西安市碳排放动态演变及等级评估研究

黄仁全 曾倩

摘 要：摸清西安市碳排放底数并了解其演变规律，是实现双碳目标的基础。基于《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》和《省级温室气体清单编制指南》，对西安市碳排放规律进行了动态分析和排放等级评估。研究结果表明，在1995—2020年，西安市碳排放增长迅速，从899.12万t上升至4912.14万t，年均增长7.03%；其中能源消耗部门占比最大（77.38%～89.46%），汽车排放领域增长最快，年均增长20.07%。人均排放、单位面积排放和碳排放指数增长较快，年均增量率分别为5.28%、6.98%和6.22%，排放等级由很低（Ⅰb）升高至中下（Ⅱa）等级；单位GDP排放呈下降趋势，年均降低率为6.63%。从创新绿色低碳技术、优化产业结构、激发碳排放权交易市场活力等方面提出对策建议。

关键词：碳达峰碳中和；碳排放；碳承载力；评估；西安

中图分类号：X38文献标志码：A文章编号：1673-9655（2023）02-00-08

0 引言

2021年9月，国务院出台《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，10月批准了《2030年前碳达峰行动方案》。近年来，西安市采取了一系列碳减排措施，并取得了一定成效。根据2021年中国、陕西和西安统计年鉴显示，2020年西安市单位GDP能耗为0.30 t标准煤/万元，低于全国的0.54 t标准煤/万元和陕西省的0.52 t标准煤/万元，能源综合利用效率高于全国和全省平均水平。西安市城镇化、工业化加速发展，能源消费总量不断上升，随着经济发展和收入水平的提高，碳减排难度更大。

2021年2月生态环境部印发《省级二氧化碳排放达峰行动方案编制指南》（简称《省级指南》），摸清西安市碳排放底数并了解其演变规律，是实现双碳目标的基础。目前，国内学者对西安市碳排放测算的研究仍存在以下不足：一是核算账户存在缺项，测算结果偏差较大。例如，赵先贵（2015）能源消耗账户忽略了汽车排放[1]，孟观飞（2019）未将电力间接排放纳入核算体系[2]，张巍（2020）仅对能源消费账户进行了核算[3]。

二是研究时间跨度较短，数据相对陈旧。相关研究主要集中于2005—2018年[2-4]，关于早期和近两年的研究不够。三是核算标准主要参考《2006 IPCC国家温室气体清单指南》和《省级温室气体清单编制指南》（2011年试行），与2019年5月通过的《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》[5]（简称《2019清单指南》）相比，相关方法参数有待更新。

对此，本文主要贡献在于：基于《2019清单指南》和《省级指南》新标准，将燃油汽车排放、电力间接排放等纳入核算账户，提高碳排放核算精度；分析1995—2020年期间西安市碳排放动态演变，并对其碳排放等级进行评估。

1 碳排放核算方法及其评估模型

根据《2019清单指南》，结合我国《省级指南》，分别从能源消耗（CFE）、工业生产过程（CFp）、废物处理（CFw）、农业生产（CFL）、林业及其它土地利用（CC）方面核算西安市的碳排放（单位104 t）。其计算公式如下：

式中：Wp—人均温室气体排放指数，Wp=e/eg；e为人均温室气体排放量（t）；eg—应对全球气候变化目标的人均温室气体排量（t），取值为2；Wa—单位面积温室气体排放指数，Wa=Ea/Eg；Ea—单位面积温室气体排放量（t/m2）；Eg—应对全球气候变化目标的单位面积温室气体排量（t/m2），取值为2.33；Wp，max、Wa，max—全球人均温室气体排放指数、单位面积温室气体排放指数最大值，为确保有较好区分度分别取15和35（对应W目标值5.52）。根据该温室气体排放指数，制定了如表1的温室气体排放登记划分标准[1]。

2 西安市碳排放动态演变分析

2.1 数据来源

西安市碳排放核算中的相关研究数据，主要源自1996—2021年《西安统计年鑒》《西安年鉴》《陕西统计年鉴》《陕西年鉴》《中国能源统计年鉴》《西安市土地利用总体规划（2006—2020年）》等统计年鉴、政府官网以及部分期刊文献中的公开数据，个别年份缺失数据通过插值法和趋势外推法获得。

