化石能源消费的二氧化碳排放量计算与分析_以济南市为例_吴国华
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2012 年 3 月 第 3 期 总第 217 期
理论学刊 Theory Journal
Mar． 2012 No． 3 Ser． No． 217
*
化石能源消费的二氧化碳排放量计算与分析
———以济南市为例
吴国华
（ 山东财经大学资源经济与战略研究中心，山东 济南 250014）
〔摘 要〕化石能源消费过程中排放的二氧化碳（ CO2 ） 是温室气体的主要组成部分。二氧化碳（ CO2 ） 排放量因 化石能源品种及其消费方式的不同而不同，因此，其排放量估算需要在明确化石能源消费计算范围的基础上，按不
根据 2005—2010 年工业能源消费量所占比重的平
均值推算的。此外，为使 CO2 排放强度等指标具有 可比性，地区生产总值（ GDP） 采用 2005 年不变价。
三、化石能源消费的二氧化碳排放量的计算及
分析
（ 一） 二氧化碳排放总量
二氧化碳排放总量是反映一个国家或地区 CO2 排放水平最重要的指标。根据公式（ 1） ，我们计算
2006 4445． 29 83． 30 891． 41 16． 70 0
－
0
－
2007 4933． 69 76． 90 1389． 35 21． 66 53． 69 0． 84 39． 01 0． 61
2008 5470． 54 75． 13 1690． 66 23． 22 94． 98 1． 30 25． 73 0． 35
2003 2695． 47 65． 01 1418． 16 34． 20 15． 01 0． 36 17． 65 0． 43
2004 2637． 19 59． 70 1743． 73 39． 47 25． 87 0． 59 10． 68 0． 24
2005 4712． 72 78． 18 1236． 20 20． 51 48． 26 0． 80 30． 86 0． 51
了 1990—2010 年 济 南 市 能 源 消 费 的 CO2 排 放 量 （ 见图 1） 。由图 1 可见，济南市 CO2 排放量增长迅 速，由 1990 年的 2181 万吨增长到 2010 年的 7789
万吨，年均增长 6． 6% 。
图 1 1990—2010 年济南市 CO2 排放量及其增长情况
（ 不计热力和电力） 加上为生产电力和热力耗用的
化石能源为计算 CO2 排放的能源消费量，忽略运输 和输配的能源损失量。
（ 三） 数据来源
本文的能源数据和经济数据取自 1991—2011
年历年济南统计年鉴，其中能源数据源于相应年份
的能源平衡表。由于我国历史上能源统计制度曾发
生多次变化，1991—2004 年的全社会能源消费量是
为单位化石能源 i 的 CO2 排放量，称为二氧化碳排
放系数（ 吨 CO2 / 吨标准煤） ，如表 1 所示； n 为化石
能源消费品种数。
62
表 1 主要化石能源的 CO2 排放系数［9］
CO2 排放系数
CO2 排放系数
能源种类
能源种类
（ 吨 CO2 / 吨标准煤）
（ 吨 CO2 / 吨标准煤）
原煤 洗精煤
同的化石能源品种逐项计算求得。济南市是山东省省会和全国十五个副省级城市之一，近 20 年来，在其经济保持
较高速度发展的同时，化石能耗增长速度超过两位数，CO2 排放量也越来越多，以济南为例对该问题研究具有典型 意义。
〔关键词〕化石能源消费； 二氧化碳排放； 低碳城市建设
〔中图分类号〕F062． 2； X24
的 生 产 工 艺、生 产 流 程 多 有 改 进，故 此 方 法 误 差较大［8］。
考虑估算的相对准确性和可操作性，可以采用
下式估算化石能源消费的 CO2 排放量：
n
CEEC
=
∑EC
i=1
i
×CEFi
（ 1）
式中： CEEC 为 能 源 消 费 的 CO2 排 放 量 （ 吨
CO2 ） ； ECi 为化石能源 i 的消费量（ 吨标准煤） ； CEFi
wenku.baidu.com
