高新工业园区“近零碳排放”路径探究——太原市的案例分析

(山西大学 经济与管理学院,山西 太原 030006)

高新工业园区“近零碳排放”路径探究
——太原市的案例分析

杨 军,裴彦婧,丛建辉,赵永斌

(山西大学 经济与管理学院,山西 太原 030006)

以太原市高新工业园区为案例,探讨同类型产业新型化、能源清洁化的高新工业园区“近零碳排放”的可能性与实现路径，核算并分析园区2005—2015年的碳排放状况,运用情景分析法对2016—2020年碳排放的相关指标进行预测和讨论。结果表明：太原市高新工业园区碳排放总量增速放缓，碳强度呈下降趋势,电力消费领域减排潜力巨大,未来有望实现“近零碳排放”。国家高新工业园区应积极推行电力清洁化、清洁能源使用、高耗能行业的低碳化改造与绿色产业发展,进一步挖掘碳汇潜力并积极参与碳市场,率先开展绝对量减排,逐步形成可推广、可复制的低碳发展模式,建成“近零碳排放”示范区。

近零碳排放;高新工业园区;情景分析法

“近零碳排放”又称零排放、零碳排放、净零排放、趋零排放、超低排放或超洁净排放,其核心内涵为排放的CO2与吸收的CO2相抵基本达到平衡(或者排放的CO2实现有效储存)，总体碳排放量趋于零[1-3],具有鲜明的相对性。1994年，联合国大学的冈特·鲍利首次提出“零排放”概念。我国“近零碳排放”产生伊始主要定位于火电行业、燃煤电厂的污染物排放问题[4,5],然后逐步扩展到温室气体减排领域[6-8]。当前全球气候治理进入新阶段,通过国际协议达成的温室气体减排目标更具“雄心”,如凝聚了人类广泛共识的《巴黎协定》提出：2080—2090年(或2060—2080年)实现全球温室气体净零排放的目标,初步描绘出了全球层面由“绝对量减排”直至“净零排放”的中长期减排愿景。中国近年来也逐步强化碳排放总量控制目标,提出实施近零碳排放区示范工程,并在一些具体领域开始探索碳排放总量逐步减少并趋于零的可能性。在此背景下,“近零碳排放”问题迅速成为理论界与政策界关注的焦点。

“近零碳排放”在国外实践层面已有较成熟的案例,美国硅谷、日本北九州生态工业园区、丹麦卡伦堡工业园、英国南伦敦贝丁顿社区、马斯达尔城、杜邦化学公司等区域和企业的“近零碳排放”探索受到了较多的关注[9-13]。在国内,“近零碳排放”尚属新生事物,少数研究初步探讨了在社区、城市层面实现“近零碳排放”的可能性[14-16],而对工业园区层面的“近零碳排放”问题鲜有文献涉及。工业领域是温室气体减排的关键部门,为有效控制工业领域温室气体排放,我国政府于2014年推动设立了55家国家低碳工业园区试点,鼓励这些园区“开展先行先试，积极探索创新”。高新工业园区作为我国工业园区的重要组成部分,具有产业新型化、能源清洁化等特征,与传统工业园区相比有着显著不同。借鉴国外先进高新工业园区实现“近零碳排放”的经验,探索并推动我国高新工业园区先行先试，率先实现“近零碳排放”越来越具有必要性和紧迫性。

目前关于工业园区低碳发展的相关研究大致分为两类:一是在理论分析基础上,对某一工业园区的低碳发展路径进行案例剖析,探讨具体园区的碳排放特征与低碳发展路径[17-22];二是通过将温室气体排放指标纳入工业园区的发展体系,从碳源控制、碳汇建设、低碳产业构建、碳排放管理等多个方面构建工业园区低碳发展的指标体系,以评价工业园区的低碳发展状态[23-27]。上述对工业园区低碳发展问题进行探索的相关研究从产业组织形式、产业发展与环境保护关系等层面丰富了相关绿色发展理论,对一些特定工业园区的低碳发展路线图给予了现实指导。但现有研究仍存在着薄弱之处,集中表现在多数研究突出强调传统重工业园区碳减排的重要性,且多以探索工业园区碳强度减排路径为重心,而对已经迈过碳排放总量大幅增长阶段，进入(或基本进入)绝对量减排阶段的高新工业园区低碳发展问题的探讨较少。

本文认为,在高新工业园区层面率先对“近零碳排放”的实现路径问题进行研究,在理论上有助于探索经济发展与碳排放绝对脱钩的绿色发展模式,并有助于在实践层面引领，助推工业园区、城市、省域乃至全国尽早实现碳排放达峰目标,为峰值年到来后的中国低碳发展方向提供借鉴和参考。

