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北京市能源活动二氧化碳排放
匡算分析
文■佟 庆 周 剑 张文婷
国务院发布的《“十二五”控制温室气体排放工作方案》提出，北京到2015年单位地区生产总值二氧化碳排放比2010年下降18%，这个目标简称为碳强度控制目标。因此，对源自能源活动的二氧化碳排放总量进行定量化的计算和分析，是研究北京市碳强度控制目标实现情况的一项重要的基础性工作。
一、北京市能源活动分类及二氧化碳排放机理
为了进行二氧化碳排放匡算分析，本研究依据统计机构所公布的能源平衡表和二氧化碳排放机理，对北京市的能源活动进行了以下分类：
加工转换：包括发电、供热、炼油、煤炭洗选等活动，将投入的能源转换为电力、热力、石油制品、洗精煤等新的能源品种。在北京市的能源加工转换环节，最主要的二氧化碳排放源是发电和供热，排放机理为燃烧排放，化石燃料中的碳元素在高温燃烧过程中被氧化为二氧化碳，排放至大气中。而在发电、供热之外的能源加工转换活动中，要么是发生大分子结构碳链的断裂，例如炼油，生产出的石油制品大部分仍以碳氢化合物的形式存在，极少发生碳元素被氧化为二氧化碳的化学反应；要么则仅仅是以去除能源中的杂质为目的，例如煤炭洗选，也基本不涉及二氧化碳排放问题。因此，本研究进行了简化处理，不考虑发电、供热之外的能源加工转换活动的二氧化碳排放问题。
终端能源作为燃料用途：煤炭、石油制品、天然气等作为农业、工业、建筑业、第三产业和居民生活的燃料，排放机理为燃烧排放。
终端能源作为生产原材料用途：在某些工业生产活动中，把能源作为原材料投入使用，例如北京市的一些混凝土生产企业采用石油制品沥青为原料，还有一些石油化工企业也采用石油制品生产润滑油和防水涂料等。根据国际经验，与燃烧活动相比，终端能源作为生产原材料用途所导致的二氧化碳排放量是微乎其微的；其中还有一些过程只是发生了产品体积或浓度方面的物理变化，根本不排放二氧化碳。因此，为了简化起见，本研究不考虑终端能源作为生产原材料用途的排放问题。
从北京市行政区域以外调入电力：北京市在电力消费方面的情况较为特殊，是一个电力的净调入地区，超过2/3的电力消费量由区域外调入。全市的电力主要依靠华北电网内其他省区的电厂来供应，意味着这部分电力消费隐含了在其他省区的二氧化碳排放问题。此类二氧化碳排放在国际上被定义为电力消费所导致的间接排放。由于在能源统计方面，净调入的电量应计入实际消费地区能源消费总量之中，本研究也将净调入电量所隐含的间接二氧化碳排放量计入北京市的二氧化碳排放总量之中，这种处理方法可以比较公平地体现能源消费侧所应承担的社会责任。
二、匡算研究方法
国家发展改革委已经内部下发了《省级温室气体清单编制指南（试行）》（简称《省级清单指南》），本研究在此方法的基础上，提出简化的匡算方法，可以快速地对北京市能源活动导致的二氧化碳排放形势与趋势作出判断，计算公式如下：
EM = （EFi，j × ACi，j） （1）
式中，EM为北京市能源活动所导致的二氧化碳排放总量；下标i代表能源活动的类型，包括发电、供热、终端能源消费、电力的净调入；下标j代表能源品种；EFij为区分能源活动类型和能源品种的排放因子；ACij为区分能源活动类型和能源品种的活动水平。
在公式（1）的应用过程中，最关键的问题是排放因子和活动水平数据的获取。具体到排放因子而言，由于政府部门和统计机构尚未公布北京市的化石燃料排放因子数据，因此在目前的匡算研究中只能采用国家级数据进行代替， 煤炭、 石油产品和气体能源的燃烧排放因子分别为2.64tCO2 / tce、 2.07tCO2 / tce和1.63tCO2 / tce；由于北京市调入的电力全部来自于华北电网， 因此调入电力隐含的间接二氧化碳排放因子可以引用国家发展改革委每年公布的华北电网运行边际排放因子数据， 2010年为0.9914kgCO2 / kWh， 2011年为0.9803kgCO2 / kWh。
