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关键词:火电企业;温室气气排放;减少
中图分类号:X16 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2012)35-0012-03
一、我国火电企业温室气体排放现状
我国经济正处于一个蓬勃发展的状态中,同时,随着经济的增长,各种环境问题也应运而生,并显得日益严重。其中,降低温室气体的排放成为当今国际社会面临的重要问题之一。有关数据显示,在我国有近80%的二氧化碳排放来自煤炭的燃烧,而50%左右的煤炭是用于火力发电,在火电企业中绝大部分是利用燃烧煤炭来进行发电的。因此,怎样减少火力发电企业的温室气体排放,以实现“十二五”计划期间单位国内生产总值能耗比2010年下降16%的目标,成为当前我国节能减排的重点之一。由于火电企业燃煤量的比例之大,因此减少温室气体排放成为我国火电企业实现竞争力提升的重要举措。
图1中的数据是利用火电企业供电耗煤量,根据马宗海(2002)提供的计算温室气体排系数的方法:
其中,根据经验,发电运行量占比大约为78%。
根据上述公式算的火电企业排放系数如图1。从趋势图1可以看出,我国火电企业温室气体排放系数在逐渐减少,即生产单位千瓦时所排放的温室气体数量在不断的减少的通道中,但离“十二五”的目标还有一定的距离。
关于怎样减少火电企业的温室气体排放的问题,国内一些学者已经做了一些研究。刘丽娟等(2012)通过建立火电企业的节能减排系统动力学模型,对火电企业节能减排进行分析,并用实际例子模拟调控不同参数对体统的影响,为政府实施节能减排政策提供了参考。冯明等(2010)以节能减排信息化应用的共性需求为出发点,提出了一种新的节能减排信息化框架,并对关键技术进行的进一步的展望。这些研究给我国火电企业减少温室气体排放提供了一定的参考。也有学者提出要通过调整产业结构,提高水电、风电及核电在电力产业中的应用,以降低火力发电的比重,从而减少煤炭消耗,降低温室气体的排放。虽然其他来源的电能具有很大的发展潜力,而且发展的速度很快,但是由图2可以发现,在近10年中,我国火电企业发电量的比重并没有减少,始终保持在总发电量的80%以上,火电发电的重要地位并没有动摇。因此,在调整电力产业结构的同时,开发水电、风电等从长期而言具有战略意义,但就目前在火电企业发电量仍占主导地位的情况下,直接减少火电企业自身的温室气体排放量,依旧是当前需要面临的重要挑战,也是解决当前温室效应的最有效途径之一。
二、火电企业信息化减排构架
企业信息化建设从20世纪80年代开始,此时主要用于数据的基本处理和分类等。20世纪90年代至20世纪末,是计算机用于企业管理的探索阶段,企业管理的信息化概念逐渐被提出,针对发电企业的管理信息系统只是刚刚涉及,并没有被完整的提出。从上世纪末开始,大量的发电企业纷纷建设各自的管理信息系统,从而大量的节约了搜集数据的成本,劳动生产率也有了很大提高,降低了运行工人的劳动强度。
图1所显示的单位千瓦时所排放的温室气体数量在不断减少这一趋势,一方面原因是由于燃烧技术、热电转化技术以及电传导技术的提高。但技术的发展终究会遇到一定的瓶颈,此时优化整个生产、管理和营销流程成为重中之重。信息化的出现使的火电企业优化了内部资源配置、提高了完成信息加工处理和能力,从而直接或者间接地减少了温室气体的排放。
图3给出了火电企业信息化对温室气体排放的构架图。火电企业的信息化包括两个部分:一是建立生产控制信息化系统。该系统包括设备管理系统、运行管理系统、任务管理系统、生产技术管理和安全监察管理系统。通过该系统,火电企业的运行和管理人员可以监测到大量发电机组实时数据,掌握系统运行动态,自动的对各种动态指标进行统计,同时也为之后提出进一步优化方案提供数据支持,为提示各种定期工作,记录各种日志的检查提供方便;对设备进行技术监督,及时掌握各类设备的技术状况,为预防性检修提供科学依据;在完成主要的功能之余,也可以辅助管理人员对安全工作进行指导、统计和考核。更重要的是,在生产过程中建立可控制生产流程的系统,可以在既定的技术水平下,从非技术角度促使工艺优化、降低能耗。这种优化往往比直接改进技术要更有效果。如在企业制定的生产指标和生产计划中,通过作业计划、作业标准、工艺指标等自动控制系统,在通过对原始数据的汇总、分析,促进火电企业在发电过程中的中提优化和全面控制,提高生产效率,降低生产成本。同时该系统可以对与电厂的设备维护和维修工作紧密相关的主要业务过程进行管理,从而提高设备的可靠性及可利用率。总之,该系统优化了在发电过程中的工艺流程,提高劳动生产率,降低物料损耗,最终有实现直接减少温室气体的排放的目的。二是建立生产计划、目标和资金管理系统。该系统从企业管理的整体角度出发,着力于生产计划、目标和资金的管理,强调事前计划和事中控制。火电企业借助该信息系统,可以平衡在有限资源、煤炭价格变化和社会需求等多方压力下的生产计划,达到一个企业的优产目标。同时在优产和减少温室气体排放的过程中,可以更加合理的使用有限的资金,使其发挥更大的作用。通过信息化手段,合理地对企业的各种资源进行配置,最终可以间接达到减少生产过程中温室气体的排放量。
三、火电企业信息化建设自身对温室气体排放的影响
火电企业信息化建设后会对该行业的温室气体排放有着积极的作用已经显而易见,但是,在信息化平台的建设过程中也会产生能源损耗,并排放温室气体。因此,火电企业进行信息化建设,一方面增加了火电企业温室气体排放的来源,另一方面也有效地解决了传统发电工艺中资源配置不合理的缺陷,对于全球变暖而言,它是一把双刃剑。火电企业信息化建设是否具有经济性,也是值得考虑的重要问题。最新研究表明,信息行业基础设置建设及相关产品制造越占全球温室气体排放的2.5%。同时,全球电子可持续发展推进协会(GeSI)了《智慧2020:建立信息时代的低碳经济》报告。报告中指出,到2020年,全球碳脚印将达到519亿吨二氧化碳当量,其中有信息与通信技术行业本身直接产生的二氧化碳14亿吨。但是,通过其他企业的信息化建设可以使总排放量减少78亿吨,占全球二氧化碳排放的15%,这是信息与通信技术行业本身所造成的二氧化碳排放的5倍以上。从该报告的分析结果可以看出,虽然信息化建设本身会产生温室气体排放,但其企业有效地使用信息与通信技术可以大大减少其他行业温室气体的排放。火力发电是我国电力的主要来源,本身具有很大的规模效应,很多生产工艺过程和数据采集等只通过人工管理很难达到最优水平,信息化建设可以利用先进的计算机技术代替人工管理,不仅能达到减少人工成本的目的,还能是温室气体排放处于实时监控之中,其对减少温室气体排放的效果比小规模行业更好。
四、火电利用企业信息化减少温室气体过程中注意的问题
虽然信息化建设可以优化企业生产工艺与生产管理,但该系统的建立并不是一蹴而就的。国外已经有了比较先进的信息化系统,但我国对其建设还需要不断的探索,最终找到适合我国火电企业的信息化构架。在这条利用先进技术的曲折道路上,也应注意以下一些问题。
(一)领导层的高度重视
我国火电企业信息化建设要求遵循“统一领导、统一规划、统一标准”的三统一原则,同时信息化所建设的生产控制信息化系统和生产计划、目标和资金管理系统是领导决策层管理思路、管理理念一起工程师的具体实现,领导层对于减少温室气体排放的节能减排理念也会在信息化系统建设中得到充分的体现。因此,所有信息化系统从规划、调研、分析、设计开始,必须得到企业相关领导的重视和参与,领导层对于企业管理的认识和对未来发展的把握,对社会责任的理解与执行力度,决定了管理信息系统的建设水平和发挥其减少温室气体排放效能的大小。同时,信息系统的建设对整个企业的管理会带来岗位的调整、工艺流程的转变,这些都需要领导层的大力支持再能得到坚持不懈地贯彻。
关键词 温室气体排放; 清单研究; IPCC; 重庆市
中图分类号 Q148:X321 文献标识码 A
文章编号 1002-2104(2012)03-0063-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.03.011
中国目前正处于高速的工业化和城市化进程中,经济发展与能源资源约束的矛盾越来越突出,加上全球温室气体减排带来的巨大外部压力,使得中国必须转变经济增长方式,走低碳发展之路。城市是低碳发展的主要执行单元,因此,探索低碳发展的路径,积极推进低碳城市建设,不仅符合全球“低碳化”的发展趋势,也是落实国家提出的温室气体减排目标的必然要求。2008年初,国家建设部与WWF(世界自然基金会)已联合推出“低碳城市”模式,并以上海和保定两市为试点。迄今为止,北京、河北、上海、江苏、浙江、广东、山东、四川等多个省市也纷纷提出了低碳城市建设规划。
重庆市作为中国西部地区唯一的直辖市,也是全国统筹城乡综合配套改革试验区,在促进区域协调发展和推进改革开放大局中具有重要的战略地位。但是重庆市仍处在工业化发展中期,城市化水平较低,面临的发展压力相对全国总体而言更大,未来相当长时期经济发展对能源需求的高速增长与温室气体减排的矛盾将会更加突出。与地处东部、经济相对发达的城市相比,探索重庆这一老工业基地的低碳经济实现模式对于广大的西部地区而言具有更强的示范意义。因此,对重庆进行温室气体排放核算与评价具有重要的理论与实践意义。
本文从定量的角度入手,全面制定了重庆市温室气体排放清单以掌握温室气体排放结构。温室气体清单核算范围在传统能源过程、工业过程和碳汇三大过程的基础上,添加了农牧业过程、湿地过程和废弃物处置三大过程。通过对城市温室气体排放量的核算,掌握城市温室气体的排放现状和主要排放源,并提出有地方特色的减排和政策措施。本研究第一部分对城市尺度温室气体排放的相关研究进行了整理,从国内和国外两个方面进行总结,为重庆市温室气体排放核算提供借鉴;为了对温室气体排放现状进行系统分析,第二部分编制了重庆市详细的温室气体排放清单;第三部分根据编制的排放清单对重庆市温室气体排放量进行了综合测算,并分析了主要碳源和碳汇;针对重庆市温室气体排放评价结果,最后给出了针对重庆市“十二五”规划的温室气体减排建议。
1 城市尺度的温室气体排放研究综述
目前在西方发达国家已经建立了以排放为中心和以需求为中心的两种方法,对城市尺度的温室气体排放的清单进行研究[1]。其中,以排放为中心的温室气体排放模型研究还没有建立起一个普适的方法,目前一般采用IPCC确定的温室气体排放模型。该模型排放量计算复杂程度取决于许多因素,包括①排放者数量及在该地区发挥的功能,数据的可得性和准确性;②估算的范围,即直接温室气体排放、间接温室气体排放和全生命周期排放。加拿大ICLEI[2]开展了城市编制气候行动计划,目前已有700多个城市参加了这项计划,且开发了广泛应用的城市清单法,包括两个层面三个范围。其中两个层面主要是指政府管理层面和社区管理层面,三个范围则包括直接温室气体排放、电力、热力间接排放和活动上下游排放(类似于全生命周期排放)。以需求为中心的温室气体排放模型,不仅仅关心城市的空间范围内排放量,而且将城市作为一个能源和材料需求的中心。Kennedy等[3]开发了以需求为中心的混合生命周期方法,该方法以需求为中心,既考虑最终能源使用相关的城市直接温室气体排放,又兼顾与支撑城市的主要物质相关的间接温室气体排放,是一种混合温室气体清单方法。
国内针对城市的温室气体清单编制仍处于研究层面。蔡博峰等[4]系统介绍了现今国际上主流城市温室气体清单研究的思路、方法和原则,并完成了北京市温室气体排放的案例研究。郭运功[5]对各种温室气体排放系数进行总结,构建特大城市温室气体排放量的测算方法,以上海为例对能源利用情况进行梳理,核算上海温室气体排放总体情况,并运用STIRPAT模型分析人口、经济、城市化和技术对排放的影响。李风亭[6]等采用IPCC推荐的系数法对上海市的碳排放和碳吸收进行定量计算,并将上海市碳排放与国内外类似地区和城市进行比较,确定了上海市碳排放水平。朱世龙[7]核算了北京市历年温室气体排放,并与29个省份的温室气体排放及外国典型区域温室气体排放比较,分析了北京市温室气体排放现状。袁晓辉和顾朝林[8]借鉴ICLEI 2009温室气体清单方法,从直接温室气体排放层面梳理了北京温室气体排放清单,研究北京温室气体排放现状。徐思源[9]参照IPCC清单指南方法对重庆城市区域层面2007年的CO2排放进行了测算,根据对数平均迪氏分解法(LMDI)分析了重庆市能源消费CO2排放的驱动因子。Yang 和 Chen[10]运用LMDI方法对重庆市2004-2008年工业部门碳排放的影响因素分解为4部分:能源结构、工业结构、碳强度以及工业产出,深入分析各部分对工业部门碳排放的影响。
