郑州市不同产业的碳排放特征及减排潜力分析

侯丽朋， 唐军， 赵荣钦， 刘秉涛， 丁明磊， 张战平

(1.华北水利水电大学 资源与环境学院，河南 郑州 450045； 2.华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南 郑州 450045)

CEenergy-i= Qenergy-iHenergy-i(Cenergy-i+Menergy-i)=

Qenergy-iIenergy-i。



郑州市不同产业的碳排放特征及减排潜力分析

侯丽朋， 唐军， 赵荣钦， 刘秉涛， 丁明磊， 张战平

(1.华北水利水电大学 资源与环境学院，河南 郑州 450045； 2.华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南 郑州 450045)

产业碳排放是区域主要碳排放源。为了解不同产业碳排放的特征，为企业碳核查及碳交易提供数据支撑，以郑州市为研究对象，对2000—2011年的产业碳排放量进行了核算，并对产业碳排放强度及碳减排潜力进行了分析，得出以下结论：①郑州市产业碳排放量增长迅速。产业碳排放量由2000年的613.87万t增长到2011年的2 010.52万t，增长了2.3倍，年均增长率为11.6%，其中制造业(特别是电力、热力的生产与供应业)是产业碳排放的主要来源。②郑州市产业碳排放强度呈下降趋势。2005年产业碳排放强度为1.95 t/万元，2011年下降到1.31 t/万元，下降率为18.74%；部分行业碳排放强度呈增加趋势，如塑料品制造业2011年的碳排放强度比2005年的增加了约4倍。③郑州市产业碳减排潜力巨大。2050年，低碳情景下的产业碳排放量为5 072.26万t,比基准情景下的碳排放量减少了814.14万t,碳减排比例约为13.83%。④低碳情景下的产业碳排放峰值出现的时间早于基准情景下的。低碳情景下的产业碳排放于2038年达到峰值(5 324.14万t)，基准情景下的产业碳排放于2046年达到峰值(5 914.37万t)。⑤为推动城市低碳转型，郑州市要大力发展低碳产业，改造传统制造业，改善能源结构，限制高耗能产业行业，积极发展现代服务业。这些结论可为郑州市的发展规划提供参考。

产业碳排放；碳减排潜力；郑州市；低碳情景下；基准情景下

城市是区域主要碳排放源产生地，人类产业活动碳排放是城市碳排放最主要的组成部分。关于产业碳排放的研究可在不同层面展开：国际层面产业碳排放主要关注国际贸易碳排放[1-3]、碳责任分担[4]及碳排放影响机制[5-7]；国家层面产业碳排放研究主要探讨不同省区的差异[8]。城市是人类活动最集中的区域，对城市产业碳排放的研究为当前碳排放研究的热点之一[9]。

关于产业碳排放的研究主要集中在3个方面：①产业碳排放差异研究。产业碳排放差异研究主要明确不同产业碳排放的构成特征及其演变规律[10-12]。研究结果表明，区域碳排放主要集中于工业部门，该部门规模扩大是影响碳排放格局的最主要因素，城市碳排放强度下降主要是由于工业碳排放强度的下降引起的。②产业碳排放影响因素探讨。王常凯等[13]采用LMDI因素分解分析法对我国煤炭电力行业的生产、输配、终端消费过程的碳排放进行了研究；国涓等[14]利用修正的Laspeyres指数分解方法分析了影响1994—2007年中国工业部门CO2排放的主要因素，并解析了其原因；朱俏俏等[15]分析了资源型产业与制造业的碳排放量与经济发展的关系。分析这些成果后发现，产业碳排放量增加而碳排放强度下降归因于生产技术的进步和能源效率的提升[16-17]。③产业碳排放与经济发展的关系。基于Tapio脱钩指标，王君华等[18]对2000—2011年工业行业经济增长与碳排放的脱钩指数进行了分析；吴常艳等[19]采用投入产出生命周期评价方法对江苏省行业碳排放及碳减排潜力进行了分析；赵荣钦等[20]对大学校园内的碳排放及碳减排潜力进行了分析，并提出了减排策略；张维阳等[21]对国内外关于碳排放、经济、产业系统相互关系的研究进行了系统梳理，重点关注了低碳应用领域；王凯等[22]分析了服务业经济增长与碳排放的耦合关系。这些研究结果表明，经济规模扩大导致碳排放量增加，技术进步提升了碳循环效率。