* 本文系 教 育 部 人 文 社 会 科 学 研 究 规 划 基 金 项 目“基 于 低 碳 排 放 约 束 的 中 国 城 市 化 发 展 研 究 ”（ 项 目 编 号： 10YJA790199） ； 山东省自然科学基金项目“企业节能减排绩效评价方法研究”（ 项目编号： ZR2009HM020） 的阶段性成果。
〔文献标识码〕A
〔文章编号〕1002－3909（ 2012） 03－0061－05
一、导言 气候变化是国际社会普遍关注的全球性问题。 近年来，面对频发的酷暑、干旱、洪涝等极端气候事 件，世界各国认识日趋统一、携手应对气候变化。推 进绿色发展、低碳发展已经成为当今世界的主流诉 求。作为全球最大的发展中国家和最易受气候变化 不利影响的国家之一，中国一贯高度重视气候变化 问题。我国“十二五”规划纲要明确规定： 到 2015 年，单位国内生产总值二氧化碳排放比 2010 年下降 17% ，单位国内生产总值能耗比 2010 年下降 16% ， 非化石能源占一次能源消费比重达到 11． 4% ，新增 森 林 面 积 1250 万 公 顷，森 林 覆 盖 率 提 高 到 21． 66% ，森林蓄积量增加 6 亿立方米。这充分 彰显了我国政府对推动低碳发展的重视，积极应对 气候变化的决心和负责任国家的态度。 联合国政府间气候变化专门委员会（ IPCC） 发 布的第 4 次评估报告指出： 过去 50 年发生的气候变 暖，有 90% 以上的可能是人类活动造成的，其中又 以煤炭、石油、天然气等化石燃料的燃烧为主。这个 结论与 IPCC 过去三个评估报告的模糊表述不同， 将全球气候变暖的原因明确指向人类自身的活动。
电力、其他能源等。如果将包括这三部分的能源消
费量称为完全消费量，那么，由能源消费产生的 CO2 排放量从小到大有三个数据： 一是与终端能源消费
对应的 CO2 排放量； 二是终端能源消费加上部分加 工转换损失的 CO2 排放量； 三是完全能源消费 的 CO2 排放量。考虑部分电力外部输入以及电力、热 力生产耗用的能源较大，本文采用终端能源消费量
鉴于 CO2 对全球气候变暖的贡献最大，而 CO2 增加主要源于化石能源的燃烧。因此，估算化石能 源消费的 CO2 排放量成为近几年来国内外学者的 一个研究热点。例如，Leung D． Y． C． 等对香港二氧 化碳和甲烷的排放进行定量分析，指出煤炭直接燃 烧是 CO2 最主要的来源［3］； Blasing T． J． 等对美国能 源消耗数据进行了时间序列分析，显示煤和天然气
吨） 、德 国 （ 11． 9 吨） 和 日 本 （ 10． 5 吨） ，但 比 美 国 （ 23． 5 吨） 、澳大利亚（ 26． 9 吨） 和加拿大（ 22． 6 吨） 低一半左右，说明从公平排放角度看，济南市低碳排 放尚有一定空间。但需指出的是，由于我国实行严 格的计划生育政策，人口增长率大大低于 CO2 排放 增长率，加上由于人们生活质量提高带来的能源消 费量增加，未来人均 CO2 排放量还会进一步提高。
动低碳经济发展。
二、化石能源消费的二氧化碳排放估算方法
（ 一） 二氧化碳排放量估算模式
目前，学术界估算化石能源消费的 CO2 排放量 通常有以下几种方法： 一是实测法。即通过实测石
油、煤油、柴油、型煤、天然气燃用过程和火力发电等
排放的 CO2 数量，计算相应的排放系数，从而实现 CO2 排放量估计［5］。美国芝加哥、韩国汉城等城市 CO2 排放量的估算，主要采用实测方法； 二是统计 法。即通过统计化石燃料消耗量、排放特点、扩散等
数据估算 CO2 排放量； 三是数学模型估算法。如， ERM－ AIM / 中 国 能 源 排 放 模 型、LOGISTIC 模 型、
MARKAL 动态线性模型等。也有用美国橡树岭国
家实验室（ ORNL） 1990 年根据生产工艺和生产过程
提出的主要耗能产品生产过程 CO2 排放比例估算， 但由于 ORNL 模型距今已超过 20 年之久，期间企业
表 2 2001—2010 年济南市 CO2 排放的能源品种贡献源
燃煤排放量 年份
万吨 %
燃油排放量 燃气排放量 燃其他排放量
万吨 %
万吨 % 万吨 %
