中国工业能源碳排放面板数据估算的实证分析重点

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1、中国工业能源碳排放面板数据估算的实证分析一、引言在全球低碳博弈与低碳竞争的国际背景下，中国政府于2009年公布了自主碳排放减缓行动目标，即到 2020年中国单位GDP勺碳排放比2005年下降 40%45%; “十二五”规划进一步明确提出了单位 GDP能耗降低16%和单位 GDPS排放降低17%的目标。中国工业生产具有明显的高能耗高排放低效率的 粗放式特征，工业是中国能源消耗和人为碳排放的主要领域，占GDP4%的工业消耗了全国68%的能源，产生了全国83%的碳排放(陈诗一，2010)。从长期 来看，基于能源消耗与要素投入驱动的粗放式增长是不可持续的，中国必须加 快经济发展方式转变，着力通过节能减

2、排来推动工业低碳发展转型。研究工业节能减排与低碳转型，首先必须考察工业能源消费与碳排放 的历史变迁与现状。中国工业能源消费数据可从官方公开发布的统计数据中获 取，但官方统计机构尚未发布工业碳排放数据，国际主要温室气体排放数据开 发机构也没有提供中国省区与行业碳排放数据，需要研究者选择合适的方法 自行估算。同时，由于中国不同地区、不同工业行业的经济增长模式与经济发 展水平差异较大，工业节能减排必须考虑不同地区、不同行业的碳排放现状及 差异。因此，科学估算中国工业能源碳排放的地区、行业面板数据是进行低碳 经济研究与决策的一项基础性工作。碳排放估算方法主要有三种：实测法、模型法和衡算法。实测法以科

3、学采样和连续监测为基础，但存在监测成本高、可靠性差等问题，难以推广使 用。模型法利用系统模型或综合评价模型对碳排放进行估算和预测，比如斯 特恩报告中的PAGE莫型(Stern，2007);模型设定及模型中参数选择的不确 定性会影响估算结果，主要用于碳排放预测及碳减排政策评估(王灿等，2005算法基于碳质量守恒定律。相对于 和等温室气体排放而言，排放因子主要取决于燃料碳含量，而对燃烧技术与燃烧条件的敏感性较低，基于燃料消费量和燃料碳含量，可对能源碳排放进行较为精确的估算。 因此，衡算法在碳排放数据估算中应用广泛。IPCC关于温室气体排放清单的编制也是基于衡算法，IPCC国家温室 气体清单编制指南

4、(IPCC，1995，1996, 2006)以及IPCC国家温室气体清单 优良作法指南和不确定性管理(IPCC, 2000)为各国温室气体排放核算提供了 参考依据，并在实证研究中得到了广泛应用。现有文献关于中国宏观层面的碳 排放估算较多(Wang et al. ，2005; Wu et al. ，2006;杜立民，2010；宋德勇 等，2009)，但针对中国工业能源碳排放的估算较少且估算结果较为粗略，从分 行业、分地区的视角对工业能源碳排放进行全面核算的更少(Liu et al.，2007;王强 等，2011)。为弥补相关研究对中国工业能源碳排放估算过于粗略 的不足，本文利用IPCC(2006

5、)所介绍的碳排放核算方法，对19982010年期 间中国不同部门能源碳排放、不同地区工业能源碳排放及工业细分行业能源碳 排放进行全面、系统核算，构建一个较为翔实的面板数据集，以期能为相关理 论研究与政策决策提供数据参考。二、工业能源碳排放核算方法1. 碳源界定碳源是相对于碳汇而言的专门术语，是指从地球表面进入大气或者大气中其他物质转化为匚的活动，包括自然源和人为源，其中人为碳源被认为是大气中浓度增加的主要原因。根据IPCC（2006）对温室气体排放源的五类划分，碳排放源可相应的分为能源活动、工业生产过程与产品使用、农业 林业和其他土地利用、废弃物及其他五类。在上述五类碳排放源中，与工业生 产直

