复旦大学能源研究中心 黄 建 李晓明 祝君良

0 前言

气候变化是当今世界经济面临的重大挑战和国际社会关注的焦点，随之而产生的低碳发展问题亦成为国际谈判的中心议题之一。我国自2007年发布《中国应对气候变化国家方案》以来，已采取了一系列应对气候变化和减缓温室气体排放的国家和地方行动。2012年初，我国进一步决定在北京、天津、上海、重庆、深圳、广东、湖北等省市开展碳排放权交易试点工作，以逐步建立国内碳排放交易市场，以较低成本实现2020年中国控制温室气体排放行动目标。试点工作主要目的是在交易机制、交易规则和核算体系等方面进行技术和机制的创新探索，为最终在全国建立统一的碳市场，找到“既适合国情、又简单适用”的市场体系。其中，温室气体排放核算体系是制定排放交易规则、实施排放交易机制的前提和基础，需选择、创新适合中国国情的温室气体排放核算体系。

温室气体排放核算体系是指用于核算一定时期内人为产生的温室气体排放量的原则、方法和规范等。根据核算范围的不同，可以分成国家层面的温室气体排放核算体系（即国家温室气体排放清单指南）、区域和城市层面的温室气体排放核算体系（包括省级温室气体排放清单指南、城市温室气体排放清单指南等）、行业层面的温室气体排放核算体系、企业层面的温室气体排放核算体系以及产品全生命周期流程的温室气体排放核算体系[1][2][3][4]等。各种温室气体排放核算体系服务于不同的减缓和控制政策要求，如国家层面的温室气体排放核算体系一般用于帮助中央政府更清晰地了解温室气体排放源和排放量，以确定减排温室气体的重点领域和关键环节；区域和城市层面的温室气体排放核算体系一般可以帮助地方政府开展类似工作。

行业温室气体排放核算体系，能够充分、详细把握行业温室气体排放现状，能够为确定行业之间和行业内温室气体排放限额提供重要基础，有利于进一步制定交易规则、实施交易机制。在我国，建立行业温室气体排放核算体系，必须面对两个不可避免的事实：第一，我国统计核算制度与国际通行体制之间存在差别。国际上核算温室气体排放一般采取以排放源为划分行业或部门的依据，而在我国，采取排放源归属法人所在的行业或部门为划分依据，这种区别可能导致部分行业排放量被高估，另外一部分行业排放量被低估，直接影响排放限额的分配；第二，我国能源统计体系薄弱。化石能源燃烧是温室气体排放的最主要来源，能源统计数据将直接影响温室气体排放核算结果。以我国煤炭统计为例，2005年和2008年我国煤炭产量和消费量官方数据进行过两次重要调整，直接影响前期相关分析结果[5]。

因此，有必要分析和借鉴国际上先行国家的相关经验，为合理确定我国行业温室气体排放核算体系提供一定参考。美国是世界上第二大温室气体排放国，其用能结构与我国有相似之处，美国电力行业是用能最多、温室气体排放最大的行业；另外，美国还是世界上较早实施区域碳排放交易制度的国家，为此也确定了较为成熟的温室气体强制报告制度。本文将详细介绍美国电力行业的用能现状与温室气体排放现状、电力行业温室气体排放核算方法和过程、温室气体强制报告制度等，为进一步探索我国行业温室气体排放核算体系提供他山之石。

1 美国发电燃料消费构成及其相关温室气体排放

1.1 美国发电燃料消费状况

长期以来，天然气和煤炭一直是美国最重要的发电燃料，2010年两者装机容量之和接近美国电力装机总量的70%，其中，燃气装机容量为40702.8万kW，占美国电力装机总量的39.2%；燃煤装机容量为31680万kW，占美国电力装机总量的30.5%。参见图1。

从发电量来看，由于煤炭、核能年发电小时数更长，因此其发电量更高，燃烧煤炭发电量甚至超过燃烧天然气发电量。煤炭、核能、天然气发电量占2010年发电总量的比重接近90%。其中，燃煤发电量达到18472.90亿kWh，占全年发电总量的44.8%；天然气、核能发电量为9876.97亿kWh和8069.68亿kWh，分别占全年发电总量的23.9%和19.6%。

1.2 美国电力行业温室气体排放状况

美国电力行业是燃烧化石能源的最重要行业，主要排放二氧化碳，是美国二氧化碳排放的最大来源，远远超过其他工业部门的排放水平。根据美国环境保护署（EPA）和美国能源部能源信息署（EIA）发布的美国温室气体排放相关数据，2010年全美电力行业共排放23.89亿t二氧化碳，占工业部门二氧化碳排放总量的72.7%，参见图2。

