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课题组:国家碳排放核算工作的现状、问题及挑战

北极星大气网  来源:中国水势  作者:李继峰 郭焦锋等  2020/9/24 10:00:48  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:碳排放 二氧化碳 温室气体

北极星大气网讯:摘要:国家碳排放核算是准确掌握我国碳排放变化趋势、有效开展各项碳减排工作、促进经济绿色转型的基本前提,是积极参与应对气候变化国际谈判的重要支撑。我国虽已初步建立了碳排放核算方法,并开展了5个年份的清单核算工作,但仍存在工作机制不完善、方法体系相对落后、能源消费及部分化石能源碳排放因子统计基础偏差大、碳排放核算结果缺乏年度连续性等现实问题,影响了国家发布的温室气体排放清单核算数据的权威性。随着应对气候变化在全球治理体系中的重要性不断提升,我国在国际气候谈判和国内碳减排工作上都将面临越来越大的压力,同时碳排放核算的国际规则还在不断更新完善,我国现有核算体系已经越来越难以适应新的形势、支撑相关科学决策,亟须加快调整完善。

一、碳排放核算的概念及主要影响因素

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的一系列《国家温室气体清单指南》①(以下简称《指南》)及相关配套文件,对温室气体排放概念及核算方法进行了权威说明。温室气体主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和含氟气体等。世界气象组织2018年发布的《温室气体公报》显示,1990年以来全球“辐射强迫”效应增量中,二氧化碳排放的贡献占比达82%,无疑是最主要的温室气体。围绕二氧化碳排放量(简称“碳排放”)的核算工作也因此成为温室气体排放核算的重中之重。碳排放主要来自能源利用及部分工业生产过程,这两个来源的碳排放核算方法如下。

核算能源利用碳排放的主流做法包括部门法和参考法两种。部门法主要是以各个经济部门活动为核算对象,以一定时间段(如1年)内的分品种燃料消耗,与燃料的低位热值、单位热值的碳含量及氧化率三个参数相乘(这三个参数相乘,即可看作是能源碳排放因子),得到各部门碳排放量,然后再加总得到经济活动中能源利用产生的碳排放总量。

其中:为经济活动中能源利用产生的碳排放总量,单位为吨;ENe,i是第i种经济活动对第e种能源的消耗量;Ve,i是第i种经济活动使用的第e种能源的低位热值,Ce,i是相应能源的单位热值的含碳量,Oe,i是相应能源在使用过程中的平均燃烧率。因不同经济活动使用的每种能源品质不完全一样,理论上需要针对每种经济活动的每类能源都测度其低位热值、单位热值的碳含量及氧化率等三个参数,故这种方法数据需求较大,核算结果也相应更加准确。

相比部门法,参考法以化石能源(煤、油、气)的表观消费量为基础数据,再分别乘上平均碳排放因子得到总的碳排放量。参考法相对粗略,在当前编制国家碳排放清单过程中主要用于从宏观趋势上校验部门法的计算结果。不过基于参考法的核算工作比较方便快捷,在掌握各品种能源碳排放因子变化规律的前提下,可根据能源统计的宏观结果方便地开展碳排放年度核算工作。

核算工业生产过程产生碳排放,参照国际主流做法,主要包括水泥、玻璃、合成氨、纯碱、铁合金及铝、镁和铅锌冶炼过程中的碳排放②。主要做法是将行业活动水平的代表性指标与实测的单位活动水平的排放因子相乘得到。以水泥生产过程碳排放的计算为例:其中:为水泥生产过程的碳排放总量,单位为吨;

Mc1是熟料的产量,单位为吨;

EFc1是熟料的排放因子,单位为吨二氧化碳排放/吨熟料;

CFckd是水泥窑灰(CKD)的排放修正因子(无量纲)。

基于上述公式,无论是能源利用还是工业过程的二氧化碳排放核算,均离不开对各种经济活动的活动水平或能耗的统计及对各种能源的碳排放因子参数的测度。由于不同利用场景下不同能源的品质或多或少存在差异,具有代表性的平均排放因子需要进行广泛抽样调查,并通过统计方法归纳而来。因此对样本选取、权重设置、动态特性识别等方面的不同认识,易导致排放因子的测度结果出现差异。在我国碳排放核算的实际工作中,各类煤炭消费统计及碳排放因子测度容易出现较大偏差,成为碳排放核算结果误差的主要来源。