2001 2000． 48 63． 93 1104． 38 35． 30 7． 19 0． 23 16． 92 0． 54
2002 2112． 60 62． 29 1242． 41 36． 63 5． 84 0． 17 30． 94 0． 91
61
的数据系列都表现出持续性的季节波动［4］； 钱杰等
运用美国橡树岭国家实验室（ ORNL） 提出的化石燃
料燃烧排放二氧化碳的方法，计算了上海市的 CO2 排放量［5］； 查冬兰，周德群将能源分为 9 类，以各类
能源消费量乘以各自的碳排放系数，计算了全国 28 个省区的 CO2 排放量［6］； 赵敏等根据 IPCC 碳排放 计算指南推荐的方法计算了上海与能源消费相关的 CO2 排放量［7］，等等。
（ 二） 化石能源消费量的界定
根据我国能源统计口径，能源消费量包括终端
能源消费量、能源加工转换损失量（ 投入量—产生
量） 和能源运输、输配损失量等三个部分。其中，终
端能源消费量是最重要部分，包括原煤、洗精煤、煤
制品、焦炭、焦炉煤气、其他焦化产品、原油、汽油、煤
油、柴油、液化石油气、其他石油制品、天然气、热力、
这说明，尽管国际社会对气候变暖的程序、成因、主 要责任以及解决的路径等还存在不同的看法，但主 流观点趋于一致，即： 关于气候变暖的原因与人类活 动，特别与人类使用化石能源密切相关［1］。
在《联合国气候变化框架公约京都议定书》（ 人 类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放） 中 规定 的 二 氧 化 碳 （ CO2 ） 、甲 烷 （ CH4 ） 、氧 化 亚 氮 （ N2 O） 、氢氟碳化物（ HFCS） 、全氟化碳（ PFCS） 、六 氟化硫（ SF6 ） 等 6 种温室气体排放中，二氧化碳的 排放量所 占 比 重 最 大，是 最 重 要 的 人 为 温 室 气 体。 2004 年全球二氧化碳排放量占温室气体排放总量 的 77% ，其中化石能源燃烧释放的二氧化碳量占人 类活动二氧化碳排放总量的 80% 以上，占全球温室 气体排放总量的 56． 6%［2］。
焦炭 其他焦化产品
焦炉煤气 其他煤气
原油 汽油
2． 7725 2． 7725 3． 1379 2． 3641 1． 3003 1． 3003 2． 1492 2． 0525
煤油 柴油 燃料油 液化石油气 炼厂干气 其他石油制品 天然气
2． 1062 2． 1707 2． 2674 1． 8483 1． 6871 2． 1492 1． 6442
如果将 CO2 排放量的变动与 GDP 的变动进行 比较（ 见图 2） ，可以发现济南市 CO2 排放量与 GDP 增长趋势基本相同。自上世纪 90 年代以来，济南市 GDP 快速持续增长，CO2 排放量亦随之持续增长。 “十一五”期 间，国 家 强 化 节 能 减 排，济 南 市 以 显 著 的节能成效使得 CO2 排放增长停滞（ 2009 年增长率 近于零，为 0． 0094% ） 。但 纵 观 近 20 年 的 变 化 过 程，济南市 CO2 排放量年均增长率为 6． 6% ，而 GDP 年 均 增 长 率 为 15． 1% ，CO2 排 放 弹 性 系 数 为 0． 4345。
济南市作为山东省省会和全国十五个副省级城
市之一，近 20 年来，年均经济增长率保持在 15% 左
右，化石能耗年均增长速度超过两位数，CO2 排放量 越来越多，严重影响并制约着济南市以至于山东省
低碳经济的发展。本文拟以济南市为例，研究化石
能源消费的 CO2 排放量的计算方法。同时，通过研 究分析不同化石能源消费对 CO2 排放的贡献，探索 我国城市化发展过程中节约能源消费，控制 CO2 排 放的规律性，并结合分析结果提出相应对策以期推
2009 5315． 72 72． 99 1646． 28 22． 61 109． 62 1． 51 210． 92 2． 90
2010 5419． 50 69． 58 2178． 09 27． 96 180． 53 2． 32 11． 04 0． 14
平均 贡献率
71． 97
