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2、生活中,一方面要鼓勵采取低碳的生活方式,減少碳排放;另一方面是通過一定碳抵消措施,來達到平衡。種樹就是“碳中和”的一種方式,需種植的樹木數(shù)(棵)等于二氧化碳排放量(千克)除以18.3。
3、衣,隨季節(jié)更替,穿著適宜的應(yīng)季服裝可以減少空調(diào)的使用。選擇環(huán)保面料并減少洗滌、選擇手洗、減少服裝的購買。
4、食,購買本地、季節(jié)性食品,減少食物加工過程,可以減少二氧化碳的排放。使用少油少鹽少加工的烹飪方法,健康的不僅是自己,還有地球。
5、住,居住面積不必求大,理智選擇適合戶型。因為住房面積減少可以降低水電的用量,這在無形之中減少了二氧化碳的排放量。
6、行,選擇合適的汽車車型,多乘坐公共交通工具。汽車是二氧化碳的排放大戶,應(yīng)盡量選擇低油耗、更環(huán)保的汽車。
7、用,洗菜水洗澡水循環(huán)利用、每間房只裝節(jié)能燈、不吃口香糖、使用時尚的環(huán)保袋、雙面打印、不使用一次性餐具,盡量購買包裝簡單的產(chǎn)品,既減少生產(chǎn)中消耗的能量,也減少了垃圾。
8、使用洗衣機時,同樣長的洗滌周期,“柔化”模式比“標準”模式葉輪換向次數(shù)多,電機啟動電流是額定電流的5至7倍,“標準洗”更省電;
9、如果每個汽車司機都注意給輪胎及時適當充氣,車輛能效就能提高6%,每輛車每年就可以減少90千克二氧化碳排放量;
10、用微波爐加工食品時,最好在食品上加層無毒塑料膜或蓋上蓋子,這樣被加工食品水分不易蒸發(fā),食品味道好又省電。
關(guān)鍵詞:碳排放量;環(huán)境教育;農(nóng)村社區(qū);低碳行為
作者簡介:路遙(1978-),云南農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院講師,研究方向:農(nóng)村發(fā)展、環(huán)境教育;
孫藝嘉(1983-),云南農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院助教,研究方向:環(huán)境會計。
中圖分類號:G633 文獻標識碼:A doi:10.3969/j.issn.1672-3309(x).2013.03.49 文章編號:1672-3309(2013)03-117-03
一、項目背景與實驗設(shè)計
(一)國際趨勢推動國家承諾
2009年哥本哈根世界氣候大會的召開,促使各國紛紛推出了自己的減排計劃。美國承諾到2020年溫室氣體排放量在2005年的基礎(chǔ)上減少17%;印度承諾在2020年前將其單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量在2005年的基礎(chǔ)上削減20%至25%;中國承諾到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。
(二)行為指導促進個體參與
“碳足跡”來源于一個英語單詞“Carbon Footprint”,意指以二氧化碳為主的溫室氣體的排放,它是個人或者團體的“碳耗用量”,是指一個人的能源意識和行為對自然界產(chǎn)生的影響[1]。由北京市林業(yè)碳匯工作辦公室監(jiān)制的個人碳足跡計算器,可以從個人生活中的衣食住行用等方面分別進行碳排放計算[2]。
計算碳足跡是評價溫室氣體排放的重要而有效的途徑之一。碳足跡的運用,將碳足跡衡量的范疇進一步擴展到其他溫室氣體,即碳足跡是某一產(chǎn)品或服務(wù)系統(tǒng)在其全生命周期內(nèi)的碳排放總量,包括個人、組織、部門等在某一活動過程中直接和間接地碳排放總量[3]。如今,各大網(wǎng)站都有碳足跡計算器的介紹應(yīng)用。
碳足跡的計算有兩種方法:第一種,利用生命周期評估法;第二種是通過所使用的能源礦物燃料排放量計算??紤]到在校大學生對于計算方法的理解簡易程度以及和周邊社區(qū)大眾對概念的接受程度,項目采用后者進行碳排放量的計算[4]。
(三)實驗設(shè)計結(jié)合環(huán)境教育
項目旨在通過在校大學生的同伴教育,進行關(guān)于低碳行為的知識傳播與行為干預(yù),自發(fā)產(chǎn)生減少碳排放量,并對大學周邊的農(nóng)村社區(qū)家庭進行環(huán)境教育嘗試。
圖1 運用“碳足跡計算器”技術(shù)路線
項目首先對在校大學生進行了不同年級的目標群體差異性和共同特性的分析。具體說來,在校大學生各個年級所處的生活學習環(huán)境差異不大,大學一年級新生,統(tǒng)一住8人間,每天用電時間固定,個人購買電腦人數(shù)不多,生活和學習行為尚處于探索階段,吃、行、用方面的行為尚不穩(wěn)定;大學二年級至大學四年級三個年級學生住在4人間和6人間,每天用電量不固定(各個宿舍用電量分表有記錄),大部分已經(jīng)購買個人電腦,已形成一個相對穩(wěn)定的生活學習圈子。項目預(yù)期大學一年級學生在涉及碳排放量的行為方面與其它年級學生相比有差異性。項目還預(yù)期,在校男、女學生群體在涉及碳排放量計算的行為中也會表現(xiàn)出一定的差異性。
項目分宿舍類型、性別,隨機選取共8間宿舍(其中4間為干預(yù)組;4間為對照組)的在校大學生作為項目的實驗對象,對宿舍成員個體的碳排放數(shù)據(jù),連續(xù)兩周進行記錄,統(tǒng)計每周的碳排放量水平,乘以52,得出個人平均年碳排放量。
個人年均碳排放量表示為:
52∑(x1y1+x2y2+x3y3+x4y4+x5y5)+∑(a1b1+a2b2+a3b3+…+an-1bn-1+anbn)+cd
其中,x分別代表食物、肉類、一次性紙碗、煙(包)、公交里程等的一周使用量;Y分別為其所對應(yīng)的碳排放量的系數(shù);a分別代表除以上幾項以外的其它碳排量統(tǒng)計項;b分別為其所對應(yīng)的碳排放量的系數(shù);c表示每周用電量;d表示每耗1度電其碳排放的系數(shù)。
在周邊農(nóng)村社區(qū)實施過程中,項目成員嘗試計算以家庭為單位的碳排放量的同時,更注重對社區(qū)大眾的環(huán)保宣傳和教育。
二、校園“碳足跡計算器”運用與創(chuàng)新
(一)計算公式的跟進運用
碳足跡計算器統(tǒng)計時間是以年為單位,統(tǒng)計內(nèi)容包括衣、食、住、行、用五大板塊,在這些板塊下又包括若干方面。項目將“食”板塊和“用”板塊中的塑料袋、一次性碗筷、“行”板塊中的公交車方面按天進行統(tǒng)計,統(tǒng)計時間為一周;耗電量則按周統(tǒng)計;其它則按年分項統(tǒng)計,最后,將不按年統(tǒng)計的內(nèi)容折算成人均一年的碳排放量,再計算分析結(jié)果。
