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吉林省生活用煤碳排放测算及达峰研究

2023-01-14于凤洋林晓晟王玉刘颖

当代化工研究 2022年23期
关键词:四平市梯队消耗量

*于凤洋 林晓晟 王玉 刘颖

(吉林省环境科学研究院 吉林 130000)

2020年我国明确提出二氧化碳排放量在2030年实现碳达峰和2060年实现碳中和目标,要实现“双碳”的目标,首先要摸清碳排放底数[1-2]。我国碳排放来源主要是由于传统能源的使用,燃煤是碳排放的主要贡献源之一[3]。其中,农村地区的生活用煤消费量一直居高不下,吉林省冬季寒冷漫长,每年有6个月的采暖期,由于中国能源“富煤、贫油、少气”的结构特征[4],除楼房采取集中供暖以外,大部分农村地区冬季取暖主要以燃煤为主,由于农村地处偏离城镇,面积大,使用的燃煤炉灶低端,使用分散,势必造成二氧化碳污染。因此全面摸清吉林省生活用煤碳排放现状,研判碳达峰情况,为推动吉林省生活用煤降碳减排工作提供重要的数据支撑。

1.吉林省生活用煤消费现状

(1)吉林省生活用煤总体消费现状

吉林省2011年—2020年生活用煤消费量平均约为630万吨,十年期间生活用煤消费量在574万吨~695万吨左右浮动,由此可以看出吉林省生活用煤消费量近10年变化幅度很小,2011—2020年度吉林省生活用煤年消费量见图1所示。

图1 2011—2020年吉林省生活煤炭年消费量

(2)吉林省各地市生活用煤消费现状

吉林省“十二五”期间各城市生活煤炭消费量总体上变化幅度很小,其中白山市“十二五期间”生活煤炭平均消费量最大,为118.89万吨/年,其次依次为延边州、长春市、吉林市、松原市、四平市、通化市、白城市、辽源市和长白山。吉林省“十二五”期间各地市生活煤炭消费量见表1所示。

表1 吉林省“十二五”期间各地市生活用煤年消费量(单位:万吨)

“十三五”期间吉林省13个城市中四平市、长春市和吉林市三个城市煤炭消费总量占比之和占60%以上。其中四平市“十三五”期间生活煤炭消费量最大,为167.17万吨/年,其次依次为吉林市、长春市、延边州、白城市、松原市、白山市、辽源市、公主岭、珲春市、梅河口、通化市和长白山。吉林省“十三五”期间各地市煤炭消费总量见表2所示。

表2 吉林省“十三五”期间各地市生活煤炭年消费量(单位:万吨)

根据2011—2020年吉林省各个城市生活煤炭消费总量占比,将长春市、吉林市、四平市、白山市和延边州五个生活煤炭消费重点城市进行分析。长春市2011—2017年生活煤炭消费量持平,2018—2020年大幅上升,2020年生活煤炭消耗量比2015年提高了215.85%。吉林市在“十二五”期间(2011—2015年)生活煤炭消耗量基本稳定,五年均值为78.78万吨/年,在“十三五”期间(2016—2020年)大幅上升,五年均值为151.80万吨/年,“十三五”比“十二五”生活煤炭消耗量五年均值提升了92.69%。四平市在“十二五”期间生活煤炭消耗量基本稳定,平均约为68.28万吨/年,在“十三五”开局第一年大幅上升,比2015年提高了261.9%,随后有所降低,在2020年降至15.9万吨/年。白山市在“十二五”期间生活煤炭消费量逐年上升,在2015年达到201万吨/年,在“十三五”期间大幅削减生活煤炭消耗量。到2020年,白城市生活煤炭消耗量降为21万吨/年。延边州生活煤炭消耗量在“十二五”期间基本持平,在“十三五”期间稳中有降。

图2 吉林省重点城市生活煤炭消费量变化趋势

2.吉林省生活用煤碳排放现状分析

(1)生活用煤碳排放量的测算方法

本研究主要基于方法四《IPCC国家温室气体清单指南(2006)》提供的相应参考方法,其基本操作逻辑是通过能源消耗量与对应的碳排放因子的乘积进行计算,对生活用煤碳排放水平展开核算[5]。能源消耗量在统计年鉴、环境统计数据可以查询得到,而排放因子通过《IPCC温室气体排放清单指南》(2006)可以查询得到,所以本研究的核算框架具有可操作性[6]。因此居民生活用煤的碳排放量核算公式如下:

式中:

C—燃料燃烧产生碳排放总量,单位为万吨;

E—燃料消费量,采用折标煤系数折算成标准煤表示,单位为万吨标煤;

NCVs—燃料净发热值,单位为TJ/Gg;

CEC—碳排放因子,单位为kg/GJ;

COF—燃料的碳氧化率,IPCC推荐为1;

