能源消费CO2排放研究综述

能源消费CO2排放研究综述王少剑1,2，刘艳艳3，方创琳1(1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院大学，北京100049；3.广东财经大学地理与旅游学院，广州510320)摘要：气候变化已成为当前国际社会所关注的热点问题，而CO2排放是影响全球变暖的主要因素。

本文基于多学科视角，综合运用文献资料法、对比分析法，梳理了CO2排放的估算方法、排放强度、排放绩效、排放影响因素和未来排放模拟方法的研究进展，分析了存在的主要问题，并展望了下一步的研究重点与方向。

结果表明，CO2排放研究发展迅速并且成果丰富，CO2排放是不同因素众多变量之间相互作用、相互依赖的一个综合复杂的系统工程；多学科融合框架下地理与空间因素重视不足，研究尺度以全球化、国际化为主，多尺度研究逐步凸显并开始关注尺度效应，但省级、城市尺度的面板研究仍匮乏；面板数据逐步受到关注，动态分析对比评价仍待完善。

未来研究在变量选取上应更加全面细化，尝试多尺度综合分析，逐步凸显城市碳排放研究，需更加关注理论结合本地化实践，运用系统的思维和方法掌握差异化趋势研究。

关键词：CO2排放；估算方法；排放强度；排放绩效；影响因素；预测与模拟1引言气候变化问题，已不仅是科学问题，同时上升为全球性的政治、经济、能源和环境问题(张征华等,2013)。

IPCC第四次评估报告认为，过去50年全球平均气温升高，90%以上与人类燃烧化石燃料排放的温室气体有关(IPCC,2007)。

而CO2作为重要的温室气体之一，气候变暖至少66%以上与人类活动排放的CO2有关。

近年来，由于全球经济的快速发展，工业化和城市化进程快速推进，全球CO2排放量持续增加，由CO2排放带来的全球环境问题日益引起国际社会的广泛关注。

为了适应和减少气候变化效应，全球都在积极制定碳减排政策，旨在降低碳排放水平。

1988年11月，政府间气候变化专门委员会(IPCC)成立，1995年《联合国气候变化框架公约》生效，1997年《京都议定书》正式通过，这些机构和法律文件的签署是为了人类未来不再受全球变暖的危害。

中国作为最大的发展中国家，现已成为最大的能源消费国和CO2排放大国，为了履行节能减排责任，中国于2005年签署了《京都议定书》。

同时中国政府在“十一五”规划中提出，到2010年全国各省的单位GDP能耗(能源强度)要平均降低20%。

另外在2009年哥本哈根气候变化大会上，中国承诺，到2020年，单位GDP CO2排放(碳排放强度)要比2005年下降40%~45%。

在“十二五”规划中，要求到2015年实现能源强度下降16%、碳排放强度下降17%的减排目标(Liu et al,2013)。

一系列减排目标表明，中国政府将同世界各有关国家一起，为减缓全球气候变化的进程中发挥重要的作用。

但是，要在现实中有效降低CO2排放，首先需要在理论上探讨CO2排放的估算方法、强度、绩效、影响因素等。

因此，CO2排放研究成为能源经济学者、生态学者、地理学者、规划学者和政策制定者等在理论和实践层面共同关注的热点问题。

基于此，本文首先系统总结了能源消费CO2排放的估算方法，并概括了其测算特点；其次，综述了CO2排放强第34卷第2期2015年2月地理科学进展Progress in Geography V ol.34,No.2Feb.2015收稿日期：2014-08；修订日期：2015-01。

基金项目：广东省自然科学基金项目(S2013040016157)；广东财经大学校级项目(12YB79001)。

作者简介：王少剑(1986-)，男，河南驻马店人，博士生，研究方向为经济地理、城市与区域规划，E-mail:1987wangshaojian@。

通讯作者：方创琳(1966-)，男，甘肃庆阳人，研究员，主要研究领域为城市与区域规划，E-mail:fangcl@。

151-164页地理科学进展第34卷度、绩效、影响因素和预测模拟方法等相关研究的现状与发展趋势；最后基于多学科视角，对目前有关CO2排放研究中存在的问题及解决路径进行了总结，并对未来提出了研究展望。

2CO2排放的估算方法挪威国际气候与环境研究中心和英国廷德尔气候变化研究中心等机构的研究指出目前所产生的人为CO2排放主要来自于化石燃料燃烧、工业生产(水泥生产)、森林砍伐以及其他土地利用变化。

近年来，人为CO2排放量持续增加，而城市是人为CO2排放的主要来源地，据估计城市地区消费了世界67%的能源和排放了全球71%的CO2(IEA, 2008)。

其排放量中的一半留在大气中，其余的被海洋和陆地吸收。

为减少CO2排放，低碳发展已迫在眉睫，图1是低碳经济系统碳循环与碳平衡分析示意图。

为了研究CO2排放，首要条件是估算CO2排放量。

因此，本文针对目前比较主流的能源消费CO2排放估算方法进行了梳理，包括碳排放清单估算方法、生命周期法和投入产出法。

2.1碳排放清单估算方法结合IPCC清单方法和能源统计年鉴及相关统计年鉴，对能源消费所产生的CO2排放估算，通常利用IPCC和相关国家部门及相关学术研究成果提供的各种能源燃烧的CO2排放系数乘以相应的能源燃烧量而得出的，能源消费碳排放清单估算方法大体可分为3类(高树婷等,1994;汪刚等,2006;何介南等,2008;刘竹等,2011;Du et al,2012;武红等, 2013;Wang,Wu et al,2013)。

