高新工業園區“近零碳排放”路徑探究
——太原市的案例分析

(山西大學 經濟與管理學院,山西 太原 030006)

高新工業園區“近零碳排放”路徑探究
——太原市的案例分析

楊 軍,裴彥婧,叢建輝,趙永斌

(山西大學 經濟與管理學院,山西 太原 030006)

以太原市高新工業園區為案例,探討同類型產業新型化、能源清潔化的高新工業園區“近零碳排放”的可能性與實現路徑，核算并分析園區2005—2015年的碳排放狀況,運用情景分析法對2016—2020年碳排放的相關指標進行預測和討論。結果表明：太原市高新工業園區碳排放總量增速放緩，碳強度呈下降趨勢,電力消費領域減排潛力巨大,未來有望實現“近零碳排放”。國家高新工業園區應積極推行電力清潔化、清潔能源使用、高耗能行業的低碳化改造與綠色產業發展,進一步挖掘碳匯潛力并積極參與碳市場,率先開展絕對量減排,逐步形成可推廣、可復制的低碳發展模式,建成“近零碳排放”示范區。

近零碳排放;高新工業園區;情景分析法

“近零碳排放”又稱零排放、零碳排放、凈零排放、趨零排放、超低排放或超潔凈排放,其核心內涵為排放的CO2與吸收的CO2相抵基本達到平衡(或者排放的CO2實現有效儲存)，總體碳排放量趨于零[1-3],具有鮮明的相對性。1994年，聯合國大學的岡特·鮑利首次提出“零排放”概念。我國“近零碳排放”產生伊始主要定位于火電行業、燃煤電廠的污染物排放問題[4,5],然后逐步擴展到溫室氣體減排領域[6-8]。當前全球氣候治理進入新階段,通過國際協議達成的溫室氣體減排目標更具“雄心”,如凝聚了人類廣泛共識的《巴黎協定》提出：2080—2090年(或2060—2080年)實現全球溫室氣體凈零排放的目標,初步描繪出了全球層面由“絕對量減排”直至“凈零排放”的中長期減排愿景。中國近年來也逐步強化碳排放總量控制目標,提出實施近零碳排放區示范工程,并在一些具體領域開始探索碳排放總量逐步減少并趨于零的可能性。在此背景下,“近零碳排放”問題迅速成為理論界與政策界關注的焦點。

“近零碳排放”在國外實踐層面已有較成熟的案例,美國硅谷、日本北九州生態工業園區、丹麥卡倫堡工業園、英國南倫敦貝丁頓社區、馬斯達爾城、杜邦化學公司等區域和企業的“近零碳排放”探索受到了較多的關注[9-13]。在國內,“近零碳排放”尚屬新生事物,少數研究初步探討了在社區、城市層面實現“近零碳排放”的可能性[14-16],而對工業園區層面的“近零碳排放”問題鮮有文獻涉及。工業領域是溫室氣體減排的關鍵部門,為有效控制工業領域溫室氣體排放,我國政府于2014年推動設立了55家國家低碳工業園區試點,鼓勵這些園區“開展先行先試，積極探索創新”。高新工業園區作為我國工業園區的重要組成部分,具有產業新型化、能源清潔化等特征,與傳統工業園區相比有著顯著不同。借鑒國外先進高新工業園區實現“近零碳排放”的經驗,探索并推動我國高新工業園區先行先試，率先實現“近零碳排放”越來越具有必要性和緊迫性。

目前關于工業園區低碳發展的相關研究大致分為兩類:一是在理論分析基礎上,對某一工業園區的低碳發展路徑進行案例剖析,探討具體園區的碳排放特征與低碳發展路徑[17-22];二是通過將溫室氣體排放指標納入工業園區的發展體系,從碳源控制、碳匯建設、低碳產業構建、碳排放管理等多個方面構建工業園區低碳發展的指標體系,以評價工業園區的低碳發展狀態[23-27]。上述對工業園區低碳發展問題進行探索的相關研究從產業組織形式、產業發展與環境保護關系等層面豐富了相關綠色發展理論,對一些特定工業園區的低碳發展路線圖給予了現實指導。但現有研究仍存在著薄弱之處,集中表現在多數研究突出強調傳統重工業園區碳減排的重要性,且多以探索工業園區碳強度減排路徑為重心,而對已經邁過碳排放總量大幅增長階段，進入(或基本進入)絕對量減排階段的高新工業園區低碳發展問題的探討較少。

本文認為,在高新工業園區層面率先對“近零碳排放”的實現路徑問題進行研究,在理論上有助于探索經濟發展與碳排放絕對脫鉤的綠色發展模式,并有助于在實踐層面引領，助推工業園區、城市、省域乃至全國盡早實現碳排放達峰目標,為峰值年到來后的中國低碳發展方向提供借鑒和參考。