本文在以往排放研究的基础上,拟通过温室气体排放清单的编制,全面核算城市尺度的温室气体排放量。温室气体排放的核算不仅仅限于CO2,还包括N2O和CH4的排放;除了主要能源活动和工业过程以外,还核算了废弃物处置过程、农业过程、畜牧业过程以及湿地过程的温室气体排放。研究结果对重庆市各种排放源和碳汇的全面核算对于重庆市的低碳经济发展具有一定参考价值。
2 重庆市温室气体排放清单研究
2.1 碳源分析
碳源(Carbon Source)指造成温室气体排放的任何过程或活动,其数量用二氧化碳当量CO2e表示。本研究中,城市区域核算时,主要考虑化石燃料燃烧和逸散过程、工业过程 、农牧业过程、废弃物处置以及湿地过程五大过程产生的CO2、CH4、N2O这3种温室气体。
2.1.1 能源活动
重庆一次能源主要是煤炭、天然气和水电。重庆自身没有石油资源,主要是从外省调入,这在很大程度上限制了油料消费水平,使其在能源消费结构中的比重较低。重庆能源消费结构长期以煤炭为主,煤炭所占比重基本维持在75%左右。重庆市油料消费的增长幅度在近10年内增长了3倍以上,但是石油消费比重和全国25%的平均水平有很大差距。天然气消费比例占14.82%,远高于2.7%的全国平均水平。截止2008年底,重庆全市发电装机容量共1.1×107 kW(含企业自备电源),其中水电装机4.2×106 kW(占37.7%),火电装机6.9×106 kW(占62.1%),新能源2.4×104 kW(占0.2%)。统调电网装机容量共8.6×106 kW,其中水电装机2.5×106 kW(占29.59%),火电装机6.0×106 kW(占70.12%),新能源2.4×104 kW(占0.29%)。目前,重庆市的电力供应尚不能满足国民经济发展的需求,每年仍需要大量外购电,外购电量主要来自四川、二滩、三峡、贵州、华中地区。
2.1.2 水泥产量
水泥是国民经济发展的重要基础原料,水泥工业与经济建设密切相关,在未来相当长的时期内,水泥仍将是人类社会的主要建筑材料。由于重庆工业化和城镇化进程的加快,基础设施建设的持续推进,水泥消费继续保持较高的水平。10年来,重庆水泥工业产量从1997年8.6×106 t增长到2008年3.2×107 t,年平均增长率为25%。消费也同步增长,从1997年8.6×106 t增长到2008年3.2×107 t,增长了2.75倍左右。水泥工业技术进步,可靠性提高,其中新型干法水泥占全市水泥总产量的29.8%。
2.1.3 农牧业活动
水稻是重庆市第一大粮食作物。水稻生产的发展对重庆市农业发展、农村经济增长、农民增收及满足社会需求等具有重要意义。近年,重庆水稻种植面积比较稳定,2008年约为67万hm2。直辖以来,重庆市畜牧业发展整体稳定。除猪的养殖数量偶有波动之外,其他品种数量基本稳定。重庆市在“十二五”期间,将以荣昌为核心,加快建设重庆市现代畜牧业国家级示范区,发展现代畜牧业。
2.1.4 废弃物
1997年以来,重庆市生活污水化学需氧量产生量比较稳定,工业废水化学需氧量排放量呈现先上升后下降的趋势。重庆市工业固废产生量呈现不断上涨的趋势,但因固废综合利用率提高,工业固废处置量却呈现下降趋势。根据“十二五”规划,重庆市2020年工业固废综合利用率将达到90%左右。此外,城市垃圾主要包括生活垃圾、花园垃圾、商业垃圾,因此可降解有机碳含量较高,而工业固废主要是橡胶、建筑拆除物、溶剂等,可降解有机碳含量较低。由此可以看出,生活固体废物可降解有机碳含量占有绝对优势。
2.1.5 湿地
重庆市湿地分为天然湿地和人工湿地两类。天然湿地主要有河流湿地、湖泊湿地,人工湿地主要包括库塘湿地。据中国林业统计年鉴多年数据显示,重庆市湿地面积(不包含水稻田面积)为4.3×104 hm2。其中河流湿地(含三峡库区)的面积为3.2×104 hm2,占全市湿地面积的73.19%;天然湖泊湿地面积278 hm2,占全市湿地面积的0.64%;人工库塘湿地面积1.1×104 hm2,占全市湿地面积的26.16%。
2.2 碳汇分析
重庆市历来重视林业建设与生态环境保护,积极推进退耕还林、天然林管护等重大工程建设,森林碳汇能力得到明显增强。到2008年底,重庆市林业用地面积3.3×106 hm2,森林蓄积量1.2×108 m3,森林覆盖率33%。重庆市累计共建成自然保护区51个,面积9 131.3 km2,占重庆市面积的11.1%;建成森林公园69个,面积1 928.31 km2,占重庆市面积的2.3%。主城建成区绿化覆盖率达36.31%,人均公共绿地9.92 m2。重庆市生态状况良好,对保证三峡库区的安全、改善人居环境、调整农业结构发挥了重要作用。
同时,重庆市从2008年起全面实施森林工程。预计到2020年,将完成新造林1 100万亩,改造低效林1 000万亩,建设城市绿地18万亩;森林覆盖率达到45%,城市建成区绿化覆盖率达到37%,绿地率达到33%,道路绿化率达到80%,水系绿化率达到80%。将都市(主城九区)建成国家森林城市,非都市区31个区县建成市级森林城市;建成95个森林生态镇和3 000个绿色村庄;实现全市山地森林化、农田林网化、社区园林化、庭院花果化,把重庆建成长江上游生态优美的经济中心[11]。
2.3 温室气体排放清单
本文通过重庆市碳源和碳汇的分析,结合现有资料,编制重庆市温室气体排放清单。清单主要包括能源活动、工业过程、农业生产、废弃物处置、林业碳汇以及湿地过程几个大类。其中,能源活动的核算主要包括农林牧副渔业、建筑业、交通运输、仓储及邮电通讯业的能源消费,工业生产的能源消费以及居民生活的直接能源消耗产生的温室气体排放;工业生产主要核算水泥的生产过程中产生的温室气体;农业活动的包括种植业和畜牧业(主要是动物反刍)的CH4排放;废弃物的温室气体排放核算包括工业和生活废弃物两大类别;湿地包括全年或一年中部分时间被水覆盖或浸透、且不属于林地、农田、草地等其他类别的任何土地,主要有泥炭地和水淹地两大类型;此外,林业碳汇的变化也会对温室气体排放量产生影响,包括生物量变化和土地使用类型转换引起的碳汇变化。
3 重庆市温室气体排放核算
3.1 核算方法
根据编制的重庆市温室气体排放清单,本研究采用IPCC国家温室气体核算方法,分析重庆市1997-2008年温室气体排放结构与变化量。温室气体的排放核算主要包括能源活动、工业活动、农业活动、废弃物处理以及林业、湿地过程温室气体排放的估算,具体核算方法如下:
能源燃烧的温室气体排放核算主要根据《2006 IPCC国家温室气体清单指南》[12]中推荐的缺省方法一。其中化石燃料燃烧产生的温室气体包括燃烧过程排放的CO2和火力发电过程排放的N2O,此外,还对生物质燃烧CH4排放和燃料溢散过程CH4排放进行了估算。
工业过程中非化石燃料燃烧引起的排放,主要来自水泥、钢铁生产过程的化学反应。水泥的生产过程碳排放量是最大的[13],因此,本研究中主要考虑水泥生产过程碳酸钙的分解产生的温室气体,温室气体种类此处主要考虑CO2的排放。根据中国气候变化国别研究组[14]提供的方法进行计算。
农业活动中温室气体来源主要包括反刍动物消化道、动物粪便管理过程和稻田的CH4排放,以及农田及动物粪便施用过程中N2O的排放。本研究中主要考虑反刍动物消化道、水稻田的CH4排放。采用的方法包括06指南推荐的方法一[12]。
固体废弃物处置过程中CH4的排放主要考虑四个方面:城市生活固体废弃物处置、工业固体废弃物处理,城市生活污水和工业生产废水。其中生活污水和工业废水的核算方法主要根据《06指南》推荐的方法一[12];由于国内主要以填埋作为废弃物处理方式,城市生活和工业固体废弃物CH4排放的估算主要计算的是废弃物填埋过程的温室气体CH4的排放。采用IPCC推荐的基于一阶衰减的方法[12]。
林业温室气体碳汇主要包括三部分,林地土地利用类型不变的前提下,生物量增长引起的碳汇增加,其它土地使用类型转换为林地时的碳汇变化和生物量减少造成的碳汇损失[12]。本研究中假设转换为林地的其他土地适用类型都是耕地。
湿地包括全年或一年中部分时间被水覆盖或浸透,且不属于林地、农田、草地等其他类别的任何土地。对于湿地生态系统而言,进出大气层的净碳流量来自光合作用从大气中摄入的碳和分解作用释放的碳之间的差额;而且不同湿地的碳摄入和衰减损失的速率受气候、可获养分、水浸透或可获氧分等众多因素的影响,具有明显的时空差异。一般而言,湿地主要分为泥炭地和水淹地两大类型来讨论其温室气体排放。通常做法是将湿地面积与排放因子相乘得到温室气体排放量。
3.2 数据来源
3.2.1 碳源数据
本研究中一次能源数据来自《重庆统计年鉴1998-2009》[15]和《中国能源统计年鉴1998-2009》[16]。电力方面,按照重庆水电和火电的装机容量比,得出各部门最终消费火电的比例,并假设外省调入的电力都是火电,电力无出口。部门分类采用《重庆统计年鉴1998-2009》[15]分类法。水泥生产和消费的数据均来源于《重庆统计年鉴1998-2009》[15]。稻田数据来源于《重庆统计年鉴1998-2009》[15],重庆市水稻分为早稻、中稻和一季晚稻、双季晚稻,以中稻和一季晚稻为主,所以假设重庆种植的水稻都是中稻和一季晚稻(种植期120-150日)。反刍动物的数据来源于《中国农村统计年鉴1998-2009》[17]。城市生活垃圾和工业处置废弃物数据来源于《重庆统计年鉴1998-2009》[15]。湿地数据来源于《中国林业统计年鉴1998-2009》[18]。
3.2.2 排放因子数据
一次能源的CO2排放缺省因子采用IPCC(1996)[19]的赋值。在本研究中,考虑到从电力和供暖最终消费时没有产生CO2,对电力估计采用实际能源消耗原则[20]。该原则考虑能源的实际使用,也就是说,电力和热力能源最终消费是基于生产地区的能源投入来估计。假设火电的一次能源消耗全是煤炭,那么排放量是基于供电标准煤耗校正因素366克标准煤/千瓦时(中国平均值)[21]和火电比例71.5%(重庆平均值)计算的。可再生能源的CO2排放因子被认为是零。火电厂N2O的排放系数采用IPCC[19]的缺省排放因子。
逸散过程采用IPCC[19]的缺省排放因子。天然气生产过程中CH4的排放因子取值为0.012 19 Gg/106 m3气体产量,天然气输送过程中CH4的排放因子取值为0.000 633 Gg/106 m3可售气体;油料生产过程中的逸散排放因子取值为0.002 2 Gg/103 m3,运输CH4排放因子为2.5×10-5 Gg/103 m3运输的油料。对于矿深为200 m-400 m的矿井,煤矿开采过程中CH4的缺省排放因子为18 m3/t,煤炭开采后CH4的缺省排放因子为2.5 m3/t,废矿CH4排放因子为1.035×106 m3/矿,常温常压下(即20℃、1个大气压)CH4由体积转化为质量的转换因子为0.67× 10-6 Gg/ m3。水泥生产过程CO2排放采用中国平均水平0.38 tCO2/t水泥[14]。
各种圈养牲畜消化道发酵CH4的排放因子,采用IPCC 06指南的缺省排放因子[12];水稻田的排放因子参照重庆的土壤类型、水稻品种、气候等特点,采用IPCC 06指南的缺省排放因子[12],不含有机添加物的持续性灌水稻田CH4的基准排放因子取值1.3 kg/hm2/日,不同水分状况的换算系数取值0.78,种植期前季前不同水分状况的换算系数取值1.22,有机添加物类型和数量变化的换算系数取值1,土壤类型、水稻品种等换算系数取值1。
废水处理采用IPCC的《06指南》推荐的方法一[12],缺省最大CH4产生因子取值0.25 kgCH4/kg COD。固体废弃物参照IPCC的《06指南》[12]亚洲和中国缺省因子。
