低碳经济下上海市能源需求暨碳排放情景分析

黄 芳，江可申，卢愿清，吴 优

（1.南京航空航天大学 经济管理学院，江苏 南京 210016；2.南京信息工程大学 经济管理学院，江苏 南京 210044）

一、引 言

城市以其人口数量多、密度大以及工业化程度高等特点成为主要能源消费区以及碳排放源，在中国，城市能源消费量占到总能源消费的75%，城市碳排放量占85%[1]。多数预测表明，中国2050年时的城市化率可能达到70%甚至更高，届时中国的人口总量会达到14亿～15亿，即中国将有10亿多人口生活在城市，这必然会导致能源需求量和碳排放的增加，如果不妥善处理，中国的温室气体排放必然会显著增加。2008年初，国家建设部与WWF（世界自然基金会）以上海和保定两市为试点，联合推出“低碳城市”；国家发改委下发通知，明确将在广东、辽宁、湖北、陕西、云南五省和天津、重庆、深圳、厦门、杭州、南昌、贵阳、保定八市首先开展低碳省区和低碳城市试点工作。迄今为止，北京、河北、上海、江苏、浙江、广东、山东、四川等多个省市纷纷提出了低碳城市建设的想法和初步计划。因此，为了实现中国政府在哥本哈根世界气候大会上做出的关于“到2020年中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降40%～45%”的承诺，在中国的经济相对发达地区开展低碳城市建设探索，尤为重要。

作为中国经济金融中心的国际化大都市，上海的低碳发展显得尤为重要，很多学者对此进行了研究。Guo Ru，Cao Xiaojing等基于上海市经济生产总值和能源效率设计了12种情景预测了上海2010和2020年的碳排放量[2]。Li Li，Chang⁃hong Chen等基于经济上产总值和能源强度和人均GDP建立了三种情景预测了上海市2020年的碳排放量[3]。他们的研究都从不同角度、在不同情境设计下预测了未来10年内上海市的能源消费碳排量，但是没有考虑到碳强度变化的因素，本文在此基础上，引用IPCC各能源碳排放因子计算出上海能源消费的二氧化碳排放量，根据上海经济生产总值、能源强度和碳强度等相关指标标准预测了上海市在基准情景和低碳情景之下2015和2020年的能源需求和碳排放量。

二、模型和数据

（一）能源消耗强度及数量测算

能源消耗强度，是指国民经济在生产中的单位能耗水平，单位国内生产总值所消耗的能源数量，单位为（万吨标准煤），用字母E表示。将GDP和能源消耗量按照三次产业进行分解，即可得到各个产业的能源消耗强度：

假设g为经济总值的增长速度，e为能源强度的下降率，则能源需求总量：

其中G0、E0分别为基期经济生产总值、能源消耗总量，经济增长会导致能源消耗的增长，而能源强度的下降会导致能源消耗的降低，

此时，It=G0E0=I0（基期能源消耗），能源消耗总量与经济增长无关联，二者协调发展，经济增长与能源消耗“脱钩”。

（二）二氧化碳碳排放量测算

根据《IPCC2006国家温室气体清单指南》[4]中的缺省二氧化碳排放系数，能源消费二氧化碳的排放总量可用以下公式来计算：

其中Q是能源消费引起的二氧化碳排放总量（万吨）；Aij指的是第i部门消耗的第j种能源数量（万吨或者亿立方米）；Fj表示第j种能源的折标准煤系数；N为标准煤热值，万吨标准煤热值为2.93×105GJ；Cj表示第j种能源的二氧化碳碳排放系数。

设S为碳强度，指的是单位经济生产总值的二氧化碳排放量，总的二氧化碳排放强度为：

将（4）式代入（5）式可得出：

因此在Fj、N、Cj既定的情况下，能源消费产生的二氧化碳排放强度S只与能源结构、产业结构以及能源强度有关。

（三）数据来源

上海市能源消费数量和生产总值等数据由《新中国60年统计资料汇编》和《上海市统计年鉴》（2001-2011年）中相关数据整理所得。二氧化碳碳排放系数采用《IPCC2006国家温室气体清单指南》中的二氧化碳排放系数。

情景设定数据参考中国社会科学所《2020年我国小康社会主要经济社会指标测算》以及《上海市国民经济和社会发

展第十二个五年规划纲要》中对能源约束性指标的规定。

三、上海市能源消费和二氧化碳排放现状

（一）上海市能源消费现状

上海经济总量自1992年以来连续19年保持两位数增长，以工业经济为主导的经济总量的快速发展使得能源消耗数量也大大增加，如图1所示，上海市能源消耗数量从2000年的5499万吨增长到2010年的11160.87万吨。但随着技术进步和节能政策的实施，能源强度有所减低，由2000年的1.15吨标煤/万元降至2010年的0.65吨标煤/万元。

