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产业园区碳排放核算、回归与趋势

2019-11-26 11:11:33 绿色科技 2019年20期

徐涵 温日琨 金力豪

摘要:以杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇为研究案例,核算并分析了小镇内2015~2018年具有代表性的不同类型企业的碳排放状况,并运用情景分析法对2019~2021年的碳排放进行了预测与探讨。结果表明:杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇四类代表性企业碳排放总量增速放缓,且2018年初见下降趋势。电力能源消耗在高新园区的能源消耗贡献中仍是主流。企业年产值是碳排放量的重要驱动因子,两者间存在极强的线性相关关系。多数企业碳排放强度呈下降趋势,部分企业碳排放强度位于行业先进水平。

关键词:碳排放;核算;回归分析;情景分析

中图分类号:F062.2 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2019)20-0210-06

1引言

随着工业化、城市化在人类社会发展进程中的不断深入,环境问题日渐凸显。2009年哥本哈根气候峰会将“低碳城市”的议题引入各国的研究内容中。同年12月,我国国务院常务会议宣布,至2020年我国国内生产总值二氧化碳排放较2005年下降40%~45%。目前我国仍处于工业化的发展阶段中,其第二产业碳排放强度远超出第一及第三产业,故我国碳减排的潜力主要在工业。鉴于我国低碳工业园的相关规划与发展模式仍在探索中,而在国外实践层面,对于工业园区碳排放的探索已深入至“近零碳排放”。高新工业区作为我国工业园区的重要组成部分与未来园区发展趋势,推动实现高新园区“低碳排放”颇具紧迫性与必要性。

目前对于工业园区低碳发展的分析分为定性和定量两类,前者在理论分析的基础上,列举实例进行剖析,探讨其碳排放强度特征与实现低碳的路径;后者则是将温室气体排放量与其余碳排放来源纳入数据分析,从碳排放量与碳储存量的对比评价工业园区的低碳发展状况。然现有研究多集中突出表现传统重工业减排重要性,未对碳排放量已进入绝对量排放较少的高新工业园区进行针对性分析。

本文对高新工业园区进行有针对性、分产业的分析,以企业产值作为自变量,碳排放量作为因变量进行分析,建立对碳排放量计算更为直观的数理模型,并结合国家与地方要求,进行了一定的趋势模拟与预测计算,为中尺度碳排放的研究与高新产业园低碳发展方向提供参考。

2高新园区碳排放研究综述

近年,对于产业碳排放及低碳工业园区的研究已经成为国内外众多学者关注的热点,宁晓刚以太原高新工业园区位研究地点,详述了其对于低碳评价研究的背景和探索工业园区低碳发展的意义,并针对性提出太原市高新区应加强在建筑节能、低碳交通和低碳技术引进方面的建设,重点实现产业低碳化发展、能源低碳化发展、基础设施低碳化发展和提高低碳管理效率。胡恩生基于南昌高新区与苏州工业园的比较视角,论述低碳园区的发展理论基础与影响因素,立足江西省园区经济发展现状,由点及面地提出了江西省工业园区低碳化发展路径。李晓静针对青岛市工业园区分析其低碳评价方法和评价模型,在对国内外低碳园区的研究基础上,提出园区低碳发展主要可以从产业升级和低碳技术发展促进模式上作为突破口,实现低碳发展Ⅲ。宋阳等以乌鲁木齐市工业园区为研究对象,探究物流碳排放计算方法,并利用GM(1,1)模型对乌市未来物流服务活动碳排放量进行预测。周文以苏州工业园区为研究对象,通过分部门,分行业的方法细化测算其能源利用和碳排放,认为园区内存在节能减碳起点高压力大、传统制造业能耗强度高、企业能源管理尚处于起步阶段等问题,并得出推进产业节能、优化制度政策等对策。杨军,裴彦婧等以太原市国家高新工业园区为研究对象,探讨同类型产业新型化、能源清洁化的高新工业园区“近零碳排放”的可能性与实现路径。

目前依据温室气体核算体系,将企业碳排放核算内容拟划分为三类:直接排放、间接排放与其他间接排放。本文采用在国际上应用较多的碳排放核算方法是《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中提出的核算方法。

3研究理论与方法

3.1碳排放核算理论与方法

本研究只关注温室气体中的二氧化碳,不计人氧化亚氮、甲烷等其余温室气体。利用IPCC提出的碳排放估算方法,依据实际情况,碳排放核算主要选取化石能源燃烧活动产生的二氧化碳(本文主要计算煤炭燃烧),电力活动以及净购人热力及其相关产生的二氧化碳排放量。則具体计算公式为:

3.2拟合回归分析

将相关数据分析处理后,以产值作为自变量,碳排放量作为因变量,导人SPSS 21.0中进行线性拟合分析,可得到碳排放与产值的线性回归方程。数据选取自2015-2018年不同类型企业统计数据,利用SPSS软件对调查所得的数据进行回归分析,并对结果进行判读解译。

