曾林慧 李 松 王 奇 孫昌龍
(1.杭州市西湖區(qū)城市管理監(jiān)管中心,杭州 3100012;2.溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,溫州 325035;3.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012;4.溫州市經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃院,溫州 325000)
區(qū)域能源消費(fèi)碳排放特征分析──以浙江溫州市龍灣區(qū)為例
曾林慧1,2李 松3王 奇2孫昌龍4
(1.杭州市西湖區(qū)城市管理監(jiān)管中心,杭州 3100012;2.溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,溫州 325035;3.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012;4.溫州市經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃院,溫州 325000)
本文采用IPCC化石能源碳排放的部門法分析了2002年-2012年間龍灣區(qū)的能源消費(fèi)碳排放數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明,2002-2012年間,龍灣區(qū)的能源消耗CO2排放量呈現(xiàn)出先增加后逐步下降的趨勢,CO2排放量主要來自第二產(chǎn)業(yè)。煤炭、油類消費(fèi)是該地區(qū)CO2排放的主要來源,2012年,分別約占50%和26%,電力CO2排放比例增長了2.1倍,熱力消費(fèi)CO2排放量增長了近7倍,能源碳排放構(gòu)成逐步朝著良性的方向發(fā)展。該區(qū)域的CO2排放強(qiáng)度下降了約66.7%,表明過去十一年間該地區(qū)減排措施的有效性,其CO2排放強(qiáng)度的下降比例可以抵消經(jīng)濟(jì)高速增長帶來的碳排放。
能源消費(fèi);碳排放;龍灣區(qū);低碳發(fā)展
引言
氣候變化是當(dāng)前全人類社會面臨的重大挑戰(zhàn),發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是未來城市發(fā)展的趨勢。世界各國政府及城市管理者正努力探索有效的節(jié)能減碳途徑,來積極應(yīng)對能源危機(jī)和全球氣候變化問題,中國政府高度重視并積極應(yīng)對氣候變化和低碳發(fā)展問題[1-4]。2015年的巴黎氣候大會上,中國政府宣布了最新的自主減排承諾:到2030年左右達(dá)到排放峰值并爭取盡早達(dá)峰;二氧化碳排放強(qiáng)度比2005年下降60%~65%,顯示了中國在全球氣候治理方面的主張和低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的決心[5]。堅持綠色低碳發(fā)展、積極應(yīng)對氣候變化是中國大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。國家“十三五”規(guī)劃明確要有效控制碳排放,落實減排承諾,增強(qiáng)適應(yīng)氣候變化能力[6]。對于正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化關(guān)鍵發(fā)展時期的中國而言,如何轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)向低碳化方向演進(jìn),降低能源消耗和碳排放,是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)需要解決的首要問題。龍灣區(qū)作為中國第二批低碳試點城市溫州轉(zhuǎn)型發(fā)展的主陣地和主戰(zhàn)場,肩負(fù)著重要的碳減排任務(wù),研究其能源消費(fèi)和碳排放現(xiàn)狀及特征,對實現(xiàn)該地區(qū)的低碳轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
龍灣區(qū)位于浙江省溫州市東部,地處北緯27°54′-28°1′,東經(jīng)120°42′-120°51′之間,總面積381km2,是溫州市四大城區(qū)之一。該區(qū)東朝東海,南接瑞安市,西鄰鹿城區(qū)、甌海區(qū),北瀕甌江,與永嘉縣、樂清市隔江相望。龍灣區(qū)是溫州重要的工業(yè)強(qiáng)區(qū),近些年其經(jīng)濟(jì)社會保持平穩(wěn)較快發(fā)展,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得積極成效,研究龍灣區(qū)的能源消耗碳排放的動態(tài)變化對區(qū)域節(jié)能減排、構(gòu)建低碳型經(jīng)濟(jì)具有重要作用。
2.1 能源消費(fèi)碳排放量測算方法
本研究根據(jù)IPCC化石能源碳排放的部門法[7]進(jìn)行CO2排放量的估算,計算公式如下:
(1)
其中,E為CO2排放量,t;Mi,j為第i產(chǎn)業(yè)第j種燃料的表觀消費(fèi)量,單位為噸、m3、kWh或GJ;NCVj為第j種燃料的平均低位發(fā)熱值,單位為TJ/Gg;CEFj為第j種燃料的碳排放因子,TJ/Gg;COFj為第j種燃料的碳氧化率,%。
2.2 數(shù)據(jù)來源及排放因子
