doi10.12006/j.issn.1673-1719.2017.083李青青 , 苏颖 , 尚丽 , 等 . 国际典型碳数据库对中国碳排放核算的对比分析 [J]. 气候变化研究进展 , 2018, 14 3 275-280国际典型碳数据库对中国碳排放核算的对比分析李青青1，苏 颖2，尚 丽1，魏 伟1，王茂华11 中国科学院上海高等研究院，上海 201210；2 同济大学，上海 200092气候变化研究进展第 14 卷 第 3 期 2018 年 5 月 CLIMATE CHANGE RESEARCHVol. 14 No. 3May 2018摘 要 选取国际上四大典型碳数据库国际能源署 IEA）数据库、美国橡树岭国家实验室 CO2信息分析中心 CDIAC数据库、全球大气研究排放数据库 EDGAR 以及美国能源信息管理局 EIA 数据库，对中国碳排放核算进行了参数级层面的对比分析。研究发现 1 整体来看， IEA 和 EDGAR 的核算更深入； 2 活动水平数据分类方式差异较大，各数据库将煤基燃料分别分为 8、 4、 8、 5 类，油基燃料分为 15、 10、 14、 13 类，气体燃料分为 4、 1、 4、 2 类； 3 各类燃料碳排放因子选用原则不一，有的选用所在机构的特有中国参数，有的选用 IPCC 缺省因子。关键词 碳数据库；对比分析；中国碳排放；燃料分类收稿日期 2017-05-07； 修回日期 2017-06-12资助项目 上海市科学技术委员会重点研发项目 15DZ1170600）作者简介 李青青，女，助理研究员；王茂华 通信作者 ，男，高级工程师， 引 言温室气体清单是气候模型构建、制定各国减排政策及国际谈判的基础[1]。编制国家温室气体清单，是以国家为单位，核算其人类活动排放或吸收的温室气体。20 世纪 70 年代以来，西方国家率先开展对大气中二氧化碳 CO2、甲烷 CH4 和一氧化二氮N2O 温室气体浓度和各国温室气体清单的研究工作[2-4]，其中 CO2是清单研究的重点对象。截至目前，世界范围内对全球各国碳排放量进行深入研究的机构有近 10 家，分别为国际能源署 International Energy Agency, IEA、美国橡树岭国家实验室 CO2信息分析中心 Carbon Dioxide Ination Analysis 温室气体排放Centre, CDIAC、欧盟联合研究中心 European Commission’s Joint Research Centre, JRC 和荷兰环境评估机构 Netherlands Environmental Assessment Agency, PBL 的全球大气研究排放数据库 Emissions Database for Global Atmospheric Research, EDGAR、美国能源信息管理局 U.S. Energy Ination Administration, EIA、世界银行 World Bank 和世界资源研究所 World Resources Institute, WRI等[5]，以上机构报告的排放数据被广泛使用，它们每年发布的全球各个国家的排放数据已经成为全球气候变化谈判与博弈的重要参考。国内有学者对部分数据库核算中国碳排放结果与官方公布值进行了对比研究[6]，但尚未在参数级层面进行系统性分析。本文选取 IEA、 EDGAR、 CDIAC 和 EIA 四大气候变化研究进展 2018 年276温室气体排放典型碳数据库 以下简称四大数据库 进行参数级层面的深入对比分析。与国际上的其他碳数据库相比，这些机构的数据较全面，而且拥有较多的一手数据，特别是这些碳数据库的引用率较高、影响力较大，其发布的数据已成为国内外科研、教育等领域较普及的参考资料。整体来看，国际碳数据库对中国的碳排放核算仍存在较多问题值得探讨。首先，自 2005 年以来，中国的产业不断调整、技术不断更迭，与碳排放相关的参数不断变化，因此这些碳数据库如何选用中国的活动水平数据及相关参数、如何选择核算方法学，值得深究。其次，这些数据库的核算边界不尽相同却常常被忽略。例如 IEA 和 EIA 核算范围为化石燃料燃烧所产生的 CO2排放量[7-8]； CDIAC为化石燃料燃烧、水泥生产、天然气燃烧去除三部分产生的 CO2排放量[9]； EDGAR 核算范围则包括化石燃料消耗和工业过程排放 水泥生产、石灰石和白云石的碳酸化，燃料的非能源利用和其他燃烧，化学和金属制造工艺过程，溶剂使用，农业用石灰和尿素，废物和矿物燃料燃烧 产生的碳排放[10]。