基于此,本文以太原市高新工業園區為例,將“近零碳排放”引申至高新工業園區低碳發展目標體系,在“近零碳排放”約束下對高新工業園區低碳發展路徑問題進行分析。

1 研究區域概況、方法與數據來源

1.1 研究區域概況

設立于1991年的太原市國家高新技術產業開發區(簡稱“太原市高新工業園區”)位于山西省太原市高等院校和科研單位密集、工業基礎和城市設施良好的南部區域,總規劃面積60.8km2,是全國145個高新工業園區之一,2014年納入首批55個國家低碳工業園區試點。與全國大部分高新工業園區類似,太原市高新工業園區主導產業以光電、電子信息等產業為主,能源消費中的二次能源電力消費占比較大,與傳統重化工工業園區形成了鮮明的對比。

1.2 研究方法

核算碳排放量、摸清碳排放家底及其分布特征是探索高新工業園區“近零碳排放”路徑的基礎環節。碳排放核算遵循不同的方法學[28,29],一般從能源活動、工業生產過程、農業、土地利用變化、林業和廢棄物處理五大領域進行。太原市高新工業園區的碳源大多數集中在能源活動領域,故本文主要借鑒《中國省級溫室氣體清單編制指南》的方法學,從物料平衡角度核算園區能源消費產生的碳排放量。具體核算公式為:

(1)

式中,Q為能源消費碳排放總量;Ei為第i類燃料消費量(用熱值表示);i為各燃料品種,取值范圍包括洗精煤、天然氣、汽油、柴油、電力等;NCVi為第i種燃料的平均低位發熱量;Ai為各燃料的單位熱值含碳量;Oi為碳氧化率。

(2)

(3)

(4)

(5)

本文將碳排放強度的含義擴展至行業領域,用行業增加值碳排放強度來反映行業效益與碳排放之間的關系,通過碳排放量與工業行業增加值的比值來測度。計算公式為:

(6)

式中,Qj表示某一特定行業j的碳排放量;△Yj表示j行業該年度的工業增加值；兩者的比值CIj即表示j行業的碳排放強度。

(7)

(8)

1.3 數據來源

太原市高新工業園區能源消費以洗精煤、天然氣、汽油、柴油和電力為主,本研究主要核算上述五種能源消費產生的碳排放量。相關活動水平的數據來源于2005—2015各年度的《山西省統計年鑒》和《太原市高新工業園區統計報告》,個別數據依據企業調查信息進行了校正,少量缺失數據依據相關經濟指標變化趨勢進行了估計;洗精煤、天然氣、汽油、柴油四種燃料品種的排放因子參照《中國省級溫室氣體清單編制指南》設置,二次能源電力的排放因子根據太原市高新工業園區用電結構、來源地電力生產結構等綜合確定;GDP、工業總產值、工業增加值等相關社會統計變量數據主要依據歷年的《太原市統計年鑒》得出,所有價格變量均按2005年不變價格進行調整;未來5年碳排放情況與減排潛力的預測指標根據《山西省應對氣候變化規劃(2013—2020年)》、《太原市高新工業園區綜合發展評析》等政府規劃類文件和研究報告確定。

2 太原市高新工業園區低碳發展狀況評估

2.1 碳排放總量與結構分析

按照式(1)對包括石油加工、煉焦及核燃料加工業、通信設備、計算機及其他電子設備制造業等在內的20個主要行業進行了能源消費情況分析,并計算了太原市高新工業園區2005—2015年各年度碳排放總量,結果見表1。

表1 太原市高新工業園區2005—2015年經濟發展與碳排放狀況

按照不同燃料品種對園區碳排放量進行分類匯總,即可以得到分能源消費品種的碳排放量。因限于可得數據的科學性和完整性,本文重點分析了該園區2010—2015年能源消費碳排放結構,見圖1。結果表明,2010—2015年太原市高新工業園區能源消費碳排放量雖然總體上仍呈緩慢增長趨勢,但絕對量增幅不大,且主要以電力碳排放為主(平均占比為79.42%)。進一步調研發現,近年來太原市高新工業園區電力消耗維持在5500—6000萬kW·h水平,主要由太原市周邊火力發電廠提供。若轉向清潔能源提供的電力,園區碳排放量即可大幅下降,從而實現“近零碳排放”的目標。此外,近五年來太原市高新工業園區汽油、柴油消費量的增加也帶來了一定的碳排放量增長,總量約在0.4—0.6萬t之間。

