碳排放及其评估方法

第三节　碳排放及其评估方法

一、碳排放简介及现状

1.碳排放定义

碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称。温室气体中最主要的气体是二氧化碳，也包括甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物和六氟化硫等，因此用碳作为代表并不很准确，民众都简单地将“碳排放”理解为“二氧化碳排放”。多数科学家和政府都承认温室气体排放已经并将继续为地球和人类带来灾难，因此碳排放已经世界各国关注的重要问题。

2.碳排放现状

（1）国际碳排放的历史和现状

自从英国工业革命开始，人类进去了经济快速发展的时期，化石能源消费也迅速增长，特别是煤炭和石油的消耗量，由此导致二氧化碳排放量急剧增长。1960年全球二氧化碳排放量为9439551千吨，但到2008年碳排放量就达到30377313千吨，增长速度可见一般。

根据美国世界资源研究所的统计，大气中人为排放的温室气体70%以上来自发达国家。从1850-2005年的155年间，全球共排放二氧化碳11222亿吨，发达国家共排放8065亿吨，占全球二氧化碳排放总量的72%。根据世界自然资源研究所的统计，1850-2004年美国累积碳排放总量居世界第一，人均历史累积排放达1105.4吨，，德国958吨，英国1125吨。因此，美国等发达国家关于碳排放有不可推卸的责任。据统计，2006年全球人均碳排放量为4.48吨，中国为4.58吨略高于世界平均水平，而美国则高达19.78吨。

由于工业化国家经济起步早，发展快，化石能源消费和二氧化碳排放主要集中在工业化国家，1900-2004年，工业化国家二氧化碳排放量占全球总量的80%，其中，美国、西欧和中欧占58.98%，美国累计二氧化碳排放量占全球总量的28.3%，为我国的3.5倍，非洲累计碳排放最小，仅占全球累计总量的2.56%。但是，从2008年的数据可以看出，我国碳排放占全球总量的22%，印度为5%，俄罗斯为6%，巴西为1%，可见发展中国家碳排放有快速上升趋势。

根据发达国家目前的承诺，从2005-2020年，发达国家碳强度下降幅度大都没超过30%至40%，美国大约在32%，都低于中国承诺的的40%-45%。即使如此，美国的17%还包含了国内的碳汇，包含了向发达国家购买减排量等。如果把这两项去掉不算，那么美国到2020年的碳排放量基本上与2005年相当，基本上没有减排。因此，目前世界上人为的碳排放主要还是来自发达国家，美国等发达国家都应拿出实际行动来承担其排放责任，减少碳排放量，并协助发展中国家减缓碳排放带来的不利影响。

（2）中国碳排放现状

①排放总量增长迅速，但历史累计量低于主要发达国家

改革开放后我国能源消费和碳排放增长迅速，从而导致我国碳排放在全球碳排放中的比例逐年增加。尽管如此，纵览美国、西欧的历史排放，美国碳排放占全球的比例在1910-1950年都在40%以上，而西欧在1910-1940年也在20%以上，这说明经济的发展必须导致较多的碳排放，所以目前我国的碳排放仍属于生存型排放。

另外，我国历史累计碳排放量相对于一些工业化国家来说并不高，1900-2004年的105年中，我国累计碳排放量占世界总量的7.96%，这一比例仅相当于美国的28.39%，且明显低于西欧和中欧。

②人均碳排放量较低，低于发达国家和世界平均水平

我国目前的人均碳排放明显低于主要发达国家和世界平均水平。1960-2004年无论是世界人均碳排放量，还是各主要国家和地区的人均碳排放量都呈上升趋势，其中日本增长最快，增长率达6.62%；我国次之，增长率为5.06%；世界人均碳排放增长率约为1.02%。因此，随着我国经济的持续快速发展，对化石能源的需求也将增长迅速，人均碳排放量势必呈进一步增长的趋势，但人均碳排放量仍远低于美国、日本、西欧等发达国家。

③碳排放强度高于世界平均水平，但下降较快

碳排放强度，即生产单位国内生产总值GDP的碳排放量。我国碳排放强度远高于美国和日本，但总体上呈快速下降的趋势。尤其改革开放后，我国碳排放强度下降很快，2002年下降到历史最低点，约为0.69千克碳/美元，与印度同期的碳排放强度非常接近。

