产业园区碳排放核算方法研究.doc

1、1产业园区碳排放核算方法研究摘要 产业园区是一个协同实现经济效益和环境效益的重要单元，同时也是重点碳排放源，其转型和发展对实现国家和地区的低碳战略起到关键作用。碳排放核算方法影响园区碳排放水平的评估，是制定有效碳减排策略的基础。产业园区碳排放核算需要明确核算对象、核算结果表征和核算范围。本研究首先界定核算对象，辨析“二氧化碳量”与“二氧化碳当量”两种表征方式，认为二氧化碳量可以反映产业园区能源结构，而二氧化碳当量则能够量化园区的不同排放过程和环境效应。同时，从价值链角度出发，将园区碳排放核算划分为三个 Scope，分别反映园区直接排放和上下游关联企业的间接排放。然后，从排放活动和部门关联出发，

2、分析三种典型碳排放核算方法（清单分析法、投入产出分析和生态网络分析） ，进一步划分为流量分析模式和结构分析模式。流量分析模式主要从排放量角度对园区内部及其上下游产业链相关的碳排放活动进行核算；结构分析模式则聚焦园区相关碳排放部门和价值链的组织形式，从投入产出或者网络关联角度开展分析。研究发现清单分析法可以自下而上量化产业园区碳排放活动的流量，投入产出法则自上而下揭示碳排放单元的直接和间接流量以及平行结构，而生态网络分析则采用混合式核算模式刻画碳排放单元之间的网状关联结构。最后，本研究初步提出了产业园区碳排放核算方法的研究框架，力求提高排放因子精度，改进核算模式和建立动态核算模型，对碳排放总量和

3、结构进行预测，从而实现产业园区的低碳发展。 2关键词清单分析；生态网络；投入产出分析 中图分类号 X321 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2017）03-0001-10doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2017.03.001 产业园区（以下简称园区）是区域主要生产要素与能力的聚集地，表征相关产业在特定区域的发展水平1。同时，产业园区也是区域碳排放的主要来源，开展碳减排活动对于应对全球气候变化和实现低碳经济发展至关重要。低碳园区则是产业园区为达成低碳发展任务、建立可持续发展模式的新型工业组织形式，已成为应对诸多与低碳发展密切相关的资源与环境等约束性问题的理

4、想园区模式2。为实现低碳化转型，国内外已经开展了大量园区低碳发展研究和低碳建设实践。2011 年国务院发布了“十二五”控制温室气体排放工作方案 ，明确提出“依托现有高新技术开发区、经济技术开发区等产业园区，建设以低碳、清洁、循环为特征，以低碳能源、物流、建筑为支撑的低碳园区”3；2013 年工业和信息化部、国家发展和改革委员会发布关于组织开展国家低碳工业园区试点工作的通知等推动工业园区低碳化发展的重要文件，55 家工业园区率先获批成为低碳工业园区建设试点4；2013 年，美国可持续社区发展协会和中国 21 世纪议程管理中心联合发布中国工业园区低碳发展研究报告 ，报告中提出了一套园区低碳发展的评

5、价指标体系，并对23 个国家和省级园区进行了预评估5；2015 年，美国可持续社区发展协会编写了中国生态工业园区政策趋势中国低碳竞争力与国家级经济技术开发区 ，分析我国目前三大类园区的项目管理情况，深入探讨其3对低碳转型的潜在影响、工业园区参与的动力和障碍6。而国外对产业园区低碳发展也高度关注。比利时 Flanders 地区已经针对产业园区制定碳中和发展策略，致力于提升建筑和生产过程中实现绿色电力消费7；韩国为降低产业园区碳排放，鼓励产业园区实施能量和资源再生项目的实施8；英国 NEPIC 于 2015 年提出 LOCIMAP 计划，推动欧洲地区的化工园区在碳减排方面的技术创新并推行碳封存技术

6、9；日本政府经济产业部门和环境部在北九州、川崎和青森县三个地方的产业园区引入以资源再利用为主的环保产业助推当地低碳经济发展10。明确园区碳排放特征有利于推动园区低碳化和制定可靠的减排方案。而碳排放核算是掌握园区碳排放水平并识别主要碳排放源的核心手段。尽管园区碳排放核算已经在案例研究和方法学探讨上有所积累，但是核算方法尚未形成结构清晰的框架。因此，本研究综述园区碳排放核算方法，将其梳理为两种模式：流量分析和结构分析，并从核算方法演化趋势的角度进行探讨。1 园区碳排放核算要素 1.1 核算对象及结果表征 确定园区核算对象的依据来自两个路径：一是参考国际公约、标准、政府文件等官方文件中列出的温室气体