圖1 2010—2015年分品種能源消費碳排放量

2.2 碳排放強度分析

利用表1中太原市高新工業園區2005—2015年的相關數據,運用式(5)和式(6)計算得到太原市高新工業園區2005—2015年碳排放強度(表1)。從表1可知,太原市高新工業園區碳排放強度在近十年總體上穩中有降。其中,2009—2012年出現了小幅波動,這主要源于2008年經濟危機給園區經濟帶來的沖擊。園區單位工業增加值碳排放量逐年下降,園區工業經濟效益與碳排放漸趨脫鉤狀態。兩種碳排放強度的下降趨勢表明,園區經濟增長速度略低于碳排放增長速度,能源利用效率顯著提高,低碳減排成效明顯。

實地調研發現,太原市高新工業園區企業更迭變動速度較快,為保證數據的穩定性和代表性,重點選取2010—2015年的有關數據,對太原市高新工業園區包括農副食品加工業、化學原料及化學制品制造業等在內的20個行業各年度碳排放量與工業產值、工業增加值進行核算,得到該園區2010—2015年分行業碳強度平均值,結果見表2。

分析表明,2010—2015年園區總體行業碳排放強度呈下降趨勢。在20個行業中,農副食品加工業、塑料制品業、有色金屬冶煉及壓延工業、交通運輸設備制造業等行業的碳排放強度相對較高,且波動較大;除石油加工、煉焦及核燃料加工業與黑色金屬冶煉及壓延加工業單位的工業增加值碳排放量呈逐年增長趨勢外,多數行業的碳強度均呈現較大波動變化。

表2 太原市高新工業園區分行業碳排放狀況

注:行業碳排放先進值數據來源于京發改[2015]739號、京發改[2016]715號。

對比目前國內部分地區現有公布的工業行業碳排放強度先進值指標發現,太原市高新工業園區各行業碳排放強度總體優于先進值,其中通信設備、計算機及其他電子設備制造業、金屬制品業、化學原料及化學制品制造業、飲料制造業等行業的碳排放強度遠低于行業普遍先進值,說明園區內這些行業企業在低碳發展方面已取得了一定的成果,減排進程走在全國其他地區的前列。

2.3 情景預測

為了進一步了解太原市高新工業園區碳排放特征，更好地為“近零碳排放”目標提供參考,本研究采用情景分析法對未來太原市高新工業園區碳排放情況進行了預測。結合太原市高新工業園區經濟發展狀況,將預測期內太原市高新工業園區GDP增速設定在近十年平均值5.53%的水平。以2010年為基準年,設置基準情景、低碳情景、零碳情景三種模式,對碳排放量、碳排放強度和減排潛力進行預測,結果見表3。

基準情景:基準情景的前提條件為政府和企業只考慮經濟增長,不采取任何低碳減排措施,按照當前的排放水平開展經濟活動,該情景基本反映了自然引導型的經濟發展與碳排放狀態。基準年2010年碳排放強度為0.0277t/萬元,調查期末2015年的碳排放強度為0.0267t/萬元。假設太原市高新工業園區2016—2020年仍維持現有排放水平(0.0267t/萬元),通過式(3)可計算得到基準BAU的排放量。該情景下,2016年太原市高新工業園區的碳排放量為12.34萬t、2020年的碳排放量為15.3萬t。

表3 太原市高新工業園區2016—2020年經濟碳排放狀況預測

注:2005—2015年GDP等相關指標來源于歷年的《山西省統計年鑒》和《太原市高新工業園區綜合發展評析》;預測期內數據依據上述參數設定計算得到。

低碳情景:低碳情景是在一定政策約束下的碳排放情景,反映特定經濟、能源、環境政策下未來社會經濟、環境的發展狀況。2010年太原市高新工業園區碳排放強度為0.0277t/萬元。該情景下假設該園區達到了《山西省應對氣候變化規劃(2013—2020年)》相關要求,即到“十二五”末山西省碳排放強度下降17%。按照規劃的碳排放趨勢和平均減排要求,結合高新工業園區能源消費結構、產業結構等的特殊性,設定如下目標:2016年、2020年太原市高新工業園區碳排放強度分別比2010年下降7.71%、21.17%,對應的碳排放量分別為11.84萬t、11.75萬t。依據式(7),與基準情景相比,2016年太原市高新工業園區有0.49萬t的減排潛力,2020年有3.55萬t的減排潛力,減排量占比分別為4%、23.2%。按照低碳情景的假設,太原市高新工業園區將在2019年達到碳排放峰值,達峰時碳排放總量為12.18萬t,碳排放強度為0.0224 t/萬元。

零碳情景:零碳情景是一個從產業結構到能源結構、從生產方式到生活方式進行綜合調控的情景。該情景是一個更為樂觀的情景,綜合考慮國內外經驗,設想太原市高新工業園區管理部門和企業進一步加大對低碳減排的投入,采用能源需求控制和能源結構優化等技術手段,低碳技術發展成熟,主要耗能行業減排成本下降,經濟增長與碳排放實現完全脫鉤,碳排放絕對量穩步下降且漸趨于零(或考慮碳匯抵消量后趨于零)。零碳情景的設置方案為:2020年在2010年的基礎上碳排放強度下降40.32%,為0.0166 t/萬元;階段目標2016年碳排放強度為0.0210 t/萬元,比2010年下降24.19%。依據式(4)得出2016—2020各年度對應的碳排放量,2020年與2010年相比擁有5.8萬t的減排潛力,此時太原市高新工業園區在2015年時已達到碳排放峰值,并從2016年起碳排放總量開始下降。