人均每周碳排量表示為:∑(x1y1+x2y2+x3y3+x4y4+x5y5)+cd
根據(jù)對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析整理,形成了“大學生宿舍低碳行為建議”,在全校范圍進行宣傳推廣;在周邊農(nóng)村社區(qū),通過對家庭的碳排放跟蹤調(diào)查,形成“城郊結(jié)合部家庭低碳生活行為建議”;在周邊社區(qū)小學,項目團隊通過與小學生的游戲、圖畫、日記等形式進行低碳環(huán)保教育。
(二)校園宿舍的對比實驗
記錄第1周結(jié)束時,項目組與干預(yù)組學生進行小組討論,明確可以降低碳排放的行為,分發(fā)環(huán)保宣傳冊,指導學生從生活學習行為的點滴著手降低碳排放量,并以每節(jié)省1Kg碳排放量給予10元獎勵以期干預(yù)組學生的行為有所改變。
對照組則不采取任何干預(yù)措施,仍舊按其原來行為進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
表1 校園宿舍利用“個人碳足跡計算器”記錄 (單位:Kg)
到記錄第2周結(jié)束時,項目組發(fā)現(xiàn)干預(yù)組和對照組在個人碳排放量的數(shù)據(jù)上有明顯差別。
數(shù)據(jù)顯示干預(yù)組大學一年級男生個人平均減少1.2KG碳排放,其它年級男生個人平均減少1.48KG碳排放;干預(yù)組大學一年級女生個人平均減少1.13KG碳排放,其它年級女生個人平均減少1.04KG碳排放;對照組則個人平均減少0.56KG、0.17KG、0.14KG和0.65KG。
(三)實驗發(fā)現(xiàn)及原因分析
通過兩周的記錄、干預(yù)和分析,項目組在校園宿舍的實驗有以下幾個有趣的發(fā)現(xiàn):(1)干預(yù)組碳排放水平降低幅度大于對照組下降幅度;(2)同年級男生碳排放量水平低于女生碳排放水平;(3)在校大學生的個人年均碳排放量比中國人均碳排放水平低。
干預(yù)組和對照組人均碳排放量都有降低,干預(yù)組下降幅度明顯高于實驗組。干預(yù)組人均下降幅度都接近1Kg左右且人年均可減少約60Kg碳排放量,說明干預(yù)措施是比較有效的。
對照組下降的排放量有可能來自其它渠道的影響效果,如大眾媒體、學校教育和同伴影響等;也不排除在記錄期間宿舍的斷電停水等外力因素。
男生群體中,低年級同學其碳排放量水平比高年級人均碳排放量少。而通過采取干預(yù)措施后,高年級男生人均碳排放量降低幅度接近其一周碳排放量水平的1/8,一年可減少約77Kg的碳排放總量。另外,低年級男生碳排放量下降幅度比同年級女生降低幅度稍大。女生群體中,低年級同學其碳排放量水平較高年級人均碳排放量少。而通過干預(yù)措施后,高年級同學人均碳排放量降低幅度比低年級同學少0.1Kg,年均可減少近55Kg的碳排放量。
究其原因,項目組認為對干預(yù)組進行小組討論、分發(fā)宣傳冊、給予經(jīng)濟刺激等手段有利于學生認知、熟悉低碳相關(guān)知識,并養(yǎng)成低碳行為習慣。根據(jù)宿舍統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯現(xiàn),女性在衣物及日常個人用品上的消耗使得其碳排放量遠遠高于男性。而在校大學生的集體生活使得其在能源消耗量上大大低于小單位生活的個人或家庭。
三、周邊農(nóng)村社區(qū)的干預(yù)活動
(一)樣本農(nóng)村社區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)
調(diào)查發(fā)現(xiàn)樣本社區(qū)L村居民在碳排放行為方面主要有以下表現(xiàn):(1)家庭塑料袋消耗量在平均每天3-5個;(2)耗電量較大的家庭,其碳排放量也相應(yīng)較高;(3)擁有私車的家庭,其年均碳排放量較沒有私車的家庭高;(4)家庭人均年食用肉類量大,甚至出現(xiàn)有家庭年食用肉類量大于家庭食用糧食量;(5)L村居民人均碳排放量低于中國平均水平,也低于發(fā)展中國家人均水平。
項目組分析L村居民的碳排放量較少的原因有:所在地昆明四季平均溫度適中,即使在冬季也不必采取特殊取暖措施,節(jié)省了能源消耗;昆明有豐富的太陽能資源,L村每家都安裝了太陽能,這一替代能源更是減少了碳排放量;另外,在碳足跡計算器中,家庭裝修會產(chǎn)生較大碳排放量,L村是一個老社區(qū),在計算時也就少了因裝修而產(chǎn)生的碳排放量。
(二)社區(qū)調(diào)查推動知識普及
項目組與L村管理環(huán)境與教育的負責人協(xié)商后,以小學生所在家庭為核心,對社區(qū)家庭進行個人年均碳排放量調(diào)查。同時,在附近農(nóng)貿(mào)市場,通過展板宣講、分發(fā)環(huán)保袋等方式,由針對性地對社區(qū)居民進行環(huán)保教育宣傳。
四、問題與啟示
在運用過程中,項目組發(fā)現(xiàn)“碳足跡計算器”在統(tǒng)計時的問題,比如生活中的鞋、襪、帽等用品跟“購買衣服件數(shù)”內(nèi)容接近,但如何準確計算成為問題;另外,按照一年為單位計算個人年均碳排放量水平,時間周期較長,在統(tǒng)計執(zhí)行時可能會造成記錄誤差。
“碳足跡計算器”是對碳排放的一種量化手段,能夠?qū)€人年均碳排放量進行統(tǒng)計,能讓大眾對碳排放量有更深的認識;使低碳生活理念深入人心;更能夠指導改變行為。對于個人,鼓勵建立個人和家庭碳排放量數(shù)據(jù)庫,從身邊小事做起降低碳排放量。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:林業(yè);低碳經(jīng)濟;森林碳匯
中圖分類號:F316.12
文獻標識碼:A
文章編號:1673-5919(2012)03-0053-03
控制和減少溫室氣體的排放,發(fā)展低碳經(jīng)濟,是全世界控制氣候變化的戰(zhàn)略選擇。而在應(yīng)對氣候變化中,林業(yè)具有特殊作用。發(fā)展低碳經(jīng)濟,不僅要重視節(jié)能減排,還要重視碳匯的作用。因此,要發(fā)展低碳經(jīng)濟,就要求在最大限度減少碳排放的同時,必須重視發(fā)揮林業(yè)的碳匯作用[1]。
1 林業(yè)是發(fā)展低碳經(jīng)濟的有效途徑
林業(yè)是減排二氧化碳的重要手段。部分研究認為,林業(yè)減排是減排二氧化碳的重要手段。首先,通過抑制毀林、森林退化可以減少碳排放;其次,通過林產(chǎn)品替代其他原材料以及化石能源,可以減少生產(chǎn)其他原材料過程中產(chǎn)生的二氧化碳,可以減少燃燒化石能源過程中釋放的二氧化碳[2]。
