云南能源碳足迹核算与植被碳承载力研究

□张旭杰，付 伟，张曼飞，凡 哲

（西南林业大学经济管理学院 云南 昆明 650224）

21 世纪以来，世界各国都在谋求经济快速发展，伴随工业化石燃料肆意使用，导致CO2排放量迅速增加[1]，森林等植被面积锐减，各国都面临着碳减排的压力，能源消耗碳足迹和植被碳承载力越来越受关注。

目前，国内外已有不少关于碳足迹的研究成果。SOVACOOL 等（2010）[2]对全球12 个大城市碳足迹进行了评价。KENNY 等（2009）[3]以爱尔兰为例，对6 种碳足迹计算模型的效果进行对比。Benjamin 等（2011）[4]从城市、产业碳足迹角度，计算分析了伦敦、北京等12 个城市的农业、交通业、建筑业和工业能源使用、废弃物等方面的碳足迹。Hertwich（2009）[5]等采用MRIO 模型研究了多个国家和地区的碳足迹，结果表明，发达国家和地区碳足迹更高，且主要集中在产品生产和运输业；发展中国家碳足迹较低，且集中于食品和服务业。Marilyn 等（2009）[6]对美国大城市人均碳足迹进行研究得出，大城市的能源利用率更高。赵荣钦等（2010）[7]研究了中国不同产业空间的碳足迹。韩艳莉等（2011）[8]研究了青海省碳足迹动态变化。赵先贵等（2013）、肖玲等（2013）[9]、李媛等（2011）[10]分别对北京、山东、宁夏的碳足迹和碳承载能力进行了研究分析。

云南自然资源丰富，植被覆盖面积广，在国家绿色发展理念下研究其碳足迹与碳承载力，可以为当地大力发展绿色产业提供帮助，对我国总碳承载力贡献也有重要意义，还可以补充云南能源消耗碳足迹与碳承载力的研究内容。

1 云南能源碳足迹模型构建

碳足迹是从生态足迹概念中延伸出来的，首先由英国提出[11]，之后被应用到其他领域。碳足迹指在一定时期、一定区域内为满足人们生产生活方式的需要所排放出CO2的总量。

研究云南煤炭、焦炭、天然气、汽油、煤油、柴油、燃料油及电力这8 种消耗量较大的传统能源CO2排放量[12]。根据2006 年IPCC 为《联合国气候框架公约》及《京都议定书》中《国家温室气体指南》第2 卷（能源）第6 章提供的参考方法计算碳足迹[13]。

式中：CE为燃烧能源时释放的CO2量，t；Ei为消耗第i种能源的量，t；EFi为消耗第i种能源转化成CO2所需要的转化系数。

电力属于二次能源消耗，不直接排放CO2，因此借鉴2006 年国家的《省级温室气体清单编制指南（试行）》中云南电力CO2排放系数，即0.714 kg/(kW·h)。其余能源折合标准煤参考系数来源于2015 年《中国能源统计年鉴》附录4。

2 云南植被碳承载力模型构建

碳承载力是指能够固定CO2的植被，主要研究森林、草地和农作物这3 种植被的固碳量[14]。总的碳承载力包括森林固碳量、草地固碳量和农作物固碳量的总和。基本计算公式见下式。

式中：CB为云南植被总碳承载力，t；Cf为云南森林碳承载力，t；Cg为云南草地碳承载力，t；Cp为云南农作物碳承载力，t。

2.1 云南森林碳承载力模型构建

总面积乘以森林的平均净生态生产力再乘以CO2和C 的分子量比率，得出云南森林碳承载力。基本计算公式见下式[15]。

式中：Cf为森林碳承载力，t；Af为森林面积，hm2；CNEP，f为森林平均生态系统生产力，取值3.809 6 t/hm2；为CO2和C 的分子量比率，即换算系数。

2.2 云南草地碳承载力模型构建

草地面积乘以草地的平均生态系统生产力，再乘以CO2和C 的分子量比率，得出云南草地碳承载力。基本计算公式见下式。

式中：Cg为云南草地碳承载力，t；Ag为云南草地面积，hm2；CNEP，g为草地的平均生态系统生产力取值，0.948 3 t/hm2。

2.3 云南农作物碳承载力模型的构建

第i类农作物1 单位中所含的碳量、1-水分系数、1+根冠比、生物产量、CO2和C 的分子量比率这5部分乘积，得出云南农作物碳承载力。不同农作物的植被碳储量估计参数是根据相关文献资料整理所得。基本计算公式见下式。

