17重庆市二氧化碳排放测算及统计方法研究

1、重庆市统计系统优秀统计分析报告评选推荐表（2013年度）题 目重庆市二氧化碳排放测算及统计方法研究单 位能源资源统计处编发日期2013年5月10日编写背景重庆是长江上游地区经济中心和城乡统筹发展的直辖市，也是国家发展与改革委员会确定的首批“发展低碳产业、建设低碳城市、倡导低碳生活”的试点城市之一。为创建宜居城市，实现经济低碳可持续发展，迫切需要摸清家底，准确把握二氧化碳排放源，制定全市碳排放统计指标体系和监测体系，为工作实践提供准确、可靠的数据支持。社会评价该文立意新，技术路线正确，思路清晰，层次清楚，目标明确，报告内容全面，引用数据可靠，资料翔实，研究结果可信，在国内处于领先水平，对科学构建

2、省、市级二氧化碳气体排放测算统计方法和评价体系具有参考意义和示范效应，建立的低碳经济评价指标体系可用于指导我市生态文明社会建设。推荐评语该文选题有很强的应用价值，采用了当前国际上通用的方法学和理论依据，确定了重庆市二氧化碳气体排放测算方法及统计指标数据来源，测算了2010年重庆的排放量，探讨了如何构建低碳经济监测体系和评价方法，分析了体系的可行性以及实际操作性，并提出了政策建议。文章条理清晰，语言流畅，内容丰富, 结论和建议具有较强的现实意义。备 注重庆市二氧化碳排放测算及统计方法研究重庆是长江上游地区经济中心和城乡统筹发展的直辖市，也是国家发展与改革委员会确定的首批“发展低碳产业、建设低碳城

3、市、倡导低碳生活”的试点城市之一。为创建宜居城市，实现经济低碳可持续发展，迫切需要摸清家底，准确把握二氧化碳排放源，制定全市碳排放统计指标体系和监测体系，为工作实践提供准确、可靠的数据支持。本文对我市二氧化碳排放的测算方法及统计方法作了一定探索研究。一、重庆市二氧化碳排放测算方法研究目前，国际上通用的测算二氧化碳等温室气体排放的方法主要由IPCC国家温室气体清单编制指南（以下简称IPCC清单指南）以及IPCC国家温室气体清单优良做法指南和不确定性管理提供，在测算重庆市二氧化碳排放量的过程中，结合了IPCC清单指南（2006年版）和中国温室气体清单研究采用的方法，将二氧化碳的排放源分为了能源、工

4、业生产和林业三大部门。（一）能源部门在中国1994年能源活动清单中，化石燃料的燃烧是二氧化碳的最大排放源，同样，在测算重庆市二氧化碳排放过程中，也把化石燃料燃烧作为重点，采用参考方法来测算。1. 计算方法估算燃料燃烧产生的二氧化碳排放量，具体有以下五个步骤：步骤1：估算按原单位的表观燃料消费量；步骤2：转换成通用能源单位；步骤3：乘以碳含量以计算出总碳量；步骤4：计算非燃碳量；步骤5：按未氧化的碳进行校正，并转换为排放。这几个步骤可用如下公式表示：其中：燃料表观消费量=产量+进口出口国际航线加油库存变化；转换因子=根据净发热值将燃料转换为能源单位（TJ）的因子； =碳含量（吨C/TJ）；非燃碳

5、 = 排除在燃料燃烧排放以外的原料和非能源用途中的碳；（碳氧化因子）=碳被氧化的比例通常情况下该值为1表示完全氧化。；44/12= 和C的分子量比率。2. 所需数据的来源渠道测算过程中涉及的各种一次能源燃料的产量，调入、调出量，库存变化量、国际燃料舱的燃料数据，以及用于原材料的非能源利用数据均来源于重庆市2010年能源平衡表以及重庆市2010年能源购进、消费和库存情况表的汇总数据。3. 测算排放因子的确定我市能源统计尚处于起步阶段，数据统计的基础较薄弱，目前部分数据仍难以获取，因此所涉及的排放因子采用了IPCC清单指南以及1994年中国温室气体清单编制中提供的参考值。4. 测算过程中需要说明的

