榮成市碳排放現狀及2030年達峰前景分析

初吉忠

(山東省榮成市生態環境事務服務中心，山東 榮成 264300)

1 引言

“十三五”時期，我國高度重視節約資源和保護環境，在減排方面采取了一系列措施。2016年，我國簽署《巴黎協定》，將與全球其他國家保持協同，共同應對人類面臨的氣候變化問題，承諾二氧化碳排放在2030年左右達到峰值并爭取盡早達峰[1]。2020年9月22日，我國在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布，力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。還提出了推動世界經濟綠色復蘇的設想，要樹立創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念，抓住新一輪科技革命和產業變革的歷史性機遇，推動世界經濟“綠色復蘇”，匯聚起可持續發展的強大合力[2，3]。2020年12月份，中央經濟工作會議對制定碳排放達峰行動方案做出部署，碳中和成為我國的熱點話題和重要政策導向[4]。GDP比2020年翻一番的大背景下，如何在2030年前實現碳達峰，是一個值得深入研究的重要科學問題。關于這個問題，既要考慮碳達峰的需要，也要考慮經濟增長的需要，不可偏廢任何一方[5]。把碳達峰碳中和納入生態文明建設整體布局，是黨中央經過深思熟慮做出的重大戰略決策，事關中華民族永續發展和推動構建人類命運共同體，事關經濟社會綠色轉型和系統性深刻變革。為實現“雙碳”目標，國家“十四五”規劃提出支持有條件的地方率先達到碳排放峰值，并要求制定2030年前碳排放達峰行動方案[6]。

要實現碳達峰碳中和，首先要摸清一個區域到2030年碳峰值是多少，這是一個基礎數據，根據這個基礎數據采取相應的對策，才能確保碳中和。碳達峰的判斷標準是指用來判斷一個國家在當下某一年度的CO2排放量是否達到歷史最高值，并預測未來CO2年度排放量是否還會增加的依據。碳達峰包含著“發展”和“減排”兩個因素，發展是減排基礎上的發展，減排是發展過程中的減排，發展是目的和結果，減排是手段和保障，兩者相輔相成、互為一體[7]。因為峰值數據的取得較復雜，目前關于碳達峰碳中和路徑方面的研究較多，如劉衛東等[5]認為從GDP增速、碳強度下降速率與碳達峰時間的關系出發，將“中國碳峰值目標的實現問題”轉化為“碳排放強度下降速率的控制問題”，通過碳強度關鍵影響因子識別、碳強度預測模型構建、碳強度及CO2排放量的情景模擬，建立了我國2030年前碳達峰的數值模擬模型。中國何時實現碳達峰目標主要取決于能源結構調整步伐和GDP增速目標，激進的能源轉型能夠加速實現碳達峰目標，但可能會增大能源系統的脆弱性。燕東等[8]介紹3類主要的碳達峰情景預測模擬方法，并對其進行了綜合對比分析，同時對幾種代表性模型及應用情況進行梳理和評述。張世國等[9]基于中國經濟—能源—環境動態一般均衡模型模擬分析在2025年低值單峰情景、2025年高值單峰情景、2027年中值單峰情景、2025～2027年平臺型達峰情景等4種達峰情景下，碳減排政策對我國經濟的影響。

宋鵬等[5]以重慶市為案例構建本地化模型，探尋重慶市碳達峰目標下的關鍵影響因素及其碳減排路徑特征，結果表明：重慶市在當前碳減排措施力度下難以實現2030年前碳達峰目標，若強化碳減排措施，重慶市可于2025年前實現碳達峰目標，峰值約為1.62億t。產業終端能耗強度、能源消費結構、產業結構以及電力生產結構是影響重慶市碳達峰目標的關鍵因素。控制工業能耗和調整產業結構的碳減排效果相對其他措施更為顯著，且均具有減污降碳協同效應，應作為重慶市碳減排路徑的優先選擇。另外，還有一些學者對不同區域的碳達峰碳中和路徑進行了研究[10～13]，但少見針對縣級區域的碳峰值報道，因此，本文依據榮成市近幾年社會經濟發展、能源消耗情況，分析了榮成市二氧化碳排放現狀，找出榮成市碳排放的發展規律，得出2030年碳排放的峰值。同時，研究分析提出了從現在到2030年碳削減可采取的各種措施，通過這些減碳措施的實施，得到2030年榮成市可能的碳排放峰值。

2 榮成市能耗現狀

2.1 榮成市概況

榮成地處山東半島最東端，三面環海，海岸線長487 km，沿海分布10個海灣、115個大小島嶼，擁有中國北方最大的漁港——石島漁港。臨近煙威、石島、連青石漁場，是多種魚蝦洄游的必經之路，水產資源十分豐富，已發現的淺海和灘涂生物394種，主要經濟生物近百種。榮成市經濟發達，主要以海洋生物食品業、船舶及零部件業、機械制造業為主，是一個能耗占比相當較低的新興海濱城市[14]。