2.2 碳排放动态演变

（1）碳排放和碳承载能力

1995—2020年，西安市碳排放动态变化如图1所示。净碳排放从1995年的899.12万t上升至2020年的4912.14万t，是期初的5.46倍，年均增长7.03%。从五年规划期来看，“十五”（2001—2005）时期净碳排放增长最快，“十二五”（2011—2015）时期增长相对较慢。“九五”（1996—2000）和“十二五”时期，净碳排放均值高于初值和终值，呈倒“V”形发展态势；其余时期均值介于初值和终值之间，呈上升趋势。碳总排放量从期初的1384.99万t增长至期末的5648.44万t，为期初的4.08倍，年均增长5.78%。

西安市碳承载能力相对其碳排放能力增长较慢，从1995年的485.87万t增长至2020年的736.30万t，为期初的1.52倍，年均增长1.68%。期间，森林固碳能力贡献86.40%～92.65%，均值为90.68%。在“十五”时期，由于森林面积有较大幅度增长，使得碳汇能力增长较快，期间年均增长5.41%；“十一五”（2006—2010）期间碳汇能力略有降低，主要是由于草地和农业生产的碳汇能力下降引发，而“十二五”期间则主要是由于森林面积减小所致。分析表明，西安市碳排放远高于生态系统碳承载能力，且碳排放增速也远高于承载能力增速，处于碳盈余状态。

（2）各部门碳排放

各部门碳排放如图2所示，能源消耗部门增长较大，农业生产部门有所降低。能源消耗部门碳排放占比在77.38%～89.46%，均值为83.70%，为占比最大部门。碳排放由1995年的1117.24万t，增长至2020年的5053.34万t，为期初的4.52倍，年均增长6.22%。能源消耗部门碳排放形态与西安市净碳排放形态相似，即“十五”时期碳排放增长最快，“十二五”时期增长相对较慢，“九五”和“十二五”时期呈倒“V”形发展态势，其余时期呈上升趋势。

工业过程部門碳排放占比在0.74%～8.66%，均值为1.96%。工业过程部门由期初的16.55万t，增长至期末42.00万t，为期初的2.54倍，年均增长3.80%。“九五”至“十一五”期间，工业过程部门碳排放增长较快，特别是在“十一五”期间年均增长率高达76.77%。在“十二五”和“十三五”（2016—2020）时期，该部门快速增长态势得到扭转，呈现逐年递减趋势。

废物处理部门碳排放占比在6.35%～13.39%，均值为9.82%。废物处理部门由1995年的142.96万t，

增长至2020年的488.50万t，为期初的3.42倍，年均增长5.03%。“九五”时期，均值低于初值和终值，呈现“V”形发展态势，“九五”至“十二五”期间碳排放增长较快，但到“十三五”时期，年均增长率为负，且2018—2020年呈递减趋势，说明碳增长趋势得到有效控制。

农业生产部门占比在1.14%～11.00%，均值为4.2%。农业生产部门由期初的108.23万t，降低至期末的64.59万t，年均降低2.04%，也是四个部门中碳排放呈递减趋势的唯一部门。“九五”和“十五”时期，农业生产部门碳排放保持增长趋势，但此后总体保持递减趋势。

（3）不同温室气体排放

分析期间西安市CO2、CH4和N2O排放如图3所示，CO2和CH4排放增长较快，N2O排放相对较平稳。分析期间CO2占比在80.12%～91.06%，均值为86.55%，占比最大。CO2由1995年的1146.84万t，

增长至2020年的5137.51万t，是期初的4.48倍，年均增长6.18%。其中，“十五”期间增长最快，年均增长率高达16.63%，“十二五”期间呈现倒“V”形趋势。CO2的快速增长主要源自能源消耗部门中规模以上工业企业化石能源燃烧和汽车尾气排放。

CH4占比在7.16%～16.18%，均值为10.85%。CH4排放由期初的178.80万t，增长至期末的439.82万t，是期初的2.46倍，年均增长3.67%。CH4主要源自城市固体废物填埋释放，其占比由期初的66.35%提升至期末的87.15%，均值为76.14%。“九五”至“十二五”期间，CH4排放增长较快，在2013年最高甚至达到92.79%。在“十三五”期间，增长趋势得到扭转，主要得益于废物处理的有效控制，期间农业生产部门的CH4排放也呈递减趋势。

N2O占比在1.26%～4.68%，均值为2.61%。N2O排放由1995年的59.35万t，增长至2020年的71.11万t，是期初的1.20倍，年均增长0.73%。