6、问题（1）我国现行统计制度分类与IPCC计算方法的统计口径有一定出入。计算发热值时，为了方便填报，我国基层能源统计数据并没有严格区分能源消费品种的总发热值（GCV）和净发热值（NCV在能源统计中，固体、液体和气体燃烧的生产量和消耗量有特定的物理单位，如吨或立方米，将这些数据转换为能量单位，如兆焦耳，需要引入发热值，部分统计局采用总发热值（GCV），IPCC指南中则采用净发热值（NCV），两者的区别在于是否包含燃料燃烧过程中产生的水蒸气的潜在热能。煤和石油燃烧后，NCV比GCV约少5%，对于天然气和多数气体形式，NCV比GCV少约10%。）范畴。（2）目前国际上能源品种分类主要基于测算二氧化碳排

7、放的需要，按煤质划分煤炭类别，并将煤的指标解释定义为洗选后投入市场的煤制品。我国直到2011年定报制度中才将煤炭和石油的分类按国际能源署遵循的国际惯例进行了修改，但对煤炭的定义仍有不同，依旧定义为洗选前的原煤。（二）工业生产部门根据IPCC清单指南，工业生产过程中物理变化和化学反应所产生的二氧化碳应纳入工业生产部门中测算。由于我市化工行业中电石、乙二酸等产品的生产企业规模较小，数据获取有一定的难度，按照碳排放强度，文中仅测算水泥和钢铁两大行业的二氧化碳排放量。1. 水泥行业水泥生产过程的二氧化碳排放是我市工业部门的主要排放源。硅酸盐水泥生料是用适当比例的石灰石、黏土、少量铁矿石及其它配料配制而

8、成。在水泥生产过程中，水泥生料经过高温煅烧发生一系列物理化学变化，最后形成熟料，而二氧化碳则在熟料高温煅烧中排放（详见图1）。图1 水泥熟料生产流程图水泥熟料水泥生料石灰石含有 高温煅烧过程经过比较研究，本文主要采用IPCC清单指南推荐的水泥熟料生产法来进行测算。（1）计算公式排放量=水泥熟料产量×其中：表示水泥熟料生产过程的二氧化碳排放因子 =除碳酸钙（）以外水泥生料中还含有少量碳酸镁（），同样，碳酸镁加热后也将分解为二氧化碳（）和氧化镁（），加入到这部分二氧化碳可得到计算公式如下： =水泥熟料产量×（熟料中含量×44/56.1+熟料含量×44/40.

9、3）（2）活动水平数据的来源渠道在测算过程中，作为活动水平的数据主要是水泥熟料的产量，可从官方统计机构或者中国水泥协会编写的水泥统计年鉴中获取。（3）排放因子的确定计算排放因子的关键是熟料中氧化钙（）和氧化镁（）的含量。本文中采用1994年中国温室气体清单研究中对全国分省抽样调查的数据，其中代表了直辖前重庆地区平均水平的四川省水泥熟料的氧化钙、氧化镁含量分别为64.3%和1.99%。（4）不确定性评估由于水泥企业的实际生产情况较为复杂，作为活动水平的水泥熟料产量受行业统计、企业统计和窑灰漏算的影响，不确定性量值约为6.5%8%。而排放因子的不确定性为水泥熟料中氧化钙、氧化镁含量的化学分析误差和

10、抽样误差。经过综合对比测算，得出水泥生产过程中二氧化碳排放量计算结果的不确定性为7.6%10.3%。2. 钢铁行业钢铁工业生产中的二氧化碳排放，主要包含两个部分：一是高温碳酸盐类溶剂分解而排放二氧化碳；二是在炼钢过程中的氧化降碳过程排放二氧化碳。因此，计算该行业二氧化碳排放主要有以下两个部分：（1）溶剂消耗排放二氧化碳的计算a）石灰石： 其中：0.785为二氧化碳与氧化钙的分子量之比，1.09为二氧化碳与氧化镁的分子量之比。以下类同。b）菱镁矿：c）白云石： （2）炼钢的降碳过程与排放二氧化碳的过程生铁和钢都是铁元素与碳元素的合金。一般铁含碳大于2%，钢含碳小于2%，炼钢过程实际上是一个氧化降