基于此,本文以太原市高新工业园区为例,将“近零碳排放”引申至高新工业园区低碳发展目标体系,在“近零碳排放”约束下对高新工业园区低碳发展路径问题进行分析。

1 研究区域概况、方法与数据来源

1.1 研究区域概况

设立于1991年的太原市国家高新技术产业开发区(简称“太原市高新工业园区”)位于山西省太原市高等院校和科研单位密集、工业基础和城市设施良好的南部区域,总规划面积60.8km2,是全国145个高新工业园区之一,2014年纳入首批55个国家低碳工业园区试点。与全国大部分高新工业园区类似,太原市高新工业园区主导产业以光电、电子信息等产业为主,能源消费中的二次能源电力消费占比较大,与传统重化工工业园区形成了鲜明的对比。

1.2 研究方法

核算碳排放量、摸清碳排放家底及其分布特征是探索高新工业园区“近零碳排放”路径的基础环节。碳排放核算遵循不同的方法学[28,29],一般从能源活动、工业生产过程、农业、土地利用变化、林业和废弃物处理五大领域进行。太原市高新工业园区的碳源大多数集中在能源活动领域,故本文主要借鉴《中国省级温室气体清单编制指南》的方法学,从物料平衡角度核算园区能源消费产生的碳排放量。具体核算公式为:

(1)

式中,Q为能源消费碳排放总量;Ei为第i类燃料消费量(用热值表示);i为各燃料品种,取值范围包括洗精煤、天然气、汽油、柴油、电力等;NCVi为第i种燃料的平均低位发热量;Ai为各燃料的单位热值含碳量;Oi为碳氧化率。

(2)

(3)

(4)

(5)

本文将碳排放强度的含义扩展至行业领域,用行业增加值碳排放强度来反映行业效益与碳排放之间的关系,通过碳排放量与工业行业增加值的比值来测度。计算公式为:

(6)

式中,Qj表示某一特定行业j的碳排放量;△Yj表示j行业该年度的工业增加值；两者的比值CIj即表示j行业的碳排放强度。

(7)

(8)

1.3 数据来源

太原市高新工业园区能源消费以洗精煤、天然气、汽油、柴油和电力为主,本研究主要核算上述五种能源消费产生的碳排放量。相关活动水平的数据来源于2005—2015各年度的《山西省统计年鉴》和《太原市高新工业园区统计报告》,个别数据依据企业调查信息进行了校正,少量缺失数据依据相关经济指标变化趋势进行了估计;洗精煤、天然气、汽油、柴油四种燃料品种的排放因子参照《中国省级温室气体清单编制指南》设置,二次能源电力的排放因子根据太原市高新工业园区用电结构、来源地电力生产结构等综合确定;GDP、工业总产值、工业增加值等相关社会统计变量数据主要依据历年的《太原市统计年鉴》得出,所有价格变量均按2005年不变价格进行调整;未来5年碳排放情况与减排潜力的预测指标根据《山西省应对气候变化规划(2013—2020年)》、《太原市高新工业园区综合发展评析》等政府规划类文件和研究报告确定。

2 太原市高新工业园区低碳发展状况评估

2.1 碳排放总量与结构分析

按照式(1)对包括石油加工、炼焦及核燃料加工业、通信设备、计算机及其他电子设备制造业等在内的20个主要行业进行了能源消费情况分析,并计算了太原市高新工业园区2005—2015年各年度碳排放总量,结果见表1。

表1 太原市高新工业园区2005—2015年经济发展与碳排放状况

按照不同燃料品种对园区碳排放量进行分类汇总,即可以得到分能源消费品种的碳排放量。因限于可得数据的科学性和完整性,本文重点分析了该园区2010—2015年能源消费碳排放结构,见图1。结果表明,2010—2015年太原市高新工业园区能源消费碳排放量虽然总体上仍呈缓慢增长趋势,但绝对量增幅不大,且主要以电力碳排放为主(平均占比为79.42%)。进一步调研发现,近年来太原市高新工业园区电力消耗维持在5500—6000万kW·h水平,主要由太原市周边火力发电厂提供。若转向清洁能源提供的电力,园区碳排放量即可大幅下降,从而实现“近零碳排放”的目标。此外,近五年来太原市高新工业园区汽油、柴油消费量的增加也带来了一定的碳排放量增长,总量约在0.4—0.6万t之间。

图1 2010—2015年分品种能源消费碳排放量

2.2 碳排放强度分析

利用表1中太原市高新工业园区2005—2015年的相关数据,运用式(5)和式(6)计算得到太原市高新工业园区2005—2015年碳排放强度(表1)。从表1可知,太原市高新工业园区碳排放强度在近十年总体上稳中有降。其中,2009—2012年出现了小幅波动,这主要源于2008年经济危机给园区经济带来的冲击。园区单位工业增加值碳排放量逐年下降,园区工业经济效益与碳排放渐趋脱钩状态。两种碳排放强度的下降趋势表明,园区经济增长速度略低于碳排放增长速度,能源利用效率显著提高,低碳减排成效明显。

