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中国城市温室气体排放清单编制和方法概述


第 24 卷 1 期 2011 年 2 月

城市环境与城市生态 URBAN ENVIRONMENT & URBAN ECOLOGY

Vol. 24 No. 1 Feb. 2011

1

中国城市温室气体排放清单编制和方法概述
顾朝林, 袁晓辉
( 清华大学建筑学院, 北京 100084 )

*

摘要: 介绍中国国家层面的温室气体排放清单编制现状, 概述了中国城市层面温室气体排放清单研究进展, 总结国 际通用的城市清单方法( Urban Inventory Methods) , 包括以排放为中心的 IPCC 和 WRI / WBCSD 温室气体排放模型、 以需 求为中心的混合生命周期方法和中国现状城市温室气体排放清单编制方法, 阐述在目前的城市温室气体清单编制方法 方面中国与国际上的差距, 说明建立与国际接轨的中国城市温室气体排放清单的必要性和迫切性 。 关键词: 城市温室气体排放清单; 城市清单法; 中国 中图分类号: X16 文献标识码: A 文章编号: ( K) 11088 ( 原 1002-1264 ) ( 2011 ) 01-0001-04

Urban Greenhouse Gas Inventory and Methods in China GU Chaolin,YUAN Xiaohui ( School of Architecture,Tsinghua University, Beijing 100084 , China) Abstract: China 's greenhouse gas emissions inventory status were described at the national and urban level. It concluded the urban inventory method which was internationally accepted,including Emission - Oriented IPCC and WRI / WBCSD Greenhouse Gas Emission Model,Demand-oriented Mixed Lifecycle Method,as well as China's Current Urban Greenhouse Gas Emissions inventory Method. The gap of urban greenhouse gas inventory preparation methods between China and the internation was discussed. The result showed that it was necessary and urgent to build up an internationally oriented Chinese urban greenhouse gas emission inventory. Key words: urban greenhouse gas emissions inventory; urban inventory method; China 2010 年城市集中了全球 50% 以上的人口, 消耗 世界约 75% 的能源, 城市排放的温室气体占全球人类
[1 ] 活动温室气体排放的 80% 。 伴随人口增长和城市 城市温室气体排放问题会愈来愈严峻。 城市 化进程,

“排放清单( Emission Inventory ) ” 。2008 年 11 月 气体 《发达国家温室气体排放清单 》 , 联合国公布 结果显示 这些发达国家在 2000 —2006 年间温室气体排放增长 《 1990 —2004 年美 了 2. 3% 。美国于 2009 年 4 月发布 国温室气体排放 与 碳 汇 清 单 ( The Inventory of U. S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990 —2004 ) 》 。 根据报告提供的数据, 从 1990 年到 2004 年, 美国温 室气体排放量增加了 15. 8% , 经济增长了 51% 。 甲 烷和氧化亚氮的排放量较 1990 年的排放水平分别下 降了 10% 和 2% 。 在造成气候变化的 6 种温室气体 中, 甲烷和氧化亚氮将热气阻滞在大气层中的能力最 [2 ] 强 。 《联合国气候变化框架公约 ( UNFCCC ) 》 中国是 首批缔约方之一, 作为发展中国家, 属于非附件一缔 约方, 不承担减排义务, 但需提交国家信息通报。 国 CH4 和 N2 O 3 种温室 家信息通报的核心内容是 CO2 、 气体各种排放源和吸收汇的国家清单, 及为履约采取 《国家信息 或将要采取的步骤。2004 年中国首次完成 , 通报》 其中对 1994 年度中国 CO2 排放量进行了初步

温室气体排放已经成为全球关注的焦点和研究的热 点, 城市成为决定人类活动排放温室气体的关键区 域。中国是世界上人口最多、 正在加速城市化进程的 2009 年城市化水平达到 46. 6% , 国家, 每年将新增城 1000 万左右, 在应对全球气候变化和温 室气体减排方面承担重要的义务, 也可以发挥越来越 市人口 600 关键的作用。 本文主要总结了中国国家层面和城市 层面的温室气体排放清单编制现状, 重点介绍国际通 用的城市清单方法 ( Urban Inventory Methods ) 和中国 现状城市温室气体排放清单编制方法, 为建立与国际 接轨的中国城市温室气体排放清单提供研究基础 。

1

中国温室气体排放清单编制及其进展

按照联合国气候变化框架公约 ( UNFCCC ) 的要 求, 所有国家需要提交国家信息报告, 其中包括温室

*

“Comparative urban - scale greenhouse gas inventories: Beijing and Los Angeles” 基金项目: 美国能源基金会资助 项目; 北京大学林肯研究院城市 发展与土地政策研究中心基金项目( GCL2090601 ) ; 国家自然科学基金项目( 40971092 ) 成果 收稿日期: 2010-09-01 ; 修订日期: 2010-12-08

