论文部分内容阅读
摘要：应对气候变化已是世界范围内的环保主题，掌握我国各省市区碳排放格局是国家合理分配碳减排指标的基础。本文通过对各种化石燃料表观消费量的计算，得出全国各省市区的碳排放量，并结合全国地图加以具体分析。
关键词：化石能源活动，二氧化碳排放，地区分布
A Study on Regions Distribution of Carbon Dioxide Emissions of Fossil Energy Activities
Mao Shoulei1 Gu Jianlong2 Fu Jun3
（1. Dalian Boyu Environmental Technology Corporation， Dalian 116026， China；
2.Yunnan Academy of Scientific & Technical Information， Kunming 650051， China；
3. Yunnan Yun-Jing Forestry & Pulp Mill Co.， LTD.， Puer 666400， China）
Abstract： The world's response to climate change is the theme； Find out the pattern of carbon emissions is the basis of a reasonable allocation of provincial and municipal district of carbon emission reduction targets countries. Based on a variety of apparent consumption of fossil fuels， carbon emissions calculation to get the provinces and cities area and analyzed to show on the national map.
Key Words： fossil energy activities， carbon dioxide release， regional distribution
1 引言
能源消费与二氧化碳排放问题已经成为国内外政治、经济、环境、外交等领域备受关注的重要议题[1]。根据世界气象组织（WMO）的报道，2011年大气温室气体总量再创新高。二氧化碳是大气中人类活动排放的最重要的温室气体。过去10年辐射强迫增加的85%均来自于它。根据WMO公报报道，2011年大气中二氧化碳（CO2）的数量达到390.9ppm（1ppm=百万分之一），是工业革命前水平（280ppm）的140%之多。由于二氧化碳及其它能存留热量的长生命期气体的作用，表示气候增热效应的辐射强迫增加30%。由此带来的暴雨、暴雪、飓风、泥石流等灾害给社会经济造成巨大的损失，因此，
全球气候变暖现象越来越引起人们的关注，成为研究热点，其中，由于化石燃料使用而引起的碳排放更是研究重心IPCC全球第4次气候评估报告指出，过去50年全球气候变暖超过90%的可能性与CO2等温室气体增加有关[2]。
据统计，从1990年～2003年的14年间，我国的能源消耗增长占世界的25%，温室气体排放量增长占世界的比重为34%。预计到2015年，我国二氧化碳排放量将占世界总排放量的20%，超过美国成为世界第一温室气体大国[3]。作为世界上第二大能源消费和第一大二氧化碳排放的大国，我国的能源消费和二氧化碳排放已成为国际社会关注的热点问题之一，为此应对我国温室气体的分析研究不断出现[4，5]，并深入研究其与经济发展之间的关系[6]，从而寻找解决我国碳减排的途徑与对策[7]。
中国地域广阔，各地区在资源分布、经济发展水平、产业结构与人口规模等方面差异较大，从而使各地区在能源消费和二氧化碳排放方面也存在较大的地域性差异。城市是人口、建筑、交通、工业、物流的集中地，居住着世界一半以上人口，消耗了世界约75%的能源，温室气体排放占全球总量的75%左右[8]。本文通过对各种化石燃料的表观消费量的计算，得出全国各省市区的碳排放量，并结合全国地图加以具体分析。
2 计算方法