2010年电力行业二氧化碳排放量与2009年相比有所增加，但相比2000～2008年的平均水平有所下降。

从二氧化碳排放的能源构成来看，煤、天然气和燃料油是排放的主要来源，其中煤炭相关的二氧化碳排放占比最高。2010年燃煤发电排放的二氧化碳量达到18.74亿t，占电力相关二氧化碳排放总量的比重高达78.4%，如表1所示。

图2 2010年美国各工业部门二氧化碳排放量

表1 2000-2010年美国电力行业二氧化碳排放构成 （单位：百万吨）

从上述数据中可以看出，2009年、2010年燃煤——以及其他化石能源，如燃料油——所产生的二氧化碳排放相比之前有较大幅度的下降。在2000年燃料油发电的二氧化碳排放量达到1.08亿t，占当年总排放量的4.4%；而到2010年，燃料油相关排放量已降至0.39亿t，仅占总排放量的1.6%。2010年燃煤排放的二氧化碳量与2000年相比也减少了6%。而天然气的二氧化碳排放量则从2000年的3.64亿t增加到2010年的4.62亿t。

结合美国电力行业能源构成情况，我们可以看出，煤炭虽然不是美国电力行业装机容量最大的燃料品种，但却是发电量最大的燃料品种，也是二氧化碳排放量最大的燃料品种，其排放比例远远高于燃煤电力装机容量和燃煤发电量比例。通过计算2006年至2010年各燃料品种每生产单位电量所排放的二氧化碳量平均值，可以发现，燃料油的二氧化碳排放强度最大，平均每生产1M kWh电量会排放1047.4t二氧化碳，其次是煤炭，为1009.8t，天然气二氧化碳排放强度最小，不到燃料油和煤炭的50%，如图3所示。从这个角度来看，天然气是比煤和燃料油要更清洁的发电燃料，是电力低碳化发展的重点方向之一。

图3 天然气、煤炭、燃料油发电相关CO2的排放强度（kg/kWh）

1.3 电力行业温室气体排放核算的现实意义

基于上述美国电力行业二氧化碳排放的核算结果，我们可以考虑从以下几个方面入手来分析美国电力行业二氧化碳的减排潜力：

1）从能源总量控制角度，减少燃煤、燃油或燃气发电能够实现的二氧化碳减排量；

2）从能源替代角度，以增加燃气发电或可再生能源发电比例，来替代燃煤和燃油发电，从而能够实现的二氧化碳减排量。

通过类似方法可确定其他各行业的温室气体减排潜力，政府相关部门即可以据此对温室气体排放总量进行控制，对各行业的温室气体排放限额进行分配，具有一定的科学性、公平性和可操作性。

2 美国温室气体强制性报告制度

为了进一步了解电力行业内各企业的温室气体排放状况，将碳排放交易限额分配到企业主体上。2009年，美国环境保护署出台了《温室气体强制型报告制度》，旨在建立一个强制性的、自下而上的根据排放源报告的温室气体报告制度，以掌握相关企业、相关设备的具体排放情况[6]。

2.1 总体要求

具体而言，该报告制度规定了需要进行报告的温室气体有：二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和氟化物。该报告制度共涵盖31个工业部门和种类，大约10,000个排放源，如电厂、锅炉、垃圾填埋场、燃料供应商、炼油厂、制造业等。报告者须在2010年1月1日开始采集数据，2011年3月31日进行第一次报告，之后须每年递交一次报告；若设备连续三年或五年排放的温室气体量少于一定门槛，或者需要进行上报的设备停止运作时，则可以停止递交报告。

通过温室气体强制报告制度对数据采集、数据质量保障等方面进行标准化规定，美国环境保护署可以获得更为细化、相对精确的温室气体排放数据，从而为企业或排放主体参与碳排放交易市场提供更好支持。

2.2 核算主体细化到设备

从核算主体来看，美国环境保护署在进行碳排放核算时，精确到每一个用能设备。根据环境保护署发布的2010年温室气体排放报告中，电力行业报告的设备共有1562个，这些设备不仅包括电力企业控制的发电设备，而且还包括工业部门、商业部门等其它部门用于发电的设备。这些设备共排放23.89亿t二氧化碳。

