“三线一单”减污降碳协同管控探索与实践：以烟台市为例

张南南，秦昌波，于雷，厉斌

（生态环境部环境规划院战略规划研究所，北京 100041）

引言

在“十四五”期间乃至未来很长一段时间，我国将面临如期实现空气质量持续改善和碳达峰、碳中和（以下简称“双碳”）的双重压力。研究表明[1]，我国的环境污染物与温室气体排放呈现同根、同源、同过程的特征，具有较好的协同减排潜力。为推动减污降碳协同增效，助力“双碳”目标实现，生态环境部等7 部门联合印发《减污降碳协同增效实施方案》（以下简称实施方案）[2]。实施方案的发布标志着我国生态环境保护工作进入减污降碳协同治理新阶段。随后，生态环境部配套出台一系列指导性文件，积极探索将减污降碳协同管控要求融入现有生态环境管理体系。

“三线一单”（生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和生态环境准入清单）是实现生态环境保护精细化管理、强化国土空间环境管控、推进绿色高质量发展的一项重要制度[3]。2021年底，全国“三线一单”共划分4 万多个环境管控单元，标志着我国以源头预防为主的生态环境分区管控体系基本建立[4]。然而，现有“三线一单”管控体系并未涉及“双碳”、减污降碳协同增效等要求。为落实国家“双碳”战略和生态环境部关于减污降碳协同治理要求，2021年，生态环境部在全国范围内选取16 个试点城市，探索将减污降碳协同管控融入“三线一单”体系的技术路径和管理模式。

烟台经济技术开发区是全国“三线一单”减污降碳协同管控试点城市之一，同时也是中国（山东）自由贸易试验区烟台片区承载地、山东新旧动能转换核心区。本文以烟台经济技术开发区为试点研究案例，探索“三线一单”生态环境分区管控促进减污降碳协同管控的技术路径，以期为完善“三线一单”编制技术方法提供借鉴。

1 “三线一单”减污降碳试点主要任务和技术路线

参照生态环境部印发的《“三线一单”减污降碳协同管控试点工作方案（征求意见稿）》[4]和《“生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境准入负面清单”编制技术指南（试行）》[5]，从基础评价、“三线”减污降碳协同性分析、生态环境准入清单优化三个方面开展试点研究任务。本文研究技术路线如图1所示。

（1）基础评价。基于“三线一单”现有工作成果和“双碳”工作基础，分析污染物和CO2排放现状特征、中长期趋势等，明确未来减污降碳的重点行业、重点分区和重点管控单元。

（2）“三线”减污降碳协同性分析。以大气环境质量底线、能源利用上线等碳污紧密相关的两条上线为重点，通过建立PM2.5改善目标——大气环境质量底线目标、“双碳”目标——能源利用上线目标间的映射关系，评估分析满足多目标情景下大气环境质量底线、能源利用上线等目标协同性、管控分区协同性、技术措施协同性。

（3）生态环境准入清单优化。聚焦重点行业和领域，衔接上述“三线”协同性分析结果，从空间布局约束、污染物和碳排放控制、环境风险防控、资源利用效率等方面，补充纳入“双碳”目标约束下的额外管控要求，提出以减污降碳协同增效为导向的生态环境准入清单优化方案。

（4）提炼技术路径。归纳提炼“三线一单”生态环境分区管控促进减污降碳协同增效的技术路径，形成可复制可推广的技术流程和成果表达形式。

2 烟台开发区协同管控试点研究

2.1 基础评价

2.1.1 大气污染物和CO2一体化排放清单构建

现有大气污染物排放清单和CO2排放清单，在源分类体系、统计口径、核算方法等方面均存在较大差异，导致在协同管控政策制定和实施过程中缺乏有效数据支撑。从整体来看，大气污染源排放清单体系划分得更加精细，点源排放通常细化至企业级；CO2排放清单多基于能源统计数据测算，整体较为宏观。因此，本研究以大气污染物排放清单为基础，采用自下而上的方法建立大气污染物和CO2一体化排放清单，一方面可以从排放源头理清减污和降碳间的协同机理；另一方面能够建立排放源与“三线一单”管控单元之间的空间映射关系，用于评估分析管控单元甚至更小尺度空间单元上的减污降碳协同关系。烟台开发区大气污染物排放清单和CO2核算分别参考《城市大气污染物排放清单编制技术手册》[6]和《省级温室气体清单编制指南（试行）》中的技术方法。其中，活动水平数据主要来源于环境统计数据、排污许可、污染源普查数据、实地调研等。

