城市能源消费与二氧化碳排放量核算清单

城市能源消费与二氧化碳排放量核算清单作者：张晚成杨旸来源：《城市管理与科技》2010年第06期通过能流与碳脉分析的方法，对碳这一关键元素的跟踪，分析上海市能源利用相关的CO2排放路径，从消费侧找到CO2排放的根源，给予城市温室气体减排政策制定的实证支持。

温室气体的低排放作为低碳经济根本特征，正日益被人们重视。

研究中国城市温室气体排放方法体系、排放因子和趋势特征等，有助于政府确定减排目标，制定和实施行动计划，提出切实、有效的温室气体减排措施和方案，为城市在国际上进行气候变化和温室气体谈判、交流奠定坚实的科学基础。

一、建设低碳城市的路径许多城市在探讨低碳发展时都遇到了一个相同的问题，即自身消耗了多少能源，这些能源在使用过程中释放了多少二氧化碳？只有充分把握这些数据，才能真正了解城市的运营动力；只有分门别类地划清部门的耗能边界，才能进一步推行政策，落实到每一个实体单位，建立减排机制；只有以强有力的行政机制为保障，以科学方法为依托，才能建设好令人信服的低碳城市。

二、城市温室气体排放清单编制方法[1]中国城市温室气体排放清单编制的范围、对象等主要参照国家清单，但在编制原则、方法和技术路线上突出城市的独特性。

《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）。

（一）参考方法（Tier1）参考方法（由上至下法）是通过各种化石能源的表观消费量，与各种能源品种的单位发热量、含碳量，以及消耗各种用能设备的平均氧化率，并扣除非能源利用的固碳量等参数后核算得到的碳排放量。

参考方法只是根据一次和二次能源的区别，基于一次能源的表观消费状况，对不同能源类型排放量进行总的估算。

用参考方法估算能源利用的二氧化碳排放量的计算公式为：二氧化碳排放量=（能源消费量×单位能源含碳量-固碳量）×能源利用过程中的碳氧化率参考方法的计算步骤如下：（1）估算能源消费量。

能源消费量（质量单位）=生产量+进口量-出口量-国际航线加油+库存变化；（2）折算为统一的热量单位。

能源消费量（热量单位）=能源消费量（质量单位）×能源热值；（3）估算能源中的碳含量。

能源含碳量=能源消费量（热量单位）×潜在碳排放系数（能源的单位热值含碳量）；（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=能源总的含碳量-固碳量；（6）计算实际碳排放量。

实际碳排放量=净碳排放量×能源利用过程中的碳氧化率。

（二）以详细技术为基础的部门法（Tier2）以详细技术为基础的部门法（由下至上法），是基于分能源品种、分部门、分设备的活动水平数据、各种能源品种的单位发热量和含碳量，以及消耗各种能源的主要设备的氧化率等参数通过逐层累加核算得到的总排放量。

以详细技术为基础的部门法计算CO2排放量的公式如下：排放量=∑∑∑（能源消费量i，j，k×排放因子i，j，k）式中i为能源品种，j为部门活动，k为设备技术类型。

其中：能源消费量以热值表示；对二氧化碳来说，排放因子由能源的单位热值的含碳量与能源设备的碳氧化率决定。

以详细技术为基础的部门法温室气体排放清单编制的主要步骤：（1）确定可靠的、可核查的主要能源设备能源消费量，确定国家清单采用的技术分类；（2）基于设备的特点，收集可靠的排放因子数据，最好取自能源利用现场（如果本地数据获得困难，可选择技术类型、运行条件等相似的地区的数据）；（3）根据各部门、设备、能源品种的活动水平与排放因子数据，估算每种主要能源、活动、设备的温室气体排放量；（4）加总核算矿物能源利用的温室气体排放量。

按照《IPCC清单指南》的要求，以详细技术为基础的部门法应对各部门的分设备、分能源品种的温室气体排放量逐一核算。

这就需要了解各部门的主要用能设备类型、所使用的能源品种、这些能源品种的发热量与含碳量、以及用能设备在使用某种能源时的氧化率等参数，才能对其温室气体排放量进行加总计算。

这种方法比参考方法复杂很多，不仅需要通过大量工作获得详细分设备类型的活动水平数据，同时也需要通过分析、测试等方式来确定相应设备的排放因子。

（三）上海在温室气体排放清单编制方法上的选择从当前国际上国家和城市核算温室气体排放量的情况看，几乎所有的发达国家、州、城市的温室气体核算都采用了不同层次的部门方法，不仅是因为部门方法的精度更高，更为重要的是部门方法的计算结果有着十分清晰的分部门温室气体账户，因而能充分反映不同部门温室气体排放的特点和趋势，从而非常有力地支持了温室气体减排和碳交易的开展。

作为国际化大都市的上海，以低碳城市为目标，更要借鉴国际发达城市的经验，有必要也有实力从数据出发，落实到每一个部门，为今后进一步的分析奠定基础。

本研究是以现有资料与体制为依托，尽量将上海的主要耗能部门细分，虽不能算是详细部门方法，不过较表观消费量法有所进化。

三、上海能源概述（一）能源消费稳步增长伴随上海经济社会的持续发展，全市能源消费稳步增长，“十一五”以来，上海能源消费总量年均增幅达到8.4%。

2008年，上海煤炭消费总量为5463.91万吨，比2007年增长3.9％；原油消费量为1951.55万吨，比2007年增长13.5％；天然气消费28.54亿立方米，比2007年增长3％；总用电量为1138.22亿千瓦时，比2007年增长6.1％［3］。