关于产业碳排放的分析方法主要有以下几种方法：政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)清单法[23]、投入产出法[19]、因素分解分析法[24-25]、脱钩分析法[26]等 。

目前关于产业碳排放的研究侧重于城市整体或典型产业，对于城市不同产业的碳排放特征及碳减排潜力的研究还需进一步加强。郑州市处于快速城市化阶段，煤炭、金属等重工业的发展造成了大量碳排放[27]，这在当前我国快速城市化地区具有较好的代表性。笔者选取郑州市三大产业中的36个行业为研究对象，基于碳排放量核算结果，分析了其碳减排潜力，该成果可为郑州市发展低碳经济的规划提供参考。

1 基于IPCC温室气体清单的产业碳排放核算方法

对郑州市不同产业碳排放及其强度进行核算主要采用以下数据：产业行业工业生产总值，产业行业工业增加值，产业行业工业能源购进、消费与库存等。以上数据主要来自2000—2013年的《郑州市统计年鉴》和《河南省统计年鉴》。

在《2006年IPCC国家温室气体清单指南》[28]的核算方法及参数的基础上，结合中国各类能源的发热值等相关指标，建立了郑州市产业碳排放的核算公式，即：

CEenergy-i=Qenergy-iHenergy-i(Cenergy-i+Menergy-i)=

Qenergy-iIenergy-i。

式中：CEenergy-i为第i种能源的碳排放量；Qenergy-i为第i种能源的消费量；Henergy-i为第i种能源的净发热值；Cenergy-i为第i种能源的碳排放系数；Menergy-i为第i种能源的CH4排放系数；Ienergy-i为第i种能源的总碳排放系数，各指标的数量单位及具体取值见文献[29]。为尽量符合中国的实际情况，各种能源的净发热值主要参考《中国能源统计年鉴》，而缺省的碳含量、氧化碳因子和CH4排放系数等指标，由于国内缺乏相关的研究成果，因此其取值参考《2006年IPCC国家温室气体清单指南》。

碳排放强度定义为单位工业增加值的碳排放量，其计算公式为：

式中：CE为产业碳排放量，万t；G为产业工业增加值，亿元。

2 基于情景分析的碳排放预测及碳减排潜力分析方法

情景分析法又称前景描述法，是在假定某种趋势将持续到未来的前提下，对预测对象可能出现的情况及引起的后果做出预测的方法。郑州市产业碳减排潜力分析主要在不同情景下的碳排放强度约束指标下进行。“十一五”期间，郑州市经济增长率为13.0%，“十二五”期间该值为11.2%，“十三五”规划要求经济增长率需控制在10.0%以内，根据该约束指标，设置两种情景对郑州市产业碳减排潜力进行分析。

1)低碳情景。按照中国政府提出的“2020年单位国民生产总值碳排放强度比2005年的下降40%～45%”的最高目标进行设置。2005年郑州市产业碳排放强度为1.95 t/万元，则低碳情景下2020年的产业碳排放强度可设置为1.07 t/万元。在低碳情景下，“十三五”期间经济增长率约为6.45%。

2)基准情景。按照2000—2011年郑州市产业碳排放强度自然状态下年均下降率6.35%的幅度进行产业碳减排潜力分析。

3 结果分析

3.1 郑州市不同产业碳排放特征分析

郑州市不同产业碳排放核算结果见表1。由表1可知：①郑州市产业碳排放增长迅速。2005年产业碳排放量1 221.66万t，该值约是2000年产业碳排放量613.87万t的1.65倍；2000—2005年产业碳排放年均增长率为14.96%；2011年产业碳排放量2 010.52万t，与2000年相比，碳排放量增长了2.3倍，年均增长率为11.6%。②郑州市产业碳排放强度持续下降。对于产业碳排放强度值，2000年的为3.27 t/万元，2005年的下降为1.95 t/万元，2011年的下降为1.31 t/万元，与2000年的相比2005年的和2011年的下降率分别为40.37%和59.94%，表明碳排放生产能力的提升，即单位碳排放创造更多的社会经济产出，碳循环的效率得到提高。

