陕西省能源消费碳排放估算及碳减排对策

殷腾飞

【摘  要】碳排放量估算是实现碳达峰碳中和目标的重要前提，准确摸底基于省级视角的碳排放情况对于调整能源政策具有重要意义。论文采用国际通行的碳排放因子估算法对陕西省能源消费碳排放进行估算，结果显示，陕西省能源消费碳排放量总体较大，但呈现出增长率下降的趋势。

【关键词】碳排放;能源消费;排放因子

【中图分类号】X24 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2022）05-0132-03

1 引言

我国明确提出，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。作为世界煤炭生产和消费大国，我国2021年原煤产量40.7亿吨，同比增长4.7%，以煤为主的能源结构使我国面临严峻的碳减排形势。陕西省是我国能源大省，原煤产量稳居全国第三位。2021年，陕西省按规模以上工业口径统计的原煤产量为7亿吨，原油产量为2 552.76万吨，天然气产量为294.13亿立方米，分别同比增长2.7%、0.9%、7%。全省规模以上工业能源消费同比增长8.1%，其中，石油、煤炭及其他燃料加工业，黑色金属冶炼和压延加工业，化学原料和化学制品制造业，非金属矿物制品业，有色金属冶炼和压延加工业，电力、热力生产和供应业这六大高耗能行业能源消费占比为87%。全省全社會累计用电1 966.34亿千瓦时，同比增长13%。全省规模以上工业煤炭消费基本持平，同比增长0.5%。在以化石能源为主的模式下，陕西省实现“双碳”目标面临巨大的碳减排压力。准确摸底能源大省的碳排放情况，对于稳步推进能源产业调整、实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。

2 国内外研究动态梳理

2.1 国外研究动态

碳排放核算是对某个产品的生产过程或某个项目的运营过程中产生的二氧化碳和其他温室气体进行分析，并计算出总的排放量。早在1988年，世界气象组织和联合国环境规划署便开始探索推进碳排放研究与实践。1992年，联合国大会通过《联合国气候变化框架公约》，以应对全球气候变暖的不利影响。1996年，IPCC首次发布《国家温室气体清单指南》，把碳排放源分为能源、工业过程、溶剂及其他产品、土地利用和林地、农业、废弃物共6个部门，每个部门再细分为不同项目。直到2006年，IPCC对排放清单进行更新和修正，发布了《IPCC国家温室气体清单指南》（2006），把碳排放源分为能源、工业过程和产品使用、农业林业和其他土地使用、废弃物共4个部门，并在后续的修订中进一步明确了核算方法。IPCC提出的这种排放因子法是目前广泛使用的一种碳排放核算方法，通过先确定排放源和对应的排放系数，然后以二者的乘积估算碳排放量。国外学者Abushammala等[1]、Kaewmai等[2]、Gupta等[3]、Park等[4]、Hashim等[5]分别采用IPCC排放因子法对马来西亚垃圾填埋场、泰国棕榈油厂、废水处理、农田部门、能源工业的碳排放量进行估算。排放因子法能够较好地适应工业部门对碳排放的粗略估计，但是，由于燃料类型、燃烧技术、生产工艺条件、设备维护质量等因素的差异，该方法针对行业的碳排放核算具有很大的不确定性。Annadanam和Kota[6]对于排放因子法进行了改进，在对印度东北部铁路碳排放进行估算的过程中加入了机车年龄、功率和机车类型等因素，开发了一套自下而上的铁路碳排放清单，结果发现估算值比自上而下的方法估算值低。鉴于排放因子法的缺陷，也有学者利用物料守恒法进行碳排放核算，Foka等[7]利用物料守恒法对圣彼得堡聚集区的甲烷排放进行估算，这种方法是基于燃料投入的视角，通过质量守恒定律来核算碳排放量，能够考虑到生产设备之间的特性及差异。此外，有学者运用直接检测法，通过安装烟气检测仪来检测碳排放量[8，9]，应用该方法测量的数据较为准确，但是投入资源较多，适用性不强。

2.2 国内研究动态

国内研究能源产业碳排放核算主要关注3个环节：一是煤炭生产利用过程的碳排放核算。利用IPCC确定的碳排放核算方法估算煤炭开采运输和利用过程中的碳排放[10]，其中，露天煤矿的碳排放因子主要分为燃油、炸药、逸散、自燃和电力，在此基础上建立了基于生产环节的露天煤矿碳排放核算模型[11]。二是煤炭深加工过程的碳排放核算。孟春江[12]研究以煤为主要原料生产清洁燃料和基础化工原料过程中的碳排放核算，结合国内煤化工企业的生产工艺，提出国内煤化工企业的温室气体核算方法。三是煤炭消耗过程的碳排放核算。已有学者构建了从煤炭开采、加工、运输到终端发电等覆盖煤电产业链的碳排放核算模型[13]，另外，有专门针对我国燃煤电厂的碳排放核算模型，包括直接检测法、物料平衡法、IPCC因子分析法、投入产出模型法，涵盖锅炉煤燃烧、湿法脱硫和外购电力等方面。

3 碳排放核算方法概述

碳排放通常是指生产单位在消耗化石能源过程中排放的温室气体的总称，其中二氧化碳的比重最大。科学界普遍认同，二氧化碳是导致温室效应和全球变暖的主要原因，围绕节能降耗的相关研究多集中在提高能源利用效率、降低碳排放，从而减轻化石能源消耗对环境的影响。准确估算碳排放量是开展节能降耗的必要前提，目前，碳排放核算的主要方法有排放因子法、物料守恒法和实际测量法。排放因子法是IPCC和国际碳排放核算的主要方法，具有很好的适用性和操作性，可以选取排放因子法计算陕西省能源消费碳排放。排放因子法的计算公式为：