本研究選取2002年-2012年期間龍灣區(qū)各產(chǎn)業(yè)的能源消耗量、產(chǎn)值數(shù)據(jù)、人口、國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)來分析各產(chǎn)業(yè)終端能源消費(fèi)碳排放情況,研究數(shù)據(jù)主要來源于《龍灣區(qū)統(tǒng)計年鑒》(2003-2013年)[8]、《溫州市統(tǒng)計年鑒》(2003年-2013年)[9],需要說明的是龍灣區(qū)工業(yè)能源消耗統(tǒng)計口徑為規(guī)模以上工業(yè)企業(yè),為剔除價格因素影響,GDP數(shù)據(jù)以2000年為基期的不變價格進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。本研究將各種能源消費(fèi)量的計量單位統(tǒng)一折算為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,各類能源對標(biāo)準(zhǔn)煤的折算系數(shù)見表1。研究中的凈發(fā)熱值和碳氧化率采用《中國溫室氣體清單研究》中的數(shù)值[10](見表2)。由于研究的時間范圍是2002年-2012年,在這一較短的時期內(nèi),假定各類化石燃料的碳排放方因子變化微小,可以忽略,其取值采用《中國溫室氣體清單研究》[10]中的數(shù)值。而火力發(fā)電及供熱的燃料構(gòu)成及技術(shù)條件隨時間變化較大,不同年度的電力與熱力CO2排放因子需要具體測算。研究區(qū)域的用電來自于華東電網(wǎng),因此,其電力碳排放系數(shù)選用華東電網(wǎng)的碳排放系數(shù)。熱力的排放因子可以按照浙江能源平衡表中電力和熱力加工轉(zhuǎn)化時消耗的能源產(chǎn)生的排放與其產(chǎn)能量的比值計算得到。
表1 各種能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)
注:kgce用標(biāo)準(zhǔn)煤表示能源消耗量,即千克標(biāo)準(zhǔn)煤;a-焦?fàn)t煤氣,天然氣折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)的單位為kgce/m3;b-熱力折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)的單位為kgce/106J;c-電力折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)的單位為kgce/kWh。
表2 各種能源碳排放估算中的參數(shù)設(shè)定
*單位為kJ/m3。
3.1 能源消費(fèi)CO2排放總量變化的時間序列分析
2002-2012年間,龍灣區(qū)的能源消耗CO2排放量呈現(xiàn)出先增加后逐步下降的趨勢(圖1)。隨著GDP的增長和能源消費(fèi)量的增長,龍灣區(qū)的能源消費(fèi)CO2排放從2002年的233×104t上升到2003年的294×104t,增長了26.2%,遠(yuǎn)高于這一時期的GDP增長率(15.1%),盡管2004年的GDP增長率仍高達(dá)14.4%,其CO2排放總量增長率僅為4%。2005年以來,CO2排放總量一直呈現(xiàn)逐步下降的趨勢,年均下降率為5.69%,其中只有2007年略有回升。
圖1 龍灣區(qū)CO2排放量及GDP變化趨勢(2002-2012)
3.2 各產(chǎn)業(yè)部門能源消費(fèi)CO2排放特征
由圖1可知,能源消費(fèi)CO2排放量主要來自于生產(chǎn)部門(第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)),其排放比例占85%以上,其中第二產(chǎn)業(yè)CO2排放量達(dá)75%以上。近年來,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整,龍灣區(qū)的第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)比例從2002年的2:77:21調(diào)整至2012年的1∶69∶30,使得第二產(chǎn)業(yè)的CO2排放比例大幅度下降,而第三產(chǎn)業(yè)的CO2排放比例迅速提高。由于不同產(chǎn)業(yè)的能源結(jié)構(gòu),而不同能源類型的碳排放因子的差異,使得不同產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度差別較大,因而盡管經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整不大,也可能使各產(chǎn)業(yè)的碳排放量構(gòu)成有較大的變動。
