城市能源消费碳足迹测算研究

[摘要]目前气候变暖已经成为一个可以证明的事实，如果放任其继续发展，人类生存环境和生态系统都会受到巨大的破坏。为了防止这一情况继续恶化，世界各国达成协议，发展低碳经济，建设低碳社会。碳足迹是在此背景下应运而生的一个新概念，其计算方法对低碳经济的评价体系构建具有重要意义。但目前有关碳足迹的定义和核算方法尚未形成统一的标准，本文在现有研究基础上，结合中国国情，提出了一个适合我国城市进行能源消费碳足迹计算的方法，并将天津市作为案例进行了分析，对我国低碳城市建设具有一定借鉴意义。

[关键字]气候变暖　低碳经济　碳足迹　计算方法

[中图分类号]　X3

[文献码]　B

[文章编号]　1000-405X（2012）-10-41-2

1　引言

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告综合报告指出，气候变暖已经是一个可以证明的事实，而在现有的减缓政策和可持续发展实践的基础上，全球温室气体排放量在未来几十年仍将持续增长。IPCC预测从2000年到2030年，全球温室气体排放量将增长25%～90%，每10年全球气温将增长0.2℃。未来50年全球平均气温可能增长2～3℃。升温会造成冰川融化，致使极端天气事件的频率和强度增加，并会严重破坏人类的生存环境和生态系统平衡。因而，如何协调经济发展与气候变化的关系，发展低碳经济是现在全球共同关注的首要问题。

实现低碳经济的关键是温室气体的减排，作为气候变暖的重要原因，温室效应和温室气体已经引起了世界各界的重视。在被喻为"拯救人类最后一次机会"的哥本哈根世界气候大会上，总理承诺到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。[1～2]城市因为聚集了大量人口和生产性企业而产生了大量的碳排放，因此是中国降低碳足迹，实现节能减排的关键区域。而在我国城市碳足迹中，传统化石能源消耗带来的碳足迹占据了很大的比重，因而研究城市尺度的碳足迹评估方法，建立碳足迹定量评价计算模型，能对我国低碳城市建设提供一些参考意见。

2　国内外研究进展

碳足迹（Carbon　Footprint）是为了准确而形象描述温室气体排放对气候以及人类生活影响而提出的一个新兴概念，是一种衡量人类活动对环境影响的测量标准。目前全球关于碳足迹的研究有很多，但是碳足迹仍然没有确定统一的定义和核算方法。碳足迹的概念源于生态足迹，后者现已形成特有的含义。根据Rees和Wackernagel给出的定义：任何人口的生态足迹是生产相应人口所消费的所有资源和消纳所产生的废物所需要的生态生产性土地面积，而碳足迹度量的是某一活动或产品在生命周期内排放的温室气体量。[3]现在关于碳足迹定义分歧主要在于概念中所涉及的温室气体种类和系统边界如何确定。本文中对碳足迹定义如下：碳足迹是对某一产品或活动在生命周期内直接及间接引起的温室气体排放量的度量，以二氧化碳质量当量为单位。

碳足迹的核算方法现在也没有统一的标准，如果按系统来分，目前主要有三大类：投入产出分析（IO）、生命周期评价（LCA）以及混合生命周期评价。投入产出法是一种自上而下的分析方法，较适合宏观层面。生命周期评价则是自下而上的计算方法，应用最为广泛，适用于过程明确的产品或部门分析，对数据的要求较高。混合生命周期评价兼有两者的优点，既有至上而下的系统性，又有之下而上方法的细腻，应用范围更为广阔，但处理难度很大，目前相关研究较少。

在应用研究尺度上，国内外对碳足迹的研究主要分为国家（城市）、企业（组织）、产业以及个人四个层面。其中关于企业（组织）以及产品的评价标准较多，个人碳足迹计算较为简单，可采用网上提供的碳足迹计算器或基本公式进行估算，而关于整个国家或城市的碳足迹计算则比较复杂，只能从宏观角度进行估算。[4～5]

总体来说国内外对于碳足迹研究尚处于起步阶段。

3　城市能源消费碳足迹计算研究

城市因为聚集大量人口和生产性企业，所以是碳排放的主要区域，也因此城市尺度的碳足迹研究对国家低碳经济建设极具现实意义，而城市活动产生的碳排放主要是由传统化石能源燃烧引起的，这部分消费产生的碳足迹即为本文的研究对象。本文中城市能源消费碳足迹的计算参照的是IPCC碳排放计算方法。IPCC编写的2006国家温室气体指南给出了三种能源消费碳排放计算方法，由于我国城市尺度统计数据的限制，本研究采用的是其中之一：基于能源表观消费量的计算方法，该方法采用自上而下的形式，依靠宏观统计数据计算能源消费碳排放量，属于投入产出分析的一种。[6～7]

3.1　城市能源消费碳足迹计算模型

由于城市能源消费产生的碳排放主要是由富含碳的化石能源这类传统能源燃烧产生，因此本文中主要考虑煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃烧油和天然气这些传统能源的碳排放。[8]根据本文对碳足迹的定义，本文采取的碳足迹计算模型如下：