另外，与发达国家经济发展同时期相比，中国的碳排放强度是较低的，主要表现为两个方面，一方面是中国的碳排放强度是下降的趋势，而发达国家是上升的趋势；另一方面是中国的碳排放强度低于美国、英国、德国和加拿大同时期的碳排放强度。

④能源碳排放系数大

能源碳排放系数为消费单位能源产生的二氧化碳排放量。2000年我国的能源碳排放系数是2.45吨二氧化碳/吨标准油，OECD国家和世界的分别为2.28吨二氧化碳/吨标准油和2.31吨二氧化碳/吨标准油。

⑤GDP能耗轻度相对高

GDP能耗强度，即生产单位国内生产终值GDP所消耗的能源总量。按照2000年的购买力评价计算，2000年我国的GDP能耗强度为0.24千克标准油/美元，世界和OECD国家的分别为0.22千克标准油/美元和0.20千克标准油/美元。

3.碳排放原因

碳排放也就是二氧化碳的排放量，也就是使用碳能源所释放的二氧化碳的量。然而，碳排放量的多少是有一个国家的经济发展水平、技术水平、能源利用效率、能源结构、人口结构等因素共同决定的。从世界范围看，经济最先发展的发达国家，为了发展经济大量消耗碳能源煤炭和石油导致碳排放都比较高，占世界碳排放总量的一大部分。从发展国家近几十年的发展来看出，碳能源的消耗比重比以往都有所增加，这些国家的碳排放量也同比增长，同时，经济也有了较大的发展。因此，经济发展是碳排放增加的根本原因。

通过对中国经济产出规模、人口规模、人口城市化率、居民消费水平、能源结构、产业结构等因素对碳排放的影响，表明经济产出效应对我国现阶段碳排放的贡献率最高，其他因素贡献率次之；居民消费水平与人口结构变化对碳排放的影响力度较大，大于人口规模变化的影响，居民消费模式和消费水平等人文因素的变化可能成为我国碳排放新的增长点，技术进步对我国现阶段二氧化碳的排放的解释有限。

综上所述，碳排放的根本原因是经济发展，经济发展是导致碳排放的主要和直接原因，其次是人口规模、产业结构等。能源效率提高、能源结构改善和技术进步能够抑制碳排放的增加。

二、排放权交易理论和碳市场

1.排放权交易理论

“排放权交易”是环境经济学的一个重要政策，最早是由多伦多大学的约翰.戴尔斯于1968年在《污染、财富与价格》一书中提出的，半个世纪依赖，这一理论被各国政府广泛应用于环境治理领域，中国也在大气污染领域开始实行排放权许可试点，使这一基于市场机制的减排手段成为主要的政策方向。

所谓“排放权交易”，是一种以市场为基础的环境经济政策和经济刺激手段。排放权的卖方由于超量减排而剩余排放权，出售剩余排放权的实体，所获得的经济回报实质上是市场对环境外部经济的补偿另一方面，无法按照政府规定的指标进行减排或不愿意减排的企业，可以购买其必须减少的排放额度，其支出的费用实质上是为其外部不经济而付出的代价。抽象而言，“排放权交易”是根据一定的污染物排放总量，向各个排污企业分配排放权，从而有效地满足一个国家或地区特定的污染总量排放水平或满足一个确定的环境排放标准，然后准许各个持有排放权的企业进行交易。

排放权交易制度的实质在于人们力图探寻一种经济的、市场的手段来解决日益严重的环境问题。排放权交易制度属于市场性环境政策工具，它鼓励环境主体通过市场信号做出行为决策，而不是为环境主体制定明确的减排任务或方法；在促进厂商和个人追求自身利益最大化的时候，客观上导致减排任务的实现。排污权交易制度作为一种以市场为基础的经济政策手段，它不同于命令控制型的行政手段，也有别于以政府调控为主的经济手段，具有经济有效和管理成本低的特点，同时也有利于达标、促进经济发展。这一手段经过国际社会的反复实践，已经积累了丰富的内容和经验，特别是在空气污染领域更取得了令人瞩目的成就。在温室气体控制领域，这一理论也正在被大力提倡与运用，《京都议定书》下的清洁发展机制等灵活机制，从一定程度上正是这一理论的运用和发展。⁽²⁾

