陳操操,邱大慶,劉耕源,張 悅,田天琪,于鳳菊,宋 丹,孫 粉,范怡然,胡永鋒,王立波,王新爽 ,胡 婧

北京試點(diǎn)碳市場(chǎng)行業(yè)基準(zhǔn)值研究-以供熱行業(yè)為例

陳操操1*,邱大慶1,劉耕源2,張 悅1,田天琪1,于鳳菊1,宋 丹1,孫 粉1,范怡然1,胡永鋒1,王立波1,王新爽1,胡 婧1

(1.北京市應(yīng)對(duì)氣候變化管理事務(wù)中心,北京 100086；2.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院,環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)

以北京試點(diǎn)碳市場(chǎng)的供熱行業(yè)為例開展行業(yè)基準(zhǔn)值研究,基于2013～2019年碳試點(diǎn)經(jīng)核查的熱力重點(diǎn)排放企業(yè)數(shù)據(jù),采取4種基準(zhǔn)線情景對(duì)北京市熱力行業(yè)碳排放基準(zhǔn)值進(jìn)行分析,結(jié)果表明:隨著北京市大氣污染治理措施推進(jìn),供熱行業(yè)燃煤清潔化改造基本完成,以2017年為分水嶺,供熱強(qiáng)度由快速下降過(guò)渡到平穩(wěn)狀態(tài),適宜選擇更近的歷史年份作為分析的基準(zhǔn)年,經(jīng)綜合評(píng)估基準(zhǔn)線數(shù)值的先進(jìn)性,行業(yè)配額的盈余程度和配額不足企業(yè)比例,建議北京市供熱行業(yè)基準(zhǔn)值取值為63.1kgCO2/GJ,該基準(zhǔn)值比已發(fā)布的北京市地方行業(yè)能耗限額標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,與已發(fā)布的北京市供熱行業(yè)碳排放先進(jìn)值具有較好一致性;北京市熱力行業(yè)從歷史強(qiáng)度法轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶞?zhǔn)線法后,通過(guò)劃定統(tǒng)一的基準(zhǔn)線,令行業(yè)整體配額處于不足狀態(tài),公平性相比歷史強(qiáng)度法進(jìn)一步提高,對(duì)實(shí)現(xiàn)全市雙碳目標(biāo)下熱力系統(tǒng)重構(gòu)具有積極促進(jìn)作用.

供熱行業(yè)；基準(zhǔn)線；碳交易；雙碳目標(biāo)

氣候變化是人類當(dāng)今面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一.碳交易是一種解決氣候變化問(wèn)題的新型環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策工具,通過(guò)價(jià)格信號(hào)來(lái)引導(dǎo)碳減排資源的優(yōu)化配置,從而降低全社會(huì)減排成本,被越來(lái)越多國(guó)家和地區(qū)接受[1-2].建立市場(chǎng)機(jī)制控制碳排放,健全國(guó)家碳排放權(quán)交易體系,是中共中央國(guó)務(wù)院提出關(guān)于做好碳達(dá)峰碳中和指導(dǎo)意見(jiàn)中重要政策機(jī)制內(nèi)容之一[3].

碳排放配額分配是碳排放權(quán)交易機(jī)制的核心和難點(diǎn)問(wèn)題[4-7].配額分配直接關(guān)系到碳減排效率,也影響各重點(diǎn)排放單位參與節(jié)能減碳工作的主動(dòng)性和市場(chǎng)交易活躍程度,常見(jiàn)企業(yè)配額分配方法可分為歷史法和基準(zhǔn)值法.從歐盟碳市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)試點(diǎn)碳市場(chǎng)配額分配方法的變遷看,基準(zhǔn)值法越來(lái)越受到管理者和研究人員重視,呈現(xiàn)出多種分配方式逐漸向基準(zhǔn)法過(guò)渡的趨勢(shì).基準(zhǔn)法相比總量法能夠避免"鞭打快牛"問(wèn)題,行業(yè)指導(dǎo)性強(qiáng),可激勵(lì)處于低排放水平的企業(yè)進(jìn)行溫室氣體減排,有利于低碳技術(shù)投資與創(chuàng)新[5-6,9-11].歐盟碳市場(chǎng)第三階段(2013～2020年)開始,所有配額的43%通過(guò)基準(zhǔn)方法分配[12-13],配額的57%通過(guò)拍賣分配,基準(zhǔn)值方法基本思路是通過(guò)建立碳強(qiáng)度均值曲線,將基準(zhǔn)水平設(shè)定為自2013年以來(lái)每行業(yè)碳強(qiáng)度最低的前10%的設(shè)施的平均排放量[13-14].與歐盟碳市場(chǎng)類似,加州碳市場(chǎng)基準(zhǔn)值法采用單位產(chǎn)品碳排放量的前90%企業(yè)加權(quán)平均值作為推薦基準(zhǔn)值[15].韓國(guó)碳市場(chǎng)第二階段(2018～ 2020年)免費(fèi)配額的50%是通過(guò)基準(zhǔn)值法分配[6].