1.1 毀林、森林退化與碳排放
近年來,大部分的毀林活動都是由人類直接引發(fā)的,大片的林地轉(zhuǎn)變成非林地,主要活動包括大面積商業(yè)采伐以及擴建居住區(qū)、農(nóng)用地開墾、發(fā)展牧業(yè)、砍伐森林開采礦藏、修建水壩、道路、水庫等[3]。
在毀林過程中,部分木材被加工成了木制品,由于部分木制品是長期使用的,因此,可以長期保持碳貯存,但是,原本的森林中貯存了大量的森林生物量,由于毀林,這些森林生物量中的碳迅速的排放到大氣中,另外,森林土壤中含有大量的土壤有機碳,毀林引起的土地利用變化也引起了這部分碳的大量釋放。因此,毀林是二氧化碳排放的重要源頭。
毀林已經(jīng)成為能源部門之后的第二大來源,根據(jù) IPCC 的估計,從19世紀中期到20世紀初,全世界由于毀林引起的碳排放一直在增加,19世紀中期,碳排放是年均3億t,在20世紀50年代初是年均10億t,本世紀初,則是年均23億t,大概占全球溫室氣體源排放總量的17%。因此,IPCC認為,減少毀林是短期內(nèi)減排二氧化碳的重要手段。
1.2 林木產(chǎn)品、林木生物質(zhì)能源與碳減排
①大部分研究認為,應(yīng)將林產(chǎn)品碳儲量納入國家溫室氣體清單報告,主要理由是林產(chǎn)品是一個碳庫,伐后林產(chǎn)品是其中一個重要構(gòu)成部分[4]。
通過以下手段,可以減緩林產(chǎn)品中貯存的碳向大氣中排放:大量使用林產(chǎn)品,提高木材利用率,擴大林產(chǎn)品碳儲量,延長木質(zhì)林產(chǎn)品使用壽命等。另外,也可以采用其他有效的手段來減緩碳的排放,降低林產(chǎn)品的碳排放速率,如合理填埋處置廢棄木產(chǎn)品等方式,這樣,甚至可以讓部分廢棄木產(chǎn)品實現(xiàn)長期固碳。在森林生態(tài)系統(tǒng)和大氣之間的碳平衡方面,林產(chǎn)品的異地儲碳發(fā)揮了很大的作用。
②賈治邦認為,大量使用工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)生了大量的碳排放,如果用林業(yè)產(chǎn)品代替工業(yè)產(chǎn)品,如減少能源密集型材料的使用,大量使用的耐用木質(zhì)林產(chǎn)品就可以減少碳排放。秦建華等也從碳循環(huán)的角度分析了林產(chǎn)品固碳的重要性,林產(chǎn)品減少了因生產(chǎn)鋼材等原材料所產(chǎn)生的二氧化碳排放,又延長了本身所固定的二氧化碳[5]。
③以林產(chǎn)品替代化石能源,也可以減少因化石能源的燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放。例如,木材可以作為燃料,木材加工和森林采伐過程中也會有很多的木質(zhì)剩余物,這些都可以收集起來用以替代化石燃料,從而減少碳的排放;另外,林木生物質(zhì)能源也可以替代化石燃料,減少碳的排放。
根據(jù)IPCC 的預(yù)計,2000—2050 年,全球用生物質(zhì)能源代替的化石能源可達20~73GtC[6]。相震認為,雖然通過分解作用,部分林產(chǎn)品中所含的碳最終重新排放到大氣中,但因為林業(yè)資源可以再生,在再生過程中,可以吸收二氧化碳,而生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品時,由于需要燃燒化石燃料,由此排放大量的二氧化碳,所以,使用林產(chǎn)品最終降低了工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中,石化燃料燃燒產(chǎn)生的凈碳排放[7]。林產(chǎn)品通過以下兩個方面降低碳排放量:一是異地碳儲燃料,二是碳替代。這兩方面可以保持、增加林產(chǎn)品碳貯存并可以長期固定二氧化碳,因此,起到了間接減排二氧化碳的作用。
從以上分析可知,林業(yè)是碳源,因此在直接減排上將起到重大作用;林業(yè)可以起到碳貯存與碳替代的作用,可以間接減排二氧化碳。因此,林業(yè)是減排二氧化碳的重要手段。
有些研究認為林業(yè)在直接減排二氧化碳方面的作用不大。這是基于較長的時間跨度來考察的,認為林業(yè)并不是二氧化碳減排的最重要手段,工業(yè)減排是發(fā)展低碳經(jīng)濟的長久之計;但是從短時間尺度來考察,又由于CDM項目的實施,林業(yè)是目前中國碳減排的一個重要的不可或缺的手段。
2 森林碳匯在發(fā)展低碳經(jīng)濟中發(fā)揮的作用巨大
絕大部分的研究認為,林業(yè)是增加碳匯的主要手段。謝高地認為,中國的國民經(jīng)濟體系和人類生活水平都是以大量化石能源消耗和大量二氧化碳排放為基礎(chǔ)。雖然不同地區(qū)、不同行業(yè)單位GDP碳排放量有所差別,但都必須依賴碳排放以求發(fā)展。這種依賴是長期發(fā)展形成的,是不可避免的,我國現(xiàn)有的技術(shù)體系還沒有突破性的進展,在這之前要突破這種高度依賴性非常困難,實行減排政策勢必會影響現(xiàn)有經(jīng)濟體系的正常運行,降低人們的生活水平,也會產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟發(fā)展成本[8]。謝本山也認為,中國還處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)發(fā)展的階段,需要大量的資金和先進的技術(shù)才能使這種以化石能源為主要能源的局面有所改變,而且需要很長的周期,目前的條件下,想要實現(xiàn)總體低碳仍然存在較大的困難。與工業(yè)減排相比,通過林業(yè)固碳,成本低、投資少、綜合收益大,在經(jīng)濟上更具有可行性,在現(xiàn)實上也更具備選擇性[9]。
從碳循環(huán)的角度上講,陶波,葛全勝,李克讓,邵雪梅等認為,地球上主要有大氣碳庫、海洋碳庫、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫和巖石圈碳庫四大碳庫,其中,在研究碳循環(huán)時,可以將巖石圈碳庫當做靜止不動的,主要原因是,盡管巖石圈碳庫是最大的碳庫,但碳在其中周轉(zhuǎn)一次需要百萬年以上,周轉(zhuǎn)時間極長。海洋碳庫的周轉(zhuǎn)周期也比較長,平均為千年尺度,是除巖石碳庫以外最大的碳庫,因此二者對于大氣碳庫的影響都比較小。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫主要由植被和土壤兩個分碳庫組成,內(nèi)部組成很復雜,是受人類活動影響最大的碳庫[10]。
