荣成市碳排放现状及2030年达峰前景分析

初吉忠

(山东省荣成市生态环境事务服务中心，山东 荣成 264300)

1 引言

“十三五”时期，我国高度重视节约资源和保护环境，在减排方面采取了一系列措施。2016年，我国签署《巴黎协定》，将与全球其他国家保持协同，共同应对人类面临的气候变化问题，承诺二氧化碳排放在2030年左右达到峰值并争取尽早达峰[1]。2020年9月22日，我国在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。还提出了推动世界经济绿色复苏的设想，要树立创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，抓住新一轮科技革命和产业变革的历史性机遇，推动世界经济“绿色复苏”，汇聚起可持续发展的强大合力[2，3]。2020年12月份，中央经济工作会议对制定碳排放达峰行动方案做出部署，碳中和成为我国的热点话题和重要政策导向[4]。GDP比2020年翻一番的大背景下，如何在2030年前实现碳达峰，是一个值得深入研究的重要科学问题。关于这个问题，既要考虑碳达峰的需要，也要考虑经济增长的需要，不可偏废任何一方[5]。把碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局，是党中央经过深思熟虑做出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和推动构建人类命运共同体，事关经济社会绿色转型和系统性深刻变革。为实现“双碳”目标，国家“十四五”规划提出支持有条件的地方率先达到碳排放峰值，并要求制定2030年前碳排放达峰行动方案[6]。

要实现碳达峰碳中和，首先要摸清一个区域到2030年碳峰值是多少，这是一个基础数据，根据这个基础数据采取相应的对策，才能确保碳中和。碳达峰的判断标准是指用来判断一个国家在当下某一年度的CO2排放量是否达到历史最高值，并预测未来CO2年度排放量是否还会增加的依据。碳达峰包含着“发展”和“减排”两个因素，发展是减排基础上的发展，减排是发展过程中的减排，发展是目的和结果，减排是手段和保障，两者相辅相成、互为一体[7]。因为峰值数据的取得较复杂，目前关于碳达峰碳中和路径方面的研究较多，如刘卫东等[5]认为从GDP增速、碳强度下降速率与碳达峰时间的关系出发，将“中国碳峰值目标的实现问题”转化为“碳排放强度下降速率的控制问题”，通过碳强度关键影响因子识别、碳强度预测模型构建、碳强度及CO2排放量的情景模拟，建立了我国2030年前碳达峰的数值模拟模型。中国何时实现碳达峰目标主要取决于能源结构调整步伐和GDP增速目标，激进的能源转型能够加速实现碳达峰目标，但可能会增大能源系统的脆弱性。燕东等[8]介绍3类主要的碳达峰情景预测模拟方法，并对其进行了综合对比分析，同时对几种代表性模型及应用情况进行梳理和评述。张世国等[9]基于中国经济—能源—环境动态一般均衡模型模拟分析在2025年低值单峰情景、2025年高值单峰情景、2027年中值单峰情景、2025～2027年平台型达峰情景等4种达峰情景下，碳减排政策对我国经济的影响。

宋鹏等[5]以重庆市为案例构建本地化模型，探寻重庆市碳达峰目标下的关键影响因素及其碳减排路径特征，结果表明：重庆市在当前碳减排措施力度下难以实现2030年前碳达峰目标，若强化碳减排措施，重庆市可于2025年前实现碳达峰目标，峰值约为1.62亿t。产业终端能耗强度、能源消费结构、产业结构以及电力生产结构是影响重庆市碳达峰目标的关键因素。控制工业能耗和调整产业结构的碳减排效果相对其他措施更为显著，且均具有减污降碳协同效应，应作为重庆市碳减排路径的优先选择。另外，还有一些学者对不同区域的碳达峰碳中和路径进行了研究[10～13]，但少见针对县级区域的碳峰值报道，因此，本文依据荣成市近几年社会经济发展、能源消耗情况，分析了荣成市二氧化碳排放现状，找出荣成市碳排放的发展规律，得出2030年碳排放的峰值。同时，研究分析提出了从现在到2030年碳削减可采取的各种措施，通过这些减碳措施的实施，得到2030年荣成市可能的碳排放峰值。

2 荣成市能耗现状

2.1 荣成市概况

荣成地处山东半岛最东端，三面环海，海岸线长487 km，沿海分布10个海湾、115个大小岛屿，拥有中国北方最大的渔港——石岛渔港。临近烟威、石岛、连青石渔场，是多种鱼虾洄游的必经之路，水产资源十分丰富，已发现的浅海和滩涂生物394种，主要经济生物近百种。荣成市经济发达，主要以海洋生物食品业、船舶及零部件业、机械制造业为主，是一个能耗占比相当较低的新兴海滨城市[14]。

