通過能流與碳脈分析的方法，對(duì)碳這一關(guān)鍵元素的跟蹤，分析上海市能源利用相關(guān)的CO2排放路徑，從消費(fèi)側(cè)找到CO2排放的根源，給予城市溫室氣體減排政策制定的實(shí)證支持。

溫室氣體的低排放作為低碳經(jīng)濟(jì)根本特征，正日益被人們重視。

研究中國(guó)城市溫室氣體排放方法體系、排放因子和趨勢(shì)特征等，有助于政府確定減排目標(biāo)，制定和實(shí)施行動(dòng)計(jì)劃，提出切實(shí)、有效的溫室氣體減排措施和方案，為城市在國(guó)際上進(jìn)行氣候變化和溫室氣體談判、交流奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

一、建設(shè)低碳城市的路徑

許多城市在探討低碳發(fā)展時(shí)都遇到了一個(gè)相同的問題，即自身消耗了多少能源，這些能源在使用過程中釋放了多少二氧化碳？只有充分把握這些數(shù)據(jù)，才能真正了解城市的運(yùn)營(yíng)動(dòng)力；只有分門別類地劃清部門的耗能邊界，才能進(jìn)一步推行政策，落實(shí)到每一個(gè)實(shí)體單位，建立減排機(jī)制；只有以強(qiáng)有力的行政機(jī)制為保障，以科學(xué)方法為依托，才能建設(shè)好令人信服的低碳城市。

二、城市溫室氣體排放清單編制方法[1]

中國(guó)城市溫室氣體排放清單編制的范圍、對(duì)象等主要參照國(guó)家清單，但在編制原則、方法和技術(shù)路線上突出城市的獨(dú)特性?！禝PCC（政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)）清單指南》對(duì)能源活動(dòng)的溫室氣體排放清單推薦采用兩種方法編制，即參考方法（Tier1）及以詳細(xì)技術(shù)為基礎(chǔ)的部門法（Tier2）。

（一）參考方法（Tier1）

參考方法（由上至下法）是通過各種化石能源的表觀消費(fèi)量，與各種能源品種的單位發(fā)熱量、含碳量，以及消耗各種用能設(shè)備的平均氧化率，并扣除非能源利用的固碳量等參數(shù)后核算得到的碳排放量。參考方法只是根據(jù)一次和二次能源的區(qū)別，基于一次能源的表觀消費(fèi)狀況，對(duì)不同能源類型排放量進(jìn)行總的估算。

用參考方法估算能源利用的二氧化碳排放量的計(jì)算公式為：

二氧化碳排放量=（能源消費(fèi)量×單位能源含碳量-固碳量）×能源利用過程中的碳氧化率

參考方法的計(jì)算步驟如下：

（1）估算能源消費(fèi)量。 能源消費(fèi)量（質(zhì)量單位）=生產(chǎn)量+進(jìn)口量-出口量-國(guó)際航線加油+庫(kù)存變化；

（2）折算為統(tǒng)一的熱量單位。能源消費(fèi)量（熱量單位）=能源消費(fèi)量（質(zhì)量單位）×能源熱值；

（3）估算能源中的碳含量。能源含碳量=能源消費(fèi)量（熱量單位）×潛在碳排放系數(shù)（能源的單位熱值含碳量）；

（4）估算能長(zhǎng)期固定在產(chǎn)品中的碳量。固碳量=固碳產(chǎn)品產(chǎn)量×單位產(chǎn)品含碳量×固碳率；

（5）計(jì)算凈碳排放量。凈碳排放量=能源總的含碳量-固碳量；

（6）計(jì)算實(shí)際碳排放量。實(shí)際碳排放量=凈碳排放量×能源利用過程中的碳氧化率。

（二）以詳細(xì)技術(shù)為基礎(chǔ)的部門法（Tier2）

以詳細(xì)技術(shù)為基礎(chǔ)的部門法（由下至上法），是基于分能源品種、分部門、分設(shè)備的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)、各種能源品種的單位發(fā)熱量和含碳量，以及消耗各種能源的主要設(shè)備的氧化率等參數(shù)通過逐層累加核算得到的總排放量。