龍灣區(qū)第二產(chǎn)業(yè)的CO2排放量從2002年的212.8×104t提高到2004年的281.6×104t,增長了32.3%,其中2003年的增長比例尤為顯著,高達(dá)27.6%。從2005年開始,其CO2排放量穩(wěn)步下降,下降至2012年的151×104t。第二產(chǎn)業(yè)CO2排放量的這一變化趨勢同龍灣區(qū)CO2排放總量的變化趨勢很吻合,存在很高的相關(guān)性,而第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的CO2排放量變化則呈現(xiàn)不同的趨勢,可見龍灣區(qū)的CO2排放量變化主要是由第二產(chǎn)業(yè)引起的。第二產(chǎn)業(yè)的CO2排放比重呈現(xiàn)逐步降低的趨勢,由2002年的91.2%下降至2012年的75.1%,下降了16.1個百分點。第三產(chǎn)業(yè)是龍灣區(qū)第二大CO2排放量源,近年來,該產(chǎn)業(yè)的CO2排放量呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長趨勢。2002年,其排放量為12.8×104t,平均每年增長2×104t,2009年出現(xiàn)了大幅度的增加,增長量為7.1×104t,增長率高達(dá)27.3%,之后增長趨勢放緩,至2012年,其CO2排放量達(dá)35.4×104t。過去十年間,第三產(chǎn)業(yè)的CO2排放比例從2002年的5.5%提高至2012年的17.6%,是各大產(chǎn)業(yè)CO2排放比例變化最為顯著的部門。盡管生活消費(fèi)CO2排放量占能源消費(fèi)CO2排放總量的一小部分,近年來,其比值呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的趨勢。隨著人們生活水平的不斷提高和對生活能源需求的增長,生活消費(fèi)CO2排放量逐年增加,從2002年的5.6×104t增加至2012年13.1×104t,增長率達(dá)233%,排放比例也提高至2012年的6.5%。
3.3 能源消費(fèi)CO2排放的能源構(gòu)成特征
龍灣區(qū)目前已經(jīng)基本形成了“煤和電為基礎(chǔ),多元發(fā)展”的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),其能源消費(fèi)CO2排放構(gòu)成正得到逐步調(diào)整。由圖2可知,煤炭消費(fèi)一直是龍灣區(qū)能源消費(fèi)CO2排放的主要來源。2002年,來自原煤的CO2排放量達(dá)107×104t,占當(dāng)年能源消費(fèi)CO2排放總量的45.8%,此后該能源CO2排放量持續(xù)增加,增加至2007年的161×104t,增長率達(dá)150.9%。這一階段,原煤所占的CO2排放比例也隨之不斷提高,到2007年達(dá)55.8%。從2008年開始,隨著原煤消費(fèi)量的不斷減少,其CO2排放量也出現(xiàn)持續(xù)的回落,其排放比例繼續(xù)提高,于2009年達(dá)到最高值,占60.6%,之后開始不斷降低。盡管如此,其CO2排放比例仍占50%以上。
油類也是龍灣區(qū)重要的CO2排放來源,2002年,來自原油、汽油、煤油、柴油和燃料油的CO2排放量之和為108×104t,經(jīng)過2003年和2004年的增長后開始不斷下降,至2012年,其排放量合計為54×104t,約為2002年的一半。其排放比例,從2002年46.3%一直下降至2012年的26%,下降了約十個百分點。其中,2002年-2004年間,燃料油CO2排放量最高,每年排放量在85×104t CO2-107×104t之間,排放比例在30%以上,2005年其排放量直線下降至4.5×104t 之后處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。而與之形成鮮明對比的是,2005年原油的CO2排放量從2004年的213t 迅猛增加至83×104t,此后又開始大幅度下降,2012年,其排放量降至7 ×104t。柴油的CO2排放量呈現(xiàn)先提高后下降,逐步趨于穩(wěn)定趨勢。柴油的CO2排放從2002年的16×104t增加至2004年30×104t,之后開始下降至2007年20×104t,之后維持在22×104t -24×104t范圍內(nèi)。而柴油的CO2排放比例則整體呈現(xiàn)逐步提高的趨勢,2012年,其比例提高至11.3%,成為龍灣區(qū)第三大CO2能源類型。整體來說,汽油的CO2排放量呈現(xiàn)穩(wěn)步大幅度增長的趨勢,排放量從2002年5.7×104t持續(xù)增加至2012年17.9×104t,增長率達(dá)316%,排放這可能同這一時期機(jī)動車普及,龍灣區(qū)機(jī)動化水平的快速提高有很大關(guān)系。汽油的CO2排放比例也從2002年2.4%提高至2012年8.6%,僅次于柴油的CO2排放比例。
電力已逐漸成為龍灣區(qū)主要的CO2排放源之一,近年來,隨著生產(chǎn)和生活部門對電力需求的增加,盡管電力的CO2排放系數(shù)整體上不斷下降,電力CO2排放量和所占的排放比例整體上呈現(xiàn)大幅度提高的趨勢。2002年,電力CO2排放量為13×104t,占CO2排放總量的5.6%。而2012年其排放量增加至36×104t,是2002年的近2.8倍,其排放量占能源消費(fèi)CO2排放總量的17.4%,是2002年其排放比例的3.1倍。
圖2 龍灣區(qū)各能源CO2排放比例構(gòu)成圖(2002-2012)
增長幅度最快的是熱力消費(fèi)CO2排放量,從2002年的0.7×104t增加至2012年的5.9×104t,增長了近7倍,而其排放比例也由2002年的1.6%提高至2012年的2.8%。液化石油氣和天然氣的使用量雖然也有所提高,但整體使用量仍然較低,2012年,其CO2排放量分別僅為6×104t和1.7×104t。城市固體垃圾和生物質(zhì)廢料資源化利用已成為有效的碳減排途徑之一,自2009年以來,該能源利用量大幅度上升,2012年占19.5%,帶來了23×104t CO2的減排量。
近年來,龍灣區(qū)的能源結(jié)構(gòu)已有所改善,煤炭消費(fèi)占一次能源的比重已有大幅度的下降,2012年下降到53.6%,低于中國平均水平,然而遠(yuǎn)高于世界發(fā)達(dá)國家煤炭所占的比重(如表3所示)。生物質(zhì)能占一次能源的比重得到了明顯的提高,這使得能源碳排放構(gòu)成逐步朝著良性的方向發(fā)展,有利用能源消費(fèi)CO2排放增長量的控制。