2.3 能源消耗部门动态演变

根据上述分析，1995—2020年能源消耗部门碳排放占总排放的77.38%～89.46%，是最大碳排放部门，有必要对该部门碳排放特点做深入分析。从能源消耗部门碳排放绝对量分析（如图4所示），工业生产由1995年的869.23万t，增长至2020年的2500.33万t，是期初的2.88倍，年均增长4.43%，其绝对量在能源消耗部门中最高。“九五”期间工业生产碳排放呈递减趋势，“十五”“十一五”和“十三五”期间增长迅速，“十二五”呈现先增后降的倒“V”形发展态势。居民生活由期初的8.75万t，增长至期末的26.19万t，是期初的2.99倍，年均增长4.48%，其绝对量在能源消耗部门中最低。随着西安市人口的增长，居民生活碳排放增长较快。电力调度由1995年的221.93万t，增长至2020年的849.23万t，是期初的3.83倍，年均增长5.51%。“十二五”时期电力调度碳排放略有下降，其余规划期增长趋势明显。汽车排放由期初的17.33万t，增长至期末的1677.60万t，是期初的96.80倍，年均增长20.07%，是能源消耗部门中增长最快的领域，特别是在“九五”期间的年均增长率高达78.34%。“十一五”至“十三五”时期，由于汽车保有绝对量较大，汽车排放的增长率呈下降趋势。

从能源消耗部门碳排放占比分析（如图5所示），工业生产排放占比最高，居民生活排放占比最低。分析期间，工业生产占比为42.72%～77.80%，均值为60.41%，其中期初值为77.80%，期末值为49.48%，占比总体呈下降趋势，但仍然是能源消耗部门中占比最大构成。居民生活占比为0.16%～1.81%，均值为0.69%，其中期初值为0.78%，期末值为0.52%，占比保持总体稳定。电力调度占比为15.46%～43.57%，均值为20.30%，其中期初值为19.86%，期末值为16.81%，期末较期初略有下降，除个别年份（1998年）波动较大外，总体保持较稳定。汽车排放占比为1.55%～37.07%，均值为18.59%，期初值为1.55%，期末值为33.20%，也是能源消耗部门占比增长最快的领域。

工业生产排放在能源消耗部门中占比最高，从其使用化石能源占比分析（如图6所示），煤品占比最大。煤品在工业生产碳排放中占比66.61%～98.48%，均值为80.59%，期初值为93.39%，期末值为67.43%。油品在工业生产碳排放中占比1.19%～33.30%，均值为18.04%，期初值为6.35%，期末值为7.65%。天然气在工业生产碳排放中占比0.00%～24.92%，均值为1.37%，期初值为0.25%，期末值为24.92%。

2.4 排放等级评估

1995—2020年，西安市人均碳排放和单位面积碳排放如图7所示，呈显著上升趋势。人均排放由1995年的1.38 t，增长至2020年的5.02 t，是期初的3.62倍，年均增长5.28%。单位面积排放由期初的9.00 t，增长至期末的48.65 t，为期初的5.40倍，年均增长6.98%。西安市人均排放与单位面积排放趋势具有较强的相似性，期间二者相关系数高达0.99。在“十五”和“十一五”期间人均和单位面积碳排放增长较快，年均增长率均超过10%，“十二五”期间呈倒“V”形发展态势。1995—2020年，西安市人口期初值为648.21万人，期末值为977.97万人，为期初的1.51倍，年均增长1.66%，远小于净碳排放年均增长率（7.03%）。因此，在不改变经济发展模式情况下，人均排放值将仍有较大增长趋势。

1995—2020年，西安市碳排放綜合指数呈上升趋势（如图8所示）。综合指数从1995年的6.55，增长至2020年的29.62，为期初值的4.52倍，年均增长率为6.22%。在“十五”和“十一五”期间年均增长率超12%，“十二五”期间呈倒“V”形发展态势。碳排放等级由期初的很低（Ⅰb）逐渐升高至期末的中下（Ⅱa）等级。1995—2008年，西安市碳排放处于低排放等级，综合指数年均增长率为7.90%。其中，1995—2000年主要处于很低（Ⅰb）等级（1998年处于较低等级），2001—2008年处于较低（Ⅰc）等级。2009—2020年，西安市碳排放处于中排放等级的中下（Ⅱa）等级，期间综合指数年均增长率为3.40%。

1995—2020年，西安市单位GDP排放呈下降趋势（如图8所示）。每亿元GDP排放从1995年的2.72万t，降低至2020年的0.49万t，为期初值的0.18，年均降低率为6.63%，表明西安市碳减排技术不断提高。特别是在“十二五”期间，西安市单位GDP排放年均下降10.39%，绿色发展成效显著。

3 结论与建议

本文基于IPCC《2019清单指南》和我国《省级温室气体清单编制指南》，分别从能源消耗、工业过程、废物处理、农业生产、林业及其它土地利用方面，核算了1995—2020年西安市碳排放，分析了其动态演变特点并进行了综合评估，通过研究可以得到以下结论，并提出相应政策建议。