2.碳市场

（1）对碳市场的理解

碳市场可以分为广义碳市场和狭义碳市场，其中广义碳市场包括狭义碳市场。广义碳市场：其概念与以降低二氧化碳为主的温室气体排放为导向的低碳经济模式相适应，这种经济模式的目标是将经济发展与以二氧化碳为主的温室气体排放脱钩，即与传统的工业经济发展模式脱钩。广义碳市场就是在这种低碳经济发展模式下产生的所有市场行为的总和，包括可再生能源与新能源利用产业、节能产业和林业等，也包括管理和战略咨询这样的咨询行业，更包括专门为降低碳排放而产生的碳捕获与封存市场。可见广义碳市场涵盖范围很大，是将现有全球各类市场中的一部分抽离出来，或者扩充原有市场的内涵，并增加了部分专门针对低碳发展模式而诞生的全新市场后合并发展而成的，即所有低碳发展模式有贡献的市场行为均为广义碳市场的一部分。狭义碳市场：其出现基于低碳经济模式中以控制温室气体排放为目的采取的排放权制度及其他碳排放指标量化体系。因此狭义碳市场是广义碳市场的一个组成部分，并且是专门针对控制温室气体排放从而实现低碳经济发展而诞生的全新市场，它是将碳排放权及减排措施实现的温室气体减排效应科学量化为指标后的指标建议市场。

（2）碳市场的全球分布

目前的碳市场从性质上来说分为履约碳市场及民间自愿碳市场。从地理边界上考虑，目前碳市场几乎分布于全球所有区域，但是每个区域的交易水平、交易内容和交易方式有很大差别。目前碳市场的重心在欧洲，欧洲市场在过去几年影响了全球碳市场的走势。在欧盟以外的其他发达国家中，日本是表现最好的，但是由于其内需较小并且国内市场建设上步履缓慢，因此目前还无法与欧盟市场相媲美。而包括澳大利亚、加拿大等其他签署《京都议定书》的发达国家对全球市场的贡献很有限。由于政治框架的约束，发展中国家在目前的国际碳市场中主要扮演指标原始生产方的角色，因此其参与全球碳市场的方式比较单一且没有封闭的国内碳市场，但即便如此，包括中国、印度、巴西等在内的重要发展中经济体仍然利用CDM对全球市场作出巨大贡献。

（3）碳市场的价值

碳市场是交易市场，具有常规市场的基本属性，因此碳市场交易价格也受一般市场价格规律的影响，即供求关系平衡对碳市场价格影响很大，因此碳市场交易价格与可供交易的排放权和排放指标的总量基本上呈负相关的关系。同时，与一般市场相同，投机等因素也对短期内价格生成有很大影响。首先，对全球碳市场影响最大的因素是全球范围内多边与双边的关于应对气候变化的国际协议和各个地区国家的相关政策，这些协议政策的走向甚至可以决定市场的生死，不同的走向可以将碳市场变得一文不值，也可以将市场价格推高到背离一般市场规律。其次，大宗传统能源商品市场的形式、相关技术领域的突破性革新，甚至天气的变化都会对市场价格产生影响。再次，碳市场中存在一级市场和二级市场，也存在区域内的市场和跨区域交易市场，因此在不同的环节内交易价格一各具特点。总之，碳市场到目前为止仍然是价格形成复杂而多变的市场，要对其价格作出判断必须考虑价格产生的具体环境，而且必须从发展的角度来考虑。⁽³⁾

三、生存碳排放的评估方法

1.生存碳排放的评估方法

生存碳排放的研究方法主要包括投入产出分析（DA）、消费方式分析（CLA）和生命周期评价（LCA）。其中，投入产出分析是最为常用的研究方法，最早由美国经济学家瓦·列昂捷夫提出来的。20世纪60年代以来,投入产出分析法被地理学家广泛应用于区域相互作用分析、区域产业构成分析，以及资源利用和环境保护研究等方面。正是由于投入产出分析的应用，才解决了商品生产、贸易和运输中的能源使用及其二氧化碳间接排放的分配问题。消费方式分析是通过对消费者的消费方式进行研究，来评估温室气体排放的方法。生命周期评价是一种环境管理工具，不仅对当前的环境冲突进行有效的定量化分析、评价，而且对产品以及人口全生命周期内所涉及的环境问题进行评价。

