我國能源領域二氧化碳排放研究

2022-06-30 06:30:02樊立安張東明

低碳世界 2022年4期

樊立安，張東明

（浙江浙能興源節能科技有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的第5次綜合評估結果顯示，CO2是主要的人為溫室氣體，占2010年人為溫室氣體排放總量的72%，其次為CH4占20%，N2O占5%，含氟氣體占2.2%。美國商務部下屬國家海洋和大氣管理局網站資料顯示，自1990年以來，人類產生的溫室氣體對地球表面的加熱影響為3.14 W/m2。其中，CO2、CH4和N2O分別貢獻了66%、16%和6%，剩下的大部分影響來自于消耗臭氧的氟氯化碳。因此，控制CO2和CH4的排放是人類應對氣候變化的首要任務。從溫室氣體排放來源進行分析，人為CO2的主要來源是化石能源利用，而CH4的主要來源是土地利用和動物養殖。IPCC等機構的研究結果表明，要實現《巴黎協定》中確立的“努力將氣溫升幅限制在與工業化前水平以上1.5℃以內”的目標，全球人為凈排放量預估到2030年要比2010年減少約45%，并在2050年左右達到凈零。

我國是全球最大的能源生產國和消費國，能源結構以煤炭為主，煤炭供應量占全球的一半以上，能源領域碳排放量占總排放量80%以上[1-3]。自從我國提出要實現到2030年前“碳達峰”和2060年前“碳中和”的戰略目標以來，我國能源行業面臨了前所未有的轉型挑戰。基于此，分析研究我國能源全產業鏈及相關行業領域的CO2排放水平，尤其是化石能源燃燒利用所排放的CO2，對能源結構優化、能源轉型發展以及能源消費“雙控”等具有重要的理論價值及參考意義。

1 我國能源消費現狀

目前，我國可以獲得最近年份的分品種分行業能源統計資料為2018年，因此本文以2018年的能源生產和消費作為研究對象。化石能源的使用主要有兩個方向：①作為能源利用。②作為原料使用。2018年，我國作為原料、材料使用的化石能源約為2.66億t標準煤（折算成CO2排放量為6.07億t），這部分化石能源中的大部分最終將轉化為CO2排放。而按照目前的計算方法[4-6]，這部分化石能源排放的CO2并未包括在人為溫室氣體中。

1.1 能源供應總體情況

根據《中國能源統計年鑒2019》的統計數據，2018年我國可供本地區消費的能源量為47.3億t標準煤，其中煤炭占62%，石油占19%，天然氣占7%，核電占2%，可再生能源+固廢占10%。另外，我國進口能源（煤炭+石油+天然氣+電力）總量達到10.9億t標準煤，占供應總量的23%。

2018年，我國一次能源生產量總共為38億t標準煤，其中煤炭占69%，石油占7.1%，天然氣占5.4%。一次電力包括核電、水電、風電和光伏發電，共計20 698.15億kW·h，按發電煤耗法計算折6.32億t標準煤。

1.2 CO2排放因子確定

不同化石能源的碳排放強度不同，因此，為了保證碳排量計算的準確性，需要確定每種能源的碳排放因子[7]。

參考生態環境部發布的《2019年度減排項目中國區域電網基準線排放因子》[8]，化石燃料的CO2排放因子取自《2006年IPCC國家清單編制指南》能源卷第一章表1.4[6]，并按保守性原則取各燃料排放因子的95%置信區間下限值。

二次能源（熱力和電力）的CO2排放因子需要通過計算得到[9]。根據《中國能源統計年鑒2019》能源平衡表（實物量），2018年，我國的熱力產量為524 417.65萬GJ，綜合加權計算生產熱力所消費的化石能源CO2排放量為6.16億t，可計算得出熱力的CO2排放因子（均值）為99.19 kg CO2/GJ；2018年，我國的火電行業消耗燃料為87 884.75萬t標準煤，綜合加權計算火電生產的相關CO2排放量為39.57億t，可得2018年我國電力（等價）的CO2排放因子（均值）為4.5 tCO2/tce。

2 我國能源相關CO2排放計算分析

2.1 能源供給側CO2排放情況

通過某地區一次能源供應量計算獲得CO2排放量即為該地區能源利用相關的CO2排放總量。2018年，我國一次能源供給側CO2量為97.12億t。其中，煤炭及制品相關CO2量為72.33億t，占74.5%；石油及其制品CO2排放量為18.95億t，占19.5%；天然氣CO2排放量為5.84億t，占6.0%。

2.2 能源轉換側排放情況

在能源轉換環節，化石能源被轉換成電力和熱力、焦炭、石油制品等以滿足社會經濟活動需要。2018年我國電力和熱力生產行業排放的CO2總量約為43.82億t，轉換過程中消耗化石能源對應的CO2排放量如表1所示。2021年7月16日，全國碳市場上線交易啟動，全國2225家發電企業被率先納入全國碳市場。根據上述統計結果，我國以發電企業為主的碳市場規模在43億t以上。

表1 2018年電力和熱力能源轉換側CO2排放量單位：億t

2.3 能源消費側排放情況

終端能源消費量中包括化石能源的消費量和二次能源的消費量。直接消費化石能源而排放的CO2計算方法前文已述，而二次能源（熱力和電力）相關的CO2排放有兩種統計方式。

（1）直接排放法，即熱力和電力相關的CO2排放量統計在轉換環節，也就是統計在電力、熱力生產和供應業的排放量中[10]。

（2）間接排放法，即電力、熱力生產和供應業的CO2排放量只計算其轉換、輸送過程所排放的CO2。鑒于我國發電企業已納入全國碳排放權交易市場，因此，本文按直接法統計結果進行分析，以免重復計算。2018年各行業CO2排放量（直接排放法）如表2所示，經計算，2018年終端各行業CO2排放量約為97.96億t。