從全球不同植被類型的碳蓄積情況來看,森林地區(qū)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳蓄積的主要發(fā)生地。森林生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)過程中起著十分重要的作用,森林生態(tài)系統(tǒng)蓄積了陸地大概80%的碳,森林土地也貯藏了大概40%的碳,由此可見,林業(yè)是增加碳匯的主要手段。
聶道平等在《全球碳循環(huán)與森林關(guān)系的研究》中指明,在自然狀態(tài)下,森林通過光合作用吸收二氧化碳,固定于林木生物量中,同時以根生物量和枯落物碎屑形式補充土壤的碳量[11]。在同化二氧化碳的同時,通過林木呼吸和枯落物分解,又將二氧化碳排放到大氣中,同時,由于木質(zhì)部分也會在一定的時間后腐爛或被燒掉,因此,其中固定的碳最終也會以二氧化碳的形式回到大氣中。所以,從很長的時間尺度(約100年)來看,森林對大氣二氧化碳濃度變化的作用,其影響是很小的。但是由于單位森林面積中的碳儲量很大,林下土壤中的碳儲量更大,所以從短時間尺度來看,主要是由人類干擾產(chǎn)生的森林變化就有可能引起大氣二氧化碳濃度大的波動。
根據(jù)國家發(fā)改委2007年的估算,從1980—2005年,中國造林活動累計凈吸收二氧化碳30.6
億t,森林管理累計凈吸收二氧化碳16.2億t。李育材
研究表明, 2004 年中國森林凈吸收二氧化碳約5
億t,相當于當年工業(yè)排放的二氧化碳量的8%。 還有方精云等專家認為,在1981—2000年間,中國的陸地植被主要以森林為主體,森林碳匯大約抵消了中國同期工業(yè)二氧化碳排放量的14.6%~16.1%。由此可見,林業(yè)在吸收二氧化碳方面具有舉足輕重的作用。
3 發(fā)展森林碳匯的難點
通過以上分析可以看出,通過林業(yè)減排與增加碳匯是切實可行的,減少二氧化碳的排放量、增加大氣中二氧化碳的排放空間是發(fā)展低碳經(jīng)濟關(guān)鍵所在。然而,森林碳匯在發(fā)展低碳經(jīng)濟中也受到相關(guān)規(guī)定的限制。
在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》及《京都議定書》中,都有關(guān)于“清潔發(fā)展機制(CDM)”和碳貿(mào)易市場的敘述,其中明確規(guī)定開發(fā)森林碳匯項目及進行碳貿(mào)易須要符合以下規(guī)則:
①在《京都議定書》中明確規(guī)定,開發(fā)森林碳匯的土地,必須是從項目基準年開始,過去五十年內(nèi)沒有森林,《京都議定書》也規(guī)定,如果是再造林項目,所用的土地必須是從1989年12月31日至項目開發(fā)那一年不是森林,但是在此之前可以有森林[12]。
②進行交易的碳信用額必須是新產(chǎn)生的,不可以是現(xiàn)存的碳匯量。
③自身可以完成減排指標的,不可以利用清潔發(fā)展機制;可以使用清潔發(fā)展機制的國家,與其合作的發(fā)展中國家的企業(yè),也需要將符合規(guī)定的碳減排量申報,并獲得聯(lián)合國相關(guān)部門認可后,才能出售給發(fā)達國家的企業(yè)。
④減少毀林和優(yōu)化森林管理產(chǎn)生的森林碳匯并沒有納入清潔發(fā)展機制;另外,只有造林再造林項目產(chǎn)生的森林碳匯被納入到清潔發(fā)展機制,森林碳匯項目的種類很單一,而且有關(guān)的申報、認證等程序非常復雜。
通過以上分析,可以得出以下結(jié)論,林業(yè)對于發(fā)展低碳經(jīng)濟具有不可替代的作用。盡管也受到很多方面的制約,但其未來的快速發(fā)展趨勢是必然的。因此必須加強森林經(jīng)營、提高森林質(zhì)量,促進碳吸收和固碳;保護森林控制森林火災(zāi)和病蟲害,減少林地的征占用,減少碳排放;大力發(fā)展經(jīng)濟林特別是木本糧油包括生物質(zhì)能源林;使用木質(zhì)林產(chǎn)品,延長其使用壽命,最大限度的固定二氧化碳;保護濕地和林地土壤,減少碳排放。
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1林業(yè)是發(fā)展低碳經(jīng)濟的有效途徑
林業(yè)是減排二氧化碳的重要手段。部分研究認為,林業(yè)減排是減排二氧化碳的重要手段。首先,通過抑制毀林、森林退化可以減少碳排放;其次,通過林產(chǎn)品替代其他原材料以及化石能源,可以減少生產(chǎn)其他原材料過程中產(chǎn)生的二氧化碳,可以減少燃燒化石能源過程中釋放的二氧化碳[2]。
1.1毀林、森林退化與碳排放近年來,大部分的毀林活動都是由人類直接引發(fā)的,大片的林地轉(zhuǎn)變成非林地,主要活動包括大面積商業(yè)采伐以及擴建居住區(qū)、農(nóng)用地開墾、發(fā)展牧業(yè)、砍伐森林開采礦藏、修建水壩、道路、水庫等[3]。在毀林過程中,部分木材被加工成了木制品,由于部分木制品是長期使用的,因此,可以長期保持碳貯存,但是,原本的森林中貯存了大量的森林生物量,由于毀林,這些森林生物量中的碳迅速的排放到大氣中,另外,森林土壤中含有大量的土壤有機碳,毀林引起的土地利用變化也引起了這部分碳的大量釋放。因此,毀林是二氧化碳排放的重要源頭。毀林已經(jīng)成為能源部門之后的第二大來源,根據(jù)IPCC的估計,從19世紀中期到20世紀初,全世界由于毀林引起的碳排放一直在增加,19世紀中期,碳排放是年均3億t,在20世紀50年代初是年均10億t,本世紀初,則是年均23億t,大概占全球溫室氣體源排放總量的17%。因此,IPCC認為,減少毀林是短期內(nèi)減排二氧化碳的重要手段。