以詳細(xì)技術(shù)為基礎(chǔ)的部門法計(jì)算CO2排放量的公式如下：

排放量=∑∑∑（能源消費(fèi)量i，j，k×排放因子i，j，k）

式中i為能源品種，j為部門活動(dòng)，k為設(shè)備技術(shù)類型。其中：能源消費(fèi)量以熱值表示；對(duì)二氧化碳來說，排放因子由能源的單位熱值的含碳量與能源設(shè)備的碳氧化率決定。

以詳細(xì)技術(shù)為基礎(chǔ)的部門法溫室氣體排放清單編制的主要步驟：

（1）確定可靠的、可核查的主要能源設(shè)備能源消費(fèi)量，確定國(guó)家清單采用的技術(shù)分類；

（2）基于設(shè)備的特點(diǎn)，收集可靠的排放因子數(shù)據(jù)，最好取自能源利用現(xiàn)場(chǎng)（如果本地?cái)?shù)據(jù)獲得困難，可選擇技術(shù)類型、運(yùn)行條件等相似的地區(qū)的數(shù)據(jù)）；

（3）根據(jù)各部門、設(shè)備、能源品種的活動(dòng)水平與排放因子數(shù)據(jù)，估算每種主要能源、活動(dòng)、設(shè)備的溫室氣體排放量；

（4）加總核算礦物能源利用的溫室氣體排放量。

按照《IPCC清單指南》的要求，以詳細(xì)技術(shù)為基礎(chǔ)的部門法應(yīng)對(duì)各部門的分設(shè)備、分能源品種的溫室氣體排放量逐一核算。這就需要了解各部門的主要用能設(shè)備類型、所使用的能源品種、這些能源品種的發(fā)熱量與含碳量、以及用能設(shè)備在使用某種能源時(shí)的氧化率等參數(shù)，才能對(duì)其溫室氣體排放量進(jìn)行加總計(jì)算。這種方法比參考方法復(fù)雜很多，不僅需要通過大量工作獲得詳細(xì)分設(shè)備類型的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，同時(shí)也需要通過分析、測(cè)試等方式來確定相應(yīng)設(shè)備的排放因子。

（三）上海在溫室氣體排放清單編制方法上的選擇

從當(dāng)前國(guó)際上國(guó)家和城市核算溫室氣體排放量的情況看，幾乎所有的發(fā)達(dá)國(guó)家、州、城市的溫室氣體核算都采用了不同層次的部門方法，不僅是因?yàn)椴块T方法的精度更高，更為重要的是部門方法的計(jì)算結(jié)果有著十分清晰的分部門溫室氣體賬戶，因而能充分反映不同部門溫室氣體排放的特點(diǎn)和趨勢(shì)，從而非常有力地支持了溫室氣體減排和碳交易的開展。

作為國(guó)際化大都市的上海，以低碳城市為目標(biāo)，更要借鑒國(guó)際發(fā)達(dá)城市的經(jīng)驗(yàn)，有必要也有實(shí)力從數(shù)據(jù)出發(fā)，落實(shí)到每一個(gè)部門，為今后進(jìn)一步的分析奠定基礎(chǔ)。

本研究是以現(xiàn)有資料與體制為依托，盡量將上海的主要耗能部門細(xì)分，雖不能算是詳細(xì)部門方法，不過較表觀消費(fèi)量法有所進(jìn)化。

三、上海能源概述

（一）能源消費(fèi)穩(wěn)步增長(zhǎng)

伴隨上海經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，全市能源消費(fèi)穩(wěn)步增長(zhǎng)，“十一五”以來，上海能源消費(fèi)總量年均增幅達(dá)到8.4%。2008年，上海煤炭消費(fèi)總量為5463.91萬噸，比2007年增長(zhǎng)3.9％；原油消費(fèi)量為1951.55萬噸，比2007年增長(zhǎng)13.5％；天然氣消費(fèi)28.54億立方米，比2007年增長(zhǎng)3％；總用電量為1138.22億千瓦時(shí)，比2007年增長(zhǎng)6.1％［3］。見表1。

將2008年上海市能源消耗結(jié)構(gòu)換算成標(biāo)煤平衡表，再利用軟件繪制了2008年上海能源流向圖，見圖1。由于估算排放量時(shí)采用直接排放與間接排放兼顧的原則，故外來電力也折算為標(biāo)煤后計(jì)算在內(nèi)。

