烟台市能源消费碳排放足迹变化及动态分析

王广成，王怡然

(1.滨州医学院 公共卫生与管理学院，山东 烟台 264003；2.山东工商学院 管理科学与工程学院，山东 烟台 264005)

人为温室气体大量排放是造成全球气候变暖的主要原因之一，碳足迹已成为测算温室气体排放量以及判断其对生态环境影响的重要评价指标之一[1-2]。国外的研究开始较早也比较深入，国家、区域和家庭等研究较多，针对不同行业也有研究[3-12]。国内研究起步较晚，集中在对全国、特定省市、经济区的能源消耗碳足迹的测算、生态压力和探讨碳足迹的影响因素等[13-19]。本文以烟台市为研究对象，采用生态足迹方法测算碳排放足迹的动态变化并进行生态压力和强度分析。研究能源消费碳排放足迹的动态变化及生态效益，可以为进一步优化烟台市能源利用结构和构建低碳型经济提供决策依据和智力支持。

一、区域概况

烟台市位于山东省东北部，是胶东半岛经济圈的重要节点城市，拥有丰富的黄金、菱镁矿、钼、滑石等70多种矿产资源以及丰富的石油和天然气资源。近年来，烟台市推动新旧动能转换，培育新兴产业，推进建设海洋经济，促进民营经济发展，并设置专项资金用于创新发展、规模升级，“四新”经济占比持续增加，新一代高新技术产业市场主体规模进一步壮大。

二、研究方法和数据来源

1.研究方法

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告规定二氧化碳当量为统一度量整体温室效应的基本单位。测算碳足迹的常用方法有投入产出法、生命周期评价法、IPCC计算方法、生态足迹法以及其他模型等[20]。本文采用生态足迹法，碳足迹指标是以消耗化石能源释放出的二氧化碳排放量所需要的林地吸收面积来度量[21]，即碳排放量与林地面积转换系数的比值，具体模型如下：

(1)

其中，CF为碳排放足迹；Ci为第i类能源的碳排放量，i代表不同能源类型；F为林地面积转换系数，依据世界自然基金会(WWF)网站选取F=6.49t/hm2。

碳排放的计算模型如下：

Ci=Pi×Qi。

(2)

其中，Pi为第i种能源所对应的按标准煤计算消费量，各类型能源的折标准煤系数根据《中国能源统计年鉴》给出的“各种能源折标准煤参考系数”[22]；Qi为第i种能源所对应的碳排放系数，来源于IPCC碳排放计算指南缺省值换算得到[23]。整理得表1。

表1 能源折标准煤系数和碳排放系数

2.数据来源

本研究所涉及的烟台市2006—2020年相关能源消费数据、人口、GDP、林地面积等数据来源于历年《烟台统计年鉴》《山东统计年鉴》和《烟台市国民经济和社会发展统计公报》，部分数据通过简单计算后得到。

三、能源消费结构与碳排放足迹

1.能源消费结构分析

随着工业化、城镇化的发展，2005—2019年烟台市总能源消费量呈逐年上升趋势，2005年为1 122.65万吨标准煤，增长至2019年最大值为2 175.30万吨标准煤，年均增加70.18万吨标准煤(见表2)，其中2012—2013年出现剧烈波动，原因是从2013年起电热生产和供应行业的能源消耗量剧增，导致总能源消耗量出现大幅增加。

表2 2005—2019年烟台市总能源消费量

表3表明，2005—2019年间烟台市化石能源消费所占比例由96%降至88%。对单项化石燃料进行分析，煤炭资源消费占化石能源消费的87%左右，虽然占比在逐年降低，但仍位于主体地位。石油资源消费量在经历几年快速增长后，迅速跌落至原消费量并持续下降。煤炭和天然气消费量都逐年增加，而且天然气消费量增速迅猛，年均增长率高达167.36%，从各燃料占比可以看出，化石燃料的消费占比在减少，以天然气为代表的高效清洁能源占比在逐年增加，烟台市的能源结构正在优化。

表3 2005—2019年烟台市化石燃料占总能源消费比重(%)

2.人均碳排放足迹分析

根据碳排放足迹计算方法，对烟台市2005—2019年的化石燃料消费的人均碳足迹进行了一系列测算，如表4所示。

烟台市人均总碳足迹在2005—2019年间从0.494hm2/人上升至0.870hm2/人，其中2012—2013年出现剧烈波动，与总能源消费量的变化趋势类似。比较不同分项，煤炭资源消费排放的二氧化碳不仅影响着煤炭人均碳足迹的变化，而且影响着总碳足迹的变化。天然气人均碳足迹随着其消费量的增加而增加，但由于它本身属于清洁能源，燃烧产生的二氧化碳少，所以天然气人均碳足迹的上升幅度并不明显。石油人均碳足迹大致可分2个阶段：一是2005—2008年，为快速上升阶段；二是2008—2019年，虽然有个别年份波动，但总体呈下降趋势，下降原因与近年来国家加大污染治理和控制措施有很大联系。

表4 2005—2019年烟台市人均碳足迹变化(hm2/人)