3.1 研究结论

一是1995—2020年碳排放增长迅速，碳承载能力有待提升。期间，西安市碳排放期末值是期初值的5.46倍，年均增长率高达7.03%。究其原因，一方面西安市碳总排放量增长迅速，期末值为期初值的4.08倍，年均增长5.78%；另一方面西安市碳承载能力提升缓慢，期末值为期初值的1.52倍，年均增长率仅为1.68%，特别是森林的碳汇能力有待进一步提高。

二是农业生产部门碳排放呈递减趋势，能源消耗部门是导致碳排放迅速增长的主要原因。在碳排放四个核算部门中，仅农业生产部门碳排放呈现递减趋势，其中能源消耗部门占比77.38%～89.46%，是导致西安市碳排放增长的主要原因。在能源消耗部门中，工业生产占比最大（42.72%～77.80%），而汽车排放增长最快（年均增长20.07%）。

三是碳排放综合指数显著上升，单位GDP排放呈下降趋势。分析期间，由于人均碳排放和单位面积碳排放增长较快，导致西安市碳排放综合指数显著上升，由期初的很低（Ⅰb）逐渐升高至期末的中下（Ⅱa）等级。单位GDP排放呈下降趋势，年均降低率为6.63%，表明西安市碳减排技术不断提高，绿色发展取得显著成效。

3.2 对策建议

一是改善能源利用结构，推进绿色低碳技术创新。能源消耗部门对西安市碳排放贡献最大，其中对煤炭的过度依赖以及汽车排放的迅速增长是主要原因。目前，以煤炭为主的能源结构在一段时期内无法改变，燃油汽车仍为市场主流。因此，需要尽快推广碳中和技术创新，在使用煤炭时实现低碳排放，加大技术攻关解决新能源汽车技术瓶颈。以“秦创原”创新驱动平台为依托，重点发展太阳能光伏、光热产业，通过可再生能源的利用改变过度依赖煤炭的能源格局；推进工业企业“煤改电”“煤改气”，改善能源结构。

二是优化产业发展结构，促进经济社会绿色转型。当前，西安市产业结构的“三二一”格局已经形成，但第二产业是造成碳排放增长的主要产业，未来需要进一步优化产业结构降低第二产业比重，限制和淘汰“两高”行业。以高新技术产业开发区、阎良国家航空高新技术产业基地、浐灞生态区等产业园为依托，大力培育以信息技术为核心的高科技产业。积极拓展服务业新领域，构建区域性商贸物流中心、金融中心、会展中心等，实现经济社会发展全面绿色转型。

三是强化市场作用，激发碳排放权交易市场活力。充分利用全国碳排放交易市场机制，进一步控制和减少温室气体排放，推动西安市绿色低碳发展。积极参与全国碳排放权交易市场陕西平台建设，持续做好纳入碳市场的化石、化工、电力等八大重点行业温室气体排放数据监测、核算报告、核查审核工作。从产业链视角重视碳资产价值，激发碳排放权交易市场活力，发掘工业产品、能源生产供应链和全生命周期的碳资产价值，推动碳资产价值在工业产品、能源等价格中的传导。

参考文献：

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[3] 张巍.基于Kaya恒等式的西安市碳足迹影响因素分析[J].环境科学导刊， 2020， 39（6）：40-45.

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Abstract： To find out the carbon emission base in Xian and understand its evolution law is the basis for realizing the dual carbon goal. Based on "IPCC 2006 National Greenhouse Gas Inventory Guidelines 2019 Revised Edition" and "Provincial Greenhouse Gas Inventory Compilation Guidelines"， the dynamic analysis and emission level assessment of carbon emission laws in Xian were carried out. The results showed that during the period from 1995 to 2020， carbon emissions in Xian increased rapidly， from 8.9912 million tons to 49.1214 million tons， with an average annual increase of 7.03%. The energy consumption sector accounted for the largest proportion （77.38%～89.46%）， and the automotive emission sector grew the fastest， with an average annual growth rate of 20.07%. The comprehensive index of per capita emission， emission per unit area and carbon emission increased rapidly， with an average annual increment rate of 5.28%， 6.98% and 6.22% respectively， and the emission level increased from very low （Ⅰb） to middle and lower （Ⅱa） level. Unit GDP emissions show a downward trend， with an average annual reduction rate of 6.63%. Suggestions are put forward from the aspects of innovating green and low-carbon technologies， optimizing industrial structure， and stimulating the vitality of carbon emission trading market.

Key words： carbon peak and neutrality; carbon emissions; carbon carrying capacity; assessment; Xian