惠州市工业碳排放与经济发展关系分析

2022-01-10覃小玲周艳芳

环境保护与循环经济 2021年11期

覃小玲周艳芳

（惠州市惠阳区污染防治中心，广东惠州 516200）

1 引言

为持续推进经济绿色低碳发展，广东省于2017年5 月印发了《广东省“十三五”控制温室气体排放工作实施方案》（粤府〔2017〕59 号），提出到2020 年单位GDP CO2排放比2015 年下降20.5%、碳排放总量得到有效控制的目标。目前，碳排放主要聚焦于碳排放量测算、碳排放时空分析、碳排放因素分解、碳排放与能源及经济发展关系等方面研究［1］。碳排放与经济发展关系分析常用方法为环境库兹涅茨曲线（EKC）、Tapio 脱钩分析、OECD 脱钩分析、关联分析。EKC 反映的是环境质量与经济发展之间的一种长期变化趋势，OECD 脱钩分析对基期选择较敏感，Tapio脱钩分析在基期选择上相对不敏感，为碳排放与经济发展关系研究的主流方法，在较多行业和地区中得到广泛应用［2-3］。孙叶飞等［4］结合Tapio 脱钩指数、Kaya 恒等式及LMDI 因素分解，分析了我国1996—2014 年期间能源消费碳排放与经济增长脱钩关系及驱动因素，指出未来进一步脱钩的主要驱动力来自能源结构因素和人口因素。刘博文等［5］运用LMDI 分解法和Tapio 脱钩指数法分析了我国1996—2015 年期间区域产业增长和CO2排放的脱钩弹性及脱钩努力程度，表明未来我国实现脱钩的重要方向为产业结构和能源结构调整。王君华等［6］采用Tapio 脱钩模型测算了2000—2011 年间中国工业全部行业以及分要素密集度行业的经济增长与CO2排放之间的脱钩关系及程度，提出中国新能源产业的快速发展是减少碳排放、促进工业经济增长与碳排放脱钩的根本途径。肖宏伟等［7］利用Tapio 脱钩模型探究了我国“十五”和“十一五”两个时期工业碳排放与工业经济增长之间的脱钩弹性，表明要切断工业经济增长与碳排放之间的联系，需要提高石油和天然气开采业、制造业、电煤水生产供应业及高碳排放行业的节能减排力度。杭维等［8］探索了湖北省2000—2012 年工业产值和碳排放的EKC 曲线类型和脱钩指数，指出该期间湖北省工业碳排放与经济发展之间主要表现为高水平的相对低碳发展趋势。

脱钩是指阻断生态环境压力与经济增长绩效间的纽带联系，反映经济增长与物质消耗不同步变化的实质。目前，我国利用脱钩模型进行实证分析较多，主要集中于国家层面、省级层面、区域层面，城市层面的研究相对较少，并且城市层面工业碳排放与经济发展方面的探究较缺乏，而针对惠州市方面的研究尚未见报道。因此，本研究以惠州市为对象，对工业源化石燃料燃烧排放的温室气体进行核算，并分析工业源碳排放与经济发展间的关系，为该市环境研究者和管理者制定温室气体控制方案或节能减排策略提供科学参考和决策依据。

2 材料与方法

2.1 研究对象

本文以2009—2018 年为研究年份，以惠州市工业部门为研究对象，主要工业行业包括电力及热力的生产和供应业、纺织业、纺织服装及服饰业、造纸及纸制品业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、化学原料及化学制品制造业、橡胶和塑料制品业、非金属矿物制品业、计算机、通信和其他电子设备制造业等。碳排放类别包括CO2，CH4，N2O 等3 种温室气体。

2.2 碳排放估算方法

碳排放测算常用方法学主要有IPCC 国家温室气体清单指南［9］、ICLEI 温室气体排放方法学议定书［10］、省级温室气体清单编制指南［11］，根据研究对象，本研究参考IPCC（2006）清单指南测算碳排放量。鉴于碳排放主要来自于传统化石燃料燃烧，本文选择原煤、煤制品、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气、其他石油制品等能源进行核算。碳排放计算公式如下：

式中，E 为温室气体排放量，t；i 为不同部门；j 为燃料类型；AC 为燃料j 消费量，t 或亿m3；NCVj为燃料j低位热值，TJ/Gg 或TJ/1011m3；EF 为温室气体排放因子，kg/TJ；10-6为单位转换系数。

式中的燃料消费量数据主要通过统计年鉴获取，净热值来自中国能源统计年鉴，排放因子主要来自IPCC 指南、省级清单指南及《广东省企业（单位）二氧化碳排放信息报告指南（2018 年修订）》［12］。根据IPCC第四次评估报告（AR4）［13］全球增温潜势（GWP）数据，以100 年影响尺度计，以CO2为基准，将CO2，CH4，N2O 排放量统一以CO2排放当量（CO2e）表示，并加和得到温室气体排放总量。

