云南能源碳足跡核算與植被碳承載力研究

□張旭杰，付 偉，張曼飛，凡 哲

（西南林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院 云南 昆明 650224）

21 世紀(jì)以來，世界各國都在謀求經(jīng)濟快速發(fā)展，伴隨工業(yè)化石燃料肆意使用，導(dǎo)致CO2排放量迅速增加[1]，森林等植被面積銳減，各國都面臨著碳減排的壓力，能源消耗碳足跡和植被碳承載力越來越受關(guān)注。

目前，國內(nèi)外已有不少關(guān)于碳足跡的研究成果。SOVACOOL 等（2010）[2]對全球12 個大城市碳足跡進行了評價。KENNY 等（2009）[3]以愛爾蘭為例，對6 種碳足跡計算模型的效果進行對比。Benjamin 等（2011）[4]從城市、產(chǎn)業(yè)碳足跡角度，計算分析了倫敦、北京等12 個城市的農(nóng)業(yè)、交通業(yè)、建筑業(yè)和工業(yè)能源使用、廢棄物等方面的碳足跡。Hertwich（2009）[5]等采用MRIO 模型研究了多個國家和地區(qū)的碳足跡，結(jié)果表明，發(fā)達國家和地區(qū)碳足跡更高，且主要集中在產(chǎn)品生產(chǎn)和運輸業(yè)；發(fā)展中國家碳足跡較低，且集中于食品和服務(wù)業(yè)。Marilyn 等（2009）[6]對美國大城市人均碳足跡進行研究得出，大城市的能源利用率更高。趙榮欽等（2010）[7]研究了中國不同產(chǎn)業(yè)空間的碳足跡。韓艷莉等（2011）[8]研究了青海省碳足跡動態(tài)變化。趙先貴等（2013）、肖玲等（2013）[9]、李媛等（2011）[10]分別對北京、山東、寧夏的碳足跡和碳承載能力進行了研究分析。

云南自然資源豐富，植被覆蓋面積廣，在國家綠色發(fā)展理念下研究其碳足跡與碳承載力，可以為當(dāng)?shù)卮罅Πl(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)提供幫助，對我國總碳承載力貢獻也有重要意義，還可以補充云南能源消耗碳足跡與碳承載力的研究內(nèi)容。

1 云南能源碳足跡模型構(gòu)建

碳足跡是從生態(tài)足跡概念中延伸出來的，首先由英國提出[11]，之后被應(yīng)用到其他領(lǐng)域。碳足跡指在一定時期、一定區(qū)域內(nèi)為滿足人們生產(chǎn)生活方式的需要所排放出CO2的總量。

研究云南煤炭、焦炭、天然氣、汽油、煤油、柴油、燃料油及電力這8 種消耗量較大的傳統(tǒng)能源CO2排放量[12]。根據(jù)2006 年IPCC 為《聯(lián)合國氣候框架公約》及《京都議定書》中《國家溫室氣體指南》第2 卷（能源）第6 章提供的參考方法計算碳足跡[13]。

式中：CE為燃燒能源時釋放的CO2量，t；Ei為消耗第i種能源的量，t；EFi為消耗第i種能源轉(zhuǎn)化成CO2所需要的轉(zhuǎn)化系數(shù)。

電力屬于二次能源消耗，不直接排放CO2，因此借鑒2006 年國家的《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》中云南電力CO2排放系數(shù)，即0.714 kg/(kW·h)。其余能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)來源于2015 年《中國能源統(tǒng)計年鑒》附錄4。

2 云南植被碳承載力模型構(gòu)建

碳承載力是指能夠固定CO2的植被，主要研究森林、草地和農(nóng)作物這3 種植被的固碳量[14]。總的碳承載力包括森林固碳量、草地固碳量和農(nóng)作物固碳量的總和。基本計算公式見下式。

式中：CB為云南植被總碳承載力，t；Cf為云南森林碳承載力，t；Cg為云南草地碳承載力，t；Cp為云南農(nóng)作物碳承載力，t。

2.1 云南森林碳承載力模型構(gòu)建

總面積乘以森林的平均凈生態(tài)生產(chǎn)力再乘以CO2和C 的分子量比率，得出云南森林碳承載力。基本計算公式見下式[15]。

式中：Cf為森林碳承載力，t；Af為森林面積，hm2；CNEP，f為森林平均生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，取值3.809 6 t/hm2；為CO2和C 的分子量比率，即換算系數(shù)。

2.2 云南草地碳承載力模型構(gòu)建

草地面積乘以草地的平均生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，再乘以CO2和C 的分子量比率，得出云南草地碳承載力。基本計算公式見下式。

式中：Cg為云南草地碳承載力，t；Ag為云南草地面積，hm2；CNEP，g為草地的平均生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力取值，0.948 3 t/hm2。

