韓良煜

(國(guó)網(wǎng)青海省電力公司，青海 西寧 810000)

0 引言

青海作為國(guó)家清潔能源示范省，提出了力爭(zhēng)在全國(guó)率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的目標(biāo)[1]。區(qū)域碳排放是環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，越來(lái)越受到學(xué)者們的關(guān)注。通過(guò)分析大量碳排放測(cè)算相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)現(xiàn)有研究，發(fā)現(xiàn)存在以下不足：一是碳排放低頻(年度或季度)測(cè)算研究較多，高頻(月度或天)測(cè)算研究較少[2]；二是家庭居民戶間接碳排放測(cè)算基于清單編制法研究的較少[3]；三是減排研究上，定性研究較多，而定量測(cè)算較少[4]；四是碳排放測(cè)算存在一定的不確定性[5]。

通過(guò)分析，本文基于電力大數(shù)據(jù)廣泛覆蓋社會(huì)生產(chǎn)生活、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確強(qiáng)關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，以電力數(shù)據(jù)為支撐，融合煤、油、氣等能源數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、IPCC等機(jī)構(gòu)和學(xué)者對(duì)碳排放參數(shù)的相關(guān)研究成果，探尋用電量與碳排放之間的內(nèi)在規(guī)律與趨勢(shì)，構(gòu)建青海省碳排放測(cè)算分析模型，開(kāi)展了青海省域、重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)以及居民用戶碳排放測(cè)算分析。相關(guān)研究成果不僅能為政府部門實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)提供具體的數(shù)據(jù)支持，還能為青海省政府決策部門制定相關(guān)政策提供有益的參考。以期加快構(gòu)建青海清潔低碳、安全高效能源體系，助力青?！疤歼_(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1 研究方法

本文的研究采用清單編制法，從地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)、居民戶3個(gè)維度進(jìn)行青海省的碳排放測(cè)算。為了配合使用清單編制法，在進(jìn)行每個(gè)維度的碳排放測(cè)算時(shí)，都需要確定相應(yīng)的排放參數(shù)，并推算相應(yīng)維度對(duì)應(yīng)的活動(dòng)水平[6]。具體的計(jì)算方法和技術(shù)路線圖如圖1所示。

圖1 青海省碳排放測(cè)算方法路線圖

1.1 地區(qū)碳排放測(cè)算

對(duì)于地區(qū)碳排放的測(cè)算，考慮數(shù)據(jù)的可獲得性，主要測(cè)算能源利用中的碳排放。

步驟1：推算各地市及其各產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)總量年度值E1。用E表示全省能源消費(fèi)量及各產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)總量年度值，用G表示全省增加值與各產(chǎn)業(yè)增加值年度值，G1表示各地市生產(chǎn)總值及其各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總值的年度值[8]。則：

E1=(E/G)×G1

(1)

步驟2：估計(jì)并篩選得到各地區(qū)各產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)總量與用電量的月度長(zhǎng)期均衡關(guān)系模型[9]。以青海省為例，用Ec表示全省及各產(chǎn)業(yè)的用電量，對(duì)Ec和E的年度序列經(jīng)過(guò)單位根和協(xié)整檢驗(yàn)之后，得到如下月度長(zhǎng)期均衡關(guān)系模型：

(2)

(3)

步驟4：計(jì)算月度碳排放量。利用調(diào)整因子F，以及標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放系數(shù)h，得到全省及各產(chǎn)業(yè)的月度碳排放量Ct，公式如下：

(4)

類似的可以計(jì)算各地市以及各地市的5大產(chǎn)業(yè)的碳排量。

1.2 第二產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)行業(yè)碳排放測(cè)算

對(duì)于重點(diǎn)行業(yè)碳排放的測(cè)算，能源利用中的碳排放測(cè)算類似于地區(qū)碳排放量的測(cè)算方法，這里主要介紹生產(chǎn)過(guò)程中碳排放量的測(cè)算，其具體步驟如下。

