城鎮溫室氣體排放清單和低碳發展研究

何軍飛

(廣州能源檢測研究院，廣東 廣州 511447)

1 引言

改革開放以來，中國經濟高速增長，已經成為全球第二大經濟體[1]。根據國際能源署(International Energy Agency)統計，中國2017年碳排放量達到9258 MtCO2，約占全球碳排放的28.2%，為美國碳排放量的1.9倍[2]。2015年中國在《巴黎協定》承諾，至2030年中國單位GDP的二氧化碳排放要比2005年下降60%到65%，并達到二氧化碳排放峰值且爭取盡早達峰[3]。由此可知，中國在碳減排工作方面仍面臨巨大的壓力。城市作為人口集聚區，被認為是全球溫室氣體排放的主要驅動因素。城市地區的能源消費量占全球的67%～76%，其能源消費產生的溫室氣體排放已經占全球的71%～76%[4]。由此可知，有效控制城市溫室氣體的過快增長，有助于緩解中國的減排壓力。因此，早在2010年國家發改委就確定天津、重慶、深圳等8個城市為首批低碳試點城市，以推動我國落實控制溫室氣體排放行動目標。科學準確核算城市溫室氣體排放是低碳試點城市的首要工作，能夠為其制定針對性的減碳措施提供重要依據[5]。城鎮在中國屬于城市的重要組成部分，掌握城鎮溫室氣體排放量有助于促進城市低碳工作的開展。

目前，城市溫室清單編制依據的方法主要有：《2006年IPCC國家溫室氣體清單編制指南》(簡稱IPCC指南)[6]、《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》(簡稱省級指南)和《ICLEI城市溫室氣體清單指南》(簡稱ICLEI指南)[7，8]等。其中《ICLEI指南》和《省級指南》是基于《IPCC指南》基礎上進行編制。《IPCC指南》是基于屬地排放編制不能反映城市跨邊界活動及相關排放多的特征。《ICLEI指南》是基于西方國家城市開發，比較適用于中國城市的中心區，對于中國的城市適用性不高。《省級指南》是中國省級溫室氣體清單編制的依據，對于城市溫室氣體清單編制有一定參考作用。但是由于城市層面的統計數據相比省級層面仍不夠完善，導致《省級指南》在城市層面的應用存在一定局限性。由此可知，適用于中國城市溫室氣體清單編制的指南仍不夠完善。城鎮作為低于城市一個行政級別的區域，科學核算城鎮溫室氣體清單依然存在很多難題。

然而，目前國內外針對溫室氣體排放清單編制主要集中在省級和城市層面上，針對中小城鎮層面的研究較少。因此，嘗試建立中國城鎮溫室氣體清單編制體系，規定了清單邊界、清單范圍和數據調研等方面。同時，以廣東省中山市某個城鎮作為案例，核算了該鎮的溫室氣體排放量，分析了該城鎮溫室氣體的排放結構，識別關鍵排放源，并提出針對性的低碳發展建議。研究結果可為中小城鎮級別的溫室氣體排放的研究和實踐提供參考。

2 材料與方法

2.1 研究對象

以中山市某城鎮作為研究對象，選擇2015年作為基準年。2015年該鎮常住人口約為30萬人，轄區面積接近80 km2，全鎮地方生產總值接近300億元，三大產業比例為0.2∶55.4∶44.4。該鎮地處低緯度區，全境均在北回歸線以南，屬亞熱帶季風氣候，光熱充足，雨量充沛。

2.2 溫室氣體清單編制方法

2.2.1 核算邊界確定

本方法采用城鎮的行政區劃作為地理邊界對溫室氣體排放進行核算，一方面，符合我國以行政區劃為單位進行分級管理的制度；另一方面，溫室氣體清單相關數據均以行政區劃為單位進行統計。

2.2.2 核算范圍

溫室氣體清單范圍是指清單所包括的所有排放，一般可分為直接溫室氣體排放和間接溫室氣體排放。直接排放是指發生在城市地理邊界內的排放。間接排放是指由城市地理邊界內的活動引起，但發生在城市地理邊界外的排放。為了更好地區分直接排放和間接排放，并避免重復計算，采用《溫室氣體核算體系：企業核算和報告標準》中提出的“范圍”的概念，將溫室氣體排放劃分為3個“范圍”[7]。其中范圍一對應直接溫室氣體排放，范圍二對應間接溫室氣體排放。范圍三指范圍一和范圍二之外的其它間接排放，考慮到該范圍核算的復雜性和數據的可獲得性等限制因素，本文城鎮溫室氣體排放核算不納入該內容。