2.3 云南農(nóng)作物碳承載力模型的構(gòu)建

第i類農(nóng)作物1 單位中所含的碳量、1-水分系數(shù)、1+根冠比、生物產(chǎn)量、CO2和C 的分子量比率這5部分乘積，得出云南農(nóng)作物碳承載力。不同農(nóng)作物的植被碳儲量估計參數(shù)是根據(jù)相關(guān)文獻資料整理所得。基本計算公式見下式。

式中：CP為云南農(nóng)作物碳承載力，t；Ci為云南單位生物量中的含碳率，%；Wi為云南第i類農(nóng)作物果實的水分系數(shù)，%；Ri為云南省第i類農(nóng)作物根冠比系數(shù)；Pi為云南省第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟產(chǎn)量，t。

3 云南能源碳足跡和植被碳承載力分析

3.1 云南能源碳足跡分析

從數(shù)字上來看，能源碳足跡總量先增后減，總體水平呈上升趨勢；從2008 年的27 248.37 萬t 增加到2012 年的36 436.96 萬t，增加了9 188.59 萬t，增長率為33.72%；2017 年減少到31 740.23 萬t，與2008 年相比增加了4 491.86 萬t，增長率為16.48%。

煤炭碳足跡在總能源碳足跡中占比最大，煤炭的碳足跡減少量并不明顯。從2008 年的15 186.66 萬t 減少到2017 年的14 372.06 萬t，僅減少了814.60 萬t；2009—2010 年漲幅為12%，從15 776.95 萬t 增加到17 709.80 萬t，增加了近2 000 萬t；2013 年后，煤炭碳足跡開始下降，2013—2015 年每年平均負(fù)增長率為11%。焦炭碳足跡次之，2008 年碳足跡4 054.66 萬t，2017 年碳足跡2 896.74 萬t，減少了1 157.92 萬t，負(fù)增長率為28.56%，平均年負(fù)增長率為3%。2012 年、2013 年碳足跡突增，其余年份均呈下降態(tài)勢。

除了煤炭、焦炭外，電力、汽油和柴油能源碳足跡在上升，其中電力和汽油逐年上升，并且幅度較大。從數(shù)字來看，電力2008 年碳足跡5 919.06 萬t，2017 年碳足跡10 981.96 萬t，增加了5 062.90 萬t；汽油在2008 年碳足跡536.76 萬t，2017 碳足跡1 004.55 萬t，增加了467.80 萬t；柴油2008 年碳足跡1 301.35 萬t，2017 年碳足跡1 919.19 萬t，增加了617.84 萬t。煤油、天然氣和燃料油在整個能源消耗碳足跡中占比較小，其對碳足跡的影響也比較小。

3.2 云南植被碳承載力實證分析

2008—2017 年云南總的植被碳承載力呈現(xiàn)上漲趨勢，2008 年碳承載力為33 952.42 萬t，2017 年碳承載力41 630.53 萬t，增加了7 678.11 萬t，增長率為22.61%。其中，森林碳承載力在植被總碳承載力中占75%，是固碳的主要力量，從2008 年的25 391.25 萬t增長到2017 年的32 136.58 萬t，增加了6 745.33 萬t，增長率為26.57%，總碳承載力的增加很大一部分原因是森林碳承載力的增加。草地和農(nóng)作物碳承載能力相對較弱，草地碳承載力最小，對總碳承載力貢獻小，平均僅占5%；農(nóng)作物是云南植被碳承載力重要的組成部分，占比在23%～24%，從2008 年的8 289.15 萬t增長到2017 年的9 442.83 萬t，增加了1 153.68 萬t，增長率為13.92%，農(nóng)作物的碳承載力是先增后減的趨勢，在2015 年達到了峰值，為10 003.53 萬t，而后減少，但減幅不大。

4 結(jié)束語

通過對云南2008—2017 年能源碳足跡與植被碳承載力進行了計算和分析，得出以下結(jié)論。2008—2017 年碳足跡先增后減，2008 年碳足跡27 248.37 萬t，2017 年碳足跡31 740.23 萬t，增加了4 491.86 萬t，增長率為16.48%，從2013 年開始又逐年減少。

在碳足跡中，煤炭、焦炭和電力占比較高，達到91%，因此這3 種能源是云南省碳足跡的最大貢獻者。植被碳承載力除了2010 年略有下降外均呈上升態(tài)勢，從2008 年的33 952.42 萬t 增加到2017 年的41 630.53 萬t，增長了7 678.11 萬t，增長率為22.61%，其中森林占據(jù)75%左右的比例，是云南固碳中的主要力量，農(nóng)作物占比為23%～24%，森林和農(nóng)作物是碳承載力重要的組成部分。

云南碳盈余先減后增，2008 年、2009 年碳盈余為6 000 萬t，2010—2014 年均碳盈余僅為1 232.63 萬t，2015—2017 年均碳盈余為9 512.15 萬t，碳盈余有多有少，總體生態(tài)承載力較好。