2.生存碳排放评估的主要内容

家庭能源消费产生的二氧化碳可分为直接碳排放和间接碳排放两种。直接碳排放主要指家庭能源产品如煤炭、石油制品、天然气等的消费，这些能源产品主要用于家庭取暖、烹饪、照明、和私人交通等方面。间接碳排放是指除能源产品之外的其他家庭消费品，如家具、家电、房屋、食物、医疗卫生和教育等间接产生的碳排放。

（1）直接碳排放

a.家庭能耗。家庭能耗是指民用建筑运行过程中消耗的能源，如照明、空调、采暖和各类建筑内使用的电器的能耗。考虑到我国城乡能耗的差别，将能源分为矿物燃料、生物质燃料、沼气和电能。矿物燃料的碳排放量都是根据燃料的实物消费量估算的。

矿物燃料燃烧排放的CO₂的计算方法可采用IPCC给出的参考方法，即：

E_f＝（C_f×P_f－S_f）×Q_f

其中，为矿物燃料燃烧CO₂的排放量，C_f为矿物燃料的消费量，P_f为矿物燃料单位含碳量，S_f为固碳量，Q_f为氧化率。

生物质燃料燃烧排放的CH₄的计算方法为：

其中：E_b为生物质燃烧的CH₄排放量；C_b为生物质的消费量；

R_b为生物质的含碳率；

O_b为氧化率；

M_b为某种生物质的甲烷产生率，然后乘以16/12换算为甲烷排放量。在E_b后，再利用全球温室效应潜能就可以将排放到大气中的CH₄排放量转化成CO₂排放量。

b.私人交通。私人交通碳排放是指家庭独立拥有的机动车燃料消耗产生的直接碳排放和机动车生产过程中的间接碳排放。直接碳排放根据每百公里耗油量来估算，间接碳排放根据生产耗能进行计算，即:

私人交通直接碳排放量为：E_pd＝N_m×G_m×I_m

其中：E_pd为私人交通直接碳排放；

N_m为机动车数量；

G_m为机动车每百公里耗油量；

M_m为机动车年均行驶里程；

I_m为单位油耗碳排放量。

私人交通碳排放总量为：E_pt＝E_pd+E_pi

其中：E_pt为私人交通碳排放总量；

E_pd为私人交通直接碳排放量；

E_pi为私人交通间接碳排放量。

（2）间接碳排放

a.食品消费。食物是人类生存和发展所需的基本生活资料之一。对食物的生命周期分析，包括粮食生产、加工、存储、运输、消费和消费后处理等五个方面进行食物消费过程中的碳排放分析，即对食物的生产—消费链环节上的能源使用进行分析。食品消费的碳排放研究评估指出，食物部门的能源消耗量占发达国家能源总消耗量的15%-20%。由此可见，食品消费对生存碳排放的贡献率很大。

b.住房消费。住房消费也是生存碳排放的重要组成部分之一，主要为建筑能耗产生的二氧化碳。建筑能耗包括建筑材料的生产用能、建筑材料的运输用能、房屋建造和维修用能，以及民用建筑过程中消耗的能源。另外，不同的房屋建筑产生的碳排放量是不同的，主要取决于房屋年代、建筑材料和房屋类型。依据这些房屋建设和装潢材料及其工作过程中的间接碳排放可以评估计算出家庭和个人的碳排放。

c.日用品消费。日用品消费主要指我们生活中的各种各样的家用电器、生活能源的使用和日常生活用品的消费。有关学者指出，食品、衣着和居民设备用品及服务引起的间接热氧化碳排放占间接碳排放总量的50%以上。

d.其他消费。主要包括医疗保健、休闲娱乐、文化教育等服务性消费。对美国1997年居民消费碳排放的计算可知，服务性消费占美国居民消费间接碳排放总量约为6%。服务性消费的研究可以利用投入产出分析来进行量化估算。

