2030年碳排放强度下降目标的地区分解方案

刘铠诚，， ，，

(1.中国电力科学研究院，北京 100192；2.国家电网公司，北京 100031；3.天津大学 中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津 300350)

为应对气候变化，2015年中国政府确定了到2030年的碳减排自主行动目标，即：二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。

国内在碳排放的影响因素方面的研究结果表明，经济水平是造成碳排放增长的最主要因素，能源强度是抑制碳排放量增长的重要因素，人口规模、城市化水平、居民收入也是造成碳排放增长的因素。

然而，中国各省(市、区)的经济发展、人口规模、生活水平、经济结构和能源利用差异很大，实施碳减排目标的难点是如何公平、有效地将减排目标分解到各省，并能够有效贯彻实施[1]。现有分解方案的研究，在控制目标方面，主要是以强度减排为约束的总量减排[3]，对2020年GDP碳排放强度下降40%～45%为目标进行分解[4]，或是省域层面内的分解方案的设计[3]，鲜有同时将碳排放总量在2030年左右达峰与GDP碳排放强度下降60%～65%同时作为控制目标的研究。同时，为了实现非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右的目标，在研究分解方案时应充分考虑各省(市、区)的能源资源禀赋，通过促进非化石能源的利用，最终实现碳减排目标[5]。本文通过建立碳减排分解模型，获得在2030年左右碳排放峰值水平情景下的分解方案，旨在为实现我国承诺的2030年碳减排目标提供参考。

1 模型介绍

CO2排放总量达峰大体满足两个条件，GDP的CO2强度年下降率大于GDP年增长率，和能耗的CO2强度年下降率大于能源消费的年增长率[6]。“十三五”期间，GDP增速预期为6.5%～7.0%，经济增长将引起能源消费总量的稳步增长。在新经济常态下，新增能源需求将基本依靠非化石能源供应来满足，因此提升非化石能源在一次能源消费中的比例，是实现CO2排放总量达峰与GDP的CO2强度下降目标的必要条件。为促进非化石能源消费，根据各省能源资源禀赋，需要在分解模型中考虑代表可持续发展性的指标。

1.1 分解模型

目前针对综合和复杂的分配模型研究较为广泛，屈超等[7]用各省份年末常住人口数、人均GDP、第三产业占比分别代表人口、富裕程度和技术水平对环境影响指标，使用萤火虫优化的IPAT 模型测算了2030 年各省份CO2排放强度。王金南等[8]提出了人均CO2排放量、人均GDP、工业增加值能耗、工业增加值能耗变化趋势、非化石能源占一次能源消费比例5个指标，构建了基于GIS平台的中国区域CO2排放分解模型。程纪华[9]基于地区差异构建碳排放总量控制目标分解模型，综合考虑公平、效率和可行三类因素，考虑城镇居民可支配收入、常住人口数、人均能源消费量、规模以上单位增加值能耗、工业占GDP比重、单位能耗GDP产出与人均GDP七个指标，并加入各地高耗能和高排放项目情况作为战略预留目标，建立了省域碳排放总量控制目标分解模型。Yi等[10]提出的以人均GDP、历史累积碳排放、单位工业增加值能耗作为减排承担能力、承担责任和承担的表征，采用3个参数的赋权加和方法构建分配模型。本研究借鉴主流模型的思想，参考已有研究对相关指标的设置，构建碳排放总量控制目标分解模型，该模型主要涉及如下4类指标。

(1)公平性指标

本研究选择各省的常住人口数和人均CO2排放量作为该指标下的地区分解指数。常住人口越多的区域应得到更多的碳排放空间，为正向指标；人均CO2排放量越高意味着碳排放水平越高，应承担越高的碳减排责任，即分配越少的碳排放空间，为逆向指标。

(2)效率性指标

本研究选择工业产值占GDP比重和单位能耗的GDP[11]产出作为该指标下的地区分配指数。工业产值占GDP比重代表结构减排潜力，潜力越高得到的碳排放空间越小，为逆向指标；单位能耗GDP产出代表技术减排潜力，潜力越高代表单位碳排放利用效率越高，得到的碳排放空间越高，为正向指标。

(3)可行性指标

可行性主要从减排政策的可执行性角度考虑。政策可行性即指分配方案能够被各地方政府接受，由于当前我国经济下行压力加大，地方政府的焦点仍为经济增长，故以体现区域财政能力的人均GDP作为政策可行的地方分配指数，为逆向指标。