根据《荣成市统计年鉴》(以下同)，荣成市2016～2021年GDP保持增长状态(表1)，年均增长率达到5.3%[15,16]。

表1 荣成GDP数据

“双碳”目标中的碳指二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫、三氟化氮，这7种温室气体[17]。荣成市工业体系中，产生碳的气体除了二氧化碳外，其他6种气体基本没有，可以忽略不计。我国在国民经济和社会发展过程中，二氧化碳产生量的计算通常以消耗的电力、煤炭、油类和天然气4种指标的量，乘以各自的碳系数得出二氧化碳的产生量，相加就是该区域的二氧化碳的产生量。

2.2 荣成市能耗现状

2.2.1 电力消耗现状

工业用电与居民及其他用电是两个不同系统，用电量并不是同步同幅度增长，分开进行分析预测比较合理。荣成市2015～2021年电力消耗数据见表2。

表2 荣成市2015～2021年电力消耗数据

2.2.2 煤炭消耗现状

荣成市2015～2021年煤炭消耗数据见表3。

表3 荣成市2015～2021年煤炭消耗数据

2.2.3 油品消耗现状

2017年荣成市社会经济发展平稳，油品消耗降幅超过10%是不合理的，故2017年的增长率未计入年均增长率分析。荣成市2015～2021年油品消耗数据见表4。

表4 荣成市2015～2021年油品消耗数据

2.2.4 天然气消耗现状

荣成市天然气消耗主要是工业用气和居民用气2个部分，因为这两部分用气量的增幅是不相同，分开进行分析是合理的。1 m3天然气按0.71 kg计重。

2021年，荣成居民23.9户，户均年用天然气150 m3，居民用气量为：150×0.71/1000×23.9=2.55万t。2021年全社会用气量为13.65万t，工业用气量为：13.65-2.55=11.1万t。

2017年，荣成市开始关闭10 t以下燃煤锅炉，企业建设燃气锅炉替代燃煤锅炉，造成天然气用量突增，增幅较大，属于个别事项，故此次增长率不计入年均增长率分析。荣成市2015～2021年天然气消耗数据见表5。

表5 荣成市2015～2021年天然气消耗数据

从表2～表5中得出2021年荣成市的能耗情况，电力36.6亿kW·h、煤炭56.6万t、油类3.63万t、天然气13.65万t。

2.3 荣成市碳排放现状分析

山东省规定，电力消耗、燃煤、燃油、燃气的碳排放因子统一采用2014年国家温室气体清单相关数据：电力消耗产生二氧化碳的系数是0.8606、煤炭是2.66、油品是1.73、天然气是1.56[18]。

以此可以计算出各耗能指标二氧化碳的产生量。2015～2021年，消耗的电力、煤炭、油类和天然气产生的碳排放量见表6。

表6 荣成市碳排放数据

2.4 降碳现状分析

通过对碳排放现状分析可知，碳排放主要来自电力和煤炭的消耗，这两项产生的碳占比到达90%以上。因此，降低电力和煤炭的消耗是减少碳排放的关键。

2.4.1 电力降碳

多年来，荣成市政府出台各种措施降低能耗，也就是电力消耗。荣成市单位GDP能耗一直处于降低水平，一直保持在年5%以上。

2.4.2 燃煤降碳

荣成市自2017年开始关停10 t以下燃煤锅炉，到2018年底关闭200多台10 t以下燃煤锅炉。2019年开始逐步关闭20 t、35 t以下燃煤锅炉，到2021年底，荣成市除了集中供热的大吨位燃煤锅炉外，其他单位都不存在燃煤锅炉，燃煤量大幅度降低。如今，荣成市燃煤量已是极小化了。

2.4.3 森林固碳

根据《荣成市”十三五”林业发展规划》，2015年底全市有林地面积76.4万亩，林木蓄积量125.9万m3。到2020年底全市森林覆盖率达到43%，林木蓄积量达到160万m3。据此得出“十三五”期间，每年林木蓄积量为：(160-125.9)/5=6.82万m3

科学研究表明树木每生长1 m3的蓄积，平均吸收1.83 t二氧化碳。以此计算出荣成市2020年底全市林木固碳量为：1.83×6.82=12.48万t。

2.5 2021年碳排放量

由表7可知，荣成市2021年碳排放量为480.63万t。

表7 荣成市固碳后碳排放数据

3 荣成市2030年碳排放量预测分析

3.1 能耗分析

3.1.1 用电量分析

本文认为由于工业用电与居民及其他用电是2个系统，各自有自己的规律，分开进行分析和预测比较合理，更能贴近实际。如果将这2个部分合为一体，按照全社会用电量进行预测，可能误差较大。因此，本文对工业用电、居民及其他用电分开进行分析。