匡算所需的能源活动水平数据可以依靠《北京市统计年鉴》或《中国能源统计年鉴》中的北京市能源平衡表而获取，需要注意两个问题：一是能源平衡表分别给出了分品种的终端能源消费量和原材料用途的消费量，两者之差才是终端能源消费侧的化石燃料燃烧活动水平；二是应从外省区调入电量的数据中扣除从北京市调出的电量，才是净调入电力的活动水平。
三、结果分析
如表1所示，北京市能源活动的二氧化碳排放总量呈现了较低的增长趋势。其中净调入电力隐含的间接排放量占全市能源活动排放总量的1/3以上， 虽然华北电网电源结构的优化导致了电网排放因子的下降，但由于全市用电量增长所导致的净调入电量的显著增加， 此部分间接排放量的年均增速为6.9%，大大高于全市排放总量的增速。在化石燃料燃烧所导致的直接排放方面， 这一年间已实现了绝对减排（即排放总量的降低）。
将北京市年度二氧化碳排放总量数据除以当年的地区生产总值（2010年不变价，下同），得到2010年和2011年全市万元地区生产总值二氧化碳排放量（简称为GDP碳强度）分别为1.12和1.04吨二氧化碳，这一年间的降幅为6.8%。
四、主要结论
（一）采用匡算方法可以对北京市二氧化碳排放形势和趋势进行大体上的判断
目前，北京市发展改革委和清华大学正在按照《省级清单指南》的要求，组织相关单位共同编制北京市温室气体排放清单，但由于精细化核算的工作量很大，以及部分数据的保密性要求，近期内还不具备向全社会公布北京市温室气体排放清单结果的条件。与《省级清单指南》方法相比，本研究所提出的能源活动二氧化碳排放匡算方法，虽然在计算结果的精确度方面略逊一筹，但优势在于全部活动水平数据均为公开的统计数据，可以简便快速地得到计算结果。在原始数据口径具有一致性的情况下（例如数据来源统一规定为各年度的《北京市统计年鉴》），可以对北京市二氧化碳排放形势和趋势进行大体上的判断。
（二）北京市能源活动的二氧化碳排放总量增长平缓，产业结构调整发挥了重大作用
从产业结构方面来看，第二产业占地区生产总值的比重比2010年低了0.6个百分点，第三产业的比重则上升了0.6个百分点。这一年间对于北京市产业结构优化贡献最大的是首钢的搬迁计划完成。这项搬迁工作自2005年开始启动，在2010年内，首钢在北京市仍剩余400万吨粗钢产能，至2010年底才完成了全部涉钢产能的搬迁。自2011年开始，北京市粗钢产量降为零。除首钢搬迁所导致的黑色金属冶炼与压延加工业规模大幅萎缩之外，北京市的石油和化工行业规模也有一定的缩减。对于这些高耗能行业规模的有效调控，使得北京市煤炭消费量一年间减少了400万吨标煤以上。与2010年相比，2011年北京市能源活动的二氧化碳排放总量仅增加了不到1%；其中由于煤炭消费量的减少，化石燃料燃烧所导致的直接二氧化碳排放量还有所降低。
（三）北京市能源活动的二氧化碳排放总量仍具备一定的合理增长空间
根据北京市政府部门发布的产业发展规划相关文件，在“十二五”期间，北京市鼓励高端制造业和新兴战略性产业等的发展，这些受到鼓励的行业类型分布在第二产业和第三产业两个部门，相关行业规模的合理增长会使全市能源消费总量和二氧化碳排放总量均有所增加。随着城镇化率的进一步提高以及机动车保有量的增加，北京市的居民生活部门和交通部门能源消费和二氧化碳排放量也会相应增加。因此，从总体趋势来看，北京市“十二五”期间能源消费总量和二氧化碳排放总量会保持一定的增长势头。
由于2011年全市能源活动的GDP碳强度已比2010年降低6.8%，今后四年只要保持不低于3.2%的GDP碳强度年均下降率，即可实现北京市“十二五”碳强度控制目标。假设未来四年地区生产总值年均增长7.5%，则允许全市能源活动的二氧化碳排放量每年增长4.1%以内。■
（佟庆，1977年生，清华大学核能与新能源技术研究院工程师。研究方向：全球气候变化战略与政策。周剑，1971年生，博士，清华大学核能与新能源技术研究院讲师。研究方向：全球气候变化战略与政策。张文婷，1981年生，清华大学核能与新能源技术研究院研究人员）
