宁波市温室气体排放清单研究

朱淑艳,徐振宇,史会贤,陶呈涛,韩风双

（宁波工程学院 材料与化学工程学院,浙江 宁波 315211）

0 引言

全球变暖及其对自然和人类的影响已是世界焦点，目前普遍将全球变暖归因于工业革命以来大气中温室气体浓度的显著提升[1]，这些温室气体包括：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)和六氟化硫(SF6)等。其中前3种气体对增温贡献率为90%左右，尤其是CO2在大气中的浓度比工业革命前净增48%，是全球第一温室气体。[2-3]

为了减缓全球升温速率，联合国通过了《气候变化框架公约》，约定各国定期编制和公布国家温室气体排放清单（以下简称清单）。作为首批缔约国，中国积极致力于开展国家和省级清单编制工作。随着我国城镇化率持续提升，城市已成为温室气体的主要排放地，是实现减排的核心单元。核算城市排放量和发展低碳经济是目前我国重点工作之一。[2]

国际上城市温室气体清单研究起步于20世纪90年代，相关机构和学者先后提出了多种清单编制方法学，并进行了典型城市案例研究。典型方法学包括《IPCC2006年国家温室气体清单指南》[4]（以下简称《IPCC指南》）和《ICLEI方法学》。[5]发达国家已经建立了城市排放数据库，对城市温室气体排放特点及低碳城市建设进行了深入研究和实践。[6-7]

我国在城市层面的清单编制尚处探索阶段，尚未建立统一的编制方法和软件。早期蔡博峰、丛建辉、白卫国等主要从理论上对比分析城市清单编制各种模式和方法的特点[8-10]。袁晓辉等通过实践证实了《ICLEI方法学》在北京清单编制中的局限性[11]。多名研究者依据《IPCC指南》及国家发改委参考《IPCC指南》编制的《省级指南》制定和分析了上海、深圳、济南、北京等城市CO2、CH4和N2O三种温室气体清单[12-15]。PFCs、HFCs和SF6只产生于工业生产过程中，当前城市系统关于这三类温室气体尚无明确核算方法和统计数据。[16]

宁波是长三角南翼经济中心和化工基地，其优良的深水港条件，使宁波成为中国能源中转和加工基地。化工和传统工业都是中高碳排放行业，给宁波的低碳经济发展带来较大压力。作为中国第二批低碳城市试点，宁波正在积极推进低碳城市建设，严格防控大气污染。编制宁波市温室气体清单对于识别主要排放源、分解温室气体排放目标及建设低碳城市非常重要。

1 研究对象、范围与方法

宁波市是浙江省港口城市，副省级市，全市下辖6个区、2个县、代管2个县级市，陆域总面为9 816 km2。2019年宁波市常住人口841.01万，地区生产总值（GDP）为1.20万亿元，第二和第三产业各占48%左右，城镇化率为73%。

宁波市温室气体排放的核算方法见表1。气体种类涵盖CO2、CH4和N2O。排放源包括直接排放(除生物源外)及电力调入调出引起的间接排放，涵盖能源、工业、农业和废弃物处理4个部门。核算时间为2013至2019年。依据《浙江省温室气体清单编制指南(2018年修订版)》(以下简称《省级指南》)[17]，采用IPCC方法对宁波市温室气体排放量进行核算（表1），即温室气体排放量=活动水平数据×排放因子。活动水平数据主要来源于《宁波市统计年鉴》[18]，排放因子主要来源于《省级指南》[17]和文献，来自《省级指南》[17]的数据本文不再列出。

表1 宁波市温室气体排放核算方法

表1 （续）

1.1 能源活动

化石燃料燃烧是CO2最主要来源，其CO2排放量与各化石能源的消费量及其排放因子有关。CO2排放因子通过各燃料的热值、碳含量值和碳氧化率等进行计算，见表2。热力和电力的CO2排放因子，各取0.26 t/（106kJ）CO2和9.26 t/（104kW·h）CO2。[19]公路交通各车型的百公里油耗和年运行公里数详见表3[12,14,20]。各种化石能源和机动车保有量活动水平数据来源于《宁波市统计年鉴》[18]。