为进一步分析高耗能、高排放行业的碳排放特征，现将郑州市碳排放量前十的行业进行单独分析，结果见表2。

表1 郑州市不同产业碳排放量及碳排放强度

注：表中数据“0.00”是指其值小于0.005。

表2 2000—2012年郑州市十大行业碳排放量及比重平均值

注：有色金属冶炼及压延加工业碳排放量的极值交替出现在某几个年份，虽然碳排放量年平均值较大，但其比重小于非金属矿物制品业的碳排放；黑色金属冶炼及压延加工业、造纸及纸制品制造业和食品制造业的碳排放量情况类似。

由表2可知：①郑州市碳排放量位于前十的行业多为高能耗、高污染行业，这些行业消耗了较多的能源物质，构成了产业碳排放的主体，其碳排放量总和占总排放量的97%以上，其余26个行业碳排放的比重不足3%。②电力、热力的生产和供应业是行业主要的碳源，2000年该行业碳排放量为207.29万t，占行业碳排放总量的33.77%；2005年产业碳排放量增长至554.65万t，是2000年的2.68倍，占行业总排放量的45.40%；2011年，该行业碳排放量为1 108.45万t，是2000年碳排放量的5.35倍，占行业总排放量的55.13%。③有色金属冶炼及压延加工业和非金属矿物制品业分别居行业碳排放量的第二、第三位，2000年，这两个行业的碳排放量分别为54.68万t和114.46万t，分别占碳排放总量的8.91%和18.65%，低于电力、热力的生产和供应业，高于其他行业；2005年二者碳排放量占排放总量的比重分别为18.40%和16.70%；2011年二者碳排放量占排放总量的比重分别为12.63%和14.21%。总体而言，有色金属冶炼及压延加工业的碳排放量比重呈下降趋势，其数值维持在10%～20%，非金属矿物制品的碳排放比重呈现先上升后下降的趋势，最大值为23.03%(2006年)。④食品制造业的碳排放量比重迅速下降，2000年其比重为17.95%，2011年其比重则仅为0.65%，下降比率约为96.38%；除了上述行业外，其余各行业碳排放量比重多维持在一个稳定水平。

郑州市行业碳排放强度排名情况见表3。由表3可知：制造业的碳排放强度整体上呈现下降的趋势；电力和热力的生产和供应业是碳排放强度最大的行业，年均碳排放强度4.41 t/万元，是煤炭开采与洗选业碳排放强度0.51 t/万元的8.65倍，其次为有色金属冶炼及压延加工业和化学原料及化学制品制造业，其碳排放强度年均值分别为3.16 t/万元和2.09 t/万元。由这些数据可知，郑州市电力、热力的生产和供应业的节能减排效果较差，能源利用效率较低，没有摆脱高耗能、高排放的传统发展模式，是未来郑州市低碳发展整治的重点。