本文核算的溫室氣體種類為《京都議定書》規定的6種溫室氣體排放，即二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)，涵蓋能源活動、工業生產過程、農業活動、土地利用變化和林業和廢棄物處理5個排放源。不同排放源部門對應的溫室氣體排放種類和“范圍”見表 1。

表1 溫室氣體排放源部門對應的氣體種類和“范圍”

2.2.3 計算方法

溫室氣體核算可以采用基于測量和基于計算兩種方法。考慮到測量需要在排放源安裝處安裝連續監測系統進行實時監測，實施難度大。本文采用排放因子法進行計算，即通過活動水平數據和相關參數來計算排放量。其中排放因子主要來源《IPCC指南》和《省級指南》。

2.2.3.1 能源活動溫室氣體排放計算

能源活動化石燃料燃燒溫室氣體排放采用下式進行計算：

(1)

式(1)中，E能源為能源活動的溫室氣體排放量，tCO2e；FCi為第i種化石燃料的凈消耗量，對固體或液體燃料，單位為噸(t)；對氣體燃料，單位為萬立方米(萬Nm3)；Qi為第i種化石燃料的平均低位發熱量，對固體或液體燃料，單位為百萬千焦/噸(GJ/t)；對氣體燃料，單位為百萬千焦/萬立方米(GJ/萬Nm3)；EFi為第i種化石燃料的排放因子，單位為tCO2e/GJ。

其中排放因子按以下公式計算：

(2)

式(2)中,CCi為第i種化石燃料的單位熱值含碳量，單位為噸碳/百萬千焦(tC/GJ)；OFi為第i種化石燃料的碳氧化率，單位為百分數(%)。

上述碳含量和碳氧化率參考《省級指南》，CH4和N2O排放因子參考《IPCC指南》[6]，化石燃料低位發熱量同時參考《2012年廣東省能源統計報表制度》[9]中的折標系數和國家標準《綜合能耗計算通則》(GB/T2589-2008)[10]。

2.2.3.2 工業生產過程溫室氣體排放計算

水泥、鋼鐵和石灰等生產過程中碳酸鹽材料煅燒等均會產生溫室氣體排放，其計算公式如下：

(3)

式(3)中E工業過程為工業過程中產生的溫室氣體排放，單位為tCO2e；ADk為第k類產品的產量，單位為t；EFk為k類產品的排放因子，單位為tCO2e/t。

由于中山市該鎮沒有工業過程溫室氣體排放，因此本文不對該部分進行計算。

2.2.3.3 農業活動、土地利用變化和林業溫室氣體排放計算

農業活動溫室氣體排放包括稻田甲烷排放、農用地氧化亞氮排放、動物腸道發酵甲烷排放、動物糞便管理甲烷和氧化亞氮排放。土地利用變化和林業既包括采伐或毀壞林業產生的溫室氣體排放，也包括森林生長時吸收的溫室氣體。這兩部分溫室氣體排放的計算參考《IPCC指南》[6]和《省級指南》進行計算。

2.2.3.4 廢棄物處理溫室氣體排放計算

廢棄物處理溫室氣體排放包括固體廢棄物和生活污水及工業廢水處理，排放氣體包括甲烷、二氧化碳和氧化亞氮氣體。該部分溫室氣體排放參考《IPCC指南》[6]和《省級指南》進行計算。對于廢水人均BOD產生量采用該鎮廢水中化學需氧量乘以轉換系數0.47，再除以該鎮常住人口數及365 d獲得。其中轉換系數0.47為《省級指南》中表5.6中華南地區的數值。每年人均蛋白質消耗量則通過該鎮居民人均主要食品消費量乘以《中國食物成分表》[11]中對應種類的蛋白質含量獲得。

2.2.3.5 電力調入調出溫室氣體排放核算

電力調入調出溫室氣體排放計算公式如下：

E電=AD×EF電

(4)

式(4)中：E電為電力消耗引起的碳排放量，tCO2e；AD電為居民的電力消耗量，萬kW·h；EF電為電力碳排放因子，tCO2e/萬kW·h。電力碳排放因子取所在地市或省層面的電力排放因子，根據以下公式計算：

(5)

該式主要所做假設有：忽略電力交換產生的影響；忽略核電、風電和水電等發電過程的碳排放，電力碳排放均來源于火力發電過程；考慮了電力損耗的碳排放量。計算所用數據來自能源平衡表中的能源消耗數量。本文電力碳排放因子按廣東省層級進行計算，數據來源于《中國能源統計年鑒》中的廣東省能源平衡表[12]。

