看见数据背后的逻辑与局限-不同机构中国碳排放数据比较

2023年72023年7July2023看见数据背后的逻辑与局限——不同机构中国碳排放数据比较BehindtheDataAComparativeAnalysisofChina’sCarbonEmissionDatafromDifferentOrganizations工作论文WorkingPaper致谢本工作论文的主要内容得到了能源基金会的资金支持。衷心感谢能源基金会的傅莎和杨卓翔，在研究过程中给予的支持和指导。诚挚感谢国家发展和改革委员会能源所胡秀莲研究员、田智宇副研究员两位专家对本报告内容完善提出的建议和意见。特别感谢iGDP同事胡敏、姚喆、汪燕辉和陈美安提供的宝贵支持与建议，包林洁提供的报告版面设计。报告作者李迪绿创新展研院分师 杨 鹂绿创新展研院研总监 免责申明引用建议李鑫迪、杨鹂.看见数据背后的逻辑与局限——不同机构中国碳排放数据比较分析.2023.工作论文.北京:绿色创新发展研究院.目录124813162324摘要“双碳”（CO2）本报告基于已有研究，选择10家国内外研究机构最新公布的中国碳排放数据库，分析对比其方法学及数据结果。这10家机构直接或间接地采用了中国官方公布或者提样聚焦于能源相关CO220232013-2021（GlobalCarbonBudget,GCB）两家机1UNFCCC199420052010年，201220142根据公布的单位国内生产总值CO2排放下降率计算出2013-2021年连续碳排放数据，并结合信息通报正式公布的2005、2010、2012和2014年的4个年度碳排放量数据，这些数据可作为判断国内外数据库高估还是低估的标准，简称基准数据。CO2（InternationalEnergyAgency,IEA）2005~2021与IEACO2（CarbonDioxideInformationAnalysis（）和GCBCEADs整体低于GCB的估算。对标中国官方公布及直接估算“基准数据”，可以看出国际研究机构的碳排放数据普遍偏高。以2014年为例，各CO21.3%~19.3%，其中最接近中国官方数据的是（）等。CEADsGCB情况，可以作为工业过程CO2BP划分的排放，其中IEA与CEADs已有研究回顾1019942004200582005-2011年能源燃烧和水泥生产过程CO2（InternationalEnergyAgency，IEA）究所的AnalysisIndicatorsTool官方公布CO2CO2逃逸聚焦于碳核算研究方法的异同，李青青等（2018）[2]选取了IEA、全球大气研究排放数据库（EmissionsDatabaseforGlobalAtmosphericResearch，EDGAR）、美国橡树岭国家实验室CO2（CarbonDioxideInformationAnalysis和美国能源信息管理局（U.S.EnergyInformationAdministration，EIA）四个国外研究机构。和EDGAR（2020）[3]v4.2和CDICA1970-201719942005201020122014（CEADs）团队研究[4]、英国石油公司（BritishPetroleum，BP）、EIA、IEA、CDICA、EDGAR4.2提供的数据进行比较，发现国际机构数据库对中国排放量的估算普遍偏高，差距最高达性，并且历史数据缺失严重。国际规则日益完善，政府间气候变化专门委员会（IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC）2019通过《2006年IPCC2019修订版》，国外研究机构据此陆碳排放数据库选择10（1）。8（InternationalEnergy（British（U.S.EnergyInformationAdministration，EIA）CO2信息分析中心（CarbonDioxideInformationAnalysisCenterCDIAC）、全球大气研究排放数据库（EmissionsDatabaseforGlobalAtmospheric（GlobalCarbonBudget，WdRecstttWR的meWatch（World（CEADs）（MEIC）这些数据库在覆盖国家（地区）、时间跨度上各具特色。国际数据库聚焦于全球，覆盖国家（地区）范围少则70多个国家（地区），多则达到224个国家（地区）。在时间跨度上，有关中国碳排放数据最早可以追溯到1899年（CDIAC）。国内数据库主要聚焦于中国及省份，也会关注部分发达国家和新兴经济体。数据库简介数据库简介（InternationalEnergy20342OECD1960-2020OECD1971-2020（British791965-2021年的能源消费和CO2排放数据，在《2022年世界能源统计年鉴》中提供了1990-2021年的甲烷加工业过程排放之和，以及天然气燃除（Naturalgasflaring）20233BP70年历TeEeyttte,E。