一体化排放清单核算结果表明，开发区CO2排放量呈现工业占绝对主导地位，且集中分布龙头企业。2020年烟台开发区CO2排放量为2150 万t，其中工业是其排放主要来源，占比97%；交通、居民生活、建筑、农业等领域CO2排放占比均较小，合计占比3%以内。从工业行业来看，化工和电力热力两个行业分别占工业CO2排放总量的52%和45%。

2.1.2 基础底图构建

根据《“三线一单”减污降碳协同管控试点工作方案（征求意见稿）》中任务要求，基础底图构建主要涉及环境管控单元和大气环境管控分区。为确保基础底图划定一致、数据一致、标准一致，在原烟台市公开发布的“三线一单”工作底图基础上，提取烟台开发区环境管控单元和大气环境管控分区图（图2 和图3）。在此基础上，耦合碳排放相关基础数据库，建立管控单元—重点排放行业—技术措施库的空间映射关系图，作为“三线一单”碳排放基础数据库和减污降碳基础底图。

图2 烟台开发区环境管控单元示意

图3 烟台开发区大气环境管控分区示意

2.2 “三线”减污降碳协同性分析

2.2.1 目标协同性分析

在完成基础底图构建的基础上，聚焦“双碳”目标、PM2.5浓度目标、能源利用上线目标等，开展多目标协同性分析。首先，需要衔接开发区“双碳”工作基础。烟台开发区作为国家级生态工业园区，于2022年9月已经完成《烟台经济技术开发区碳达峰碳中和实施路径专项报告》（以下简称专项报告），该专项报告明确了开发区“双碳”目标、主要任务及实施路径。根据专项报告中“双碳”预测模型（图4），不同控制情景下协同降碳强度和力度均存在较大差异。总体来看，开发区将于2027—2030年实现碳排放总量达峰，峰值在2410 万～3239 万t，2060年左右实现碳中和。为尽可能发挥降碳对减污的协同促进效应，选取强化情景作为“双碳”目标下PM2.5浓度目标、能源利用上线目标分析的基准情景。

图4 不同情景下烟台开发区中长期碳排放量预测

从能源利用上线目标协同性来看，根据强化控制情景预测（表1），烟台开发区2025年能耗总量预计在1600 万吨标煤以内，预计碳排放强度下降30%左右，单位地区生产总值（GDP）能耗累计下降25%。由于山东省及烟台市并未分解“十四五”能耗强度和碳排放强度目标至烟台市及烟台开发区，按照全国和山东全省平均水平估计，烟台开发区碳排放强度目标和能耗强度目标能够满足国家和山东省“十四五”规划目标要求，以及烟台市“三线一单”中预测目标。

表1 强化情景下烟台开发区碳排放情况

从大气环境质量底线目标协同来看，采用CMAQ 模型对2025年、2030年、2035年PM2.5浓度模拟分析表明，强化情景下控制政策能够较大程度促进烟台开发区空气质量的持续改善。假定烟台开发区周边区域按照同等减排比例测算，2025年、2030年、2035年烟台开发区PM2.5浓度分别达到27μg/m³、25μg/m³、24μg/m³。 与当前“三线一单”设定的2025年和2035年PM2.5浓度目标相比，PM2.5浓度目标分别降低3μg/m³和1μg/m³。说明开发区制定的“双碳”实施战略与实施路径能够有效促进PM2.5浓度的持续改善。

2.2.2 空间协同性分析

本研究将大气污染物和CO2排放源在空间位置上的差异定义为空间协同性。通过开展大气污染物和CO2空间协同性评估，能够有效识别CO2排放量较大且游离于大气高排放重点管控区之外的网格单元，补充纳入高排放重点管控区。现有“三线一单”编制技术指南中仅将大气环境高排放重点管控区定义为工业园区、大气污染物排放量较大的区域，未考虑CO2排放的影响因素。因此，通过引入大气污染物和CO2空间协同性评估方法，识别大气污染物和CO2排放“双高”的区域，可以作为大气高排放重点管控区划定方法的补充完善。

研究采用大气污染物和CO2排放双高“热点”网格的方法来量化两者空间协同关系。首先，通过排放清单空间分配方法[7]，利用Arc GIS 软件，将一体化排放清单分配至500 m×500 m 的网格单元。然后，对网格化CO2排放量由大到小进行排序，筛选占比前1%（15 个）的网格单元作为热点网格。对热点网格中的污染物排放量进行统计分析发现（图5），筛选出的15 个500 m×500 m 热点网格，仅占总网格数的1%，贡献了开发区99%的CO2排放，90%的CO 和一次PM2.5，80%以上的SO2、NOx、VOCs、PM10排放。说明开发区CO2排放具有更高的空间集聚性，主要大气污染物排放与CO2排放空间分布具有较好的一致性。