2.2.3.6 當量二氧化碳計算

在進行溫室氣體排放計算時，本文采用的全球變暖潛勢(GWP)為“政府間氣候變化專門委員會第五次報告”中的數值[13]。GWP是將不同溫室氣體按照其對氣候變化的影響折算成等當量二氧化碳的系數。隨著對氣候變化的科學研究的進步，GWP值會有所修正。

2.2.4 活動水平數據搜集

活動水平數據包括統計數據、部門數據、調研數據和估算數據。統計數據是指由統計體系提供的數據，包括城市當地統計局數據和其他統計部門的統計數據；部門數據是指統計部門以外的政府職能部門或者行業協會提供的數據；調研數據是指通過調研、抽樣調查等方式收集并匯總的數據；估算數據是指上述3種數據都缺失時，由職能部門業務骨干或相關行業專家根據經驗判斷得出的數據。數據的搜集方式包括“自上而下”和“自下而上”兩種方式，考慮到城鎮層面的統計數據和部門數據存在缺失，因此本文采用兩種方式相結合進行采集數據。具體溫室氣體活動數據調研清單如表2所示。

對于調研部門或行業的數量較多時，采用隨機抽樣的方法確定調研樣本數量，其計算公式如下[14]：

n1=Z2P(1-P)/e2

(6)

式(6)中n1為初始樣本容量；Z為統計量，取置信度為95%，則該值為1.96；P為概率值，取0.5；e為誤差值，取10%。則最終抽樣樣本量計算公式如下：

n=n1N/(N+n1)

(7)

式(7)中n為抽樣樣本量，N為某行業或部門總樣本量。

3 結果和討論

3.1 總體溫室氣體排放

中山市該鎮的溫室氣體排放結果見表3。2015年全鎮溫室氣體總排放量204.47萬tCO2e，以間接溫室氣體排放(范圍二)為主，范圍一排放為46.27萬tCO2e，占總排放量的22.63%；間接溫室氣體排放(范圍二)為158.20萬tCO2e，占總排放量的77.37%。由此可知，能源活動產生的溫室氣體排放為該鎮主要排放源，其次為廢棄物處理，而土地利用變化和林業產生的碳匯所占比例較小。其他研究學者研究其它城市溫室氣體排放，也得到同樣的結果。如深圳市能源活動產生的溫室氣體排放總量達到80.8%[15]，天津市達到75%[16]，重慶市則達到65%以上[17,18]，北京市和濟南市的廢棄物處理和農業活動產生的溫室氣體排放均占比不大[19]。這說明能源消費產生的溫室氣體仍占城鎮的主要部分，優化能源消費結構、提高能源利用效率仍是城鎮應側重的減排方向。

表2 城鎮溫室氣體活動數據調研清單

結合該鎮人口和GDP總量可得該鎮2015年人均溫室氣體排放量為1.44 tCO2e/人，單位GDP溫室氣體排放量為0.17 tCO2e/萬元。這兩個指標僅考慮“范圍一”的溫室氣體排放量，并將其于廣東省內各地市進行比較[20]，具體見圖1和圖2。由圖可知，中山市該鎮人均溫室氣體排放在廣東省內僅優于韶關市，但是萬元碳排放指標領先廣東省內其它地市，在澳門和深圳市之間。城市的溫室氣體排放與其城市結構、現有基礎設施和技術密切相關[21]。具有發達工業的城市相比依賴服務業的城市的人均排放要高。中山市該鎮屬于現代工業鎮，因此人均排放相對較高。但是其萬元排放較低，說明該鎮能以更少的資源能源消耗和更低的環境代價實現更高質量的發展，工業生產水平較高。

表3 2015年溫室氣體排放結果

圖1 人均碳排放對比

3.2 產業溫室氣體排放及特征

不同行業的溫室氣體排放結果見表4。對于范圍一，排放量最高的為第三產業，第二產業和居民生活分別居2、3位；范圍二中，排放量最高為第二產業，居民生活和第三產業分別居2、3位。

圖2 萬元碳排放對比

表4 不同行業的溫室氣體排放

3.2.1 分行業直接溫室氣體排放(范圍一)

范圍一排放主要來自一次能源的燃燒過程。在屬于范圍一的溫室氣體排放中，第三產業排放量占總排放量的51.92%；第二產業排放量占總排放量的43.35%；居民生活排放量占總排放量的5.57%；第一產業吸收0.83%。第三產業排放量占范圍一排放量的比重最大。在第三產業中，交通運輸、倉儲和郵政業的排放量占到第三產業總排放量的93.40%。排放量居第二位的是批發和零售、住宿和餐飲業(6.60%)。交通能耗包含包括所有行業的運輸環節能源消耗，由于該鎮常住人口較多，生活水平高，交通能耗高。