依照不同类型的水淹湿地,采用缺省数据河流水面和淡水湖泊温室气体排放因子的平均值为0.036 1 g CH4/m2•d,0.066 2 g CH4/m2•d[22];温带水库的排放因子为1.394 g CH4/m2和7.605 mgCH4/m2[23]。
3.3 温室气体排放现状分析
根据3.1所述方法,计算得到重庆市1997-2008年温室气体排放量(见表1)。可以看出1997-2008年重庆市总温室气体排放量呈现出上升趋势,由1997年的6.64×107 tCO2e(吨二氧化碳当量)上升至2008年的1.53 ×108 tCO2e。尤其是2002年以后,增长速度不断加快,说明随着城市化率的不断上升,温室气体的排放呈现正比增长的趋势。此外,各种温室气体排放过程中,增长幅度较大的依次是外购电力、工业过程、能源消费过程。废弃物处置过程和农牧业过程温室气体排放量略微下降。碳汇吸收CO2能力比较稳定,未出现较大波动。
另外,一次能源燃烧过程占据碳源排放的绝大部分,是最大的温室气体排放源,2008年其比例达到65.31%(见图1)。其次是废弃物排放过程,占8.61%;工业非能源过程,占7.92%。排放量最小的是湿地过程。可以看出传统核算能源消费温室气体排放的方法明显低估了城市温室气体排放量,其他过程不可忽略。从温室气体排放种类而言,2008年CO2排放量占总排放的80.39%,是主要温室气体,但CH4(折合为CO2E)占19.53%,同样不可忽略。此外还有0.08%的排放来自N2O。工业过程中,水泥生产过程温室气体排放是工业过程最大排放源,占据工业过程的绝大部分,2008年达到92.01%。其次是钢铁排放,约为7.89%,还有1.11%来自电石生产。
由图2可以看出,与重庆市温室气体排放总量的变化趋势相反,万元产值温室气体排放量从1997-2004年持续降低,主要是由于能源消费增长速度始终小于经济增长速度,能源消费强度不断降低,而重庆市能源消费导致的温室气体排放占总排放量的比重最大,因此导致碳排放强度不断降低。2005年单位产温室气体排放量出现了较为明显的反弹,是由于2005年能源消费量大幅增加,能源消费强度出现了明显反弹,表现为第二产业比重增加以及居民生活消费快速增长。其中, 2005年第二产业比重41.0%,比2001年上升了2.0个百分点,尤其是工业比重为33.3%,比2001年上升了1.6个百分点;另外,煤气和天然气在居民家庭中的广泛使用导致居民能源消费增长加快。2006年以来,重庆市节能降耗工作取得了一定实效,能源消费弹性系数和能源强度不断下降,导致碳排放强度不断降低。因此,在重庆市未来发展低碳经济的过程中应继续围绕国家2020年单位GDP的CO2排放比2005年下降40-45%的目标,设定相应的碳强度减排目标。
4 结论与展望
本文从定量的角度入手,制定城市温室气体排放清单,掌握了温室气体排放结构,并采用温室气体排放清单方法核算重庆城市区域层面温室气体排放现状,确定重庆排放水平。在本研究中,温室气体排放的核算不仅仅限于CO2,还包括N2O和CH4的排放;除了主要能源活动和工业过程以外,还核算了废弃物处置过程、农业过程、畜牧业过程、湿地过程的温室气体排放,无论是核算的温室气体种类还是活动类别都更为详细,对重庆市低碳发展具有一定参考价值。
核算研究结果显示,1997-2008年重庆市总温室气体排放量呈现出上升趋势,由1997年6 636.43万 tCO2 e上升至2008年的15 338.39万 tCO2e,说明伴随着重庆市城市化进程的发展,温室气体排放量呈现正比增长,重庆市面临巨大的减排压力。同时,重庆市单位产值温室气体排放量却不断降低,说明节能减排工作目前已取得了一定成效。在温室气体的排放类别中,增长幅度较大的是一次能源消费过程、外购电力和工业非能源过程,尤其是一次能源燃烧排放。因此改变能源结构应成为重庆市低碳发展的重要方向。
根据重庆市1997-2008年温室气体排放的变化情况,可以明确重庆市未来发展低碳经济的工作重点,做到减少碳源排放和增加碳汇面积并重。“十二五”期间政策建议主要有:①改善能源结构,大力发展清洁能源,尤其是天然气、核电、水电、风电和太阳能,逐步扩大清洁能源在能源消费中的比例,从而减少一次能源尤其是煤炭燃烧产生的温室气体排放量。②减少工业过程温室气体排放,尤其是控制六大高耗能产业的排放,限期淘汰落后产能和高能耗生产设备,提高行业准入门槛;加强高新技术产业园区建设,大力发展信息、生物材料、新能源等高新技术产业,逐步替代传统重化工业,从而减少第二产业尤其是工业生产的温室气体排放量;推进重点企业的燃煤锅炉改造、热电联产、电机节能等重点节能工程的节能降耗工作,降低单位产品的能耗、实现能源梯级利用和热电联产项目,以提高工业能源利用效率。③依托重庆原有林业资源优势,通过造林和再造林、加强森林管理等措施增强森林碳汇;同时,健全重庆森林生态效益补偿机制,采取有效措施保障林业碳汇工程建设,制定市场化准入标准,通过引入碳汇交易强化重庆市森林碳汇的发展与完善;大力发展CCS技术。④使用推广低排放的高产水稻品种和水旱轮作栽培技术,提高水稻收获指数;实施以推广秸秆还田、免耕及少耕为主的沃土工程,有效降低作物的CH4排放量;科学饲养畜禽,推广集约、高效、生态畜禽养殖技术;改善反刍动物的营养成分,降低畜产品生产的CH4排放强度。
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Greenhouse Gas Inventory and Emission Accounting of Chongqing
YANG Jin JU Liping CHEN Bin
(State Key Joint Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)
关键词:低碳农业;新能源;温室气体;循环农业;辽中县
中图分类号:F124.5文献标志码:A文章编号:1673-291X(2011)03-0211-03
前言
近年来,过量排放的CO2等温室气体已经严重影响了人类的生存环境,全球气候变暖已经成为世界生态恶化的首要原因。面对全球气候变暖的大环境,世界各国都纷纷提出了控制温室气体排放的具体议案。哥本哈根世界气候大会,让“低碳经济”成了2009年的岁末热词,低碳代表着一种环保、节能、清洁的新理念。中国作为世界第二大能源消费国和第二大二氧化碳排放国,非常重视全球气候大变化,并为此做出了众多重要的工作。作为一个农业大国,要从根本上控制并减少CO2的排放农业是一个不可或缺的切入口。
农业与全球气候变暖息息相关,事实上,耕地所释放出的温室气体超过全球人为温室气体排放量的30%,相当于150亿t的CO2,是温室气体的第二大重要来源,发展低碳农业是遏制全球气候变暖的必经之路。所谓低碳农业,是一种现代农业发展模式,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发利用等多种手段,尽可能地减少能源消耗,减少碳排放,实现农业生产发展与生态环境保护双赢。
一、辽中县农业现状
辽宁省辽中县位于辽宁中部城市群的中心地位,1.5小时经济圈内包括沈阳、抚顺、本溪、辽阳、营口等辽宁省的八个城市。辽中县是一个农业大县,全县有地下水优质水稻4万公顷,年产水稻35万t;玉米种植面积2.7万公顷,果树种植1.3万公顷,年产果蔬60万t,产值10亿元;林果栽培面积0.5万公顷;淡水鱼养殖约0.7万公顷,年产值12亿元;全县肉牛养殖46万头,肉猪145万头,肉种蛋鸡520万只,年产值37.7亿元。近年来,辽中县先后被评为“全国粮食先进县”、“全国渔业生产先进县”以及“全国出口肉鸡生产基地”、“全国瘦肉型猪生产基地”等。
近十年辽中县GDP总体呈上升趋势,2008年地区生产总值为144.1亿元,比2007年增长了37.6%。其中第一产业增加值为39.4亿元,增长了13.6%,第一产业的从业人员占总从业人员的52%。从2005年开始,借沈阳市建设沈西工业走廊之势,经过3年的产业结构调整,辽中县的产业结构比例关系已经由44.5∶26.5∶29调整为27.3∶51.7∶21。但从总体从业人员比例来看(见图1),农业仍然是辽中县人民的致富保证。①
二、农业生态系统对碳排放的影响
人类活动所放出的温室气体中,农业生态系统的贡献约占7%~20%,主要有CO2、CH4等。其中,土地利用变化是农业生态系统中产生温室气体的主要因素,也是目前大气中碳含量增加的第二大来源,仅次于化石燃料的燃烧。另外一些碳排放方式主要包括:因农业和畜牧业导致的森林减少;饲养反刍动物,如牛、羊等,饲料在其肠内发酵引起CH4排放;农田过量施肥;家畜粪便处理不当及秸秆燃烧等。
土壤是碳素的重要储存库和转换器,土壤中的有机物质经微生物分解,以CO2的形式释放入大气,而长期淹水的农田中经发酵作用可产生CH4,所以对于农业生态系统,最大的碳库就是土壤,其碳的排放量受到农业用地面积、农业施肥、耕作方式等因素的影响。
三、辽中县农业(畜牧业)发展中存在的问题
1.土地沙化初现。据调查,辽中县的农业生产已经基本实现机械化,特别是在耕地面积较大的河西四乡镇。这一地区过去是十年九涝,地下水位达到1.4m~1.5m,近年来,由于降雨量少,灌溉面积较大,打井较多,地下水位下降了5m多,部分地区已经出现了初级的土壤沙化,形成了沙壤土,多数地只能种花生等作物,如果不尽快改变以翻耕为主的种植结构,等到水位下降到10m,树木栽种不了,将导致荒漠化。
2.节水灌溉设施缺乏,水资源利用率低。辽中县境内有三条河流过,辽河、浑河和蒲河,由于上游都流经沈阳市,污染较为严重,所以灌溉基本用地下水。除了少数果蔬大棚采用滴灌、渗灌的灌溉方式外,辽中县种植业基本还采用传统的漫灌与淹灌。全县年均用水量约3.8亿m3,有96%都用于农业(如图2),而其中超过90%都用于农业灌溉,推广节水灌溉技术和农作物喷灌、滴灌,提高水资源利用率已成为辽中县迫在眉睫的问题。
图22008年辽中县用水量比例
3.没有形成完整的循环农业模式。辽中作为农业大县农业产业化已初具规模,建成了多个农业生产基地,如以养士堡为核心的果蔬种植基地,以茨榆坨为核心的花卉基地等。这些基地种植的粮食、蔬菜、水果等均通过了无公害农产品和绿色食品的认证,并且一些设施农业使得农民结束了以前一年一季的种植制度,变成了一年三季,增加了收入,让农民得到了实惠。但是,辽中县农业生产一直都在单一方向的链条下运行,没有形成完整的循环农业模式。首先,辽中县从事农产品加工的企业有274家,包括四大种类:稻米加工、白酒酿造、饲料加工、食品加工。这些企业虽然数量较多,但是规模大小不一,差距较大,农产品加工产生的附产品没有统一的处理方法,使很多可以重复利用的资源浪费;其次,在农业生产活动中产生的秸秆、粪便等废弃物没有充分利用。辽中县畜牧业发达,肉牛每年出栏25万头、肉猪出栏是100万头,这些牲畜每年产生的粪便除去不能回收的大约427.3万t,这些粪便有些直接被施用在田里;另外辽中县有玉米约2.7万公顷,每公顷产秸秆100公斤~167公斤,这些秸秆多数都用来直接燃烧,既浪费了资源又污染了空气。
4.畜禽粪便浪费,甲烷排放量增加。辽中县畜牧业发达,每年总产值达到37亿元左右,占农业总产值的50%以上(如图3)。这些牲畜每年产生大量排泄物,辽中县工业固废的总排放量为3.73万t,而牲畜粪便则为427.3万t,这一数量远远大于工业固废,应该适当的加以利用。粪便可以用来发酵制沼气,沼气是一种无污染可再生的燃料,供给农户取暖、做饭等,既经济又方便;牛粪风干加工后可做燃料;经过处理后还可以用作生产菌菇的基料。但由于农民认识偏差和技术手段落后大量畜禽粪便积压、浪费,有机肥被忽视,加重了畜禽养殖环境污染。
图3 第一产产值构成
5.甲烷排放量增加。畜禽养殖会释放出大量的甲烷气体,CH4是温室气体的主要成分。每分子CH4吸收红外能量是CO2的21倍,CH4对温室效应的贡献仅次于CO2 [1]。调查中得知:2008年辽中县畜禽养殖业CH4释放总量为35.9万t,其中养猪业对CH4的排放作用最大,占90%以上。这些释放出的温室气体还不能很好的控制,使得辽中县的环境压力进一步加大。
四、发展低碳农业的建议