见表1。

将2008年上海市能源消耗结构换算成标煤平衡表，再利用软件绘制了2008年上海能源流向图，见图1。

由于估算排放量时采用直接排放与间接排放兼顾的原则，故外来电力也折算为标煤后计算在内。

由图1可以看出：在能源供应侧，2008年上海的化石能源中超过99％均由外省市调入或进口。

其中，煤炭全部由外省市调入；仅有很少一部分的油气来自于本地生产；在能源消费侧，上海煤炭主要用于发电厂，而成品油消费中超过一半用在交通部门。

天然气与其他能源的供应比例较小；在能源供应侧，工业建筑业已经实现了近一半的电气化供应。

（二）上海交通能耗变化趋势由于我国能源统计与国际通行体系的差异，公路运输用油只统计交通部门运营车辆用油，其他部门和私人车辆用油未被统计在内。

为此，交通部门用能需参照《上海工业能源交通统计年鉴》[3]，并参照其他方法核算。

根据王庆一《2009年能源数据》中的交通耗能的经验公式核算后可以初步核算近几年上海交通能耗指标，见图2。

四、上海能源活动二氧化碳排放清单本研究主要基于2008年中国统计局的资料和数据，以各能源产地为源头，以主要耗能部门为目标，制作分品种、分部门的上海能源二氧化碳排放清单，主要使用中国以往的各能源品种的平均低位发热量、平均含碳量作为缺省值，并参照IPCC中不同设备的氧化率缺省值，最终获得上海市分品种分部门的二氧化碳排放量。

（一）煤炭部分1.上海煤炭的供应状况及消费状况上海煤炭全部由外省市调入或由国外进口。

2008年，上海煤炭供应量为5490.46万吨。

其中，原煤4297.71万吨，洗精煤1181.69万吨，型煤11.06万吨。

2008年，上海煤炭消费总量为5463.91万吨,达到历史峰值。

主要用于热电厂、制成煤化产品(主要是焦炭)、农业、工业、商业服务业、交通、生活消费，分别为2461、1040、1、630、77、5、53万吨标煤。

上海煤炭消费逐步向电力部门集中，各主要领域煤炭消费比较稳定。

2.基础数据选择从煤炭产地推估的指标：原煤和型煤的平均低位发热量24.41TJ/Gg、洗精煤炼焦的平均低位发热量27.50TJ/Gg。

原煤和型煤的平均潜在碳排放因子26.10t-C/TJ、洗精煤炼焦的平均潜在碳排放因子25.58 t-C/TJ。

碳氧化率均按缺省值1来进行计算［4］。

3.二氧化碳排放量使用公式：各部门二氧化碳排放量=各部门能源利用活动数据×平均低位发热量×平均潜在碳排放因子×设备碳氧化率×3.667，具体数据见表2。

上海2008年消耗各类煤炭约5464万吨，共计排放13718万吨二氧化碳。

（二）石油部分1.上海石油供应状况上海原油自2004年后基本依靠进口。

2008年原油供应量为1961.66万吨；其中净进口量为1762.81万吨，从外省市净调入量为182.27万吨；东海平湖油气田供应量14.60万吨；其余为库存变化量。

2.2008年上海成品油消费状况（1）汽油。

共炼制244.88万吨汽油；通过进出口、省市间中转交易、库存变化增加95.62万吨；各部门消耗掉340.50万吨。

（2）煤油。

共炼制136.98万吨煤油；通过进出口、省市间中转交易、国际燃料舱调整、库存变化增加184.49万吨；各部门消耗掉321.47万吨。

（3）柴油。

共炼制747.98万吨柴油；通过进出口、省市间中转交易、库存变化减少320.91万吨；各部门消耗掉427.07万吨。

（4）燃料油。

共炼制44.88万吨燃料油；通过进出口、省市间中转交易、库存变化增加743.84万吨；各部门消耗掉788.72万吨。

（5）液化石油气（LPG）。

共炼制64.32万吨液化石油气；通过一次能源生产、进出口、省市间中转交易、库存变化增加38.06万吨；各部门消耗掉102.38万吨。

（6）炼厂干气。

共炼制127.00万吨炼厂干气；通过一次能源生产、进出口、省市间中转交易、库存变化减少0.22万吨；各部门消耗掉126.78万吨。

（7）其他石油制品。

炼制647.54万吨其他石油制品；通过一次能源生产、进出口、省市间中转交易、库存变化增加190.12万吨；各部门消耗掉837.66万吨。

3.基础数据选择运用国家原有的成品油消耗平均低位发热量与潜在碳排放因子指标，见表3。

成品油使用设备的碳氧化率使用国家原有的缺省值：汽油0.980，航空煤油0.980，柴油0.982，燃料油（交通领域）0.985、（发电供热）0.99、（工业建筑）0.98，液化石油气0.989。

4.二氧化碳排放量上海的成品油基本都用在移动源上，只有少量燃料油用于发电和供热。

根据计算公式可以算出：油品消费分能源品种和分部门二氧化碳排放量。

见表4、表5。

上海2008年消耗2950万吨各种成品油，共计排放8226万吨二氧化碳。

（三）天然气部分1.上海天然气供应状况上海天然气气源包括东海平湖天然气和西气东输天然气。

2008年上海天然气供应总量为30.00亿立方米，来自东海平湖的一次能源生产量有4.29亿立方米，外省调入25.71亿立方米。

2.上海天然气消费状况2008年上海天然气消费中，4.95亿立方米用于发电，14.12亿立方米用于工业，3.50亿立方米用于商业，0.25亿立方米用于交通，5.72亿立方米用于为生活消费。