3 結論與政策建議

本研究的主要結論為:①太原市高新工業園區碳排放增速逐漸放緩,碳排放來源主要為電力消耗,說明未來低碳發展重點應在電力減排和可再生能源的利用方面。此外,應控制汽油、柴油的使用比例,穩步提高天然氣等清潔能源的使用比例和使用效率。②碳強度呈現穩步下降趨勢,說明園區具備強度下降目標向絕對量減排目標轉變的條件;部分行業碳強度基本保持在行業先進值以下水平,說明園區各行業當前的減排效果明顯。③零碳情景下園區可減少5.8萬t的碳排放量,并在2015年時已達到碳排放峰值,碳排放與經濟增長處于絕對脫鉤狀態,可逐步實現碳排放絕對量減少并趨于零的目標愿景。

政策建議主要是:①著力推進電力生產清潔化,穩步調整能源消費結構。高新工業園區應將降低碳排放作為滿足電力需求及供給的約束條件,將減排成本納入園區用電成本體系;采用分布式供電技術和電力蓄能節能技術,有效解決資源浪費問題,提高設備利用率。同時,園區中的發電企業應積極推進“煤改氣”,逐步減少煤炭等化石燃料的使用,促進能源結構轉型;提高太陽能、風能等可再生能源在生產中的利用比例,根據園區實際適當發展太陽能光伏發電,形成太陽能發電儲電等產業,多渠道節約電力。②優化產業結構,對高耗能行業、企業進行整改,尤其在非金屬礦物制品業、農副食品加工業等行業重點推進低碳技術,確保其碳排放強度穩定在行業先進水平。此外,園區應繼續挖掘碳匯潛力,逐步達到碳中和;積極參與全國碳市場建設,爭取成為“零碳示范中心”。③不同區域之間的異質性等因素要求園區在參與全國近零碳排放區示范工程建設和綠色低碳發展的過程中要結合地方實際,反映不同區域特色,通過低碳技術和低碳產品更新集成、激勵政策和市場機制的有效設計,穩步推進強度減排向絕對量減排目標的過渡,不斷探索經濟發展與碳排放脫鉤的近零碳發展模式,逐步形成可推廣、可復制的低碳發展模式。

盡管本文探索性地將“近零碳排放”納入了高新工業園區低碳發展目標體系,但仍存在數據搜集等方面的缺陷。本研究對非能源消費碳排放、其他溫室氣體排放、土地利用變化、森林碳匯等方面較少涉及,這些問題應是本文后續研究的重點。

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ResearchonApproachesto“Zero-carbonEmissionquot;inHigh-techIndustrialPark——ACaseStudyofTaiyuanCity

YANG Jun,PEI Yan-jing,CONG Jian-hui,ZHAO Yong-bin
(School of Management and Economic,Shanxi University,Taiyuan 030006,China)

Taking Taiyuan High-tech Industry Park as an example,this paper discussed the possibility of the “zero-carbon emission”of high-tech industrial park that had the characteristics of new industry and clean energy as well as the path to the goal,and accounted and analyzed the carbon emission from 2005 to 2015,and forecasted the carbon emission from 2016 to 2020 by using the scenario analysis method.The results showed that the total carbon emission of Taiyuan High-tech Industrial Park was slowing down,and the carbon intensity was declining,also found that the potential of emission reduction in electric power consumption was huge.Therefore,Taiyuan High-tech Industrial Park had the possibility of “zero-carbon emission”.Based on this case,the National High-Tech Industrial Park could actively promote the clean power,clean energy,low-carbon transformation of high energy-consuming industries and green industry development.These parks could unearth the potential of carbon sinks and participate in the emissions trading scheme and be the first to carry out the absolute amount of emission reduction,gradually forming a low-carbon development model that could be popularizing and replicating,and simultaneously took the lead of building the zero-carbon emission demonstration area.

zero-carbon emissions;high-tech industrial park;scenario analysis method

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.05.010

X24；F205

A

1005-8141(2017)05-0559-05

2017-03-14；

2017-04-28

山西省高等學校哲學社會科學研究項目(編號:115544901002);山西省經濟社會統計科研項目2015年度立項課題資助。

楊軍(1964-),男,湖北省松滋人,博士,教授,博士生導師,研究方向為低碳經濟。

叢建輝(1987-),男,山東省濰坊人,博士,講師,碩士生導師,研究方向為資源經濟與管理。