城镇温室气体排放清单和低碳发展研究

何军飞

(广州能源检测研究院，广东 广州 511447)

1 引言

改革开放以来，中国经济高速增长，已经成为全球第二大经济体[1]。根据国际能源署(International Energy Agency)统计，中国2017年碳排放量达到9258 MtCO2，约占全球碳排放的28.2%，为美国碳排放量的1.9倍[2]。2015年中国在《巴黎协定》承诺，至2030年中国单位GDP的二氧化碳排放要比2005年下降60%到65%，并达到二氧化碳排放峰值且争取尽早达峰[3]。由此可知，中国在碳减排工作方面仍面临巨大的压力。城市作为人口集聚区，被认为是全球温室气体排放的主要驱动因素。城市地区的能源消费量占全球的67%～76%，其能源消费产生的温室气体排放已经占全球的71%～76%[4]。由此可知，有效控制城市温室气体的过快增长，有助于缓解中国的减排压力。因此，早在2010年国家发改委就确定天津、重庆、深圳等8个城市为首批低碳试点城市，以推动我国落实控制温室气体排放行动目标。科学准确核算城市温室气体排放是低碳试点城市的首要工作，能够为其制定针对性的减碳措施提供重要依据[5]。城镇在中国属于城市的重要组成部分，掌握城镇温室气体排放量有助于促进城市低碳工作的开展。

目前，城市温室清单编制依据的方法主要有：《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南》(简称IPCC指南)[6]、《省级温室气体清单编制指南(试行)》(简称省级指南)和《ICLEI城市温室气体清单指南》(简称ICLEI指南)[7，8]等。其中《ICLEI指南》和《省级指南》是基于《IPCC指南》基础上进行编制。《IPCC指南》是基于属地排放编制不能反映城市跨边界活动及相关排放多的特征。《ICLEI指南》是基于西方国家城市开发，比较适用于中国城市的中心区，对于中国的城市适用性不高。《省级指南》是中国省级温室气体清单编制的依据，对于城市温室气体清单编制有一定参考作用。但是由于城市层面的统计数据相比省级层面仍不够完善，导致《省级指南》在城市层面的应用存在一定局限性。由此可知，适用于中国城市温室气体清单编制的指南仍不够完善。城镇作为低于城市一个行政级别的区域，科学核算城镇温室气体清单依然存在很多难题。

然而，目前国内外针对温室气体排放清单编制主要集中在省级和城市层面上，针对中小城镇层面的研究较少。因此，尝试建立中国城镇温室气体清单编制体系，规定了清单边界、清单范围和数据调研等方面。同时，以广东省中山市某个城镇作为案例，核算了该镇的温室气体排放量，分析了该城镇温室气体的排放结构，识别关键排放源，并提出针对性的低碳发展建议。研究结果可为中小城镇级别的温室气体排放的研究和实践提供参考。

2 材料与方法

2.1 研究对象

以中山市某城镇作为研究对象，选择2015年作为基准年。2015年该镇常住人口约为30万人，辖区面积接近80 km2，全镇地方生产总值接近300亿元，三大产业比例为0.2∶55.4∶44.4。该镇地处低纬度区，全境均在北回归线以南，属亚热带季风气候，光热充足，雨量充沛。

2.2 温室气体清单编制方法

2.2.1 核算边界确定

本方法采用城镇的行政区划作为地理边界对温室气体排放进行核算，一方面，符合我国以行政区划为单位进行分级管理的制度；另一方面，温室气体清单相关数据均以行政区划为单位进行统计。

2.2.2 核算范围

温室气体清单范围是指清单所包括的所有排放，一般可分为直接温室气体排放和间接温室气体排放。直接排放是指发生在城市地理边界内的排放。间接排放是指由城市地理边界内的活动引起，但发生在城市地理边界外的排放。为了更好地区分直接排放和间接排放，并避免重复计算，采用《温室气体核算体系：企业核算和报告标准》中提出的“范围”的概念，将温室气体排放划分为3个“范围”[7]。其中范围一对应直接温室气体排放，范围二对应间接温室气体排放。范围三指范围一和范围二之外的其它间接排放，考虑到该范围核算的复杂性和数据的可获得性等限制因素，本文城镇温室气体排放核算不纳入该内容。