11、碳的过程。 其中：生铁的种类；铸造生铁；O产量；C含碳率（3）活动水平数据来源渠道在测算过程中所需要的活动水平数据包括石灰石、白云石、菱镁矿石的年消耗量以及各种类型生铁产量和钢产量，可从全市钢铁行业的统计资料中获取。（4）排放因子的确定石灰石和白云石的排放因子主要根据1994年中国温室气体清单研究中“钢铁企业调查”的汇总结果推算得出。（三）林业部门根据IPCC指南和1994年中国温室气体研究方法，在测算我市林业部门二氧化碳排放与吸收过程中，主要研究森林和其他木质生物储量的变化引起的二氧化碳吸收量，以及森林资源消耗引起的二氧化碳排放量。1. 二氧化碳吸收量的测算在测算二氧化碳吸收的过程中，将森林

12、和及其他木质生物分成两个部分：（1）林分、疏林、散生木和四旁树生长生物量碳吸收计算公式为：式中，林分、疏林、散生木和四旁树生长生物量碳吸收（吨碳）；林分、疏林、散生木和四旁树蓄积量（立方米）；林分、疏林、散生木和四旁树年均净生长率（%）；林木平均木材密度（每立方米木材的生物量干重）；林木树干到全林生物质扩展系数；林木平均碳密度（生物质中的碳含量）；i林种。（2）经济林、竹林生物质碳储量变化情况计算公式为：式中，经济林、竹林生物质碳储量变化（吨碳）；经济林、竹林面积的年变化（公顷）；经济林、竹林单位面积平均生物量；经济林、竹林碳密度。2. 所需活动水平数据及来源渠道测算中需要的活动水平数据主要有

13、活立木蓄积量、林分、疏林、散生木和四旁树蓄积量，竹林和经济林的年变化量。其中活立木蓄积量、林分、疏林、散生木和四旁树蓄积量根据2007年重庆市森林资源连续清查第一次复查数据推算而得，竹林和经济林的年变化量来自重庆市2010年统计年报数据。3. 排放因子的确定本次测算采用了全国第七次森林资源清查（2004-2008年）获得的重庆市相关林业资源数据。4. 森林消耗引起二氧化碳排放的测算我国森林资源消耗指的是因采伐利用及森林灾害、盗伐偷运等消耗引起的碳排放，计算方法与生物量碳吸收类似，通过活立木年均净消耗量、林木平均木材密度、生物质扩展系数、碳密度等即可计算消耗引起的碳排放，计算公式如下：式中 活立

14、木消耗引起的生物质碳排放（吨碳）； 活立木蓄积量（立方米）；活立木年均净消耗率（%）。这里假定消耗的各种生物质碳均在消耗年被全部氧化吸入大气。考虑到本次测算中忽略了树种、器官、树龄等的差异，因此采用IPCC提供的含碳率（即0.50）。二、重庆市碳排放测算结果及统计指标体系研究（一）IPCC方法测算结果根据IPCC的测算方法，对重庆市2010年二氧化碳排放和吸收进行了初步测算，结果显示，2010年重庆市二氧化碳总排放量为1.55亿吨，其中能源活动排放1.37亿吨，占88.3%，是最主要的排放源。工业生产过程排放1822.67万吨，占11.7%，林业部门吸收二氧化碳366.59万吨，扣除这部分碳吸

15、收汇之后，2010年全市二氧化碳净排放为1.51亿吨（折合碳约0.41亿吨），人均碳排放约1.43吨碳/年，比世界人均碳排放水平高0.22吨碳/年。（详见表1）表1 2010年重庆市二氧化碳排放基本情况 单位：千吨排放源/吸收汇类型子类型二氧化碳总排放量(千吨/年)155171.22 净排放量（千吨/年）151505.39能源活动化石燃料燃烧136944.55工业生产过程小计18226.67水泥17408.21钢铁818.46林 业小计-3665.84林分、疏林、散生木和四旁树生长生物量碳吸收-4553.92经济林碳吸收-475.63竹林碳吸收-444.27森林消耗引起的碳排放1807.99（