6、接相关的是能源活动和工业生产过程与产品使用，其中，能源活动包括能 源生产、能源加工与转换、能源消费及生物质燃烧，工业生产过程与产品使用 是指工业生产过程中非能源燃烧。由于工业生产过程匚排放对行业生产工艺与生产条件敏感性较强，不同行业差异较大，本文中工业碳排放仅限于化石 能源燃烧产生的碳排放，不包含工业生产过程碳排放及非燃料用途的能源碳排 放，用于原料、还原剂或非能源用途（如润滑剂、固体石蜡、溶剂）的碳流量应 从中排除。由于生物质燃烧主要存在于农村居民消费，工业生产中极少使用， 故不纳入工业能源碳排放核算范围。工业能源碳排放源分类如表1所示。2. 核算方法IPCC（2006）提供了基于衡算法估算

7、化石能源碳排放的部门方法（Sectorial Approach）和参考方法（Referenee Approach）。本文采用部门法对工业能源碳排放进行估算，具体计算公式为：式中，E代表能源消耗的实物量，i代表能源种类，NCV为能源的平均 低位发热量（IPCC称为净发热值），CEF为单位热值当量的碳排放因子，COF是 碳氧化因子（化石燃料中只有很小一部分碳在燃烧过程中不会被氧化， 99%100%的碳都被氧化了，故缺省值设为 1），44和12分别为和C的分子量。对于国别碳排放的估算存在消费者原则、生产者原则及混合责任原则的争议（Len zen et al. ，2007； An drew and F

8、orgie ，2008）。本文仅针对工业 层面的碳排放进行估算，根据面板数据估算对象的特征，一次能源碳排放核算 全部采取终端能源消费原则，电力（热力）碳排放根据核算层次的不同，按终端 消费原则或实际生产原则进行核算。具体地说，在核算工业碳排放总量时，电 力（热力）生产导致的碳排放按终端消费比例分配到相应产业；在核算省级工业 能源碳排放时，火电（热力）生产中释放的碳排放按终端消费原则进行省际分 摊，以体现省际碳排放的公平性；在核算工业细分行业碳排放时，按实际生产 者原则将火电（热力）碳排放全部计入火电（热力）生产部门，不向其他部门分 摊，以体现行业真实碳排放责任。3. 参数设定依据（1）式估算工

9、业能源 排放量时，需要利用工业各类能源的消耗 量，并需要对各类能源的平均低位发热量、碳氧化因子和碳排放因子等参数值 进行设定，相关参数设定如表2所示。各化石燃料的平均低位发热量取自中国能源统计年鉴附录4,其中，型煤、其他石油制品和其他焦化产品的净发 热值取自IPCC（2006）第二卷第一章中的表1.2。由于研究的时间范围仅限于1998 2010年，在这一较短的时期内，假 定各类化石能源的碳排放因子变化微小以至可以忽略，而火力发电及供热的燃料构成及技术条件随时间有较大变化，不同年度的电力与热力排放因子需要具体测算。本文先根据火电（供热）部门在发电（供热）中的各类燃料消耗量及其碳排放系数来计算火电

10、（供热）排放量，然后除以当年全部电力及热力供应量可得到平均电力（热力）I排放因子，结果如表3所示。力输配损失所含碳排放忽略不计。再将本文估算的中国排放总量分别与国际能源署（IEA，2011）、美国橡树岭国家实验室信息分析中心（CDIAC, 2011）估算的中国排放数据进行比较（见图1），本文估算结果大体上位于IEA与CDIAC的估算结果之间。由于 CDIAC估算结果包含了水泥排放量，而本文及IEA的估算结果均不含水泥IEA的估算数据；本文估算结果与IEA估算结果非常接近（两者差异程度小于 5%），说明本文的估算方法与估算结果较为可靠。排放，因而，CDIAC古算数据要高于本文及图1描述了中国能源