1.2林木產(chǎn)品、林木生物質(zhì)能源與碳減排①大部分研究認為,應(yīng)將林產(chǎn)品碳儲量納入國家溫室氣體清單報告,主要理由是林產(chǎn)品是一個碳庫,伐后林產(chǎn)品是其中一個重要構(gòu)成部分[4]。通過以下手段,可以減緩林產(chǎn)品中貯存的碳向大氣中排放:大量使用林產(chǎn)品,提高木材利用率,擴大林產(chǎn)品碳儲量,延長木質(zhì)林產(chǎn)品使用壽命等。另外,也可以采用其他有效的手段來減緩碳的排放,降低林產(chǎn)品的碳排放速率,如合理填埋處置廢棄木產(chǎn)品等方式,這樣,甚至可以讓部分廢棄木產(chǎn)品實現(xiàn)長期固碳。在森林生態(tài)系統(tǒng)和大氣之間的碳平衡方面,林產(chǎn)品的異地儲碳發(fā)揮了很大的作用。②賈治邦認為,大量使用工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)生了大量的碳排放,如果用林業(yè)產(chǎn)品代替工業(yè)產(chǎn)品,如減少能源密集型材料的使用,大量使用的耐用木質(zhì)林產(chǎn)品就可以減少碳排放。秦建華等也從碳循環(huán)的角度分析了林產(chǎn)品固碳的重要性,林產(chǎn)品減少了因生產(chǎn)鋼材等原材料所產(chǎn)生的二氧化碳排放,又延長了本身所固定的二氧化碳[5]。③以林產(chǎn)品替代化石能源,也可以減少因化石能源的燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放。例如,木材可以作為燃料,木材加工和森林采伐過程中也會有很多的木質(zhì)剩余物,這些都可以收集起來用以替代化石燃料,從而減少碳的排放;另外,林木生物質(zhì)能源也可以替代化石燃料,減少碳的排放。根據(jù)IPCC的預(yù)計,2000—2050年,全球用生物質(zhì)能源代替的化石能源可達20~73GtC[6]。相震認為,雖然通過分解作用,部分林產(chǎn)品中所含的碳最終重新排放到大氣中,但因為林業(yè)資源可以再生,在再生過程中,可以吸收二氧化碳,而生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品時,由于需要燃燒化石燃料,由此排放大量的二氧化碳,所以,使用林產(chǎn)品最終降低了工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中,石化燃料燃燒產(chǎn)生的凈碳排放[7]。林產(chǎn)品通過以下兩個方面降低碳排放量:一是異地碳儲燃料,二是碳替代。這兩方面可以保持、增加林產(chǎn)品碳貯存并可以長期固定二氧化碳,因此,起到了間接減排二氧化碳的作用。從以上分析可知,林業(yè)是碳源,因此在直接減排上將起到重大作用;林業(yè)可以起到碳貯存與碳替代的作用,可以間接減排二氧化碳。因此,林業(yè)是減排二氧化碳的重要手段。有些研究認為林業(yè)在直接減排二氧化碳方面的作用不大。這是基于較長的時間跨度來考察的,認為林業(yè)并不是二氧化碳減排的最重要手段,工業(yè)減排是發(fā)展低碳經(jīng)濟的長久之計;但是從短時間尺度來考察,又由于CDM項目的實施,林業(yè)是目前中國碳減排的一個重要的不可或缺的手段。
2森林碳匯在發(fā)展低碳經(jīng)濟中發(fā)揮的作用巨大
絕大部分的研究認為,林業(yè)是增加碳匯的主要手段。謝高地認為,中國的國民經(jīng)濟體系和人類生活水平都是以大量化石能源消耗和大量二氧化碳排放為基礎(chǔ)。雖然不同地區(qū)、不同行業(yè)單位GDP碳排放量有所差別,但都必須依賴碳排放以求發(fā)展。這種依賴是長期發(fā)展形成的,是不可避免的,我國現(xiàn)有的技術(shù)體系還沒有突破性的進展,在這之前要突破這種高度依賴性非常困難,實行減排政策勢必會影響現(xiàn)有經(jīng)濟體系的正常運行,降低人們的生活水平,也會產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟發(fā)展成本[8]。謝本山也認為,中國還處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)發(fā)展的階段,需要大量的資金和先進的技術(shù)才能使這種以化石能源為主要能源的局面有所改變,而且需要很長的周期,目前的條件下,想要實現(xiàn)總體低碳仍然存在較大的困難。與工業(yè)減排相比,通過林業(yè)固碳,成本低、投資少、綜合收益大,在經(jīng)濟上更具有可行性,在現(xiàn)實上也更具備選擇性[9]。從碳循環(huán)的角度上講,陶波,葛全勝,李克讓,邵雪梅等認為,地球上主要有大氣碳庫、海洋碳庫、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫和巖石圈碳庫四大碳庫,其中,在研究碳循環(huán)時,可以將巖石圈碳庫當做靜止不動的,主要原因是,盡管巖石圈碳庫是最大的碳庫,但碳在其中周轉(zhuǎn)一次需要百萬年以上,周轉(zhuǎn)時間極長。海洋碳庫的周轉(zhuǎn)周期也比較長,平均為千年尺度,是除巖石碳庫以外最大的碳庫,因此二者對于大氣碳庫的影響都比較小。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫主要由植被和土壤兩個分碳庫組成,內(nèi)部組成很復雜,是受人類活動影響最大的碳庫[10]。從全球不同植被類型的碳蓄積情況來看,森林地區(qū)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳蓄積的主要發(fā)生地。森林生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)過程中起著十分重要的作用,森林生態(tài)系統(tǒng)蓄積了陸地大概80%的碳,森林土地也貯藏了大概40%的碳,由此可見,林業(yè)是增加碳匯的主要手段。聶道平等在《全球碳循環(huán)與森林關(guān)系的研究》中指明,在自然狀態(tài)下,森林通過光合作用吸收二氧化碳,固定于林木生物量中,同時以根生物量和枯落物碎屑形式補充土壤的碳量[11]。在同化二氧化碳的同時,通過林木呼吸和枯落物分解,又將二氧化碳排放到大氣中,同時,由于木質(zhì)部分也會在一定的時間后腐爛或被燒掉,因此,其中固定的碳最終也會以二氧化碳的形式回到大氣中。所以,從很長的時間尺度(約100年)來看,森林對大氣二氧化碳濃度變化的作用,其影響是很小的。但是由于單位森林面積中的碳儲量很大,林下土壤中的碳儲量更大,所以從短時間尺度來看,主要是由人類干擾產(chǎn)生的森林變化就有可能引起大氣二氧化碳濃度大的波動。根據(jù)國家發(fā)改委2007年的估算,從1980—2005年,中國造林活動累計凈吸收二氧化碳30.6億t,森林管理累計凈吸收二氧化碳16.2億t。李育材研究表明,2004年中國森林凈吸收二氧化碳約5億t,相當于當年工業(yè)排放的二氧化碳量的8%。還有方精云等專家認為,在1981—2000年間,中國的陸地植被主要以森林為主體,森林碳匯大約抵消了中國同期工業(yè)二氧化碳排放量的14.6%~16.1%。由此可見,林業(yè)在吸收二氧化碳方面具有舉足輕重的作用。
3發(fā)展森林碳匯的難點
關(guān)鍵詞:碳排放;歐盟;能源結(jié)構(gòu);情景分析
中圖分類號:F205 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1004-9479.2013.03.003