16、二） 基于二氧化碳排放测算方法探索统计指标体系结合目前重庆的实际情况，我市二氧化碳排放量的统计指标可分为两大类别进行设置：1. 基于活动水平数据设置的统计指标体系为了获取测算二氧化碳排放所需的活动水平数据，按排放源可分为能源活动、工业生产过程和林业活动等三个部门，每个部门对应相应的指标和数据来源单位，具体见表2。表2 测算碳排放所需活动水平数据的统计指标及来源排放源指 标 名 称数据来源能源活动各能源品种的表观消费量（包括各燃料的产量、调入、调出量以及库存变化量）能源统计部门各能源品种的非能源使用量国际燃料舱的燃料数据水运及民航部门工业生产活动水泥熟料的产量专业统计部门钢铁行业中石灰石、白云石

17、、菱镁矿石的年消耗量，各种类型生铁产量和钢产量专业统计部门林业各种活立木蓄积量林业部门竹林面积年变化量经济林面积年变化量2. 排放因子的选取由于各相应类别排放因子的收集难度较大，本文中主要使用了IPCC清单指南中的缺省值、1994年中国温室气体清单研究中的参考数据以及省级温室气体清单编制指南。在今后的实践推广中，如果要更准确的测算二氧化碳排放量，还需要对这类指标组织专门的统计调查获取。三、建立并完善碳排放监测指标体系的思考前文中对我市二氧化碳排放的测算方法有了一定的探索研究，但如何监测和评价碳排放水平，构建低碳可持续发展的监测指标体系，依然是迫切需要解决的问题。（一）监测指标体系的构建经过对各

18、预选指标的反复筛选，本文采用了系统层次架构，即目标层、准则层和指标层三个层次来构建（详见表3），基于地区发展阶段、资源禀赋、技术水平、消费模式等因素从低碳产出、低碳消费、低碳技术、低碳资源和低碳政策五个方面来综合评价在可持续发展框架下的低碳经济发展水平。表3 基于碳排放的低碳经济监测指标体系目标层准则层指 标 层指标属性低 碳 经 济 发 展 水 平（Z）低碳消费指标（A1）能源消费总量（吨标准煤）A11定量单位GDP能耗（吨标煤/万元）A12定量零碳能源水能、风能、太阳能、生物质能等可再生能源和核能属于零碳排放的能源比重（%）A13定量回收能占能源消费总量的比重（%）A14定量第三产业占GD

19、P的比重（%）A15定量主要工业产品单耗 A16定量能源加工转换效率（%）A17定量低碳技术指标（A2）低碳创新科技成果数（个）A21定量新能源产业产值比重（%）A22定量清洁煤高效利用技术使用率（%）A23定量节能环保材料在新建筑上的使用比重（%）A24定量低碳资源指标（A3）森林覆盖率（%）A31定量城市绿地面积（平方米）A32定量低碳政策法规指标（A4）建立碳排放监测、统计和监管体系 A41定性政府对节能减排及低碳技术资金投入占财政支出比重(%) A42定量环保节能标准执行率(%) A43定量公众低碳经济知识普及程度(%) A44定量高碳产品市场限入实施政策 A45定性碳税政策 A46定

20、性碳交易市场金融体制建立 A47定性低碳产出指标（A5）单位GDP二氧化碳排放量（吨/万元）A51定量单位能耗二氧化碳排放量（能源碳强度）A52定量人均排放量（吨/人）A53定量（二）评价方法研究本文采用层次分析法(AHP美国运筹学家A.L.Saaty于20世纪70年代提出的层次分析法（Analytical Hierar-chy Process，简称AHP方法)，是一种定性与定量相结合的决策分析方法，是将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化、数量化的过程。应用这种方法，决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，就可以得出不同方案的权重，为最佳方案的选择提供