二、国际碳排放核算现状及对我国碳排放高估的情况

(一)发达国家长期主导碳排放核算方法体系及数据库体系建设,占据了国际话语权

IPCC早期组织的《指南》编撰工作主要由发达国家的研究机构及专家参与完成,尽管近年来发展中国家参与度逐步提升,如《IPCC清单指南2019》的编制工作中,来自发展中国家的专家占比已经达到42%,显著高于《IPCC清单指南2006》编制工作时的24%,但因新版《指南》是对原有指南的补充和完善,总体而言发展中国家的影响力仍很有限。

基于长期开展的全球各国碳排放核算研究,目前已有7个发达国家机构形成了覆盖全球各国的权威碳排放数据库③。这些数据库核算结果已覆盖绝大部分国家的各类碳排放核算数据④,并被各类研究机构广泛采纳、应用,至今已逐步形成了较为权威的国际话语权。

(二)国际碳排放核算机构对中国碳排放的核算结果明显偏高

从国际机构中关于我国碳排放的核算结果与国内权威机构⑤对比看,其一,国际机构核算的我国历史碳排放数据在趋势上具有一定参考价值。CDIAC和EDGAR等国际机构给出的我国1970年以来历史核算结果,反映了中国二氧化碳排放的三阶段性特征:第一个阶段是2002年以前长期呈现小幅增长态势,占世界占比从5%到15%,年均增速5%;第二个阶段是2002年到2013年,占世界排放总量的占比从15%升至30%,年均增速9%;第三个阶段是2013年后,占比基本保持稳定,二氧化碳排放量约100亿—110亿吨。基于EDGAR相对全面的口径计算结果显示,2017年我国人均碳排放约7.7吨二氧化碳,在全球209个国家和地区中,降序排名第49位,比全球平均水平高57%。但从1990—2017年的人均碳排放量累计值看,我国仅为130吨二氧化碳/人,与全球平均水平基本持平,明显低于主要发达国家(图1、图2)。

图1 国际机构对我国历史碳排放核算的结果(略)

图2 我国人均碳排放的国际比较(略)

其二,国际机构数据库对我国碳排放量普遍存在一定程度上的高估。国际机构的能源活动碳排放的结果与我国向国际社会提交的历次《国家信息通报》⑥中的核算结果及中国科学院碳专项的结果进行对比,结果表明国际机构结果若与《国家信息通报》相比,在22年次比较中有19年次高估,最高达7%;若与碳专项对比,普遍高估10%—20%(表1)。

表1 我国能源利用碳排放核算结果的国际比较(略)

三、我国碳排放核算工作现状及存在的主要问题

(一)我国碳排放核算方法与国际基本接轨,但历史数据严重缺失

依据《联合国气候变化框架公约》提出的“共同但有区别责任”原则,我国作为非附件Ⅰ国家,可按照自愿原则选择可参考的《指南》进行核算,且不需要每年提交碳排放核算清单,但我国近年仍遵循《指南》要求,不断完善碳排放核算体系,其中2019年向联合国提交的《第三次国家通报》中的能源活动碳排放既使用了《IPCC清单指南1996》及配套文件,也适当参考了《IPCC清单指南2006》及配套文件等。基于这些方法,我国已分别完成了1994、2005、2010、2012和2014年共5年的碳排放核算工作(表2)。

表2 我国提交国家信息通报的碳排放核算结果(略)

现有国家碳排放核算结果显示,虽然我国碳排放历史阶段性特征与国际数据显示结果基本一致,但因缺乏历史连续性,难以就我国碳排放趋势拐点做出准确判断,也无法准确测算我国历史累计碳排放量、人均累计碳排放量,这对在应对气候变化国际谈判中用好公平原则为我国争取碳排放空间十分不利。

(二)现有碳排放核算体系不完善,国家碳排放核算结果权威性不强

一是由于当前的国家碳排放核算方法体系没有用于年度核算,这导致国外机构使用简化方法连续核算的我国碳排放年度结果反而成为国内外广泛引用的“权威数据”,削弱了我国的话语权。二是省级层面虽在“十二五”时期陆续建立了符合各自省情的碳排放核算方法体系,但除曾服务于“十三五”规划的碳强度目标设定外,普遍没有规范化的定期运行与完善制度,也没有建立检验是否与国家数据保持一致的机制,无法有效验证和支持国家层面的核算结果。三是国内不同权威机构向国家上报结果存在12%—19%的差异⑦,显著超出国际上通常的±5%误差范围,由此引起的争议反映出国家碳排放核算结果的权威性亟待提升。