一是分部门计算的一般方法。

该算法结合“自下而上”模式，基于分部门统计不同行业的各种能源消费量，可尽可能消除非燃烧能源而带来的CO2排放；二是分部门计算的实际方法。

该方法估算原理与一般方法类似，不同之处为：一般方法采用IPCC默认的排放因子，而实际方法采用的是根据区域和行业特性而得到的排放因子，其理论上更具准确性，但由于测度的外部性和复杂性有可能对估算结果造成一定的不确定性。

三是基于能源表现消费量的参考方法。

这种算法采用“自上而下”模式，应用官方能源统计数据估算能源消费CO2排放量，这种方法对数据要求简单，在宏观尺度估算还可消除由于统计口径而带来的差异性，其不足之处在于估算之前预先假设能源燃烧效率相同，从而增加了重复计算的可能性。

考虑到能源消费统计数据的可得性，目前大部分研究都是参照能源表消费量的参考方法(刘竹等,2011;赵荣钦等,2012)。

CO2排放因子的获取通常可采用IPCC的缺省值，但也可以根据具体情况参考其他科研单位的研究成果，其获取途径见表1。

各国能源消费CO2排放估算的难点在于其独立的行政区划和能源统计标准(刘竹等,2011)。

以中国为例，在《能源统计报表》中有3种数据可以用来估算能源消费CO2排放：“能源平衡表”、“分行业能源消费总量”、“分行业终端能源消费量”。

这3种图1低碳经济系统碳循环与碳平衡分析示意图(资料来源：秦波等,2013)Fig.1Schematic diagram of carbon cycle and carbon balance in low-carbon economic system(source:Qin et al,2013)152第2期王少剑等：能源消费CO2排放研究综述能源数据在统计上具有一定的差异性，由此计算出的CO2排放数据也各不相同。

本文在相关研究的基础上，分析了基于能源表观消费量的3种能源消费碳排放核算方法。

方法一从能源的投入产出、加工转换视角，基于能源平衡表估算CO2排放，图2所示是北京以原煤为例的能源平衡关系。

方法二从生产视角计算一次能源消费的CO2排放。

方法三是从使用视角，计算分类终端生产的CO2排放。

2.2生命周期估算方法生命周期评价(也称“生命周期分析”、“生态平衡”、“摇篮到坟墓分析”)是一种评价产品整个生命周期对环境影响的方法。

产品生命周期通常包括原料加工，制造，流通，使用，维修和保养，以及处置或回收等阶段。

CO2排放通常是指自然界(自然碳源)及人类活动(社会经济碳源)所排放的CO2量。

学者们研究中比较关注人为因素引起的CO2排放水平的变化。

与人类生产活动相关的CO2排放在某种程度上可以分为个人CO2排放、产品CO2排放、企业CO2排放、区域CO2排放等4个层面(Brown et al,2009;Kenny et al,2009;Piecyk et al,2010;石敏俊等,2012)。

生命周期法(包括“自上而下”、“自下而上”)被运用到CO2排放的估算中，通常测度的是单一产品或企业产品(产品碳排放和非生产性活动碳排放)和区域碳排放从“摇篮到坟墓”的整个生命周期中因燃料使用以及制造和运输过程中产生的碳排放。

同时生命周期法的企业CO2排放通常涉表1排放因子数值获取来源Tab.1Data source of CO2emissioncoefficients图2能源流程/万t(资料来源：刘竹等,2011)Fig.2Energy flowchart/104t(source:Liu et al,2011)153地理科学进展第34卷及公司、物流运输企业、基于物质流分析的碳会计核算体系和水泥企业的生命周期评价等，旨在建立全面的估算体系，系统评估生命周期的每个环节，进而约束自身排放行为，达到减排目的(Rawski,2001;Shui et al,2006;Munoz et al,2010)。

生命周期法的使用通常需与投入产出方法相结合。

2.3投入产出估算方法投入产出分析是研究经济系统中各个部分之间在投入与产出方面相互依存的经济数量的分析方法。

为了研究经济中出现的问题，20世纪50年代初，西方国家大都开始编制投入产出表并研究投入产出间的关系(孙建卫等,2010)。

随着经济的快速发展，全球气候变暖已成为世界经济增长背后的一大隐忧(Liu et al,2013)。

近年来，伴随着CO 2排放量持续升高，有关CO 2排放的研究已经成为学术界关注的一个重要领域(唐志鹏等,2009;Wang,Fang,Ma et al,2014)。

而环境投入产出分析法逐步成为估算温室气体的有效方法(Leontief,1951,1986;Miller et al,2009)。

投入产出分析从部门之间的投入产出关系出发，将产业间的密切关系联系在一起，通过列昂惕夫(Leontief)逆矩阵，计算出最终需求诱发的所有产业部门的直接和间接CO 2排放(石敏俊等,2012)。

CO 2排放是以生命周期评价方法和投入产出分析为基础，测算最终需求所诱发的生命周期CO 2排放(石敏俊等,2012)。

投入产出分析结合生命周期评价，是当前分析测算CO 2排放的主要方法。

CO 2排放量计算投入产出表的基本形式如表2所示。

3CO 2排放强度的研究CO 2排放强度是指单位GDP 的CO 2排放量。