辽中县农业总体是向着快速、健康、绿色的方向发展的,在低碳农业建设方面有着一定的基础,果蔬生产大部分达到绿色标准等,同时也存在不少问题。农药、化肥使用不当,对低碳农业的认识和宣传不到位,还存在许多误区和偏差。生态建设投入不足,不能满足发展需要;产业结构不合理,生产水平低下;农产品深加工程度不高;城镇化发展缓慢等等。
1.规划辽中县低碳农业布局。构建“种、畜、游”低碳产业群对于辽中县低碳农业发展有着重要的意义。首先这样的发展集群需要建立自己的战略发展目标,包括重点项目、节能减排目标、政策体系、交流平台等等。同时,要发挥重点示范城市的带动作用,形成科学的县域低碳农业布局。为了保证这样的低碳农业布局顺利实施,还要有相应的政策保障,包括产品种植“低碳化”制度以及奖励和问责制度等。
2.加快城镇化发展步伐。通过科学的村庄布局,按照“村容整洁”和“环境美好”的要求,将大型沼气工程与村镇规划结合到一起,把散乱的农户集中在一起,在居民区与农业产业区的交界处建设大型环保的沼气工程,处理日常生产和生活的废弃物,对于改善居民区的生活环境,节约生产资源,加快城镇化发展步伐,带动低碳农业发展都有一定的帮助。
3.加大开发和推广新能源的力度。新能源的开发与推广已成为新农村建设的必经之路,从低碳农业的角度考虑,沼气、太阳能、风能、生物质能等新能源的利用,对于减少温室气体的排放,改变现代农村生活环境将起到重要的作用。
辽中县的秸秆和畜禽粪便资源非常丰富,如果能够充分利用这些资源,用沼气这种清洁能源代替直接焚烧秸秆,不但节约资源,减少能源开支,又能防止大量焚烧秸秆产生的烟尘,改变农民平时烟熏火燎的状况。辽宁省的光照长度属于二类地区,年日照为1 328小时,而辽中县的整体光照时间要高于整个辽宁省,达到1 600多小时。太阳能是一种取之不尽用之不竭、无污染、廉价的清洁能源,用途也很广泛,如温室大棚、光伏发电、太阳能热水器等。充分发挥和利用太阳能,使其在改善农民生活质量过程中发挥作用,不仅能给农民带来实惠,还能节约大量电能。
4.争取将畜牧业做大做强。近年来,辽中县畜牧业生产规模不断扩大,为了让畜牧业向更大更强的目标发展,首先应该坚持统一饲养标准、严格质量检测、粪污低碳处理的原则,着力推进生态养殖小区规划建设。通过科学规划布局,完善基础设施建设,把分散经营的农户集中到一个区域内饲养,实行统一经营管理,严格落实标准化生产、养殖档案建立、畜禽粪污无害化处理等措施,尽快改变人畜杂居、畜禽散养、畜禽混养的落后生产模式,这样做不但对防止疾病传播,改善空气质量,减少温室气体排放有决定性的作用,同时还能够提高辽中县畜牧业的知名度,打造出辽中县的有机畜禽品牌,加速农业GDP的增长。
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Some Idea of the Statuses and the Development of Low-Carbon Agriculture in Liaozhong County
HUANG Yao,ZHANG Ge
(Geography Center of Liaoning Normal University,Dalian 116029,China)
【关键词】低碳农业 回归分析
一、引言
当今气候变暖的问题备受广泛关注,从而以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济应运而生。2003年英国政府发表的能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》首次提出了“低碳经济”的概念,引起了国际社会的广泛关注。2006年,前世界银行首席经济学家尼古拉斯・斯特恩呼吁全球向低碳经济转型。2007年,联合国气候变化大会制定了“巴厘岛路线图”,为2009年前应对气候变化谈判的关键议题确立了明确议程,要求发达国家在2020年前将温室气体减排25%~40%,进一步促进了全球向低碳经济转型。农业生产在全球温室气体循环中占有重要地位,其温室气体排放量介于电热生产和尾气之间,是全球温室气体排放的第二大重要来源,同时温室效应而引起的气候变化又会严重影响到农业生产 。因此,在发展低碳经济的同时也应该倡导低碳农业,积极采取措施减少农业温室气体的排放量,实现传统农业向绿色农业、生态农业的转变。
低碳经济的推手必然是农业生产的可持续发展,农业除了可以解决各国粮食安全的问题之外,还可以为气候变暖问题提供解决方案。低碳农业是节约型农业,是效益型农业,它以最少的物质投入,节约各种资源来获得有益于社会的最大产出。本文将选取影响低碳农业发展的二个因素――农药使用量和农用薄膜使用量,运用计量经济学的方法,分析它们对低碳农业发展的影响,并在此基础上提出建议。
二、回归分析的过程
1.变量与模型的选取
我国正处于工业化和城镇化快速发展的阶段,且能源结构以煤炭为主,所以CO2排放总量很大。在农业生产过程中,除了土壤释放碳以外,农药、农用薄膜等的大量使用也间接消耗了能源,成为农业生产的又一个重要温室气体的排放源。虽然农药的使用,提高了农作物的单产面积,但同时也产生了大量的二氧化碳,可见化肥的使用量是影响农业碳排放的一个重要因素。另外农用薄膜的主要成分是氮和碳,并且薄膜无法降解,严重污染了环境。因此,农药和农用薄膜的使用可能影响低碳农业的发展,出于方便比较和数据可获得性等方面的考虑,本文将农药和农用薄膜当作因变量,农业生产值作为解释量,可以获得以下模型: ,其中,y为农业总产值(亿元),为农药使用量(吨), 为农用薄膜使用量(吨)。
2.数据的来源(见表1)
3.模型检验与结果
3.1初始模型计量与模型检验
检验:从经济意义方面检验参数估计量,农药使用量x1的系数为正值,说明农药使用量与农业总产值之间存在正相关关系,不考虑成本和价格等因素的情况下,农药使用量增加农业总产值也会相应的增加,符合经济意义检验,农用薄膜使用量 的系数为正,说明其与农业总产值之间存在正相关关系,也是符合经济意义的。
1.1多重共线性检验。从统计检验来看, ,方程拟合优度高,又因为F所对应的P值小于0.05所以总体显著性好,但是在显著水平 下,所有参数不都是显著的,因为并不是每一个回归系数的t值所对应的P值都是小于0.05的,上表中 对应的P值为0.7544大于0.05,所以其不显著,可能存在着多重共线性,所以将其进行进一步的检验,得到相应的相关系数矩阵表:
从该表中我们可以看到两个变量之间存在着严重的多重共线性,所以接下来我们要把这个模型进行修正,利用变量逐一剔除法得出下面的结果:
因为只有两个解释变量,所以先去掉第二个变量,得出第一个模型;接着去掉第一个变量,得出第二个模型,经过比较这两个模型,我们可以看出,第一个模型的拟合优度比较高,而且总体和参数都显著,所以应该剔除第二个变量。
1.2异方差检验。采用White检验法来进行异方差检验,最后得出的结果如下:
从表中我们可以看出,第二行对应的是 ,其对应的P值可以看出,显著性水平 ,所以其存在异方差,下面用对数变化法进行修正,得出的结果如下:
,经过White检验修正过的模型不存在异方差。
1.3自相关检验。首先用DW (德宾―沃森) 检验法进行检验,当显著性 时, , ,查表得到: ,
;由于 ,故可判断存在一阶正自相关。下面利用科克兰内- 奥卡特迭代法进行修正,利用AR(1)进行回归,此时回归方程为:
此时 ,所以不存在自相关。
表1
注:数据来自:《中国农村统计年鉴》(1990-2007),中国统计出版社运用Eviews6.0对于上述变量进行回归分析。
2.模型的预测与结果
根据最终模型进行预测分析,模拟结果如下:
由模拟结果可知,最终模型的模拟结果比较满意,拟合程度较高,说明最终模型预测效果比较好;从方程看,也比较符合经济意义,农药的使用量对农业总产值的影响比较大,但是农用薄膜对农业总产值影响不大,从第一步显著性就剔除出去。
三、主要结论
根据最后的模型可知,农药的使用量对于农业总产值的影响程度很大,农药是为农业服务的,它的使用过程对于土壤的结构,大气的环境都会产生副作用,并且排放出大量的二氧化碳等温室气体,因此要针对农药的使用量来制定相应的对策:
1.调整能源结构,转变农业生产方式
在农村对于节能减排的问题重视程度不够,进展相对缓慢。主要表现为种植业能源浪费严重,养殖业污染严重,农村生活污染治理难等。因此,必须调整能源结构,积极转变第一产业的生产方式,形成开源、替代、减排、增收,构建自给式、分布式、低碳化的农村能源服务体系,开发农村生物能源,发展能源农业的新思维。
2.推广施肥新技术,提高单位土地面积上化肥的利用率
要推动农业节能减排工作,就必须注重化肥、农药以及农用薄膜的科学使用,减少不合理使用化肥的情况,合理利用土地,研发对二氧化碳气体吸收能力强的新型作物,实现低碳农业的发展。
3.推广低碳农业技术,开展节能减排技术的示范模式
在农业生产过程中,积极推广施肥技术、畜禽健康养殖技术、沼气工程、秸秆能源利用技术、绿肥饲用技术、新型农作物育种技术、优良反刍动物品种技术、病虫害防治技术、水产生态健康养殖技术、节水灌溉技术、农业机械节能减排技术等各种节能减排技术,从而减缓二氧化碳的排放,保护农田生态系统,实现农业循环。同时在此基础上,选择适合的模式,建立低碳农业实践园区、示范企业、示范农户等,为减排技术的推广提供数据和技术支持。
参考文献:
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畜牧业对环境影响不可忽视
2015年12月,各国代表将齐聚巴黎,达成旨在将全球温升控制在2℃以内的新协议。在此之前,各国政府必须解决彼此在技术和法律问题上的分歧,并对2020年以后他们愿意承诺的减排量作出规定。实际上,这一进程已经展开了。2014年10月,欧盟宣布,到2030年其减排目标比1990年的水平下降至少40%;数周后,中美联合气候变化声明称,美国计划到2025年温室气体排放较2005年下降26%-28%,中国将在2030年前后达到碳排放峰值。
然而,就在国际社会应对气候变化的计划逐渐成形时,一个漏洞正在凸显,不幸的是,这个漏洞还不小。畜牧业在全球碳排放中占比接近15%,超过全球所有汽车、卡车、飞机、火车和船舶的总排放量,然而,国际及各国的减排策略中显然未将畜牧业考虑在内。
事实上,畜牧业对气候变化和环境问题的影响早已不是什么新鲜话题。早在2006年,联合国粮农组织了一份名为《畜牧业长长的阴影》(Livestock’s Long Shadow)的报告就指出,畜养动物是伐林的主因之一,全球70%的农地、30%无冰的地表面积用于畜牧业,并预计,如不改变当前趋势,畜牧业总量将于2050年增加一倍。
2009年,两位世界银行的环境顾问在发表于《世界观察》杂志2009年11/12月号的封面文章《畜牧业与气候变化》则指出:畜牧业的温室气体排放量(GHGs)至少占人为排放总量的51%。
甲烷是这些气体的最重要部分,然后是黑碳和一氧化二氮。甲烷产生于反刍动物如奶牛、绵羊和山羊的消化过程,一氧化二氮产生于用来种植饲料作物的肥料和化肥之中;而转化为牧场或用来种植饲料作物的森林也会产生大量的二氧化碳。
在所有人类活动引起的甲烷排放中,畜牧业是迄今最大来源地,排放量超过37%。按20年的平均数字,甲烷产
生的热量比二氧化碳多72倍。按5年的平均数字,甲烷将会更加强大,产生热量比二氧化碳要多100倍。同时,甲烷十年内就可脱离大气层,而二氧化碳却会使地球持续变暖数百年,乃至几千年。
这些数字都表明,要尽快阻止全球变暖,让地球降温,人类就应着重努力减少甲烷的排放量。如果到2017年,畜牧业总量能下降25%,就可以达成2009年12月哥本哈根联合国气候变化大会规定的温室气体减排量。这个转变还会带来其它益处,例如,增加可持续发展的前景,从根本上解决全球水资源危机、饥饿问题、能源危机和其它问题,还能减轻动物痛苦。文章认为,为了避免到达无法挽回的临界点,各国政府必须马上制定和实施将畜牧业总量于2017年降低25%的相关政策和程序。在降低畜牧业总量的基础上,再加上其它方面的减排,大多数气候专家相信,温室气体排放量会很快地降低50%,然后是80%。
素食主义拯救地球?