最后，各个机构对于同一国家相同边界的排放测算结果也千差万别，以中国大陆化石燃料燃烧为例，自 1980 年到 2014 年，四大数据库发布的碳排放量与中国官方发布的数据各不相同。1 研究内容本文的研究内容为四大数据库对中国大陆2005 年碳排放进行估算的核算方法对比分析。1.1 对中国碳排放边界的设定1 地理边界。四大数据库在计算中国碳排放时， IEA 主要对中国大陆和香港进行了统计，不包括澳门、台湾， CDIAC 和 EIA 重点对中国大陆进行了统计， EDGAR 对中国大陆、香港、澳门和台湾分别进行了统计。考虑数据的可比性，本文所出现的中国碳排放数据均为各数据库中中国大陆的碳排放量。2 碳排放边界。碳排放边界选定为中国的化石燃料燃烧和水泥生产所导致的碳排放。已有研究表明，国际机构对于中国由化石燃料燃烧和水泥生产所致碳排放量核算有很大的不确定性[11]。3 温室气体种类。京都议定书第一个履约期内规定的 6 种温室气体中， CO2是中国排放量占比最大的温室气体[12]，因此本文所指中国碳排放为各数据库中中国的 CO2排放量。1.2 对中国碳排放年份的选择2005 年起，中国的碳排放引起了世界的广泛关注，因此本研究侧重选取 2005 这个关键年份进行深入分析。2 四大数据库核算中国碳排放的整体对比概览在选定的研究范畴内，对碳排放核算的三大关键内容进行了详细剖析 见表 1。 1 概况包括数据范围、部门、方法学、计算公式及不确定性；2 活动水平数据包括用于核算 CO2的燃料类别及活动水平数据来源； 3 排放因子碳排放因子来源及氧化率系数来源等。3 四大数据库核算中国碳排放量的参数对比分析针对四大数据库对中国碳排放量的核算，其详细对比分析如下。3.1 方法学四大数据库采用的方法学均基于 IPCC 的碳排放基本计算公式碳排放量 活动水平数据 排放因子。但又略有差别 IEA 采用的方法学侧重采用自有的热值参数； CDIAC 使用自有方法学，依据各能源品种的表观消费量计算其碳排放； EDGAR 考虑不同技术和不同终端处理措施的碳排放，而且考虑了已经采取减排措施的影响； CDIAC 和 EIA 的方法学未划分至部门层面。3 期 277李青青，等国际典型碳数据库对中国碳排放核算的对比分析表 1 四大数据库对中国碳排放核算的对比分析Table 1 The comparisons of 4 carbon databases for China’s carbon emission accounting项目数据范围部门方法学计算公式不确定性燃料类别活动水平数据来源国际燃料舱非能源利用碳排放因子来源氧化率系数来源IEA[13]CDIAC[14-15]EDGAR[10]EIA[16]概况IPCC 源 / 汇目录表中的 1A 能源，只包括能源燃烧，不包括逸散排放电力热力、对外供给的电力热力生产、其他能源工业自用、制造业和建筑业、交通 其中道路部分单独列出 和其他 其中居民部分单独列出 IPCC 国家温室气体清单编制指南 1996 简称 IPCC 1996部门方法学中的 Tier1方法ECO ∑AiCFiCi10-3-ECiOFi44/1210分为煤、油和油制品、气体燃料；煤基燃料、油基燃料和气体燃料分别为 8、 15、 4 类中国能源统计年鉴、 IEA 秘书处估算、与发改委能源研究所和国家可再生能源中心直接联系国际燃料舱的排放单列，但未算入国家碳排放量考虑了非能源利用部分煤、油 不含油制品 及液态天然气的热值为中国国别参数，其余燃料热值和转换因子均采用 IEA 自有参数；碳排放因子来自 IPCC 1996来自 IPCC 1996 化石燃料和水泥生产无部门分类CDIAC 自有方法学ECO Si FOi Ci17.5[17]煤基燃料、油基燃料、气体燃料；煤基燃料、油基燃料和气体燃料分别为 4、 10、 1 类能源部分主要来自联合国出版的能源统计资料考虑了国际燃料舱的排放，算入国家碳排放量考虑了非能源利用自有参数自有参数化石燃料和水泥生产分为以下 5 个行业燃料燃烧、燃料的逸散排放、水泥生产及其他硅酸盐使用、燃料的非能源利用、其他来源 包括垃圾焚烧、地下煤炭燃烧与油气燃烧 IPCC 国家温室气体清单编制指南 2006 简称 IPCC2006 分部门的核算方法EMcy∑i,j,k[ADc,iyTECHc,i,j y EOPc,i,j,k y EFc,i,jy, x 1-REDc,i,j,k y, x]未给出煤和煤制品、油制品、天然气和其他燃料；煤基燃料、油基燃料和气体燃料分别为8、 14、 4 类IEA能源平衡与统计中中国数据； BP世界能源统计考虑了国际燃料舱的排放，算入国家碳排放量制造业部门的计算中考虑了非能源利用排放参考 IPCC 2006未给出能源 