式中：CP为云南农作物碳承载力，t；Ci为云南单位生物量中的含碳率，%；Wi为云南第i类农作物果实的水分系数，%；Ri为云南省第i类农作物根冠比系数；Pi为云南省第i类农作物的经济产量，t。

3 云南能源碳足迹和植被碳承载力分析

3.1 云南能源碳足迹分析

从数字上来看，能源碳足迹总量先增后减，总体水平呈上升趋势；从2008 年的27 248.37 万t 增加到2012 年的36 436.96 万t，增加了9 188.59 万t，增长率为33.72%；2017 年减少到31 740.23 万t，与2008 年相比增加了4 491.86 万t，增长率为16.48%。

煤炭碳足迹在总能源碳足迹中占比最大，煤炭的碳足迹减少量并不明显。从2008 年的15 186.66 万t 减少到2017 年的14 372.06 万t，仅减少了814.60 万t；2009—2010 年涨幅为12%，从15 776.95 万t 增加到17 709.80 万t，增加了近2 000 万t；2013 年后，煤炭碳足迹开始下降，2013—2015 年每年平均负增长率为11%。焦炭碳足迹次之，2008 年碳足迹4 054.66 万t，2017 年碳足迹2 896.74 万t，减少了1 157.92 万t，负增长率为28.56%，平均年负增长率为3%。2012 年、2013 年碳足迹突增，其余年份均呈下降态势。

除了煤炭、焦炭外，电力、汽油和柴油能源碳足迹在上升，其中电力和汽油逐年上升，并且幅度较大。从数字来看，电力2008 年碳足迹5 919.06 万t，2017 年碳足迹10 981.96 万t，增加了5 062.90 万t；汽油在2008 年碳足迹536.76 万t，2017 碳足迹1 004.55 万t，增加了467.80 万t；柴油2008 年碳足迹1 301.35 万t，2017 年碳足迹1 919.19 万t，增加了617.84 万t。煤油、天然气和燃料油在整个能源消耗碳足迹中占比较小，其对碳足迹的影响也比较小。

3.2 云南植被碳承载力实证分析

2008—2017 年云南总的植被碳承载力呈现上涨趋势，2008 年碳承载力为33 952.42 万t，2017 年碳承载力41 630.53 万t，增加了7 678.11 万t，增长率为22.61%。其中，森林碳承载力在植被总碳承载力中占75%，是固碳的主要力量，从2008 年的25 391.25 万t增长到2017 年的32 136.58 万t，增加了6 745.33 万t，增长率为26.57%，总碳承载力的增加很大一部分原因是森林碳承载力的增加。草地和农作物碳承载能力相对较弱，草地碳承载力最小，对总碳承载力贡献小，平均仅占5%；农作物是云南植被碳承载力重要的组成部分，占比在23%～24%，从2008 年的8 289.15 万t增长到2017 年的9 442.83 万t，增加了1 153.68 万t，增长率为13.92%，农作物的碳承载力是先增后减的趋势，在2015 年达到了峰值，为10 003.53 万t，而后减少，但减幅不大。

4 结束语

通过对云南2008—2017 年能源碳足迹与植被碳承载力进行了计算和分析，得出以下结论。2008—2017 年碳足迹先增后减，2008 年碳足迹27 248.37 万t，2017 年碳足迹31 740.23 万t，增加了4 491.86 万t，增长率为16.48%，从2013 年开始又逐年减少。

在碳足迹中，煤炭、焦炭和电力占比较高，达到91%，因此这3 种能源是云南省碳足迹的最大贡献者。植被碳承载力除了2010 年略有下降外均呈上升态势，从2008 年的33 952.42 万t 增加到2017 年的41 630.53 万t，增长了7 678.11 万t，增长率为22.61%，其中森林占据75%左右的比例，是云南固碳中的主要力量，农作物占比为23%～24%，森林和农作物是碳承载力重要的组成部分。

云南碳盈余先减后增，2008 年、2009 年碳盈余为6 000 万t，2010—2014 年均碳盈余仅为1 232.63 万t，2015—2017 年均碳盈余为9 512.15 万t，碳盈余有多有少，总体生态承载力较好。