包括联合国环境署2010年7月的报告作者在内的环境专家都建议:减少畜产品的产量和消费对于控制国际温室气体排放至关重要。而且,没有任何一个畜牧业或环境专家认为畜牧业总量增长带来的温室气体排放问题可以单靠生产中的技术革新解决。
现今,人类对肉类和奶制品的需求意味着:目前世界上有220亿只鸡,人均三只以上;而按照重量计算,奶牛则是地球上最占优势的物种。问题在于,肉类和奶制品的消费一直呈上升趋势。与2005至2007年间的基准值相比,预计到2050年,全球肉类和奶制品的消费预计将分别上升76%和65%。近期的建模估算表明,人类饮食趋势与将温升控制在2℃的目标完全背道而驰。
大力推行素食主义的环保人士认为,人类减少肉类摄取量的幅度越大,地球变凉爽的速度就越快。减少甲烷排放,并迅速停止并扭转全球变暖的最有效途径之一就是人类养成以植物为主的饮食习惯,减少食用动物产品。根据2006年芝加哥大学的相关报告,1个人吃素1年所减少的温室气体排放量,比换开丰田混合动力车“普锐斯”(Prius)的减排量还多。素食协会主席安妮特・平纳在英国表示:“在发达国家,个人最有效的减少对环境污染的饮食方式就是素食。”
所有的农业生产---伐林辟地、犁式草原、农田灌溉、化肥农药、拖拉机燃料等都会破坏环境,农业产生的温室气体比所有交通运输产生的总和还要多,从氮污染对土壤的侵蚀起还造成了很多其它的问题。
畜牧养殖是最具破坏性的,在某种程度上来说,这是因为大多数用来喂牲畜的谷物人也可以食用。畜牧业中,仅仅10%的谷物可转化成肉、牛奶和鸡蛋,所以牲畜扩增对环境的影响迫使我们在自身需要的基础上种植更多的谷物。
粗略统计,牲畜至少消耗世界粮食作物的三分之一,作一个近似的估算,素食主义的世界只需要现如今耕地的三分之二。当然,这只是一方面,肉类和牛奶制造了人体每天所需热量的15%,如果素食,我们需要吃更多的食物补充这部分能量。综合估算,如果选择素食将会减少现今农业耕地的21%,大约340万平方公里----一个印度的面积。
农业的减产会大大减少农业对环境的破坏。氮污染会导致湖泊的水体营养化,夏洛茨维尔弗吉尼亚大学的环境科学家阿利森利奇教授以所在大学为模型计算得出:如果大学里的每一个人都不再吃肉,那么,该大学的氮足迹会降低27%,氮足迹指的是所有活动向环境释放的氮的总量。利奇教授发现如果每个人愿做更进一步的尝试---不吃乳制品和蛋类,氮足迹会下降60%。
畜牧业对环境的影响不仅是氮的排放,全球的数据很难统计,但至少在美国,畜牧业对土壤的侵蚀占55%,农药使用占37%。不仅如此,抗生素有一半是用在牲畜上,往往作为正常饮食的一部分,这种做法导致了细菌的耐药性。
不仅如此,畜牧业也是温室气体的主要来源,食草动物,例如牛、羊在消化食物DD草,会呼出一种特别的温室气体DD甲烷。砍伐森林建牧场,以及过度放牧导致土壤中碳含量的净流失等因素都会产生大量的二氧化碳。2006年粮农组织的报告中显示,当把全部因素考虑在内时,你会发现18%的温室气体DD如二氧化碳排放来自于畜牧业。减少畜牧业无疑对控制全球气候变暖会产生重要作用。
会产生怎样不同的作用取决于用什么来替代畜牧业,土地上养殖什么。哪里的牧地变为森林(特别是像亚马逊河流域地区,70%的森林已成牧场),森林的重新生长将会大量封存碳。同样,美洲平原如果停止放牧,土壤中的碳含量也会大大提高。但在撒哈拉以南的非洲地区,减少畜养的食草动物所带来的甲烷排放的减少,都至少部分地可能会被野生食草动物和白蚁等引起的甲烷量的增加所抵消,在食物方面,这些野生食草动物和白蚁是畜养的食草动物的竞争者。国际家畜研究所农业系统研究专家菲利普桑顿说:“花时间在这方面的研究是十分必要的。”
民间兴起“周一无肉日”运动
在环保议题上,明星所作的宣言往往更多元化且更富有感召力。
2012年,前披头士乐队成员保罗・麦卡尼曾致函联合国气候变化框架公约(UNFCCC)执行秘书菲格蕾丝和气候变化峰会COP18的主席阿提亚,呼吁重视畜牧业对全球暖化的贡献。
时值COP18多哈峰会之前,麦卡尼在信中写道:“尽管越来越多的证据显示,全球肉食工业的增长对环境造成严重影响,但COP似乎并没有意识到畜牧业对全球暖化的影响。因此,我呼吁你们关注这一问题,并采取相关政策和行动,诸如每周一天无肉日。”
保罗・麦卡尼是“周一无肉日”运动的主要发起人和推动者。他曾在2009年底,受邀在欧盟关于全球变暖和粮食政策的听证会上发表演讲,呼吁欧盟采取行动减少肉食消费,他说:“这(吃肉)不再是个人的选择,它将影响整个的星球”。
当年,他率先发起“周一无肉日”运动,呼吁大家用温和的方式,慢慢减少食肉量,一边吃一边做环保,并邀请他的明星朋友们,一起推广,请求大家每个星期一不吃肉。如果大家一个星期一天不吃肉,就可以降低不少的二氧化碳排放量,长期下来,累积的环保力量,就可以减少气候变化的速度。
他这一举动,得到世界各国民众的响应,包括许多著名环保人士的支持,如美国副总统戈尔和IPCC主席帕乔里等。在过去6年中,越来越多的国家和地区、数量不断增长的企业、餐馆和食物供货商参与了此项活动,在许多著名的城市,如比利时的根特、德国的不来梅、美国的旧金山和洛杉矶等,都有自己的每周无肉日。美国民间成立“周一无肉日协会”,每周一赠送无肉菜单给网友,此举获多个医学院的学理支持。从纽约曼哈顿到以色列特拉维夫,从瑞典斯德哥尔摩到中国台湾高雄,“周一无肉日”运动在全球无数校园、医院、餐馆内得到推广和实行,甚至在2013年11月,挪威军方表示让军队每周食素一日,以对付新敌人――气候变化。
在中国内地,为了宣传吃素能够保护生态平衡、减少碳排放,歌星龙宽带头,与高圆圆、梁文道、曾黎、郑钧、后舍男生、彭坦、林志炫和一些民众一起,制作了《周一请吃素》的短片,号召大家多吃素、推广周一吃素热,投身环保;李易祥、周迅则呼吁大家从一周吃一天素做起,减少排碳。此外,黄俊鹏、张磊、唐以菲、蓝正龙、陈坤也是环保素食响应者。
技术革新能起多大作用?
虽然理论依旧充足,但“素食拯救地球”理论并没有打动所有人的心,毕竟,改变人们的饮食结构、远离肉类和奶制品不是一件容易的事。尤其诸多政府与决策者认为官方不应强势推广这一理念――试图改变公众的饮食结构,轻则是过于复杂的挑战,重则是干涉公众选择其生活方式的自由。
2013年9月联合国粮农组织公布的一项最新研究指出,通过更广泛地采用现有最佳规范和技术,畜牧部门温室气体的减排可高达30%,这份报告让我们看到了在畜牧业减排方面发生更多改善的可能性。这份题为《通过畜牧业解决气候变化问题:排放与减排机遇全球评估》的报告是迄今为止就畜牧业对全球变暖的作用以及该部门帮助解决这一问题的潜力所开展的最为全面的评价。
报告指出,与畜牧业供应链相关的温室气体年排放量总计71亿吨二氧化碳当量(CO2-eq),或占人类造成的温室气体总排放量的14.5%。畜牧业每年所排放的甲烷量约等于1.44亿吨石油,足够为整个南美洲供电。畜牧业所排放的温室气体当中,有45%是生产饲料时排放,另有39%是动物排出的气体,剩余部分来自动物产品的加工和运输。报告认为,现今的减排方法如改善牲畜的餐单、选择饲养胃气较少的牛等,可减少30%的排放量,呼吁业界立即实行。
为了获得这些估算数据,粮农组织详尽分析了不同畜牧供应链多个阶段的温室气体排放,包括动物饲料的生产和运输、农场的能源使用、动物消化和粪肥腐解过程中的排放,以及屠宰后动物产品的运输、冷藏和包装等。
经过深入探究排放源和排放方式,该报告显示,畜牧生产者有望实现大规模减排。通过在饲喂、卫生和畜牧及粪便管理等方面推广使用现有最佳规范和技术以及诸如沼气发电机和节能设备等目前尚未充分利用的技术,提高效率,减少能源浪费,全球畜牧部门的温室气体减排可高达30%。
粮农组织的报告认为,在所有物种、系统和地区均可实现大幅减排,其中减排潜力最大的是南亚、拉丁美洲和非洲生产率较低的反刍家畜系统。然而,在发达国家,虽然排放强度相对较低但因整体生产规模大而导致排放量高,即使小幅降低排放强度,累加起来亦可产生巨大效益。这方面的例子包括欧洲和北美的奶牛养殖,以及东亚的肉猪养殖。养牛业占畜牧部门温室气体排放总量的65%,但是其减排潜力也最大。
该议程确定了三个优先重点领域,通过改善生产方式来获取显著成效:促进更高效的做法,改善草原管理,以及改进粪便管理。
人造食物会成为新契机吗?
依靠技术创新及其在生产中的使用来减少畜牧业的碳排放量还需要一定的时间,而如我们前文所言,要调整普通民众的饮食结构也非易事,那么是否还有其他出路呢?
根据最新的研究,对于那些不习惯吃素食又想减少食物对生态影响的人而言,在实验室人工培养的肉或许是一个选择,且更为环保。
这份来自牛津大学和阿姆斯特丹大学科学家的分析报告,通过实验室的组织培养比传统的饲养动物要减少96%的温室气体排放。无论是猪肉、牛肉还是羊肉,以这种制作方法制成的人造肉只需要传统畜牧业7%到45%的能源,1%的土地和4%的水。
除了可见的环保效益,人造肉也提供了更为廉价的营养,改善动物福利以及减少对全球耕地面积的压力。研究人员相信,在减少环境影响的情况下,人造肉还有助于养活世界上日益增长的人口。
动物蛋白在饮食中的比重正逐步增加,像中国、印度这样的正在崛起的经济体,正有着成千上万的人摆脱贫困,并能在每天的饮食中供应肉食。这种压力将成为粮食价格上涨的重要因素,增加了水资源的短缺和对寻找耕地的渴望,必将导致像中国和印度这些国家通过购买较穷国家的土地来进行耕种,以致在亚马逊热带雨林“刀耕火种”。
人造肉的制作,则是先从动物身上取下几个细胞。然后在细胞培养中将细胞分裂复制,几百万细胞变成几十亿个。然后诱导细胞产生胶原蛋白,将细胞和胶原蛋白延展片状,再把薄片一层层叠放,就像制作酥饼一样,通过短暂加工就可制成了。整个过程对于动物来说是无痛的。
关键词:畜禽养殖;环境污染;治理方式
一、污染现状
1.粪便污染
畜禽粪便中污染物质主要包括悬浮物、有机质、沉积物、盐、气体、病毒、细菌与微生物和氮、磷、钾及其他养分,这些物质在畜禽粪便收集、贮存、运输、肥田期间均有可能产生环境污染。据统计,我国畜禽粪便每年产生量约17.3×1010t,相当于工业固体废弃物2.7倍。一些地区养殖业排放废物总量已经超过了当地土地负荷警戒值,养殖场粪便、污水的贮运和处理能力不足的问题比较普遍。调查显示我国畜禽粪便总体土地负荷警戒值已达到0.49(正常值应
2.水质污染
畜禽粪便造成的环境污染主要形式是水质的污染。畜禽场污水、高浓度的粪尿排入江河湖泊中,导致水质持续恶化。从调查中得知,畜禽粪便普遍流失致使92%的大中型畜禽场周围环境恶化,大中型畜禽场畜禽尿、粪年流失率至少为50%,可对畜禽场密集地区地下水质及地表形成污染危害。畜禽粪便污染物不仅污染了地表水,其有毒、有害成分还易进入到地下,严重污染地下水。
3.大气污染
畜牧业对大气环境的污染主要体现在畜牧业引发的温室效应和畜禽粪便的恶臭2个方面。研究显示,与其他食品生产相比,畜禽产品对温室气体的排放贡献更大。畜牧业温室气体排放主要来自畜禽饲养,粪便管理以及后续的零售、加工和运输阶段,其中粪便管理与畜禽饲养阶段直接排放的温室气体占主导地位。畜禽养殖场的恶臭主要来源于畜禽粪便排出体外后,腐败分解所产生的乙醛、乙醇、苯酚、硫醇、胺和硫化氢等上百种有毒有害物质。
二、畜牧业环境污染治理政策
1.命令控制型政策
以前,我国缺乏专门性的畜牧环境污染治理的政策体系,将《环境保护法》、《大气污染防治法》、《固体废物污染防治法》、《水污染防治法》和《畜牧法》等法律作为执法依据进行管理。现在,面对严峻的畜牧业环境污染形势,国家层面相继出台了针对性的法律、法规、政策及标准。其中GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》首次明确规定了畜禽养殖业污染物排放标准,提出了“无害化处理、综合利用”的总原则,并规定:“畜禽养殖业应积极通过粪便和废水的还田或其他措施对所排放的污染物进行综合利用,实现污染物的资源化”;“鼓励粪污利用专业化、大型化和畜禽养殖规模化,发展适合不同养殖形式和养殖规模的畜禽养殖废弃物无害化处理模式和资源化综合利用模式,污染防治措施应优先考虑资源化综合利用”等。
2.建立严格的畜禽养殖场环境准入机制
