能源利用效率、降低碳排放，從而減輕化石能源消耗對環(huán)境的影響。準(zhǔn)確估算碳排放量是開展節(jié)能降耗的必要前提，目前，碳排放核算的主要方法有排放因子法、物料守恒法和實(shí)際測量法。排放因子法是IPCC和國際碳排放核算的主要方法，具有很好的適用性和操作性，可以選取排放因子法計(jì)算陜西省能源消費(fèi)碳排放。排放因子法的計(jì)算公式為：

借鑒相關(guān)的研究方法，將化石能源消費(fèi)量作為核算指標(biāo)，選取原煤、原油、天然氣等作為碳排放源，不同能源的二氧化碳排放系數(shù)見表1。

4 陜西能源消費(fèi)情況與碳排放源分析

4.1 陜西能源消費(fèi)情況

《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，官方可查的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)包括能源消費(fèi)總量、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及比例，能源消費(fèi)種類分為原煤、原油、天然氣、一次電力及其他能源，針對碳排放源主要分析化石能源，因此，陜西化石能源消費(fèi)包括原煤、原油、天然氣3種。這3種化石能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)來自《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒2001-2021》，其中，2000-2010年的統(tǒng)計(jì)年鑒并未公布各能源的消費(fèi)量絕對值，因此，對應(yīng)的數(shù)據(jù)由能源消費(fèi)總量與消費(fèi)結(jié)構(gòu)比例計(jì)算而得。原煤、原油、天然氣的消費(fèi)量數(shù)據(jù)和碳排放結(jié)果見表2。

4.2 陜西碳排放源對比分析

陜西碳排放源主要包括原煤、原油、天然氣，這3種能源的消費(fèi)趨勢如圖1所示，可以看出總體呈現(xiàn)3個(gè)特征：第一，原煤消費(fèi)量持續(xù)走高。2000-2020年，陜西碳排放源主要來自原煤消耗，原煤消費(fèi)量由2000年的1 865.76萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤一直上升到2020年的10 168.92萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，表明煤炭在陜西能源體系中處在絕對的主力地位。第二，天然氣對石油的替代效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)。陜西石油的消費(fèi)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，陜西天然氣的消費(fèi)量一直在穩(wěn)步攀升，從2016年開始陜西天然氣的消費(fèi)量就超過了石油的消費(fèi)量，表明天然氣對石油形成了替代效應(yīng)。第三，原煤消費(fèi)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原油、天然氣的消費(fèi)量。陜西能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)過度依賴煤炭資源，3種化石能源的消費(fèi)量差距有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢。

4.3 陜西能源消費(fèi)碳排放趨勢分析

陜西能源消費(fèi)碳排放趨勢如圖2所示。首先，從碳排放總量來看，2000-2020年，陜西能源消費(fèi)碳排放量總體上呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，碳排放量由2000年的5 064.6 t增長到2020年的21 899.67 t，碳排放量的持續(xù)走高主要受化石能源消費(fèi)量增長的影響。其次，從碳排放的增長率來看，盡管陜西能源消費(fèi)碳排放總量較高，但是相對增長率在逐年下降，2000-2014年，陜西能源消費(fèi)的碳排放量增長率快速回落，碳排放增長率由2001年的17%下降到2014年的5.3%，2015年之后碳排放增長率基本穩(wěn)定在1%左右，這表明陜西積極推進(jìn)節(jié)能減排政策并取得階段性成效，碳排放量逐漸趨于平穩(wěn)。2020年，受經(jīng)濟(jì)外部環(huán)境和疫情影響，碳排放量環(huán)比減少0.7%。碳排放增長逐步放緩，推進(jìn)能源消費(fèi)端節(jié)能降耗是陜西繼續(xù)降低能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放的重要途徑，表明在能源消費(fèi)總量穩(wěn)定的前提下，可以實(shí)現(xiàn)對碳排放的有效控制。

5 陜西能源消費(fèi)碳減排的對策

結(jié)合陜西能源消費(fèi)現(xiàn)狀，本文提出陜西能源消費(fèi)碳減排的對策：①持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。陜西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以第二產(chǎn)業(yè)為主，2021年全省生產(chǎn)總值約2.98萬億元，其中第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)比重分別為8.1%、46.3%，第三產(chǎn)業(yè)比重為45.6%。同期全國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)比重分別為39.4%、53.3%，顯而易見，陜西省第二產(chǎn)業(yè)比重比全國第二產(chǎn)業(yè)比重高6.9個(gè)百分點(diǎn)。第二產(chǎn)業(yè)對能源消耗的依賴度較高，為降低陜西能源消費(fèi)的碳排放，需從根本上降低第二產(chǎn)業(yè)的比重，逐步淘汰經(jīng)濟(jì)效益差、能源消耗高、社會價(jià)值低的高耗能項(xiàng)目，并推動第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)整體碳排放的下降。②深入推進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整。目前，陜西省能源消耗主要依賴化石能源，這導(dǎo)致碳排放量居高不下，為逐步降低煤炭消費(fèi)比重，對標(biāo)國家2025年非化石能源消費(fèi)比例20%的目標(biāo)，積極發(fā)展風(fēng)電、太陽能電、水電和其他可再生能源，梯度推進(jìn)清潔能源對化石能源的替代，構(gòu)建穩(wěn)定、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源供給體系。③促進(jìn)能源全產(chǎn)業(yè)鏈碳減排。陜西省是我國煤炭、石油、天然氣等化石能源的主產(chǎn)地，尤其是煤炭產(chǎn)量位居全國第三，除供應(yīng)本省能源消費(fèi)外，還有大量的煤炭資源輸送到東南沿海地區(qū)，在煤炭運(yùn)輸、加工過程中也會產(chǎn)生碳排放。在煤炭運(yùn)輸過程中，可通過噴灑抑塵劑降低煤塵散逸，同時(shí)，可防止運(yùn)輸過程的質(zhì)量損失。④穩(wěn)妥推動高耗能行業(yè)用能轉(zhuǎn)變。陜西能源消耗主要流向石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)等高耗能產(chǎn)業(yè)，2021年，陜西省六大高耗能行業(yè)能源消耗同比增長10.8%。因此，為實(shí)現(xiàn)碳減排的目標(biāo)，必須推動高耗能行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型，督促高耗能企業(yè)實(shí)施技術(shù)改造，降低能源消耗，以更大的決心和力度推動重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能降碳，提高能源利用效率。

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