基于碳收支核算清單的黑龍江省碳足跡及碳排放壓力分析

李志學 趙婧宇 劉學榮 周嘉

摘 要 以黑龍江省為例，構建了碳排放清單的研究框架和核算方法，對區域碳排放進行了較為全面的核算，并進一步對碳排放強度、人均碳排放量及生態足跡進行了分析.結果表明：（1）黑龍江省整體碳排放量從2000年的5 061.04萬t上升到2012年的9 363.93萬t，漲幅為185%，達到最高值，并最終在2014年下降為8 602.15萬t，最終漲幅170%；其中，2014年能源消費碳排放占總碳排放量的84.72%.（2）生態系統的碳匯能力呈現不斷上升的趨勢，其中以森林碳匯為主，其碳匯年均占總碳匯量63.55%，2000年達到最高值71.62%.（3）從碳排放量與經濟發展的脫鉤狀態來看，2001年和2003年的脫鉤指數大于1，其他年份均小于1，總體上呈現下降的趨勢，脫鉤程度越來越明顯，說明黑龍江省的地區的經濟增長不再完全依賴能源消耗的增長，單位碳排放支撐的經濟產出率在不斷提升.總體來看，黑龍江省凈碳排放能力呈上升的趨勢，未來的碳排放壓力較小，具有廣闊的碳排放空間.

關鍵詞 碳收支；碳足跡；碳排放強度；黑龍江省

中圖分類號 F121.3文獻標識碼 A文章編號 1000-2537（2017）06-0009-08

Abstract Using Heilongjiang province as an example， in this work，a research framework and accounting method of carbon emission inventory have been constructed.The carbon emission intensity of the area was calculated.The carbon emission intensity， per capita carbon emission， and ecological footprint were analyzed. Our results show that： （1） The overall carbon emissions in Heilongjiang province increased from 50.610 4 million in 2000 to 93.639 3 million t in 2012， or increased by 185%， reaching the highest value and eventually falling to 86.021 5 million t in 2014， with the final gain 170%， of which energy consumption in 2014 carbon emissions accounted for 84.72% of total carbon emissions. （2） The carbon sink capacity of the ecosystem showed a rising trend， among which the carbon sequestration was mainly due to the forest carbon sequestration， and the total carbon uptake was 63.55%， and amounted 71.62% in 2000. （3） From the decoupling of carbon emissions and economic development， the decoupling index in 2001 and 2003 is greater than 1， and less than 1 for the other years， with the overall trend declining. The degree of decoupling is becoming more and more apparent， indicating that the regional economic growth in Heilongjiang province is no longer entirely dependent on the growth of energy consumption.Unit carbon emissions to support the economic output rate is on the rise. Overall， the net carbon emission in Heilongjiang province is increasing， but the future of carbon emissions pressure is decreasing， with a broad carbon emission space.

Key words carbon balance of payments； carbon footprint； carbon intensity； Heilongjiang province

隨著全球經濟快速發展，能源的大量使用，溫室氣體排放量不斷增加，致使全球氣溫不斷上升，根據聯合國政府氣候變化專門委員會（IPCC）公布的第5次評估報告顯示，全球地表平均氣溫在1880—2012年期間已經上升了0.85℃；美國公布報告稱，2014年成為氣象記錄以來最暖年，并且15個最暖年中有14個發生在21世紀.氣候變暖趨勢仍然繼續，協調好社會經濟與資源環境之間的關系刻不容緩.盡管全球氣候變化的成因很復雜，但以CO2為代表的溫室氣體排放造成的溫室效應被認為是主要的人為因素，溫室氣體的排放成為全人類共同面對的重大問題.近些年來，針對碳排放研究也愈來愈多，例如黃潮清借助遙感數據和相關統計數據，對區域碳收支進行了核算，運用CNM-CFS3森林碳收支模型對廣東省2005—2020年陸域碳收支進行了模擬和預測，并探討了該省陸域碳收支時空格局的演變規律[1].楊琳利用主成分分析法通過STRPAT模型分析了城市化發展對吉林省碳排放的影響分析[2].趙榮欽等對江蘇省碳收支清單進行了核算，并預測了2020年江蘇省的碳減排潛力[3].鄭福云通過碳排放系數法對哈爾濱市農業碳收支進行估算，并且提出了農業低碳發展的措施[4]；劉英運用碳源/匯估算模型對我國農業生產碳收支進行初步的核算和分析，認為我國農業的碳吸收明顯大于碳排放，認定我國農業是“碳匯”區[5].以上研究主要集中在產業的碳排放核算[6-9]、土地利用的碳排放核算[10-13]、生態系統的碳匯[14-17]等方面，碳排放核算體系還不夠完整，尤其在省級區域尺度上比較缺乏.黑龍江省是我國重要的老工業基地區，構建其碳收支核算體系，闡明其碳收支狀況及特征對于深入開展節能減排及低碳城市的有效構建有著重要的意義.