國(guó)內(nèi)關(guān)于基準(zhǔn)值研究剛剛起步,全國(guó)碳市場(chǎng)電力行業(yè)采用基準(zhǔn)值法分配配額,明確國(guó)家碳市場(chǎng)優(yōu)先采用基準(zhǔn)值法進(jìn)行配額分配[9],北京、上海[8]等試點(diǎn)的部分行業(yè)已初步嘗試使用基準(zhǔn)值法分配配額.開展行業(yè)基準(zhǔn)值研究對(duì)于健全國(guó)家和試點(diǎn)碳交易機(jī)制具有重要的作用.然而,關(guān)于基準(zhǔn)值可檢索研究和資料較少,主要集中在電力[11]、鋼鐵[9]、電解鋁[16]等行業(yè),多采用企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)合不同基準(zhǔn)線情景[17-18],開展適用性評(píng)估,一般針對(duì)國(guó)家碳交易行業(yè)基準(zhǔn)值研究樣本要多于地方行業(yè)研究樣本.此外,北京市碳交易試點(diǎn)新增設(shè)施配額核發(fā)采用行業(yè)"先進(jìn)值法",屬于一種類基準(zhǔn)值方法.北京市行業(yè)先進(jìn)值是在參照國(guó)內(nèi)外同一行業(yè)、同類產(chǎn)品的先進(jìn)碳排放水平,結(jié)合全市相關(guān)行業(yè)實(shí)際情況下綜合確定,自2014年以來(lái)前后發(fā)布了3批52個(gè)行業(yè)大類93個(gè)行業(yè)子類二氧化碳先進(jìn)值[19-21],對(duì)嚴(yán)格控制新增設(shè)施配額起到較好的作用,但其僅覆蓋新增生產(chǎn)設(shè)施,仍屬于試點(diǎn)階段類基準(zhǔn)線的過(guò)渡方法.可見(jiàn),在總體上國(guó)內(nèi)基準(zhǔn)值配額分配方法大多集中在少數(shù)行業(yè),覆蓋并不全面,有必要結(jié)合碳交易政策制度將基準(zhǔn)值研究擴(kuò)展到更多的行業(yè).

供熱行業(yè)作為能源生產(chǎn)加工轉(zhuǎn)換的主要部門之一,不僅碳排放占比高,又是關(guān)系民生發(fā)展需求增長(zhǎng)快的重要行業(yè),肩負(fù)著雙碳背景下清潔重構(gòu)的重要任務(wù).根據(jù)2021北京市統(tǒng)計(jì)年鑒和北京市能源發(fā)展報(bào)告[22-23],2020年北京市供熱能源消費(fèi)占當(dāng)年總消費(fèi)量的11.0%,2020年全市熱力消費(fèi)量20923萬(wàn)百萬(wàn)KJ,同比增長(zhǎng)11.6%,十三五期間年均增速4.5%,未來(lái)將進(jìn)一步增長(zhǎng).供熱行業(yè)可參考基準(zhǔn)值研究相對(duì)匱乏,曾有學(xué)者參考CDM方法學(xué)中基準(zhǔn)值劃定原則,選擇技術(shù)水平領(lǐng)先前40％企業(yè)作為供熱行業(yè)碳排放基準(zhǔn)值[17].北京市作為國(guó)內(nèi)最早啟動(dòng)碳交易工作的試點(diǎn)省市之一,擁有良好的碳市場(chǎng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和行業(yè)先進(jìn)值應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),可為行業(yè)基準(zhǔn)值研究提供可靠的支撐,研究制定北京市熱力行業(yè)的基準(zhǔn)值,對(duì)于因地制宜指導(dǎo)本地重點(diǎn)行業(yè)減排,完善碳排放交易試點(diǎn)政策機(jī)制,為全國(guó)碳交易市場(chǎng)摸索經(jīng)驗(yàn),具有積極的指導(dǎo)意義.本文的第二部分對(duì)數(shù)據(jù)和方法進(jìn)行說(shuō)明,第三部分為供熱基準(zhǔn)線評(píng)估的結(jié)果,第四部分進(jìn)一步討論,第五部分是全文總結(jié).

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 北京市供熱行業(yè)基本情況

上世紀(jì)80年代開始,北京城市集中供熱進(jìn)入快速發(fā)展期.北京市集中供熱基本形成了多種能源、多種供熱方式相結(jié)合的供熱體系.北京市納入行業(yè)管理的區(qū)域鍋爐房3300余座,供熱管網(wǎng)長(zhǎng)約7萬(wàn)km[24].北京冬季供熱主要以天然氣為主,燃煤鍋爐清潔能源改造基本完成.截至2020年底,城鎮(zhèn)地區(qū)供熱面積共計(jì)8.95億m2[24].全市已經(jīng)基本建成1+4+N+X的城市熱網(wǎng)和區(qū)域熱網(wǎng)相結(jié)合的城市清潔供熱體系,清潔供熱面積比重達(dá)到98%以上[25].

1.2 邊界范圍和數(shù)據(jù)來(lái)源

從燃料和能源消耗角度,供熱行業(yè)的碳排放主要由直接排放和間接排放構(gòu)成,直接排放主要為化石燃料的燃燒,間接排放主要為凈購(gòu)入電力產(chǎn)生的排放.碳排放計(jì)算公式如(1)所示,只包含二氧化碳一類氣體.