匡算分析
文■佟 庆 周 剑 张文婷
国务院发布的《“十二五”控制温室气体排放工作方案》提出，北京到2015年单位地区生产总值二氧化碳排放比2010年下降18%，这个目标简称为碳强度控制目标。因此，对源自能源活动的二氧化碳排放总量进行定量化的计算和分析，是研究北京市碳强度控制目标实现情况的一项重要的基础性工作。
一、北京市能源活动分类及二氧化碳排放机理
为了进行二氧化碳排放匡算分析，本研究依据统计机构所公布的能源平衡表和二氧化碳排放机理，对北京市的能源活动进行了以下分类：
加工转换：包括发电、供热、炼油、煤炭洗选等活动，将投入的能源转换为电力、热力、石油制品、洗精煤等新的能源品种。在北京市的能源加工转换环节，最主要的二氧化碳排放源是发电和供热，排放机理为燃烧排放，化石燃料中的碳元素在高温燃烧过程中被氧化为二氧化碳，排放至大气中。而在发电、供热之外的能源加工转换活动中，要么是发生大分子结构碳链的断裂，例如炼油，生产出的石油制品大部分仍以碳氢化合物的形式存在，极少发生碳元素被氧化为二氧化碳的化学反应；要么则仅仅是以去除能源中的杂质为目的，例如煤炭洗选，也基本不涉及二氧化碳排放问题。因此，本研究进行了简化处理，不考虑发电、供热之外的能源加工转换活动的二氧化碳排放问题。
终端能源作为燃料用途：煤炭、石油制品、天然气等作为农业、工业、建筑业、第三产业和居民生活的燃料，排放机理为燃烧排放。
终端能源作为生产原材料用途：在某些工业生产活动中，把能源作为原材料投入使用，例如北京市的一些混凝土生产企业采用石油制品沥青为原料，还有一些石油化工企业也采用石油制品生产润滑油和防水涂料等。根据国际经验，与燃烧活动相比，终端能源作为生产原材料用途所导致的二氧化碳排放量是微乎其微的；其中还有一些过程只是发生了产品体积或浓度方面的物理变化，根本不排放二氧化碳。因此，为了简化起见，本研究不考虑终端能源作为生产原材料用途的排放问题。
从北京市行政区域以外调入电力：北京市在电力消费方面的情况较为特殊，是一个电力的净调入地区，超过2/3的电力消费量由区域外调入。全市的电力主要依靠华北电网内其他省区的电厂来供应，意味着这部分电力消费隐含了在其他省区的二氧化碳排放问题。此类二氧化碳排放在国际上被定义为电力消费所导致的间接排放。由于在能源统计方面，净调入的电量应计入实际消费地区能源消费总量之中，本研究也将净调入电量所隐含的间接二氧化碳排放量计入北京市的二氧化碳排放总量之中，这种处理方法可以比较公平地体现能源消费侧所应承担的社会责任。
二、匡算研究方法
国家发展改革委已经内部下发了《省级温室气体清单编制指南（试行）》（简称《省级清单指南》），本研究在此方法的基础上，提出简化的匡算方法，可以快速地对北京市能源活动导致的二氧化碳排放形势与趋势作出判断，计算公式如下：
EM = （EFi，j × ACi，j） （1）
式中，EM为北京市能源活动所导致的二氧化碳排放总量；下标i代表能源活动的类型，包括发电、供热、终端能源消费、电力的净调入；下标j代表能源品种；EFij为区分能源活动类型和能源品种的排放因子；ACij为区分能源活动类型和能源品种的活动水平。
在公式（1）的应用过程中，最关键的问题是排放因子和活动水平数据的获取。具体到排放因子而言，由于政府部门和统计机构尚未公布北京市的化石燃料排放因子数据，因此在目前的匡算研究中只能采用国家级数据进行代替， 煤炭、 石油产品和气体能源的燃烧排放因子分别为2.64tCO2 / tce、 2.07tCO2 / tce和1.63tCO2 / tce；由于北京市调入的电力全部来自于华北电网， 因此调入电力隐含的间接二氧化碳排放因子可以引用国家发展改革委每年公布的华北电网运行边际排放因子数据， 2010年为0.9914kgCO2 / kWh， 2011年为0.9803kgCO2 / kWh。