3.3情景分析法

情景分析法,又称脚本法或者情景描述法,是以现有的数据与现象为基础,假定其趋势持续到未来的前提下,对可能出现的情况与情景加以描述,同时将一些有关联的单独预测集形成一个综合预测。

4实证研究

4.1研究地概况

杭州青山湖高科技产业园位于杭州西郊临安区,地处中国经济增长最快、市场容量最大的长三角经济圈内。属于浙江省“一小时交通、经济、生活圈”的核心地带。研究地云制造小镇位于园区内,规划面积3.17km2。目前小镇以智能装备制造为产业特色,着力打造云制造技术研发平台、云制造创新服务平台、云制造企业孵化平台、云数据存储服务平台、云技术应用示范平台等重要载体。

4.2数据来源

以杭州青山湖高科技产业园内部云制造小镇的边、界为系统边界,将云制造小镇内的企业分为:市政公用业、轻工业、高科技业、化工业。通过对不同类别的企业进行专项调研,了解不同类型企业生产特点,并对一定年限内其主、副产品的年产量及年产值进行数据统计。并进一步调研企业能源消耗量,并核算边界内不同类型的代表企业的直接排放和源自边界内活动但发生在外部的间接排放,进而计算单位产值的能源消耗。其中,燃料品种的排放因子参照《中国省级温室气体清单编制指南》设置;电力的排放因子根据数值采用《中国区域电网平均二氧化碳排放因子》中的缺省值;杭州为华东电网,故为0.8112tCOz/MW·h;未来3年碳排放情况与减排潜力的预测指标根据《杭州市应对气候变化规划》等政府规划类文件和研究报告确定。

4.3研究结果

4.3.1碳排放量与结构分析

选取杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇内不同类型企业进行调研,获取能源消费情况分析。按照不同燃料品种对园区内不同企业的碳排放量进行分类汇总,可以获知2015年~2018年各個季度的能源消费碳排放结构,见图1。

图1表明,2015~2018年杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇能源消费碳排放量呈明显的季度趋势,在2015~2016年碳排放量总体上呈缓慢增长趋势,但绝对增幅量不大,且以电力与热力排放为主,传统煤炭燃烧产生的碳排放量式微。

4.3.2碳排放强度分析

按照式(1)与式(2)计算得到不同企业不同时间的碳排放强度,具体数值见表1,变化趋势见图2。结合图表可以看出,在2015~2018年小镇内各企业碳排放强度稳中有降,且碳排放量消耗季度差异显著,在第一和第四季度达到较高水平,在第二和第三季度达到较低水平。市政工业类及轻工业碳排放强度涨幅较明显,经调查了解,其中市政工程业企业消耗能源类型主要为电力,其主要节能减排方式为更新相关设备以及合理利用峰谷电,而2015~2016年正值云制造小镇基础设施建设期,故该类企业碳排放强度持续走高;轻工业类企业为2015~2016年内代表性企业,承载了小镇内产业集中区主要产业类型,在带动经济发展的同时也迅速带动能源消费的不断攀升,而在2018年积极响应国家号召,推进节能减排工作,严格控制高耗能产业部分,有不少该类型企业将位于园区内的高耗能部分进行产业转型,设备更新或产业转移,故碳排放强度于2015~2017年不断攀高以来,在2018年实现了显著下降。高新科技类企业有着明显的初期投入高,后期运营碳排放量低的特点,且园区内高新科技类企业近年来采用屋顶式光伏电站,多余电量实施并网,节能减排效益显著,故碳排放强度2016年后稳中有降。化工类企业积极优化企业内原本制造一加工部分组织组成,并引导形成镶嵌在企业内的服务业产业集群,在2018年初有成效,碳排放强度降至第四季度的0.03122t/万元,实现了更高效益的低碳发展。

4.3.3拟合分析

运用SPSS25.0软件对杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇各不同类型的企业2015~2018年分季度碳排放量和对应时间的企业产值进行相关性和回归性分析。各项参数与统计学检验结果见表2。

拟合结果显示,市政公用业,轻工业和化工业回归模型R2均接近0.900,高科技业则达到了0.908,故表明各企业的碳排放总量与其企业年生产总值在一定程度上呈明显的线性关系,且不同类型企业线性斜率相异(图3~6)。

4.3.4情景预测

为了进一步了解杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇的碳排放特征,更好地为“近零碳排放”目标提供参考。故采用“情景分析法”对未来云制造小镇内碳排放情况进行预测。本研究设定“基准情景”、“低碳情景”以及“零碳情景”三种模式,将不同类型的企业年产值设定在近三年平均值水平,对碳排放量、碳排放强度和减排潜力进行预测。根据2015~2018年云制造小镇的各数值,将2018年作为基准年,利用式(3)计算预测2019~2021年的不同类型的各单个代表性企业碳排放量与企业年产值。