（3）生活垃圾

生活垃圾的碳排放主要指垃圾的堆放和运输过程中的碳排放，是面向生存活动最终端的间接碳排放。垃圾场中的废物经过细菌处理后产生垃圾瓦斯，其中大约一半是CO₂，另一半是CH₄，不同的垃圾会产生出不同的可降解有机碳，因而产生不同数量的CO₂和CH₄。

3.生存碳排放的评估指标

借鉴国际通行的二氧化碳排放评估方案来发展基于家庭的碳排放评估指标，如家庭碳排放总量、家庭单位收入碳排放量、家庭人均碳排放量、基本生存排放量等指标来进行二氧化碳排放的特征分析，以此来判定碳排放对人类生存状况的影响。

（1）家庭碳排放总量

通过家庭碳排放总量的研究，期望可以得出不同经济发展水平下同等生活水平的家庭，以及相同经济发展条件下不同生活水平家庭的家庭消费对碳排放的贡献情况。Weber等指出家庭碳排放受到多种因素的影响，其中家庭收支对碳排放的影响最大，家庭年支出越大，其碳排放量越大。

家庭碳排放总量的评估需实地调查每个家庭产生碳排放的各个环节，包括直接碳排放和间接碳排放，获得家庭生活和消费活动各个环节的具体消费量数据后，就可以通过专门的碳排放评估方案，来计算家庭各个方面的碳排放量，累加后获得家庭碳排放总量。家庭碳排放总量指标可以反映家庭的碳排放情况。

（2）家庭人均碳排放量

获得家庭碳排放总量数据后，就可以计算家庭人均碳排放量。

其计算公式为：

E_p＝E_i/P

其中，E_i为家庭人均碳排放量；

E_t为家庭碳排放总量；

P为家庭人口数量。

家庭人均碳排放量的高低可以直接反映人口生活水平的高低，也能反映不同地区的人口对有限碳排放空间的占有程度。家庭人均碳排放量受到家庭规模和家庭消费结构等因素的影响，如同样情况下，家庭规模越大，人均排放量越低。据Ironmonger研究，家庭成年人口比例的增加，能提高能源利用的经济性。Weber和Matthews也指出家庭规模的扩大有助于生态有效性的提高。实际上，我们也应考虑家庭成员的年龄结构对家庭碳排放总量的影响差异，一般在研究过程中将家庭成员分为小孩和成年人两类。当然这也就成为家庭人均碳排放量的缺陷之一。但该指标仍然具有重要的科学参考意义。

（3）家庭单位收入碳排放量

家庭单位收入碳排放量为家庭碳排放总量与家庭总收入的比值。

其计算方法为：

E_e＝E_i/e

其中，E_e为家庭单位收入碳排放量；

E_i为家庭碳排放总量；

e为家庭年收入。

家庭单位收入碳排放量反映了家庭经济状况、消费和生活方式与碳排放强度之间的关系。研究表明，一般情况下碳排放总量与家庭收入呈正相关。通过对家庭单位收入碳排放量的研究，可以找出家庭消费结构、收入水平与碳排放之间的关系，确定合理的消费结构和收入水平相同条件下合理的碳排放量，提高家庭产品消费的利用效率，把低碳观念融入人民的生活方式和消费理念中。

（4）基本生存排放量

基本生存排放量是家庭生活各项必需活动所产生的碳排放量，主要是指用于满足基本生活和生理需求的碳排放量。

其计算方法为：

E₁＝E_i-E_c

其中，E₁为满足家庭成员生活必需的碳排放量；

E_i为家庭碳排放总量；

E_c为家庭消费中用于非生存必需活动所产生的碳排放量。

基本生存排放量可以消除由经济水平差异带来的消费结构的差异，进一步获得有关基本生存质量的信息，以确定非生存必须活动如奢侈性消费在生存碳排放中所占的比例。此外，基本生存排放量指标也有助于根据“缩减与趋同”原则，来确定未来全球人均碳排放量的趋同值。

四、碳排放的应对措施

面对目前的碳排放情况，制定必要的应对措施是很有必要的，合理的碳排放措施将大大减少碳排放的数量，有利于我国和世界经济社会的和谐发展。减少碳排放应从以下几个方面入手：

