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浅析:中国各产业及行业碳排放的发展特征
来源:碳排放管理师网 碳排放管理师网 发布时间:2021-12-10

科技创新支撑碳达峰、碳中和具有巨大的发展潜力和广阔的发展前景,但目前中国在新能源技术利用效率、绿色低碳技术推广应用甚至相关技术创新的体系化能力建设等方面仍然存在一些不足。

一、中国碳排放的现状

(一)中国碳排放的基本概况

根据《京都议定书》,“温室气体”包括二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)、氢氟碳化物(CFCs)、全氟化碳(CF₄)等。人为活动产生的“温室气体”排放中,二氧化碳比重最大,约占能源排放量的90%,影响最为重要,因此本文研究的碳排放主要是指二氧化碳。人类生产活动产生的二氧化碳约95%来源于化石能源(煤炭、石油、天然气等)的消耗。根据中电传媒能源情报研究中心2016—2020年发布的《中国能源大数据报告》,近年来中国一次能源消费中煤炭和石油占比约80%,二者是二氧化碳的主要排放源。

随着中国经济迅速发展和生产活动快速扩张,二氧化碳排放量也呈上升的趋势。根据国际能源署(IEA)的数据,中国二氧化碳总体排放量从2005年的54.07亿吨增长到2019年的98.09亿吨,增长将近一倍(见表1)。根据世界银行统计,2005年中国超过美国成为世界第一大碳排放国,到2016年,中国碳排放占世界总排放量的29%(见图1)。

虽然中国二氧化碳排放的总量较高,但也在控制碳排放、实现绿色发展方面取得了积极进展。一方面,二氧化碳排放增速明显放缓。2005—2010年二氧化碳排放年均增速约达8%,2011—2015年下降至3%,2016—2019年进一步下降至约1.9%。

另一方面,单位GDP的二氧化碳排放强度逐步下降。根据IEA公布的数据进行测算,中国单位GDP的二氧化碳排放从2005年的2.9吨/万元逐步下降到2019年的1吨/万元,降幅约60%。这些进展在很大程度上受益于能源结构的不断调整。

近年来,中国一次能源消费结构呈现出明显的低碳化、清洁化趋势(见表2)。2005—2019年煤炭消费量比重从72.4%下降至57.7%,共下降14.7个百分点;天然气消费量则从2.4%提高到8.1%,清洁能源(一次电力及其他能源)消费量从7.4%提高到15.3%,合计占比提高13.6个百分点。

(二)中国各产业、行业二氧化碳排放量及测算方法

本文根据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》提供的参考方法,使用能源数据来估算主要化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量,测算公式为:

公式中,为二氧化碳排放量,Gg;Ei表示第i种能源消费量,kgce;NCVi为第i种能源净发热值,TJ/Gg;Cc为单位热值碳含量,吨C/TJ;COF为碳氧化因子,该值为1,表示碳完全氧化;i=1,2,3…表示i种能源。

公式中各类能源的相应数值见表3。根据公式测算中国各产业及行业二氧化碳排放量结果见表4。

(三)中国各产业及行业碳排放的发展特征

虽然中国三次产业及大部分行业的碳排放量均呈增长之势,但不同产业及行业的碳排放量也显示出较为明显的差异。

首先,第二产业二氧化碳排放量在总体碳排放量中始终占据较大比重。2011—2018年第二产业二氧化碳排放量平均占比约为70%。2018年工业领域二氧化碳排放量约为762320万吨,占总排放量的65.93%,其中制造业和电力热力碳排放量约占94%。二氧化碳排放量最多的前三个行业依次是:黑色金属冶炼及压延加工业(占比约为13.2%)、化学原料及化学制品制造业(占比约为10.87%)、非金属矿物制品业(占比约为6.95%)。

