引 言
温室气体清单是气候模型构建、制定各国减排政策及国际谈判的基础[1]。编制国家温室气体清单,是以国家为单位,核算其人类活动排放或吸收的温室气体。
20世纪70年代以来,西方国家率先开展对大气中二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)温室气体浓度和各国温室气体清单的研究工作[2,3,4],其中CO2是清单研究的重点对象。截至目前,世界范围内对全球各国碳排放量进行深入研究的机构有近10家,分别为国际能源署(International Energy Agency, IEA)、美国橡树岭国家实验室CO2信息分析中心(Carbon Dioxide Information Analysis Centre, CDIAC)、欧盟联合研究中心(European Commission’s Joint Research Centre, JRC)和荷兰环境评估机构(Netherlands Environmental Assessment Agency, PBL)的全球大气研究排放数据库(Emissions Database for Global Atmospheric Research, EDGAR)、美国能源信息管理局(U.S. Energy Information Administration, EIA)、世界银行(World Bank)和世界资源研究所(World Resources Institute, WRI)等[5],以上机构报告的排放数据被广泛使用,它们每年发布的全球各个国家的排放数据已经成为全球气候变化谈判与博弈的重要参考。国内有学者对部分数据库核算中国碳排放结果与官方公布值进行了对比研究[6],但尚未在参数级层面进行系统性分析。
本文选取IEA、EDGAR、CDIAC和EIA四大典型碳数据库(以下简称四大数据库)进行参数级层面的深入对比分析。与国际上的其他碳数据库相比,这些机构的数据较全面,而且拥有较多的一手数据,特别是这些碳数据库的引用率较高、影响力较大,其发布的数据已成为国内外科研、教育等领域较普及的参考资料。
整体来看,国际碳数据库对中国的碳排放核算仍存在较多问题值得探讨。首先,自2005年以来,中国的产业不断调整、技术不断更迭,与碳排放相关的参数不断变化,因此这些碳数据库如何选用中国的活动水平数据及相关参数、如何选择核算方法学,值得深究。其次,这些数据库的核算边界不尽相同却常常被忽略。例如：IEA和EIA核算范围为化石燃料燃烧所产生的CO2排放量[7,8];CDIAC为化石燃料燃烧、水泥生产、天然气燃烧去除三部分产生的CO2排放量[9];EDGAR核算范围则包括化石燃料消耗和工业过程排放(水泥生产、石灰石和白云石的碳酸化,燃料的非能源利用和其他燃烧,化学和金属制造工艺过程,溶剂使用,农业用石灰和尿素,废物和矿物燃料燃烧)产生的碳排放[10]。最后,各个机构对于同一国家相同边界的排放测算结果也千差万别,以中国大陆化石燃料燃烧为例,自1980年到2014年,四大数据库发布的碳排放量与中国官方发布的数据各不相同。
1 研究内容
本文的研究内容为四大数据库对中国大陆2005年碳排放进行估算的核算方法对比分析。
1.1 对中国碳排放边界的设定
(1)地理边界。四大数据库在计算中国碳排放时,IEA主要对中国大陆和香港进行了统计,不包括澳门、台湾,CDIAC和EIA重点对中国大陆进行了统计,EDGAR对中国大陆、香港、澳门和台湾分别进行了统计。考虑数据的可比性,本文所出现的中国碳排放数据均为各数据库中中国大陆的碳排放量。
(2)碳排放边界。碳排放边界选定为中国的化石燃料燃烧和水泥生产所导致的碳排放。已有研究表明,国际机构对于中国由化石燃料燃烧和水泥生产所致碳排放量核算有很大的不确定性[11]。
(3)温室气体种类。京都议定书第一个履约期内规定的6种温室气体中,CO2是中国排放量占比最大的温室气体[12],因此本文所指中国碳排放为各数据库中中国的CO2排放量。
1.2 对中国碳排放年份的选择
2005年起,中国的碳排放引起了世界的广泛关注,因此本研究侧重选取2005这个关键年份进行深入分析。
2 四大数据库核算中国碳排放的整体对比概览
在选定的研究范畴内,对碳排放核算的三大关键内容进行了详细剖析(见表1)。(1)概况：包括数据范围、部门、方法学、计算公式及不确定性;(2)活动水平数据：包括用于核算CO2的燃料类别及活动水平数据来源;(3)排放因子：碳排放因子来源及氧化率系数来源等。
表1 四大数据库对中国碳排放核算的对比分析
Table 1
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3 四大数据库核算中国碳排放量的参数对比分析
针对四大数据库对中国碳排放量的核算,其详细对比分析如下。
3.1 方法学