式中:為熱力企業(yè)供熱總排放,direct為供熱直接消耗化石能源排放,indirect為供熱間接排放.化石燃料燃燒直接排放量主要基于分燃料品種的燃料消費(fèi)量、燃料低位發(fā)熱值、單位熱值含碳量和碳氧化率計(jì)算得到,計(jì)算公式如(2)所示.

式中:為燃料品種,北京市供熱行業(yè)現(xiàn)階段主要包含天然氣,少量的燃料油和燃煤;i為化石燃料消耗量,m3或t;i為燃料的低位發(fā)熱值,TJ/m3或TJ/t;i為燃料的單位熱值含碳量,tC/TJ;OX為燃料的碳氧化率,%.電力間接排放主要基于電力消耗量乘以電力間接排放因子,計(jì)算公式如(3)所示.

式中:為熱力企業(yè)的外購(gòu)電力使用量,Kwh;為北京市電力排放因子.北京市熱力行業(yè)碳排放強(qiáng)度按照式(4)進(jìn)行計(jì)算.

式中:為北京市熱力行業(yè)碳排放強(qiáng)度,kg/GJ;為熱力企業(yè)的碳排放量,t;為熱力供應(yīng)量,GJ.

本研究各關(guān)鍵參數(shù)參考北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《二氧化碳排放核算和報(bào)告要求:熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)》(DB11/T1784-2020)[26]以及北京市企業(yè)(單位)二氧化碳排放核算和報(bào)告指南[27].熱力企業(yè)燃料使用和電力消耗量、企業(yè)供熱量數(shù)據(jù)來(lái)自北京市碳排放報(bào)送系統(tǒng),均為履約年經(jīng)核查后的碳排放數(shù)據(jù).去掉停產(chǎn)退出、合并的單位,從2013年以來(lái)作為重點(diǎn)碳排放單位,現(xiàn)存在北京市碳排放權(quán)交易市場(chǎng)中的重點(diǎn)熱力企業(yè)共60家.北京市碳交易管理辦法規(guī)定碳市場(chǎng)的準(zhǔn)入門檻為5000t二氧化碳當(dāng)量,進(jìn)入碳市場(chǎng)的單位均為行業(yè)較大規(guī)模企業(yè).考慮到北京市基本淘汰燃煤鍋爐,2017年開始天然氣供熱在97%以上占絕對(duì)份額[25],因此北京市的熱力行業(yè)企業(yè)僅包括北京市含燃?xì)忮仩t的重點(diǎn)熱力企業(yè).本研究只考慮燃?xì)夤嵝袠I(yè)的二氧化碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值.

1.3 供熱行業(yè)基準(zhǔn)值的設(shè)置方法

各行業(yè)碳排放強(qiáng)度計(jì)算一般可采用兩種基準(zhǔn)標(biāo)桿,即價(jià)值量(產(chǎn)值)和實(shí)物量(產(chǎn)量、處理量、建筑面積等).因各行業(yè)特點(diǎn)不同,確定活動(dòng)水平主要分為以下三類.第一類以產(chǎn)值作為行業(yè)的活動(dòng)水平.使用產(chǎn)值作為活動(dòng)水平來(lái)計(jì)算碳強(qiáng)度標(biāo)桿便于整體對(duì)比,但缺點(diǎn)是容易受到貨幣通脹影響.第二類以產(chǎn)量作為行業(yè)的活動(dòng)水平.使用產(chǎn)品產(chǎn)量作為活動(dòng)水平來(lái)計(jì)算碳強(qiáng)度標(biāo)桿較為明確,易于理解在行業(yè)內(nèi)部可比性較強(qiáng),對(duì)于產(chǎn)品單一、工序簡(jiǎn)單的產(chǎn)品更容易施用,但是如果面對(duì)工序復(fù)雜、流程繁多的產(chǎn)品需要?jiǎng)澏ú煌瑮l件的基準(zhǔn)值.第三類以行業(yè)提供的實(shí)際服務(wù)量作為行業(yè)的活動(dòng)水平,例如垃圾處理量、建筑面積等.

表面缺陷指金屬餐具表面的光潔度，光潔度主要反映在圖像的灰度特征上[8]，因此只需提取圖像的灰度特征參數(shù)。

北京市供熱行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備以天然氣鍋爐為主,主要提供熱水和蒸汽供應(yīng)服務(wù),產(chǎn)品和供應(yīng)服務(wù)簡(jiǎn)單.考慮到北京市碳排放權(quán)交易試點(diǎn)已發(fā)布了供熱行業(yè)碳排放強(qiáng)度先進(jìn)值為62.11kgCO2/GJ.為了與北京市已發(fā)布的供熱行業(yè)先進(jìn)值保持一致,同時(shí)易于與國(guó)際上主流同類研究工作對(duì)比,本研究供熱行業(yè)基準(zhǔn)值活動(dòng)水平選擇第三類,單位為kgCO2/GJ.