2 统计 。 2010 年中国开始准备编制第 2 次《国家信息通 , 。 按照 UNFCCC 的要求, 其中包括“排放清单 ” 报》 , 中国的第 2 次《国家信息通报 》 不仅统计二氧化碳 ( CO2 ) 、 氧化亚氮 ( N2 O ) 、 甲烷 ( methane ) 3 种温室气 体, 还包括氟化烃 ( HFC ) 、 全 氟 化 合 物 ( PFC ) 、 聚醚 ( F6 ) 另外 3 种温室气体, 并首次涵盖香港、 澳门地区, 《国家信息通报 》 。 在国家层 预计 2013 年完成第 2 次 面, 中国正在进行相关的工作。2010 年 3 月“中国准 ( SNC ) 项目提出了 备第 2 次国家信息通报能力建设 ” “能源活动温室气体清单编制” 、 “农田温室气体清单 ” 、 “土地利用变化与林业温室气体清单编制 ” 、 编制 “建立中国温室气体排放清单数据库” 、 “中国温室气 体排放预测方法” 等 5 个子项目。2010 年 6 月国家发 改委气候司召开 “中国温室气体排放预测方法”项目 2010 年 8 月召开“能源活动温室气体清 进展研讨会, 9 月召开“工业生产过程温室气体清 单编制” 讨论会, 单编制”讨论会。
[3 ]

城市环境与城市生态 24 卷 1 期 2011 年

并据此对能源利用 CO2 排放趋势进行预测, 对 影响, 上海市温室气体减排潜力进行了探讨。 研究表明: 能 源效率和能源消费结构因素引起 CO2 排放下降, 其 中, 能源效率的提高起主要作用。2001 —2006 年, 上 海市能源消费 CO2 排放量持续增长; 人口和人均 GDP 对能源消费 CO2 排放量的增长起促进作用, 而能源结 构和能源效率因素起抑制作用。 论文采用 STIR 巴汀 模型来分析人口、 经济、 城市化和技术对 CO2 排放的 影响, 得出至 2006 年, 随着人均 GDP 的增加, 上海能 源利用 CO2 排放量没有出现倒“U ” 型环境库兹涅茨 建立了 CO2 排放量与人口、 经济、 城市化和技术 曲线, 之间的相关模型。 论文对人口、 经济、 城市化和技术 2015 、 2020 年 CO2 设置了 10 种情景, 对上海市 2010 、 2015 、 2020 年上海 排放量进行预测, 结果表明: 2010 、 CO 16 759. 23 18 176. 27 能源利用 2 排放量分 别 为 18 613. 20 21 000. 49 万 t, 19 782. 58 万 t, [ 4 ] 万t 。 24 133. 29

2

中国城市温室气体排放清单编制及其进展

2009 年朱世龙在《中国软科学 》 发表了“北京市 温室气体排放现状及减排对策研究 ” 一文, 分析了北 京市温室气体排放现状 。2010 年 4 月北京环境科 学学会召开“北京市低碳经济发展 ”学术研讨会, 陈 “北京市温室气体排放核算” 操操的 从项目背景情况、 国内外城市温室气体研究进展、 北京市温室气体排放 核算案例等 3 个方面作了介绍。
[5 ]

中国城市温室气体清单目前仍停留在研究层面。 2009 年蔡博峰等出版了《城市温室气体清单研究 》 。 该书比较系统地介绍了城市温室气体清单研究的思 路、 方法、 原则和目前新思想、 新理论、 新动向, 针对当 前主流城市温室气体研究组织和机构, 介绍并对比了 , 城市温室气体清单研究方法和特征 同时选择纽约、 伦敦、 丹佛、 多伦多、 东京、 巴塞罗那等大城市系统, 系 统介绍了这些城市温室气体清单研究方法、 排放情况
[1 ] 和减排模型及对策 。 2008 年国家发展和改革委员会启动中国省级应