借鉴相关的研究方法，将化石能源消费量作为核算指标，选取原煤、原油、天然气等作为碳排放源，不同能源的二氧化碳排放系数见表1。

4 陕西能源消费情况与碳排放源分析

4.1 陕西能源消费情况

《陕西统计年鉴》显示，官方可查的能源消费数据包括能源消费总量、能源消费结构及比例，能源消费种类分为原煤、原油、天然气、一次电力及其他能源，针对碳排放源主要分析化石能源，因此，陕西化石能源消费包括原煤、原油、天然气3种。这3种化石能源消费量数据来自《陕西统计年鉴2001-2021》，其中，2000-2010年的统计年鉴并未公布各能源的消费量绝对值，因此，对应的数据由能源消费总量与消费结构比例计算而得。原煤、原油、天然气的消费量数据和碳排放结果见表2。

4.2 陕西碳排放源对比分析

陕西碳排放源主要包括原煤、原油、天然气，这3种能源的消费趋势如图1所示，可以看出总体呈现3个特征：第一，原煤消费量持续走高。2000-2020年，陕西碳排放源主要来自原煤消耗，原煤消费量由2000年的1 865.76万吨标准煤一直上升到2020年的10 168.92万吨标准煤，表明煤炭在陕西能源体系中处在绝对的主力地位。第二，天然气对石油的替代效应逐渐显现。陕西石油的消费量呈现先上升后下降的趋势，陕西天然气的消费量一直在稳步攀升，从2016年开始陕西天然气的消费量就超过了石油的消费量，表明天然气对石油形成了替代效应。第三，原煤消费量远远高于原油、天然气的消费量。陕西能源消费结构过度依赖煤炭资源，3种化石能源的消费量差距有进一步扩大的趋势。

4.3 陕西能源消费碳排放趋势分析

陕西能源消费碳排放趋势如图2所示。首先，从碳排放总量来看，2000-2020年，陕西能源消费碳排放量总体上呈现不断上升的趋势，碳排放量由2000年的5 064.6 t增长到2020年的21 899.67 t，碳排放量的持续走高主要受化石能源消费量增长的影响。其次，从碳排放的增长率来看，尽管陕西能源消费碳排放总量较高，但是相对增长率在逐年下降，2000-2014年，陕西能源消费的碳排放量增长率快速回落，碳排放增长率由2001年的17%下降到2014年的5.3%，2015年之后碳排放增长率基本稳定在1%左右，这表明陕西积极推进节能减排政策并取得阶段性成效，碳排放量逐渐趋于平稳。2020年，受经济外部环境和疫情影响，碳排放量环比减少0.7%。碳排放增长逐步放缓，推进能源消费端节能降耗是陕西继续降低能源消费产生的碳排放的重要途径，表明在能源消费总量稳定的前提下，可以实现对碳排放的有效控制。

5 陕西能源消费碳减排的对策

结合陕西能源消费现状，本文提出陕西能源消费碳减排的对策：①持续优化产业结构。陕西省产业结构以第二产业为主，2021年全省生产总值约2.98万亿元，其中第一产业和第二产业比重分别为8.1%、46.3%，第三产业比重为45.6%。同期全国产业结构中第二产业和第三产业比重分别为39.4%、53.3%，显而易见，陕西省第二产业比重比全国第二产业比重高6.9個百分点。第二产业对能源消耗的依赖度较高，为降低陕西能源消费的碳排放，需从根本上降低第二产业的比重，逐步淘汰经济效益差、能源消耗高、社会价值低的高耗能项目，并推动第二产业与第三产业的融合发展，实现整体碳排放的下降。②深入推进能源消费结构调整。目前，陕西省能源消耗主要依赖化石能源，这导致碳排放量居高不下，为逐步降低煤炭消费比重，对标国家2025年非化石能源消费比例20%的目标，积极发展风电、太阳能电、水电和其他可再生能源，梯度推进清洁能源对化石能源的替代，构建稳定、安全、可持续的现代能源供给体系。③促进能源全产业链碳减排。陕西省是我国煤炭、石油、天然气等化石能源的主产地，尤其是煤炭产量位居全国第三，除供应本省能源消费外，还有大量的煤炭资源输送到东南沿海地区，在煤炭运输、加工过程中也会产生碳排放。在煤炭运输过程中，可通过喷洒抑尘剂降低煤尘散逸，同时，可防止运输过程的质量损失。④稳妥推动高耗能行业用能转变。陕西能源消耗主要流向石油、煤炭及其他燃料加工业，化学原料和化学制品制造业等高耗能产业，2021年，陕西省六大高耗能行业能源消耗同比增长10.8%。因此，为实现碳减排的目标，必须推动高耗能行业的低碳转型，督促高耗能企业实施技术改造，降低能源消耗，以更大的决心和力度推动重点行业节能降碳，提高能源利用效率。

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【10】高俊蓮，徐向阳，郑凤琴，等.基于全生命周期的煤炭碳排放清单计算与不确定性分析[J].中国煤炭，2017，43（6）：22-26.

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【12】孟春江.中国煤化工行业温室气体排放核算研究[D].北京：清华大学，2014.

【13】夏德建，任玉珑，史乐峰.中国煤电能源链的生命周期碳排放系数计量[J].统计研究，2010，27（8）：82-89.