由圖1可以看出：在能源供應(yīng)側(cè)，2008年上海的化石能源中超過99％均由外省市調(diào)入或進(jìn)口。其中，煤炭全部由外省市調(diào)入；僅有很少一部分的油氣來自于本地生產(chǎn)；在能源消費(fèi)側(cè)，上海煤炭主要用于發(fā)電廠，而成品油消費(fèi)中超過一半用在交通部門。天然氣與其他能源的供應(yīng)比例較??；在能源供應(yīng)側(cè)，工業(yè)建筑業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了近一半的電氣化供應(yīng)。

（二）上海交通能耗變化趨勢(shì)

由于我國(guó)能源統(tǒng)計(jì)與國(guó)際通行體系的差異，公路運(yùn)輸用油只統(tǒng)計(jì)交通部門運(yùn)營(yíng)車輛用油，其他部門和私人車輛用油未被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。為此，交通部門用能需參照《上海工業(yè)能源交通統(tǒng)計(jì)年鑒》[3]，并參照其他方法核算。

根據(jù)王慶一《2009年能源數(shù)據(jù)》中的交通耗能的經(jīng)驗(yàn)公式核算后可以初步核算近幾年上海交通能耗指標(biāo)，見圖2。

四、上海能源活動(dòng)二氧化碳排放清單

本研究主要基于2008年中國(guó)統(tǒng)計(jì)局的資料和數(shù)據(jù)，以各能源產(chǎn)地為源頭，以主要耗能部門為目標(biāo)，制作分品種、分部門的上海能源二氧化碳排放清單，主要使用中國(guó)以往的各能源品種的平均低位發(fā)熱量、平均含碳量作為缺省值，并參照IPCC中不同設(shè)備的氧化率缺省值，最終獲得上海市分品種分部門的二氧化碳排放量。

（一）煤炭部分

1.上海煤炭的供應(yīng)狀況及消費(fèi)狀況

上海煤炭全部由外省市調(diào)入或由國(guó)外進(jìn)口。2008年，上海煤炭供應(yīng)量為5490.46萬噸。其中，原煤4297.71萬噸，洗精煤1181.69萬噸，型煤11.06萬噸。

2008年，上海煤炭消費(fèi)總量為5463.91萬噸，達(dá)到歷史峰值。主要用于熱電廠、制成煤化產(chǎn)品(主要是焦炭)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)服務(wù)業(yè)、交通、生活消費(fèi)，分別為2461、1040、1、630、77、5、53萬噸標(biāo)煤。上海煤炭消費(fèi)逐步向電力部門集中，各主要領(lǐng)域煤炭消費(fèi)比較穩(wěn)定。

2.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選擇

從煤炭產(chǎn)地推估的指標(biāo)：原煤和型煤的平均低位發(fā)熱量24.41TJ/Gg、洗精煤煉焦的平均低位發(fā)熱量27.50TJ/Gg。原煤和型煤的平均潛在碳排放因子26.10t-C/TJ、洗精煤煉焦的平均潛在碳排放因子25.58 t-C/TJ。碳氧化率均按缺省值1來進(jìn)行計(jì)算［4］。

3.二氧化碳排放量

使用公式：各部門二氧化碳排放量=各部門能源利用活動(dòng)數(shù)據(jù)×平均低位發(fā)熱量×平均潛在碳排放因子×設(shè)備碳氧化率×3.667，具體數(shù)據(jù)見表2。

上海2008年消耗各類煤炭約5464萬噸，共計(jì)排放13718萬噸二氧化碳。

（二）石油部分

1.上海石油供應(yīng)狀況

上海原油自2004年后基本依靠進(jìn)口。2008年原油供應(yīng)量為1961.66萬噸；其中凈進(jìn)口量為1762.81萬噸，從外省市凈調(diào)入量為182.27萬噸；東海平湖油氣田供應(yīng)量14.60萬噸；其余為庫(kù)存變化量。

2.2008年上海成品油消費(fèi)狀況

（1）汽油。共煉制244.88萬噸汽油；通過進(jìn)出口、省市間中轉(zhuǎn)交易、庫(kù)存變化增加95.62萬噸；各部門消耗掉340.50萬噸。

（2）煤油。共煉制136.98萬噸煤油；通過進(jìn)出口、省市間中轉(zhuǎn)交易、國(guó)際燃料艙調(diào)整、庫(kù)存變化增加184.49萬噸；各部門消耗掉321.47萬噸。

