我国能源领域二氧化碳排放研究

樊立安，张东明

（浙江浙能兴源节能科技有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第5次综合评估结果显示，CO2是主要的人为温室气体，占2010年人为温室气体排放总量的72%，其次为CH4占20%，N2O占5%，含氟气体占2.2%。美国商务部下属国家海洋和大气管理局网站资料显示，自1990年以来，人类产生的温室气体对地球表面的加热影响为3.14 W/m2。其中，CO2、CH4和N2O分别贡献了66%、16%和6%，剩下的大部分影响来自于消耗臭氧的氟氯化碳。因此，控制CO2和CH4的排放是人类应对气候变化的首要任务。从温室气体排放来源进行分析，人为CO2的主要来源是化石能源利用，而CH4的主要来源是土地利用和动物养殖。IPCC等机构的研究结果表明，要实现《巴黎协定》中确立的“努力将气温升幅限制在与工业化前水平以上1.5℃以内”的目标，全球人为净排放量预估到2030年要比2010年减少约45%，并在2050年左右达到净零。

我国是全球最大的能源生产国和消费国，能源结构以煤炭为主，煤炭供应量占全球的一半以上，能源领域碳排放量占总排放量80%以上[1-3]。自从我国提出要实现到2030年前“碳达峰”和2060年前“碳中和”的战略目标以来，我国能源行业面临了前所未有的转型挑战。基于此，分析研究我国能源全产业链及相关行业领域的CO2排放水平，尤其是化石能源燃烧利用所排放的CO2，对能源结构优化、能源转型发展以及能源消费“双控”等具有重要的理论价值及参考意义。

1 我国能源消费现状

目前，我国可以获得最近年份的分品种分行业能源统计资料为2018年，因此本文以2018年的能源生产和消费作为研究对象。化石能源的使用主要有两个方向：①作为能源利用。②作为原料使用。2018年，我国作为原料、材料使用的化石能源约为2.66亿t标准煤（折算成CO2排放量为6.07亿t），这部分化石能源中的大部分最终将转化为CO2排放。而按照目前的计算方法[4-6]，这部分化石能源排放的CO2并未包括在人为温室气体中。

1.1 能源供应总体情况

根据《中国能源统计年鉴2019》的统计数据，2018年我国可供本地区消费的能源量为47.3亿t标准煤，其中煤炭占62%，石油占19%，天然气占7%，核电占2%，可再生能源+固废占10%。另外，我国进口能源（煤炭+石油+天然气+电力）总量达到10.9亿t标准煤，占供应总量的23%。

2018年，我国一次能源生产量总共为38亿t标准煤，其中煤炭占69%，石油占7.1%，天然气占5.4%。一次电力包括核电、水电、风电和光伏发电，共计20 698.15亿kW·h，按发电煤耗法计算折6.32亿t标准煤。

1.2 CO2排放因子确定

不同化石能源的碳排放强度不同，因此，为了保证碳排量计算的准确性，需要确定每种能源的碳排放因子[7]。

参考生态环境部发布的《2019年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》[8]，化石燃料的CO2排放因子取自《2006年IPCC国家清单编制指南》能源卷第一章表1.4[6]，并按保守性原则取各燃料排放因子的95%置信区间下限值。

二次能源（热力和电力）的CO2排放因子需要通过计算得到[9]。根据《中国能源统计年鉴2019》能源平衡表（实物量），2018年，我国的热力产量为524 417.65万GJ，综合加权计算生产热力所消费的化石能源CO2排放量为6.16亿t，可计算得出热力的CO2排放因子（均值）为99.19 kg CO2/GJ；2018年，我国的火电行业消耗燃料为87 884.75万t标准煤，综合加权计算火电生产的相关CO2排放量为39.57亿t，可得2018年我国电力（等价）的CO2排放因子（均值）为4.5 tCO2/tce。

2 我国能源相关CO2排放计算分析

2.1 能源供给侧CO2排放情况

通过某地区一次能源供应量计算获得CO2排放量即为该地区能源利用相关的CO2排放总量。2018年，我国一次能源供给侧CO2量为97.12亿t。其中，煤炭及制品相关CO2量为72.33亿t，占74.5%；石油及其制品CO2排放量为18.95亿t，占19.5%；天然气CO2排放量为5.84亿t，占6.0%。