四、碳排放足迹生态压力和碳排放足迹强度分析

1.碳排放足迹生态压力分析

碳足迹生态压力EPICF被定义为区域内人类活动造成的资源消耗以及废物排放对自然生态系统造成的压力大小[24]。通过测算区域碳排放足迹生态压力评价该地区生态环境的安全性，表示消耗能源导致向自然生态系统排放二氧化碳造成的影响，其计算模型如式(3)，计算结果见表5。

EPICF=∑Cfi/S。

(3)

其中，Cfi为第i类能源的人均碳排放足迹；S为人均林地面积。

表5 2005—2019年烟台市碳排放足迹生态压力和强度

表5表明，烟台市的碳排放足迹生态压力从2005年的6.85增加到2019年的11.28，年均增长近0.3。碳排放足迹生态压力变化趋势与总能源消费量的变化有相似之处，通过表5可将烟台市碳排放生态压力大致分成四个阶段。2005—2008年生态压力上升，通过统计公报可知这期间烟台市林地面积逐年增加，说明主要是由于能源消费量的增加排放更多的温室气体造成碳足迹生态压力的增加。2008年到2012年间，在能源消费量变化幅度不明显以及政府重视植树造林保护环境两方面的同时作用下，碳足迹生态压力持续降低。2012年至2014年，由于能源消耗量剧增和林地面积的增速减缓，碳足迹生态压力表现为波动式上升。2014年之后，由于能源消费量的快速增加和林地面积的减少双重影响，烟台市的生态环境压力迅速增加。由此可知烟台市林地吸收二氧化碳的能力已经不能够抵消能源消耗带来的影响，自然生态系统的环境承受力降低逐年降低。未来烟台市经济持续发展，对各种能源的需求量只增不减，如果再不加强管理并实施措施，对自然生态系统造成的压力持续增加，威胁烟台市的能源生态安全。

2.碳排放足迹强度分析

碳排放足迹强度EFI表征每增加一个单位GDP所需要占用的能源足迹面积[24]。其计算模型为式(4)，计算结果见表5。

EFI= ∑Cfi/G。

(4)

式(4)中，Cfi为第i类能源人均碳排放足迹；G为国民生产总值。EFI作为逆向指标，表示区域能源利用效率的高低，单位产值的碳排放负荷大小。

表5表明，从2005年开始烟台市碳排放足迹强度随着国民生产总值的逐年增加在不断降低，到2019年碳排放足迹强度减少了0.085hm2/万元，平均每年下降0.006hm2/万元。一方面说明烟台市的经济发展水平在不断提高，国民生产总值快速增长，另一方面说明烟台市单位生产总值增长的碳排放负荷在逐渐减小。这是政府不断调整经济发展战略，优化能源结构和产业结构，逐步减少高耗能、低效益的产业得到的结果。

五、结论与建议

本文以烟台市为研究对象，采用生态足迹方法测算烟台市2005—2019年的能源消费碳足迹，并分析不同能源碳排放足迹的动态变化。得出的主要结论有：

第一，从能源消费结构来看，2005—2019年烟台市能源消费量逐年增多，化石能源消费所占比例减少至87%左右，煤炭资源消费仍然占能源消费主体地位，这是长期受以煤炭为主能源供应市场影响的必然结果，以天然气为首的清洁能源消费所占比例在逐年增加。建议继续优化能源结构，加快推进核电、海上风电、生物质发电等清洁能源发展，降低化石能源在能源消耗中的比重，重点改造高污染、高能耗、低效益的行业和企业，推进工业园区资源循环利用改造，建设中水利用、余热回收利用等循环利用体系，加快生产方式绿色转型。

第二，烟台市人均能源消费碳排放足迹从2005年的0.494hm2/人逐年上升，至2019年达到0.870hm2/人。碳足迹变化受煤炭资源消费影响；石油人均碳足迹虽然2005—2008年有上升趋势，但2008年以后总体呈下降趋势；天然气人均碳足迹随着其资源消耗量的增加有所上升。建议结合当地实际，重点发展电子信息、医养健康、先进材料及智能制造装备及现代海洋等主导产业，落实乙烯、高端铝等项目，建成高端化工产业基地，加强太阳能开发利用，充分开发利用新能源，加快调整能源结构和产业结构。

第三，烟台市碳排放足迹的生态压力总体变化趋势为增加，但随着林地面积的不断变化呈现不同的增长趋势。林地面积的增加可以抵消碳足迹生态压力的增加，但目前林地吸纳CO2的速度不足及抵消能源利用过程中产生的CO2量。建议扩大环保产业，在发展经济的同时减少污染物排放，持续增加森林草地面积，缓解城市生态系统压力。

第四，烟台市碳足迹强度逐年下降，这说明烟台市能源利用效率在不断提高，关于能源结构调整的措施逐渐发挥作用。建议根据当地自然条件和资源优势，鼓励发展创新，提高对清洁能源的开发利用效率，不断扩展产业链上下游附加产业，提高资源回收利用率，加快相关基础设施体系建设，减少污染物排放。

最后，结合文旅资源实施生态恢复和保护建设工程，提高环境生态承载力。结合各区市特色旅游文化，发展旅游经济，创建森林城市、村居，绿化荒山、净化水系、美化乡村、修复受损植被等，对难以耕种的坡地和生态脆弱区实行退耕还果还林。坚持发展林业、建设和保护生态环境，提高森林草地覆盖率，从而减小生态压力，保障生态安全。