11、排放随时间递增的变化趋势，反映的是中国排放总量的变化趋势，不能显示工业能源排放在其中所占的份额及重要地位。图2进一步描述了中国能源排放的部门构成，在19982010年期三、基于部门比较的工业能源碳排放估算为便于考察中国工业能源碳排放的变迁，先核算工业总体能源 排放水平，并将其与其他部门排放水平比较，以突出其地位的重要性。中国能源统计年鉴中的中国能源平衡表将能源终端消费分成七个部门进行 报告，这七个部门分别为农林牧渔水利业、工业、建筑业、交通运输仓储及邮 电通讯业、批发和零售贸易餐饮业、生活消费及其他。利用表中所提供的各部 门全部19种终端能源消费的实物量（去除原料用途的能源消费）来估算部门 放

12、量，遵循完全终端能源消费原则，先计算一次能源终端消费碳排放， 电力（热力）生产导致的碳排放按其终端消费比例分配到相应终端消费部门，电间，各部门能源 据了 70%左右的份额。排放份额没有发生明显的变化，工业能源排放一直占图119982010年中国能源碳排放量估算结果及比较资料来源：根据IEA（2011）、CDIAC（2011）及本文估算数据整理图2 1998 2010年中国终端能源消费碳排放的部门构成图3进一步描述了中国工业能源排放与全国能源排放时，火排放按照生产者原则计入电力（热力）生产行业，不再分摊能源排放仅涉及一次能源终端消费产生的排放，而电力（热力）行业能源排放则包括两大部分，一部分是该

13、部门一次能源终端消费产生的排放，另一部分是电力（热力）转换过程中因化石能源燃烧产生的 消费数据来自中国能源统计年鉴中的工业分行业终端能源消费量 表，为了能充分反映不同工业行业的能源消费结构特征，选取工业分行业 种细分能源终端消费量。由于按终端消费原则估算时电力 （热力）碳排放分摊到 其他部门，工业部门只分摊其中的一部分，所以，按生产者原则估算的工业碳 排放一般要高于按终端消费原则估算的结果。在中国能源统计年鉴中，无论是分品种能源平衡表还是地 方能源平衡表，均没有提供各工业行业原料用途的能源消费量，中国能源 平衡表提供了工业能源消费中原料用途的消费量，大多数细分能源用于原料 用途的比例约占5%。

14、因此，在对各工业行业能源碳排放估算中，本文均按5%比例扣减各细分行业原料消费的非燃碳排放。排放。能源（实物量）19电及供热产生的计入其他工业行业，以明确各行业真实碳排放责任。也就是说，其他工业行业工业行业年期间排放年均增长率为负的行业有17个；20032010年期间年均增长率为负的行业减至6个；1998 2010年期间绝大多数行业排放年均增长率为正，少数行业 造、烟草制品业等。排放有下降趋势，如化学纤维制造业、文教体育用品制排放及其变动趋势如表4所示。年均排放1亿吨以上的 行业有电力热力生产和供应业、石油加工炼焦及核燃料加工业、黑色金属冶炼 及压延加工业、非金属矿物制品业、化学原料及化学制品制

15、造业。19982002六、主要结论鉴于现有文献对中国工业碳排放估算过于粗略或笼统，本文利用 IPCC（2006）介绍的碳排放核算部门方法，基于 30个省级行政区和36个两位数 工业行业的工业能源消费数据，对 1998 2010年中国工业能源碳排放总量、地 区工业能源碳排放量及工业细分行业能源碳排放进行了全面估算，为工业节能 减排与低碳转型研究与决策提供了较为可靠的数据支持。从面板数据估算结果 中可得到以下主要结论：(1) 工业是中国能源碳排放的绝对主体，在低碳经济转型中占有重要的战略地位。工业能源碳排放占据全部能源碳排放的70%左右，自中国新一轮重工业化趋势以来，工业碳排放基本保持了10%以上的年增长速度，且继续呈现增长趋势。因此，推动中国低碳经济发展方式转变，关键在于如何促进工业节能减排与工业发展转型，使工业成为引领中国低碳经济转型的典范。(2) 从工业碳排放的地区分布来看，除北京市外，其他省区工业碳排放年均增长率均为正；东部、中部与西部工业碳排放自2001年以来均出现了加速增长趋势，三大区域的工业碳排放份额分别为51%、28%、21%。我国工业碳排放主要集中分布在东部沿海地