7、种类，二是结合园区实际的碳排放源明确具体核算对象。国际上一些权威的文件可提供碳排放核算对象参考（见表 1） 。产业园区的碳排放源分为两种类型：类型是基于排放部门，分为原料开采；农产品生产；能源供应；建筑和基础设施；工业生产；交通运输；废物处理；景观绿化。类型则基4于排放过程，分为一次能源燃烧；二次能源使用；其他化学过程（生产加工环节，焚烧和填埋，污水处理过程） 。碳汇则是园区内绿化景观植物。在确定温室气体排放类型时，类型、类型与温室气体具有层级结构，类型可看作类型在明确温室气体排放时的转换单元，气体排放种类与类型中的各个组分直接关联（见图 1） 。其中，核算能源消耗（一次能源燃烧和二次能源使用

8、）的排放气体种类有二氧化碳（CO2） 、甲烷（CH4） 、氧化亚氮（N2O） ，且以二氧化碳（CO2）为主；在生产加工过程中，核算的温室气体种类依据生产工艺而定，可包含二氧化碳（CO2） 、甲烷（CH4） 、氧化亚氮（N2O） 、氯氟烃（CFCS） 、六氟化硫（SF6） ；焚烧、填埋和污水处理过程中排放的温室气体一般包括二氧化碳（CO2） 、甲烷（CH4） 。 刘丽荣等依据类型将苏州工业园区碳排放部门分为工业生产、交通、住宅建筑以及?G 地，核算对象主要来自能源消耗排放和绿地吸收的二氧化碳11。张雁飞等将山东某工业园区内碳排放源分为能源直接燃烧、外部输入的电力、热力、固体废弃物处理处置过程和水

9、泥生产过程，选取二氧化碳（CO2） 、甲烷（CH4） 、氧化亚氮（N2O）共 3 种温室气体为核算对象12；魏康霞和廖兵对南昌某工业园区进行核算时将碳排放源划分为工业及建筑业、服务业及其他、居民生活，主要计算各个部门能源消耗引起的碳排放，共选取 6 种温室气体，分别为二氧化碳（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）13。而基于类型，熊鹏和刘慧丽14、李春燕和王胜15、谢华生等16则直接关注园区能源消耗引起的二氧化碳排放。5另外，张敏高在对苏州工业园区进行碳排放核算研究时，将类型和类型组合，将碳排放来源划分为工业（包

10、括建筑业）能源消耗，交通能源消耗、建筑能源消耗以及废气物填埋过程，在基本情景中选取二氧化碳（CO2） 、甲烷（CH4） 、氧化亚氮（N2O） 、六氟化硫（SF6） 、氢氟烃（HFCS） 、全氟碳（PFCS） ；并在对未来预测时，碳排放来源增加电子产品生产过程，温室气体新增三氟化氮（NF3）17。 在碳排放核算结果表征上，分为两种情况：以二氧化碳量为结果表征；以二氧化碳当量为结果表征。仅基于能源消耗时，碳排放核算对象以二氧化碳为主时，核算结果表征为二氧化碳量表征；若考虑能源消耗时排放甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）时，核算结果表征为二氧化碳当量。另外，在考虑多种过程来源排放（包括废气和固体废物

11、处理、生产加工等过程）温室气体时，由于气体种类多样，根据其不同的全球增温潜势进行折算，统一以二氧化碳当量的形式表征。 解读碳排放核算结果时，不同碳排放核算结果表征是从不同角度反映园区碳排放情况。以二氧化碳量为表征的碳排放核算结果，主要用来反映园区的化石能源消耗结构，以便辨识重点排放过程和排放源，识别出高碳排能源使用类型。然而，由于温室气体全球增温潜势不同（SF6PFCSHFCSN2OCH4CO2） ，不同排放部门之间产生温室气体种类和排放效果并不相同。因此，采用二氧化碳当量可有效表征多种碳排放过程及其环境效应。例如，产业园区内部有规模电子设备仪器生产、电力生产和镁制品加工等，排放 SF6 气体