碳排放量是指燃烧化石能源释放出的热量所对应的碳量。其中，电力、热能等二次能源消费的碳排放均来自于其生产过程中化石能源的能量转换与能量损失。因此，能源消费碳排放总量即为各类化石能源的终端消费（不包括作为原料的化石能源）、能源转换及能源损失所产生的相应碳排放量。
参考方法是碳排放量的方法，也称IPCC方法1（《IPCC（政府间气候变化专业委员会）清单指南》对能源活动的温室气体排放清单推荐采用两种方法编制，即参考方法（Tier1）及以详细技术为基础的部门法Tier2））。参考方法是基于各种化石燃料的表观消费量，与各种燃料品种的单位发热量、含碳量以及燃烧各种燃料的主要设备的平均氧化率，并扣除化石燃料非能源用途的固碳量等参数后综合计算得到的碳排放量[9]。计算公式为：
二氧化碳排放量=（燃料消费量（热量单位）×单位热值燃料含碳量-固碳量）×燃料燃烧过程中的碳氧化率。
计算步骤如下：
（1）估算燃料消费量
燃料消费量（质量单位）=生产量+进口量―出口量―国际航海/航空加油+库存变化
（2）折算成统一的热量单位
燃料消费量（热量单位）=燃料消费量×燃料单位热值
（3）估算燃料中总的碳含量
燃料含碳量=燃料消费量×燃料单位热值含碳量
（4）估算能长期固定在产品中的碳量 固碳量=固碳产品产量×单位产品含碳量×固碳率
（5）计算净碳排放量
净碳排放量=燃料总的含碳量―固碳量
（6）计算实际碳排放量
实际碳排放量=净碳排放量×燃料燃烧过程中的碳氧化率
其中：固碳率是指各种化石燃料在作为非能源使用过程中，被固定下来的碳的比率，由于这部分碳没有被释放，所以需要在排放量的计算中予以扣除；碳氧化率是指各种化石燃料在燃烧过程中被氧化的碳的比率，表征燃料燃烧的充分性。
3 计算分析
根据上述方法对各地区碳排放量进行计算整理，化石能源消费数据来源于《中国能源统计年鉴》中各省市区的能源平衡表（实物量）[10]，排放因子采用国家温室气体编制[11]。其中，因无港、澳、台和西藏的数据，故本文中不做分析；因根据该方法计算海南2005年碳排放数据为负，本文按零计。
3.1 各地区GDP贡献度分布分析
为了便于比较，2010年采用2005年可比价。全国各省市区GDP的贡献度分布如图1所示。将各省市区对全国GDP的贡献分为四级，8%以上为一级贡献度，用红色气泡表示；4%～8%为二级，用蓝色气泡表示；2%～4%为三级，用绿色气泡表示；0～2%为四级，用黄色气泡表示。
由图1可知，2005年和2010年，各省市区一级GDP贡献度省市区均包括广东、江苏和山东三个省份，省市区数量与行政区没变化，三省GDP贡献度的合计由2005年的29.92%下降到2010年的29.83%；2005年，二级贡献度省市区包括浙江、河南、河北、上海、辽宁五个省市，2010年二级贡献度省市区同2005年，五省市GDP贡献度的合计由2005年的25.78%下降到2010年的24.94%；一级和二级的八个省市，2005年GDP贡献度的合计为55.7%，2010年则为54.77%，GDP集中程度较高。2010年三级贡献度省市区较2005年数量由10个增加到12个，天津、内蒙古和陕西三个省市从四级上升为三级，而山西则从三级下降到四级，三级省市区GDP贡献度的合计由2005年的28.77%上升到2010年的33.68%； 2005年，四级省市区GDP贡献度的合计为15.53%，2010年则为11.55%，三级贡献度与四级贡献度增降明显。
3.2 各地区碳排放量贡献度分布分析
2005年和2010年全国各省市区二氧化碳排放量贡献度分布如图2所示。将各省市区对全国碳排放量的贡献分为四级。划分级别百分比及各级代表颜色为同3.1贡献图。
由图2可知，2005年和2010年，一级贡献度省市区由2个下降到1个，2005年一级贡献度省市区分别为山东和河北，碳排放量贡献度的合计为19.1%，而2010年省市区仅剩山东，碳排放量的贡献度为9.96%；二级贡献度省市区由2005年的6个上升至2010年的8个，2005年二级贡献度省市区包括江苏、广东、辽宁、河南、浙江、内蒙古，碳排放量的贡献度合计为33.03%；2010年行政区包括河北、江苏、内蒙古、辽宁、广东、山西、河南、浙江、，其中河北从一级下降到二级，而山西则从四级上升到二级，二级省市区碳排放量贡献度的合计为45.49%。三级贡献度省市区，2005年和2010年数量相同，为12个，2005年包括黑龙江、吉林、陕西、湖北、安徽、上海、四川、湖南、贵州、云南、福建、天津，碳排放贡献度合计为34.76%；2010年新疆由四级升为三级，天津由三级降至4级，其余城市保持不变，碳排放贡献度合计33.35%。2005年四级省市区碳排放贡献度为13.11%，2010年则降至11.20%。