消耗无部门分类基于国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理 ECO ∑ADEFNFE44/12未给出分为煤炭、石油、天然气及其燃烧去除；煤基燃料、油基燃料和气体燃料分别为 5、 13、 2类各国统计报告、国际上公认的二次资源、产业报告、学术研究、贸易性出版物等考虑了国际燃料舱的排放，算入国家碳排放量计算中扣除了碳存储量参考美国温室气体排放文件 2006完全燃烧时取 1活动水平数据排放因子22i 气候变化研究进展 2018 年278温室气体排放3.2 活动水平数据3.2.1 煤基燃料中国现行标准 GB57512009中国煤炭分类与国际煤分类工作组 ISO/WG18 发布的煤炭分类国际标准 ISO11760 相比，在分类方法和分类参数上都具有显著的差异[18]，与国际上西方国家、俄罗斯等大国的标准类型、煤类术语、指标选择和指标定义等方面也不尽相同[19]。 GB/T 57512009 基于粘结指数和干燥无灰基挥发分两个指标，将我国煤炭细分为 17 类[20]。国家能源统计年鉴的煤炭分类并没有完全遵循该标准，而是基于加工处理过程，以及加工后的不同产品进行划分。在核算中国的煤基燃料燃烧导致的碳排放时， IEA 对煤基燃料的分类是根据煤的组成，基于其热值、含碳量及挥发物等进行分类，具体分为焦煤、其他烟煤、次烟煤、焦煤、褐煤、焦炉焦、专用燃料和褐煤型煤、泥炭[21]； CDIAC将中国煤基燃料分为硬煤 hard coke，国内、硬煤进口、焦炉焦 coke oven coke，国内和焦炉焦进口； EIA 则根据煤基燃料的最终用途将其划分为生活用煤、商业用煤、工业炼焦煤、其他工业用煤和电力部门用煤[8]，均与我国国家统计局分类以及国家标准有显著不同。3.2.2 油基燃料和气体燃料四大机构与我国国家能源统计年鉴中均根据原油是否经过加工，以及加工过程中的蒸馏程度，对我国油基燃料进行分类，但以上各机构的分类结果之间却各不相同，如炼厂干气， IEA 和 EDGAR 将其归为气体燃料，而我国国家能源统计年鉴中将其归为油基燃料， IPCC 也将其归类为油基燃料。表 2 IEA 气体燃料分类Table 2 The classification of gaseous fuels by IEA类别 来源天然气炼厂干气焦炉气高炉气“非伴生”天然气来源于只生产气态烃类的气田；“伴生”天然气通常混合在原油以及从煤矿（煤矿气）或煤层（煤层气）中回收的甲烷中产生于制造、运输和分配气体的公用事业或私人工厂生产钢铁时焦炉焦加工产生的副产品产生在钢铁工业高炉焦炭燃烧的过程中气体燃料方面，国家能源统计年鉴中只有天然气； IEA 根据来源的不同，将气体燃料分为天然气、焦炉气、高炉气、炼厂干气 4 类表 2； CDIAC 与我国能源统计年鉴一致； EDGAR 同 IEA； EIA 则采用自有统计方法，分为天然气 管道 和天然气燃烧去除。3.3 水泥生产CDIAC 和 EDGAR 所采用的 2005 年水泥生产数据来源于美国地质勘探局。整体来看，四大机构在化石燃料分类上的差异，使得各机构在获取中国燃料活动数据时根据自己的定义进行归类处理，这是导致各数据库核算结果不一的原因之一。3.4 碳排放因子3.4.1 含碳量 以热值计）IEA 的含碳量参考 IPCC 1996； CDIAC 的煤基燃料采用自有的排放因子与折算标准煤系数；EDGAR 的碳排放因子参考 IPCC 2006 的碳排放因子； EIA 所采用的排放因子来自美国温室气体排放文件 2006，这些数据是实测美国当地燃料所得，含碳量单位是 MMTC/QBtu，并非特别针对中国燃料[16]。已有研究表明，由于中国的煤炭中灰分较高，因此中国煤的含碳量整体低于发达国家水平及世界平均水平，我国无烟煤的含碳量与 IPCC 缺省值相当，烟煤、褐煤的含碳量比 IPCC 缺省含碳量分别低 1.16 和 1.41，次烟煤含碳量比 IPCC 缺省含碳量高 1.41[22]。3.4.2 热值IEA 统计的煤基和油基燃料中热值为低位热值，单位为 toe/t，气体燃料则提供了高位热值和低位热值的转换系数，所有煤基燃料及油基燃料中的原油、液化天然气选用了 IEA 提供的中国特有的热值系数，其余燃料则采用 IEA 提供的各国统一的缺省值[23]； CDIAC 仅提供了煤基燃料的吨标煤折标系数； EDGAR 和 EIA 未单独列出热值数据。