（3）柴油。共煉制747.98萬噸柴油；通過進(jìn)出口、省市間中轉(zhuǎn)交易、庫(kù)存變化減少320.91萬噸；各部門消耗掉427.07萬噸。

（4）燃料油。共煉制44.88萬噸燃料油；通過進(jìn)出口、省市間中轉(zhuǎn)交易、庫(kù)存變化增加743.84萬噸；各部門消耗掉788.72萬噸。

（5）液化石油氣（LPG）。共煉制64.32萬噸液化石油氣；通過一次能源生產(chǎn)、進(jìn)出口、省市間中轉(zhuǎn)交易、庫(kù)存變化增加38.06萬噸；各部門消耗掉102.38萬噸。

（6）煉廠干氣。共煉制127.00萬噸煉廠干氣；通過一次能源生產(chǎn)、進(jìn)出口、省市間中轉(zhuǎn)交易、庫(kù)存變化減少0.22萬噸；各部門消耗掉126.78萬噸。

（7）其他石油制品。煉制647.54萬噸其他石油制品；通過一次能源生產(chǎn)、進(jìn)出口、省市間中轉(zhuǎn)交易、庫(kù)存變化增加190.12萬噸；各部門消耗掉837.66萬噸。

3.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選擇

運(yùn)用國(guó)家原有的成品油消耗平均低位發(fā)熱量與潛在碳排放因子指標(biāo)，見表3。

成品油使用設(shè)備的碳氧化率使用國(guó)家原有的缺省值：汽油0.980，航空煤油0.980，柴油0.982，燃料油（交通領(lǐng)域）0.985、（發(fā)電供熱）0.99、（工業(yè)建筑）0.98，液化石油氣0.989。

4.二氧化碳排放量

上海的成品油基本都用在移動(dòng)源上，只有少量燃料油用于發(fā)電和供熱。

根據(jù)計(jì)算公式可以算出：油品消費(fèi)分能源品種和分部門二氧化碳排放量。見表4、表5。

上海2008年消耗2950萬噸各種成品油，共計(jì)排放8226萬噸二氧化碳。

（三）天然氣部分

1.上海天然氣供應(yīng)狀況

上海天然氣氣源包括東海平湖天然氣和西氣東輸天然氣。

2008年上海天然氣供應(yīng)總量為30.00億立方米，來自東海平湖的一次能源生產(chǎn)量有4.29億立方米，外省調(diào)入25.71億立方米。

2.上海天然氣消費(fèi)狀況

2008年上海天然氣消費(fèi)中，4.95億立方米用于發(fā)電，14.12億立方米用于工業(yè)，3.50億立方米用于商業(yè)，0.25億立方米用于交通，5.72億立方米用于為生活消費(fèi)。各部門共消耗28.54億立方米天然氣

3.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)選擇

運(yùn)用國(guó)家原有的天然氣消耗平均低位發(fā)熱量與潛在碳排放因子指標(biāo)：

天然氣平均低位發(fā)熱量3893.1TJ/億立方米，潛在碳排放因子15.32 t-C/TJ。

天然氣使用設(shè)備的碳氧化率指標(biāo)使用國(guó)家原有的缺省值0.99。

4.二氧化碳排放量

根據(jù)公式可以算出天然氣分部門二氧化碳排放量，見表6。

上海2008年消耗28.54億立方米天然氣，共計(jì)排放618萬噸二氧化碳。

（四）外來電部分

1.上海外來電供應(yīng)狀況

2008年上海共調(diào)入383.43億千瓦時(shí)外來電，調(diào)出40.22億千瓦時(shí)本地電，凈消費(fèi)343.21億千瓦時(shí)的外來電。

2.二氧化碳排放

上海2008年凈調(diào)入343.21億千萬時(shí)外來電，通過加權(quán)平均等方法并運(yùn)用公式計(jì)算，共計(jì)折合為2911萬噸二氧化碳。

（五）2008年上海能源消費(fèi)與二氧化碳排放量總結(jié)

2008年，上海市消耗的各類煤炭、各種成品油、天然氣，外來電，共計(jì)折合為9737.35萬噸標(biāo)煤的能源，約排放2.55億噸二氧化碳。各種能源二氧化碳排放比例示意見圖3。

