基于LEAP模型的縣域碳達峰情景預測分析

摘要：縣域是我國資源稟賦最豐富的區域，也是新型城鎮化和農業現代化的耦合點。在推進碳達峰碳中和的過程中，縣域的生態功能舉足輕重。縣域興衰關系著我國發展全局，推動縣域經濟高質量發展是時代賦予的使命。本文以某縣為研究區，利用長期能源替代規劃系統（Long-range Energy Alternatives Planning system，LEAP）構建適用于縣域的碳達峰預測模型，分析縣域碳達峰情景，對重點領域進行碳達峰預測。未來，縣域要因地制宜，多措并舉，以高質量發展推進碳達峰碳中和，以降碳為抓手，實現綠色低碳發展。

關鍵詞：碳達峰；情景預測；縣域；長期能源替代規劃系統（LEAP）

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）04-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.04.051

Prediction and analysis of carbon peak scenarios in counties based on LEAP model

CHEN Haichao， ZHANG Jiayi， XIONG Ziyu

（POWERCHINA Jiangxi Electric Power Engineering Co.， Ltd.， Nanchang 330096， China）

Abstract： County is the region with the richest resource endowment in China， and it is also the coupling point of new urbanization and agricultural modernization. In the process of promoting carbon peak and carbon neutrality， the ecological functions of counties are crucial. The rise and fall of counties are closely related to the overall development of China， and promoting high-quality development of county economy is the mission entrusted by the times. Taking a certain county as the research area， this paper uses the Long-range Energy Alternatives Planning system （LEAP） to construct a carbon peak prediction model suitable for the county， analyzes the carbon peak scenarios in the county， and predicts carbon peak in key areas. In the future， counties should adapt to local conditions and take multiple measures to promote carbon peak and carbon neutrality through high-quality development， with carbon reduction as the focus， and achieve green and low-carbon development.

Keywords： carbon peak; scenario prediction; county; Long-range Energy Alternatives Planning system （LEAP）

當前，我國正處于經濟結構調整和發展方式轉變的關鍵時期，作為全球碳排放量最大的國家，在履行碳減排承諾、應對氣候變化和處理環境問題等方面面臨巨大的挑戰。2020年，我國宣布爭取在2030年前實現碳達峰，并努力在2060年前實現碳中和[1-2]。2021年10月24日，為了全面貫徹新發展理念，推動碳達峰碳中和，國務院發布《2030年前碳達峰行動方案》，重點關注2030年前碳達峰目標，并對推動碳達峰工作做出全面安排。長期能源替代規劃系統（Long-range Energy Alternatives Planning system，LEAP）是一個基于情景分析的自底向上的能源-環境核算工具。本文以某縣為例，結合重點碳排放行業，構建適用于縣域碳達峰預測的LEAP模型[3-4]，分部門測算碳排放量，以助力縣域碳達峰碳中和。

1 縣域碳達峰預測模型

根據縣域實際情況，建立LEAP模型，然后預測碳排放量，如式（1）、式（2）和式（3）所示。構建縣域碳達峰預測模型時，充分考慮該縣在經濟、產業結構和能源等方面的總體目標約束，合理預測各行業活動水平和能耗強度，得到各行業的碳排放量，并通過求和分析2020—2035年縣域碳排放量的變化趨勢。此外，根據測算結果，分析該縣重點行業和各能源品種消費引起的碳排放量變化，明確縣域碳達峰的主要約束性指標。

式中：C為碳排放總量；D為終端部門的碳排放量；T為能源加工轉換部門的碳排放量；Li， j為第i個終端部門的第j種終端能源活動水平；Ei， j為第i個終端部門的第j種終端能源強度；Fi， j為第i個終端部門的第j種終端能源的碳排放系數；Ps，m，t為能源加工轉換部門使用s種設備、消耗m種一次能源和t種二次能源而生產的產品數量；fs，m，t為能源加工轉換部門使用s種設備、消耗m種一次能源和t種二次能源的能源轉換效率；Fs，m，t為能源加工轉換部門使用s種設備、消耗m種一次能源和t種二次能源的碳排放系數。

碳達峰情景預測需要估算縣域化石能源燃燒的直接排放（能源活動的碳排放）和電力調入的間接排放，同時不扣除調出電力的間接排放[5]。要預測模型關鍵參數變化趨勢，如地區生產總值（Gross Domestic Product，GDP）增速、能耗雙控目標、碳排放強度和可再生能源發展目標等重要約束性指標；分析歷史年份各參數的變化規律[6]，研判行業技術進步與能效提升的潛力；對比同類型城市和行業的參數變化，充分考慮未來重點項目及節能項目的投產運行情況[7]。碳達峰預測的主要約束性指標設定如表1所示。相對確定因素包括社會經濟指標、能耗強度指標、碳排放強度指標和非化石能源指標，可變因素包括產業結構和能源結構。其中：社會經濟指標包括GDP增速和GDP目標值；能耗強度指標為單位GDP能耗下降率；碳排放強度指標為單位GDP碳排放下降率；非化石能源指標為非化石能源發電裝機規模；產業結構指標為第一產業、第二產業和第三產業的結構比例（簡稱三產比例）；能源結構指標包括煤炭消費占比、天然氣消費占比和油品消費占比。