表3 郑州市十大行业碳排放强度

3.2 郑州市不同产业碳减排潜力分析

基于碳减排潜力情景分析方法，得到2016—2050年郑州市产业碳排放预测及碳减排潜力分析数据，如图1所示。

图1 郑州市产业碳减排潜力分析

由图1可知：①郑州市产业碳排放量呈先增加后下降趋势。基准情景下，产业碳排放峰值5 914.37万t于2046年出现，该值是2011年的2.94倍，是2000年的9.63倍；2046年低碳情景下产业碳排放量为5 199.51万t，与基准情景下的峰值相比，产业碳减排量约为714.87万t，碳减排约12.09%；低碳情景下，产业碳排放峰值出现于2038年，略早于基准情景下的峰值，其碳排放峰值为5 324.14万t，是2000年的8.67倍，是2011年的2.65倍；2038年基准情景下的产业碳排放量为5 818.26万t，年度产业碳减排量为494.12万t，碳减排约8.49%。②产业碳排放强度明显下降。基准情景下，2020年的产业碳排放强度为1.07 t/万元，与2005年的相比，约下降45.00%，2050年的碳排放强度为0.54 t/万元，与2005年的相比，约下降72.31%；低碳情景下，2050年的产业碳排放强度为0.47 t/万元，与2005年的相比，约下降75.90%。产业碳排放强度的下降表明，产业生产过程中碳循环效率得到提升，单位碳排放的社会经济产出得到提高。③2020年之前，低碳情景下的产业碳排放量高于基准情景下的。低碳情景下，按照45.00%的减排目标进行产业碳减排潜力分析，2020年之前该情景下的产业碳排放量大于基准情景下的，但是产业碳减排量及减排比例一直处于增加状态；2020年之后，低碳约束下的产业碳排放量逐渐小于基准情景下的，且二者的差值逐渐增大；可见，低碳目标的约束有助于产业碳减排，碳减排政策的效应逐渐明显表现出来。

基准情景下，2030年产业碳排放量将达到5 450.74万t，碳排放强度0.85 t/万元；低碳情景下，2030年产业碳排放量为5 191.77万t，碳排放强度0.81 t/万元，与基准情景下的相比，碳减排量为258.97万t，约减排4.75%。2050年，基准情景下的产业碳排放量为5 886.40万t，碳排放强度0.54 t/万元；2050年低碳情景下的产业碳排放量为5 072.26万t，碳排放强度为0.47 t/万元，碳减排约13.83%，碳减排量为814.14万t，该值大于2000年产业碳排放总量。郑州市在未来的经济发展中应采取节能减排降耗措施，推广节能技术，加大产业行业碳减排力度。坚持实施碳减排政策，有助于我国实现“2030—2040年间达到碳排放峰值”的国际承诺，也有助于郑州市低碳经济产业链的形成与发展。

为分析不同行业的碳减排潜力，将各行业的碳减排量与减排效率进行了排名,结果见表4。以表4中处于中间位置的产业为界限，将碳减排量名次作为横坐标变量，碳减排效率名次作为纵坐标变量，把不同产业分布到4个象限中，如图2所示。其中，第一象限代表碳减排效率低、碳减排量也低的行业，定义为三级；第二象限代表碳减排效率低、碳减排量高的行业，定义为二级；第三象限代表碳减排效率高、碳减排量也高的行业，定义为一级，此类行业应该首先进行减排；第四象限代表碳减排效率高、但碳减排量低的行业，也定义为二级。

表4 郑州市行业碳减排潜力分级表

图2 郑州市产业碳减排潜力象限分析图

由图2可以看出,郑州市的36个行业多数集中分布于第一、第三象限，这些行业的碳减排潜力大且减排效率高，实施碳减排措施可使城市碳排放量大幅下降。其中位于第三象限的行业多为传统制造业，能源消耗量及碳排放量均较高，其碳减排效率也高，减少这些行业的碳排放能够促进城市产业行业碳排放量的迅速下降，因此这些行业应该成为产业结构调整的首批目标。

4 结 语

以郑州市为例，对不同行业的碳排放及碳排放强度进行了对比分析，并分析了不同产业行业的碳减排潜力。主要结论如下：

1)郑州市产业碳排放增长迅速，其中电力、热力的生产与供应业贡献了大部分的碳排放，2011年该行业碳排放量占总碳排放量的比重高达55%。

2)郑州市产业碳排放强度持续下降，降幅最大的为化学纤维制造业，其值约达到 89.9%，塑料品制造业的碳排放强度增长幅度最大，2011年的比2005年的增长了约4倍。