21、依据。)来确定各因素的权重，建立模糊综合评价的多级模型, 从而使模糊综合评价更具有客观性。具体步骤如下：1 建立碳排放指标层次结构模型，如表3。2 构造判断两两比较矩阵。根据现有数据资料、结合专家法(Delphi)和实践经验，加以平衡后得出。对文中所列的指标重要性进行调查，对同一层次评价项，进行两两相比，得到以下判断矩阵A= ，目标层Z 的评价规则是A.L.Saaty提出的九级标度法，把各因素之间的重要性比较等级分为九等，取值参照表4。表4 Saaty 九级判断矩阵标度及含义标 度含 义135792、4、6、8倒数因素i与因素j相比同样重要因素i比因素j稍微重要因素i比因素j比较重要因素i比因

22、素j十分重要因素i比因素j绝对重要两相邻判断的中间值因素i与因素j比较的标度值等于因素j与因素i比较的标度值的倒数3计算权重，并对其进行归一化处理。4一致性检验由于客观事物的复杂性和人们认识上的多样性，可能会产生片面判断，为了考察层次分析法得到的结果是否基本合理，需要对判断矩阵进行一致性检验。计算一致性指标C.I.，其中通过一致性比例C.R.来判断是否满足一致性要求。，(其中， R.I.可以通过查询表5获得)。表5 平均随机一致性指标R.I.n1 2 3 4 5 6 7 8 9R.I. 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45当C.R.< 0.10 时

23、，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵作适当修正。经过测算，可得到层次单排序的结果。构建模型的模糊一致矩阵如表6所示。表6 准则层的模糊一致矩阵目标层ZA1 A2 A3 A4 A5 Wi A1A2A3A4A51 1 4 2 1/2 0.2439 1 1 1 1/2 1/3 0.12921/4 1 1 1 1/3 0.1125 1/2 2 1 1 1 0.1849 2 3 3 1 1 0.3295从表6中可以看出，低碳消费指标、低碳技术指标、低碳资源指标、低碳政策法规指标、低碳产出指标之间的相对权重分别为：0.244、0.129、0.113、0.185、0.330。经过计算，=5.

24、3781, C.I.=0.0945,查表后得R.I.=1.12, C.R.=0.0844<0.1，满足一致性要求。以此方法类推，可以计算得出各指标的相对权重，详见表7。表7 基于碳排放的低碳经济监测指标体系及权重分配表目标层准则层指 标 层指标属性权 重排序低 碳 经 济 发 展 水 平（Z）低碳消费指标（A1）W1=0.2439能源消费总量（吨标准煤）A11定量W11=0.06045单位GDP能耗（吨标煤/万元）A12定量W12=0.06404零碳能源比重（%）A13定量W13=0.028713回收能占能源消费总量的比重（%）A14定量W14=0.018618第三产业占GDP的比重（%

25、）A15定量W15=0.013822主要工业产品单耗 A16定量W16=0.030512能源加工转换效率（%）A17定量W17=0.028714低碳技术指标（A2）W2=0.1292低碳创新科技成果数（个）A21定量W21=0.014621新能源产业产值比重（%）A22定量W22=0.024515清洁煤高效利用技术使用率（%）A23定量W23=0.041210节能环保材料在新建筑上的使用比重（%）A24定量W24=0.04909低碳资源指标（A3）W3=0.1125森林覆盖率（%）A31定量W31=0.05627城市绿地面积（平方米）A32定量W32=0.05628低碳政策法规指标（A4）W4

26、=0.1849建立碳排放监测、统计和监管体系 A41定性W41=0.05946政府对节能减排及低碳技术资金投入占财政支出比重(%) A42定量W42=0.036311环保节能标准执行率(%) A43定量W43=0.022516公众低碳经济知识普及程度(%) A44定量W44=0.011823高碳产品市场限入实施政策 A45定性W45=0.016220碳税政策 A46定性W46=0.020917碳交易市场金融体制建立 A47定性W47=0.017819低碳产出指标（A5）W5=0.3295单位GDP二氧化碳排放量（吨/万元）A51定量W51=0.13601单位能耗二氧化碳排放量（能源碳强度）A5