第二產業排放量占范圍一排放量的比重居第二位。第二產業的排放有53.56%來自制造業，39.34%來自電力、熱力、燃氣及水的生產和供應業，另有5.81%來自廢棄物處理，1.30%來自建筑業。第二產業排放量占范圍一排放的比重相比2010年有所下降，其原因主要是：制造業的數量減少約850家，原煤消耗大幅度減少，天然氣和生物質燃料的消耗有所增加，導致制造業的范圍一排放量下降14%左右；電力、熱力、燃氣及水的生產和供應業中的電力公司主要發電能源由燃料油和柴油改為天然氣和液化天然氣，導致范圍一溫室氣體排放量大幅下降。由此可知，降低該鎮一次能源消費產生的溫室氣體排放可從兩方面開展：優化第三產業中的交通運輸，如推廣新能源汽車應用，降低對燃油的消耗；第二產業中推廣清潔能源、可再生能源的應用，減少高排放燃料的使用。

3.2.2 基于外購電力使用的間接溫室氣體排放(范圍二)

范圍二為全鎮基于外購電力使用的間接溫室氣體排放。2015年全鎮“范圍二”溫室氣體排放總量為158.20萬tCO2e。在屬于范圍二的溫室氣體排放中，第一產業排放量占總排放量的0.40%；第二產業排放量占總排放量的74.32%；第三產業排放量占總排放量的10.24%；居民生活排放量占總排放量的15.05%。

第二產業排放量占范圍二排放量的比重最大。該產業的企業總數接近7500家，行業規模大，總耗電量近18.34億kW·h，電力消耗的溫室氣體排放量高達117.56萬tCO2e；在第二產業中，制造業合計7341家，能源消耗以二次能源為主，電力消耗多，造成該行業排放居高不下。第三產業雖然企業和機構數量多，但規模普遍偏小、不存在大功率的用能設備，因此電力消耗較少，使得該產業的范圍二排放低于居民生活排放。

不同行業范圍二的溫室氣體排放見圖3所示。從行業看，制造業現共有7341家企業，主要為加工制造企業，能源消耗以電力為主，用電設備多，用電量高居各行業之首，間接溫室氣體排放量最大，占范圍二排放總量的73.19%。

圖3 不同行業范圍二的溫室氣體排放

在制造業中，金屬制品業、橡膠和塑料制品業、電氣機械及器材制造業、計算機、通信和其他電子設備制造業、通用及專用設備制造業為范圍2排放最高的5大行業，占到了制造業范圍2排放總量的78.99%。中山市居民家庭電氣化程度高，家庭用電設備數量多。且該鎮地處珠三角地區，高溫時段較長，年平均氣溫為22.0 ℃，造成該地區空調年使用時間較長。因此，居民生活電力消耗高，導致該行業溫室氣體排放量較大，占范圍二排放總量的15.05%。批發零售、住宿餐飲業覆蓋的企業數量較多，達2073家，占第三產業企業和機構總數量的60%。雖然單家企業的用電量不高，但因為行業規模大，因此行業總用電量較大，使得該行業的溫室氣體排放數量較高，占范圍二排放總量的5.24%。

3.3 重點領域排放

3.3.1 工業排放

工業能耗產生的溫室氣體排放最高，該部門包括了采礦業、制造業、電力、熱力、燃氣及水的生產和供應業，以及建筑業，該部門排放占全鎮2015年能源活動溫室氣體總排放量的66.99%。其中，制造業溫室氣體排放量最大，占比達到92.72%，其次為電力、燃氣及水的生產和供應業，占比為6.20%，建筑業和采礦業占比分別為1.07%和0.01%。因此，開展工業減排增效仍是該鎮低碳建設工作的重要內容。

3.3.2 建筑排放

建筑排放，指建筑物內日常用能，如空調、照明、炊事、洗衣等能耗產生的排放。建筑部門排放占全鎮2015年能源活動溫室氣體總排放量的21.35%，為排放量第二大部門，其中商業建筑和居住建筑在該部門的排放占比分別為39.34%和60.66%。因此，該鎮可著重推進綠色建筑或節能建筑的建設，引導居民往節能低碳方向轉變以降低建筑能源消耗產生的溫室氣體排放。