匡算所需的能源活动水平数据可以依靠《北京市统计年鉴》或《中国能源统计年鉴》中的北京市能源平衡表而获取，需要注意两个问题：一是能源平衡表分别给出了分品种的终端能源消费量和原材料用途的消费量，两者之差才是终端能源消费侧的化石燃料燃烧活动水平；二是应从外省区调入电量的数据中扣除从北京市调出的电量，才是净调入电力的活动水平。
三、结果分析
如表1所示，北京市能源活动的二氧化碳排放总量呈现了较低的增长趋势。其中净调入电力隐含的间接排放量占全市能源活动排放总量的1/3以上， 虽然华北电网电源结构的优化导致了电网排放因子的下降，但由于全市用电量增长所导致的净调入电量的显著增加， 此部分间接排放量的年均增速为6.9%，大大高于全市排放总量的增速。在化石燃料燃烧所导致的直接排放方面， 这一年间已实现了绝对减排（即排放总量的降低）。
将北京市年度二氧化碳排放总量数据除以当年的地区生产总值（2010年不变价，下同），得到2010年和2011年全市万元地区生产总值二氧化碳排放量（简称为GDP碳强度）分别为1.12和1.04吨二氧化碳，这一年间的降幅为6.8%。
四、主要结论
（一）采用匡算方法可以对北京市二氧化碳排放形势和趋势进行大体上的判断
目前，北京市发展改革委和清华大学正在按照《省级清单指南》的要求，组织相关单位共同编制北京市温室气体排放清单，但由于精细化核算的工作量很大，以及部分数据的保密性要求，近期内还不具备向全社会公布北京市温室气体排放清单结果的条件。与《省级清单指南》方法相比，本研究所提出的能源活动二氧化碳排放匡算方法，虽然在计算结果的精确度方面略逊一筹，但优势在于全部活动水平数据均为公开的统计数据，可以简便快速地得到计算结果。在原始数据口径具有一致性的情况下（例如数据来源统一规定为各年度的《北京市统计年鉴》），可以对北京市二氧化碳排放形势和趋势进行大体上的判断。
（二）北京市能源活动的二氧化碳排放总量增长平缓，产业结构调整发挥了重大作用
从产业结构方面来看，第二产业占地区生产总值的比重比2010年低了0.6个百分点，第三产业的比重则上升了0.6个百分点。这一年间对于北京市产业结构优化贡献最大的是首钢的搬迁计划完成。这项搬迁工作自2005年开始启动，在2010年内，首钢在北京市仍剩余400万吨粗钢产能，至2010年底才完成了全部涉钢产能的搬迁。自2011年开始，北京市粗钢产量降为零。除首钢搬迁所导致的黑色金属冶炼与压延加工业规模大幅萎缩之外，北京市的石油和化工行业规模也有一定的缩减。对于这些高耗能行业规模的有效调控，使得北京市煤炭消费量一年间减少了400万吨标煤以上。与2010年相比，2011年北京市能源活动的二氧化碳排放总量仅增加了不到1%；其中由于煤炭消费量的减少，化石燃料燃烧所导致的直接二氧化碳排放量还有所降低。
（三）北京市能源活动的二氧化碳排放总量仍具备一定的合理增长空间
根据北京市政府部门发布的产业发展规划相关文件，在“十二五”期间，北京市鼓励高端制造业和新兴战略性产业等的发展，这些受到鼓励的行业类型分布在第二产业和第三产业两个部门，相关行业规模的合理增长会使全市能源消费总量和二氧化碳排放总量均有所增加。随着城镇化率的进一步提高以及机动车保有量的增加，北京市的居民生活部门和交通部门能源消费和二氧化碳排放量也会相应增加。因此，从总体趋势来看，北京市“十二五”期间能源消费总量和二氧化碳排放总量会保持一定的增长势头。
由于2011年全市能源活动的GDP碳强度已比2010年降低6.8%，今后四年只要保持不低于3.2%的GDP碳强度年均下降率，即可实现北京市“十二五”碳强度控制目标。假设未来四年地区生产总值年均增长7.5%，则允许全市能源活动的二氧化碳排放量每年增长4.1%以内。■
（佟庆，1977年生，清华大学核能与新能源技术研究院工程师。研究方向：全球气候变化战略与政策。周剑，1971年生，博士，清华大学核能与新能源技术研究院讲师。研究方向：全球气候变化战略与政策。张文婷，1981年生，清华大学核能与新能源技术研究院研究人员）