四大数据库采用的方法学均基于IPCC的碳排放基本计算公式：碳排放量=活动水平数据×排放因子。但又略有差别：IEA采用的方法学侧重采用自有的热值参数;CDIAC使用自有方法学,依据各能源品种的表观消费量计算其碳排放;EDGAR考虑不同技术和不同终端处理措施的碳排放,而且考虑了已经采取减排措施的影响;CDIAC和EIA的方法学未划分至部门层面。
3.2 活动水平数据
3.2.1 煤基燃料
中国现行标准GB5751—2009《中国煤炭分类》与国际煤分类工作组(ISO/WG18)发布的煤炭分类国际标准ISO11760相比,在分类方法和分类参数上都具有显著的差异[18],与国际上西方国家、俄罗斯等大国的标准类型、煤类术语、指标选择和指标定义等方面也不尽相同[19]。GB/T 5751—2009基于粘结指数和干燥无灰基挥发分两个指标,将我国煤炭细分为17类[20]。国家能源统计年鉴的煤炭分类并没有完全遵循该标准,而是基于加工处理过程,以及加工后的不同产品进行划分。在核算中国的煤基燃料燃烧导致的碳排放时,IEA对煤基燃料的分类是根据煤的组成,基于其热值、含碳量及挥发物等进行分类,具体分为焦煤、其他烟煤、次烟煤、焦煤、褐煤、焦炉焦、专用燃料和褐煤型煤、泥炭[21];CDIAC将中国煤基燃料分为硬煤(hard coke,国内)、硬煤(进口)、焦炉焦(coke oven coke,国内)和焦炉焦(进口);EIA则根据煤基燃料的最终用途将其划分为生活用煤、商业用煤、工业炼焦煤、其他工业用煤和电力部门用煤[8],均与我国国家统计局分类以及国家标准有显著不同。
3.2.2 油基燃料和气体燃料
四大机构与我国国家能源统计年鉴中均根据原油是否经过加工,以及加工过程中的蒸馏程度,对我国油基燃料进行分类,但以上各机构的分类结果之间却各不相同,如炼厂干气,IEA和EDGAR将其归为气体燃料,而我国国家能源统计年鉴中将其归为油基燃料,IPCC也将其归类为油基燃料。
气体燃料方面,国家能源统计年鉴中只有天然气;IEA根据来源的不同,将气体燃料分为天然气、焦炉气、高炉气、炼厂干气4类(表2);CDIAC与我国能源统计年鉴一致;EDGAR同IEA;EIA则采用自有统计方法,分为天然气(管道)和天然气燃烧去除。
3.3 水泥生产
CDIAC和EDGAR所采用的2005年水泥生产数据来源于美国地质勘探局。
整体来看,四大机构在化石燃料分类上的差异,使得各机构在获取中国燃料活动数据时根据自己的定义进行归类处理,这是导致各数据库核算结果不一的原因之一。
3.4 碳排放因子
3.4.1 含碳量(以热值计）
3.4.2 热值
IEA统计的煤基和油基燃料中热值为低位热值,单位为toe/t,气体燃料则提供了高位热值和低位热值的转换系数,所有煤基燃料及油基燃料中的原油、液化天然气选用了IEA提供的中国特有的热值系数,其余燃料则采用IEA提供的各国统一的缺省值[23];CDIAC仅提供了煤基燃料的吨标煤折标系数;EDGAR和EIA未单独列出热值数据。
3.4.3 氧化率系数
图1
图1
IEA和CDIAC核算中国碳排放的氧化率系数对比
IEA数据来自CO2 Emissions From Fuel Combustion (2007 Edition),CDIAC数据来自与CDIAC沟通。
Fig. 1
Oxidation value used when accounting China’s carbon emissions by IEA and CDIAC
4 结论和建议
通过对国际四大数据库对中国碳排放核算的对比分析,得出以下结论及建议。
(1) 四大典型数据库中,IEA和EDGAR的核算相对更为准确,因为二者对于燃料的分类及方法学更加详尽。在活动水平数据的分类中,四大数据库对燃料的分类方式均与我国国家统计局的分类有很大不同。其中,IEA在确定各类燃料的活动水平数据时,与我国统计局进行沟通,因此其数据更能反映本地特征。在今后的活动数据统计中,我国应逐渐与国际标准分类对接,并定期发布官方数据,提高核算中原始数据的准确性。
(2) 各数据库的活动水平数据分类差别较大,对于中国的煤基燃料,IEA、CDIAC、EDGAR和EIA这4种数据库分别分为8、4、8、5类;对于油基燃料,分别为15、10、14、13类;对于气体燃料,分别为4、1、4、2类。此外,研究发现,不同机构对于同一燃料种类的定义不同。
(3) 各数据库对于排放因子的选择原则不一,有的选用所在机构的中国特有参数,有的选用所在机构的各国统一缺省因子,有的选用IPCC缺省因子。氧化率系数也各不相同。建议后续研究中应逐步纳入由我国专家实测的排放因子,增加核算的准确度。
本文在研究中发现一些问题,有待后续深入探讨,如应对各碳数据库核算采用的具体活动水平数据值及其不确定性、排放因子的不确定性进行沟通调研,对其排放量的不确定性进行量化评估。