3.3.3 交通排放

交通排放包含包括所有行業的運輸環節能源消耗產生的排放。2015年，交通能耗排放占全鎮能源活動溫室氣體總排放量的11.35%。由圖4所示，居民生活排放量最高，占該部門總排放的69.08%。常住人口多，居民生活水平提高，私家車數量增加是排放量高的主要原因。交通運輸、倉儲和郵政業排放量居第二位，占交通總排放的27.82%。交通運輸、倉儲和郵政業的企業數量不多，主要能源消耗為汽油和柴油，能源消耗高。制造業排放量居第3，占該部門總排放的1.67%，該行業共有7341家企業，即使單家企業運輸排放量不高，但由于企業數量多，因此產生的排放較高；其它排放量合計占總排放的1.42%。綜上可知，推廣節能車或新能源車的應用范圍和淘汰高油耗車輛，可有力促進交通排放的下降。

3.4 低碳發展建議

3.4.1 嚴格淘汰落后和過剩產能

嚴禁產能嚴重過剩行業新增產能項目在該鎮落地，加大淘汰落后和過剩產能力度；綜合運用差別電價，懲罰性電價、階梯電價、信貸投放等經濟手段推動落后產能主動退出市場；調整優化能源消費結構，落實煤炭消費總量控制，加快煤炭清潔高效利用；合理建設天然氣熱電聯產、分布式能源等集中供熱設施，加快推動鎮內企業、園區集中供熱，減少企業自備鍋爐數量；增加清潔能源供應，大力推動天然氣輸氣管道鋪設工程，提高鎮內居民天然氣使用率。

圖4 不同行業占交通溫室氣體排放的比例

3.4.2 強化交通運輸節能降碳

推行公交優先戰略，加快公共交通基礎設施建設。加快淘汰高能耗、低效率老舊車輛，重點在公交、出租、公務、專用車等領域優先推廣使用新能源汽車，逐步推進已建和在建的建筑物配套停車場、城鎮公共停車場以及住宅小區增建充電設施；積極發展現代物流業，加快推進物流公共信息平臺建設；實施綠色低碳公路建設工程，推行“綠色照明工程”，推動高速公路生態景觀林帶示范工程建設。

3.4.3 推進建筑節能降碳

推行綠色建筑標準，新建大型公共建筑、政府投資新建的公共建筑全面執行綠色建筑標準，嚴格執行工程建設節能強制性標準；大力推動既有建筑節能改造，推廣使用綠色建筑材料，鼓勵應用雨水回收、太陽能光伏、太陽能熱水等系統，以機關辦公建筑、綜合購物廣場等大型公共建筑為重點，實施用能分戶、分項計量，推進照明設備、空調系統等主要用能系統實施節能改造；推進可再生能源規模化應用，在有條件的新建建筑中推廣使用太陽能熱水系統、太陽能空調、空氣(水)源熱泵等可再生能源利用設備，在新建公共建筑、市政工程、保障性住房等工程建設項目中實施太陽能光伏、空氣(水)源熱泵等可再生能源的建筑一體化工程。

3.4.4 抓好公共機構節能節水降碳

提高公共機構能源資源計量器具配備率，定期開展年能源消費量達500 t標準煤以上或年電力消耗150萬kW·h時以上或建筑面積5000 m2以上的公共機構或集中辦公區能源審計；鼓勵黨政機關集中辦公區、學校、醫院等耗能較大的機構采用合同能源管理模式，以配電、空調、照明等用能系統為重點開展既有建筑綜合節能改造；開展節約型公共機構示范單位和節水型單位建設。

4 結論

本文建立城鎮層面的溫室氣體排放清單核算方法，明確核算范圍、計算方法、數據搜集方式和調研樣本數量等內容，有助于量化城鎮溫室氣體排放特征，最后制定針對性的低碳發展措施。選取中山市轄區一個鎮區作為案例，核算研究所得結論如下。

(1)2015年，該鎮溫室氣體總排放量204.47萬tCO2e，以間接溫室氣體排放(范圍二)為主。范圍一排放為46.27萬tCO2e，占總排放量的22.63%；間接溫室氣體排放(范圍二)為158.20萬tCO2e，占總排放量的77.37%。

(2)直接溫室氣體排放以交通運輸、倉儲和郵政業最高，占范圍1總排放量的48.49%，排放量居二、三位的行業分別為制造業(23.22%)以及電力、燃氣及水的生產和供應業(17.05%)。間接溫室氣體排放量最大的行業是制造業，占間接溫室氣體排放總量的73.19%。在制造業范圍二排放中，電力排放115.78萬tCO2e。

(3)根據核算結果制定該鎮低碳發展建議有：淘汰落后和過剩產能，優化能源消費結構；推進交通運行節能低碳化，加大新能源汽車和充電樁的應用力度；推進建筑節能降碳，實施綠色建筑和節能建筑建設；抓好公共機構節能降碳工作，以在全社會起示范作用。