26． 71
理论学刊 Theory Journal
Mar． 2012 No． 3 Ser． No． 217
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化石能源消费的二氧化碳排放量计算与分析
———以济南市为例
吴国华
（ 山东财经大学资源经济与战略研究中心，山东 济南 250014）
〔摘 要〕化石能源消费过程中排放的二氧化碳（ CO2 ） 是温室气体的主要组成部分。二氧化碳（ CO2 ） 排放量因 化石能源品种及其消费方式的不同而不同，因此，其排放量估算需要在明确化石能源消费计算范围的基础上，按不
根据 2005—2010 年工业能源消费量所占比重的平
均值推算的。此外，为使 CO2 排放强度等指标具有 可比性，地区生产总值（ GDP） 采用 2005 年不变价。
三、化石能源消费的二氧化碳排放量的计算及
分析
（ 一） 二氧化碳排放总量
二氧化碳排放总量是反映一个国家或地区 CO2 排放水平最重要的指标。根据公式（ 1） ，我们计算
2006 4445． 29 83． 30 891． 41 16． 70 0
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2007 4933． 69 76． 90 1389． 35 21． 66 53． 69 0． 84 39． 01 0． 61
2008 5470． 54 75． 13 1690． 66 23． 22 94． 98 1． 30 25． 73 0． 35
2003 2695． 47 65． 01 1418． 16 34． 20 15． 01 0． 36 17． 65 0． 43
2004 2637． 19 59． 70 1743． 73 39． 47 25． 87 0． 59 10． 68 0． 24
2005 4712． 72 78． 18 1236． 20 20． 51 48． 26 0． 80 30． 86 0． 51
了 1990—2010 年 济 南 市 能 源 消 费 的 CO2 排 放 量 （ 见图 1） 。由图 1 可见，济南市 CO2 排放量增长迅 速，由 1990 年的 2181 万吨增长到 2010 年的 7789
万吨，年均增长 6． 6% 。
图 1 1990—2010 年济南市 CO2 排放量及其增长情况
（ 不计热力和电力） 加上为生产电力和热力耗用的
化石能源为计算 CO2 排放的能源消费量，忽略运输 和输配的能源损失量。
（ 三） 数据来源
本文的能源数据和经济数据取自 1991—2011
年历年济南统计年鉴，其中能源数据源于相应年份
的能源平衡表。由于我国历史上能源统计制度曾发
生多次变化，1991—2004 年的全社会能源消费量是
为单位化石能源 i 的 CO2 排放量，称为二氧化碳排
放系数（ 吨 CO2 / 吨标准煤） ，如表 1 所示； n 为化石
能源消费品种数。
62
表 1 主要化石能源的 CO2 排放系数［9］
CO2 排放系数
CO2 排放系数
能源种类
能源种类
（ 吨 CO2 / 吨标准煤）
（ 吨 CO2 / 吨标准煤）
原煤 洗精煤
同的化石能源品种逐项计算求得。济南市是山东省省会和全国十五个副省级城市之一，近 20 年来，在其经济保持
较高速度发展的同时，化石能耗增长速度超过两位数，CO2 排放量也越来越多，以济南为例对该问题研究具有典型 意义。
〔关键词〕化石能源消费； 二氧化碳排放； 低碳城市建设
〔中图分类号〕F062． 2； X24
的 生 产 工 艺、生 产 流 程 多 有 改 进，故 此 方 法 误 差较大［8］。
考虑估算的相对准确性和可操作性，可以采用
下式估算化石能源消费的 CO2 排放量：
n
CEEC
=
∑EC
i=1
i
×CEFi
（ 1）
式中： CEEC 为 能 源 消 费 的 CO2 排 放 量 （ 吨
CO2 ） ； ECi 为化石能源 i 的消费量（ 吨标准煤） ； CEFi
wenku.baidu.com