3.4 能源消費(fèi)CO2排放強(qiáng)度變化
龍灣區(qū)的CO2排放強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,人均CO2排放量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(如圖3所示)。2012年,CO2排放強(qiáng)度為0.69t CO2/104元,約為2001年的三分之一。人均CO2排放量從2002年的7.7t提高至2004年的9.8t,2005年開始下降,至2012年降至5.8t。同世界其他主要城市相比較[32,33],龍灣區(qū)的人均CO2排放水平相對較低,而CO2排放強(qiáng)度較北京和上海排放強(qiáng)度水平低,但是如果同世界發(fā)達(dá)國家的水平相比差距仍然較大(如圖4所示)。龍灣區(qū)碳排放強(qiáng)度的歷史變化趨勢表明在過去十年間該地區(qū)減排措施的有效性,2002-2012年間的CO2排放強(qiáng)度平均年度下降率(9.4%)超過年平均經(jīng)濟(jì)增長率(8.9%),根據(jù)何建坤和劉濱[13]的研究成果,龍灣區(qū)已實現(xiàn)絕對減排,即其CO2排放強(qiáng)度的下降比例足以抵消經(jīng)濟(jì)高速增長帶來的碳排放。
表3 2009年各主要國家地區(qū)一次能源構(gòu)成(%)
注:數(shù)據(jù)來自于IEA;a 其他包括生物質(zhì)能,廢棄物能源利用,地?zé)?,太陽能,風(fēng)能等。
圖3 龍灣區(qū)整體碳排放強(qiáng)度的變化
注:數(shù)據(jù)來自IEA,圓圈的大小代表在該年度的碳排放總量。其中,洛杉磯為2000年數(shù)據(jù),倫敦為2003年數(shù)據(jù),上海為2007年數(shù)據(jù),北京和天津為2006年數(shù)據(jù),其他為2005年數(shù)據(jù)圖4 世界主要城市碳排放強(qiáng)度比較
圖3為龍灣區(qū)各產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)CO2排放強(qiáng)度的變化趨勢圖,由圖可知,第二產(chǎn)業(yè)的CO2排放強(qiáng)度最高,其次為第一產(chǎn)業(yè),再次為第三產(chǎn)業(yè)。11年間,各產(chǎn)業(yè)的CO2排放強(qiáng)度均得到較為明顯的下降。其中,第二產(chǎn)業(yè)CO2排放強(qiáng)度的降幅最為顯著。2002年,第二產(chǎn)業(yè)的CO2排放強(qiáng)度為2.4t CO2/104元,經(jīng)過2003年增長后明顯下降,至2012年下降至0.75t CO2/104元。龍灣區(qū)整體CO2排放強(qiáng)度變化趨勢和第二產(chǎn)業(yè)的CO2排放強(qiáng)度變化趨勢很吻合,存在很高的關(guān)聯(lián)性。第一產(chǎn)業(yè)的CO2排放強(qiáng)度也呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢,過去11年間下降了近32%,而第三產(chǎn)業(yè)的下降幅度最小,下降了約24%。第三產(chǎn)業(yè)是三大產(chǎn)業(yè)中碳排放強(qiáng)度最低的部門?,F(xiàn)代服務(wù)業(yè),特別是信息工業(yè),電信業(yè)和金融也已成為引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力,而這些產(chǎn)業(yè)部門能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度又相對較低,在建設(shè)低碳社會進(jìn)程中將發(fā)揮自身的優(yōu)勢。相反地,生活消費(fèi)的CO2排放強(qiáng)度則呈現(xiàn)不斷提高的趨勢,2002年人均生活能源消費(fèi)CO2排放強(qiáng)度為185 kg CO2/人,2012年該數(shù)據(jù)是2002年的兩倍。這主要是由于人們近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的逐步提高,對能源消費(fèi)的需求也不斷提高,由此帶來更多的CO2排放量。
圖5 龍灣區(qū)各產(chǎn)業(yè)CO2排放強(qiáng)度變化
本文采用IPCC化石能源碳排放的部門法對龍灣區(qū)2002年-2012年間能源消費(fèi)CO2排放情況進(jìn)行了分析,得到如下結(jié)論:
(1)2002年-2012年間,龍灣區(qū)的能源消耗CO2排放量呈現(xiàn)出先增加后逐步下降的趨勢。該地區(qū)的CO2排放量變化主要由第二產(chǎn)業(yè)引起,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整,其排放比例由2002年的91.2%下降至2012年的75.1%,而第三產(chǎn)業(yè)的CO2排放呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長趨勢。
(2)近年來,龍灣區(qū)的能源結(jié)構(gòu)已有所改善,煤炭消費(fèi)占一次能源的比重已有大幅度的下降。2012年,原煤和油類消費(fèi)CO2排放比例分別約占50%和26%。電力CO2排放量大幅度提高,排放比例增加至17.4%。增長幅度最快的是熱力消費(fèi)CO2排放量,增長了近7倍。生物質(zhì)能占一次能源的比重得到了明顯的提高,這使得能源碳排放構(gòu)成逐步朝著良性的方向發(fā)展,有利用能源消費(fèi)CO2排放增長量的控制。