2005年一级和二级贡献度省市区包括8个，碳排放量贡献度的合计为52.13%，2010年省市区包括9个，碳排放量贡献度的合计为55.45%，碳排放量集中度同样较高，其中广东、江苏、山东、浙江、河南、河北、辽宁等区个省市的GDP贡献度及碳排放量贡献度均位于一级和二级范围内，但是，GDP贡献度位于二级范围内的上海，在碳排放量贡献度中则位于三级范围内；碳排放量贡献度位于第级范围内的内蒙古和山西，2005年在GDP贡献度中内蒙古属于四级，山西属于三级，而在2010年内蒙古属于第三级，山西属于四级。因此可得出，全国各省市区的GDP和碳排放量基本呈正相关，碳排放量随GDP的增长而增长。
3.3 各地区碳排放强度分布分析
由图3可知，2005年及2010年全国各省市区二氧化碳排放强度总体呈北高南低、西高东低的趋势。北部以宁夏二氧化碳排放强度最高，南部最高则是贵州。北部中北京二氧化碳排放强度最低，南部中广东最低。东部二氧化碳排放强度最低则为上海。
其中GDP和碳排放量位于一级和二级省市区的广东、江苏、山东、浙江、河南、河北、辽宁七个省份，从2005年到2010年按比例下降，七者之间的顺序没有发生变化，以河北二氧化碳排放强度最高，广东最低，这说明河北总体技术水平落后，单位碳产值小于广东单位碳产值，主要以化石能源的高投入低产出来支撑本省GDP的增长。
山西、海南位次变化较大，不降反升，原因可能是能源平衡表中平衡差额太大，导致平衡差额量抵消了本地区内的能源消耗量。
4 结论
从2005年到2010年，全国各省市区的GDP和碳排放量呈正相关，碳排放量随GDP的增长而增长，但除山西和海南外，二氧化碳排放强度均持续下降，这说明了自“十一五”以来，国家实施节能减排的政策卓有成效。国家“十二五”期间，又将二氧化碳排放强度纳入到国家经济社会发展的约束性指标，把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点，可预见，将来五到十年内，经济发展结构将会发生很大的变化。
参考文献
[1]王文超. 中国省区能源消费与二氧化碳排放驱动因素分析及预测研究[D]. 大连： 大连理工大学， 2013.
[2]秦大河， 罗勇， 陈振林， 等. 气候变化科学的最新进展： IPCC第四次评估综合报告解析[J]. 气候变化研究进展， 2007， 3（6）： 311-314.
[3]李飞. 中国碳排放量现状及低碳发展的对策建议[J]. 科学与财富， 2012， （12）： 56-56.
[4]石敏俊， 王妍， 张卓颖， 等. 中国各省区碳足迹与碳排放空间转移[J]. 地理学报， 2012， 67（10）： 1327-1338.
[5]李霞. 我国二氧化碳排放区域差异研究—基于IPCC碳排放核算方法[J]. 国土与自然资源研究， 2013， （2）： 63-65.
[6]劉哲， 邴龙飞， 刘晔. 基于IPCC方法的区域牲畜温室气体排放研究—以沈阳市为例[J]. 环境科学与技术， 2013， 31（6L）： 377-381.
[7]刘燕华， 葛全胜， 何凡能， 等. 应对国际CO2减排压力的途径及中国减排潜力分析[J]. 地理学报， 2008， 63（7）： 675-682.
[8]任婉侠， 耿涌， 薛冰. 中国老工业城市能源消费碳排放的驱动力分析—以沈阳为例[J]. 应用生态学报， 2012， 23（10）： 2829-2835.
[9]张晚成， 杨旸. 城市能源消费与二氧化碳排放量核算清单—以上海市为例[J]. 城市管理与科技， 2010， （6）： 17-21.
[10]国家统计局工业交通统计司， 国家发展和改革委员会能源局. 中国能源统计年鉴（2000-2009）[M]. 北京： 中国统计出版社， 2001-2010.
[11]蔡博峰， 刘春兰， 陈操操， 等. 城市温室气体清单研究[M]. 北京： 化学工业出版社， 2009.