1 省域中尺度碳收支核算方法

1.1 研究思路

（1）本文基于碳排放清單的核算方法，從碳源和碳匯兩方面核算黑龍江省的碳收支.碳源從能源消費、工業生產過程、食物消費、農業活動和廢棄物等5方面導致的碳排放對其核算；碳匯針對農田、森林、草地和城市綠地4類土地利用類型進行核算（圖1），并闡明了黑龍江省的碳收支狀況及特征.

（2）選取單位GDP碳排放量、人均碳排放量及脫鉤指標對黑龍江省碳排放壓力進行分析，探討碳足跡及其變化狀況.

1.2 數據來源

本文采用的相關研究數據均來自2001—2015年度《黑龍江統計年鑒》、《黑龍江省國民經濟和社會發展統計公報》等.

1.3 核算方法

1.3.1 能源消費碳排放核算方法 本文參考IPCC[18]核算碳排放量的計算公式如下：

本文主要采用一次能源消費總量核算黑龍江省能源消費碳排放量.煤炭、石油、天然氣折算標準煤的參考系數分別為0.71，1.43和1.33，來源于《中國能源統計年鑒》.碳排放系數是指每一種能源燃燒或使用過程中單位能源所產生的碳排放數量.IPCC 指南根據各種燃料的不同特性可得出不同的數據進行統計分析.由于不同國家的發展水平、能源技術和研究條件的不同，即使相同種類能源的碳排放系數存在差異，本文通過調研相關文獻，收集各類能源的碳排放系數，認為取平均值最為可靠[3]（詳見表1）.

1.3.2 工業生產過程的碳排放核算 工業生產過程碳排放主要包括鋼鐵、水泥、合成氨、石灰、電石等生產過程中產生的二氧化碳（包括生產工藝或化學反應）.由于涉及到行業的工業生產工藝，并且各地區的不同生產工藝和地區生產能耗情況的數據難以獲取，因此主要采用鋼鐵、水泥、合成氨3種行業相關參數，結合工業產品的產量進行初步推算，其中碳排放因子分別為1.06，0.136和3.273 t CO2Ce/t[19].具體公式如下：

1.3.3 食物消費碳排放 分別對城鎮和鄉村居民食物主要包括糧食、蔬菜、水果、畜禽肉等9類食物消費的碳排放進行核算，計算公式如下：

1.3.4 農業活動碳排放 由于農業系統自身要素的復雜性以及作為碳源、碳匯的雙重特征.本文主要核算黑龍江省稻田甲烷、農作物耕作活動、動物腸道發酵和糞便處理的碳排放，其中農作物耕作活動主要涉及農膜、農藥、化肥施用、灌溉、農業機械使用；動物主要涉及豬、牛、羊、馬、驢、騾.其碳排放系數[21-22]分別為稻田甲烷0.079（m2·g），農膜5.18（kg/kg）、化肥0.857 54（kg /kg）、農藥4.934 1（kg/kg）、灌溉266.48（kg/hm2）、農業機械0.18（kg/kg），動物腸道發酵和糞便處理參考IPPC[18]中的缺省值.計算公式如下：

1.3.5 廢棄物碳排放

（1）固體廢棄物碳排放

垃圾的最終處置方式主要是焚燒和衛生填埋.焚燒主要是CO2的排放，填埋主要是CH4的排放.計算公式如下：

（2）廢水碳排放量

廢水的碳排放量從生活廢水和工業廢水兩部分排放的甲烷量來計算.生活廢水的碳排放量計算如下：

工業廢水中甲烷排放量計算方法如下：

1.3.6 陸地生態系統碳吸收 區域陸地生態系統碳匯能力是衡量區域碳補償水平和固碳效率的重要指標.為了解黑龍江省碳吸收狀況及其補償效果，需要說明的是由于濕地既是碳匯也是碳源，并且核算體系不完善，因此本文僅對其森林、草地、城市綠地和農田4類主要陸地生態系統的碳吸收進行了測算，其中，森林、草地和綠地的碳吸收率采用3.81 t/hm2，0.948 t/hm2 [25] 和2.379 t/hm2.