根据荣成市2015～2021年用电量数据(表2)分析得知，荣成市工业用电年均增长率为1.8%，依据荣成GDP的增长率，分析预测2022年至2030年荣成市工业用电年均增长率为2%比较合理。2021年用电量是17.8亿kW·h，则到2030年荣成市工业用电量为：

17.8×(1+2%)9=21.27亿kW·h

2015～2021年居民及其他用电年均增长率为9.58%，这其中2018年和2020年用电量突增，不能代表用电量的增长趋势，这两年的数据不应参加核算，其他年份用电量年均增速为5.4%，本文分析认为2022～2030年居民及其他用电年均增长率为5.4%是合理的。2021年用电量是18.8亿kW·h，则到2030年荣成市居民及其他用电量为：

18.8×(1+5.4%)9=30.18亿kW·h

据此分析得出：到2030年荣成市全社会用电量为:21.27+30.18=51.45亿kW·h。

3.1.2 燃煤用量分析

荣成市煤炭消耗量一直是处于降低状态。自2017～2021年淘汰完成35 t以下燃煤锅炉为止，荣成市除了4个热电厂及部分镇街冬季集中供暖燃煤锅炉外，其他单位不存在燃煤锅炉。荣成市燃煤量已是极小化，分析预测到2030年，荣成燃煤量仍保持在2021年的水平，即56万t左右。

3.1.3 油品用量分析

荣成市油品消耗主要是汽车和渔船消耗。根据荣成市2015～2021年油品消耗数据表(表4)分析得知，2015～2021年年均增长率为：-2.88%，考虑到2020和2021年车辆运行较少，年增长率在-2.0%是合理的。本文分析认为，2021～2030年，虽然汽车保有量在增加，但由于电动汽车的普及与高油价的影响，荣成市油品的用量会逐年减少，符合荣成市2015～2021年油品消耗年均增长率规律，年均增长率可采用-2.0%。这样，2030年油品消耗量为：3.63×(1-2.0%)9=3.03万t。

3.1.4 天然气用量分析

根据荣成市2015～2021年天然气消耗数据(表5)分析得知，荣成市天然气消耗年均增长率为42.14%。由于2015～2021年，是荣成市能源结构大变革的7年，燃煤锅炉的淘汰促进了燃气锅炉的建设，天然气消耗量大幅度增加，这种增幅不能代表荣成市2021～2030年天然气的增幅。

工业用气量分析：2015～2021年荣成GDP年均增长率为5.7%，2021年增长率为8.3%。本文分析认为，荣成市自2021年后工业用气量符合荣成市经济社会发展规律，根据荣成市社会经济发展规划，到2030年荣成市GDP的年均增长率在8%左右，工业用天然气消耗年均增长率在5%左右比较合理。

工业用气量：11.1×(1+5%)9=17.22万t。

居民用气量分析：2030年荣成市居民户将有24万户。由于经济的发展生活水平的提高，户均年用天然气200 m3左右，则2030年荣成居民年用气量为：

200×0.71/1000×24=3.41万t。

2030年天然气消耗量为：17.22+3.41=20.63万t。

3.2 荣成市碳排放量分析

通过分析、预测，如不再采取新的节能减排措施，按照现在荣成市的能耗估算，到2030年荣成市消耗电力51.45亿kW·h、煤炭56万t、油品3.03万t、天然气20.63万t，则碳排放量为：51.45×10×0.8606+56×2.66+3.03×1.73+20.63×1.56=629.16万t。显然，如此高的碳排放量难以实现国家要求的碳达峰目标。必须采取有力措施加大减排力度。

3.2.1 常规节能减碳分析

3.2.1.1 工业降碳分析

荣成市人民政府根据产业结构调整，决定于2022年8月关闭荣成市内水泥生产企业。2个企业年生产水泥分别为100万t和80万t。荣成水泥企业生产1t水泥需消耗38 kW·h电，年耗电量为(100+80)×38=6840万kW·h。关闭后可削减碳排放：6.84×0.8606=5.89万t。

3.2.1.2 森林固碳分析

到2020年底，荣成市每年林木蓄积量为6.82万m3，荣成市森林覆盖率较高，以后再提高森林覆盖率难度较大，因此，2030年林木蓄积量仍以6.82万m3计算，林木固碳量为12.48万t。