1 引言
減緩氣候變化、防止全球變暖已成為國際社會的共識,各國應(yīng)該分別承擔多少碳減排的義務(wù),成為爭論的焦點。2009年的哥本哈根會議上,歐盟承諾碳排放將在1990年的基礎(chǔ)上削減80-95%[1],2011年12月15日歐委會“2050能源路線圖”,并為實現(xiàn)到2050年碳排放量比1990年下降80%至95%這一目標的設(shè)置了具體路徑。同時,在2012年的《京都議定書》第一階段到期后,歐盟愿意繼續(xù)簽署第二階段承諾期。這些舉動都表明了歐盟在應(yīng)對氣候變化行動中要實行減排的堅定立場。然而,碳減排并不只是個口號,為了實現(xiàn)這個目標需要切實預(yù)測歐洲未來的碳排放。學者們不斷推出一些關(guān)于碳排放量的預(yù)測模型,例如Salvador等采用Lotker Volterra(生態(tài)數(shù)學模型)對人口、GDP、能源消費與碳排放量對世界進行預(yù)測[4]。Thomas 等根據(jù)貝葉斯估計得到歐盟人均碳排放將會收斂到某一點上[5]。通過這些分析,可以得到未來碳排放需求。Emmanouil等通過對希臘1977-2007年時間序列數(shù)據(jù)做多變量協(xié)整檢驗和格蘭杰因果檢驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)能源消費與GDP間存在因果關(guān)系,收入與能源消費存在雙向因果關(guān)系,能源消費對經(jīng)濟增長具有很大的限制[2]。實際上,能源消費作為造成碳排放的主要成因,同時也是一個國家社會經(jīng)濟發(fā)展的動力和基礎(chǔ),碳減排過大,可能刺激經(jīng)濟危機的發(fā)生,在歐洲還沒有完全走出經(jīng)濟危機的陰影下,必須承認碳減排一個牽涉到經(jīng)濟、能源、人口、環(huán)境等方方面面的綜合性問題,未來碳減排的可能性必須在經(jīng)濟增長約束下進行。這就提出一個問題,歐盟需要多少碳排放,能否達到2050年減排80%-95%的目標。
本文認為,碳排放是一種經(jīng)濟需求,在人類努力防范經(jīng)濟危機的約束下,碳排放需求將沿著經(jīng)濟的平穩(wěn)增長軌道波動。因此我們將求出經(jīng)濟平穩(wěn)增長趨勢,結(jié)合技術(shù)進步帶來的能源強度降低,從而求出能源需求增長趨勢。而這樣的碳排放需求經(jīng)濟動力學模型已經(jīng)被建立起來[6,7],我們可以對歐盟經(jīng)濟在平穩(wěn)增長軌道上的未來碳排放量進行估算。我們假定歐洲的經(jīng)濟增長是保持在最優(yōu)平穩(wěn)增長軌道上的,這是因為最優(yōu)平穩(wěn)增長是經(jīng)濟增長的一種期望,經(jīng)濟系統(tǒng)總是選擇這一軌道作為自己的目標,以減少增長的不確定性,因此,這樣獲得的碳排放估算既是一種需求也是預(yù)測值的最可能估計。
在保障最優(yōu)平穩(wěn)增長條件下,社會必然會在特定的技術(shù)進步下表現(xiàn)出特定的碳排放需求。換言之,可以按照技術(shù)進步情況求出實際發(fā)生的碳排放。實際上在歐盟能源線路圖中給出了可再生能源、能源利用效率、碳捕捉技術(shù)等應(yīng)用的技術(shù)路線[8],這些技術(shù)路線就規(guī)定了歐盟在最優(yōu)平穩(wěn)增長條件下的碳排放需求。因此,可以由最優(yōu)平穩(wěn)增長的碳排放需求結(jié)合碳減排目標對于歐盟各國的能源技術(shù)政策做出評估,這里可以利用的是監(jiān)測歐盟新能源的方法[9]和碳排放技術(shù)的展望[10]的技術(shù)方法。由于經(jīng)濟增長是整體的,各個部門的增長情況相互依賴,相互影響,因此本文采用宏觀經(jīng)濟動力學模型預(yù)測與評估歐盟碳減排的趨勢。
2 模型方法與數(shù)據(jù)
2.1 研究方法
本文首先求出未來歐盟的平穩(wěn)增長規(guī)律,其次估計在現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展趨勢下能源強度和能源結(jié)構(gòu)的變化,進而求出碳排放需求的未來發(fā)展趨勢。為此引入朱永彬、王錚構(gòu)建的經(jīng)濟動力學模型[6,7],該模型首先求得經(jīng)濟平穩(wěn)增長的條件下社會福利達到最大的所謂“黃金增長”路線,即最優(yōu)平穩(wěn)增長路線。通過計算得出歐盟的經(jīng)濟最優(yōu)平穩(wěn)增長率,繼而對各年份的GDP、能源消費量以及碳排放量進行測算,最終測算出歐盟的碳排放需求趨勢,從而對歐盟能否達到減排目標進行政策影響分析。具體計算流程圖如圖1所示。
在保持經(jīng)濟與人口平衡的平穩(wěn)增長軌道上,拉姆齊(Ramsey)效用最大化時可以求出最優(yōu)增長率:
式(1)是一動力學方程,確定了在保持經(jīng)濟平穩(wěn)增長時,由能源強度確定的能使社會福利達到最大的增長率?!捌椒€(wěn)”維持了經(jīng)濟增長與消費增長平衡,從而不會因為需求不足或需求過大引起經(jīng)濟危機。式中Lt為第t期的勞動力,θt為第t期的能源平均價格,n為人口增長率,ρ為時間偏好,σ為相對風險厭惡,δ為資本折舊系數(shù),A0和ν為初始全要素生產(chǎn)水平及其增長率,α與γ為資本和勞動力的產(chǎn)出彈性,τt為第t期的能源強度,為能源投入Et與經(jīng)濟產(chǎn)出Yt的比,如式(2)所示:
以(1)式為基礎(chǔ),只需對能源強度的走勢進行預(yù)測即可得到最優(yōu)經(jīng)濟增長率,通過對歷年的能源強度回歸擬合,得到能源強度τt呈指數(shù)形式下降,如式(3)所示:
式中c0為常數(shù),可看作t取0時期初的能源強度,β>0為能源強度下降速度。當用經(jīng)驗數(shù)據(jù)擬合,如果對應(yīng)的對數(shù)線性回歸關(guān)系通過相關(guān)經(jīng)驗,可以認為模型(3)可靠。實現(xiàn)加大技術(shù)進步的政策,將導致β變大,能源強度下降速度變快。碳排放量的計算依據(jù)為:
其中C(t)、E(t)分別代表第t期的碳排放量、能源消費量,si(t)表示第t年分品種能源i的消費比例,即能源結(jié)構(gòu)比例。實行能源結(jié)構(gòu)投資政策,si將發(fā)生變化。ci表示分品種能源的碳排放系數(shù),這是一個與能源品種有關(guān)的技術(shù)參數(shù),可以視為常數(shù)。