(3)從2002年到2012年,龍灣區(qū)的CO2排放強(qiáng)度下降了約66.7%,表明在過去十一年間該地區(qū)減排措施的有效性,其CO2排放強(qiáng)度的下降比例足以抵消經(jīng)濟(jì)高速增長帶來的碳排放。但是該地區(qū)的碳排放強(qiáng)度同世界發(fā)達(dá)國家的水平相比差距仍然較大?,F(xiàn)代服務(wù)業(yè),特別是信息工業(yè),電信業(yè)和金融也已成為引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力,而這些產(chǎn)業(yè)部門能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度又相對較低,由此,龍灣區(qū)需要進(jìn)一步提高第三產(chǎn)業(yè)比例以促進(jìn)地區(qū)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。
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Analysis of Carbon Emissions from Energy Consumption in Longwan District
ZENG Linhui1,2LI Song3WANG Qi2SUN Changlong4
(1.Hangzhou Xihu Urban Management Supervision and Management Center,Hangzhou 3100012;2.College of Life and Environmental Science,Wenzhou University,Wenzhou 325035;3.Institute of Ecology and Rural Environment Planning,Chinese Academy for Environmental Planning,Beijing 100012;4.Wenzhou Institute of Economic Construction and Planning,Wenzhou 325000)
In this paper,the energy consumption carbon emission data of Longwan district during the year 2002 to 2012 were analyzed by using the method of IPCC fossil fuel carbon emissions. The results show that CO2emissions from energy consumption of Longwan district from 2002 to 2012 showed a trend of increasing at first and then followed by decreasing gradually,and the CO2emissions mainly came from the second industry.Coal and oil consumption are the major sources of emissions,which counted for 50% and 26% in 2012,respectively.During the past eleven years,the proportion of CO2emissions from power increased by 2.1 times,and CO2emission from heat consumption increased by nearly 7 times.From the point of view of low carbon development,energy structure in the studied area is gradually developing in a benign direction.The intensity of CO2emissions in the region fell by about 66.7%,indicating that the effectiveness of the region′s emission reduction measures over the past eleven years,the proportion of its CO2emission intensity is sufficient to offset the rapid economic growth of carbon emissions.
energy consumption;carbon emission;Longwan district;low carbon development
曾林慧,博士,從事過程污染控制與碳減排,公共政策與社會治理研究
李松,副研究員,博士,從事環(huán)境保護(hù)和低碳技術(shù)研究
X21
A
1673-288X(2017)03-0060-05
項目資助:2014年龍灣區(qū)決策咨詢和政策研究課題
引用文獻(xiàn)格式:曾林慧 等.區(qū)域能源消費(fèi)碳排放特征分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,2017,42(3):60-64.