（U.S.EnergyInformation211个国家，以及国家联盟和地区的能源和CO2排放数据，一般（CarbonDioxideInformationAnalysisCenter，CDIAC）1751224个国家的CO2排放数据，但CDIAC2015全球大气研究排放数据库（EmissionsDatabaseforGlobalAtmosphericResearch，EDGAR）是欧盟委员会联合研究中心（JRC）与荷兰环境评估署（PBL）的联合开发项目，提供全球226个国家从1970年起的温室气体排0.1∘×0.1∘全球碳预算（GlobalCarbonBudget，GCB）是全球碳计划（GlobalCarbonProject,CO22005CO2世界资源研究所（WorldResourcesInstitute，WRI）ClimateWatch平台前身是CAIT（ClimateAnalysisIndicatorsTool185（CAIT排放的CO2数据来自IEA。（WorldCO2排放数据引用自WRI的ClimateWatch。中国碳核算数据库（ChinaEmissionAccountsandDatasets,CEADs）发布1997-2019年中国国家及30个省份，以及日本、白俄罗斯、哈萨克斯坦、中国多尺度排放清单模型（Multi-resolutionEmissionInventoryforChina,MEIC）由清华大学开发和维护，提供中国大陆地区1990年起10种大气污染物和温室气体的分省排放量和网格化排放数据，2008年以来中国各省分部门的排放数据，包括电力、工业、民用、交通和农业等五个部门的CO2数据库对比：以上全部数据库均覆盖CO2CO2温室排放的数据。其中EDGAR提供统计并免费提供各国能源相关温室气体排放总量（包括CO2（GlobalMethane（GlobalNitrousOxideBudget）201720192022WRI联合国粮食及农业组织（TheStatisticDivisionoftheUnitedNationsFoodandAgricultureOrganization，FAO）IEA。排放源行业覆盖范围CO2排放。除了IEA和EIA外，提具体口径比较请见表4）。数据公布频率：EDGAR提供月度排放数据，其他数据库仅提供年度排放数据。CEADs和MEIC除全国总排放外还提供省级层面数据。IEA、EIA、CDIAC、GCB、CEADs提供分能源品种产生的CO2IEAEDGARClimateWatchWBCEADs和MEIC提供分部门的CO2表1国内外主要CO2排放数据库基本情况比较机构或数据库覆盖国家或地区时间跨度公布频率分能源品种分部门数据IEA203个国家及42个地区211个国家或地区全球0.1°x0.1°网格化数据224个国家或地区全球220个国家或地区70多个国家或地区194个国家以及欧盟194个国家以及欧盟中国国家及30个省份，部分市坦、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦等中国国家及省份1960-2020(OECD国家)1971-2020OECD国家)1980-20211970-20211751-20141907-2021，2022(预测)1965-20211990-20191990-20191997-20191990-2021年年月年年年年年年年√√×√√×××√×√×√×××√√√√EIAEDGARCDIACGCBBPClimateWatchWBCEADsMEIC各数据库与中国官方统计数据的关系IEABP和EIA基于中国的统计资料进行能源活动数据和碳排放的核算，EDGARIEA的能源数CDIAC（UNSD，UnitedNationStatistical）提供能源数据进行碳排放的核算。GCB以及WRI的ClimateWatch等数据库又在上述排1图1主要能源与能源相关碳排放数据库数据来源与关系注：蓝色代表能源数据库；浅绿色代表原始碳排放数据库；深绿色代表二次整合的碳排放数据库；EDGAR使用BP的能源数据进行2020和2021年的排放核算[5]。中国碳排放数据基准CO2者获得权威发布的CO2、2010、2012、2014年）能源活动相关CO2排放总量。二“”约束性考核指标以及国际承诺应对气候变化目标，中国会定期公布基于不同基准年GDP变化率和单位GDPCO2下降率可以大致估算CO2排放量。国家排放清单数据作为UNFCCC199420052010年，20122014CO2排放（）。