根據《榮成市統計年鑒》(以下同)，榮成市2016～2021年GDP保持增長狀態(表1)，年均增長率達到5.3%[15,16]。

表1 榮成GDP數據

“雙碳”目標中的碳指二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫、三氟化氮，這7種溫室氣體[17]。榮成市工業體系中，產生碳的氣體除了二氧化碳外，其他6種氣體基本沒有，可以忽略不計。我國在國民經濟和社會發展過程中，二氧化碳產生量的計算通常以消耗的電力、煤炭、油類和天然氣4種指標的量，乘以各自的碳系數得出二氧化碳的產生量，相加就是該區域的二氧化碳的產生量。

2.2 榮成市能耗現狀

2.2.1 電力消耗現狀

工業用電與居民及其他用電是兩個不同系統，用電量并不是同步同幅度增長，分開進行分析預測比較合理。榮成市2015～2021年電力消耗數據見表2。

表2 榮成市2015～2021年電力消耗數據

2.2.2 煤炭消耗現狀

榮成市2015～2021年煤炭消耗數據見表3。

表3 榮成市2015～2021年煤炭消耗數據

2.2.3 油品消耗現狀

2017年榮成市社會經濟發展平穩，油品消耗降幅超過10%是不合理的，故2017年的增長率未計入年均增長率分析。榮成市2015～2021年油品消耗數據見表4。

表4 榮成市2015～2021年油品消耗數據

2.2.4 天然氣消耗現狀

榮成市天然氣消耗主要是工業用氣和居民用氣2個部分，因為這兩部分用氣量的增幅是不相同，分開進行分析是合理的。1 m3天然氣按0.71 kg計重。

2021年，榮成居民23.9戶，戶均年用天然氣150 m3，居民用氣量為：150×0.71/1000×23.9=2.55萬t。2021年全社會用氣量為13.65萬t，工業用氣量為：13.65-2.55=11.1萬t。

2017年，榮成市開始關閉10 t以下燃煤鍋爐，企業建設燃氣鍋爐替代燃煤鍋爐，造成天然氣用量突增，增幅較大，屬于個別事項，故此次增長率不計入年均增長率分析。榮成市2015～2021年天然氣消耗數據見表5。

表5 榮成市2015～2021年天然氣消耗數據

從表2～表5中得出2021年榮成市的能耗情況，電力36.6億kW·h、煤炭56.6萬t、油類3.63萬t、天然氣13.65萬t。

2.3 榮成市碳排放現狀分析

山東省規定，電力消耗、燃煤、燃油、燃氣的碳排放因子統一采用2014年國家溫室氣體清單相關數據：電力消耗產生二氧化碳的系數是0.8606、煤炭是2.66、油品是1.73、天然氣是1.56[18]。

以此可以計算出各耗能指標二氧化碳的產生量。2015～2021年，消耗的電力、煤炭、油類和天然氣產生的碳排放量見表6。

表6 榮成市碳排放數據

2.4 降碳現狀分析

通過對碳排放現狀分析可知，碳排放主要來自電力和煤炭的消耗，這兩項產生的碳占比到達90%以上。因此，降低電力和煤炭的消耗是減少碳排放的關鍵。

2.4.1 電力降碳

多年來，榮成市政府出臺各種措施降低能耗，也就是電力消耗。榮成市單位GDP能耗一直處于降低水平，一直保持在年5%以上。

2.4.2 燃煤降碳

榮成市自2017年開始關停10 t以下燃煤鍋爐，到2018年底關閉200多臺10 t以下燃煤鍋爐。2019年開始逐步關閉20 t、35 t以下燃煤鍋爐，到2021年底，榮成市除了集中供熱的大噸位燃煤鍋爐外，其他單位都不存在燃煤鍋爐，燃煤量大幅度降低。如今，榮成市燃煤量已是極小化了。

2.4.3 森林固碳

根據《榮成市”十三五”林業發展規劃》，2015年底全市有林地面積76.4萬畝，林木蓄積量125.9萬m3。到2020年底全市森林覆蓋率達到43%，林木蓄積量達到160萬m3。據此得出“十三五”期間，每年林木蓄積量為：(160-125.9)/5=6.82萬m3

科學研究表明樹木每生長1 m3的蓄積，平均吸收1.83 t二氧化碳。以此計算出榮成市2020年底全市林木固碳量為：1.83×6.82=12.48萬t。

2.5 2021年碳排放量

由表7可知，榮成市2021年碳排放量為480.63萬t。

表7 榮成市固碳后碳排放數據

3 榮成市2030年碳排放量預測分析

3.1 能耗分析

3.1.1 用電量分析

本文認為由于工業用電與居民及其他用電是2個系統，各自有自己的規律，分開進行分析和預測比較合理，更能貼近實際。如果將這2個部分合為一體，按照全社會用電量進行預測，可能誤差較大。因此，本文對工業用電、居民及其他用電分開進行分析。