图5 热点网格中各常规污染物排放占总排放量的比重

将上述评价得出的15 个“双高”排放热点网格与现有大气高排放区域叠加分析（图6），发现有6个网格单元位于大气高排放重点管控区，5 个网格位于布局敏感重点管控区，3 个位于受体敏感重点管控区，1 个位于一般管控单元。排除热点网格中采用电力、天然气等清洁能源的工业企业，聚焦“两高”行业，进一步筛选以电力、热力、化学品制造为主导的4 个热点网格单元。

图6 大气热点网格与管控分区分布示意

将上述识别出的4 个热点网格，叠加土地利用数据、高分辨率卫星遥感影像等，提取网格单元所在工业用地斑块或工业集聚区边界作为新增减污降碳协同重点管控区域。如图7所示，新识别出3 个区域可以作为后续大气环境高排放区域细化调整的参考。

图7 新增减污降碳协同重点管控区示意

2.3 生态环境准入清单优化

基于基础评价识别的重点行业和重点管控单元，结合一体化排放清单，建立管控单元—重点排放行业—技术措施库的空间映射关系图。在目标和空间协同性分析的基础上，构建减污降碳协同度量化评估方法，对强化情景下采取的技术措施开展协同度量化评估，并将协同效果较好的技术措施合理分解为空间布局约束、污染物和碳排放控制、环境风险防控、资源利用效率四个维度的管控要求，补充纳入生态环境准入清单。

2.3.1 减污降碳协同指数构建

现有关于协同度量化方法的研究多采用边际减排成本法、协同坐标系法、弹性系数法、协同指数法等[8,9]，目前尚未形成统一规范的方法。考虑方法的适用性和可操作性，本研究拟采用协同减排当量（EReq）和协同效应系数（S指数）两种方法分别量化不同技术措施的协同性。在管理实践过程中，实施某一技术措施或减排工程时，往往会产生多种污染物同时减排的现象。为了合理评价这类措施，需要将多种污染物的减排效果统一到同一尺度上，以综合评价协同控制措施对多种污染物的协同控制效应。参考毛显强等的研究方法[10]，本文采用归一化方法量化多污染物协同减排当量（EReq），用以反映温室气体与大气污染物协同减排的总体效果，其归一化计算公式如下：

式中：EReq表示协同控制减排当量；RCO2和Rp分别代表CO2和大气污染物权重系数；QCO2和QP分别代表CO2和大气污染物减排量；α代表CO2的当量权重系数；β、γ、δ…代表大气污染物（SO2、NOx、PM…）当量权重系数。

当前不同污染物当量权重系数的取值并未形成统一规范的方法。从操作层面看，中国已经实施多年的碳交易价格，在一定程度上可以表征减排温室气体的综合环境效益。对于大气污染物而言，《中华人民共和国环境保护税法》规定的环境保护税税率也能够在一定程度上反映不同污染物对环境和社会经济的综合影响。税率越高，说明这种污染物的综合影响越大，污染物的权重系数相应越高。以该税率为依据获得污染物的权重值，具有较好的法律基础。综合温室气体和不同大气污染物的货币化价格，即可得到各自的归一化权重，如表2所示。

表2 大气污染物和CO2归一化权重值

将表2 中各权重值应用于公式（2），可得出协同控制减排当量计算公式如下：

尽管EReq能够表征某一技术措施对大气污染物和CO2减排的总体效果，但难以反映部分技术措施实施后产生的降碳增污或降污增碳的差异，如碳捕获、利用与封存（CCUS）、超低排放改造等减污降碳不协同或弱协同技术的应用。因此，为进一步评估某一技术措施对大气污染物和CO2减排的差异性，在上述归一化协同减排当量的基础上，定义S指数。S指数表示实施减排措施或技术时，减排单位大气污染物带来的协同降碳量。计算公式如下：

2.3.2 重点行业技术措施协同效果评估

通过一体化排放清单评估分析发现，烟台开发区“双高”排放重点行业主要为电力热力、石化、氯碱。根据《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》《国家重点节能低碳技术推广目录》，行业协会专家访谈调研，行业规划、研究成果等资料，筛选出对应的三大重点行业减污降碳协同技术措施，并分别计算每项技术措施的协同减排当量（EReq）和S指数。不同行业技术措施大气污染物和CO2减排量的测算，优先采用“十四五”规划测算数据、实地调研数据，缺少数据的情况下可以参考行业或全国平均水平。以电力热力行业为例，EReq和S指数计算结果如表3所示。