表2 各品种化石燃料的CO2排放因子

表3 公路交通百公里油耗和年运行公里数

1.2 工业生产过程

工业生产中将能源活动除外的其他活动产生的温室气体排放归类为工业生产过程排放，范围包括：水泥、石灰、钢铁等生产过程的CO2排放，己二酸和硝酸生产过程的N2O排放，铝、镁、电力设备和半导体等生产过程中的含氟温室气体排放等。工业过程温室气体排放核算难度很大，存在核算方法不完善，活动水平数据缺乏等难题。根据宁波市的实际情况以及数据的可获得性，本文选取水泥和钢铁这两个过程进行核算。水泥熟料、生铁量和钢材产量等活动水平数据来源于《宁波市水泥年鉴》[21]和《宁波市统计年鉴》[18]。

1.3 农业活动

农业清单涵盖CH4和N2O排放，前者来源于稻田、动物肠道发酵和动物粪便管理，后者来自农用地和动物粪便管理。其中农用地N2O排放核算最为繁琐，排放源有直接和间接两种，直接排放源是农用地的当季氮输入（包括化肥氮、粪肥和秸秆还田），间接排放是施肥土壤中的氮通过挥发进入大气后的沉降或通过淋溶或径流损失进入水体引起的N2O排放。考虑到宁波市近年对氮肥的使用量远大于粪肥和秸秆还田量，故本文只考虑了农用地使用化肥产生的N2O排放。农业活动水平数据来源于《中国农业年鉴》[22]、《中国农村统计年鉴》[23]和《宁波统计年鉴》[18]。

1.4 废弃物处理活动

废弃物处理产生3种温室气体：CH4来自固体废弃物填埋和废水处理，CO2来自固体废弃物焚烧处理，N2O来自废水处理。活动水平数据来源于《宁波统计年鉴》[18]。宁波市固体废弃物的组成详见表4[24]。焚烧产生的CO2排放考虑了固体废弃物中的纺织物、橡胶和塑料等。

表4 宁波市固体废弃物的组成

2 结果与讨论

2.1 总体排放量

CH4和N2O排放量通过全球增温潜势，统一转化为CO2排放当量(CO2e)表示，其数值采用了《省级指南》[17]推荐的IPCC第二次评估报告中的21和310[18]。图1为宁波市2013—2019年3种温室气体排放总量变化趋势，2013至2015年以近4%速率逐年下降，2016年稍有提升，2017年快速增长，较2016年有近10%提高，2018和2019年比2017年稍有提高。2019年为排放峰值，即2.66亿t CO2当量。

图1 2013—2019年宁波市温室气体排放量

从表5的宁波市温室气体构成看，CO2排放占绝对优势，在总排放量中占比超98%，且排放占比基本呈逐年增大趋势，年CO2排放量呈现先下降再上升趋势。CH4和N2O的排放量和排放占比基本逐年降低。2019年CO2、CH4和N2O的排放占比分别为99.30%、0.51%和0.19%。CO2作为宁波市第一温室气体，是减排的首要和重点对象。明确CO2的排放来源对其减排目标和路径的设定十分必要。

表5 宁波市温室气体构成和比例

2.2 CO2排放清单

宁波市2013—2019年间的CO2排放清单见表6，其95%以上来源于能源活动，远高于工业生产和废弃物处理活动。能源活动的CO2排放量随时间呈现先下降再增高的趋势，但其排放占比逐年降低，由2013年的96.81%降至2019年的95.47%。工业生产过程排放的CO2量近年来波动较大，但其排放占比较为稳定，为2.41%～2.74%范围。因焚烧固体废弃物引起的CO2排放量增长迅速，2019年是2013年的2.5倍。整体而言，由于2014至2016年宁波经济增长放缓，能源消费量降低，其CO2排放量逐年降低，2017年以后，能源消费量持续增长，CO2排放量也同步升高。