步驟1：利用Denton模型基于各行業(yè)歷史的月度產(chǎn)量數(shù)據(jù)，對(duì)缺失年份的月度數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)[10]。

步驟2：利用X-12-ARIMA模型，對(duì)行業(yè)產(chǎn)量和用電量原序列進(jìn)行季節(jié)調(diào)整，得到每個(gè)序列的季節(jié)因子S，同時(shí)得到每個(gè)序列的TCI序列(產(chǎn)量TCI序列記為Y，用電量TCI序列即為X)。

步驟3：估計(jì)并篩選得到產(chǎn)量TCI序列Y與用電量TCI序列ADL(q，s)模型如下：

(5)

步驟4：根據(jù)季節(jié)因子S以及對(duì)應(yīng)行業(yè)產(chǎn)品的碳排放系數(shù)w可以計(jì)算得到各行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的月度碳排放量Ct，公式如下：

(6)

1.3 居民戶碳排放測(cè)算

對(duì)于居民戶碳排放的測(cè)算，首先區(qū)分農(nóng)村居民戶和城市居民戶，然后分別測(cè)算二者的直接碳排放和間接碳排放[11]。這里以城市居民戶的碳排放測(cè)算為例進(jìn)行介紹。

步驟1：利用青海省城市的四大類消費(fèi)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的城市人均GDP數(shù)據(jù)，建立人均消費(fèi)(PC)與人均GDP(PG)的年度長(zhǎng)期均衡關(guān)系模型，公式如下：

(7)

步驟2：利用上述模型以及各區(qū)縣城市的人均GDP數(shù)據(jù)(PGij，i表示消費(fèi)類別，j表示區(qū)縣)，推算44個(gè)區(qū)縣城市居民的人均四大類消費(fèi)，并根據(jù)對(duì)應(yīng)的人口數(shù)(Pij)計(jì)算各區(qū)縣的四大類消費(fèi)年度總值TCij，公式如下：

TCij=(α0+α1×PGij)×Pij

(8)

步驟3：分別利用Denton模型和線性插值法，將44個(gè)地區(qū)城市居民戶的四大類消費(fèi)指標(biāo)，共計(jì)176個(gè)指標(biāo)的年度數(shù)據(jù)分別拆成月度數(shù)據(jù)，共得到352個(gè)月度序列指標(biāo)TCijt。估計(jì)并篩選得到該地區(qū)的城市居民戶的消費(fèi)TCijt與其月度用電量X的ADL(1，0)模型(其中nj為地區(qū)j居民戶的數(shù)量)，公式如下：

(9)

步驟4：根據(jù)Sturges分組法，利用各區(qū)縣城市居民戶用電量進(jìn)行分組，并確定不同組別的排放比較系數(shù)GF；同時(shí)計(jì)算定基的價(jià)格調(diào)整因子PF；參考各類消費(fèi)的排放因子CF，計(jì)算得到各類消費(fèi)的間接碳排放量ICijt，公式如下：

(10)

步驟5：利用四大類消費(fèi)碳排放占居民戶總消費(fèi)碳排放的比例p1，計(jì)算得到各區(qū)縣居民戶的總的間接碳排放量ICjt，公式如下：

(11)

步驟6：利用各區(qū)縣城市居民戶用電量分組的不同組別排放比較系數(shù)GF、電力排放系數(shù)EF、電力碳排放占直接碳排放的比例p2，以及居民戶用電量數(shù)據(jù)X1jt計(jì)算得到各區(qū)縣居民戶的直接碳排放DCjt，公式如下：

(12)

步驟7：將居民戶的直接碳排和間接碳排放加總，得到居民戶的總碳排放量Cjt，公式如下：

Cjt=DCjt+ICjt

(13)

2 測(cè)算過(guò)程及結(jié)果分析

2.1 測(cè)算過(guò)程

本文的研究采用青海省2020年度用電量的高頻數(shù)據(jù)，進(jìn)行青海省區(qū)域、第二產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)行業(yè)、居民碳排放的測(cè)算，具體測(cè)算過(guò)程如下。