此外,基準(zhǔn)值代表同行業(yè)的領(lǐng)先水平.研究提出確定熱力行業(yè)單位熱量的二氧化碳排放的基準(zhǔn)值,需滿足先進(jìn)性、指導(dǎo)性和科學(xué)性原則,先進(jìn)性要求基準(zhǔn)值應(yīng)該達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平或國(guó)內(nèi)最高水平;指導(dǎo)性要求基準(zhǔn)值應(yīng)該為行業(yè)單位排放量配額分配提供有效性和可行性指導(dǎo);科學(xué)性原則要求基準(zhǔn)值應(yīng)該從多角度、多方面、綜合分析得到,例如統(tǒng)籌考慮供熱技術(shù)發(fā)展及北京市碳減排目標(biāo),能夠很好兼容北京碳市場(chǎng)發(fā)布的配額分配方法.此外,由于北京市存在供熱行業(yè)能耗限額,故研究結(jié)果應(yīng)與北京市供熱鍋爐能耗標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo).北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 1150-2019《供暖系統(tǒng)運(yùn)行能源消耗限額》[28]和DB11/T 1150-2015《供熱鍋爐綜合能源消耗限額》[29],給出了單位供熱量能耗限定值、準(zhǔn)入值、先進(jìn)值,其中對(duì)限額要求最高的是單位供熱量能耗先進(jìn)值.

綜上,本研究充分考慮北京市供熱行業(yè)特點(diǎn),基準(zhǔn)線設(shè)定借鑒了國(guó)家碳市場(chǎng)[9,16]、歐盟碳市場(chǎng)[12-14]等國(guó)內(nèi)外基準(zhǔn)值確定方法,結(jié)合北京碳交易試點(diǎn)配額分配方法中行業(yè)先進(jìn)值和北京市地方限額標(biāo)準(zhǔn),確保選取的基準(zhǔn)線下行業(yè)碳配額既不超發(fā)也不嚴(yán)重短缺的基礎(chǔ)上綜合確定.本研究設(shè)置了4種行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先的基準(zhǔn)線情景,分別為供熱行業(yè)碳強(qiáng)度最低的位居前10%,前20%,前30%和前40%的設(shè)施對(duì)應(yīng)平均排放量.

2 結(jié)果與分析

2.1 供熱行業(yè)碳排放強(qiáng)度

參與本研究的北京市供熱重點(diǎn)排放單位有60家,盡管存在年際間企業(yè)合并、退出和新增的情況,但總體單位數(shù)量波動(dòng)不大,有效樣本率超過(guò)95%,其碳排放核查數(shù)據(jù)和供熱數(shù)據(jù)可以很好的代表參與全市碳市場(chǎng)的供熱行業(yè)情況.從圖1強(qiáng)度變化趨勢(shì)看,2013～2019年供熱行業(yè)平均供熱強(qiáng)度從2013年110.0kg CO2/GJ下降到2019年65.8kgCO2/GJ,年均下降率為8.3%,呈現(xiàn)出快速下降向平穩(wěn)變化態(tài)勢(shì).這與北京市燃煤鍋爐房清潔化改造煤改氣工程的背景保持一致性.

圖1 2013～2019年北京市熱力行業(yè)平均強(qiáng)度變化(kgCO2/GJ)

2013年,北京市政府發(fā)布了《北京2013～2017年清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃》,燃煤鍋爐清潔供暖改造(煤改電、煤改氣)是北京市大氣污染防治的重要措施之一.燃煤鍋爐改造按照由內(nèi)到外、由集中到分散的原則開展,到2017年全市10蒸噸以下、建成區(qū)35蒸噸及以下燃煤鍋爐已被淘汰,相當(dāng)于全市99.8%的燃煤鍋爐已被淘汰[30-32].北京市能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,全市煤炭消費(fèi)量由2013年的2047.07萬(wàn)t大幅削減到2019年的182.8萬(wàn)t,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了"十三五"時(shí)期削減至400萬(wàn)t的目標(biāo),煤炭消費(fèi)量占全市能源消費(fèi)比重也由23.3%降為1.8%.隨著供熱清潔改造的完成,從2017年開始供熱行業(yè)強(qiáng)度水平基本保持平穩(wěn).

將2013～2019年簡(jiǎn)單劃分為2個(gè)階段:2013～ 2016年和2017～2019年.采取獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩階段均值在90%置信區(qū)間上差異顯著,前后兩階段平均供熱強(qiáng)度分別為89.9kgCO2/GJ和67.1kgCO2/ GJ,前階段較高的單位供熱碳排放量主要是燃煤鍋爐房未改造完成參與年度供熱,到了2017年以后,燃煤鍋爐清潔供熱改造基本完成,供熱強(qiáng)度明顯下降降低,供熱清潔改造取得顯著成效.