3.2.1.3 蓝色汇碳

“蓝碳”是利用海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳，主要体现在：开展海洋海产养殖、海草床、盐沼湿地等典型生态系统的培植，并将其固定、储存在海洋中的过程、活动和机制。但是海洋碳汇作为新兴的政策领域，对建立海洋碳指纹、碳足迹、碳标识相应的方法与技术、计量步骤与操作规范、评价标准等等都还没有得到认可，因此，“蓝色汇碳”目前不纳入固碳范围进行考虑。

到2030年荣成市碳排放量为：629.16-12.48-5.89=610.8万t，即碳峰值为：610.8万t。

3.2.2 核能降碳措施分析

数年来世界各国研究和实践均证明，要实现能源系统清洁低碳转型，核能必不可少。其生产过程中不排放温室气体，全寿期碳排放量小，同时具有能量密度高、无间歇性、占地面积小、受自然条件约束少等优点[19]。

降碳措施涉及到人们生活的方方面面，大到建设核电站小到节约一张纸。但电力和煤炭的碳排放量占全社会碳排放的90%以上，因此减少电力和煤炭的使用是降碳的最佳措施。推动电力行业低碳发展是中国有效控制CO2排放和推动尽早达峰的重要抓手[20]。

中国现代能源体系的要求是“清洁、低碳、安全、高效”，其中能源安全关乎国家安全。为了助力碳达峰、碳中和战略目标的实现，关键是实施节能、去碳、创新、提效、应急、支撑和合作“七大战略工程”[21,22]。

3.2.2.1 电力行业降碳

荣成市建有石岛湾核电站，原规划2017年底实现约660万kW·h的发电能力，远期规划容量将达到900万kW·h。受日本福岛核电事故的影响暂停建设，2018年重新开工建设，目前已有20万kW·h机组在运行，装机容量很快超过百万千瓦。如果2030年荣成市全部使用石岛湾核电站的电力，那荣成的电力是清洁电力，电力的碳排放为零。则2030年荣成的碳排放量为：610.8-442.78=168万t，碳峰值为168万t。

3.2.2.2 核能供热

现代保温技术可以将核电的余热输送到200 km外的用户使用。石岛湾核电站距离荣成最远的地方直线距离不超过70 km，因此石岛湾核电站的余热可以满足荣成所有用户的需求。如果2030年前，荣成市充分利用了石岛湾核电站的余热，则荣成的热电企业将会被关闭，至少减少50万t的煤炭消耗，可以减少碳排放量：50×2.66=133万t，这时，碳峰值为：610.8-442.78-133=35万t。

4 结论与讨论

通过对荣成市电力、煤炭、油类和天然气4项指标的消耗量及碳排放量的现状分析、4项指标的消耗量及碳排放量的趋势分析、固碳现状及趋势的分析、采取不同的降碳措施的分析等，得出荣成市2030年碳达峰时的排放量：当延用现有常规节能减碳措施时为610.8万t，当使用全部采用核能发电时为168万t，当同时采用核能发电、核电站余热供热时则为35万t。有了碳峰值这个基础数据，可以据此有针对性制定出切实可行的碳减排措施，为2060年实现碳中和打下坚实的基础。

本文讨论的3种不同情景下，碳排放量存在较大差异。在现实实践中，要综合考虑经济增长和碳排放总量、就业、投资、消费、出口、物价等因素，建议选择碳排放量最小的达峰路径。为了促进2030年碳达峰目标实现，建议采取以下措施：

(1)依靠科技创新切实抓好提效和节能，加快推动产业结构转型升级，加快技术进步，发展战略性新兴产业，提高产业部门的能源效率，促进经济又好又快发展。调整产业结构。我国目前正处于供给侧改革的关键时期，应充分利用各类政策条件，加快产业体制机制创新，加大产业的科技投入，增加产品附加值，降低高耗能产业的比例，对传统工业进行升级，把低碳发展纳入产业政策，探索能耗低、效益好的绿色发展路径。

(2)降低煤炭消费比例，大力发展核能等新能源，优化能源结构，推动煤炭消费尽早达峰。中国现代能源体系的根本要求是“清洁、低碳、安全、高效”，其中“安全”是第一位的，能源安全就是国家安全。我国特殊的能源赋存结构决定了我国调整能源消费结构的难度，因此，应尽快研发技术可靠、储存能力强、发电稳定的可再生能源技术，设计合理的补贴机制，降低可再生能源的发电成本，从而优化能源消费结构，促进碳排放早日达峰，同时控制能源消费总量，保持煤炭消费占比下降趋势。

(3)继续打好污染防治攻坚战，实现减污降碳协同效应，开展大规模国土绿化行动，提升生态系统碳汇能力。