3.4.3 氧化率系数IEA 和 CDIAC 采用的氧化率系数见图 1；3 期 279李青青，等国际典型碳数据库对中国碳排放核算的对比分析图 1 IEA 和 CDIAC 核算中国碳排放的氧化率系数对比① Fig. 1 Oxidation value used when accounting China’s carbon emissions by IEA and CDIAC气体燃料油基燃料煤基燃料CDIAC IEA0.970 0.975 0.980 0.985 0.990 0.995 10.9900.9950.9800.9850.9800.982EDGAR 未对氧化率系数进行单独说明； EIA 仅指出，当完全燃烧时氧化率系数取 1，其他情况未说明。 IPCC 的 2006 年国家温室气体清单编制指南将国家的缺省氧化率系数定为 1，但根据最新基于生产端的研究结果表明，煤基燃料的氧化率为 92，油基燃料与气体燃料分别为 98 和99[11]。中国是世界上最大的水泥生产国， 2016 年水泥产量占世界产量的 57.4[24]，对其碳排放量应当给予重视，但 IEA 和 EIA 未对水泥部分做出独立核算； CDIAC 所采用的碳排放系数为 0.502 t C/t 水泥[14]，后经 Boden 等[25]修正为 0.499 t C/t 水泥。而在中科院碳先导专项抽样调查所得出的结果中，根据不同窑型测算出不同的排放因子，新型干法窑的排放因子多为 500 ～ 520 kg CO2/t熟料 , 立窑的排放因子多为 480 ～ 500 kg CO2/t熟料[5]； EDGAR在核算水泥生产过程中的碳排放时，参考 IPCC 的 2006 年国家温室气体清单编制指南中的排放因子。4 结论和建议通过对国际四大数据库对中国碳排放核算的对比分析，得出以下结论及建议。1 四大典型数据库中， IEA 和 EDGAR 的核算相对更为准确，因为二者对于燃料的分类及方法学更加详尽。在活动水平数据的分类中，四大数据库对燃料的分类方式均与我国国家统计局的分类有很大不同。其中， IEA 在确定各类燃料的活动水平数据时，与我国统计局进行沟通，因此其数据更能反映本地特征。在今后的活动数据统计中，我国应逐渐与国际标准分类对接，并定期发布官方数据，提高核算中原始数据的准确性。2 各数据库的活动水平数据分类差别较大，对于中国的煤基燃料， IEA、 CDIAC、 EDGAR 和EIA 这 4 种数据库分别分为 8、 4、 8、 5 类；对于油基燃料，分别为 15、 10、 14、 13 类；对于气体燃料，分别为 4、 1、 4、 2 类。此外，研究发现，不同机构对于同一燃料种类的定义不同。3 各数据库对于排放因子的选择原则不一，有的选用所在机构的中国特有参数，有的选用所在机构的各国统一缺省因子，有的选用 IPCC 缺省因子。氧化率系数也各不相同。建议后续研究中应逐步纳入由我国专家实测的排放因子，增加核算的准确度。本文在研究中发现一些问题，有待后续深入探讨，如应对各碳数据库核算采用的具体活动水平数据值及其不确定性、排放因子的不确定性进行沟通调研，对其排放量的不确定性进行量化评估。① IEA 数据来自 CO2 Emissions From Fuel Combustion2007 Edition， CDIAC 数据来自与 CDIAC 沟通。参考文献马翠梅 , 徐华清 , 苏明山 . 温室气体清单编制方法研究进展 [J]. 地理科学进展 , 2013, 32 3 400-407. DOI 10.11820/dlkxjz.2013.03.009Rotty R M. Commentary on and extension of calculative procedure for CO2 production [J]. Tellus, 1973, 25 5 508-517Gregg M. Atmospheric emissions of carbon dioxide from fossil fuels [R]. Pasadena, California, USA Oak Ridge National Laboratory, 2010 1-42曲建升 , 曾静静 , 张志强 . 国际主要温室气体排放数据集比较分析研究 [J]. 地球科学进展 , 2008, 23 1 47-54魏伟 , 任小波 , 蔡祖聪 , 等 . 中国温室气体排放研究 中国科学院战略性先导科技专项 “ 应对气候变化的碳收支认证及相关问题 ” 之排放清单任务群研究进展 [J]. 