1)基于用電量的高頻數(shù)據(jù)。利用了季節(jié)調(diào)整、頻度轉(zhuǎn)換以及模型推斷等多種技術(shù)對(duì)缺失的高頻宏觀統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推算，借助清單編制法實(shí)現(xiàn)了對(duì)碳排放的高頻測(cè)算。

2)基于居民戶用電量的高頻數(shù)據(jù)。結(jié)合宏觀統(tǒng)計(jì)指標(biāo)推算的各種技術(shù)、居民戶用電量分組技術(shù)，利用清單編制法實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭居民戶的高頻間接碳排放測(cè)算，為今后實(shí)現(xiàn)家庭高頻碳排放測(cè)算的常態(tài)化和規(guī)?；於搜芯炕A(chǔ)。

3)基于“綠電”構(gòu)成比例的高頻數(shù)據(jù)。借助“綠電”的排放系數(shù)，對(duì)青海省的綠電減排效果進(jìn)行了測(cè)算，為省級(jí)層面實(shí)施“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的“綠電”路徑選擇，提供了可支持的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2 測(cè)算結(jié)果分析

1)從地區(qū)角度分析。2020年青海省因“綠電”帶來(lái)的減排率平均為36.97%，減排效果顯著。盡管減排效果顯著，但2020年青海省在扣除減排量之后，碳排放約占全國(guó)排放量的0.84%。實(shí)際碳排放同比增長(zhǎng)率約為3.75%，該增長(zhǎng)率高于中國(guó)《國(guó)家信息通報(bào)》(2019)中的全國(guó)幾何平均增長(zhǎng)率(1.91%)，也高于國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)“全球大氣研究排放數(shù)據(jù)庫(kù)”(EDGAR)發(fā)布的碳排放的幾何平均增長(zhǎng)(1.37%)。顯然，相對(duì)于國(guó)內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)算的中國(guó)碳排放的平均增長(zhǎng)率而言，青海省的碳排放增長(zhǎng)率相對(duì)較高，減排壓力依然存在。

從青海省各市分布來(lái)看，全省2020年的碳排放，西寧占比47%、海西占比21%、海東占比17%，3個(gè)地市總共占據(jù)了全省碳排放的85%左右，其余5個(gè)地市僅占比約15%。顯然，青海省碳排放存在地區(qū)分布不均衡的情況。

2)從產(chǎn)業(yè)角度分析。青海省2020年工業(yè)碳排放占全省碳排放量的75.09%，其他六大產(chǎn)業(yè)如農(nóng)林牧漁業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)等的碳排放量?jī)H占24.91%。如果考慮工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放，那么工業(yè)碳排放的占比將升高到約79%。顯然，從產(chǎn)業(yè)層面來(lái)看，青海省的碳排放存在分布嚴(yán)重不均衡的情況。

顯然，如果從工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中來(lái)考慮減排問(wèn)題，重點(diǎn)應(yīng)該關(guān)注水泥、煉鋼等行業(yè)。其中水泥行業(yè)的碳排放對(duì)于全球各國(guó)的碳排放來(lái)講，都占有比較重要的位置。在水泥制造工藝不發(fā)生重大變化，石灰石不具有較高程度替代的前提下，大力發(fā)展水泥窯協(xié)同處置，提升化石燃料的替代率，是目前水泥行業(yè)碳減排的最佳出路。

從能源利用角度來(lái)考慮減排問(wèn)題，則重點(diǎn)應(yīng)該關(guān)注鋁冶煉、鐵合金等行業(yè)。其中，鋁冶煉行業(yè)由于其高能耗、高污染，應(yīng)該引起特別的關(guān)注。由于電解鋁是生產(chǎn)鋁的唯一方法，因此，建議從優(yōu)化生產(chǎn)流程、降低槽平均電壓、提升電流效率等方面來(lái)降低整個(gè)鋁冶煉行業(yè)的能耗，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)碳減排。