根據榮成市2015～2021年用電量數據(表2)分析得知，榮成市工業用電年均增長率為1.8%，依據榮成GDP的增長率，分析預測2022年至2030年榮成市工業用電年均增長率為2%比較合理。2021年用電量是17.8億kW·h，則到2030年榮成市工業用電量為：

17.8×(1+2%)9=21.27億kW·h

2015～2021年居民及其他用電年均增長率為9.58%，這其中2018年和2020年用電量突增，不能代表用電量的增長趨勢，這兩年的數據不應參加核算，其他年份用電量年均增速為5.4%，本文分析認為2022～2030年居民及其他用電年均增長率為5.4%是合理的。2021年用電量是18.8億kW·h，則到2030年榮成市居民及其他用電量為：

18.8×(1+5.4%)9=30.18億kW·h

據此分析得出：到2030年榮成市全社會用電量為:21.27+30.18=51.45億kW·h。

3.1.2 燃煤用量分析

榮成市煤炭消耗量一直是處于降低狀態。自2017～2021年淘汰完成35 t以下燃煤鍋爐為止，榮成市除了4個熱電廠及部分鎮街冬季集中供暖燃煤鍋爐外，其他單位不存在燃煤鍋爐。榮成市燃煤量已是極小化，分析預測到2030年，榮成燃煤量仍保持在2021年的水平，即56萬t左右。

3.1.3 油品用量分析

榮成市油品消耗主要是汽車和漁船消耗。根據榮成市2015～2021年油品消耗數據表(表4)分析得知，2015～2021年年均增長率為：-2.88%，考慮到2020和2021年車輛運行較少，年增長率在-2.0%是合理的。本文分析認為，2021～2030年，雖然汽車保有量在增加，但由于電動汽車的普及與高油價的影響，榮成市油品的用量會逐年減少，符合榮成市2015～2021年油品消耗年均增長率規律，年均增長率可采用-2.0%。這樣，2030年油品消耗量為：3.63×(1-2.0%)9=3.03萬t。

3.1.4 天然氣用量分析

根據榮成市2015～2021年天然氣消耗數據(表5)分析得知，榮成市天然氣消耗年均增長率為42.14%。由于2015～2021年，是榮成市能源結構大變革的7年，燃煤鍋爐的淘汰促進了燃氣鍋爐的建設，天然氣消耗量大幅度增加，這種增幅不能代表榮成市2021～2030年天然氣的增幅。

工業用氣量分析：2015～2021年榮成GDP年均增長率為5.7%，2021年增長率為8.3%。本文分析認為，榮成市自2021年后工業用氣量符合榮成市經濟社會發展規律，根據榮成市社會經濟發展規劃，到2030年榮成市GDP的年均增長率在8%左右，工業用天然氣消耗年均增長率在5%左右比較合理。

工業用氣量：11.1×(1+5%)9=17.22萬t。

居民用氣量分析：2030年榮成市居民戶將有24萬戶。由于經濟的發展生活水平的提高，戶均年用天然氣200 m3左右，則2030年榮成居民年用氣量為：

200×0.71/1000×24=3.41萬t。

2030年天然氣消耗量為：17.22+3.41=20.63萬t。

3.2 榮成市碳排放量分析

通過分析、預測，如不再采取新的節能減排措施，按照現在榮成市的能耗估算，到2030年榮成市消耗電力51.45億kW·h、煤炭56萬t、油品3.03萬t、天然氣20.63萬t，則碳排放量為：51.45×10×0.8606+56×2.66+3.03×1.73+20.63×1.56=629.16萬t。顯然，如此高的碳排放量難以實現國家要求的碳達峰目標。必須采取有力措施加大減排力度。

3.2.1 常規節能減碳分析

3.2.1.1 工業降碳分析

榮成市人民政府根據產業結構調整，決定于2022年8月關閉榮成市內水泥生產企業。2個企業年生產水泥分別為100萬t和80萬t。榮成水泥企業生產1t水泥需消耗38 kW·h電，年耗電量為(100+80)×38=6840萬kW·h。關閉后可削減碳排放：6.84×0.8606=5.89萬t。

3.2.1.2 森林固碳分析

到2020年底，榮成市每年林木蓄積量為6.82萬m3，榮成市森林覆蓋率較高，以后再提高森林覆蓋率難度較大，因此，2030年林木蓄積量仍以6.82萬m3計算，林木固碳量為12.48萬t。