3

国外城市温室气体清单编制方法

在西方发达国家, 建立了基于以排放为中心和以 需求为中心的城市温室气体清单编制方法 。 3. 1 以排放为中心的 IPCC 和 WRI / WBCSD 温室气 体排放模型 尽管基于城市、 国家、 建筑、 产品和生产过程都存 在许多碳排放计算方法, 但是还没有一项被普遍接 受。城市层面的清查方法一般基于国际气候框架协 [6 ] [7 ] 议国家( IPCC 2006 ) 和企业( WRI / WBCSD 2009 ) 确定温室气体排放的模型( 图 1 ) 。 该模型排放量计算复杂程度取决于许多因素, 包 括 1 ) 规模: 排放者数量和在地区发挥的功能, 以及数 据的可得性和准确性; 2 ) 估算的范围: Ⅰ 直接排放, Ⅱ 指购买的电力所产生的间接排放, Ⅲ 包括与所购买的 产品使用、 外包活动, 属于承包商用车辆、 材料生产、 废物处理和员工商务旅行等在内的所有排放量 。 推进可持续发展的国际非政府组织地方环境理 事 会 已 经 开 发 并 广 泛 使 用 城 市 清 单 法 ( ICLEI 2009a) [8], 这是气候变化保护运动中有关城市编制气

对气候变化方案项目, 其基础的工作就是要求各省 ( 自治区、 直辖市 ) 对城市温室气体排放进行核算, 而 目前最大的困难就是缺乏中国特色的城市尺度上的 研究体系。 2009 年华东师范大学郭运功完成了 “特大城市温 — —以上海为例 ” 室气体排放量测算与排放特征分析 — 硕士学位论文。 在收集大量的数据和梳理了国内外 温室气体排放研究的基础上, 对各种温室气体排放系 数进行总结, 构建特大城市温室气体排放量的测算方 法, 以上海为例对能源利用情况进行梳理, 并在对能 源利用所排放温室气体的量进行计算的基础上, 分析 了主要能源使用部门 CO2 的排放情况, 分析了能源利 用 CO2 排放总体特征和能源密集部门的碳排放特征 , 探讨了经济、 人口、 城市化和技术进步对 CO2 排放的

顾朝林, 等

中国城市温室气体排放清单编制和方法概述

3 用的基准工具
[12 ]

候行动计划的组成部分。 目前已经有 700 多个城市 [9 ] 参加这项计划 ( ICLEI 2009b ) 。 地方环境理事会最 近又参考世界资源研究所 / 世界可持续发展工商理事 会( WRI / WBCSD) 的方法修改了城市温室气体排放清 单, 但并没有明确界定范围 Ⅲ 所包括的活动。 最近的 研究( Kennedy et al. 2009 ) 讨论了多种城市温室气体 排放清单方法并得出结论, 不同城市地区所使用的清 单法非常类似。 它们的主要区别在于是否包括范围 Ⅲ的活动
[10 ]



城市对全球气候变化的影响主要包括温室气体 直接排放( 主要与城市能源利用直接相关 ) 和间接排 放( 主要涉及从城市以外运入的主要物质 ) 两个方面。 因此, 看一个城市的温室气体排放不仅仅看这个城市 的空间范围内排放了多少, 而是将城市看作一个能源 和材料需求的中心, 在城市层次上的温室气体排放清 单包括了直接和间接温室气体排放清单。 以需求为 中心, 混合生命周期的城市温室气体清单方法主要包 括三大类: 1 ) 在建筑物和设施内的直接( 终端使用 ) 能 源消耗, 包括住房、 商业、 工业和 政 府 的 建 筑 物 及 设 包括地表和空 施; 2 ) 与运输相关的直接 ( 废气 ) 排放, 中交通, 具有独特的空间分配特征, 可以将排放分为 城市边界内或跨边界的交通排放; 3 ) 涉及到城市主要 物质的能源和生活垃圾终端处理 ( 例如垃圾填埋场 ) 的间接排放。根据城市的基本功能, 城市的主要物质 包括食物、 水、 燃料和混凝土( 主导建造材料) 。 以需求为中心的混合生命周期方法, 是以需求为 中心包括与最终能源使用相关的城市直接温室气体 以及与支撑城市的主要物质相关的间接温室气 排放, 体排放的混合温室气体清单方法。 与终端使用相关 的直接排放清单与 IPCC 、 美国环保局、 世界资源研究 所、 环境理事会 ( ICLEI ) 的协议相一致。 为了解决城 市规模的空间边界效应, 在两个重要的方面也进行了 修改: 1 ) 根据加州的建议, 电力排放因素被计算在内, 包括对当地公用事业的进口部门; 2 ) 空间分配程序, 基于区域虚拟制造矩阵和旅行 / 人口比例, 将温室气 体排放计算从城市地面空间扩展到同级大都市地区 空中旅行部分。 3. 3 中国当前城市温室气体排放清单编制方法 从 20 世纪 80 年代开始, 中国就与加拿大政府合

。 此外, 数据的可得性和质量是划定城

市地区计量边界的因素之一。 在缺乏国际协议的情 在城市地区的合作将有助于促进可比较的温室 况下, 气体清单和气候行动计划的筹备工作 。

图1

IPCC 国家温室气体清单( 资料来源: IPCC, 2006 )