3)從碳排放空間布局角度分析。青海省農(nóng)林牧漁業(yè)碳排放在各地市的分布相對(duì)均衡。2020年海西的農(nóng)林牧漁業(yè)碳排放占全省該行業(yè)碳排放的比重排第一，為27%；西寧和海東占比分別為18%，并列排第二；海南占比17%，排第三；其余依次是海北9%、黃南8%、果洛3%。

青海省工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)四大產(chǎn)業(yè)的碳排放量在各地市的分布均存在不均衡現(xiàn)象，且每個(gè)產(chǎn)業(yè)在各地市的具體分布規(guī)律較為相似。具體來(lái)說(shuō)，2020年，西寧、海西、海東3個(gè)地市的4大類產(chǎn)業(yè)各自的碳排放占比均排在前三位(其中西寧占比最大)，且三者之和通常在90%左右；而海南、海北、黃化、果洛4個(gè)地區(qū)4大類產(chǎn)業(yè)的碳排放占比之和僅為10%左右，與前面3個(gè)地市的差距十分明顯。

4)從城鄉(xiāng)居民角度分析。從城市居民碳排放與農(nóng)村居民碳排放的比較來(lái)看，存在較為嚴(yán)重的地區(qū)不均衡和城鄉(xiāng)不均衡現(xiàn)象。地區(qū)不均衡方面，西寧和海西的城市居民碳排放分別比農(nóng)村居民碳排放高達(dá)89%和255%；而其他6個(gè)地市分別是海東(-5.69%)、海南(-0.15%)、黃化(-9.9%)、海北(-6.21%)、果洛(-16.46%)、玉樹(shù)(0%)，地區(qū)差異明顯。城鄉(xiāng)不均衡方面，2020年青海省的城市居民碳排放比農(nóng)村居民碳排放高出47.27%；其中海西城鄉(xiāng)差異最大，其城市居民碳排放比農(nóng)村居民高出254.64%。這一實(shí)證經(jīng)驗(yàn)可為決策部門基于地區(qū)城鄉(xiāng)差異角度制定居民戶的相關(guān)減排政策，提供有益參考。

3 結(jié)語(yǔ)

青海省大范圍推廣的“綠電”工作所帶來(lái)的減排效果顯著，但全省碳排放增長(zhǎng)率仍處于相對(duì)較高的水平，減排壓力依然存在。青海省的碳排放分布，存在產(chǎn)業(yè)層面和地區(qū)層面“雙不均衡”的現(xiàn)象，這給未來(lái)的碳減排、碳達(dá)峰和碳中和工作提供了努力方向。

從青海省5大產(chǎn)業(yè)的碳排放空間布局來(lái)看，除了農(nóng)林牧漁業(yè)之外，其他4大產(chǎn)業(yè)(工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè))的碳排放量均存在地區(qū)分布不均衡的現(xiàn)象。因此，根據(jù)各地市的比較優(yōu)勢(shì)，有選擇性地讓產(chǎn)業(yè)碳排放量的空間分布趨于合理化和均衡化，是未來(lái)努力的方向。從青海省工業(yè)中的5大行業(yè)(鋁冶煉、鐵合金、鉀肥、煉鋼、水泥)碳排放總量來(lái)看，生成過(guò)程中的碳排放總量排名，與能源利用中的碳排放排名存在重大區(qū)別，這為青海省從工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和能源利用兩大環(huán)節(jié)精準(zhǔn)實(shí)施碳減排和碳達(dá)峰的相關(guān)政策提供了有益的參考。青海省各地市城鄉(xiāng)居民碳排放存在較為嚴(yán)重的不均衡現(xiàn)象。這可能是由于青海省發(fā)展過(guò)程中的“雙重不均衡”(即各地市發(fā)展不均衡和城鄉(xiāng)發(fā)展不均衡)所致，需要引起相關(guān)決策部門注意。