3.2.1.3 藍色匯碳

“藍碳”是利用海洋活動及海洋生物吸收大氣中的二氧化碳，主要體現在：開展海洋海產養殖、海草床、鹽沼濕地等典型生態系統的培植，并將其固定、儲存在海洋中的過程、活動和機制。但是海洋碳匯作為新興的政策領域，對建立海洋碳指紋、碳足跡、碳標識相應的方法與技術、計量步驟與操作規范、評價標準等等都還沒有得到認可，因此，“藍色匯碳”目前不納入固碳范圍進行考慮。

到2030年榮成市碳排放量為：629.16-12.48-5.89=610.8萬t，即碳峰值為：610.8萬t。

3.2.2 核能降碳措施分析

數年來世界各國研究和實踐均證明，要實現能源系統清潔低碳轉型，核能必不可少。其生產過程中不排放溫室氣體，全壽期碳排放量小，同時具有能量密度高、無間歇性、占地面積小、受自然條件約束少等優點[19]。

降碳措施涉及到人們生活的方方面面，大到建設核電站小到節約一張紙。但電力和煤炭的碳排放量占全社會碳排放的90%以上，因此減少電力和煤炭的使用是降碳的最佳措施。推動電力行業低碳發展是中國有效控制CO2排放和推動盡早達峰的重要抓手[20]。

中國現代能源體系的要求是“清潔、低碳、安全、高效”，其中能源安全關乎國家安全。為了助力碳達峰、碳中和戰略目標的實現，關鍵是實施節能、去碳、創新、提效、應急、支撐和合作“七大戰略工程”[21,22]。

3.2.2.1 電力行業降碳

榮成市建有石島灣核電站，原規劃2017年底實現約660萬kW·h的發電能力，遠期規劃容量將達到900萬kW·h。受日本福島核電事故的影響暫停建設，2018年重新開工建設，目前已有20萬kW·h機組在運行，裝機容量很快超過百萬千瓦。如果2030年榮成市全部使用石島灣核電站的電力，那榮成的電力是清潔電力，電力的碳排放為零。則2030年榮成的碳排放量為：610.8-442.78=168萬t，碳峰值為168萬t。

3.2.2.2 核能供熱

現代保溫技術可以將核電的余熱輸送到200 km外的用戶使用。石島灣核電站距離榮成最遠的地方直線距離不超過70 km，因此石島灣核電站的余熱可以滿足榮成所有用戶的需求。如果2030年前，榮成市充分利用了石島灣核電站的余熱，則榮成的熱電企業將會被關閉，至少減少50萬t的煤炭消耗，可以減少碳排放量：50×2.66=133萬t，這時，碳峰值為：610.8-442.78-133=35萬t。

4 結論與討論

通過對榮成市電力、煤炭、油類和天然氣4項指標的消耗量及碳排放量的現狀分析、4項指標的消耗量及碳排放量的趨勢分析、固碳現狀及趨勢的分析、采取不同的降碳措施的分析等，得出榮成市2030年碳達峰時的排放量：當延用現有常規節能減碳措施時為610.8萬t，當使用全部采用核能發電時為168萬t，當同時采用核能發電、核電站余熱供熱時則為35萬t。有了碳峰值這個基礎數據，可以據此有針對性制定出切實可行的碳減排措施，為2060年實現碳中和打下堅實的基礎。

本文討論的3種不同情景下，碳排放量存在較大差異。在現實實踐中，要綜合考慮經濟增長和碳排放總量、就業、投資、消費、出口、物價等因素，建議選擇碳排放量最小的達峰路徑。為了促進2030年碳達峰目標實現，建議采取以下措施：

(1)依靠科技創新切實抓好提效和節能，加快推動產業結構轉型升級，加快技術進步，發展戰略性新興產業，提高產業部門的能源效率，促進經濟又好又快發展。調整產業結構。我國目前正處于供給側改革的關鍵時期，應充分利用各類政策條件，加快產業體制機制創新，加大產業的科技投入，增加產品附加值，降低高耗能產業的比例，對傳統工業進行升級，把低碳發展納入產業政策，探索能耗低、效益好的綠色發展路徑。

(2)降低煤炭消費比例，大力發展核能等新能源，優化能源結構，推動煤炭消費盡早達峰。中國現代能源體系的根本要求是“清潔、低碳、安全、高效”，其中“安全”是第一位的，能源安全就是國家安全。我國特殊的能源賦存結構決定了我國調整能源消費結構的難度，因此，應盡快研發技術可靠、儲存能力強、發電穩定的可再生能源技術，設計合理的補貼機制，降低可再生能源的發電成本，從而優化能源消費結構，促進碳排放早日達峰，同時控制能源消費總量，保持煤炭消費占比下降趨勢。

(3)繼續打好污染防治攻堅戰，實現減污降碳協同效應，開展大規模國土綠化行動，提升生態系統碳匯能力。