農田的碳吸收按照農作物的凈初級生產力（NPP）來計算：

2 黑龍江省碳收支核算分析

結合以上的核算方法，對黑龍江省的碳收支進行核算分析，得到黑龍江省2000—2014年的碳收支核算清單，闡明黑龍江省的碳收支狀況及特征：

（1）研究期間，能源消費碳排放量平均占碳排放總量的85%以上.黑龍江省的碳排放的主要來源是化石能源的燃燒，其中以煤炭燃燒產生的碳排放為主，在2012年達到最高值，且占能源消費碳排放的86.8%，其余年份也均在80%以上.在未來黑龍江省低碳經濟發展規劃中，能源消費結構的調整應成為節能減排的重點領域.工業生產過程、食物消費、廢棄物（廢水和城市垃圾）年均各占0.3%，農業生產活動占0.5%，節能減排的空間較小，但也存在一定空間，要注意工業生產過程及廢棄物碳排放控制技術的革新，為城市低碳經濟的進一步發展做出貢獻.

（2）碳排放總量整體上呈現增長態勢（圖2）.從2000年的5 061.04萬t增長到2014年的8 602.15萬t，增幅高達170%.這表明隨著黑龍江省社會經濟的發展、人口的增加，能源和食物的消費、廢棄物的增多導致了黑龍江省碳排放總量的增加.但是在這十五年間，2004年碳排放量增幅最為明顯，比2003年碳排放總量增加21.6%，其中貢獻最大的是能源消費較上一年增幅達24.5%，其次是工業的碳排放增幅14.6%，農業碳排放增幅13.8%.并且在2013年和2014年呈現下降的趨勢，2014年比2012年下降幅度達到8.1%，說明黑龍江省的減排工作已初見成效，能源效率在不斷提高.

（3）生態系統的總的碳匯能力在不斷上升中（圖3，圖4）.其中以森林為主，其次是農田，綠地，城市綠地.森林碳匯量呈現平穩態勢，而農田碳匯量則是上升趨勢，其中森林的碳匯年均占總的碳吸收量63.55%以上，2000年最高達到71.62%，2014年最低55.21%.農田2003年最低24.95%，2014年最高43.11%，（圖5）.可能由于人口的增加、城市的擴張，需要土地資源增多，致使農田規模擴大，森林面積有所減少，但總體的碳匯能力在不斷上升.

（4）總體而言，在2000—2014年間黑龍江省明顯表現出碳匯區的特性，且碳匯能力呈上升趨勢，而碳排放量在2013年之后呈下降趨勢，凈碳排放能力呈上升趨勢.表明未來黑龍江省的減排壓力較小，具有廣闊的碳排放空間.但應繼續擴大優勢，從調整能源結構，開發新的能源，實現資源型城市產業轉型等方面入手，實現節能減排和低碳發展.

3 碳足跡及特征分析

碳足跡是指企業機構、活動、產品或個人通過交通運輸、食品生產和消費以及各類生產過程等引起的溫室氣體排放的集合[11].作為人類活動對環境的影響和壓力程度的衡量，碳足跡成為近年來國內外研究的熱點領域.本文采用NEP（net ecosystem productivity，即凈生態系統生產力）指標來反映不同植被的碳吸收量[11，30].并以此計算出消納碳排放所需要的生產性土地的面積（碳足跡）.計算公式如下：

（1）黑龍江省2000—2014年碳足跡始終小于生產性土地的實際面積，為生態盈余區.尤其是森林和農田的面積的絕對優勢，使黑龍江省的自身生態系統的碳吸收完全可以補償能源消費產生的碳排放，還有部分盈余.說明黑龍江省未來的減排壓力較小，具有很廣闊的碳排放空間；

（2）黑龍江省森林覆蓋率較高，其森林面積及其碳吸收高于草地、城市綠地和農田.并且在研究期內黑龍江省森林碳吸收量占總吸收率為64%，表明該地區森林生態系統在吸納區域碳排放方面起重要作用.

（3）2000—2014年，黑龍江省能源消費的平均單位面積碳足跡為0.65 hm2/ hm2，表明1 hm2土地上能源消費碳排放被吸收掉需要的生產性土地面積為0.65 hm2的土地，碳減排壓力大，且逐年上升；由于城市發展對耕地的占用、建設用地的快速擴張，削弱了區域生態系統的碳匯水平，加劇了單位面積的碳排放.即使是處于碳匯區，15年來也呈現生態盈余逐漸降低的趨勢.因此黑龍江省應繼續保持現有森林擁有量，增加森林蓄積量，增強碳匯能力，同時重視發展清潔能源，逐步提高自身節能減排的水平.