2.2 供熱行業(yè)碳排放基準(zhǔn)線

由于2013～2016年因燃煤鍋爐存在供熱行業(yè)強(qiáng)度較高,隨著北京市燃煤鍋爐改造基本完成,選擇較舊的年份容易過(guò)高估算企業(yè)的供熱強(qiáng)度,不適宜將此階段的樣本作為數(shù)據(jù)分析段.為了反映北京市清潔化供暖現(xiàn)狀,參考文獻(xiàn)[9,16]的數(shù)據(jù)處理方法,本文在2017～2019年時(shí)間段中選取距離現(xiàn)狀年更近的2019年作為本研究基準(zhǔn)的分析年.2019年60個(gè)供暖企業(yè)排放強(qiáng)度分布如圖2所示.采取安德森檢驗(yàn)(Anderson-darling tests)供熱企業(yè)強(qiáng)度的概率分布,均值為65.0kgCO2/GJ,方差為4.77,近似于正態(tài)分布.這表明北京市參與碳市場(chǎng)的重點(diǎn)熱力單位的平均技術(shù)水平較為接近.首先,進(jìn)入北京市碳排放權(quán)交易市場(chǎng)的重點(diǎn)碳排放單位均為直接和間接排放量超5000t的大型單位;其次,由于2017年后供熱企業(yè)煤改氣工程均已基本完成,而天然氣作為氣態(tài)燃料,燃燒較為充分,熱效率較高,天然氣鍋爐的噸位大小、鍋爐類型對(duì)碳排放和熱力供應(yīng)產(chǎn)出影響不大[33].因此本文未進(jìn)一步按供熱鍋爐噸位和技術(shù)類型進(jìn)行分類對(duì)比.

考慮到供熱行業(yè)產(chǎn)品單一,工序相對(duì)簡(jiǎn)單,北京市天然氣鍋爐已成為供熱主要設(shè)備類型,熱泵等可再生能源供熱鼓勵(lì)大力發(fā)展但比重仍較低,因此制定一條基準(zhǔn)線能夠有效引導(dǎo)供熱行業(yè)減排.基于北京市碳排放行業(yè)先進(jìn)值實(shí)踐基礎(chǔ),以及國(guó)家、歐盟和碳市場(chǎng)基準(zhǔn)值設(shè)定經(jīng)驗(yàn),本文將2019年北京市進(jìn)入碳市場(chǎng)的供熱企業(yè)按照供熱產(chǎn)品碳強(qiáng)度從低到高排序,分別以前10%、20%、30%、40%單位產(chǎn)品碳排放量作為不同情景下的基準(zhǔn)線取值(圖3),基于上述基準(zhǔn)線情景設(shè)定,本研究對(duì)行業(yè)層面、企業(yè)層面進(jìn)行配額盈虧分析.

基準(zhǔn)線劃定需要考慮3個(gè)目標(biāo)因素[9,16-17]:一是在行業(yè)層面總盈虧量要為負(fù)值,體現(xiàn)供熱行業(yè)生產(chǎn)效率有一定的進(jìn)步空間,從行業(yè)總體看總盈虧量要為負(fù)值才不會(huì)導(dǎo)致碳配額超發(fā).二是配額短缺的企業(yè)占全部企業(yè)數(shù)量比重不至于過(guò)大,總體上配額不嚴(yán)重短缺,企業(yè)可以接受.三是基準(zhǔn)線盡量體現(xiàn)行業(yè)的領(lǐng)先水平.

圖2 2019年北京市熱力企業(yè)強(qiáng)度直方圖

表1 本研究基準(zhǔn)值情景模擬結(jié)果對(duì)比

注:行業(yè)配額盈余比定義為配額與排放的差值與排放的比值.正值表示配額大于排放,負(fù)值表示配額小于排放.

經(jīng)過(guò)對(duì)北京市熱力行業(yè)不同基準(zhǔn)線情景取值下行業(yè)配額盈余比和配額不足企業(yè)占全部企業(yè)數(shù)量百分比來(lái)看,選取10%算術(shù)平均和20%算術(shù)平均作為基準(zhǔn)線,行業(yè)配額盈余比在-10.2%～-12.5%之間,整體虧缺程度不高,但是配額不足企業(yè)占全部企業(yè)比例接近100%,此類供熱企業(yè)的數(shù)量極少,單位供熱排放水平很低,多屬于設(shè)備較新、計(jì)量器具配備較好,加裝熱回收裝置或熱泵等可再生能源的企業(yè),選取這兩條極先進(jìn)的強(qiáng)度值作為基準(zhǔn)線容易拉大先進(jìn)企業(yè)配額冗余和落后企業(yè)虧缺的極化情況.當(dāng)選取30%算術(shù)平均和40%算術(shù)平均作為基準(zhǔn)線,行業(yè)配額盈余比在-3.1%～-5.1%之間,行業(yè)配額虧缺程度進(jìn)一步減低,從配額不足企業(yè)占全部企業(yè)數(shù)量看,前后兩者分別為73.3%和66.7%.綜合對(duì)比北京市碳市場(chǎng)第三批先進(jìn)值天然氣供熱企業(yè)先進(jìn)值和歐盟第三階段供熱基準(zhǔn)值,以及企業(yè)的接受程度,本研究建議選擇相對(duì)更先進(jìn),配額盈余比平穩(wěn)的第3類情景,2019年北京市供熱行業(yè)算術(shù)平均前30%作為供熱行業(yè)的基準(zhǔn)值.