畜禽养殖场的建设应综合评估自然条件、土壤肥力、作物需肥量和周边人口密度等环境对畜禽养殖规模的承载能力,应严格遵循畜禽养殖场建设的环境影响评价制度,从源头上控制畜牧业对环境的污染。按照环境承载能力确定区域畜禽养殖结构和规模,科学地从总量上控制区域畜牧业环境污染。完善畜禽养殖场粪肥管理政策,结合地区实际情况制定畜禽粪便处理等综合利用技术规范。鼓励畜禽污染物综合利用技术的研发,建立相应的技术推广和服务体系,并选择典型地区或养殖场作为示范;对采用生态环保养殖的养殖业主给予补贴,对因划定禁养区搬迁或关闭的畜禽养殖场所造成的经济损失予以补偿;利用补贴、税收和信贷等优惠政策,支持沼气设施建设,有机肥生产,沼液、沼渣综合利用以及沼气入户等畜禽粪便综合利用工程。
关键词:碳金融 碳金融市场 碳金融政策
一、全球碳金融市场发展现状
随着国际社会对气候问题的不断关注,二氧化碳排放权正成为继石油等大宗商品之后又一新的价值符号,国际社会已形成了碳交易货币和碳金融体系。碳金融市场以及相关金融衍生品逐渐成为国际金融市场与可持续发展的主题。
(一)国际碳金融体系
碳金融即应对气候变化的金融解决方案。世界银行金融部定义碳金融泛指以购买减排量的方式为能够产生温室气体减排量的项目提供资源。
目前碳金融体系发展基本成熟,由三个有机部分组成:第一,碳金融市场体系,包括交易平台、交易机制、交易产品等方面;第二,碳金融组织服务体系,包括银行、证券、保险等机构的碳金融活动、碳金融产品和服务创新;第三,碳金融政策支持体系,包括财政、金融等各方面的政策支持及监管政策。在《京都议定书》之后,国际上形成了基于三个灵活机制的“京都市场”和在“配额”和“项目”两个版图内,依据不同方式建立了排放权交易的一级和二级市场。
二、中国碳金融市场环境以及面临的挑战与机遇
由于对全球气候变化问题关注的加剧,我国已成为环保问题的焦点。目前,我国已经超过美国成为世界上温室气体排放量最大的国家。而大力发展碳金融,把握碳市场话语权,规避各种排放权交易风险是我国当前碳金融市场发展趋势:
(一)我国碳金融市场潜力巨大
跟据联合国开发计划署的统计显示,目前中国提供的CO2减排量已经占到全球市场的1/3左右,预计到2012年底,中国将占联合国法规的全部发放指标的41%。而依托CDM的碳金融在我国应有非常广阔的发展空间,并蕴藏着巨大的商机。未来即使CDM机制会发生改变,但由于发达国家减排的需要和中国广阔的项目空间,也会存在类似CDM的机制,实现项目的开发和减排量的签发。
(二)碳金融市场的发展使碳货币化程度增高
随着碳交易市场规模的扩大,碳排放额度的“金融属性”也日益凸显,逐步演化成为具有投资价值和流动性的资产,即“碳信用”。通过国际成熟的碳交易制度、碳交易场所和碳交易平台,提高产品定价能力,拓展金融领域项目的能力,我国可以通过碳金融衍生品的交易来影响国际碳交易市场价格的形成,引导全球碳减排活动向有利于我国方向发展,掌握全球碳金融话语权及其定价权。
三、我国碳金融市场存在的主要问题
尽管我国碳金融市场广阔,但由于我国区域广阔各地节能减排成本不一,碳金融市场交易的供求不平衡。且当前碳金融业务有一定的局限性,碳金融交易市场体系、碳金融服务体系不完善。整体来看我国碳金融市场存在的问题主要集中在以下几点:
(一)碳金融服务机构问题
虽然自2008年以来各地环境交易所陆续建立,且北京环境交易所、上海环境能源交易所和天津排放权交易所已初具规模,但碳金融组织服务体系仍存在问题:
1、碳金融组织服务体系尚未建立。由于场内碳交易市场尚未真正建立,碳金融服务也受限于交易的稀少和场外市场政策的阻碍。碳金融工具发展不够完善,如针对CER一级市场、EUA和CER之间的交割差异而设计的产品不够丰富,而我国主要依托的CDM未来不确定性增加,CERs供应量预期更低。
2、难以提供专业的CDM咨询服务。CDM机制项下的碳减排额是一种虚拟商品,非专业机构不具备此类项目的开发和执行能力,而我国本土的金融机构尚在起步阶段,难以开发或消化大量的项目,且缺乏专业的技术咨询体系来帮助金融机构分析、评估、规避项目风险和交易风险。碳金融机构专业人才紧缺,就中央财经大学一项调研来看,被调查的31个城市中仅有9.6%的人对碳金融相当了解。
(二)产业结构问题
产业结构和能源结构不甚合理直接导致了我国温室气体的大量排放。我国以制造业为主,工业产品的制造要比服务业和农业所产生的温室气体多,且在大数工业领域,我国的能源利用率都较低。此外,煤炭是我国一次能源的主要来源,占比大于70%,根据计算,煤炭燃烧产生的温室气体最高。事实表明,我国80%的二氧化碳排放都是来自煤炭燃烧。
四、我国当前应采取的相应对策
随着低碳市场的兴起和碳交易的活跃,国际金融市场和金融体系将发生重大改变,碳金融有可能成为重建国际货币体系和国际金融秩序的基础性因素。我国应通过金融手段对碳金融市场机制设计,使得商业银行与企业投资者、消费者自我制衡,以期构建完善的碳金融体系:
(一)立足碳金融功能,促进碳金融低碳经营理念
在碳交易机制下,对项目或企业的融资要通过环保评估,引导碳产业投资取向和碳交易市场行为。围绕碳排放权设计低碳产品,为我国低碳产业转型提供更为广阔的筹资渠道。碳排放权具有商品属性,碳金融交易使得减排的成本收益转化,促使环境外部成本内部化。依托碳交易市场,在具体的节能减排、气候风险的碳金融创新层面上采用低碳的理念生产和消费。在其领域内部优化环境业绩,把环境风险纳入银行核算考核范围中。
(二)拓宽低碳企业发展的资金来源,加强碳金融交易工具的创新,防范碳金融的经营风险
引导成立更多的低碳投资基金,设立中国清洁生产基金,新设低碳上市板块市场,积累社会资金股利低碳环保产业发展。尝试开发碳金融衍生品,发展碳金现货到逐步建立远期、期货、期权、掉期等碳金融衍生品市场体系,并以金融衍生产品为载体,将低碳经济内涵、特征和技术等要素融入到生产中。各商业银行还可以建立有管企业资源库,利用其遍布全国各地的网店建立内部电子操作系统来处理更重复杂的碳金融交易业务,出台严格缜密的操作规则以防止各类金融操作风险。
(三)创新商业银行开展低碳业务运作模式,健全碳金融服务体系
商业银行为碳交易提供中介赋予,以各类环保贷款为主,优化信贷管理制度和业务流程,在商业银行的信贷审批流程中实行环保政策,设立对环境污染和节能环保的评价指标。鼓励商业银行拓展中间业务,还可以向碳排放配额的卖家提供流动性资金支持等。健全以碳货币为代表的新金融管理模式与交易制度,倾向采用给予各类碳排放指标与环境变化指标而设计的一揽子、系列化的交易产品,保持低碳贷款与低碳保险等金融服务渠道的畅通。
(四)鼓励自愿减排市场发展
按照交易动机的不同,温室气体排放权交易市场可以分为两部分,一个是基于自愿动机的资源温室气体排放权交易市场,另一个是以履约为目的的强制性的温室气体排放交易全市场。当前自愿市场本身又可以分为两个子市场,一个是芝加哥气候交易所(CCX),另一个是自愿碳交易的场外市场(OTC Market)。鼓励我国企业积极采用清洁能源,走循环经济发展之路,这样不仅可以进军国际市场,更能快速适应碳金融市场的发展。
总之,随着环保话题备受瞩目,碳金融、碳货币已成为当前金融市场趋势,所以,积极发展低碳循环经济,完善碳金融机制,谋局碳交易市场,掌握未来市场的金融话语权,为人民币的崛起提供了机会。我国应促进国内碳金融体系的建立,推进人民币国际化进程,在努力成为国际货币体系和国际金融秩序中坚力量的进程中,做到全球化趋势中真正的赢家。
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1.1能源消费碳排放核算根据《2006年指南》关于能源消费碳排放核算公式和张兰[19]等学者的研究,能源消费主要考虑煤炭、石油、天然气,此外还包含少量的风能、生物质能、核能等,由于其他能源对环境影响较小,不予考虑。核算能源消费碳排放的公式。式中,E-C为能源消费碳排放量;Energyi为第i种能源的消费量;αi为第i种能源转换因子,即根据净发热值将燃料转换为能源单位(TJ)的转换因子;CCi为第i种能源碳含量(t/TJ),即单位能源的含碳量;NCi为第i种能源的非燃烧碳,即排除在燃料燃烧以外的原料和非能源用途中的碳;10-3为单位转化系数;COFi为第种能源的碳氧化因子,即碳被氧化的比例,通常缺省值为1,表示完全氧化。将上述公式进一步简化,可得到计算中更为简便且实用的公式:。式中,βi为第i种能源的碳排放系数,即单位能源的碳排放量。国内外开展能源碳排放系数研究主要有国家科委气候变化项目、国家计委能源所、日本能源经济研究所、美国能源部、DOE/EIA等,本文研究中选取几项权威系数的均值作为计算系数,详细情况见表1。
1.2农业碳排放核算IPCC有关农业生产碳排放的论述多集中于生物活动产生、土壤碳和水稻的甲烷排放,而关于农业生产物质投入导致碳排放的研究不多。结合我国和湖南省农业生产特点,以《2006年指南》为主要参考,结合田云[2,22]等基于投入视角的农地碳排放测算研究,确定农业生产碳排放源包括:稻田、化肥、农药、农膜、牲畜活动。由于农业机械动力相关的碳排放已在能源消费碳排放核算中涵盖,为避免重复,此处不再涉及。构建农业物质投入碳排放核算公式为。式中,A-C为碳排放;i为第i种农业生产要素投入;εi为第种农业生产要素碳排放系数。农药等农业生产要素碳排放系数参考美国橡树岭国家实验室等机构和学者的研究成果,见表2。水稻生长过程中会释放大量甲烷,而甲烷是IPCC公布的六类温室气体之一。水稻是湖南省种植面积最大的农作物,因此核算湖南省农业生产碳排放需要考虑水稻生长的碳排放。Wang[23]、Cao[24]、Matthew[25]等学者测算了稻田甲烷排放系数,结果为0.44gCH4/(m2•d)、0.44gCH4/(m2•d)、0.50gCH4/(m2•d),研究将三者的算数平均值作为计算系数,即0.46gCH4/(m2•d)。根据2007年IPCC第四次评估报告的相关内容,1单位甲烷与1单位二氧化碳温室效应比为25∶1,据此可确定甲烷与碳的转换系数为6.82,结合稻田甲烷排放系数,确定稻田碳排放系数为3.136gC/(m2•d)。湖南省水稻生长周期为120—150天,研究选取平均值135天为计算标准。稻田碳排放计算公式为。式中,R-C为稻田碳排放量;S为水稻播种面积。根据《2006年指南》第四卷第10章关于牲畜和粪便管理过程碳排放的相关论述,畜牧业尤其是诸如牛、羊等反刍动物生长过程中会产生大量的甲烷,具体而言包括肠道发酵和粪便管理两部分。参考田云[12]等学者的研究,我国畜牧业产生甲烷排放的主要牲畜品种有牛、马、驴、骡、猪、羊,以IPCC给出的排放系数为依据,运用上文所述的甲烷—碳转换系数,建立我国主要牲畜碳排放系数见表3。畜牧业碳排放计算公式为:。
1.3废弃物碳排放核算根据《2006年指南》第五卷有关废弃物的分类研究,温室气体排放源主要有四类:固体废弃物生物处理、废弃物的焚化与露天燃烧、固体废弃物填埋处理、废水处理与排放,固体废弃物填埋处理(即SWDS)是废弃物温室气体的主要来源。固体废弃物被掩埋后,甲烷菌可使废弃物所含有机物分解产生甲烷气体。由前文可知,甲烷是主要温室气体之一,且产生的温室效应比二氧化碳强。据IPCC相关研究估计,全球每年约3%—4%的温室气体来源于废弃物填埋处理产生的甲烷。《2006年指南》推荐使用一阶衰减法(FOD),一阶衰减法能获得更好的测算精度。根据《2006年指南》和渠慎宁[3]等学者的研究,本研究给出固体废弃物填埋处置产生甲烷量的一阶衰减法的估算公式。
2数据来源与处理说明
2.1数据来源农业生产中涉及的水稻种植面积、化肥、农药、农膜数据来自2001—2011年《中国农村统计年鉴》和能源数据来自湖南省能源平衡表;农业生产中各类牲畜数量来自历年《湖南省统计年鉴》;工业废弃物和城市固体垃圾数据来自国研网统计数据库,确实部分运用插值法根据历年数据补充完整(限于篇幅,方法介绍略);土地利用数据来自国研网统计数据库,经济数据来自相关年份的《湖南省统计年鉴》,按2000年不变价格参与计算。
2.2处理说明根据《土地利用现状分类》和赵荣钦等学者的研究,承载碳排放的土地利用类型包括耕地、牧草地、农村居民点用地、城镇居民点及工矿用地、交通水利和其他用地。研究将根据碳排放发生载体,本文将其分解到具体的用地类型,畜牧业按照食物来源将牲畜活动分属于耕地和牧草地,用地类型与碳排放源对应关系见表4。
3结果分析