实地调研发现,太原市高新工业园区企业更迭变动速度较快,为保证数据的稳定性和代表性,重点选取2010—2015年的有关数据,对太原市高新工业园区包括农副食品加工业、化学原料及化学制品制造业等在内的20个行业各年度碳排放量与工业产值、工业增加值进行核算,得到该园区2010—2015年分行业碳强度平均值,结果见表2。

分析表明,2010—2015年园区总体行业碳排放强度呈下降趋势。在20个行业中,农副食品加工业、塑料制品业、有色金属冶炼及压延工业、交通运输设备制造业等行业的碳排放强度相对较高,且波动较大;除石油加工、炼焦及核燃料加工业与黑色金属冶炼及压延加工业单位的工业增加值碳排放量呈逐年增长趋势外,多数行业的碳强度均呈现较大波动变化。

表2 太原市高新工业园区分行业碳排放状况

注:行业碳排放先进值数据来源于京发改[2015]739号、京发改[2016]715号。

对比目前国内部分地区现有公布的工业行业碳排放强度先进值指标发现,太原市高新工业园区各行业碳排放强度总体优于先进值,其中通信设备、计算机及其他电子设备制造业、金属制品业、化学原料及化学制品制造业、饮料制造业等行业的碳排放强度远低于行业普遍先进值,说明园区内这些行业企业在低碳发展方面已取得了一定的成果,减排进程走在全国其他地区的前列。

2.3 情景预测

为了进一步了解太原市高新工业园区碳排放特征，更好地为“近零碳排放”目标提供参考,本研究采用情景分析法对未来太原市高新工业园区碳排放情况进行了预测。结合太原市高新工业园区经济发展状况,将预测期内太原市高新工业园区GDP增速设定在近十年平均值5.53%的水平。以2010年为基准年,设置基准情景、低碳情景、零碳情景三种模式,对碳排放量、碳排放强度和减排潜力进行预测,结果见表3。

基准情景:基准情景的前提条件为政府和企业只考虑经济增长,不采取任何低碳减排措施,按照当前的排放水平开展经济活动,该情景基本反映了自然引导型的经济发展与碳排放状态。基准年2010年碳排放强度为0.0277t/万元,调查期末2015年的碳排放强度为0.0267t/万元。假设太原市高新工业园区2016—2020年仍维持现有排放水平(0.0267t/万元),通过式(3)可计算得到基准BAU的排放量。该情景下,2016年太原市高新工业园区的碳排放量为12.34万t、2020年的碳排放量为15.3万t。

表3 太原市高新工业园区2016—2020年经济碳排放状况预测

注:2005—2015年GDP等相关指标来源于历年的《山西省统计年鉴》和《太原市高新工业园区综合发展评析》;预测期内数据依据上述参数设定计算得到。

低碳情景:低碳情景是在一定政策约束下的碳排放情景,反映特定经济、能源、环境政策下未来社会经济、环境的发展状况。2010年太原市高新工业园区碳排放强度为0.0277t/万元。该情景下假设该园区达到了《山西省应对气候变化规划(2013—2020年)》相关要求,即到“十二五”末山西省碳排放强度下降17%。按照规划的碳排放趋势和平均减排要求,结合高新工业园区能源消费结构、产业结构等的特殊性,设定如下目标:2016年、2020年太原市高新工业园区碳排放强度分别比2010年下降7.71%、21.17%,对应的碳排放量分别为11.84万t、11.75万t。依据式(7),与基准情景相比,2016年太原市高新工业园区有0.49万t的减排潜力,2020年有3.55万t的减排潜力,减排量占比分别为4%、23.2%。按照低碳情景的假设,太原市高新工业园区将在2019年达到碳排放峰值,达峰时碳排放总量为12.18万t,碳排放强度为0.0224 t/万元。

零碳情景:零碳情景是一个从产业结构到能源结构、从生产方式到生活方式进行综合调控的情景。该情景是一个更为乐观的情景,综合考虑国内外经验,设想太原市高新工业园区管理部门和企业进一步加大对低碳减排的投入,采用能源需求控制和能源结构优化等技术手段,低碳技术发展成熟,主要耗能行业减排成本下降,经济增长与碳排放实现完全脱钩,碳排放绝对量稳步下降且渐趋于零(或考虑碳汇抵消量后趋于零)。零碳情景的设置方案为:2020年在2010年的基础上碳排放强度下降40.32%,为0.0166 t/万元;阶段目标2016年碳排放强度为0.0210 t/万元,比2010年下降24.19%。依据式(4)得出2016—2020各年度对应的碳排放量,2020年与2010年相比拥有5.8万t的减排潜力,此时太原市高新工业园区在2015年时已达到碳排放峰值,并从2016年起碳排放总量开始下降。