2.2 能源转换侧排放情况

在能源转换环节，化石能源被转换成电力和热力、焦炭、石油制品等以满足社会经济活动需要。2018年我国电力和热力生产行业排放的CO2总量约为43.82亿t，转换过程中消耗化石能源对应的CO2排放量如表1所示。2021年7月16日，全国碳市场上线交易启动，全国2225家发电企业被率先纳入全国碳市场。根据上述统计结果，我国以发电企业为主的碳市场规模在43亿t以上。

表1 2018年电力和热力能源转换侧CO2排放量 单位：亿t

2.3 能源消费侧排放情况

终端能源消费量中包括化石能源的消费量和二次能源的消费量。直接消费化石能源而排放的CO2计算方法前文已述，而二次能源（热力和电力）相关的CO2排放有两种统计方式。

（1）直接排放法，即热力和电力相关的CO2排放量统计在转换环节，也就是统计在电力、热力生产和供应业的排放量中[10]。

（2）间接排放法，即电力、热力生产和供应业的CO2排放量只计算其转换、输送过程所排放的CO2。鉴于我国发电企业已纳入全国碳排放权交易市场，因此，本文按直接法统计结果进行分析，以免重复计算。2018年各行业CO2排放量（直接排放法）如表2所示，经计算，2018年终端各行业CO2排放量约为97.96亿t。

表2 2018年各行业CO2排放量（直接排放法） 单位：亿t

3 我国CO2重点排放行业分析

工业部门是我国最大的CO2排放部门，其中采矿业和制造业，以及电力、热力、燃气及水生产供应业3个门类的CO2直接排放量如表3所示。

表3 2018年工业部门CO2直接排放量 单位：亿t

在制造业中，CO2排放量前5位的行业大类分别以下5种。

（1）黑色金属冶炼和压延加工业：CO2直接排放量为17.55亿t，而且与煤相关的CO2排放量达到17.29亿t。

（2）化学原料和化学制品制造业：CO2直接排放量为6.42亿t，其中煤、石油和天然气相关碳排放分别为3.83亿t、1.93亿t和0.66亿t。

（3）非金属矿物制品业：CO2直接排放量为5.73亿t，其中煤、石油和天然气相关碳排放分别为4.63亿t、0.8亿t和0.3亿t。

（4）石油、煤炭及其他燃料加工业：CO2直接排放量为2.91亿t，其中煤、石油和天然气相关碳排放分别为0.56亿t、1.98亿t和0.37亿t。

（5）有色金属冶炼和压延加工业：CO2直接排放量为0.87亿t，其中煤、石油和天然气相关碳排放分别为0.66亿t、0.09亿t和0.12亿t。

电力、热力、燃气及水生产及供应业共计排放CO2为43.1亿t，占工业排放的53.31%，其中电力/热力生产和供应业的CO2排放量达到43.04亿t，占工业排放的53.24%，占消费终端总排放量的43.94%。

农、林、牧、渔业等2018年CO2排放量超过1亿t的行业如表4所示，九大行业合计CO2直接排放量达到90.11亿t。

表4 2018年CO2排放量超过1亿t的行业 单位：亿t

4 结语

能源领域CO2排放环节包括能源供给侧、能源转换侧和能源消费侧，本文通过统计梳理与计算分析得出以下结论。

（1）计算热力和电力消费过程的CO2排放总量时，其CO2排放因子可以分别取99.19 kgCO2/GJ、4.5 tCO2/tce。

（2）在能源供给侧，煤炭及其制品的CO2排放总量达到72.33亿t，占化石能源比重为74.5%，为化石能源碳排放的主要源头。

（3）在能源转换侧，电力和热力生产行业排放的CO2总量约为43.82亿t，由此可知我国以发电企业为主的碳市场规模在43亿t以上。

（4）在能源消费侧。工业部门是最大的CO2排放行业，达到80.84亿t，占82.5%。各行业中，电力、热力生产和供应业等九大行业的CO2排放量达到90.11亿t，是我国需要重点碳减排的行业领域，也是碳达峰行动的主战场。