本文核算的温室气体种类为《京都议定书》规定的6种温室气体排放，即二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)，涵盖能源活动、工业生产过程、农业活动、土地利用变化和林业和废弃物处理5个排放源。不同排放源部门对应的温室气体排放种类和“范围”见表 1。

表1 温室气体排放源部门对应的气体种类和“范围”

2.2.3 计算方法

温室气体核算可以采用基于测量和基于计算两种方法。考虑到测量需要在排放源安装处安装连续监测系统进行实时监测，实施难度大。本文采用排放因子法进行计算，即通过活动水平数据和相关参数来计算排放量。其中排放因子主要来源《IPCC指南》和《省级指南》。

2.2.3.1 能源活动温室气体排放计算

能源活动化石燃料燃烧温室气体排放采用下式进行计算：

(1)

式(1)中，E能源为能源活动的温室气体排放量，tCO2e；FCi为第i种化石燃料的净消耗量，对固体或液体燃料，单位为吨(t)；对气体燃料，单位为万立方米(万Nm3)；Qi为第i种化石燃料的平均低位发热量，对固体或液体燃料，单位为百万千焦/吨(GJ/t)；对气体燃料，单位为百万千焦/万立方米(GJ/万Nm3)；EFi为第i种化石燃料的排放因子，单位为tCO2e/GJ。

其中排放因子按以下公式计算：

(2)

式(2)中,CCi为第i种化石燃料的单位热值含碳量，单位为吨碳/百万千焦(tC/GJ)；OFi为第i种化石燃料的碳氧化率，单位为百分数(%)。

上述碳含量和碳氧化率参考《省级指南》，CH4和N2O排放因子参考《IPCC指南》[6]，化石燃料低位发热量同时参考《2012年广东省能源统计报表制度》[9]中的折标系数和国家标准《综合能耗计算通则》(GB/T2589-2008)[10]。

2.2.3.2 工业生产过程温室气体排放计算

水泥、钢铁和石灰等生产过程中碳酸盐材料煅烧等均会产生温室气体排放，其计算公式如下：

(3)

式(3)中E工业过程为工业过程中产生的温室气体排放，单位为tCO2e；ADk为第k类产品的产量，单位为t；EFk为k类产品的排放因子，单位为tCO2e/t。

由于中山市该镇没有工业过程温室气体排放，因此本文不对该部分进行计算。

2.2.3.3 农业活动、土地利用变化和林业温室气体排放计算

农业活动温室气体排放包括稻田甲烷排放、农用地氧化亚氮排放、动物肠道发酵甲烷排放、动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放。土地利用变化和林业既包括采伐或毁坏林业产生的温室气体排放，也包括森林生长时吸收的温室气体。这两部分温室气体排放的计算参考《IPCC指南》[6]和《省级指南》进行计算。

2.2.3.4 废弃物处理温室气体排放计算

废弃物处理温室气体排放包括固体废弃物和生活污水及工业废水处理，排放气体包括甲烷、二氧化碳和氧化亚氮气体。该部分温室气体排放参考《IPCC指南》[6]和《省级指南》进行计算。对于废水人均BOD产生量采用该镇废水中化学需氧量乘以转换系数0.47，再除以该镇常住人口数及365 d获得。其中转换系数0.47为《省级指南》中表5.6中华南地区的数值。每年人均蛋白质消耗量则通过该镇居民人均主要食品消费量乘以《中国食物成分表》[11]中对应种类的蛋白质含量获得。

2.2.3.5 电力调入调出温室气体排放核算

电力调入调出温室气体排放计算公式如下：

E电=AD×EF电

(4)

式(4)中：E电为电力消耗引起的碳排放量，tCO2e；AD电为居民的电力消耗量，万kW·h；EF电为电力碳排放因子，tCO2e/万kW·h。电力碳排放因子取所在地市或省层面的电力排放因子，根据以下公式计算：

(5)

该式主要所做假设有：忽略电力交换产生的影响；忽略核电、风电和水电等发电过程的碳排放，电力碳排放均来源于火力发电过程；考虑了电力损耗的碳排放量。计算所用数据来自能源平衡表中的能源消耗数量。本文电力碳排放因子按广东省层级进行计算，数据来源于《中国能源统计年鉴》中的广东省能源平衡表[12]。