图1 2000-2010年上海市能源消费总量及能源强度折线图

从能源消费结构上来看，主要能源中，煤类能源占比重最多，其次是油品，比重最低的是天然气和水电如图2所示，但随着清洁能源技术的发展，天然气和水电的比例在逐年上升，天然气从2000年的0.6%增至2010年的4.0%。从产业结构上来看（如图3），第一产业终端能源消费量逐年降低，从2000年的103.37万吨标准煤降至2010年的63.49万吨标准煤。第二产业是各年度的耗能“主力”，总量曾逐年递增趋势，但占总消费量的比率逐年降低，从2000年的68.7%降至2010年的56.9%。第三产业和居民消费能源曾逐年增加趋势。

图2 2000-2010年上海市能源消费结构示意图

图3 2000-2010年上海市居民及各产业终端能源消费量

（二）上海市二氧化碳排放现状

煤类能源对CO2排放贡献率大，它每生产一单位能量所释放出的CO2比石油多29%，比天然气多80%[5]。以化石燃料为主体的能源消费结构决定了二氧化碳等温室气体排放的增加，如图4所示，从2000年到2010年，上海市二氧化碳排放量总体呈上升趋势，2010年能源消费导致的二氧化碳排放量达到23828.20万吨，是2000年排放量的1.7倍。从结构上来看，煤炭消费排放的二氧化碳所占比重最大，其次是石油，天然气最低。虽然2000-2010年二氧化碳排放总量逐年上升而且经济生产总值保持两位数的递增趋势，但是碳强度曾下降趋势，从2000年的2.89降至2010年的1.41吨/万元（如图5所示）。

图4 2000-2010年上海市各能源消费的碳排放量

图5 2000-2010年上海市生产总值和碳强度

四、上海市能源需求情景预测及碳排放分析

（一）情景设计

上海市作为中国综合经济最为发达的大城市之一，针对其近年来的经济发展和能源消耗的现状和发展趋势，同时根据与未来能源需求暨碳排放密切相关的几个主要因素，本文设计了2个情景。这2个情景都是探讨在既定的经济社会发展目标下的可持续发展情景，也均可作为减缓未来二氧化碳排放的情景。

（1）基准情景（Business as Usual Scenario，BAU）。该情景充分考虑了上海市未来发展的需求和愿望，经济发展遵循经济学普遍规律，经济发展方式转变和节能减排政策继续受到重视，随着综合国力的提高，技术投入大，技术进步进展较快，产业结构有所调整。鉴于上海在中国以及国际上的地位以及上海正在积极采取的节能减排措施，所以本文在情景预测各指标定值时坚持高标准、高期望的原则，在基准情景的设立中就考虑到上海市应该会不断优化自己的产业结构和能源结构并且积极开发新能源技术，有信心完成十二五规划以及国家相关目标。

（2）低碳情景（Low-carbon Scenario，LC）。该情景综合考虑了经济社会的可持续发展、能源安全、国内环境和低碳之路的要求，是在强化技术进步、改变经济发展模式、改变消费方式、实现低能耗、低温室气体排放方面做出重大努力的能源需求与碳排放情景。该情景设想经济发展方式、能源结构优化、节能减排技术乃至生活方式引导方面均有重大改观，经济社会发展与能源、环境之间达到较和谐的状态，能源强度和碳强度基本达到发达国家当前的水平属于主要依靠城市自身努力，尽力争取可以实现的低碳发展情景。

（二）情景分析

（1）基准情景分析与预测。生产总值和能源消耗强度是预测能源消耗的主要变量，所以先进行生产总值和能源强度预测。按照上海市十二五规划，上海市2011年至2015年经济保持平稳增长，全市生产总值年均增长率预期为8%[6]。服务经济为主的产业结构基本形成，第三产业增加值占全市生产总值比重达到65%左右。国家对上海的战略定位和要求为，到2020年上海要基本建成与我国经济实力和国际地位相适应、具有全球资源配置能力的国际经济、金融、贸易、航运中心，基本建成经济繁荣、社会和谐、环境优美的社会主义现代化国际大都市，为建设具有较强国际竞争力的长三角世界级城市群做出贡献。《2020年我国小康社会主要经济社会指标测算》中国家的高线年增长率为7%，鉴于上海的经济领衔地位应该以高线要求，2015-2020年的全市生产总值的年均增长率为7%。因此假设在基准情景下上海市的经济增速在2011-2015年保持为8%、2016-2020年间保持为7%。以2010年为基期根据公式（8）估算未来上海经济生产总值，根据上海市统计局数据，2010年上海市经济生产总值为16872.42亿元。

同时假设上海能够完成上海市“十二五”规划的约束性能耗目标，即万元生产总值综合能耗为降低18%，即达到0.566。为了完成这一目标上海市能源消耗强度必须以平均每年4.05%的速度递减，至2020年上海能源强度将降低到0.464吨标煤/万元。按照这种发展趋势，在基准情景下未来上海能耗总量为：

中国政府在2009年哥本哈根气候大会上承诺：到2020年，我国单位国内生产总值（GDP）二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%。上海作为中国最为发达的城市，应该积极采取措施为实现这一目标做出贡献，因此假设到2020年上海的碳强度比2005年降低了45%，那么这一期间上海碳强度的平均降速为2.91%，按此速率，2015年上海市碳强度为1.287吨/万元。