中国科学院院刊 , 2015, 30 6 839-847. DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2015.06.018Zhu S L. Comparison and analysis of CO2 emissions data for China [J]. Advances in Climate Change Research, 2014, 5 1 17-27. DOI 10.3724/SP.J.1248.2014.017International Energy Agency IEA. CO2 emissions from fuel [1][4][3][5][6][2][7]气候变化研究进展 2018 年280温室气体排放combustion highlights 2016 [R]. Paris, France, 2016 1-166U.S. Energy Ination Administration EIA U.S. Energy Ination Administration [EB/OL]. 2017 [2017-06-09]. https//www.eia.gov/Boden T A, Andres R J, Marland G. Carbon dioxide ination center [EB/OL]. 2017 [2017-07-04]. http//cdiac.ornl.gov/ftp/ndp030/global.1751_2014Olivier J, Janssens-Maenhout G, Muntean M, et al. Joint research center. Emissions database for global atmospheric research [EB/OL]. 2017 [2017-07-04]. http//edgar.jrc.ec.europa.eu/news_docs/CO2_1970-2015_dataset_of_CO2_report_2016.xlsLiu Z, Guan D B, Wei W, et al. Reduced carbon emission estimates from fossil fuel combustion and cement production in China [J]. Nature, 2015, 524 7565 335-338. DOI/10.1038/nature14677国家发展和改革委员会应对气候变化司 . 2005 中国温室气体清单研究 [M]. 北京 中国环境出版社 , 2014 3-4International Energy Agency IEA. CO2 emissions from fuel combustion 1971-2005 [R]. Paris, France 2007 7Marland G, Rotty R M. Carbon dioxide emissions from fossil fuels a procedure for estimation and results for 1950-1982 [J]. Tellus B, 1984, 36 4 232-261Andres R, Fielding D, Marland G, et al. Carbon dioxide emissions from fossil fuel use, 1751-1950 [J]. Tellus B, 1999, 51 4 759-765U.S. Energy Ination Administration EIA. Emissions of greenhouse gases in the United States 2006 [R]. Washington, DC, 2007 Robert J A, Thomas A B, David H. A new uation of the uncertainty associated with CDIAC estimates of fossil fuel carbon dioxide emission [J]. Tellus B, 2014 66. DOI 10.3402/tellusb.v66.23616罗陨飞 , 陈亚飞 , 姜英 . 煤炭分类国际标准与中国标准异同之比较[J]. 煤质技术 , 2007 1 22-24董大啸 , 邵龙义 . 国际常见的煤炭分类标准对比分析 [J]. 煤质技术 , 2015 2 54-57中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 , 中国国家标准化管理委员会 . 中国煤炭分类 GB/T5751-2009 [S]. 