(4)可持续发展指标

可持续发展性可以从各地对可再生能源电力的消纳与发电两方面考虑，选择可再生能源电力消纳量与清洁能源发电增长率两个指标。可再生能源电力消纳情况可以在一定程度上反映出当地对于可再生能源电力的接纳程度，接纳程度越高，得到的碳排放空间越大，为正向指标，以此鼓励可再生能源电力的消纳。清洁能源发电增长率反映出当地清洁能源的资源利用情况，增长率越大说明减排潜力越大，得到的碳排放空间越小，为逆向指标，通过政策指导各地发展可再生能源发电。

图1 CO2排放目标分解模型

1.2 指标计算

由于构成公平性指标、效率性指标和可持续发展指标地区分配指数的各类指标具有不同的量纲，指标值差异大，为消除量纲影响并整合正向指标和逆向指标，需要对各个指标进行标准化[9]。正向指标标准化的计算方法为

(1)

式中Kr——各指标的实际值;

Kmax,Kmin——各指标的最大值和最小值。

对于逆向指标标准化的计算方法为

K逆=1-K正

(2)

基于以上标准化的指标，公平性指标、效率性指标和可持续发展指标分配指数(Rij)具体计算公式如下

(3)

式中i=1，2，3——公平性指标、效率性指标、可持续发展指标的地区分配指数；

Krj——第j个地区(j=1，2，…,m)的第r个指标标准化值(r=1，2)。

2 实证结果分析

2.1 分配基数的确定

根据各区能源消费总量确定目标控制基数，按照2006年制的“IPCC国家温室气体排放清单指南”提供的碳排放量测算方法[12]，采用《中国能源统计年鉴》中分地区能源平衡表上的16种一次能源的终端消费量的方法，其公式如下

ECO2=∑iβiAij

(4)

式中βi——第i种能源的CO2排放系数[9];

Aij——第i种能源在j地区的消耗量/kg或/m3。

经相同的方法计算得到2005年与2014年的各省(市、区)CO2排放量，碳减排目标控制基数如图2所示，2005年全国CO2排放总量为55.10亿t，2014年全国CO2排放总量为90.60亿t。

图2 碳排放基年数据

2.2 分配目标的确定

2005年全国CO2排放总量为55.10亿t，全国GDP为21.94万亿元(2010年不变价)，因此，2005年碳排放强度为2.51 t/万元。根据《中国能源展望2030》中的预测[13]，2016～2020年、2021～2025年、2026～2030年中国经济年均增速分别为6.8%、5.5%、4.5%，年均增速持续走低，中国经济从高速增长期进入中高速增长期。根据《中国能源展望2030》中的数据，2015年全国GDP为59.65万亿元(2010年不变价)，依次推算出2020年全国GDP为82.89万亿元，2030年全国GDP为135万亿元。

按照承诺到2030年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降60%～65%，本研究将碳减排目标设置为低目标与高目标，即达到下降60%的目标为低目标，达到下降65%目标为高目标。根据相关报告[14]，2016年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降42%，已基本实现到2020年下降40%～45%的对外承诺的目标，因此本研究将基于目前的减排成果，对2030年的碳排放量进行预测。经计算，碳总量减排目标如图3所示。根据高碳强度目标，全国排放量在2029年达峰，峰值排放量为118.87亿t，这也满足了我国提出的CO2排放2030年左右达到峰值得目标。

图3 碳减排目标

3 2030年碳排放强度下降目标的地区分解方案

根据各省(市、区)分配指数与2030年全国CO2排放量预测结果，计算得到各省(市、区)2030年低目标与高目标下的排放量，计算方法如下

(5)

式中ECO2,2030,j——j地区2030年的CO2排放量;

ECO2,2030——2030年全国CO2排放量。

2030年各省(市、区)低目标与高目标下的排放量预测结果见表1，图4中比较了2014年与2030年各省(市、区)的在高目标下的排放量，可以看出，河北、山西、内蒙古、辽宁、江苏、山东、新疆2030年碳排放量比2014年低，需要减排，其余各省均获得一定程度的排放空间。2030年各省碳排放量与全国比例变化见图5。

对于可增排的地区，江西、广西、海南、重庆、云南、甘肃、青海，这些地区GDP普遍较低，为了经济的发展，需要给予更大的排放空间。

对于需要减排的地区，主要考虑的是该地区的减排潜力，河北、山西、内蒙古、山东、江苏等地减排潜力较大，因此需要限制排放空间。

表1 中国各省2030年碳排放量分配结果

图4 2030年各省碳排放量

图5 2030年各省碳排放量占全国比例变化

4 实现地区分解方案的途径分析

根据2014年各省碳排放强度与总排放量，将我国各省碳排放特征分为四类，如图6所示。第一类是碳排放强度与总量都很高，主要包括山西、内蒙古和河北；第二类是碳排放强度很高、总量却很低，主要包括宁夏、新疆；第三类是碳排放强度很低、总量却很高，主要包括山东、江苏、辽宁、河南、广东；第四类是碳排放强度与总量都很低。第四类省份最多，总共有20个，其内部仍存在差异。