圖3 2019年北京市熱力企業(yè)強(qiáng)度直方圖與基準(zhǔn)值情景

2.3 與已有研究結(jié)果對(duì)比

基于國(guó)內(nèi)外相關(guān)排放基準(zhǔn)線和能耗強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研,行業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度先進(jìn)值應(yīng)嚴(yán)于全國(guó)平均水平和北京市平均水平,不松于已頒布的能耗先進(jìn)值地方標(biāo)準(zhǔn),本研究對(duì)北京市熱力行業(yè)基準(zhǔn)值的結(jié)論符合上述條件,合理有效.全國(guó)和試點(diǎn)地區(qū)采用基準(zhǔn)值法分配配額仍處于起步階段,僅在電力、鋼鐵、電解鋁等行業(yè)開展實(shí)踐,可比較的文獻(xiàn)或報(bào)告不多.從供熱行業(yè)國(guó)內(nèi)外為數(shù)不多幾個(gè)對(duì)比來(lái)看,本研究的研究方法相對(duì)成熟可靠,研究結(jié)論與歐盟第三階段供熱行業(yè)基準(zhǔn)值相近,也與北京市碳交易試點(diǎn)供熱行業(yè)先進(jìn)值基本相當(dāng),表明本研究結(jié)論的合理性.與國(guó)內(nèi)其他研究對(duì)比看,文獻(xiàn)研究了沈陽(yáng)市供熱企業(yè)的2013年碳排放基準(zhǔn),選擇技術(shù)水平領(lǐng)先前40%企業(yè)排放強(qiáng)度46.57kgCO2/m2,其基準(zhǔn)值服務(wù)量單位以建筑物供熱面積代表,難以直接進(jìn)行對(duì)比,近似的按照北京市建筑節(jié)能設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)折算約為116.42kgCO2/GJ,不僅大于本研究結(jié)論,也大于北京市碳市場(chǎng)發(fā)布第二批行業(yè)先進(jìn)值燃煤供熱基準(zhǔn)線(96.61～97.56kgCO2//GJ),主要原因是該研究時(shí)段較早,且研究時(shí)段內(nèi)仍存在數(shù)量不少的燃煤鍋爐房.

表2 供熱行業(yè)能耗限額、碳排放基準(zhǔn)值對(duì)比表

與此同時(shí),以"供熱"、"供暖"為關(guān)鍵詞檢索了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委、北京市市場(chǎng)監(jiān)督管理局有關(guān)供熱行業(yè)已發(fā)布的能耗、碳排放標(biāo)準(zhǔn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)前國(guó)家未頒布供熱行業(yè)能耗、碳排放限額,北京市頒布了供熱能耗相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng),給出了準(zhǔn)入、限定和先進(jìn)值.經(jīng)過(guò)比對(duì),北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 1150-2019《供暖系統(tǒng)運(yùn)行能源消耗限額》[28]給出北京市鍋爐單位供熱綜合能耗的先進(jìn)值為35.4kgce/GJ,按照北京市平均標(biāo)煤與碳排放折算系數(shù)約為74.3kgCO2/GJ,本研究得到的基準(zhǔn)值比2019年北京地方標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值低15.1%.更早的北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 1150-2015《供熱鍋爐綜合能源消耗限額》[29]給出北京市供熱鍋爐單位供熱能耗先進(jìn)值為37.0kgce/GJ,同樣的方法折算約為77.7kgCO2/GJ,本研究得到的基準(zhǔn)值比2015年北京地方標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值低18.8%.

2.4 對(duì)供熱行業(yè)碳減排的影響

北京市碳試點(diǎn)開市以來(lái),供熱行業(yè)因其具備基本公共服務(wù)民生保障范圍,其配額分配方法采取基于歷史排放強(qiáng)度的配額核定[34].歷史強(qiáng)度法可視為歷史總量法的"變種",基于各企業(yè)的歷史基準(zhǔn)年供熱數(shù)據(jù)和排放量,計(jì)算其單位供熱的排放情況,并以此為基數(shù)逐年下降.歷史強(qiáng)度法的優(yōu)點(diǎn)是配額可隨著供熱的實(shí)際變化而調(diào)整,可督促企業(yè)進(jìn)行自身的節(jié)能減排,企業(yè)初期減排壓力小,接受程度高.但是其存在與總量法類似固有的缺點(diǎn),存在鞭打快牛的情況,無(wú)法對(duì)先期減排的企業(yè)產(chǎn)生激勵(lì)作用.盡管當(dāng)前國(guó)內(nèi)多數(shù)以免費(fèi)配額為主的試點(diǎn)配額分配方法在不斷收緊,分配結(jié)果表現(xiàn)為大體平衡[34],甚至配額略有富余,難以激發(fā)行業(yè)碳減排積極性.北京市熱力行業(yè)重點(diǎn)排放單位數(shù)量雖然僅7%,但其單體排放量高,行業(yè)配額約占全市總量的17.4%.從歷史強(qiáng)度法轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶞?zhǔn)線法后,在方法設(shè)計(jì)上鼓勵(lì)先進(jìn),通過(guò)劃定統(tǒng)一的基準(zhǔn)線,令行業(yè)整體配額處于不足狀態(tài),只有供熱強(qiáng)度足夠先進(jìn)的部分企業(yè)才能達(dá)到配額盈余,公平性相比歷史強(qiáng)度法進(jìn)一步提高,對(duì)實(shí)現(xiàn)全市雙碳目標(biāo)下熱力系統(tǒng)重構(gòu)具有積極促進(jìn)作用.