表2国家公布（提交）的排放清单数据3指标单位199420052005201020122014CO2排放总量（不包含土地利用变化和林业）亿吨CO2当量30.7359.7663.8187.0798.93102.75能源活动相关CO2排放亿吨CO2当量27.9654.0456.6576.2486.8889.25占全部CO2排放比例%90.95%90.04%88.80%87.60%87.80%86.90%单位GDP能源相关CO2排放吨/万元，2005年不变价-2.883.022.382.302.04文件日期2004.122012.112018.122018.122016.122018.12IPCC清单编制指南，但随着IPCC清单编制国温室气体排放清单中燃料活动CO2201820053不含LULUCF；此列中数据来源20182005单位GDP能源相关CO2GDP中国最新公布的2005年回算数据、2010年和2014年数据采用同样的计算方法和范围，具有一致性和可比性，而1994年、2012年数据不具有可比性。正是由于这一原因，2010-2012两年间CO2增加了10.44亿吨，而2012-2014两年间CO2只增加2.37亿吨。国家公布单位GDP碳排放强度下降率（GDP）CO2（简称：单位GDP碳排放是指每生产一单位GDP所产生CO2排放量与基期相比的降低比例[6]，是评价一个国家经济社会能GDPCO2“”及“”2009年中国向国际社会公开承诺，到2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40%-45%。随后，单位GDPCO2排放量作为一个重要约束性指标纳入了《国民经济和社2021年10月《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出到2025年，单位GDPCO2排放比2020年下降18%的目标。同月中国向UNFCCC2030年单位GDPCO2200565%单位国内生产总值CO2（（GDPCO220102015“”“”1990200520112012指标数据存在不一致，这可能是由于数据发布时间不一致，引用数据来源不同，以及GDP[7]。表3历年全国万元国内生产总值能源相关CO2排放公布情况一览表（%）基准年1990累积下降率20052010201320142015201620172018201920202021来源46%第二次国家信息通报基准年2005累积下降率20052010201320142015201620172018201920202021来源20%19.1%第三次国家信息通报中国应对气候变化的政策与行动2011年度报告28.56%中国应对气候变化的政策与行动2014年度报告33.8%38.6%强化应对气候变化行动—中国国家自主贡献气候变化第一次两年更新报告40.7%中国气候变化第三次国家信息通报及第二次两年更新报告核心内容解读46%45.8%中国应对气候变化的政策与行动2018年度报告中国空气质量改善报告（2013-2018年）47.9%中国应对气候变化的政策与行动2020年度报告48.4%50.3%中国应对气候变化的政策与行动新华社报道50.8%生态环境部基准年2010累积下降率2010201320142015201620172018201920202021来源10.68%15.8%中央人民政府网报道中国应对气候变化的政策与行动2015年度报告20%十三五国民经济和社会发展纲要以及中国应对气候变化的政策与行动2016年度报告21.7%21.8%气候变化第一次两年更新报告新华网报道22%第三次国家信息通报基准年2015累积下降率2015201620172018201920202021来源11.4%中期评估报告：“十三五”规划纲要主要目标指标进展总体符合预期17.9%中国应对气候变化的政策与行动2020年度报告18.8%中国应对气候变化的政策与行动同比上一年下降率2012201320142015201620172018201920202021来源4.3%中国应对气候变化的政策与行动2014年度报告6.1%6.6%2015年度报告2017年度报告6.1%气候变化第二次两年更新报告5.1%2017年国民经济和社会发展统计公报4.0%4.1%2018年国民经济和社会发展统计公报中华人民共和国2019年国民经济和社会发展统计公报3.9%中国应对气候变化的政策与行动2020年度报告3.8%新华社报道11基于单位GDP碳排放强度下计算碳排放量根据收集到的单位GDPCO2排放下降率以及国家统计局的地区生产总值指数，在国家温室气体排放清单公布的断点年份能源相关CO2排放基础上，可以采用以下公式大致估算出中间年份的排放，以2005年为例：�=(1−���������%)∗�5∗1+和𝐸��分别为2005的CO22005年，�GDP累计增长率，��������%为相对于205年，�年单位P2图2基于碳强度下降率估算的能源相关CO2排放42005（63.81亿吨可以计算出中国2013-20219CO2排放数据从201389.2亿吨上升到2021年的100.52如图4所示。基于单位GDPCO2国CO2单位GDPCO2排放下降率数据。