其次,第三产业逐渐成为碳排放增量的主要“贡献者”。从碳排放增长率来看,第三产业增速明显。2011—2018年第一产业碳排放增幅为14.41%,第二产业增幅为12.58%,第三产业增幅为50.43%。其中居民生活增加约52.68%,交通运输、仓储和邮政业增加约46.89%。2011—2018年第三产业碳排放增量占总增量约57%,是碳排放增量的主要“贡献者”。

二、中国科技创新支撑碳达峰、碳中和的作用

(一)科技创新支撑能源结构不断优化

科技创新可以促进新能源开发和利用成本不断下降,为能源结构的优化提供巨大支撑。根据中国国家能源局数据,截至2020年底,中国清洁能源发电装机总规模达到9.3亿千瓦,其中水电3.7亿千瓦、风电2.8亿千瓦、光伏发电2.5亿千瓦,清洁能源占总装机的比重达到42.4%,相比2012年增长14.6%。以风电、光伏、水电、核能为代表的清洁能源比例大幅提高,主要是新能源技术和材料技术的进步促进了成本的大幅降低。近十年来通过科技创新,风电、光伏逐步进入平价时代,陆上风电项目发电单位千瓦平均造价下降30%左右,光伏组件、光伏系统成本分别从30元/W和50元/W下降到目前的1.8元/W和4.5元/W,均下降90%以上。

(二)低碳技术开发与应用促进碳排放强度下降

近年来,中国不断发展低碳技术,推动传统能源工业的科技革新。以煤炭工业为例,大力推广超临界、超超临界机组及热电联供技术,国家能源集团有98%的常规煤电机组实现超低排放,新建机组发电煤耗降至256g/千瓦时,为世界最低。推动煤气化为核心的IGCC和燃料电池联合循环技术、煤炭高效清洁利用技术的开发和应用,推进煤气化重要技术装备国产化;研发新型煤基路线化工工艺,成功开发煤制烯烃工艺技术,有效推进了煤炭的绿色低碳转型,提高了煤炭的使用效率和经济价值。在低碳技术开发与应用的支撑下,中国碳排放强度逐年下降,2019年较2005年单位GDP二氧化碳排放量下降约60%。

(三)负排技术快速发展为达成碳排放目标提供有力支撑

CCUS(二氧化碳捕获、利用及封存技术)作为一种负排技术,对于降低全球二氧化碳排放量至关重要,也是中国践行低碳发展战略的重要技术选择。近十年来,CCUS技术在全球迅速推广应用,到2020年,全球二氧化碳捕获能力已经达到4000万吨。中国CCUS技术的开发与应用同样在相关政策的推动下迅速发展。根据中国节能咨询数据,截至2018年底,全国已建成或运营的万吨级以上CCUS示范项目约13个,正在部署中大规模全流程的集成项目有14个,这些项目中包括9个捕集项目、12个利用与封存项目,累计二氧化碳封存量约200万吨,相关的各项研究和技术优化也在快速开展。

(四)科技创新促进产业结构调整,低碳排放行业占比升高

从前文所列的中国各行业二氧化碳排放数据可以发现,产业结构的调整对控制碳排放起到了一定的正向作用。2011—2018年,第一产业(增加值)平均二氧化碳排放强度为0.35吨/万元,第二产业(增加值)为2.66吨/万元,第三产业(增加值)为0.91吨/万元。与第二产业相比,第三产业的各行业是明显的低碳排放行业,其比重的增加对于降低整体碳排放增速具有积极作用。

近年来,新一代信息技术和服务行业、金融业等第三产业快速融合发展,以“互联网+”赋能的多种科技创新组合深刻改变了人们的生活方式,网上购物、平台经济、移动支付等行业高速发展。科技创新推动第三产业等低碳排放行业规模增加,从而间接降低了二氧化碳排放强度。2011年中国第三产业增加值占GDP的比重为43.1%,2018年提升至52.2%。与此同时,第三产业二氧化碳排放强度也在不断降低,从2011年的1.14吨/万元降至2018年的0.71吨/万元。

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