3.1碳排放总量与时序特征根据上述公式,我们对湖南省的碳排放总量进行了测算,结果见表5。2011年湖南省碳排放总量为10377.79万t,比2000年的3504.60万t增长了196.10%,远低于同时期GDP增速(500.21%)。从碳排放来源分析,2011年湖南省碳排放的主要来源仍然是能源消费,占总量的95.69%,达9930.06万t;其次是畜牧业碳排放,占总量的2.43%,达2523.01万t;种植业碳排放站总量的1.78%,达184.76万t;废弃物碳排放最少,仅为碳排放总量的0.10%。根据IPCC给出的《2006年指南》,全球能源消费占碳排放总量比例的平均水平为75%,湖南省能源消费碳排放占比远高于参考值,说明湖南省的能源消耗量较大,节能减排的形势严峻。本研究重点测算了湖南省2000—2011年的碳排放总量,通过分析其时序和结构变化特征探讨了湖南省新世纪初期经济发展对环境的影响。研究时序内湖南省碳排放逐年增加(表5),且增速持续上升,年均增长率10.37%,低于GDP的年均增长率(17.69%)。湖南省碳排放的结构特征也发生了较大变化,2000年能源消费仅占碳排放总量的77.29%,随后逐年上升,直至2008年超过90%,2011年达到总量的95.69%,能源消费对碳排放的影响逐渐增强,湖南省经济发展对能源消费的依赖日益突出,暴露了较为严重的经济发展质量问题。种植业碳排放占比逐年下降,比2000年降低了4.12倍,对碳排放总量的影响逐渐变小。畜牧业碳排放在碳排放结构中处于第二位,2000占比高达13.36%。随着能源消费碳排放的迅猛增加和畜牧业自身的萎缩,畜牧业碳排放占比也逐年下降,比2000年降低了4.50倍;废弃物在总量中的比例一直较低,2000年占总量的0.23%,随后逐年下降,2011年仅为0.10%。
3.2土地承载结构特征与效应分析根据以上有关土地承载碳排放来源的描述,本研究将2011年湖南省碳排放根据其土地承载的属性进行分解,并进一步计算结构特征与碳排放强度,以期从土地利用的视角分析碳排放的来源及减排路径,具体见表6。结果显示,城镇居民点及工矿用地是最大的碳排放源,总量达7781.06万t,占总量的74.98%,且碳排放强度(碳排放与土地面积的比值,t/hm2)也最高,为263.94;交通水利及其他用地次之,碳排放强度为33.41,碳排放占总量的11.30%,为1172.40万t;其他用地类型的碳排放量较少,总计占比为13.73%;牧草地的碳排放总量虽然较少,但其强度较大,单位面积碳排放达32.22t,是仅次于城镇居民点及工矿用地和交通水利及其他用地的碳排放土地承载类型。
4结论与讨论
4.1结论从2011年湖南省碳排放测算的结果可知,能源消费碳排放是碳排放的主要来源,其次是畜牧业、种植业和废弃物。能源消费的高碳排放与湖南省产业结构不合理、产能过剩、能源过度消费有着直接的关系。尤其是新世纪初期,忽视环境问题和对资源的过度消耗是造成碳排放居高不下的重要原因。湖南省节能减排形势严峻,为配合国家碳减排的重大目标,在后续发展中应着重从优化产业结构、转变经济发展方式、淘汰落后差能、创新能源利用技术、大力发展现代农业等方面着手。研究时序内,湖南省碳排放总量逐年增加,且增速不断变快,碳排放结构中能源消耗碳排放占比逐年增加,说明湖南省在能源消耗方面存在浪费问题。畜牧业碳排放占比仅次于能源消耗碳排放,其次是种植业碳排放,废弃物碳排放最少。除能源消耗碳排放占比外,其他来源占总量的比例均逐年下降。能源消耗碳排放的迅猛增加与新世纪初期湖南省经济发展的特征有关,大量工业企业项目投入使用,产能过剩,造成了资源浪费,从而造成碳排放激增。在种植业方面,在研究时序内湖南省耕地种植面积没有明显增加,但碳排放却显著增加,这与近年来优越的农业政策有关。农业政策刺激农民积极种粮的同时也加重了农业物质的投入,如化肥、农药、薄膜等,这些都是农业碳排放的主要来源。畜牧业的碳排放降低与农业产业结构调整有很大关系,湖南省畜牧业萎缩,其产值在第一产业中的比重逐年下降,而技术创新等手段对畜牧业碳排放影响较小,因此碳排放量较最初降低。城镇居民点及工矿用地是碳排放强度最大的用地类型,其次分别是交通水利及其他用地、牧草地、农村居民点用地、耕地,城镇居民点及工矿用地集约利用度高,人口密集,且承载了主要的能源消耗碳排放,因此其碳排放强度较高。通过土地承载碳排放效应分析,可为控制碳排放提供一条新路径。即通过调控土地结构控制碳排放增加,保护其他碳排放强度较低且综合效益较高的用地类型,如林地、草地、牧草地等。
关键词 碳核算体系;自上而下;自下而上;节能减排
中图分类号 F222.3 文献标识码 A文章编号 1002-2104(2011)09-0111-06doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.09.019
自1997年《京都议定书》签定以来,世界各国,特别是发达国家在应对气候变化,促进碳减排方面出台了一系列政策、措施。从其发展历程来看,基本的路径是促进能源结构优化,发展技术性的碳减排或碳捕获措施;为最小化减排成本,发展碳排放权交易市场;为促进企业和消费者的减排活动,发展碳标识计划、碳补偿计划等一系列自愿性的活动。在这个过程中,发达国家应对气候变化的策略已经从技术性的减排角度上升到向低碳发展转型的战略性高度,应对气候变化的压力也逐渐从政策制定者转向社会大众,进而促进了市场和社会主体的广泛关注和主动参与。而这些政策措施的基础是碳核算,即对产业、企业、产品、消费活动背后的碳排放进行核算,以引导并促进经济和社会从高碳发展转向低碳发展。
我国现有的节能减排工作是以自上而下的方式推进的,即由上级政府确定目标和考核方式,层层分解落实。这一方式能够有效地发挥我国的政治优势,集中资源实现国家重大目标,有着不可否认的作用和价值。但是,在具体落实过程中,该方式也存在着不可忽视的粗放性。为促进应对气候变化和节能碳减排政策的有效实施,有必要将节能减排工作建立在基本事实和科学数据的基础上,即建立与排放主体相关的碳核算体系。但我国目前尚未开展系统的碳核算工作,世界范围内的碳核算也远未成熟。该领域的研究是我国推进节能减排的最基础的工作。因此,有必要分析国际上碳核算体系的发展,以作为推进我国未来节能减排或碳减排工作的一个借鉴。
1 国际碳核算体系的发展
碳循环是地球物理化学循环的一部分,因此,对于地球上的碳排放、传输、沉淀/吸收等循环过程的研究在自然科学领域由来已久。但是将碳排放核算纳入经济学和社会学研究的视角,以促进人类通过改变生产和生活方式来减少碳排放则是近十几年的事。
1992年,联合国环境与发展大会上通过的《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC),提出了“将大气中温室气体的浓度稳定在防止气候系统受到危险的人为干扰的水平上”的目标。但由于UNFCCC只是一项框架公约,没有规定具体的减排指标,缺乏可操作性。为了进一步在操作层面推动全球减排的共同行动,IPCC(政府间气候变化专门委员会)开始研究编制国家温室气体清单的方法和作法,从而开启了研究温室气体排放核算体系的新时代。
1.1 基于国家/区域的核算
基于国家或区域层面的碳核算是最早开发的,也是目前最权威的碳核算体系。1994年,IPCC完成了《国家温室气体清单指南》(以下简称“指南”)并受到了各方认可。1996年修订的“指南”,后来成为《京都议定书》第一承诺期内各国法定减排的核算方法,同时要求各国在此基础上制作温室气体清单。为了进一步完善清单制作方法,提高核算结果的准确性,2000年IPCC完成了《国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》报告。2006年,根据UNFCCC的要求,IPCC又对“指南”作了调整更新,使其更趋完善。
2006年修改后的版本主要从能源、工业过程和产品使用、农业、林业和其他土地利用、废弃物及其他这六大部门进行温室气体排放和消除的核算。每个部门有独立的排放源目录及其子目录构成,各国在子目录层面建立排放清单,通过汇总得到国家温室气体清单。“指南”采集的数据主要有两种,一种是活动数据,另一种就是排放系数。某一活动的碳排放就是其活动数据和相应的排放系数的乘积。IPCC提供了各种不同的排放系数的默认值(缺省值),以供参考[1],各国也可以根据对国内的调查研究或者利用模型,确定本国特定排放源的排放系数。
由于《京都议定书》针对的是领土内的排放,因此在此框架下核算的国家温室气体清单主要是基于生产责任的排放,即主要考虑的是直接排放,而没有考虑因产品消费而引起的间接排放。对于一个国家来说,在此框架下不考虑进出口贸易产品中的隐含碳排放(embodied carbon emission)(隐含碳排放指产品在整个生产过程中直接和间接碳排放的总和),这就使得发达国家可以通过贸易进口所需的高碳产品,从而间接减少国内生产的碳排放。如从国内碳排放来讲,英国2003年的碳排放相较于1990年下降了12%,但是,如果考虑到从产品中进口的隐含碳排放,那么英国的碳排放相较1990年来说,上升了19%[2]。与此同时,发展中国家增加了高碳产品的生产和出口。由于生产技术的限制,发展中国家生产单位产品的碳排放量往往高于发达国家,从而导致全球碳排放的增加而非减少,这就是“碳泄漏”问题。
对此,许多学者提出了要考虑贸易中的隐含碳影响,对国家碳帐户的核算基准进行调整,许多研究者认为产品和服务的消费者有责任对于生产这些产品和服务过程中产生的碳排放负责,从而产生了广泛的将生产的环境影响和温室气体排放分配到世界各地的消费中去的讨论[3-7]。
随着对气候变化问题关注度的日益提高,在发达国家,温室气体减排的压力从政策制定者正逐渐转向社会大众,再加上关于从消费角度进行碳排放核算的争论,导致了“碳足迹”核算策略的出现。碳足迹(carbon footprint)是一个用于描述由某一特定的活动或实体产生的温室气体排放数量的术语,也是评估组织和个人对气候变化影响的一种方式。碳足迹的核算可以有两个方向,一是在单位产品水平上测度,二是在企业水平上测度。
1.2 基于产品的核算
在产品水平上测度碳足迹,往往包括了对产品全生命周期中碳排放的计算,称为产品的“碳足迹”。目前,计算产品“碳足迹”有许多公开的方案,但是,这些方案的质量和完整性差别很大。许多国际组织和区域组织都在尝试开发关于量化和通报温室气体排放数据的标准和指南[8]。就目前来看,关于产品和服务中碳排放评估的最完整的标准是PAS 2050。
PAS 2050 是评估产品和服务全生命周期中的温室气体排放的一项公共可用规范。它是由英国标准协会、英国碳信托有限公司和英国环境、食品与农村事务部联合制定的。PAS 2050通过对产品或服务的全生命周期――从原材料到生产(或服务供给)的各个环节,分配,使用和回收处置的温室气体排放的核算,并根据各种温室气体的全球暖化潜力(GWP)折算成CO2当量,来反映产品或服务的碳足迹及其对气候变化的影响。
PAS 2050实际上是供应链碳排放评估的一般方法,现有的生命周期评价标准(ISO 14040-44)提供了对供应链碳足迹核算的基础。PAS 2050 制定了详细的评估步骤,包括:①建立一个过程路线图(流程图)。即按照生命周期评价的方式,将产品的全生命周期划分不同环节,识别他们各自的投入,生产过程,存储条件和运输需求,直到所有的投入都已经追溯到其源头,所有的产出都被追踪直到他们不再产生对该产品有贡献的排放。 ②检查边界和确定优先性。这实际上就是设定一个测算停止的边界。PAS 2050中系统边界处理的关键原则是要包含选定产品或服务在生产、使用、回收或处置过程中所有的直接和间接排放。③收集数据。与IPCC“指南”类似的,计算碳足迹也需要收集两类数据,即活动数据和排放系数。④计算碳足迹。产品的碳足迹计算公式就是产品整个生命周期中各个环节活动数据和相关排放系数乘积的总和。⑤检验不确定性。PAS 2050 中,在经过不确定性检验后得到的产品碳足迹,还需要对核算结果进行验证。根据产品碳足迹的用途,PAS 2050 提出了三种对产品碳足迹进行验证的模式[9-10]。经过验证的产品碳足迹可用于碳标识等计划。
值得一提的是,在PAS 2050中没有包括对资本品的评估,将这些排除首先是因为现阶段缺少可获得的数据以确定资本品的排放;其次是因为这些分析的成本和复杂性。虽然PAS 2050 是目前最完整的产品碳足迹评估标准,但是,这也只是关于产品碳足迹评估标准的一种尝试,其他国家如日本,新西兰,法国等也都在尝试建立相应的评估标准。
1.3 基于企业/组织的核算