1.提高能源效率在二氧化碳的排放中起着关键作用

重工业在二氧化碳排放中所占的比重最大，且重工业较高的二氧化碳排放强度正是由其较高的一次能源强度决定的。因此，应继续采取加快重工业内部产业结构和产品结构的调整，提高工业用能效率等措施来推进工业能源强度的降低。近年来，轻工业和服务业的碳排放比重都有明显的提高，应采取限制部门能源强度上升趋势，同时加大力度引导能源结构向低碳排放型转变。

2.能源结构调整对减排的作用明显但困难较大

降低碳排放其实质就是通过能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新等手段，尽可能减少煤炭、石油等高碳能源消耗，大规模开发使用可再生能源与低碳能源，提高能源利用效率和创建清洁能源结构，减少二氧化碳等温室气体排放，实现人类生存发展观念和环境的根本转变，达到经济社会发展与生态环境保护的双赢。从目前情况来看，在相当一段时期内，我国以煤为主的能源结构不会发生大的转变，通过能源替代技术改变能源结构的作用也非常有限。人类距离发明并利用低碳或无碳的替代能源技术，还有很长一段路程。因此，降低碳排放中国首先必须调整能源结构。

调整中国能源结构，必须减少煤炭和石油等高碳能源的使用，加快发展水电、风能、太阳能、地热能、海洋能、生物质能等能源，积极发展核电能源，大力发展新能源。水电是一种经济、清洁的可再生能源，开发水电对于建立可持续发展的能源系统具有重要的意义。中国水能资源理论蕴藏量为6.67亿千瓦，占中国常规能源资源量的40%，是仅次于煤炭的第二大能源资源;我国谁能资源可开发的装机容量为3.97亿千瓦，年发电量高达1.92万亿千瓦时。如果充分开发利用，每年可提供相当于10-13亿吨原煤的能源。因此，开发水电可有效改善我国的能源结构，水电开发应放在中国能源发展的重要地位。我国应借鉴发达国家的技术和经验，大力发展风能、太阳能等多种新形式能源，积极利用生物质能，并把发展新能源作为国家调整能源结构的重要部分，逐步降低对煤炭和石油的依赖。

3.制定针对城镇居民生活行为对二氧化碳排放的政策

1）制定人均住房面积标准，引导城市居民的住房消费行为，购买适度面积的房子，减少对取暖、采冷、照明等热能和电能的人均生活用能的需求量，节约能源减少碳排放。

2）制定室内外温差标准，即冬季不能太高，夏季不能太低，减少能源消费和碳排放。

3）发展绿色食品的规模生产，提倡居民对初级食品的消费，降低化肥和农药的使用，减少食品行业的在加工，引导居民养成直接消费天然绿色食品的行为方式，提高居民膳食质量和营养结构，降低食品行业的能源消耗，减少碳排放。

4.制定针对农村居民生活行为对二氧化碳排放的政策

（1）提高农村居民的家用煤炉的热化率。

（2）在农村人口密集地区普及液化气的利用，替代炊事等煤炭的直接燃烧。

（3）规划农村地区的取暖措施，引进经济实惠的取暖装置，减少取暖对煤炭的低效率利用，同时提高农村住房的保暖性能，降低取暖热量的散发。

（4）改善农村地区的交通条件，降低摩托车的油耗。⁽⁴⁾

5.增加陆地生态系统碳吸收有助于减轻潜在的碳减排压力

植树造林、林地恢复、丰产林管理、森林防火、采伐管理和病虫害防治等可增加森林固碳量，减少碳排放。据初步估计，我国实施的林业六大重点工程的固碳潜力约为200亿吨，持续时间约100年。合理的农业管理措施（包括平衡施肥、增加秸秆还田、合理种植等）和减少土壤侵蚀能大大提高农业用地的土壤固碳量。根据目前的野外定位研究成果，在施用有机肥的情况下，除东北部分地方外，土壤有机质均会增加。农作物秸秆的还田，类似于施用有机肥，可以增加土壤的有机质含量。在我国农业生产中，积极施用有机肥及推广秸秆还田和免耕，农田生态系统土壤的固碳潜力是巨大的。目前，土壤的现有碳贮量只有潜在贮量的90%，而森林植被的现有碳贮量只有潜在贮量的44.3%。因此，增加陆地生态系统碳吸收对于降低碳减排将起到巨大的作用。