2 縣域碳達峰情景分析

2.1 碳達峰情景下能源消費與碳排放

縣域碳排放量涵蓋行政區域內化石能源燃燒的直接碳排放和電力供應的間接碳排放[8]。根據該縣未來發展目標，經預測，縣域碳排放量將于2030年達到峰值，達峰時碳排放量為140.34萬t。其中，化石能源燃燒的直接碳排放量為114.29萬t，電力調入的間接碳排放量為26.05萬t。預測結果顯示，2035年縣域三產比例為11∶34∶55，綜合能源消費量為108.75萬t標準煤，較2030年增長14.26%。其中，煤炭消費占比為22.1%，始終保持緩慢降低的趨勢；油品消費占比下降至10.88%，天然氣消費占比達0.33%。到2035年，縣域碳排放量達127.66萬t。

2.2 碳達峰情景下電力生產與消費

根據碳達峰情景分析，隨著能源結構的調整與優化，未來，該縣用電量整體呈持續增長趨勢。經預測，2021—2025年電力需求年均增速為7.5%，2025年縣域用電量達13.17億kW·h；2026—2030年電力需求年均增速為6.5%，2030年縣域用電量達18.04億kW·h；2031—2035年電力需求年均增速為4.5%，2035年縣域用電量達22.48億kW·h。

3 重點領域碳達峰預測

“十三五”時期，該縣工業整體保持平穩發展，工業增加值年均增速達到7.9%，實現經濟持續平穩健康發展。“十四五”時期，縣域規模以上工業增加值的年均增速預期目標為9.0%左右。“十五五”時期和“十六五”時期，縣域工業經濟仍然保持持續增長，縣域規模以上工業增加值年均增速略有下降，預期目標分別為8.0%與8.5%左右。經預測，2025年縣域工業增加值能耗為41.04萬t。“十五五”時期和“十六五”時期，縣域工業增加值能耗分別下降10%、8%左右，即2030年工業增加值能耗為36.94萬t，2035年工業增加值能耗為33.98萬t。“十四五”時期，該縣積極實施工業能效提升行動，推進清潔能源替代，開展工業節能降耗，實現工業低碳循環發展，縣域工業單位增加值能耗將繼續下降，“十五五”時期和“十六五”時期仍保持下降趨勢。隨著全縣工業領域能源消費結構的優化，工業煤炭和石油消耗比例將逐步減少，而天然氣消耗和電力調入的比例將逐年增加。如圖1所示，工業領域，化石能源燃燒的直接碳排放在2020—2035年保持緩慢下降趨勢，未出現峰值，2035年直接碳排放量為55.06萬t，約占總排放量的80.3%，相較于2020年，排放量下降15.32萬t。

4 結語

縣域碳排放量涵蓋行政區域內化石能源燃燒的直接碳排放和電力供應的間接碳排放。經預測，縣域碳排放量將于2030年達到峰值，達峰時碳排放量為140.34萬t。到2035年，縣域碳排放量達127.66萬t。預測結果顯示，縣域碳排放量達峰后，工業領域的碳排放強度持續下降，碳排放量變化逐漸趨于平穩。未來，縣域要因地制宜，多措并舉，以高質量發展推進碳達峰碳中和，以降碳為抓手，實現綠色低碳發展。

參考文獻

1 郭士伊，王 穎.工業實現“碳達峰、碳中和”的五大關鍵領域[J].中國工業和信息化，2021（5）：34-38.

2 洪競科，李沅潮，蔡偉光.多情景視角下的中國碳達峰路徑模擬：基于RICE-LEAP模型[J].資源科學，2021（4）：639-651.

3 孫亞璐，丁 坤，楊昌海，等.“雙碳”背景下統籌保供與轉型的新型電力系統建設研究[J].電子元器件與信息技術，2023（3）：125-128.

4 張亞博.基于STIRPAT-LEAP模型的京津冀區域碳排放峰值預測[D].北京：中國石油大學（北京），2023：11-12.

5 張友國，白羽潔.區域差異化“雙碳”目標的實現路徑[J].改革，2021（11）：1-18.

6 孫培鋒，陸啟亮，鮑佳麒，等.縣級市碳達峰碳中和規劃案例分析[J].能源研究與信息，2023（4）：214-221.

7 馬曉哲.中國分省碳排放系統：模型和GIS[D].上海：華東師范大學，2011：15-16.

8 鐘 瑩.我國碳交易市場運行對區域碳排放效率的影響及作用路徑研究[D].長春：吉林大學，2023：8-9.