表6 2013—2019年宁波市CO2排放情况

CO2排放的分能源品种和分行业特点见图2和图3。如图2所示，原油和原煤是宁波市最大碳源，其合计CO2排放占比超60%。由于近年来宁波市重视城市低碳化，减少煤炭使用量，提高燃煤锅炉淘汰，并设置禁燃区，原煤的碳排放量及其排放占比逐年降低，2019年比2013年下降9%。原油排放占比在34%～37%范围内波动；电力和热力是第三、第四碳源，占比分别在14.5%～18.0%和5.5%～11.0%范围，且排放占比逐年升高。其他石油制品和焦炭紧随其后，对CO2的贡献在2.0%～4.0%范围。从图3的行业分类看，碳排放量最高的是能源生产与加工转换业，包括石油天然气加工、公共电力和热力部门。其中石油天然气加工业碳排放占比接近60%，公共电力和热力部门占比24.5%。钢铁和化工碳排放量各占5.5%左右。总之，传统化石能源石油和煤炭仍是宁波市的能源支柱，且在较长时间内很难彻底改变，发展低碳的天然气和可再生能源是宁波市能源绿色化的必走之路。

图2 各种能源CO2排放量百分占比

图3 宁波市2019年各行业CO2排放量百分占比

2.3 温室气体排放强度特征

从“经济”、“人口”和“面积”三个角度对宁波市温室气体排放强度进行核算和分析，详见表7。2013—2019年间宁波市地域面积没有变化，因此单位土地面积排放量与图1中温室气体排放量的波动趋势一致。近几年宁波市经济迅猛发展，GDP增速呈现非线性特点，2015和2017年增速处于最低值和最高值，分别为5%和13%。GDP增速的波动也基本与图1一致。由于GDP增速高于温室气体排放增速，单位GDP温室气体排放量以0.21 t/万元的速率逐年近似线性下降。在2013至2019年间，宁波市人均温室气体排放量随时间呈现下降、上升再下降趋势，2016和2013年为最低和最高水平，2017年以后逐年降低，到2019年时人均温室气体排放量为31.64 t/人，比2013年降低6%。近几年来单位GDP和人均温室气体排放量的降低，也从宏观上反映了宁波市经济低碳化效果显著。

表7 2013—2019年宁波市人均、单位GDP和单位面积温室气体排放强度

2.4 排放水平

表8和表9给出了2011年以来世界、中国及部分城市的温室气体排放水平，包括人均、单位GDP和单位面积排放量三个指标。中国和世界温室气体排放量来源于《BP世界能源统计年鉴》[25]，中国人口、GDP和土地面积来源于《中国统计年鉴》[26]，其他指标来源于文献[14-16,27-30]。宁波市三个指标均处于中国城市的较高水平，尤其是人均和单位面积排放量。2019年宁波市人均排放量是中国和世界平均水平的4.5倍和7.1倍，单位GDP排放量是中国和世界平均水平的2.2倍和4.0倍，单位面积排放量是中国平均水平的26.5倍。

表8 近年来中国部分城市温室气体排放水平

表9 2019年中国及世界平均温室气体排放水平

3 结论

本研究核算了宁波市2013—2019年的温室气体排放情况，明确了宁波市的温室气体主要排放源和排放水平。主要结论如下:

(1)2013—2015年间宁波市温室气体排放量逐年下降，此后逐年上升。2019年为排放峰值。温室气体的98%以上来自CO2，CO2排放的95%以上来自以石油和煤炭为主的能源活动。2013—2019年间CH4和N2O的排放量和排放占比基本逐年降低。

(2)宁波市2013—2019年单位GDP温室气体排放量年均下降0.21 t/万元，2019年比2013年下降了36%。宁波市人均温室气体排放量随时间先下降后上升再下降，2016年为最低。表明宁波市经济低碳化向好发展。

(3)2013—2019年宁波市温室气体排放高于中国和世界平均水平。