作者简介：毛首蕾（1984-）， 女， 工程师， 主要从事气体电离放电、等离子体环境工程实验研究， 先后参与多项国家863计划及国家自然科学基金项目。
关键词：化石能源活动，二氧化碳排放，地区分布
A Study on Regions Distribution of Carbon Dioxide Emissions of Fossil Energy Activities
Mao Shoulei1 Gu Jianlong2 Fu Jun3
（1. Dalian Boyu Environmental Technology Corporation， Dalian 116026， China；
2.Yunnan Academy of Scientific & Technical Information， Kunming 650051， China；
3. Yunnan Yun-Jing Forestry & Pulp Mill Co.， LTD.， Puer 666400， China）
Abstract： The world's response to climate change is the theme； Find out the pattern of carbon emissions is the basis of a reasonable allocation of provincial and municipal district of carbon emission reduction targets countries. Based on a variety of apparent consumption of fossil fuels， carbon emissions calculation to get the provinces and cities area and analyzed to show on the national map.
Key Words： fossil energy activities， carbon dioxide release， regional distribution
1 引言
能源消费与二氧化碳排放问题已经成为国内外政治、经济、环境、外交等领域备受关注的重要议题[1]。根据世界气象组织（WMO）的报道，2011年大气温室气体总量再创新高。二氧化碳是大气中人类活动排放的最重要的温室气体。过去10年辐射强迫增加的85%均来自于它。根据WMO公报报道，2011年大气中二氧化碳（CO2）的数量达到390.9ppm（1ppm=百万分之一），是工业革命前水平（280ppm）的140%之多。由于二氧化碳及其它能存留热量的长生命期气体的作用，表示气候增热效应的辐射强迫增加30%。由此带来的暴雨、暴雪、飓风、泥石流等灾害给社会经济造成巨大的损失，因此，
全球气候变暖现象越来越引起人们的关注，成为研究热点，其中，由于化石燃料使用而引起的碳排放更是研究重心IPCC全球第4次气候评估报告指出，过去50年全球气候变暖超过90%的可能性与CO2等温室气体增加有关[2]。
据统计，从1990年～2003年的14年间，我国的能源消耗增长占世界的25%，温室气体排放量增长占世界的比重为34%。预计到2015年，我国二氧化碳排放量将占世界总排放量的20%，超过美国成为世界第一温室气体大国[3]。作为世界上第二大能源消费和第一大二氧化碳排放的大国，我国的能源消费和二氧化碳排放已成为国际社会关注的热点问题之一，为此应对我国温室气体的分析研究不断出现[4，5]，并深入研究其与经济发展之间的关系[6]，从而寻找解决我国碳减排的途徑与对策[7]。
中国地域广阔，各地区在资源分布、经济发展水平、产业结构与人口规模等方面差异较大，从而使各地区在能源消费和二氧化碳排放方面也存在较大的地域性差异。城市是人口、建筑、交通、工业、物流的集中地，居住着世界一半以上人口，消耗了世界约75%的能源，温室气体排放占全球总量的75%左右[8]。本文通过对各种化石燃料的表观消费量的计算，得出全国各省市区的碳排放量，并结合全国地图加以具体分析。
2 计算方法
碳排放量是指燃烧化石能源释放出的热量所对应的碳量。其中，电力、热能等二次能源消费的碳排放均来自于其生产过程中化石能源的能量转换与能量损失。因此，能源消费碳排放总量即为各类化石能源的终端消费（不包括作为原料的化石能源）、能源转换及能源损失所产生的相应碳排放量。