12、18，或者以制糖业为主19，在甘蔗生长-加工-制肥以及生产过程中污水处理过程伴生 CH4、N2O 等气6体20，就需要考虑生产过程引发的多种异质温室气体排放量，以二氧化碳当量值表征更为适宜。能够间接推断园区中具体工业过程的差异。 1.2 核算范围 对碳排放核算范围的界定起源于企业和产品的价值链研究。世界资源研究所（World Resources Institute，WRI）和世界可持续发展工商理事会（World Business Council for Sustainable Development，WBCSD）于 2011 年底发布的企业价值链（Scope 3）标准提供了测量企业价值链和产品

13、温室气体排放的核算范围，具体分为3 个 Scope：Scope 1 包含企业价值链燃烧过程和化学生产过程产生的直接排放；Scope 2 包含企业购买的电力、蒸汽、供暖或制冷产生的间接排放；Scope 3 是 Scope 2 之外的企业价值链产生的一切间接排放，包括企业所购买的产品的上游排放、运输排放、使用之后的下游排放。近年来，三层次核算范围从企业尺度直接拓展到城市尺度和国家尺度21-24。其中，蔡博峰将城市碳排放范围具体分为 3 个 Scope，其中Scope 1，所有直接排放过程，主要是指发生在清单地理边界内的温室气体排放过程；Scope 2，由于电力、供热的购买和外调发生的间接排放过程；

14、Scope 3，未被 Scope 2 包括的其他所有间接排放（包括城市从外部购买的燃料、建材、机械设备、食物、水资源、衣物等等，生产和运输）23。Yang and Chen 提出了针对中国经济部门碳排放核算的 3 个Scope，其中 Scope 1，各个经济部门中能源最终使用的直接排放；Scope 2，从外部购买的电力和热力中的间接碳排放；Scope 3，供应链中上下游的隐含碳排放24。而产业园区介于企业和城市尺度之间，开展碳排7放核算具有一定差异。作为企业聚集地，园区的碳排放一般涉及多个企业的价值链，存在相互作用甚至共生关系，较单一企业而言核算范围比较复杂。目前，已有研究学者对与园区相关碳排

15、放活动研究核算范围划分。张雁飞等认为发生在园区内部的能源直接燃烧、固体废弃物处理处置和重点行业生产过程属于 Scope 1，而外部输入的电力和热力为间接排放，属于 Scope 212。相似地，Wang 等对苏州工业园区的农业、工业、商业、交通运输、居民居住、工业过程和废物处理进行核算，认为以上碳排放活动整体属于 Scope 1 和 2，但未详细划分 Scope 1 和 Scope 225。刘丽荣等从用地类型的角度，划分由苏州工业园区内工业用地、居住用地、道路广场用地、公共设施用地和绿地五种用地类型引起的一次能源以及外购电力和热力引起的能源消耗等碳排放活动，将工业过程发生的直接能源消耗划为 Sc

16、ope 1，居住用地和公共设施用地引起的外购电耗和热耗、以及道路广场用地发生在园区与外界发生联系的电耗和热耗引起的碳排放划为 Scope 211。Liu 等则从能源直接和间接消耗的角度对苏州工业园区的制造业、商业、运输、建造和居民住宅进行划分，其中制造业和建造的直接能源消耗引起的碳排放归于 Scope 1，而其他商业、运输和居民住宅由外购电力和热力引起的间接碳排放归于 Scope 226。 以上园区碳排放核算范围的探究集中于 Scope 1 和 Scope 2，尚不能全面反映园区的碳排放水平。基于此，一些研究者延伸至 Scope 3 开展进一步研究。张敏高以行政区域为划分边界，对苏州工业园区2

17、0052010 园区行政区域内能源消耗部门（工业能耗、交通能耗、服务8业能耗、居民生活能耗） 、非能源碳排放（废弃物填埋）和绿地碳汇产生的碳排放进行详细核算，将工业、交通、服务业、居民生活、废弃物填埋和绿地一起?w 为 Scope 1 和 2，并未对其进一步划分，其他能源消耗则归为 Scope 317。代旭虹追溯园区上游生产的原料投入以及下游生产排放，认为 Scope 3 涵盖上游碳足迹（原料碳足迹、电力热力碳足迹）和下游碳足迹（废物处理碳足迹）27。Dong 等认为 Scope 3 包括原材料消耗，固定资产折旧，工业产品生产引起的碳排放，并以沈阳经济开发区作为案例28。齐静和陈彬构建了五层次