GDP、能源数据指标本身会持续修订和更新，国家没有根据来源数据变化公布更新的历史年份单位GDPCO2420182021200520182016年公200520132017年采用同比GDP碳强度下降率；2015GDP201520162005份估算采用的数据源不同，而存在不一致性。对比国家信息通报提供的2014年化石燃料燃烧的CO287.56GDPCO22014年CO289.251.7中国碳排放数据比较在国内外碳排放数据库中，EDGAR、CDIAC、WRI、GCB、CEADs覆盖了化石能源燃CDIACGCB和CEADsCO2能源相关CO2CO2排放总量图3中国CO2排放总量数据比较（包括工业过程等排放，不包括土地利用）55由于WorldBank的数据直接援引自WRI的CAIT数据库，其数据并没有被包含在比较图中。中国官方发布的数据中2005，2010，2012，2014之外年份数据来自课题组基于单位GDP碳强度下降率和GDP的估算。图3比较了EDGAR，CEADs，GCB，CDIAC和WRI的ClimateWatch发布的中国2005-2021年CO2UNFCCCEDGAR和GCB2021年CO2124.66114.722021年数2010201220143ClimateWcDOC2122和24Es部门法和EDGAR2014102.7563Es0ER32，能源相关CO2排放能源相关CO22030年前碳减排的重点。图46家机构发布的能源相关CO2GDPCO2IEA、EIAGCB、EDGARBPCEADs和CDIACCO2年各国际机构与中国温室气体排放清单差距范围在1.3%—19.3%之间，其中最接近的是IEA，差距最大的是EIA。目前仅有EIA、EDGAR、BP和GCB四家机构发布了2021年能源相关碳排放数据，其中BP105.23亿吨，GCB106.15亿吨，EDGAR105.17亿吨，彼此1%；EIA的估算为114.2亿吨，明显高于其他机构，比BP的估算值高出近8.5%。笔者基于国家能源平衡表，使用参考法和部门法估算的中国2021年碳排放分别106.81101.37亿吨，基于单位GDP100.522021100.52114.2%。EIA估算的中国碳排放远高于其他机构的主要原因包括EIA采用的数据来源不同、热值不同、以及采用了美国的排放因子的缘故，其他国外机构采用来自《IPCC2006指CEADsIPCC[4]图4能源相关CO2排放数据比较（百万吨CO2）工业过程碳排放201413.30CO2中，非金属矿物制品业排放占，化学工业排放占，金属冶炼排放占20.5%EDGAR和中国官方发布的CO2排放高于其他机构的原因之一。此CDIACCEADs和BEs估算的水泥生产过程排放低于B202918%（如图5）。图5不同机构对水泥生产过程排放的估算（中国官方数据为非金属矿物制品业过程排放）国内外数据库碳排放核算方法比较能源相关CO2如下图6所示（）图6国内外研究机构提供碳排放数据差异源核算边界CO2或表4构及数据库在核算CO2CO2世界CO2按照IEA能源（如石化行业的石油制品和天然气消费，以及用于道路建设的沥青）。BP、GCB、EIA与IEACEADs分的排放。由于MEICEs、GCB和CDIAC都只包括水泥生产的排放，但EDGAR包含水泥生产、石灰生产、化学工业和金属工业的过程排放，这也是导致CEADs与EDGAR[32]。表4国内外主要数据库的中国CO2排放统计边界比较[1,33]机构或数据库化石燃料燃烧化石能源开采火炬燃烧及放空国际燃料舱非能源利用工业生产过程生物质燃烧废弃物管理土地利用变化和林业中国提交√√√√√√√√√×√单独报告√×√√×√√单独报告×以信息形式单独报告×√×√×国别统计不包括[35]√×国别统计不包括√√他×√××6√√-×√√单独报告√产√产√产√包括水泥生产、石灰生产、化学工业和金属工业过程等×√产×7×以信息形式单独报告××××√×××√××××√×××√单独报告×√单独报告×√单独报告√×√单独报告×不包括UNFCCC的国家温室气体清单[28]BPCDIACCEADsClimateWatch[34]EDGAREIAGCBIEA6尽管CAIT的方法学文档中说明其包含了非能源利用的排放，但是由于其化石燃料燃烧排放来源于IEA，而IEA在其最新文档中说明已根据《IPCC2006指南》刨除了非能源利用，此处以IEA的信息为准。7但包含IPPU（工业过程和产品使用）类别下燃料燃烧排放，包括钢铁行业焦炭、焦炉煤气、高炉煤气和其他回收气体的排放，有色金属生产中焦炭消费产生的排放。核算方法根据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》，能源燃烧相关碳排放分为部门法和分燃料品种的CO2部门法包括三个层级。层级1方法基于分燃料种类及平均排放因子计算；层级2方3据。参考法对数据要求相对较低，是比较容易用来计算CO2排放的方法[36]。