2.3 脱钩指数研究方法

近年来Tapio 脱钩常用于经济发展与碳排放之间的关系研究，其克服了计量纲变化的影响，脱钩指数计算公式如下：

式中，DI 为工业碳排放与增加值的脱钩指数，无量纲；%△C 和%△GDP 分别为工业碳排放和增加值在一段时期的增长率，%；C0和GDP0分别为计算起始期的工业碳排放与增加值，万元；Ct和GDPt分别为计算末期的工业碳排放与增加值，万元。参照孙叶飞等［4］、杭维等［8］的研究，根据不同的工业碳排放与增加值划分8 种不同的脱钩状态，见表1。其中，工业碳排放与经济增长最佳状态为强脱钩，即经济正增长的同时碳排放下降，最不理想状态与此正好相反。

表1 工业经济增长与碳排放脱钩状态分析模型

3.2 工业碳排放与经济发展趋势

由图2 可看出，惠州市工业碳排放在2009—2018 年间呈上升趋势，排放量为3 875.9 万—7 224.9 万t，其中2009—2012 年间惠州市工业碳排放出现了较大增长。该期间惠州市工业增加值总体为增加趋势，由2009 年的576.6 亿元增长到2018年的1 731.6 亿元，涨幅较大，其中2014 年后工业增加值涨幅趋缓。

图2 惠州市工业碳排放与经济发展关系

3 结果与讨论

3.1 分燃料类型碳排放

根据碳排放估算方法，测算了惠州市工业部门2009—2018 年不同燃料类型碳排放量，见图1。由图1可看出，各年原油碳排放量为2 140.9 万—4 322.8 万t，占比不低于47%，这主要与惠州市经济支柱石化行业消费大量原油有关。由于经济危机后国家采取刺激性措施逐步恢复经济发展，电热生产供应增加，“十二五”和“十三五”期间原煤碳排放占比较“十一五”末期明显增加。天然气作为清洁能源，在能源结构调整中具有较重要作用，其排放占比不可忽略，为6%～9%。

图1 2009—2018 年惠州市工业源分燃料类型碳排放

碳排放强度指单位工业增加值增长导致的CO2排放量，用于衡量经济增长与碳排放增长间的关系。若工业增加值增长的同时，碳强度下降，则说明实现了低碳发展模式［7］。2009—2018 年惠州市工业碳排放强度见表2。由表2 可知，惠州市2009—2018 年工业碳排放强度总体呈现逐渐下降趋势，由2009 年的6.72 t/万元降至2018 年的4.17 t/万元，这主要与当地工业生产技术水平及能源利用效率提高有关。

表2 2009—2018 年惠州市工业碳排放强度 t/万元

3.3 脱钩分析

基于Tapio 脱钩模型，结合惠州市经济发展与能源消费实际，构建惠州市工业碳排放与工业经济增长的脱钩模型。2010—2018 年期间惠州市工业碳排放变化率、工业增加值变化率及脱钩指数如图3所示。总体而言，惠州市工业碳排放变化率、工业增加值变化率及脱钩指数在2010—2018 年均波动较大。具体而言，碳排放变化率在2010 年最大，而后呈现下降趋势，更在2013 年、2014 年、2016 年出现负增长。惠州市工业增加值变化率在2010 年最大，而后呈现下降趋势，2014—2017 年相对稳定，而2018年出现负增长。从脱钩指数看，惠州市的工业增长和碳排放关系在2010 年为增长连结状态，2012 年和2017 年为扩张性负脱钩，2011 年、2013—2016 年为脱钩状态，上述年份均为低碳发展状态，说明惠州市在“十二五”及“十三五”期间所采取的节能减排、清洁能源、清洁生产、绿色产业等措施具有积极成效，一定程度上实现了工业经济增长和碳排放间依赖度的持续降低；而2018 年为强负脱钩，这与当年规模以上工业企业较大面积出现减产且减产企业主要集中在低能耗高产值的电子信息产业有关。

图3 2010—2018 年惠州市工业增加值和工业碳排放变化率及脱钩指数

3.4 不确定性分析

由于能源消费活动水平数据和排放因子信息在获取过程中存在统计误差、试验误差及估算方法的局限性，造成碳排放核算结果的不确定性。考虑到缺乏进行定量不确定性分析所需求的数据及工具，本研究对工业源碳排放结果的不确定性进行定性分析。碳排放估算中，电厂与工业源温室气体排放不确定性主要来自采用IPCC 的缺省排放因子，可能与惠州市的实际情况存在一定差异。同时，在工业源部门中，受制于数据的可得性，仅考虑原煤、原油、汽油、煤油、柴油、天然气、液化石油气、燃料油等12 种化石燃料的直接消费，且未考虑电力、热力消费导致的温室气体间接排放，由此可能会造成温室气体排放量的低估。尽可能采用国内实测或本地化排放因子，考虑更全面的化石燃料类别以及电热消费相关的间接排放是今后研究改进的方向。