3 討論

熱力行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品較為單一,采用基準(zhǔn)法進(jìn)行配額分配具有較大的優(yōu)勢(shì).北京市供熱燃煤鍋爐改天然氣鍋爐后,企業(yè)之間供熱強(qiáng)度差異進(jìn)一步減少,也支持基準(zhǔn)值的研究方法.本文對(duì)北京市熱力行業(yè)選擇基準(zhǔn)線的單位為kgCO2/GJ,與國(guó)內(nèi)外主流碳市場(chǎng)基準(zhǔn)線指標(biāo)延續(xù)性較好.整體上對(duì)于參與北京碳市場(chǎng)的熱力企業(yè),企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)和熱力生產(chǎn)數(shù)據(jù)均為第三方核查數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)質(zhì)量較高.本文建議的北京市供熱行業(yè)基準(zhǔn)值保持了行業(yè)先進(jìn)性,并兼顧整體行業(yè)配額緊缺合理范圍,同時(shí)比北京市頒布的地方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)限額嚴(yán)格,與歐盟碳市場(chǎng)的碳強(qiáng)度基準(zhǔn)值基本保持同一水平,表明本研究的合理性.

核算邊界的不同可能對(duì)基準(zhǔn)線值大小帶來(lái)影響.本研究碳排放核算方法源自北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《二氧化碳排放核算和報(bào)告要求:熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)》,服務(wù)于本市碳排放權(quán)交易體系,采取的核算邊界為法人口徑,既包含了供熱鍋爐生產(chǎn)設(shè)施,也包含了輔助設(shè)施和生活設(shè)施.這種核算邊界方法符合北京市碳交易市場(chǎng)包含傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)和大量服務(wù)業(yè)單位的特點(diǎn).國(guó)家碳市場(chǎng)覆蓋的包括電力在內(nèi)的8大行業(yè)主要為重工業(yè),采取了法人邊界和設(shè)施邊界兩套核算口徑,履約是基于設(shè)施邊界.歐盟碳市場(chǎng)覆蓋電力、能源密集型工業(yè)和航空,全部采取了設(shè)施邊界.由于包含輔助設(shè)施和生活設(shè)施,本研究基于法人口徑的核算邊界計(jì)算的基準(zhǔn)值會(huì)稍高于相同條件下設(shè)施邊界的基準(zhǔn)值.因此,本研究的核算口徑與國(guó)家碳市場(chǎng),歐盟碳市場(chǎng)的行業(yè)溫室氣體核算口徑有所差異,可能會(huì)因?yàn)楦鞯剡x擇的碳排放因子不同,納入間接排放的考慮因素不同等原因,無(wú)法通用同一套方法學(xué),在簡(jiǎn)單比較中或?qū)⒋嬖趩?wèn)題.從推動(dòng)基準(zhǔn)值應(yīng)用的角度出發(fā),未來(lái)需對(duì)熱力行業(yè)碳排放核算的范圍進(jìn)行進(jìn)一步研究,以保證未來(lái)與全國(guó)碳市場(chǎng)、其他地方碳市場(chǎng)及國(guó)際碳市場(chǎng)的銜接.

針對(duì)可再生能源供熱行業(yè)基準(zhǔn)線精細(xì)劃分是下一步工作方向.2018年11月,國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于做好2018～2019年采暖季清潔供暖工作的通知》提出,積極擴(kuò)大可再生能源供暖規(guī)模.北京市發(fā)展改革委發(fā)布的《北京市”十四五”時(shí)期能源發(fā)展規(guī)劃》,提出將以供熱系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型為導(dǎo)向,鼓勵(lì)可再生能源系統(tǒng)與傳統(tǒng)供熱方式多能耦合.北京市已經(jīng)形成以天然氣為主體的清潔供暖的布局,正在完善和優(yōu)化.天然氣供熱在北京市供熱系統(tǒng)占據(jù)絕對(duì)的比重,可再生能源供熱的企業(yè)仍未在試點(diǎn)碳市場(chǎng)出現(xiàn),受到樣本數(shù)據(jù)限制,本研究尚未對(duì)可再生能源供熱如熱泵、生物質(zhì)等劃分基準(zhǔn)線.隨著未來(lái)可再生能源供熱比重在北京市熱力行業(yè)逐步增加,下一步研究有必要加強(qiáng)樣本數(shù)據(jù)采集,對(duì)可再生能源供熱劃分更細(xì)致的基準(zhǔn)線.

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 熱力行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品相對(duì)單一,采用基準(zhǔn)值法進(jìn)行配額分配具有較大的優(yōu)勢(shì),可以有效引導(dǎo)熱力行業(yè)減排,避免鞭打快牛問(wèn)題.基于情景設(shè)置和對(duì)標(biāo)分析,本文豐富了華北地區(qū)大城市供熱行業(yè)基準(zhǔn)值研究案例.