在沒有特殊政策作用下,考慮能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生自然演替[7],取第t期能源結(jié)構(gòu)S(t)演化滿足馬爾可夫模型,如式(5)所示:
式中,S(t)=(S1,S2,S3,S4)表示第t期第i種能源在總能源消費結(jié)構(gòu)中占的比例,S1,S2,S3,S4分別為煤炭占比,石油占比,天然氣占比,非碳能源占比。S(t0)為S(t)期初值。轉(zhuǎn)移矩陣P可表示為:
式中,Pij表示能源的消耗比例向j能源轉(zhuǎn)移的可能性?;舅悸肥牵阂赞D(zhuǎn)移矩陣中的元素為變量,以實際能源結(jié)構(gòu)與通過轉(zhuǎn)移矩陣得到的能源結(jié)構(gòu)的誤差最小為目標建立一個優(yōu)化模型,尋找一個最優(yōu)的轉(zhuǎn)移矩陣,定義矩陣R為誤差矩陣。優(yōu)化的目標就是尋找一個轉(zhuǎn)移矩陣使R中的元素值盡可能接近0。故建立優(yōu)化模型(6),目標是求偏差極值最小。當然這個矩陣式自然演化的能源結(jié)構(gòu)演化方程。
計算時,根據(jù)式(1)得出未來最優(yōu)經(jīng)濟增長率,式(3)得出未來能源強度。根據(jù)式(2)得出未來的經(jīng)濟產(chǎn)出,再由式(4)得出未來每年的碳排放量。在分析中,需要估計生產(chǎn)函數(shù)。由于未來經(jīng)濟最優(yōu)增長率的模擬式建立在CD生產(chǎn)函數(shù)之上的。其模型可取為:
因0
2.2 數(shù)據(jù)采集
根據(jù)1993年正式生效的《歐洲聯(lián)盟條約》,歐盟成員國共計27國。因此,本文選取1994年至2009年27國數(shù)據(jù)。其中,人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)分別來源于聯(lián)合國網(wǎng)站、世界銀行網(wǎng)站以及美國國際能源機構(gòu)官網(wǎng)[13,14]。在模型中,能源消費單位統(tǒng)一為Mtoe(百萬噸石油量),貨幣單位統(tǒng)一為億美元,GDP,GCF換算成2000年不變可比價格。參數(shù)估計如表1所示。
3 基準情況
3.1 GDP增長
在上述模型下,可以求出最優(yōu)平穩(wěn)增長目標下,隨著歐盟自然的技術(shù)進步趨勢和能源結(jié)構(gòu)趨勢演變,預(yù)測得出歐盟未來的碳排放趨勢,我們稱之為基準情況。首先我們求出在最優(yōu)平穩(wěn)增長率條件下,GDP的增長情況,結(jié)果如圖2所示。其中1994-2009為實際數(shù)據(jù)。
從圖2可以看出,模擬出的歐盟經(jīng)濟增長率在2010年以后出現(xiàn)了減速。模擬得到歐盟經(jīng)濟要到2013年后才得以明顯恢復,增長率也逐漸平穩(wěn), 2019年達到增長率高峰,爾后將緩慢下降,在最優(yōu)平穩(wěn)目標下經(jīng)濟持續(xù)增長。
3.2 能源強度擬合
能源強度根據(jù)式(3)指數(shù)擬合得到歐盟的能源強度下降速率β為0.016,數(shù)據(jù)長度為1994年~2009年,擬合度R2=0.9551,擬合程度好,說明模型可用。根據(jù)所得估計參數(shù)預(yù)測得到未來能源強度,如圖3所示。能源強度這種趨勢意味著歐盟具有碳減排的技術(shù)基礎(chǔ)。
從圖3中可以看出,歐盟的能源強度趨于穩(wěn)定下降,能源強度下降速度1.6%/年,與同樣是發(fā)達國家的美國2%相比稍慢。根據(jù)這一速度,歐盟的能源強度從1994的0.025Mtoe/億美元下降到2050年的0.01Mtoe/億美元,到2050年底的能源強度將是1994的40%,雖然歐盟期初值0.025Mtoe/億美元與美國0.029Mtoe/億美元相比要小,但根據(jù)劉曉等[15]預(yù)測得到美國2050年能源強度將是1994年的26.67%來看,歐盟能源的下降速度比較緩慢。
3.3 碳排放系數(shù)
假設(shè)分品種能源消費與對應(yīng)的碳排放系數(shù)呈無截距項的線性回歸,非碳能源消費不造成碳排放,即能得出每一單位分品種能源消費產(chǎn)生多少二氧化碳的一個對應(yīng)關(guān)系。我們通過線性擬合得到的各分品種能源碳排放系數(shù)如表2所示,從表2中可以看出,對于各能源品種每單位產(chǎn)生的二氧化碳量來看,煤炭是產(chǎn)生二氧化碳最多的能源品種,幾乎是天然氣產(chǎn)生二氧化碳量的兩倍,其次為石油。若想減少二氧化碳量的排放,對能源結(jié)構(gòu)進行調(diào)整是必不可少的。
3.4 能源結(jié)構(gòu)變化趨勢
對于能源結(jié)構(gòu)的變化,根據(jù)式(6),由1994-2009年的各能源消費百分比數(shù)據(jù)得到最優(yōu)擬合轉(zhuǎn)移矩陣:
根據(jù)轉(zhuǎn)移矩陣及式(5)預(yù)測出至2050年歐盟的能源結(jié)構(gòu),如圖4所示:
從歷史數(shù)據(jù)來看,歐盟的能源結(jié)構(gòu)在2007-2008年變化非常大。石油消費下降的速度達到21.15%/年,而非碳能源消費上升速度則達到了47.92%/年。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)得到的最可行能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移圖來看,預(yù)測到2050年,煤炭占比將從1994年的20.61%下降到10.43%,減少49.38%;石油占比從1994年的41.85%下降到21.12%,降幅近一半;而天然氣的消費則從1994年19.57%的上升到38.48%;非碳能源從17.97%升到29.86%,占整個能源消費結(jié)構(gòu)的近三分之一。但與歐盟制定的2050能源路線圖[8]所預(yù)測的可再生能源在2050年占比55%以上、核能占比15%至18%還相去甚遠。即非碳能源占比在歐盟制定的計劃中應(yīng)為70%-73%,換言之,歐盟還需要加大能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變力度才能得到規(guī)劃的目標。
3.5 碳排放趨勢預(yù)測
根據(jù)式(7)及式(2)預(yù)測得到的歐盟GDP與能源強度,再由式(2)得出未來的能源消費需求量,進一步采用(8)給出的能源結(jié)構(gòu)演變趨勢,結(jié)果如圖5所示。