3)郑州市产业碳减排潜力巨大。2050年，低碳情景下的产业碳排放量5 072.26万t，与基准情景下产业碳排放量5 886.40万t相比，碳减排量达814.14万t，减排比例约为13.83%。

4)低碳情景下碳排放峰值出现的时间早于基准情景下的。在低碳约束下，郑州市产业碳排放峰值有望出现。

基于上述分析成果，郑州市在发展低碳产业与城市转型过程中应注意以下问题：

1)加快制造业产业升级，以技术创新和产业创新为引导，大力推进制造业向产业价值链的高端攀升。

2)积极改造、提升传统产业，淘汰落后冗余产业。

3)突出产业重点。郑州市要进一步强化优势产业，积极培育新兴产业，突出重点，强化优势，推动城区服务业的优化升级，减少重工业等高污染产业行业在经济增长中的比例。

4)加快发展信息服务业，积极培育文化创意产业，鼓励发展高新技术产业，形成一个以高新技术产业为核心并带动其他产业升级的新格局。

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(责任编辑：杜明侠)

Investigation on Carbon Emission Characteristics and Carbon Emission Reduction Potential of Different Industries in Zhengzhou City

HOU Lipeng1, TANG Jun1, ZHAO Rongqin1, LIU Bingtao2, DING Minglei1, ZHANG Zhanping1

(1.School of Resources and Environment, North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450045, China; 2.School of Environmental and Municipal Engineering ,North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China)

Industrial carbon emission is the major sources of regional carbon emissions, to understand the carbon emission characteristics of different industries and provide data support for the inventory and the trade of carbon emission, taking Zhengzhou City as the research object, the carbon emission of three industries was accounted from 2000 to 2011, and the intensity and the reduction potential of carbon emission were also analyzed.The main conclusions are as follows:①The growth of industrial carbon emission is rapid.The carbon emission of industrial increased from 613.87×104t in 2000 to 2 010.52×104t in 2011, the growth rate of carbon emission was 2.3 times, and the annual average growth rate was 11.6%.Manufacturing (especially the production and supply industries of electricity and heat) was the main sources of industrial carbon emissions.②The intensity of carbon emission in Zhengzhou decreases.The intensity of carbon emission was 1.95 t/104yuan in 2005, while it dropped to 1.31 t/104yuan in 2011,the decline rate was 18.74%. The intensity of carbon emission in some industries showed an increasing trend, for example,compared with the intensity of carbon emission of plastic products manufacturing in 2005,the intensity increased by 4 times in 2011.③The reduction potential of carbon emission in Zhengzhou is huge. Under the low carbon scenario, the carbon emission will be 5 072.26×104t in 2050.Compared with the carbon emission under the baseline scenario,the emissions will reduce 814.14×104t,and the reduction rate will be 13.83%.④The appearance time of the peak value of carbon emission under the low carbon scenario will be earlier than that under the baseline scenario.The peak value of carbon emission under the low carbon scenario will appear in 2018, it will be 5 324.14×104t.The peak value of carbon emission underthe baseline scenario will appear in 2046, and it will be 5 914.37×104 t.⑤Some measurements must be taken to promote the transformation of low carbon city in Zhengzhou, such as, developing low-carbon industries, rectifying the traditional manufacturing, optimizing the energy structure, eliminating high-energy consuming industries,developing modern services.These conclusions can provide

for the development planning of Zhengzhou.

industrial carbon emission; reduction potential of carbon emission; Zhengzhou; under the low carbon scenario; under the baseline scenario

2016-03-30

国家自然科学基金项目(41301633)；河南省教育厅人文社会科学研究项目(2015-GH-088)。

侯丽朋(1991—)，女，河南永城人，硕士研究生，主要从事城市产业碳排放及其优化方面的研究。E-mail：1589330278@qq.com。

赵荣钦(1978—)，男，河南孟津人，副教授，博士后，主要从事土地利用与碳排放方面的研究。E-mail：zhaorq234@163.com。

10.3969/j.issn.1002-5634.2016.03.016

TV212.2;X502

A

1002-5634(2016)03-0082-07