表3 减污降碳协同技术措施评估（电力热力行业）

2.3.3 生态环境准入清单优化

在协同评估的基础上，开展技术措施的本地适用性分析，将不同行业技术措施库分解为空间布局约束、污染物和碳排放控制、环境风险防控、资源利用效率四个维度，优化现有环境管控单元的准入要求。

选取其中一个以电力、化工等行业为主的重点管控单元为例（表4），对比分析生态环境准入清单优化前后的差异。根据协同技术措施评估结果，在空间布局约束上新增淘汰单机容量在30 万kW 以下的常规燃煤火电机组；在污染物和碳排放控制方面，提出推动电力行业企业技术改造，采用低氮分级燃烧改造、汽轮机通流改造技术；在资源利用效率方面，新增推动热电行业能效提升、加快推广企业余热回收利用等要求。

表4 生态环境准入清单优化前后对比

3 结论与展望

“三线一单”减污降碳协同管控是现行生态环境分区管控体系的重要补充，以CO2和多污染物协同管控为导向，以协同增效为重要抓手，优化管控分区，完善减污降碳协同准入清单，可加速实现碳达峰和空气质量达标。下一阶段，建议以本研究提出的技术框架为基础，结合《“生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境准入负面清单”编制技术指南（试行）》修编，生态环境部出台宏观指导性文件，推动全国“三线一单”减污降碳协同管控工作全面开展；由于各地在发展阶段和生态环境治理方面具有一定的差异性，建议在国家技术框架的基础上，由地方结合实际工作需要，进一步加强落地应用方面的研究，不断完善协同管控技术路径。

在基础数据收集、加工等方面，建立企业级CO2和大气污染物一体化排放清单数据库，对统一减污与降碳基础数据口径至关重要，同时也是构建形成环境管控单元—重点行业—技术措施库空间映射图的关键技术环节。从环境效益来看，CO2排放控制的空间属性较弱或不具备空间异质性。只有从排放源头建立CO2与大气污染物之间的协同关系，才能识别减污降碳协同控制的空间差异性，进而将这种空间差异性映射到环境管控单元上，从源头厘清减污、降碳、管控单元三者间的关联机理。

在空间协同性分析方面，提出将CO2和大气污染物排放“双高”热点网格的识别方法应用于大气环境高排放重点管控区优化调整，在一定程度上可以对原技术指南中大气环境管控分区的划定方法进行补充完善。在本案例研究中，烟台开发区作为国家级开发区，工业企业密集且重点行业高度集中，选择排放占比前1%的网格单元作为热点网格筛选的阈值是合适的，但对于全国其他区域或城市不具备普适性，特别是重点行业较为分散的城市。因此，建议各城市在开展热点网格应用分析时，仍需开展阈值选取的本地化或适用性研究。

在“三线”协同性分析方面，围绕大气环境质量底线、能源利用上线，衔接已有或构建“双碳”和空气质量耦合预测模型，能够将“双碳”目标—PM2.5浓度目标—能耗总量强度目标—碳排放总量强度目标有机统一起来，形成多目标协同分析的技术路径。当前国家“双碳”战略强调全国一盘棋，碳排放总量强度目标和能耗总量强度目标均偏宏观，省级及以下层级普遍缺乏进一步分解落地实施的目标，与PM2.5浓度管理目标以及“三线一单”管控单元目标不匹配。如何在同一空间尺度上，分析不同目标间的协同关系，是开展“三线”协同性分析的技术难点。建议在实际工作中，按照以衔接现有管理目标为主，模型技术评价为辅助的原则，强化多目标约束下技术措施库的整合构建以及与管控单元的衔接。

在环境准入清单优化方面，构建减污降碳协同评价技术库和协同指数量化评估方法，是实现以减污降碳协同增效为导向的环境准入清单优化的关键。本案例研究中提出的协同减排当量的方法具有计算方法简单、适用性广、可操作性强等优点，建议可以作为全国普适性推广方法，鼓励有条件的城市或地区采用PM2.5浓度与CO2协同的评价方法。另外，协同度量化评估方法仅给出不同技术措施的优先序列。为提高清单的本地适用性和可操作性，建议在实践操作中，通过征求地方部门、重点行业协会、重点企业等意见和建议的形式，对筛选出协同效果较好的协同技术措施进行最后评估，决定是否纳入准入清单。