式中：GHG为化石能源消耗产生的CO2排放量（t　CO2e）；i为燃料品种；AC为消耗化石燃料实物量（万t或亿m3）；NCV为各燃料低位发热值（亿J/t或亿J/km3）；EFCO2指的是化石燃料燃烧过程中的CO2排放因子（kg/TJ）；CC为燃料含碳量（tC/TJ）；O为氧化率，本文中采用IPCC默认值100%；44/12是C转化为CO2的系数；CFfuel为城市能源消费碳足迹（t　CO2e）；cffuel为人均城市能源消费碳足迹（t　CO2e/人）；N为研究区总人口；CFIfuel为能源消费碳足迹强度（t　CO2e/万元）。式中常量选取数值见表1所示：

4　案例分析--以天津市为例

4.1　研究区概况和数据来源

天津市是我国中央直辖市，五大国家中心城市之一，中国近代工业的发源地。2006年3月22日，国务院常务会议将天津完整定位为"环渤海地区经济中心，国际港口城市，北方经济中心，生态城市"。截至到2010年，天津市常住人口1229.29万人，2010年实现地区生产总值9224.46亿元。随着经济快速发展，2010年天津市能源消费总量达6818万吨标准煤，单位GDP能源消耗为　0.73912t标煤/万元。在2010年国家发改委《关于开展低碳省区和低碳城市试点通知》中，天津市被列为"五省八市"的首批试点城市之一，因此天津市是很好的城市能源消费碳足迹研究区域。

本文研究所用数据主要来源为《中国能源统计年鉴》和《天津统计年鉴》。

4.2　相关数据和计算结果分析

参照《中国能源统计年鉴》中各地区能源消费量以及《天津统计年鉴》可得本研究中所需各类数据，具体数值如表2所示：

根据上文中的计算方法，本文得到天津市2006～2010年每年的能源消费碳足迹总量、人均能源消费碳足迹以及碳足迹强度，具体数值如表3所示。总体来说，天津市这五年能源消费碳足迹总量、人均能源消费碳足迹呈上涨趋势，而碳足迹强度则在下降。结合图1（天津GDP与能源消费碳足迹总量）和图2（天津2006～2010年cf、CFI变化趋势图）分析可知：随着天津市经济实力的增加，其能源消费总量也相应增长，而这五年来天津市能源消费碳足迹强度下降，则说明天津市产业结构中高耗能、高排放部分的比重下降，能源消费结构及产业结构逐渐优化，实现了节能减排的可持续发展目标。

5　结论与展望

本文在国内外碳足迹研究基础上，采用IPCC能源消费碳排放核算方法，结合我国国情，给出了一个适合我国城市计算能源消费碳足迹的计算模型，并以天津市为例，对其进行了城市能源消费碳足迹的研究。本研究的不足在于，碳足迹分析方法仍存在一些需要完善的地方，比如数据甄选、参数选择等，特别是有关化石能源消耗数据的选取、化石燃料燃烧的碳氧化率等，都使得计算结果有所偏差。今后的研究中应侧重在碳足迹模型计算参数的选取，尽量选用符合各城市实地情况的参数，使评价结果更加客观准确。

A　Calculation　Method　of　Carbon　Footprint　from　Urban　Energy　Consumption：　a　case　study　of　Tianjin

Wang　Jing

（School　of　Geographic　and　Environment　Sciences，　Guizhou　Normal　University，　Guiyang　550001）

Abstract：　Climate　warming　has　become　a　proven　fact，　if　left　it　continues　developing，　the　human　living　environment　and　ecosystems　will　be　enormous　damaged.　Countries　all　over　the　world　reached　an　agreement　to　develop　low-carbon　economy　and　create　low-carbon　society.　As　a　new　concept，carbon　footprint　emerged　with　this　situation，and　its　calculation　method　is　related　to　the　evaluation　system　of　low　carbon　economy．But　the　definition　of　carbon　footprint　and　accounting　methods　has　not　formed　a　unified　standard　nowadays.　This　paper，　on　the　basis　of　existing　research，　combined　with　China's　national　conditions，　gave　a　method　suitable　for　China's　urban　energy　consumption　carbon　footprint　calculation，　and　took　Tianjin　as　a　case　study，　has　some　reference　significance　for　China's　low-carbon　urban　construction.

Key　Words：　Climate　warming；　Low-carbon　economy；　carbon　footprint；　Calculation　Method

参考文献

[1]　庄贵阳，朱仙丽，赵行姝.全球环境与气候治理[M].杭州：浙江人民出版，2009.

[2]　樊纲.走向低碳发展：中国与世界--中国经济学家的建议[M].北京：中国经济出版，2010.

[3]　Wackernagel　M，　Rees　W.　Our　Ecological　Footprint：　reducing　human　impact　on　the　earth，　1996.

[4]　卞晓红，张绍良.碳足迹研究现状综述[J].环境保护与循环经济，2010，30（10）.

[5]　计军平，马晓明.碳足迹的概念和核算方法研究进展[J].生态经济，2011（4）：76～80.

[6]　朱勤，彭希哲，陆志明.中国能源消费碳排放的因素分解及实证分析[J].资源科学，2010，31（12）.

[7]　林剑艺，孟凡鑫，崔胜辉，于洋，赵胜男.城市能源利用碳足迹分析[J]--以厦门市为例[J].生态学报，2012，32（12）.

[8]　祁悦，谢高地，盖力强.基于表观消费量法的中国碳足迹估算[J].资源科学，2010，32（11）.

[10]　IPCC.2006　IPCC　Guidelines　for　National　Greenhouse　Gas　Inventories：　VolumeⅡJRC　E　C.　Carbon　footprint-what　it　is　and　how　to　Measure　it，2007．

[11]　中国能源网[EB/OL].　http：///show.php？contentid=77710.