* 本文系 教 育 部 人 文 社 会 科 学 研 究 规 划 基 金 项 目“基 于 低 碳 排 放 约 束 的 中 国 城 市 化 发 展 研 究 ”（ 项 目 编 号： 10YJA790199） ； 山东省自然科学基金项目“企业节能减排绩效评价方法研究”（ 项目编号： ZR2009HM020） 的阶段性成果。
〔文献标识码〕A
〔文章编号〕1002－3909（ 2012） 03－0061－05
一、导言 气候变化是国际社会普遍关注的全球性问题。 近年来，面对频发的酷暑、干旱、洪涝等极端气候事 件，世界各国认识日趋统一、携手应对气候变化。推 进绿色发展、低碳发展已经成为当今世界的主流诉 求。作为全球最大的发展中国家和最易受气候变化 不利影响的国家之一，中国一贯高度重视气候变化 问题。我国“十二五”规划纲要明确规定： 到 2015 年，单位国内生产总值二氧化碳排放比 2010 年下降 17% ，单位国内生产总值能耗比 2010 年下降 16% ， 非化石能源占一次能源消费比重达到 11． 4% ，新增 森 林 面 积 1250 万 公 顷，森 林 覆 盖 率 提 高 到 21． 66% ，森林蓄积量增加 6 亿立方米。这充分 彰显了我国政府对推动低碳发展的重视，积极应对 气候变化的决心和负责任国家的态度。 联合国政府间气候变化专门委员会（ IPCC） 发 布的第 4 次评估报告指出： 过去 50 年发生的气候变 暖，有 90% 以上的可能是人类活动造成的，其中又 以煤炭、石油、天然气等化石燃料的燃烧为主。这个 结论与 IPCC 过去三个评估报告的模糊表述不同， 将全球气候变暖的原因明确指向人类自身的活动。
电力、其他能源等。如果将包括这三部分的能源消
费量称为完全消费量，那么，由能源消费产生的 CO2 排放量从小到大有三个数据： 一是与终端能源消费
对应的 CO2 排放量； 二是终端能源消费加上部分加 工转换损失的 CO2 排放量； 三是完全能源消费 的 CO2 排放量。考虑部分电力外部输入以及电力、热 力生产耗用的能源较大，本文采用终端能源消费量
鉴于 CO2 对全球气候变暖的贡献最大，而 CO2 增加主要源于化石能源的燃烧。因此，估算化石能 源消费的 CO2 排放量成为近几年来国内外学者的 一个研究热点。例如，Leung D． Y． C． 等对香港二氧 化碳和甲烷的排放进行定量分析，指出煤炭直接燃 烧是 CO2 最主要的来源［3］； Blasing T． J． 等对美国能 源消耗数据进行了时间序列分析，显示煤和天然气
吨） 、德 国 （ 11． 9 吨） 和 日 本 （ 10． 5 吨） ，但 比 美 国 （ 23． 5 吨） 、澳大利亚（ 26． 9 吨） 和加拿大（ 22． 6 吨） 低一半左右，说明从公平排放角度看，济南市低碳排 放尚有一定空间。但需指出的是，由于我国实行严 格的计划生育政策，人口增长率大大低于 CO2 排放 增长率，加上由于人们生活质量提高带来的能源消 费量增加，未来人均 CO2 排放量还会进一步提高。
动低碳经济发展。
二、化石能源消费的二氧化碳排放估算方法
（ 一） 二氧化碳排放量估算模式
目前，学术界估算化石能源消费的 CO2 排放量 通常有以下几种方法： 一是实测法。即通过实测石
油、煤油、柴油、型煤、天然气燃用过程和火力发电等
排放的 CO2 数量，计算相应的排放系数，从而实现 CO2 排放量估计［5］。美国芝加哥、韩国汉城等城市 CO2 排放量的估算，主要采用实测方法； 二是统计 法。即通过统计化石燃料消耗量、排放特点、扩散等
数据估算 CO2 排放量； 三是数学模型估算法。如， ERM－ AIM / 中 国 能 源 排 放 模 型、LOGISTIC 模 型、
MARKAL 动态线性模型等。也有用美国橡树岭国
家实验室（ ORNL） 1990 年根据生产工艺和生产过程
提出的主要耗能产品生产过程 CO2 排放比例估算， 但由于 ORNL 模型距今已超过 20 年之久，期间企业
表 2 2001—2010 年济南市 CO2 排放的能源品种贡献源
燃煤排放量 年份
万吨 %
燃油排放量 燃气排放量 燃其他排放量
万吨 %
万吨 % 万吨 %