2.2.3.6 当量二氧化碳计算

在进行温室气体排放计算时，本文采用的全球变暖潜势(GWP)为“政府间气候变化专门委员会第五次报告”中的数值[13]。GWP是将不同温室气体按照其对气候变化的影响折算成等当量二氧化碳的系数。随着对气候变化的科学研究的进步，GWP值会有所修正。

2.2.4 活动水平数据搜集

活动水平数据包括统计数据、部门数据、调研数据和估算数据。统计数据是指由统计体系提供的数据，包括城市当地统计局数据和其他统计部门的统计数据；部门数据是指统计部门以外的政府职能部门或者行业协会提供的数据；调研数据是指通过调研、抽样调查等方式收集并汇总的数据；估算数据是指上述3种数据都缺失时，由职能部门业务骨干或相关行业专家根据经验判断得出的数据。数据的搜集方式包括“自上而下”和“自下而上”两种方式，考虑到城镇层面的统计数据和部门数据存在缺失，因此本文采用两种方式相结合进行采集数据。具体温室气体活动数据调研清单如表2所示。

对于调研部门或行业的数量较多时，采用随机抽样的方法确定调研样本数量，其计算公式如下[14]：

n1=Z2P(1-P)/e2

(6)

式(6)中n1为初始样本容量；Z为统计量，取置信度为95%，则该值为1.96；P为概率值，取0.5；e为误差值，取10%。则最终抽样样本量计算公式如下：

n=n1N/(N+n1)

(7)

式(7)中n为抽样样本量，N为某行业或部门总样本量。

3 结果和讨论

3.1 总体温室气体排放

中山市该镇的温室气体排放结果见表3。2015年全镇温室气体总排放量204.47万tCO2e，以间接温室气体排放(范围二)为主，范围一排放为46.27万tCO2e，占总排放量的22.63%；间接温室气体排放(范围二)为158.20万tCO2e，占总排放量的77.37%。由此可知，能源活动产生的温室气体排放为该镇主要排放源，其次为废弃物处理，而土地利用变化和林业产生的碳汇所占比例较小。其他研究学者研究其它城市温室气体排放，也得到同样的结果。如深圳市能源活动产生的温室气体排放总量达到80.8%[15]，天津市达到75%[16]，重庆市则达到65%以上[17,18]，北京市和济南市的废弃物处理和农业活动产生的温室气体排放均占比不大[19]。这说明能源消费产生的温室气体仍占城镇的主要部分，优化能源消费结构、提高能源利用效率仍是城镇应侧重的减排方向。

表2 城镇温室气体活动数据调研清单

结合该镇人口和GDP总量可得该镇2015年人均温室气体排放量为1.44 tCO2e/人，单位GDP温室气体排放量为0.17 tCO2e/万元。这两个指标仅考虑“范围一”的温室气体排放量，并将其于广东省内各地市进行比较[20]，具体见图1和图2。由图可知，中山市该镇人均温室气体排放在广东省内仅优于韶关市，但是万元碳排放指标领先广东省内其它地市，在澳门和深圳市之间。城市的温室气体排放与其城市结构、现有基础设施和技术密切相关[21]。具有发达工业的城市相比依赖服务业的城市的人均排放要高。中山市该镇属于现代工业镇，因此人均排放相对较高。但是其万元排放较低，说明该镇能以更少的资源能源消耗和更低的环境代价实现更高质量的发展，工业生产水平较高。

表3 2015年温室气体排放结果

图1 人均碳排放对比

3.2 产业温室气体排放及特征

不同行业的温室气体排放结果见表4。对于范围一，排放量最高的为第三产业，第二产业和居民生活分别居2、3位；范围二中，排放量最高为第二产业，居民生活和第三产业分别居2、3位。

图2 万元碳排放对比

表4 不同行业的温室气体排放

3.2.1 分行业直接温室气体排放(范围一)

范围一排放主要来自一次能源的燃烧过程。在属于范围一的温室气体排放中，第三产业排放量占总排放量的51.92%；第二产业排放量占总排放量的43.35%；居民生活排放量占总排放量的5.57%；第一产业吸收0.83%。第三产业排放量占范围一排放量的比重最大。在第三产业中，交通运输、仓储和邮政业的排放量占到第三产业总排放量的93.40%。排放量居第二位的是批发和零售、住宿和餐饮业(6.60%)。交通能耗包含包括所有行业的运输环节能源消耗，由于该镇常住人口较多，生活水平高，交通能耗高。