（2）低碳情景分析与预测。低碳经济，指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。据此推测2020年上海市的综合能耗可达到发达国家目前的能耗强度，0.279吨标煤/万元。要想达到此目标，2010—2020年能源强度年平均降幅要达到9%，据此速度可得2015年的能源消耗强度为0.431吨标煤/万元。此时，经济增长与能源消耗脱钩，根据公式可计算出经济增速为：8.3%。

在低碳经济发展背景下，上海作为中国的经济金融中心，应该采取更积极的国际合作和技术转移措施，加快产业结构调整步伐和清洁能源的替代，据此可预测上海在2020年可达到西欧发达国家本世纪初的水平，571吨/百万美元，并据此降速可推算出2015年上海市碳强度。

（三）情景预测结果

根据前面的分析和相关公式，可以计算出未来三种情景之下的能源消耗以及碳排放情况，如表1所示。根据以上情景分析，考虑到未来经济总量、产业结构 和能源结构，可以得出各种情境下的二氧化碳排放量，如表1所示，基准情景下的能源需求和碳排放量要远高于低碳情景下的数量。

表1 上海市能源和碳排放情景预测结果

五、结果分析及政策建议

分析发现，虽然上海市经济的高速发展导致能源消费的持续增加进而导致二氧化碳排放总量的增加，但能源强度和碳强度逐年降低。说明经济增长和降低碳排放不是相互矛盾的。

预测结果显示，不管是在何种情景之下，上海市的碳排放都高于当前水平，尤其在基准情景之下能源消耗及其碳排放量都远超当前水平。即使是基准情景本文的能源强度和碳强度指标都是高标准，而低碳情景的指标标准是非常“苛刻”的，所以本文预测的能源消费量和碳排放量是非常保守的，实际的数量应该稍大。因此要想达到上海市“十二五”规划中关于能源强度和减排的约束性指标，以及要想实现可持续发展、成为国际化生态型宜居型低碳城，上海市面临的能源和减排压力还是很大的。能源消费及碳排放量与经济生产总值、行业结构、能源结构、技术进步以及人口数量和生活方式等很多方面都有着密切的关系。以下是根据上海的实际情况提出的相关政策建议。

（一）经济政策

从经济发展的角度来看，上海作为中国的经济中心，保证经济又快又好发展是重要目标，但是在经济发展的同时，一定要综合考虑能源、环境因素，实现向低碳经济转型，大力发展第三产业和高新技术产业。尤其在低碳情景下，上海的能源强度和碳强度指标降低比率较大，若以当前上海的经济发展模式，保持8.3%的经济增速绝对是个“奇迹”，很难达到。因此必须要创新经济发展方式，优化经济结构，促进经济转型。

（二）能源政策

从能源消费现状和趋势上来看，并结合当前上海市的能源储备情况，上海市能源存在总量缺乏、结构不完善等问题，但是这些问题的解决需要时间。因此短期内上海市还是应该以节能减排、调整产业结构为经济发展重点，即选择节能情景作为未来5到10年的发展模式。从长期来看，上海还是应该通过改变能源结构，降低煤、石油等化石能源的使用，增加清洁能源和可再生能源的使用。

（三）减排政策

从碳排放情况来看，碳排放量曾上升趋势，因此上海要想发展成为低碳城市甚至零排放城市，必须在未来重点发展新能源、氢能电网、环保建筑、燃料电池公交，倡导市民低碳消费、低碳生活，积极增加城市绿化面积，以商业和居住为重点推进可持续能源计划促进能源更新，进而减少碳排放。在转变经济发展方式和改善能源结构的同时，还应广泛采用“碳捕捉”，二氧化碳资源性利用等低碳减排技术，争取实现经济发展和碳排放量“反向”的良性发展。

[1]Dhakal S.Urban energy use and Cities’CO2emissions in Chi⁃na and policy implications[J].Energy Policy，2009，37(4):4208-4219.

[2]Guo Ru，Cao Xiaojing，et al.The Strategy of Energy-related Carbon Emission Reduction in Shanghai[J].Energy Policy，2010，38(1):633-638.

[3]Li Li，Changhong Chen，et al.Energy Demand and Carbon Emissions under Different Development Scenarios for Shang⁃hai[J].Energy Policy，2010，38(9):4797-4807.

[4]IPCC.IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Invento⁃ries Volume[EB/OL].（2006-01-01）[2011-08-10].http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol2.html.2011.

[5]郎一环，王礼茂，王冬梅.能源合理利用与CO2减排的国际经验及其对我国的启示[J].地理科学进展，2003，（4）:28-34.

[6]上海市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要[EB/OL].（2011-01-01）[2011-03-22].http://www.wmsh.gov.cn/xinwen/201101/t20110124_89176.htm.

[7]IEA.World Energy Outlook[R].IEA Publications，2006.