3 结论与政策建议

本研究的主要结论为:①太原市高新工业园区碳排放增速逐渐放缓,碳排放来源主要为电力消耗,说明未来低碳发展重点应在电力减排和可再生能源的利用方面。此外,应控制汽油、柴油的使用比例,稳步提高天然气等清洁能源的使用比例和使用效率。②碳强度呈现稳步下降趋势,说明园区具备强度下降目标向绝对量减排目标转变的条件;部分行业碳强度基本保持在行业先进值以下水平,说明园区各行业当前的减排效果明显。③零碳情景下园区可减少5.8万t的碳排放量,并在2015年时已达到碳排放峰值,碳排放与经济增长处于绝对脱钩状态,可逐步实现碳排放绝对量减少并趋于零的目标愿景。

政策建议主要是:①着力推进电力生产清洁化,稳步调整能源消费结构。高新工业园区应将降低碳排放作为满足电力需求及供给的约束条件,将减排成本纳入园区用电成本体系;采用分布式供电技术和电力蓄能节能技术,有效解决资源浪费问题,提高设备利用率。同时,园区中的发电企业应积极推进“煤改气”,逐步减少煤炭等化石燃料的使用,促进能源结构转型;提高太阳能、风能等可再生能源在生产中的利用比例,根据园区实际适当发展太阳能光伏发电,形成太阳能发电储电等产业,多渠道节约电力。②优化产业结构,对高耗能行业、企业进行整改,尤其在非金属矿物制品业、农副食品加工业等行业重点推进低碳技术,确保其碳排放强度稳定在行业先进水平。此外,园区应继续挖掘碳汇潜力,逐步达到碳中和;积极参与全国碳市场建设,争取成为“零碳示范中心”。③不同区域之间的异质性等因素要求园区在参与全国近零碳排放区示范工程建设和绿色低碳发展的过程中要结合地方实际,反映不同区域特色,通过低碳技术和低碳产品更新集成、激励政策和市场机制的有效设计,稳步推进强度减排向绝对量减排目标的过渡,不断探索经济发展与碳排放脱钩的近零碳发展模式,逐步形成可推广、可复制的低碳发展模式。

尽管本文探索性地将“近零碳排放”纳入了高新工业园区低碳发展目标体系,但仍存在数据搜集等方面的缺陷。本研究对非能源消费碳排放、其他温室气体排放、土地利用变化、森林碳汇等方面较少涉及,这些问题应是本文后续研究的重点。

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ResearchonApproachesto“Zero-carbonEmissionquot;inHigh-techIndustrialPark——ACaseStudyofTaiyuanCity

YANG Jun,PEI Yan-jing,CONG Jian-hui,ZHAO Yong-bin
(School of Management and Economic,Shanxi University,Taiyuan 030006,China)

Taking Taiyuan High-tech Industry Park as an example,this paper discussed the possibility of the “zero-carbon emission”of high-tech industrial park that had the characteristics of new industry and clean energy as well as the path to the goal,and accounted and analyzed the carbon emission from 2005 to 2015,and forecasted the carbon emission from 2016 to 2020 by using the scenario analysis method.The results showed that the total carbon emission of Taiyuan High-tech Industrial Park was slowing down,and the carbon intensity was declining,also found that the potential of emission reduction in electric power consumption was huge.Therefore,Taiyuan High-tech Industrial Park had the possibility of “zero-carbon emission”.Based on this case,the National High-Tech Industrial Park could actively promote the clean power,clean energy,low-carbon transformation of high energy-consuming industries and green industry development.These parks could unearth the potential of carbon sinks and participate in the emissions trading scheme and be the first to carry out the absolute amount of emission reduction,gradually forming a low-carbon development model that could be popularizing and replicating,and simultaneously took the lead of building the zero-carbon emission demonstration area.

zero-carbon emissions;high-tech industrial park;scenario analysis method

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.05.010

X24；F205

A

1005-8141(2017)05-0559-05

2017-03-14；

2017-04-28

山西省高等学校哲学社会科学研究项目(编号:115544901002);山西省经济社会统计科研项目2015年度立项课题资助。

杨军(1964-),男,湖北省松滋人,博士,教授,博士生导师,研究方向为低碳经济。

丛建辉(1987-),男,山东省潍坊人,博士,讲师,硕士生导师,研究方向为资源经济与管理。