中国提交UNFCCC2部门法进行估算，并用参考法进行校核。国内外研究机构方法不同，IEA和CEADs采用了部门法和参考法；EDGAR和MEIC采用部门法，EIA、CDIACBP见下表5）。表5国内外研究机构CO2排放核算方法与排放因子机构或数据库核算方法排放因子中国提交UNFCCCIPCC1996（进行估算，并用参考法进行校核，参考《IPCC2006指南》《IPCC2006指南》部门法（层级1）和参考法参考法[35]《IPCC2006指南》部门法（层级1）[32]MarlanandRotty方法，类似于参考法[35]参考法IPCC部门法（层级2）和参考法部门法中国特定排放因子或参考《IPCC2006指南》《IPCC2006（2006）基于当地燃料实测值计算的排放因子《IPCC2006指南》的默认排放因子CDIAC采用自有的排放因子《IPCC2006CEADsCEADs的国家温室气体清单IEAEIAEDGARCDIACBPCEADsMEIC排放因子37]CO2IPCC2006kg/GJ《IPCC20061的假设计算了各能源的有效CO2kg/TJ，但《IPCC2006IEA、EGDAR和BP采用《IPCC2006指南》的默认排放因子；EIA采用《美国温室气体排放文献（2006）》中基于当地燃料实测值计算的排放因子[2,39]；CDIAC采用自有的[4]，CEADs和MEIC均采用CEADs中国提交UNFCCC[14]IPCC2006[8]。能源数据统计差异燃料热值（的燃）5%10%[40]表6不同数据库采用热值情况[33,41,4]燃料IEA8EIABPUNCEADs/MEIC油天然气煤NCVNCVNCVGCVGCVGCVNCVGCVGCVNCVGCVNCVNCVNCVNCV《2006年IPCC国家温室气体清单指南》提供的缺省排放因子采用低位热值[40]。不IEA和UN（如表6IPCC的缺省值和国际平均水平[4]，这有可能是导致EIA等数据库能源消费和排放估算高于中国官方和其他IEA、BP、EIA和联合国统计司有关中国的能源数据，主要来自于中国政府提交或官方发布的IEAIEA秘书处提供中国能源生产和消费数据，IEA在此基础上进行处理并8IEA的煤基燃料和油基燃料中的原油、液化天然气选用了IEA的中国特有的热值系数，其余燃料为统一缺省值。定期出版中国能源统计和能源平衡表。IEA提供的能源数据被许多研究机构广泛使用。EIA[8]等提供的IEA、EIA、BP和联合国统计司提供的中国2005-2021年能源消费数据无论从趋势变化还是绝对量上都存在差异。BP统计的中国历年的一次能源消费总量和使用的能源供给总量略低于其他机构的统计数据，但趋势与使用热电当量法统计的中国能源平衡表非常接近，数据差异较小。值得注意的是，EIA统计EIAEIA图7不同机构统计的中国能源消费总量99和UN（TotalEnergyEIABP结论与建议中国碳排放数据长时间序列的分析和研究目前主要依赖于国内外研究机构提供的GCB估算的总CO2IPCC2006CO2来说，除BP外其他机构均提供按照能源或者部门划分的排放，其中IEA与CEADs提供参考文献朱松丽.中国二氧化碳排放数据比较分析[J/OL].2013,9(Issue(4)):266-274.DOI:10.3969/j.issn.1673-1719.2013.04.005.李青青苏颖.国际典型碳数据库对中国碳排放核算的对比分析[J/OL].气候变化研究进展,2018,14(3275.DOI:10.12006/j.issn.1673-1719.2017.083.李继峰,郭焦锋,高世楫,顾阿伦.国家碳排放核算工作的现状、问题及挑战[J].发展研究,2020(69-14.LIU,Z.,GUAN,D.,WEI,W.ETAL.ReducedcarbonemissionestimatesfromfossilfuelcombustionandcementproductioninChina[J/OL].Nature,524./10.1038/nature14677.CRIPPA,M.,GUIZZARDI,D.,BANJA,M.,SOLAZZO,E.,MUNTEAN,M.,SCHAAF,E.,PAGANI,F.,MONFORTI-FERRARIO,F.,OLIVIER,J.,QUADRELLI,R.,RISQUEZMARTIN,A.,TAGHAVI-MOHARAMLI,P.,GRASSI,G.,ROSSI,S.,JACOMEFELIXOOM,D.,BRANCO,A.,SAN-MIGUEL-AYANZ,J.ANDVIGNATI,E.CO2emissionsofallworldcountries-JRC/IEA/PBL2022Report[R/OL].Luxembourg:Publications 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