2009International Energy Agency. Energy statistics of non-OECD countries 2008 edition [R]. Paris, France, 2008 34郜二刚 , 李社红 , 吴代赦 , 等 . 基于发热量的中国煤炭碳含量研究 [J].地球与环境 , 2014, 42 1 95-101. DOI 10.14050/ki.1672-9250.2014.01.007International Energy Agency. Energy balance statistics of non-OECD countries 2004-2005 2007 edition [R]. Paris, France, 2007U.S. Geological Survey. Cement statistics and ination [EB/OL]. 2017 [2017-06-09]. https//minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/index.htmlBoden T A, Marland G, Andres R J. Estimates of global, regional, and national annual CO2 emissions from fossil-fuel burning, hydraulic cement production, and gas flaring 1950-1992 [R]. U.S. Department of Energy, Oak Ridge National Laboratory, 1995 1-604. DOI 10.2172/207068[9][10][11][8][12][13][14][16][15][17][18][19][20][21][24][22][23][25]Comparison analysis of China’s emissions accounting by typical international carbon databases1 Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201210, China; 2 Tongji University, Shanghai 200092, ChinaAbstract Four typical international carbon databases International Energy Agency IEA, Carbon Dioxide Ination Analysis Center CDIAC, The Emissions Database for Global Atmospheric Research EDGAR and Energy Ination Administration EIA have been selected to carry out a comparison analysis of their carbon emissions accounting for China’s fossil fuels and cement production. The results show that 1 the accounting by IEA and EDGAR is more detailed; 2 there is a large difference in activity data classification for the four carbon databases, which is 8, 4, 8, 5 for coal-based fuels, 15, 10, 14, 13 for oil-based fuels, and 4, 1, 4, 2 for gaseous fuels; 3 the carbon emission factors are selected in different way, some use the institute’s own China-specific parameter, some use the default value from IPCC.Keywords Carbon database; Comparison analysis; China’s carbon emissions; Fuels classificationLI Qing-Qing1, SU Ying2, SHANG Li1, WEI Wei1, WANG Mao-Hua1