碳排放核算方法概述与比较研究

郝千婷 黄明祥, 包 刚

（1 环境保护部信息中心，北京100029; 2 内蒙古师范大学，内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室，呼和浩特 010022）

1.引言

自1988年全球气候变暖的警钟敲响以来，气候变化已成为当前全世界共同关注的话题。1992年6月4日，《联合国气候变化框架公约》在联合国环发大会上通过，中国成为缔约国之一；1997年12月11日，各国签订《京都议定书》，中国加入；2007年6月，国家发改委出台并发布了《中国应对气候变化方案》；同年12月，国家发改委及其他有关部门制定印发了《节能减排综合性工作方案》；2009年12月7日召开的哥本哈根大会形成了《哥本哈根协议》，中国批准并承诺到2020年，在2005年水平上削减碳密度40%-45%。面临如此大的减排压力，加上我国能源高度依赖进口，环境污染加剧，绿色贸易壁垒，因此中国要继续走“低碳”的环境保护新道路[1]。低碳模式被提出后，受到了全世界专家学者的关注和热捧。当前关于碳排放核算的研究主要有四类，即IPCC清单法[2]、实测法[3]、物料衡算法[4]、模型因素分解法[5]等。本文主要对当前的碳排放核算方法进行概述，介绍了各核算方法的基本原理和方法，并分析了各核算方法的特点，为碳排放核算及其方法的选取提供参考依据。

2.碳排放核算方法

2.1 IPCC清单法

在认识到潜在的全球气候变化问题后，世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）在1988年共同建立了政府间气候变化专门委员会（IPCC）。IPCC的一项活动是，通过其在国家温室气体清单方法方面的工作，为《联合国气候变化框架公约》提供支持。《2006年IPCC国家温室气体指南》是对其以前编写的《国家温室气体排放清单指南》的更新。根据指南概述介绍，指南提供的一些方法可用于估算国家温室气体人为源排放和汇清除清单。其类别分为：能源，工业过程和产品使用，农业、林业和其他土地利用，废弃物等（图1）。其中能源部门通常是温室气体排放清单中的最重要部门，在发达国家，其贡献一般占CO2排放量的90%以上和温室气体总排放量的75%。CO2数量一般占能源部门排放量的95%，其余的为甲烷和氧化亚氮。固定源燃烧通常造成能源部门温室气体排放量的约70%。这些排放大约一半与能源工业中的燃烧相关，主要是发电厂和炼油厂，移动源（道路和其他交通）燃烧造成能源部门约1/4的排放量[1]。孙建卫[6]等人结合IPCC的清单方法对中国历年碳排放进行了核算。裴克毅[7]等依据IPCC第三次评估报告与国内外最新的研究成果说明气候变暖的可能趋势以及对生态系统和社会经济的影响。韩颖[8]等人根据IPCC的清单方法计算我国钢铁工业的碳排放情况，得出优化能源消费结构是最有效的减排途径。

图1 源排放与汇清除的主要类别

2.2 实测法

实测法是通过采集排放气体，并测量其流速、流量、浓度等从而计算气体的排放总量。通常实测法的基础数据主要来源于环境监测站，因此具有较高的精度，但是采集样品要求有代表性，否则测量结果也毫无意义。为此，常常测定时不止测定一个样品取值，而是测定多次。在计算时，流量取算术平均值，浓度取加权平均值。并且采用实测法计算的数据仍需与其他方法所得数据进行对照验证，如偏差较大则需核实、调整。此方法需要人力物力较多，费用较大。实测法公式为：

其中，G：某气体排放量；

Q：介质（空气）流量；

C：介质中某气体浓度；

K：公式中单位换算系数。

目前采用实测法对碳排放进行核算的实例较少，多数为锅炉燃烧过程中废气污染物的核算，曲波[9]等研究在确定锅炉房大气污染物的排放量时，可以采用物料衡算法和实测法相结合的方法。王雪娜[10]等对碳源碳排量的测算办法进行了讨论，指出目前一般农业生产、森林生态系统排碳量的估算均是基于实测法。

2.3 物料衡算法（质量平衡法）

物料衡算法是对生产过程中所使用的物料情况进行定量分析的方法，其基本原理就是质量守恒定律，即投入某系统或设备的物料质量必然等于该系统产出物质的质量。是把工业排放源的排放量、生产工艺和管理、资源（原材料、水源、能源）的综合利用及环境治理结合起来，系统、全面地研究生产过程中排放物的产生、排放的一种科学有效的计算方法[11]。是一种理论估算方法，特别适用于无法实测的污染源的估算。此方法需要人力、物力较少，费用较小。但是采用此方法计算时，必须详细掌握企业的生产工艺、污染治理、管理水平等情况。物料衡算法公式为：

其中，G投入：投入物料总和；

G产品：所得产品量总和；

G流失：物料和产品流失量总和。

IPCC指南中农林和其他土地利用部门使用的存量变化法，就是根据活体生物量和死亡有机物库中碳含量随时间的变化情况来估算CO2排放量[2]。张德英[3]等人在讨论碳源排碳量的测算办法中指出物料衡算法适用于整个生产过程的总物料衡算，也适用于生产过程中某一局部生产过程的物料衡算。目前大部分的碳源排碳量的估算和基础数据的获取大都是以此方法为基础。

2.4 因素分解法

因素分解法是探讨影响碳排放问题的一个比较常用的方法，能够更好地研究如何有效降低CO2排放量，定量分析影响CO2排放量的各类因素，以及揭示CO2排放量与影响因素的作用关系，国内外学者做了很多研究，构建了各种模型。常见的有IPAT模型[12]、STIRPAT模型[13]、Kara模型[14]、LMDI分解法[15]、Lespeyres分解法[16]等。李忠民[17]等基于IPAT方程对1999—2008年我国各省区碳排放数据进行分析；李国志[18、19]等基于STIRPAT模型和面板数据方法，分析了人口、经济、技术对CO2排放的影响；查冬兰[20]等人引入Theil指数和Kaya因子，深入研究能源消耗导致的地区间人均CO2排放的差别；孙建卫[21]等人应用因素分解方法对中国历年来碳排放量和碳排放强度及其变化的因素进行了时间序列分析；徐国泉[22]等人基于碳排放量的基本等式，采用LMDI法，建立中国人均碳排放的因素分解模型，定量分析了1995—2004年间，能源结构、能源效率和经济发展等因素的变化对中国人均碳排放的影响。

3.方法比较分析

通过以上四种碳排放核算方法概述可以看出，每种方法其计算原理各不相同，每种方法都有其应用特点和适用场景。为了更好地比较各方法，本文对各方法进行了比较和分析，分析从方法计算的输入、输出、适用范围和特点做了详细归纳，见表1。

表1 各类方法比较

通过表1可见，IPCC清单法估算二氧化碳排放量，是目前较为实用和简洁的方法，对于统计数据不够详尽的情况有较好的适用性。但是因各地的生产、生活方式及条件存在极大差别，采用此方法估算到的数据可靠性不是很高。实测法虽然具有较高的精度，但对二氧化碳单独进行连续监测的成本相当高，并且样本要有代表性，监测范围有限，一般认为并不合理。物料衡算法是基于有完备的基础数据记录的详细统计估算法，以我国统计现状来看相对难以实现，并且在使用这种方法进行估算时，只能以现有的数据为依托进行单向计算，不能反映与行业或经济单位相关的经济要素对其产生的动态影响。影响因素分解模型法虽然可以对CO2排放量进行动态分析，但是必须已知各类影响因素的详细参数。

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