第二产业排放量占范围一排放量的比重居第二位。第二产业的排放有53.56%来自制造业，39.34%来自电力、热力、燃气及水的生产和供应业，另有5.81%来自废弃物处理，1.30%来自建筑业。第二产业排放量占范围一排放的比重相比2010年有所下降，其原因主要是：制造业的数量减少约850家，原煤消耗大幅度减少，天然气和生物质燃料的消耗有所增加，导致制造业的范围一排放量下降14%左右；电力、热力、燃气及水的生产和供应业中的电力公司主要发电能源由燃料油和柴油改为天然气和液化天然气，导致范围一温室气体排放量大幅下降。由此可知，降低该镇一次能源消费产生的温室气体排放可从两方面开展：优化第三产业中的交通运输，如推广新能源汽车应用，降低对燃油的消耗；第二产业中推广清洁能源、可再生能源的应用，减少高排放燃料的使用。

3.2.2 基于外购电力使用的间接温室气体排放(范围二)

范围二为全镇基于外购电力使用的间接温室气体排放。2015年全镇“范围二”温室气体排放总量为158.20万tCO2e。在属于范围二的温室气体排放中，第一产业排放量占总排放量的0.40%；第二产业排放量占总排放量的74.32%；第三产业排放量占总排放量的10.24%；居民生活排放量占总排放量的15.05%。

第二产业排放量占范围二排放量的比重最大。该产业的企业总数接近7500家，行业规模大，总耗电量近18.34亿kW·h，电力消耗的温室气体排放量高达117.56万tCO2e；在第二产业中，制造业合计7341家，能源消耗以二次能源为主，电力消耗多，造成该行业排放居高不下。第三产业虽然企业和机构数量多，但规模普遍偏小、不存在大功率的用能设备，因此电力消耗较少，使得该产业的范围二排放低于居民生活排放。

不同行业范围二的温室气体排放见图3所示。从行业看，制造业现共有7341家企业，主要为加工制造企业，能源消耗以电力为主，用电设备多，用电量高居各行业之首，间接温室气体排放量最大，占范围二排放总量的73.19%。

图3 不同行业范围二的温室气体排放

在制造业中，金属制品业、橡胶和塑料制品业、电气机械及器材制造业、计算机、通信和其他电子设备制造业、通用及专用设备制造业为范围2排放最高的5大行业，占到了制造业范围2排放总量的78.99%。中山市居民家庭电气化程度高，家庭用电设备数量多。且该镇地处珠三角地区，高温时段较长，年平均气温为22.0 ℃，造成该地区空调年使用时间较长。因此，居民生活电力消耗高，导致该行业温室气体排放量较大，占范围二排放总量的15.05%。批发零售、住宿餐饮业覆盖的企业数量较多，达2073家，占第三产业企业和机构总数量的60%。虽然单家企业的用电量不高，但因为行业规模大，因此行业总用电量较大，使得该行业的温室气体排放数量较高，占范围二排放总量的5.24%。

3.3 重点领域排放

3.3.1 工业排放

工业能耗产生的温室气体排放最高，该部门包括了采矿业、制造业、电力、热力、燃气及水的生产和供应业，以及建筑业，该部门排放占全镇2015年能源活动温室气体总排放量的66.99%。其中，制造业温室气体排放量最大，占比达到92.72%，其次为电力、燃气及水的生产和供应业，占比为6.20%，建筑业和采矿业占比分别为1.07%和0.01%。因此，开展工业减排增效仍是该镇低碳建设工作的重要内容。

3.3.2 建筑排放

建筑排放，指建筑物内日常用能，如空调、照明、炊事、洗衣等能耗产生的排放。建筑部门排放占全镇2015年能源活动温室气体总排放量的21.35%，为排放量第二大部门，其中商业建筑和居住建筑在该部门的排放占比分别为39.34%和60.66%。因此，该镇可着重推进绿色建筑或节能建筑的建设，引导居民往节能低碳方向转变以降低建筑能源消耗产生的温室气体排放。