图6 各省按照碳排放量与碳排放强度分区

分地区情况来看，中西部地区经济发展水平仍低于东部地区，本着共同富裕的原则，中西部地区在预测期内必将保持经济的高速增长，为能源需求提出更高的要求。但在碳排放目标的约束下，需要在提高可再生能源供给水平，只有保持能源需求的增速小于可再生能源供给增速的情况下，才可以使得总碳排放量达峰。

4.1 第一类地区

为实现2030年碳减排目标，山西、内蒙古与河北三省限制了碳排放空间。这三省一次能源消费中煤炭占绝对主力，化石能源消费比例过高；单位产值能耗高，能源利用率水平较低；产业结构有待优化。这三省需要在继续保持经济高速增长的同时，对其能源结构与能源消费提出如下要求：在整体能源消费增长的情况下，降低一次能源中对于煤炭的依赖程度，增加可再生能源消费；提高能源利用率；优化终端能源消费结构，增加电力在终端能源需求中的比例。

4.2 第二类地区

宁夏虽然碳排放强度为全国最高，却仍然获得了排放空间，是因为2014年宁夏的GDP为全国最低，因此，为了促进宁夏经济的发展，需要提供排放空间。但是，仍然需要推广洁净煤技术，以最小的代价满足煤炭需求；利用地区资源优势，加大新能源和可再生能源建设；利用新能源产业发展的机会，调整产业结构，提高能源利用率。

新疆限制了排放空间，是由于新疆可再生能源消纳能力不足，清洁能源发展趋势不明朗。为了在经济增长的同时实现碳减排目标，新疆需要加快能源开发，走可持续发展道路；提高科技水平，提高资源利用率；关注洁净煤技术，调整产业结构，提高节能管理意识[15]。

4.3 第三类地区

该地区经济发展水平较高，基本都限制了碳排放空间，主要目的是将排放空间留给较落后的地区发展。为实现碳减排目标，需要依据产业结构调整战略，优化产业结构，加强第二产业能耗控制；落实新能源政策，积极发展新能源加强能源缺口管理，保证能源供给安全。

4.4 第四类地区

这些地区除了北京、天津、上海、福建、浙江外，基本为经济发展稍落后的中西部地区。从全国范围来看，这些地区获得了更大的排放空间。作为重要的能源输出区域，预计未来能源生产量快速增长，将继续为全国能源需求的高速增长提供有力支撑，因此，为延续如此高的能源生产增速，中西部地区必将在能源产业方面加快发展，这当然为其经济发展提供了有力支撑。

从目前这些地区的能源需求和能源结构来看，各省(市、区)情况基本相同，主要特点体现在：一次能源消费结构中煤炭仍占主导，但可再生能源比例在持续增长；终端能源消费结构中，以煤炭和电力为主，正趋于多元化；能源部门消费结构中第二产业比例较大，结构有待优化；能源利用率与国内平均水平持平或低于国内平均水平。

煤炭资源在中西部地区能源资源中占有绝对地位，以煤炭为主的能源消费结构在预测期内难有大幅变化，随着未来经济的快速发展，煤炭消费难以降低，但能源供应、环境的压力及人民生活水平提高的要求，必然需要越来越多的煤炭转化成电力、煤气和液体燃料，这样才能满足终端能源消费优质化的要求。

5 结论与建议

根据我国目前所处的发展阶段，碳减排目标应当是以碳排放强度减排为目标的总量减排，为更有

效的实现2030年碳减排目标，本文依据主流的分解模型中的公平、可行和效率性指标，同时考虑了以促进非化石能源消费为主导的可持续发展性指标，建立了碳排放总量分解模型。然后，以2014年作为基年，在2030年中国碳排放总量达峰约束下，预测了2030年碳排放总量为118.87亿t，实现碳排放强度达到2005年的65%。最后，根据分解模型对各省(市、区)2030年碳排放量进行了分配，并提出了各省(市、区)达标的途径与建议。在预测期内，全国经济将持续增长，到2030年全国GDP将达到135万亿元，接近2015年的1.25倍，这就需要更多的能源消费作为支撑，也为能源供给和生态环境带来很大的压力，这就需要利用地区资源优势，加大新能源与可再生能源建设，一方面可以缓解能源供需矛盾；另一方面，可以优化能源消费结构，减少污染，缓解环境生态压力。西部地区是水能、风能、太阳能的储量丰富，应当在战略角度，高度重视，扶持发展，大力推进水、风、太阳能等多种形式发电，逐步降低对煤的依赖程度。

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