3. 2

以需求为中心的混合生命周期方法 拉马斯瓦米 ( Ramaswami ) 等 ( 2008 ) 认为, 根据上
[10 ]

不同城市温室气体( GHG) 的计算由于区域物 述方法, 质和能量流影响的范围和边界差异而被混淆 。拉 马斯瓦米( Ramaswami ) 等开发了一种以需求为中心, 以混合生命周期为基础的城市尺度的温室气体清单 方法: 1 ) 大都市圈地表空间和同级城市间航空旅行的 排放量; 2 ) 生命周期评估 ( LCA ) 城市可量化的主要物 质供应—食品、 水、 燃料、 能源和混凝土的排放量。 这 种混合方法分别报告能源的终端使用直接排放的温 室气体( 由美国环保局的 EPA 方法
[2 ]

“北京温室气体排放清单研究 ” 。 清单的编制 作开展 主要包括: 能源活动、 工业生产过程、 农业活动、 土地 CH4 和 N2 O 利用变化和林业、 城市废弃物处理的 CO2 、 3 种温室气体排放量估算[1]。确定的城市温室气体排 放计算原 则 主 要 是 1 ) 全 面 性: 全 面 覆 盖 城 市 CO2 、 CH4 和 N2 O 3 种温室气体排放, 排放活动源遍及城市 经济活动的第一、 二、 三产业和居民消费等各个部门 与行业; 2 ) 关键排放源: 尽可能采用详细的高级别计 算方法计算排放量; 3 ) 充分利用地方和国家数据源, 在收集数据时最先考虑使用地方实测数据 ; 4 ) 混合模 式计算温室气体排放, 除电力部门采用“消耗 ” 模式外
[1 ] “生产” 其余均采取 模式 。

和 IPCC 方法组

成) , 以及额外的跨境活动的影响如空中旅行和城市 主要物质生产的排放量( 由世界资源研究所建议的范 围Ⅲ( Scope Ⅲ) ) 。这种混合的方法曾经应用到科罗 拉多州的丹佛市, 产生了一个更全面的温室气体清 单, 与温室气体足迹计算的结果非常一致。 该方法被 也成为各个城市了解能源使 证明有重大的政策影响,

中国现状城市温室气体排放清单流程如图 2 所示。

4

城市环境与城市生态 24 卷 1 期 2011 年

展清洁发展机制( CDM) 和低碳经济, 促进城市节能减 排具有重大的现实意义, 更有利于建立中国城市应对 气候变化的城市规划理论框架和方法体系 。
“Comparative urban-scale green致谢: 本文为美国能源基金会资助 house gas inventories: Beijing and Los Angeles” 项目在清华大学 得 到 美 国 南 加 州 大 学 中 国 研 究 院 Hilda 第 1 次讨论会而 写, Blanco 教授和 Josh Newell 教授的帮助。 本文也得到北京大学 林肯 研 究 院 城 市 发 展 与 土 地 政 策 研 究 中 心 基 金 项 目 ( GCL20090601 ) 和中国国家自然科学基金项目( 40971092 ) 的 支持。

参考文献
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然而, 中国城市与西方城市具有许多不一致性。 首先, 中国城市是一个行政体, 不像西方城市是一个 城区、 街道不具备 自治体; 城市政府具有财政收支权, 财政支配权。 其次, 中国城市是行政区, 包含城区和 农村地区, 直辖市与省相似由城区、 郊区和县组成, 地 级市由城区、 县组成, 县级市由城区和乡镇组成, 不像 西方城市城乡分明。 第三, 中国城市统计资料分散, 难以按西方发达国家的城市温室气体排放清单进行 统计和计算。

4

结论
城市温室气体是温室气体研究的重点和热点, 并

且城市温室气体减排也是今后国家温室气体减排的 核心领域。中国城市温室气体研究刚刚起步, 研究成 果很少, 缺乏系统、 规范的城市温室气体研究方法和 操作流程。同时中国城市和西方城市在建制市的管 辖范围上存在很大差异, 数据获取和统计口径差异较 大, 都使得中国城市难以直接运用国际上通用的城市 温室气体清单方法, 科学有效地开展温室气体的研究 和核算。要开展科学计量, 准确掌握城市温室气体排 放结构、 排放量和排放特征, 跟踪温室气体增减变化 及发展趋势, 提高城市温室气体清单研究成果的国际 可比性, 为城市在国际上进行气候变化和温室气体谈 判、 交流奠定坚实的科学基础, 必须尽快建立与国际 接轨的中国城市温室气体排放清单 。这对于城市开


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