五、排放趨勢(shì)與政策建議

根據(jù)相同的核算標(biāo)準(zhǔn)，可以依次得到歷年的上海能源消費(fèi)二氧化碳排放，并制成表7。

上海，作為中國(guó)最重要的發(fā)達(dá)城市之一，其經(jīng)濟(jì)總量連續(xù)穩(wěn)居全國(guó)各城市首位，其代表作用明顯，許多城市也會(huì)或早或遲的進(jìn)入上海發(fā)展的模式。所以，討論上海今天的問題，一定意義上，就是探討部分城市未來的發(fā)展。

第一，從2000年開始，上海外來的電力輸入已經(jīng)超過了電力輸出，且逐年增長(zhǎng)迅速。如果僅計(jì)算一次能源消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳將不再符合上海能源消費(fèi)現(xiàn)狀，必須加入外來電的間接排放才能將上海的能源消費(fèi)與排放有機(jī)的結(jié)合，還原上海能源供給全貌。

同時(shí)，通過提高外來電使用量來緩解區(qū)域內(nèi)二氧化碳排放量的方法不應(yīng)提倡。從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來看，城市化分為集中趨向、郊區(qū)城市化、逆城市化、再城市化四個(gè)階段。而城市化方式轉(zhuǎn)型的一個(gè)主要特征就是降低帶給周邊城市的負(fù)擔(dān)，而最主要的負(fù)擔(dān)來自于環(huán)境負(fù)擔(dān)。超大型城市的發(fā)展離不開周邊城市數(shù)十年的支持，如今一座現(xiàn)代化發(fā)達(dá)城市已經(jīng)初具規(guī)模，而對(duì)周邊城市的反哺效應(yīng)逐漸提上了議事日程。在為周邊提供商業(yè)、交易、就業(yè)等便利的同時(shí)，能源供應(yīng)依賴度也需要盡快降低。

第二，2008年上海的電力供應(yīng)依然有近65%來自煤炭。如果再累計(jì)外來電中的煤電份額，這個(gè)比例還會(huì)更高。因此清潔煤技術(shù)、電廠的提高能效技術(shù)將依然保持著舉足輕重的地位。

根據(jù)能源使用的客觀規(guī)律，集中用能、集中供應(yīng)、集中回收有利于提高能源利用效率，所以進(jìn)一步推進(jìn)分布式供能的建設(shè)，并不斷提高主要耗能設(shè)備的節(jié)能技術(shù)，才能卓有成效地緩解能源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的約束，建立與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境發(fā)展相適應(yīng)的低碳城市。

第三，從近幾年趨勢(shì)來看，上海二氧化碳排放增速依然顯著。北京等大型城市也處于相同的階段，其快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)動(dòng)力依然以高耗能產(chǎn)業(yè)為主，這一事實(shí)在若干年中難以改變。在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)層面，中國(guó)的大多城市依然是以煤炭消耗為主，油氣為輔的城市。從根本上改變能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)同樣不現(xiàn)實(shí)。從潛在碳排放因子數(shù)據(jù)來看，在化石能源中天然氣的單位熱量排放相對(duì)較低，較多地使用天然氣作為過渡性替代能源，尤其在上海液化天然氣中轉(zhuǎn)站建成后增加進(jìn)口天然氣的使用量，可以適當(dāng)緩解上海的溫室氣體排放壓力。

第四，伴隨著“十城千輛”政策的執(zhí)行，中國(guó)各地新能源車的試點(diǎn)工作在一步步推進(jìn)，不過傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車的能耗增速依然明顯。近5%的交通能耗增速將使這一領(lǐng)域成為未來中國(guó)城市的主要耗能部門。

發(fā)展城市交通，降低交通排放需要因地制宜，因時(shí)而宜。國(guó)際上的先進(jìn)做法通常是發(fā)展不同的城市交通模式。對(duì)于北京、上海這樣大城市的中心區(qū)，人口與就業(yè)高度密集，單純依靠道路建設(shè)已經(jīng)無法滿足交通事業(yè)發(fā)展的需要?？傮w上，推廣公共交通，限制私家車的數(shù)量是關(guān)鍵。與此同時(shí)，還需要設(shè)計(jì)合理的道路條件，使汽車行駛盡可能地接近其經(jīng)濟(jì)環(huán)保車速。只有建立合理的空間交通模式，才能做到降低能耗又不至于影響居民出行的便利。

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（責(zé)任編輯：文雪峰）