3.3.3 交通排放

交通排放包含包括所有行业的运输环节能源消耗产生的排放。2015年，交通能耗排放占全镇能源活动温室气体总排放量的11.35%。由图4所示，居民生活排放量最高，占该部门总排放的69.08%。常住人口多，居民生活水平提高，私家车数量增加是排放量高的主要原因。交通运输、仓储和邮政业排放量居第二位，占交通总排放的27.82%。交通运输、仓储和邮政业的企业数量不多，主要能源消耗为汽油和柴油，能源消耗高。制造业排放量居第3，占该部门总排放的1.67%，该行业共有7341家企业，即使单家企业运输排放量不高，但由于企业数量多，因此产生的排放较高；其它排放量合计占总排放的1.42%。综上可知，推广节能车或新能源车的应用范围和淘汰高油耗车辆，可有力促进交通排放的下降。

3.4 低碳发展建议

3.4.1 严格淘汰落后和过剩产能

严禁产能严重过剩行业新增产能项目在该镇落地，加大淘汰落后和过剩产能力度；综合运用差别电价，惩罚性电价、阶梯电价、信贷投放等经济手段推动落后产能主动退出市场；调整优化能源消费结构，落实煤炭消费总量控制，加快煤炭清洁高效利用；合理建设天然气热电联产、分布式能源等集中供热设施，加快推动镇内企业、园区集中供热，减少企业自备锅炉数量；增加清洁能源供应，大力推动天然气输气管道铺设工程，提高镇内居民天然气使用率。

图4 不同行业占交通温室气体排放的比例

3.4.2 强化交通运输节能降碳

推行公交优先战略，加快公共交通基础设施建设。加快淘汰高能耗、低效率老旧车辆，重点在公交、出租、公务、专用车等领域优先推广使用新能源汽车，逐步推进已建和在建的建筑物配套停车场、城镇公共停车场以及住宅小区增建充电设施；积极发展现代物流业，加快推进物流公共信息平台建设；实施绿色低碳公路建设工程，推行“绿色照明工程”，推动高速公路生态景观林带示范工程建设。

3.4.3 推进建筑节能降碳

推行绿色建筑标准，新建大型公共建筑、政府投资新建的公共建筑全面执行绿色建筑标准，严格执行工程建设节能强制性标准；大力推动既有建筑节能改造，推广使用绿色建筑材料，鼓励应用雨水回收、太阳能光伏、太阳能热水等系统，以机关办公建筑、综合购物广场等大型公共建筑为重点，实施用能分户、分项计量，推进照明设备、空调系统等主要用能系统实施节能改造；推进可再生能源规模化应用，在有条件的新建建筑中推广使用太阳能热水系统、太阳能空调、空气(水)源热泵等可再生能源利用设备，在新建公共建筑、市政工程、保障性住房等工程建设项目中实施太阳能光伏、空气(水)源热泵等可再生能源的建筑一体化工程。

3.4.4 抓好公共机构节能节水降碳

提高公共机构能源资源计量器具配备率，定期开展年能源消费量达500 t标准煤以上或年电力消耗150万kW·h时以上或建筑面积5000 m2以上的公共机构或集中办公区能源审计；鼓励党政机关集中办公区、学校、医院等耗能较大的机构采用合同能源管理模式，以配电、空调、照明等用能系统为重点开展既有建筑综合节能改造；开展节约型公共机构示范单位和节水型单位建设。

4 结论

本文建立城镇层面的温室气体排放清单核算方法，明确核算范围、计算方法、数据搜集方式和调研样本数量等内容，有助于量化城镇温室气体排放特征，最后制定针对性的低碳发展措施。选取中山市辖区一个镇区作为案例，核算研究所得结论如下。

(1)2015年，该镇温室气体总排放量204.47万tCO2e，以间接温室气体排放(范围二)为主。范围一排放为46.27万tCO2e，占总排放量的22.63%；间接温室气体排放(范围二)为158.20万tCO2e，占总排放量的77.37%。

(2)直接温室气体排放以交通运输、仓储和邮政业最高，占范围1总排放量的48.49%，排放量居二、三位的行业分别为制造业(23.22%)以及电力、燃气及水的生产和供应业(17.05%)。间接温室气体排放量最大的行业是制造业，占间接温室气体排放总量的73.19%。在制造业范围二排放中，电力排放115.78万tCO2e。

(3)根据核算结果制定该镇低碳发展建议有：淘汰落后和过剩产能，优化能源消费结构；推进交通运行节能低碳化，加大新能源汽车和充电桩的应用力度；推进建筑节能降碳，实施绿色建筑和节能建筑建设；抓好公共机构节能降碳工作，以在全社会起示范作用。