(三)企业碳排放核算工作尚未有效运转

企业碳排放核算既是市场化碳减排机制有效运转的基础保障,也能为国家和省级碳排放核算关键参数的测度和动态更新提供参考依据。目前国内已基于国际标准ISO14064建立了24个行业的企业碳排放核算方法体系,但全国性企业碳排放核算工作至今没有有效开展,各种碳排放实测技术的研发应用工作也进展缓慢。

(四)现有能源统计数据偏差大,导致我国碳排放核算结果存在较大差异

碳排放核算必须以能源消费水平和主要化石能源的碳排放因子为基础数据,目前我国这两个方面的统计基础还不够扎实。一方面,国家和省级的能源消费统计历史数据存在较大差异。2014年以前的《能源统计年鉴》显示,2005—2012年间各省能源消费量之和与国家能源消费总量的差异为12%—23%,且逐年升高。虽然2015年经过系统调整后⑧,这一差异缩至3%以内,但2016和2017年又扩大至4%之上,照此趋势又将成为未来碳排放核算偏差的主要来源。另一方面,不同机构对煤炭碳排放因子的调查统计存在明显差异。《第三次国家通报》中2005年煤炭平均排放因子约0.548吨碳/吨煤,而中国科学院的数据为0.489吨碳/吨煤,二者相差10%以上。尽管两者都是在对我国各地煤炭煤质广泛调查基础上的统计结果,但由于在样本选取、权重设置、动态特性分析等方面的差异,使得最终的平均排放因子结果仍存在较大差异。

四、新时代我国碳排放核算工作面临的潜在挑战

(一)2025年前我国碳减排压力显著加大,对我国升级碳排放核算工作机制提出了新挑战

自1992年联合国大会通过《联合国气候变化框架公约》以来,全球应对气候变化治理体系不断演化。与《京都议定书》相比,2015年《巴黎协定》开创了以“国家自主贡献”为核心的全球气候治理新模式,虽仍坚持“共同但有区别责任原则”,但发展中国家也不得不开始承担量化减排责任。特别是近两年,随着全球极端气候事件频发,国际社会向主要经济体施加的碳减排压力越来越大。2019年7月联合国秘书长倡议“到2030年将温室气体排放量较2010年水平削减45%,到2050年基本实现碳中和”,9月底联合国气候行动峰会上,65个国家(如英国、德国)及次国家经济体(如美国加利福尼亚州)承诺在2050年前实现温室气体净零排放。鉴于根据部分国际机构的测算,我国碳排放总量已超过美国与欧盟总和,人均碳排放大于世界平均水平⑨,未来面临的国际谈判压力和国内碳减排压力必将越来越大。尤其是在2025年之前,我国需高度关注并积极应对2020年向国际社会提交低排放战略、2023年参与全球温室气体排放盘点和2025年更新国家自主贡献(NDC)目标(目标年为2035年)等一系列重要时间节点及任务。为此,我国亟须全面升级碳排放核算工作。

(二)国际碳排放核算方法体系持续更新,对我国完善碳排放核算方法体系提出了新挑战

2019年5月,IPCC第四十九次全会通过了《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南2019修订版》,与《IPCC清单指南2006》和《2006年IPCC国家温室气体清单指南2013年增补:湿地》联合使用,成为世界各国编制温室气体清单的最新方法和规则。与已有方法相比,新方法体系代表了最新科学认知和技术进展,排放因子更加精细化,排放因子与活动水平的分类更加科学合理。同时,新版指南首次完整提出基于大气浓度(遥感测量和地面基站测量相结合)反演温室气体排放量的做法。这将成为全球和区域尺度下检验和校准温室气体排放结果的重要手段。鉴于我国目前的碳排放核算方法仍以《IPCC清单指南1996》为主,若不加快学习引进,将比国际最新核算技术落后两代,这对提高我国核算结果的准确性和权威性十分不利。而且,我国在碳排放实测技术方面还没有与5G、大数据、云计算等快速发展的信息技术有机结合,尚未在重点领域形成现实有效的实测技术体系和产品设备,在碳卫星应用等方面也还处于早期探索阶段,因此需要充分发挥已有优势,尽早达到国际最新技术水平。