4.1.2 以納入北京市碳市場(chǎng)管理的供熱行業(yè)60家企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)為樣本,有效樣本率超過(guò)95%.從北京市供熱強(qiáng)度歷史變化來(lái)看,2013～2016年和2017～2019年兩階段供熱行業(yè)平均供熱強(qiáng)度分別為89.9kgCO2/GJ、67.1kgCO2/GJ.在《北京2013～2017年清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃》等大氣污染措施推動(dòng)下,2017年全市99.8%的燃煤鍋爐已被淘汰.而天然氣鍋爐燃燒效率高,供熱量相對(duì)穩(wěn)定,宜選取距離現(xiàn)狀年更近的數(shù)據(jù)(2019年)作為基準(zhǔn)年分析數(shù)據(jù),這也符合當(dāng)前北京市供熱行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì).

4.1.3 建立4種基準(zhǔn)線分析情景,綜合考慮北京市供熱特點(diǎn),評(píng)估基準(zhǔn)線數(shù)值的先進(jìn)性、行業(yè)配額的盈余程度和配額不足企業(yè)比例,北京市供熱行業(yè)基準(zhǔn)值建議為單一基準(zhǔn)線,取值為63.1kgCO2/GJ.該基準(zhǔn)值比已發(fā)布的北京市地方行業(yè)能耗限額標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,與已發(fā)布的北京市供熱行業(yè)碳排放先進(jìn)值具有較好一致性.分析結(jié)果顯示,北京市熱力行業(yè)從歷史強(qiáng)度法轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶞?zhǔn)線法,令行業(yè)整體配額處于不足狀態(tài),約73%的供熱企業(yè)可能發(fā)生配額不足狀態(tài),這將刺激和促進(jìn)企業(yè)實(shí)施低碳技術(shù)改造,對(duì)實(shí)現(xiàn)全市雙碳目標(biāo)下熱力系統(tǒng)重構(gòu)具有積極促進(jìn)作用.

4.2 建議

核算邊界和排放因子對(duì)基準(zhǔn)值的數(shù)值大小產(chǎn)生影響,不同區(qū)域之間基準(zhǔn)線無(wú)法通用.從推動(dòng)基準(zhǔn)值應(yīng)用的角度出發(fā),未來(lái)需對(duì)熱力行業(yè)碳排放核算的范圍進(jìn)行進(jìn)一步研究,以保證未來(lái)與全國(guó)碳市場(chǎng)、其他地方碳市場(chǎng)及國(guó)際碳市場(chǎng)的銜接.北京市已經(jīng)形成以天然氣為主體的清潔供暖的布局,隨著熱泵等清潔、可再生能源供熱份額逐漸增加,應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大收集供熱企業(yè)數(shù)據(jù)樣本,加強(qiáng)對(duì)可再生能源供熱情況研究,提供更細(xì)致的基準(zhǔn)線,為市場(chǎng)機(jī)制減排的綜合決策提供依據(jù).

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Industry benchmark research of Beijing carbon trade pilot: A case study in thermal industry.

CHEN Cao-cao1*, QIU Da-qing1, LIU Geng-yuan2, ZHANG Yue1, TIAN Tian-qi1, YU Feng-ju1, SONG Dan1, SUN Fen1, FAN Yi-ran1, HU Yong-feng1, WANG Li-bo1, WANG Xin-shuang1, HU Jing1

(1.Beijing Climate Change Management Centre, Beijing 100086, China; 2.State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)., 2023,43(1)：456～464

This paper took carbon emissions industry benchmark of heating industry in Beijing pilot carbon market as an example. Based on the verified enterprises data of the heating industry from 2013 to 2019, this study analysed 4kinds of benchmark scenarios. Following the Beijing atmospheric pollution control, the clean transformation of the coal-fired heating industry was basically completed. Taking 2017 as the turning point, the heating intensity was transitioned from a rapid decline to a stable state, and it was appropriate to choose a more recent historical year as the base year for analysis. The benchmark value of the heating industry in Beijing should be set as 63.1kgCO2/GJ after assessing the advancement of comprehensive evaluation benchmark value and comparing the proportion of the industry degree of surplus quota and quota insufficient enterprise. This benchmark value in this research was stricter than the published energy consumption limit standard for local heating industries in Beijing, and it was in good agreement with the published advanced carbon emission value of the Beijing heating industry. After the transformation of the heating industry in Beijing from the historical intensity method to the benchmark method, the fairness of this method was further improved compared with the historical intensity method, by drawing a uniform baseline and making the overall quota of the industry inadequate. This study has a positive role in promoting the reconstruction of thermal system under the urban carbon neutrality target.

thermal industry；benchmark method；carbon trade；dual carbon target

X703.5

A

1000-6923(2023)01-0456-09

陳操操(1980-),男,廣東湛江人,研究員,博士,主要從事溫室氣體清單/能源與資源技術(shù)及政策研究.發(fā)表論文50余篇.

2022-06-17

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41001380);北京市青年拔尖人才資助項(xiàng)目(2014000021223ZK42);國(guó)家環(huán)境保護(hù)部青年拔尖人才資助項(xiàng)目;美國(guó)能源基金會(huì)資助項(xiàng)目(G-1906-29805)

* 責(zé)任作者, 研究員, ecoduron@163.com