18、碳排放核算方法，涵盖了能源消耗、工业生产、物质材料消耗、仪器设备投入、废弃物处理处置、景观绿化等园区碳排放，其中仪器设备投入和物质材料消耗归为 Scope 329。 综上，园区碳排放核算范围归纳如下： Scope 1：发生在园区边界内部的所有直接排放过程（包括本地电力、热力供应；工业生产；本地固体废弃物处理等） 。 Scope 2：园区外购电力和热力引起的碳排放。 Scope 3：Scope 2 之外产生的一切间接排放，包括园区各个企业和管理部门等购买产品的上游排放和运输排放等间接排放。 2 碳排放核算方法 研究认为碳排放核算应同时涵盖碳排放的流量和结构。针对目前研究主要采用的三种方法：清单分

19、析法、投入产出分析法和生态网络分析法，本文将其归类为流量分析和结构分析两种模式。清单分析法多为流量分析模式，而投入产出分析法和生态网络分析法既有流量分析模式，9也有结构分析模式。本节重点综述以上三种典型方法，分析核算方法演化趋势，并初步提出核算方法框架。 2.1 清单分析法 清单分析法是指利用碳排放核算标准中推荐使用的计算方法，选取适当的碳排放因子，使用收集的相关数据来估算碳排放量，并完成碳排放清单编制的碳排放量核算方法。园区使用的排放因子法往往借鉴国内外由相关权威机构公布的碳排放核算标准。国外在制定碳排放标准上起步较早，发布的权威性标准文件可作为重要参考，例如：2004 年，世界资源研究所（

20、WRI）和世界可持续发展工商理事（WBSCD）发布了温室气体议定书企业核算与报告准则 ；2006 年，国际标准组织（ISO）发布了针对国家或地区尺度的ISO14064 温室气体管理规范 ，确立了政府、市场和其他利益相关方有关温室气体资料与数据管理、汇报和验证模式的具体规范。同年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布针对国家或地区的2006 年 IPCC 国家温室气体清单指南 ，为各国或地区全面估算其温室气体排放量提供了计算公式和方法。2011 年，WRI 和 WBCSD 分别发布了用于全面测算和管理企业价值链与产品碳排放的温室气体核算系：企业价值链（Scope 3）核算与报告标准 ，ISO

21、 则发布ISO14067产品碳足迹国际标准 。国内在碳排放标准研究方面也在不断完善。中国标准化研究院发布了为应对温室气体减排企业应采取的行动、政策和措施和企业温室气体核算与报告 ，规定了企业层面温室气体清单编制和碳足迹核算方法。国家发改委为应对气候变化发布了省级温室气体清单编制指南（试行） ，对各省市提供编制碳排放清单的科学方法。10随后，北京大学课题组发布中国低碳园区的系统测算技术与评估体系 ，重点阐述生态产业园区碳排放核算技术与多指标评价体系，碳排放核算标准详见表 2。 依托国内外在碳排放核算标准方面取得的工作成果并结合产业园区系统的特点，很多研究者利用清单分析法开展园区碳排放核算研究工作

22、，积极构建产业园区碳排放核算的计算体系。刘丽荣等以 IPCC 碳排放模型为基础，对园区内部工业居住、道路广场、公共设施和绿化用地等五种用地类型分别构建碳排放计算公式，对苏州工业园区 2010 年碳排放总量进行计算分析11。张雁飞等以 WRI 和 IPCC 碳排放核算项目为框架，对部分关键行业和部门的排放系数进行本地化修正，构建包括能源消费、固体废弃物处置和重点行业生产等过程的碳排放核算体系，并以山东一案例工业园区进行分析12。在此基础上，魏康霞和廖兵用国内温室气体清单编制要求中的推荐值，对南昌市案例园区进行核算分析和情景预测13。吕斌等提出园区碳排放核算的四方面特征，以 IPCC 核算方法为基础，通过本地化修正系数，构建了适应国内园区发展特点的计算体系30。 清单编制法在园区应用上存在两个问题：碳排放因子选取：大部分碳排放核算研究使用的是 IPCC国家温室气体指南中推荐的方法 1中的缺省因子，但是由于各个国家或城市的燃料类型、燃烧技术、燃烧条件等方面存在差异，利用缺省因子在计算时引入较高的不确定性。相比之下，本地化排放因子对反映园区实际碳排放情况适宜性更好。方法局限性强，理论上该方法能够涵盖 Scope1、2、3，但在实际应用在园