4 碳排放壓力及其變化分析

本文主要從單位GDP的碳排放強度、人均碳排放和碳排放與GDP的脫鉤指數等方面分析碳排放壓力.碳排放強度是指單位地區生產總值的碳排放量，反映了經濟發展的環境壓力程度，也反映了區域經濟活動的能源消耗效率；人均碳排放量反映的是人均碳排放壓力，人均碳排量越大，人均碳排壓力越大；“脫鉤”就是表示兩者之間的關系的斷裂，是使經濟增長與資源消耗或環境污染之間實現脫鉤的狀態[29].脫鉤指數計算公式：

通過分析得到黑龍江省碳排放壓力以下特征：

（1）黑龍江省的碳排放強度呈現逐年下降的趨勢，從2000年的1.61t/萬元下降到2014年的0.57t/萬元，降幅達64.6%.表明其單位生產總值增長帶來CO2排放量在減少，能源效率不斷提高，經濟發展水平不斷提高，可見黑龍江省的減排工作已初見成效（圖6）；

（2）從人均碳排放量情況來看，2000年是1.32t/人，2014年上升到2.24t/人，在2012年達到最高值2.44t/人.2000—2012年呈持續上升的態勢，在2013年開始下降.人口不斷增加，人均碳排放壓力也不斷增加；2013年之后隨著碳排放總量的下降，人均碳排放壓力較往年有所下降（圖6）；

（3）從脫鉤指數來看，在研究期十五年間里只有2013年和2014年實現了經濟增長與碳排放的絕對脫鉤；2001年和2003年的脫鉤指數大于1，其他年份均小于1，總體上呈現下降的趨勢，脫鉤程度越來越大（圖7）；從碳排放GDP彈性來看，在2000—2014年間，僅有2013年和2014年實現了強脫鉤狀態，2002年和2004年呈負脫鉤狀態，其余年份均呈現弱脫鉤狀態（表4）；從增長速率來看，研究期間內GDP的增長速率整體上大于碳排放量的增長速率，且都為正增長；而在2013年和2014年兩年中碳排放增長速率為負增長.表明在研究期間內，黑龍江省經濟整體向好的方向發展，從弱脫鉤逐漸實現了強脫鉤狀態（表4），并且碳排放量增長速率出現負增長，經濟狀態始終為正增長；表明黑龍江省的經濟增長主要依靠能源大量消費并在節能減排的政策下逐漸實現了碳排放絕對量的減少，逐步實現了經濟的綠色發展，碳減排的壓力也在不斷減小.

5 結論與建議

本文以黑龍江省為例，構建了碳排放清單的研究框架和核算方法，對區域碳排放進行了較為全面的核算，并對碳排放強度、人均碳排放量和彈性系數及生態足跡進行了分析.結果發現，黑龍江省總碳排放量從2000年的5 061.04萬t上升到2012年的9 363.93萬t，漲幅為185%，達到最大值，并最終在2014年下降為8 602.15萬t，最終漲幅170%，其中，能源消費碳排放占84.72%.黑龍江省碳排放強度總體上呈現下降趨勢；而人均碳排放呈逐年增加趨勢并在2012年達到最大開始下降；生態系統的碳匯能力不斷上升；并且黑龍江省處于碳匯區，未來的碳排放壓力較小，具有廣闊的碳排放空間.基于上述情況作出以下建議：

（1）調整能源消費結構

黑龍江省的能源消費結構依然是以煤炭為主，因此應優化能源消費結構，促進能源消費結構的低碳化發展.化石能源是影響碳排放的主要因素，調整能源消費結構重點應放在推廣煤炭清潔利用，提高原煤入洗比例，并且減少原煤和焦煤等高排放能源的消耗量.開發清潔能源例如水能資源等，開發黑龍江省的水力發電，替代傳統的火力發電，逐步降低工業發展對化石能源的依賴程度，從而削減碳排放強度.

（2）提高能源利用率

黑龍江省由于緯度高，冬半年供暖期使用大量的煤炭，在冬季供暖期長達6個月，對碳排放量貢獻大.應重點通過鼓勵能源利用的技術進步和技術創新，促進節能減排.提高能源的生產、加工、使用效率，提升煤炭能源利用率可減少二氧化碳的排放量.

（3）加大產業結構調整力度

實現產業結構的優化升級，促進高新技術產業和現代服務業的發展，推動高耗能、高污染、高排放行業向低耗能、低污染、低排放產業轉變.黑龍江省煤炭、石油、化工等行業污染較為嚴重，應嚴格限制高能耗、高排放行業的盲張擴張，加快淘汰落后產能，努力促進低碳高效產業發展.

（4）建立碳排放交易體系

我國政府應推動建設碳排放權交易機制，完善碳交易場所和產品，制定和完善相關碳交易法律制度.在不損害環境效應機制的情況下，適當進行碳交易，拉動省內經濟增長，實現省內經濟清潔無污染發展.

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