(三)国际气候谈判压力显著放大,对我国加强多视角碳排放延伸测算工作提出了新挑战

根据世界银行的测算结果显示,2002年中国加入WTO以来,随着深度参与全球贸易,中国每年基于生产活动测算的碳排放要明显大于基于需求活动测算的碳排放,尤其是2005年以来,每年要高出10多亿吨二氧化碳,反映出由我国生产活动产生的碳排放中有近10%—20%的碳排放会随着贸易活动转移到国外,其中主要是流入发达国家。基于需求活动测算碳排放不但更好地反映全球人民对美好生活向往的公平性,更有利于我国在气候谈判中争取主动。然而因测算所需的全球投入产出数据主要是来自欧美研究机构的WIOD、GTAP等数据库,使得我国的话语权相对缺失,因此我国须更好把握碳排放延伸测算方法,独立开展碳排放延伸测算,使研究结论能为气候谈判提供更加丰富的决策支持。

综合来看,我国现行的碳排放核算工作越来越难以支撑未来国家温室气体低排放战略和应对气候变化国际碳排放策略的制定和实施,也不适应总量与强度双控制度和市场化碳减排政策机制的建立与完善。面临新时代挑战,亟须加快建立健全碳排放核算工作体系。这将成为“十四五”时期,我国在推进生态文明制度建设,确保2030年左右实现碳排放达峰目标的重要基础工作。

文|国务院发展研究中心“生态文明建设与低碳发展:理论探索、形势研判与政策分析”课题组,执笔:李继峰、郭焦锋、高世楫、顾阿伦

注释:

①自1995年IPCC发布第一版《IPCC国家温室气体清单指南》以来,目前主要采用的方法学包括《IPCC国家温室气体清单编制指南》(1996年修订版)(以下简称《IPCC清单指南1996》)、《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南》(以下简称《IPCC清单指南2006》),以及相应的配套文件。

②在碳排放之外,也核算卤烃和六氟化硫消费的含氟气体排放等非二氧化碳排放。

③包括国际能源署(International Energy Agency,IEA)、美国橡树岭国家实验室CO2信息分析中心(Carbon Dioxide InformationAnalysis Centre,CDIAC)、全球大气研究排放数据库(Emissions Database for Global Atmospheric Research,EDGAR)、美国能源信息署(U.S.Energy InformationAdministration,EIA)、世界银行(WorldBank,WB)、世界资源研究所(WorldResources Institute,WRI)的ClimateAnalysis Indicators Tool(CAIT)数据库和英国石油(British Petroleum,BP)。

④Zhu S L,“Comparison and analysis ofCO2emissions data for China”,Advances in Climate ChangeResearch, 2014, 5(1): 17—27.DOI:10.3724/SP.J.1248.2014.017.

⑤李青青、苏颖、尚丽等,“国际典型碳数据库对中国碳排放核算的对比分析”,《气候变化研究进展》,2018,14(3):275—280。

⑥我国于2004年、2012年、2019年分别提交了《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》《中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报》《中华人民共和国气候变化第三次国家信息通报》,还于2017年、2019年完成了《中华人民共和国气候变化第一次两年更新报告》和《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》。

⑦《第三次国家信息通报》中,2005年和2010年我国产生的二氧化碳排放量(包括能源燃烧和工业工程产生的二氧化碳)分别为63.81亿吨和87.07亿吨,按相同口径比较,比中国科学院的结果53.5亿吨和77.5亿吨分别高19.3%和12.3%。

⑧根据国家统计局调整,2012年国家能源消费数据从36.2亿吨标煤调增至40.2亿吨标煤,同时分省能源消费总量数据从44亿吨标煤调减至41亿吨标煤。

⑨根据国际能源署《能源利用碳排放统计(2018版)》,中国2016年能源燃烧产生的碳排放为91.01亿吨二氧化碳,而美国和欧盟28国的碳排放分别为48.33亿吨和31.92亿吨二氧化碳,中国比美国与欧盟之和大13.4%。据此测算的2016年中国人均碳排放是6.6吨二氧化碳,而世界平均水平为4.4吨二氧化碳。

⑩顾阿伦的工作单位为清华大学。

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