2.3 排放量核算方法

电力企业碳排放量一方面可直接通过监测设备来获得，根据美国2010年温室气体排放报告所述，约有42%的发电设备是利用监测设备不间断地进行监测，从而获得相关温室气体排放量。

在无法通过直接监测获得排放量数据的情况下，一般利用其它已测得的数据通过间接方法计算出来，基本原理是将电力企业消耗燃料的活动水平数据乘以相应的碳排放因子。在《2006年IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change,政府间气候变化小组）国家温室气体清单指南》修订版[1]（下称《指南》）里，电力行业属于固定源燃烧中主要电能生产子类，由此《指南》针对固定源燃烧温室气体排放量测算提供了3种不同层级的方法：

方法1：

其中温室气体排放燃料是分燃料类型的温室气体排放量；燃料消耗燃料是燃料的消耗量；排放因子燃料是分燃料类型的温室气体缺省排放因子，并且假设碳燃烧氧化因子为1。

方法1的计算需要燃料的消费量数据以及缺省排放因子，不过IPCC提供的缺省排放因子可能并不代表特定国家的排放水平，因此使用方法1可能造成很大的误差。

在方法2中，《指南》使用特定国家的温室气体排放因子来代替IPCC缺省排放因子进行计算，这样计算出来的温室气体排放量要比方法1精确。特定国家的排放因子则可以通过实测不同国家燃料性质的数据进行制定。

而在方法3中，认为温室气体的排放量还需要考虑技术和设备层面的因素，即：燃烧技术、运作条件、控制技术、维护的质量和用于燃料燃烧的设备年龄等。

由于需要考虑更多的因素，方法3需要更为详细的数据支持，但可以最大程度地保证计算结果的精确性，测算出来的排放量要比方法1和2都要精确。

2006年美国向联合国气候变化公约递交《1990-2004年美国温室气体排放清单》[7]，该清单即按照《指南》编写。其中固定燃烧源的二氧化碳排放量计算步骤为：

1）按照燃料类型和部门确定总的燃料消耗量，每年总的燃料消耗量数据用终端部门消耗量数据、主要燃料类型以及次级燃料种类的消耗量数据进行加总得出，消耗量数据直接从美国能源部能源信息署的部门燃料统计数据库中获得；

2）确定燃料中的碳含量，碳含量数据以美国地理勘察从1973年到1989年共对6588种煤的碳含量测定数据为基础，使用燃料的总碳含量是用燃料的消费量乘以每种燃料的含碳率计算得出。

3 结语

本文以美国电力行业为例，探讨行业温室气体核算体系的构成、方法和意义，为我国相关省市建立温室气体排放核算体系，从而为进一步制定排放交易规则、实施排放交易机制提供重要参考。

基于美国电力行业二氧化碳排放的分析，我们可以分别从能源总量控制角度和能源替代角度来确定电力行业二氧化碳减排潜力。通过类似方法可确定其他各行业的温室气体减排潜力，政府相关部门即可据此对温室气体排放总量进行控制，对各行业温室气体排放限额进行分配，具有一定的科学性、公平性和可操作性。

通过美国电力企业和排放主体温室气体排放核算和报告制度的分析，我们可以看出与统计调查相比，排放报告制度更具有可行性和可操作性，大大减少了统计部门的相关投入。但这需要建立在企业共同参与的基础上，一方面，需要建立一套强制性排放报告制度，保证企业或排放主体具有足够的动力参与到温室气体排放报告活动中；另一方面，应建立适合中国国情的、简单易于操作的温室气体排放核算方法，使得企业能够以较小的成本和代价开展相关工作，提高企业积极性。

[1]IPCC. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories [R].Cambridge:Cambridge University Press,2006.IPCC.2006年IPCC国家温室气体清单指南

[2]ISO14064-1.组织层次上对温室气体排放和清除量的量化和报告的规范及指南.2006

[3]WBCSD,WRI.温室气体议定书企业核算与报告准则(修订本).2004.

[4]国家发展和改革委员会能源研究所,国家气候变化对策协调小组办公室.中国温室气体清单研究[M].北京:中国环境科学出版社,2007.

[5]黄建.煤炭清单与减排政策研究 [D].上海：复旦大学,2012.

[6]董文福，刘泓汐，王秀琴，劳月娥，殷培红.美国温室气体强制报告制度综述 [J].中国环境监测，2011,27（2）

[7]EPA.Inventoryof U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks:1990-2004[R].2008