44和12—分别为CO2和碳的分子量。

(2)吉林省生活用煤总体碳排放现状

整体上生活用煤贡献的碳排放量呈现稳定态势,在“十二五”前三年,生活用煤碳排放量稳中有降,在“十二五”收官之年,2015年生活用煤碳排放量上升明显,在整个“十三五”时期,生活用煤碳排放量稳中有降,在“十三五”收官之年,2020年生活用煤碳排放量回落至2011年同等水平。从生活用煤碳排放量的年增长率来看,总体上呈波动的趋势,2011—2015年呈现上升趋势,2015年生活用煤碳排放量的增长率上升明显,为16.73%,随后“十三五”时期波动式逐渐下降。综合分析,生活用煤贡献的碳排放量近十年呈现波动式变化,整体变化幅度较小。吉林省2011—2020年生活用煤碳排放量及增长率见图3所示。

图3 吉林省2011—2020年生活用煤碳排放量及增长率

(3)吉林省生活用煤碳达峰情况

由于2011—2020年吉林省生活用煤碳排放量整体上呈现稳定态势,出现轻微波动,并不是一直上升或下降趋势,所以无法直接根据增长或减少的数量趋势判断生活煤炭是否达峰。生活用煤是散煤的重要组成部分,而生活用煤消耗主要用于采暖和炊事活动,其中采暖活动占比91%。近年来国家大力推进散煤治理,积极实施“煤改气”“煤改电”“煤改生”等清洁能源替代工程。国家在2016年出台《北方地区冬季清洁取暖规划(2017—2021年)》,大力推进北方地区冬季清洁取暖工作。2022年6月10日发布的《减污降碳协同增效实施方案》中指出“十四五”时期严格合理控制煤炭消费增长、“十五五”时期逐步减少,新增城市纳入中央财政支持清洁取暖范围,并扩大至东北、西北等地区,持续推进北方地区冬季清洁取暖,将清洁取暖财政政策支持范围扩大到整个北方地区,有序推进散煤替代。因此根据近10年生活用煤碳排放变化趋势、吉林省实际情况及国家政策支持,吉林省由生活用煤消费造成的碳排放已过了峰值,吉林省生活用煤已实现碳达峰。

(4)吉林省各地市生活用煤碳排放量

为了更好的研究区域生活用煤碳排放水平,本文利用各城市的2011—2020年生活用煤碳排放量的年均增长率与累计值占比,将10个城市划分为3个梯队。吉林省应该重点关注那些累积值占比高,年均增长速率快的城市,重点调控的顺序依次为第一梯队、第二梯队、第三梯队。具体划分标准为:年均增长量大于0且累计值占比大于10%的地区为第一梯度;年均增长量小于0且累计值占比大于10%的地区为第二梯度;年均增长量小于0且累计值占比小于10%的地区为第三梯度,因此根据2011—2020年各地市生活用煤碳排放量的年均增长率与累计值占比进行划分,具体划分结果:第一梯度为高水平区,包括长春市、吉林市2个城市。第二梯度为中水平区,包括四平市、白山市和延边州3个城市,第三梯度为低水平区,包括白城市、辽源市、松原市、通化市和长白山。从区域层面看,呈现“中部最高,东部次之,西部最低”的格局。吉林省各城市碳排放累计值占比及年均增长率分布图见图4所示。

图4 吉林省各城市碳排放累计值占比及年均增长率分布图

按2011—2020年第一梯队、第二梯队和第三梯队碳排放量均值进行计算,可知第一梯队生活用煤碳排放量均值逐年上升,2020年第一梯队碳排放量占比高达80%以上,比2011年高40%以上。第一梯队的增长最快,增幅最明显,由此也可看出第一梯度城市(吉林市和长春市)是生活用煤碳排放减排重点城市,碳减排潜力较大,是推进低碳发展的重要发力点。第二梯队(四平市、白山市和延边州)生活用煤碳排放量呈显著的阶段特征,2011—2016年处于逐年增长趋势,且高于第一梯队,但在2017年之后急剧下降,在2020年碳排放量占比仅为12.99%。第三梯队2011—2016年生活用煤碳排放量呈现逐年下降趋势,且2020年碳排放量占比仅为6.47%,由此可见第三梯队白城市、辽源市、松原市、通化市和长白山的碳减排潜力较小。吉林省第一、第二和第三梯队碳排放量的分布情况见表3所示。

表3 吉林省第一、第二和第三梯队碳排放量的分布情况(单位:万吨)

3.结论及展望

(1)结论。本文基于《IPCC国家温室气体清单指南(2006)》的计算方法,核算吉林省各城市生活用煤碳排放量,研究结果发现生活用煤贡献的碳排放量呈现稳定态势,根据实际现状及国家政策支持,研判吉林省生活用煤碳排放截止到2020已达峰。通过研究各城市碳排放水平,从区域层面看,吉林省生活用煤碳排放量呈现“中部最高,东部次之,西部最低”的格局。

(2)展望。在后续研究中应根据各城市资源禀赋,分析吉林省生活用煤碳中和潜力,需找寻适合本地特色的生活用煤清洁化替代技术,积极探索生活用煤碳中和潜力,指导各地区推广低碳减排行动,做好我省农村居民采暖逐渐向低碳、零碳转化。

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