基准情景:基准情景选取2015~2018年现状能源结构和碳排放结构以及各数值的季度均增长,该情景基本反映了自然引导型的经济发展与碳排放状态。对调查数据分析可得知,在产业园区中,高新科技类企业的产业产值年平均增长率为12.7%,碳排放强度的年均变化率为-4.6%;轻工业类企业的产业产值年平均增长率为13.1%,碳排放强度的年均变化率为-1.7%;化工类企业的产业产值年平均增长率为10.1%,碳排放强度的年均变化率为-7.1%;市政工程类企业的产业产值年平均增长率为8.2%,碳排放强度的年均变化率为20.4%,以此预测未来数年各企业年产值与碳排放量趋势,并将其与回归模型的拟合值进行对比,碳排放量与其对应的企业年产值结果见图7。

低碳情景:低碳情景预测基于政府政策约束之下,用以反映此类情景下经济,能源,环境的发展状况。该情景下应达到《杭州市应对气候变化规划》以及国务院印发的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》的相关要求,即到2021年,浙江省内碳排放强度应下降20.5%,结合云制造小镇内不同产业类型以及能源消费结构,将低碳情景设定为2021年杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇碳排放强度较2018年下降21.4%,对应的碳排放量见图8。

零碳情景:零碳情景是一个从产业结构与能源消费状况等各类元素进行综合调控的理想化情景,综合国内外低碳工业区的经验,在考虑小镇内低碳能源全面实施,耗能行业减排成本下降,与园区绿地碳汇相互抵消,即碳排放相对量稳步下降趋近于零的状况。在这样的情景下,2021年较2018年碳排放强度下降40.28%,在此情景下对应的碳排放量见图9。

依据低碳情景及零碳情景与基准情景的比较,杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇内碳减排压力最大的企业为市政公用业。高科技业型企业碳排放压力较小,该类企业有望在2021年达到零碳情境。化工业与轻工业在改进产能结构的基础上,仍有减排空间。

5结论与政策建议

依据理论模型(1)、(2)和(3),结合对杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇内不同类型的多家企业实际调研情况,对小镇内碳排放量以及碳排放强度进行测度与分析,并基于情景分析法对小镇未来数年不同情景下的碳排放量及强度进行预测,得出以下结论。

(1)杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇在城市化快速进程中,碳排放量呈持续增长态势,而在2018年初见下降趋势。市政公用业型企业碳排放增量显著,考虑源于小镇内建成区面积的逐年扩张、资源不断投入基础设施建设,且无高效性节能减排措施,致使能源消费及碳排放量不断增加;高新科技类企业碳排放增量较缓,屋顶式光伏电站的投人使用能有效弥补电力消耗,故为小镇内能源经济转化率较高的企业类型;轻工业类与化工类企业近年将高耗能高污染产业外迁或进行产业结构优化,这两类企业在更新传统意义上的制造与加工产业之余,积极拓展新型产业业务,并在一定程度上增加科研投入,谋求低碳循环经济之路,故节能减排效益初见端倪。

(2)企业生产年产值仍是碳排放量的重要驱动因子,两者存在极强的相关关系,在无明显生产结构优化或进行显著节能减排措施时,呈线性关系增长。

(3)经由调研分析,多数企业碳排放强度呈下降态势,尤其是于近年实施相关节能减排手段后,部分企业碳排放强度基本位于行业先进值水平。低碳情景,零碳情景下,小镇内可减少的碳排放量与其经济增长状态可有脱钩状态倾向,可逐步实现相对碳排放量减少并逐步趋近于零的愿景。

针对调研状况,提出了以下两点政策建议。

(1)着重推进电力生产清洁化,高新工业园区应将降低碳排放作为满足企业电力需求和供给的约束条件。在可行性较高的基础上,推进节能建筑守则,采用建设有屋顶式光伏电站,集中供冷暖气的新型低碳建筑。同时,低碳发展的重点应在电力减排和可再生能源的利用方面,应逐步减少对煤炭能传统化石燃料的使用,积极推进“煤改气”,进一步发掘例如风能,太阳能等可再生能源的使用比例,促进传统工业的能源结构转型。

(2)秉承城市“精明增长”理念,严格执行土地利用规划,科学筛选进驻高新园区的企业,控制高能耗产业的规模和数量,鼓励产能规模较大且能耗水平较高的企业通过能源审计,节能改造,合同能源管理等形式达到节能减排;鼓励高附加值低排放、低能耗企业例如光电新能源、融合通信企业等的发展。低碳产业园内积极挖掘碳汇潜力,以合理的绿地规划,合适的植物材料提升碳汇能力,辅之运用经济政策手段,例如开征碳税和推行碳交易,积极参与全国碳市场的建设。

本文将“零碳情景”作为理想愿景纳入杭州青山湖高科技产业园内云制造小镇低碳发展目标,但在一定程度上仍存在数据搜集不够完整的缺憾。本研究对小镇内土地利用变化,空间格局、非生产性碳排放以及森林碳汇等方面仍未涉及,以上内容均可作为本文后续研究的重点。