在投资者、雇员、环保主义者等日益强大的压力面前,越来越多的企业正在走向绿色的发展。在过去十多年里,越来越多的全球大公司,将温室气体核算纳入其标准商业实践。不仅如此,它们还期望供应商、竞争对手和客户也这样做。很多企业已开始要求合作者提供由第三方精确估算的排放数据和改善信息。但是,即使企业有这样的意愿,要测度一个企业的环境影响并不简单。
目前,较为公认且运用比较广泛的核算企业温室气体排放情况的方法指南是《温室气体协议:企业核算和报告准则》(以下简称“企业核算GHG协议”(GHG:温室气体“Greenhouse Gases”的缩写)),该协议由世界资源研究所(WRI)和世界可持续发展工商理事会(WBCSD)共同制定。
不同于跟踪某一单位或设施的排放这样传统的污染控制方法,“企业核算GHG协议”仿效财务核算标准,并根据一家企业所拥有的不同排放源或设施,认定其排放责任。可以说“企业核算GHG协议”建立了一套温室气体核算语言,包括划定企业(实体)报告温室气体排放的组织范围,其依据是企业对排放源或每一排放源的经营控制、财务控制或股权控制情况[11],不同企业可以根据其需求选择不同的组织范围划分依据。在企业确定了其报告的组织边界后,“企业核算GHG协议”出于核算目的定义了三种不同的核算范围,包括:
范围1――直接排放:指在企业实际控制范围之内的排放,具体包括由企业所有或者控制的设备设施等的静止燃烧、移动燃烧、化学或生产过程,逸出源(非故意释放)等造成的温室气体排放。生物质的燃料并不包括在里面。
范围2――电力的间接排放:指企业控制之下购买的电量所产生的排放,排放虽然发生在发电过程中,但是可作为购买电力者的间接排放。除了电力之外,蒸汽、加热及制冷方面的购买行为也属于此范围。输配电过程中损失的电力,所产生的排放纳入输配电公司的范围2的报告。
范围3――其他间接排放:这是一项可以由企业自由选择是否报告的核算,它是由企业内活动引起的排放,但不是由企业所有或控制的。如企业购买的产品在生产过程中的排放,购买的燃料的运输排放,购买的服务的排放、员工通勤、差旅等等所产生的排放。这部分间接排放包含的内容非常广泛,要非常清楚的核算比较困难。目前,WRI/WBCSD正在编写关于范围3核算的进一步指南。
根据这份协议,企业需要设定其碳核算的操作范围,包括识别与它的运行相关的排放,将其按照直接和间接排放进行分类,并选择核算和报告间接排放的范围。考虑到企业扩大、兼并等问题,企业实际可控制的排放会随时间变化。为了对企业的历史排放数据进行比较,协议提出了根据企业组织结构的变动情况,对基准年的温室气体排放进行再计算的要求,以便于进行有效的比较。
另外,在报告3种范围的排放时,不同的公司可能对同一排放进行了重复计算。但是重复计算是否产生问题,取决于信息报告的用途。对于国家信息通报制度,重复计算必须避免,但事实上国家信息通报通常是自上而下计算,而不是自下而上汇总的。而对于温室气体的风险管理和自愿报告来说,重复计算的影响不大。对于要参加市场交易或者获得减排信用额度的企业来说,重复计算也是不可接受的,这时就必须有足够的信息来保证避免发生这种情况。另外,协议的设计避免了不同公司在范围1和范围2内的重复计算。例如,a公司的范围1排放可以成为b公司的范围2排放,但是不可能是b公司的范围1排放。同样的范围2也是如此[12]。
“企业核算GHG协议”的最大特点在于提出了根据不同核算目的来定义不同的核算范围,而界定的核算范围在不同层面具有可加性,这不仅提高了GHG核算的灵活性,同时对于其他核算体系也是一个良好的借鉴。即在设计GHG核算方法时,并不要求绝对避免重复计算,但是需要细分不同的核算范围,以明析重复计算可能的来源,同时可以根据不同的目标进行加和汇总,满足不同的核算目的、报告需求和政策导向。
1.4 基于项目的核算
基于项目的核算通常是针对温室气体(GHG)项目。GHG项目包含一个或者一系列特殊活动,如减少GHG排放,增加碳贮存,加强大气中的GHG消除等。它可以是一个独立的项目或者是一个更大的非GHG项目的一部份,也可能包含一个或者多个项目活动。
基于项目的核算,最著名的就是《京都议定书》中的清洁发展机制(CDM)。通过CDM,发达国家可从在发展中国家实施的温室气体减排或吸收项目中取得经证明的减排量(CER),用以抵消一部分其对《京都议定书》承诺的减排义务,CDM的核心是GHG项目中CER的获取,而这依赖于对项目的GHG减排量的核算和证明。
对于GHG项目的核算,最关键的方法学问题就是基准线的确定。在核算国家和企业水平的GHG时,减排通常是按照历史上某一基准年的真实GHG排放来量化的。但是对基于项目的GHG核算,减排则是根据一个预测的,与实际相对应的基准排放来定的。减排量核算的就是当年的实际排放与基准排放之间的差距。因此,对于GHG项目核算而言,最重要的挑战就是基准线的确定与计算。
在CDM方法学中同时包括了基准线方法学和监测方法学。自2003年以来, CDM执行理事会(EB)已经批准了覆盖大多数部门和技术领域的CDM方法学,但是,已批准的方法学数量依然有限,并不能适用于所有准备开发的CDM项目。因此,CDM项目开发商和业主可以自行研究和提出新方法学,通过规定的程序获得EB的批准[13]。
WRI和WBCSD也制定了关于项目核算的GHG协议,称为“项目核算GHG协议”(The GHG Protocol for Project Accounting)。该协议提供了量化和报告GHG项目的原则、概念和方法。不同于CDM方法学针对不同类型的项目给出不同的基准线方法学,GHG协议提供了两种评估基准线排放的方法,一是针对特定项目设定一定的基准线情景,并据此比较项目的减排量;二是通过利用GHG排放率来评估基准线排放,GHG排放率是通过对所有基准线候选情景的GHG排放率的一系列分析得到的,它可以用来评估具有相同类型的多项目活动的基准线排放[14]。
此外,2006年国际标准组织(ISO)了国际温室气体排放核算、验证标准――ISO14064,由三部分组成,第一部分ISO 14064-1是指导企业/组织量化和报告温室气体排放与消除的规范,其功能与“企业核算GHG协议”类似。第二部分ISO 14064-2着重讨论旨在减少GHG排放量或加快温室气体的清除速度的GHG项目,它包括确定项目基准线和与基准线相关的监测、量化和报告项目绩效的原则和要求,同样类似于“项目核算GHG协议”。第三部分ISO 14064-3阐述了实际验证过程。这使ISO14064-3可用于指导独立的第三方机构进行GHG报告验证及索赔[16-17]。这三部分可以分别使用,或作为一个整体来满足温室气体描述与认证的不同需求。作为对ISO 14064的补充,2007年ISO又出版了新标准 ISO 14065,旨在保证验证过程本身,并规定了对认可机构或其他评定机构的要求。ISO目前还在编写关于产品碳足迹的标准。
2 国际碳核算体系发展评价
2.1 两种类型的核算体系
各类碳核算体系是在应对气候变化的政策和社会需求下产生的,而核算体系的发展又进一步促进了相关的减排和低碳经济活动。综合来看,所有的碳核算体系都旨在提供国家、产品系统、组织、项目的温室气体量化方法,同时也规定了相应的信息报告形式。
从国际上现有的碳核算标准、指南、规范等来看,可以区分两种类型的碳核算体系,即自上而下的碳核算体系和自下而上的碳核算体系。前者以IPCC的《国家温室气体清单指南》为代表,它通过对国家主要的碳排放源进行分类,在部门分类下再构建子目录,直到将排放源都包括进来,由此可见,它是通过自上而下层层分解来进行核算的。该体系具有广泛的一致性,并在获取国家温室气体排放信息方面具有明显的优势。而作为气候变化压力从政策制定者逐渐向社会大众转移,促进低碳经济发展的一种响应,自下而上的碳核算标准、指南、规范等在近年来发展非常迅速,并在企业和社会的自愿减排层面得到了广泛的应用,它包括了基于企业、产品和项目的核算体系。自下而上的碳核算方式通过对于企业和产品碳足迹的核算,了解各类微观主体包括企业、组织和消费者在生产过程或消费过程中的温室气体排放情况(减排项目可以看作企业的负排放增量),理论上可以汇总得到关于一定区域内的碳排放总量。但是,就目前来说,现有的自下而上的核算体系尚不能涵盖经济生活的各个方面,对于产品和企业的碳核算还不能覆盖所有的产品和企业(组织),因而只有部分的信息,无法汇总得到区域层面的总碳排放情况。同时,现有的各类标准、指南也只是尝试,在核算范围、生命周期核算环节、处理碳抵消活动、信息报告要求等方面还存在大量分歧,尚未形成国际普遍接受的规范标准,未来这一领域具有很大的发展空间。
2.2 自下而上的核算体系的特殊作用
从理论上来看,对于国家碳排放核算来说,只需要利用自下而上的核算体系,核算各排放源的直接排放并进行汇总就可以下。但是,从管理层面上来说,要对各个直接排放源进行监控和管理,难度非常大,成本非常高。因此,通过自下而上的碳足迹核算,如企业碳足迹指标中将企业的间接排放纳入核算范围,从而可利用企业的供应链管理,推动市场力量来约束整个供应链上的碳排放,不仅可以减少管理成本,同时可以促进市场和产业的发展。产品碳足迹核算也具有同样的作用,它是通过碳足迹的标识来影响消费选择,通过消费选择的变化趋势来影响企业的产品供给,从而通过企业来影响整个供应链的碳排放。可见,自下而上的核算体系具有全面调动市场力量和社会力量的作用,可以与自上而下的核算体系形成良好的互补。
正是由于这种自下而上的碳核算体系的发展,促进了发达国家企业和民间社会的自愿性减排活动和大量创新的低碳经济实践。
从发达国家推进碳减排的过程来看,采取的大多是强制减排与自愿减排结合的方式。强制减排是在约束性指标引导下的,其背后是IPCC的国家温室气体清单核算,以及在此基础上配置各主要排放源企业的排放额度。自愿减排的覆盖面则可以更广,不仅有所谓重点企业还包括大量非重点企业,甚至包括普通的公众与基层社区。企业可以加入自愿减排计划,进行碳交易,社会上各个主体可以进行碳足迹核算和碳排放信息公开,促进碳标识计划和碳补偿计划等,而这些计划运作的背后是各类碳足迹核算体系的支撑。如前所述,在自愿减排领域,开发的碳核算方法和碳计算器有很多,虽然质量不一,但是对于促进全社会应对气候变化的意识和共同行动具有重要作用,这为全社会投入碳减排创造了条件。
3 对中国推进节能减排工作的启示
推动节能减排的压力可能主要来自三个方面,即行政力量、市场力量和社会力量。从我国当前自上而下的节能减排工作推进来看,行政力量已经得到很大的发挥,但是市场力量和社会力量尚未得到启动。
我国现行的“节能减排”工作形成了上级政府一方面督促下级政府,另一方面直接监督所管辖的重点企业,进行以项目为导向、以工程为载体的节能改造的模式。这一模式的突出优点在于以行政力有效地保障了节能减排的执行力,使既定的减排目标成为可预期。但其不足之处也十分明显,如难以推动全社会的持续减排,难以顾及整个经济运行模式的优化。毕竟由于人、财、物等资源的约束,政府直接监管的“点”是十分有限的。如果这些“点”未能形成“面”,则难以系统地、在最广泛的程度上推动一个社会的生产方式与生活方式的低碳化。于是,节能减排工作的成就被局限于个别企业或试点的成功。那些未被触及的非重点企业、其他行业或普通公众,可能既缺乏节能减排的积极性也缺乏必要的方法和途径。
就节能减排推进的长效机制而言,必须建立强大而健全的、与我国行政推进机制相匹配的市场机制,必须调动全社会各类利益主体的积极性来推进碳减排。其突出的特点是不仅包括自上而下的推进,还包括自下而上的碳减排努力。
从发达国家的经验来看,碳核算体系发展对促进发达国家的碳减排和低碳社会发展起到了很大的作用。通过自上而下的核算体系,政府可以评估本国的温室气体排放情况及其减排潜力,并在此基础上推动自上而下的减排活动,包括能源结构转变、节能技术或设备的推广等。但是民间的力量和市场力量被广泛调动起来,其基础则是自下而上的碳排放核算。
自下而上的碳核算体系,特别是基于产品和基于企业的碳核算体系,为企业和普通大众寻找减排途径提供了基础。而且,基于产品和企业的核算有助于利用供求关系以及供应链管理来带动整个社会的减排动力,有助于优化经济发展模式。从这一点上来说,促进我国自下而上的碳核算体系的发展有助于推动我国尚未启动的节能减排的市场力量和社会力量,从而促进全社会的节能减排行动力。
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CHEN Hongmin
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