2001 2000． 48 63． 93 1104． 38 35． 30 7． 19 0． 23 16． 92 0． 54
2002 2112． 60 62． 29 1242． 41 36． 63 5． 84 0． 17 30． 94 0． 91
61
的数据系列都表现出持续性的季节波动［4］； 钱杰等
运用美国橡树岭国家实验室（ ORNL） 提出的化石燃
料燃烧排放二氧化碳的方法，计算了上海市的 CO2 排放量［5］； 查冬兰，周德群将能源分为 9 类，以各类
能源消费量乘以各自的碳排放系数，计算了全国 28 个省区的 CO2 排放量［6］； 赵敏等根据 IPCC 碳排放 计算指南推荐的方法计算了上海与能源消费相关的 CO2 排放量［7］，等等。
（ 二） 化石能源消费量的界定
根据我国能源统计口径，能源消费量包括终端
能源消费量、能源加工转换损失量（ 投入量—产生
量） 和能源运输、输配损失量等三个部分。其中，终
端能源消费量是最重要部分，包括原煤、洗精煤、煤
制品、焦炭、焦炉煤气、其他焦化产品、原油、汽油、煤
油、柴油、液化石油气、其他石油制品、天然气、热力、
这说明，尽管国际社会对气候变暖的程序、成因、主 要责任以及解决的路径等还存在不同的看法，但主 流观点趋于一致，即： 关于气候变暖的原因与人类活 动，特别与人类使用化石能源密切相关［1］。
在《联合国气候变化框架公约京都议定书》（ 人 类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放） 中 规定 的 二 氧 化 碳 （ CO2 ） 、甲 烷 （ CH4 ） 、氧 化 亚 氮 （ N2 O） 、氢氟碳化物（ HFCS） 、全氟化碳（ PFCS） 、六 氟化硫（ SF6 ） 等 6 种温室气体排放中，二氧化碳的 排放量所 占 比 重 最 大，是 最 重 要 的 人 为 温 室 气 体。 2004 年全球二氧化碳排放量占温室气体排放总量 的 77% ，其中化石能源燃烧释放的二氧化碳量占人 类活动二氧化碳排放总量的 80% 以上，占全球温室 气体排放总量的 56． 6%［2］。
焦炭 其他焦化产品
焦炉煤气 其他煤气
原油 汽油
2． 7725 2． 7725 3． 1379 2． 3641 1． 3003 1． 3003 2． 1492 2． 0525
煤油 柴油 燃料油 液化石油气 炼厂干气 其他石油制品 天然气
2． 1062 2． 1707 2． 2674 1． 8483 1． 6871 2． 1492 1． 6442
如果将 CO2 排放量的变动与 GDP 的变动进行 比较（ 见图 2） ，可以发现济南市 CO2 排放量与 GDP 增长趋势基本相同。自上世纪 90 年代以来，济南市 GDP 快速持续增长，CO2 排放量亦随之持续增长。 “十一五”期 间，国 家 强 化 节 能 减 排，济 南 市 以 显 著 的节能成效使得 CO2 排放增长停滞（ 2009 年增长率 近于零，为 0． 0094% ） 。但 纵 观 近 20 年 的 变 化 过 程，济南市 CO2 排放量年均增长率为 6． 6% ，而 GDP 年 均 增 长 率 为 15． 1% ，CO2 排 放 弹 性 系 数 为 0． 4345。
济南市作为山东省省会和全国十五个副省级城
市之一，近 20 年来，年均经济增长率保持在 15% 左
右，化石能耗年均增长速度超过两位数，CO2 排放量 越来越多，严重影响并制约着济南市以至于山东省
低碳经济的发展。本文拟以济南市为例，研究化石
能源消费的 CO2 排放量的计算方法。同时，通过研 究分析不同化石能源消费对 CO2 排放的贡献，探索 我国城市化发展过程中节约能源消费，控制 CO2 排 放的规律性，并结合分析结果提出相应对策以期推
2009 5315． 72 72． 99 1646． 28 22． 61 109． 62 1． 51 210． 92 2． 90
2010 5419． 50 69． 58 2178． 09 27． 96 180． 53 2． 32 11． 04 0． 14
平均 贡献率
71． 97
26． 71