参考方法是碳排放量的方法，也称IPCC方法1（《IPCC（政府间气候变化专业委员会）清单指南》对能源活动的温室气体排放清单推荐采用两种方法编制，即参考方法（Tier1）及以详细技术为基础的部门法Tier2））。参考方法是基于各种化石燃料的表观消费量，与各种燃料品种的单位发热量、含碳量以及燃烧各种燃料的主要设备的平均氧化率，并扣除化石燃料非能源用途的固碳量等参数后综合计算得到的碳排放量[9]。计算公式为：
二氧化碳排放量=（燃料消费量（热量单位）×单位热值燃料含碳量-固碳量）×燃料燃烧过程中的碳氧化率。
计算步骤如下：
（1）估算燃料消费量
燃料消费量（质量单位）=生产量+进口量―出口量―国际航海/航空加油+库存变化
（2）折算成统一的热量单位
燃料消费量（热量单位）=燃料消费量×燃料单位热值
（3）估算燃料中总的碳含量
燃料含碳量=燃料消费量×燃料单位热值含碳量
（4）估算能长期固定在产品中的碳量 固碳量=固碳产品产量×单位产品含碳量×固碳率
（5）计算净碳排放量
净碳排放量=燃料总的含碳量―固碳量
（6）计算实际碳排放量
实际碳排放量=净碳排放量×燃料燃烧过程中的碳氧化率
其中：固碳率是指各种化石燃料在作为非能源使用过程中，被固定下来的碳的比率，由于这部分碳没有被释放，所以需要在排放量的计算中予以扣除；碳氧化率是指各种化石燃料在燃烧过程中被氧化的碳的比率，表征燃料燃烧的充分性。
3 计算分析
根据上述方法对各地区碳排放量进行计算整理，化石能源消费数据来源于《中国能源统计年鉴》中各省市区的能源平衡表（实物量）[10]，排放因子采用国家温室气体编制[11]。其中，因无港、澳、台和西藏的数据，故本文中不做分析；因根据该方法计算海南2005年碳排放数据为负，本文按零计。
3.1 各地区GDP贡献度分布分析
为了便于比较，2010年采用2005年可比价。全国各省市区GDP的贡献度分布如图1所示。将各省市区对全国GDP的贡献分为四级，8%以上为一级贡献度，用红色气泡表示；4%～8%为二级，用蓝色气泡表示；2%～4%为三级，用绿色气泡表示；0～2%为四级，用黄色气泡表示。
由图1可知，2005年和2010年，各省市区一级GDP贡献度省市区均包括广东、江苏和山东三个省份，省市区数量与行政区没变化，三省GDP贡献度的合计由2005年的29.92%下降到2010年的29.83%；2005年，二级贡献度省市区包括浙江、河南、河北、上海、辽宁五个省市，2010年二级贡献度省市区同2005年，五省市GDP贡献度的合计由2005年的25.78%下降到2010年的24.94%；一级和二级的八个省市，2005年GDP贡献度的合计为55.7%，2010年则为54.77%，GDP集中程度较高。2010年三级贡献度省市区较2005年数量由10个增加到12个，天津、内蒙古和陕西三个省市从四级上升为三级，而山西则从三级下降到四级，三级省市区GDP贡献度的合计由2005年的28.77%上升到2010年的33.68%； 2005年，四级省市区GDP贡献度的合计为15.53%，2010年则为11.55%，三级贡献度与四级贡献度增降明显。
3.2 各地区碳排放量贡献度分布分析
2005年和2010年全国各省市区二氧化碳排放量贡献度分布如图2所示。将各省市区对全国碳排放量的贡献分为四级。划分级别百分比及各级代表颜色为同3.1贡献图。
由图2可知，2005年和2010年，一级贡献度省市区由2个下降到1个，2005年一级贡献度省市区分别为山东和河北，碳排放量贡献度的合计为19.1%，而2010年省市区仅剩山东，碳排放量的贡献度为9.96%；二级贡献度省市区由2005年的6个上升至2010年的8个，2005年二级贡献度省市区包括江苏、广东、辽宁、河南、浙江、内蒙古，碳排放量的贡献度合计为33.03%；2010年行政区包括河北、江苏、内蒙古、辽宁、广东、山西、河南、浙江、，其中河北从一级下降到二级，而山西则从四级上升到二级，二级省市区碳排放量贡献度的合计为45.49%。三级贡献度省市区，2005年和2010年数量相同，为12个，2005年包括黑龙江、吉林、陕西、湖北、安徽、上海、四川、湖南、贵州、云南、福建、天津，碳排放贡献度合计为34.76%；2010年新疆由四级升为三级，天津由三级降至4级，其余城市保持不变，碳排放贡献度合计33.35%。2005年四级省市区碳排放贡献度为13.11%，2010年则降至11.20%。