27、2定量W52=0.10792人均排放量（吨/人）A53定量W53=0.08573（三）对低碳经济监测指标体系的评价由此，我们可以对低碳经济监测指标体系作如下评价：1. 低碳产出指标对低碳经济发展影响最大。低碳产出指标作为当前国际国内社会关注的热点，代表了地区低碳排放的总体水平，其指标的权重设置也最高，达33.0%，其中单位GDP二氧化碳排放量指标是衡量地区经济发展与碳排放强度的相关性指标，在指标权重排名中居首位。2. 发展低碳经济的关键在于促进经济增长与能源消费引发的碳排放“脱钩”，即实现经济与碳排放的错位增长。由于煤炭、石油等化石能源的消耗是二氧化碳的最大来源，而工业能源消费比例最大，因此，

28、有效控制工业能源消费量、减少高碳能源的使用、提高能源使用效率，对低碳经济意义重大，而低碳消费指标代表了能源消费模式以及地区产业结构调整优化程度，权重份额仅次于低碳产出指标，为24.4%。3. 建立和完善相关低碳政策制度是推动低碳经济发展的保障手段。低碳政策法规指标代表了政府部门向低碳经济转型的努力程度，在权重的分配中，占18.5%。建立低碳政策制度不仅要在国家层面制定中长期发展战略、建立完善碳排放监测、统计和监管体系之外，更重要的是政府要通过一系列财政、税收、交易等政策手段来推动低碳经济发展。4. 技术创新是低碳经济的直接推动力，低碳技术指标在权重分配中占12.9%。目前低碳能源技术主要是低碳

29、或零碳能源技术、温室气体捕捉、埋存技术等领域，很难直接纳入考核评价体系，因此可以从地方政府对科技的投入以及当地低碳科技成果数等指标来进行间接衡量。5. 提高森林覆盖率、增加碳汇，是促进低碳经济发展的环境条件。低碳资源指标，主要通过碳汇指标来反映降低碳排放与环境保护的协同效应。而碳汇主要指的是森林吸收并储存二氧化碳的能力，在降低大气中温室气体浓度、减缓全球气候变暖中具有重要作用。但在其权重分配上，由于地区植树造林有一定的时间周期，在设置权重时相对较低，占11.3%。总体而言，该评价体系涉及能源、环境、经济等综合因素，通过层次分析法原理来加以分析评价，不仅便于对部分定性指标定量化处理，也有利于及时

30、发现工作的薄弱环节，在政府决策中真正做到有的放矢。但由于目前相关统计数据欠缺，难以对各指标进行详细的评价研究，随着对低碳经济的认识和统计方法制度研究的不断推进，这一工作也必将会继续深入开展。四、政策建议碳排放统计指标体系以及监测体系的建立和完善，是一个长期的、动态的过程，不会一蹴而就，更不可能一步到位。为了更好的开展碳排放统计监测工作，满足政策制定、公众知情以及经济社会发展的需要，结合前文中的思考，在以下几个方面提出建议：（一）进一步完善现行能源统计制度测算碳排放所需活动水平数据中，除了能源平衡表数据外，其他数据的获取并未纳入现行能源统计指标体系，必须从各专业部门获取，收集有一定难度。因此，可

31、以将部分新增指标纳入现行能源统计指标制度中，比如水泥熟料生产过程投入的石灰石量，钢铁生产过程中投入的石灰石、白云石和菱镁矿石以及钢铁行业的产量明细。同时，在指标体系中加入林业活立木蓄积量、经济林和竹林年变化量等部门专业数据，便于各部门之间指标的衔接。同时，还必须着眼于体系中指标的可监测、可检查和可考核性，及时补充和调整统计体系，完善能源统计制度。（二）进一步改进统计调查方法要科学测算二氧化碳排放量，不仅需要详实的活动水平数据，而且排放因子的获取也必不可少。在今后的能源统计工作中，必须要通过抽样调查与重点设备调查相结合的方式，走访重点耗能企业，摸清家底，获取重庆市分部门、分设备，分燃料品种等详细数据，以及重点行业（比如钢铁、水泥）碳排放技术的平均水平，并结合定期统计报表，为今后编制更为详细的碳排放清单奠定基础。（三）进一步提高