2005年一级和二级贡献度省市区包括8个，碳排放量贡献度的合计为52.13%，2010年省市区包括9个，碳排放量贡献度的合计为55.45%，碳排放量集中度同样较高，其中广东、江苏、山东、浙江、河南、河北、辽宁等区个省市的GDP贡献度及碳排放量贡献度均位于一级和二级范围内，但是，GDP贡献度位于二级范围内的上海，在碳排放量贡献度中则位于三级范围内；碳排放量贡献度位于第级范围内的内蒙古和山西，2005年在GDP贡献度中内蒙古属于四级，山西属于三级，而在2010年内蒙古属于第三级，山西属于四级。因此可得出，全国各省市区的GDP和碳排放量基本呈正相关，碳排放量随GDP的增长而增长。
3.3 各地区碳排放强度分布分析
由图3可知，2005年及2010年全国各省市区二氧化碳排放强度总体呈北高南低、西高东低的趋势。北部以宁夏二氧化碳排放强度最高，南部最高则是贵州。北部中北京二氧化碳排放强度最低，南部中广东最低。东部二氧化碳排放强度最低则为上海。
其中GDP和碳排放量位于一级和二级省市区的广东、江苏、山东、浙江、河南、河北、辽宁七个省份，从2005年到2010年按比例下降，七者之间的顺序没有发生变化，以河北二氧化碳排放强度最高，广东最低，这说明河北总体技术水平落后，单位碳产值小于广东单位碳产值，主要以化石能源的高投入低产出来支撑本省GDP的增长。
山西、海南位次变化较大，不降反升，原因可能是能源平衡表中平衡差额太大，导致平衡差额量抵消了本地区内的能源消耗量。
4 结论
从2005年到2010年，全国各省市区的GDP和碳排放量呈正相关，碳排放量随GDP的增长而增长，但除山西和海南外，二氧化碳排放强度均持续下降，这说明了自“十一五”以来，国家实施节能减排的政策卓有成效。国家“十二五”期间，又将二氧化碳排放强度纳入到国家经济社会发展的约束性指标，把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点，可预见，将来五到十年内，经济发展结构将会发生很大的变化。
参考文献
[1]王文超. 中国省区能源消费与二氧化碳排放驱动因素分析及预测研究[D]. 大连： 大连理工大学， 2013.
[2]秦大河， 罗勇， 陈振林， 等. 气候变化科学的最新进展： IPCC第四次评估综合报告解析[J]. 气候变化研究进展， 2007， 3（6）： 311-314.
[3]李飞. 中国碳排放量现状及低碳发展的对策建议[J]. 科学与财富， 2012， （12）： 56-56.
[4]石敏俊， 王妍， 张卓颖， 等. 中国各省区碳足迹与碳排放空间转移[J]. 地理学报， 2012， 67（10）： 1327-1338.
[5]李霞. 我国二氧化碳排放区域差异研究—基于IPCC碳排放核算方法[J]. 国土与自然资源研究， 2013， （2）： 63-65.
[6]劉哲， 邴龙飞， 刘晔. 基于IPCC方法的区域牲畜温室气体排放研究—以沈阳市为例[J]. 环境科学与技术， 2013， 31（6L）： 377-381.
[7]刘燕华， 葛全胜， 何凡能， 等. 应对国际CO2减排压力的途径及中国减排潜力分析[J]. 地理学报， 2008， 63（7）： 675-682.
[8]任婉侠， 耿涌， 薛冰. 中国老工业城市能源消费碳排放的驱动力分析—以沈阳为例[J]. 应用生态学报， 2012， 23（10）： 2829-2835.
[9]张晚成， 杨旸. 城市能源消费与二氧化碳排放量核算清单—以上海市为例[J]. 城市管理与科技， 2010， （6）： 17-21.
[10]国家统计局工业交通统计司， 国家发展和改革委员会能源局. 中国能源统计年鉴（2000-2009）[M]. 北京： 中国统计出版社， 2001-2010.
[11]蔡博峰， 刘春兰， 陈操操， 等. 城市温室气体清单研究[M]. 北京： 化学工业出版社， 2009.
作者简介：毛首蕾（1984-）， 女， 工程师， 主要从事气体电离放电、等离子体环境工程实验研究， 先后参与多项国家863计划及国家自然科学基金项目。