圖5顯示,歐盟的能源消費需求高峰已過,高峰發(fā)生在2006年,能源消費為1967.83Mtoe。按這種趨勢,能源消費量在2030年將比2005年下降10%,到2050年將比2005年下降18%。但與歐盟2050能源路線圖制定的初級能源與2005年相比,即到2030年要下降16%-20%和到2050年要下降32%-41%的目標相比還有不小差距。
從碳排放量上來看,在能源結(jié)構(gòu)的自然變化趨勢下,歐盟的碳排放高峰也發(fā)生在2006年,根據(jù)算得的轉(zhuǎn)移矩陣及碳排放系數(shù)預(yù)測的碳排放量,可以算出每年的減排速度小于1%。預(yù)測到2050年,碳排放量為775.61Mtc,比2006年的二氧化碳排放峰值減少33.93%;與1990年相比,減少了31.22%,這與歐盟提出的2050年將歐盟二氧化碳排放量在1990年的期初上減少80%-95%,相差甚遠。由預(yù)測得出的碳排放量及人口、GDP數(shù)據(jù),易得到歐盟基準情況下的人均碳排放量與碳排放強度,結(jié)果如圖6所示:
從人均碳排放量來看,歐盟的人均需求排放高峰發(fā)生在2004年,峰值為2.40tC/人,已經(jīng)小于《丹麥議案》中設(shè)定的發(fā)達國家人均碳排放限額2.67 tC/人。隨后人均碳排放呈現(xiàn)一個近似指數(shù)形式的下降趨勢,到2050年,人均碳排放量為1.52 tC/人,超過設(shè)定的發(fā)展中國家的1.44 tC/人的要求。對發(fā)展中國家而言,人均碳排放限額顯得不公平。更重要的是,與《歐盟能源路線圖》比較,《丹麥方案》排放量明顯地背離了這個路線圖。
3.6 小結(jié)
對歐盟碳排放基準情景的分析,作為一個成員國大多數(shù)為后工業(yè)化的國家聯(lián)盟,歐盟的碳排放強度已呈現(xiàn)平穩(wěn)下降的趨勢,預(yù)測到2050年碳排放強度為0.48 tC/萬美元,約為1994年的三分之一。在基準情景下,歐盟碳排放趨勢若要大于《歐盟能源路線圖》的指標,歐盟必須加大減排。
4 適應(yīng)歐盟目標下的氣候政策分析
根據(jù)歷史數(shù)據(jù),在式(1)下算出的最優(yōu)經(jīng)濟增長率、能源消費量以及能源消費結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移來看,歐盟制定的到2050年前削減溫室氣體排放80-95%的目標似乎難以做到。而歐債危機的出現(xiàn)讓歐盟又產(chǎn)生了重振工業(yè)發(fā)展的念頭,這對歐盟的減排也將會產(chǎn)生影響。關(guān)于歐盟是否能實現(xiàn)自己設(shè)定的目標,本文將歐委會提出的四種減排路徑——提高能源利用效率、發(fā)展可再生能源、核能使用、碳捕捉與儲存技術(shù)納入政策分析,并將歐盟的制造業(yè)回歸與再工業(yè)化作為減排不確定因素加以考慮。
根據(jù)歐盟2050能源路線圖設(shè)定的路線[8],到2050年,可再生能源將占全部能源需求的55%以上,初級能源將比2005年下降32%-41%,核能將占全部能源需求的15%-18%。在使用非碳燃料比例較高的情況下使用碳捕捉與儲存技術(shù),減少32%的碳排放;在另一些情況下減少19%至24%的碳排放。現(xiàn)根據(jù)此規(guī)劃目標設(shè)置進行情景分析。
4.1 情景1——能源消費預(yù)期保持不變,能源結(jié)構(gòu)加快調(diào)整
因根據(jù)最優(yōu)經(jīng)濟增長速度已得出總能源消費量,并在該總能源消費下模擬情景。假定到2050年,歐盟實現(xiàn)可再生能源占全部能源需求的55%,核能占15%的要求,其他初級能源煤炭、石油、天然氣的比例為1:4:5。則到2050年,煤炭、石油、天然氣、非碳能源占比為:0.03:0.12:0.15:0.7。假設(shè)各分品種能源增長或下降按指數(shù)形式下降γ=coeβt,則可根據(jù)2008年期初值,2050年期末值算得增長或減少速度β。通過計算得出,煤炭占比的下降速度為3.95%/年,石油占比的下降速度為2.28%/年,天然氣占比的下降速度為1.24%/年,非碳能源占比的上升速度為2.21%/年。在此情況下各分品種能源占比預(yù)測如表3所示,從中可以看出非碳能源占比在2020年為36.06%,若假設(shè)核能占歐盟全部能源比例15%-18%不變,則基本達到了歐盟設(shè)定的2020年目標——可再生能源占初級能源的20%。根據(jù)預(yù)測所得的分品種能源占比,算得最優(yōu)能源百分比轉(zhuǎn)移矩陣:
從轉(zhuǎn)移矩陣看,要實現(xiàn)最低化石能源消費速度的下降和非碳能源消費的上升,能源結(jié)構(gòu)需要做出以下的改變:下一期的煤炭占比、石油占比、天然氣占比分別為上一期的96%、97.74%、98.76%。減少的部分全都轉(zhuǎn)移至非碳能源,其中非化石能源為吸收態(tài),一旦能源被轉(zhuǎn)移至非化石能源就不會再轉(zhuǎn)移至煤炭、石油、天然氣能源。
在這個能源結(jié)構(gòu)演化趨勢下,由最優(yōu)經(jīng)濟增長率算得的總能源消費,以及由碳排放系數(shù)計算得出二氧化碳排放量結(jié)果如表4所示,到2050年,雖然歐盟的能源消費比2005年下降17.70%,但與歐盟碳排放2050線路圖設(shè)定的能源消費下降目標32%-41%相比還有較大差距。但以此分品種能源消費下降或上升速度,到2020年,碳排放量比1990年削減35.17%。到2050年,碳排放量比1990年減少70.88%。根據(jù)歐盟制定的碳排放路線圖,在使用非化石燃料比例較高的情況下,使用碳捕捉及儲存技術(shù),能減少32%的碳排放。這樣,到2050年實際碳排放量為223.3274MtC,較1990年減少80.20%?;具_到歐盟預(yù)定的減少80%~95%的要求??梢?,對于歐盟減排能否實現(xiàn)2050預(yù)期的減排目標關(guān)鍵在于可再生能源占比例能否大幅提高。
4.2 情景2——能源結(jié)構(gòu)按歷史速度轉(zhuǎn)移,能源利用效率提高
根據(jù)最優(yōu)經(jīng)濟增長速度已得出預(yù)期的總能源消費量,若提高了能源利用效率,則原始的能源消費可以因此減少。根據(jù)歐盟2050年減排路線,到2050年,初級能源將在2005年的基礎(chǔ)上下降32%-41%,并以此下降百分比考慮為對應(yīng)的能源利用效率的提高。若不考慮優(yōu)化的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移,則到2050年碳排放量為640.8545MtC至554.256MtC。這樣即使使用碳捕捉及儲存技術(shù)減少了32%的碳排放,但相比于1990年也只能夠減少61.36%-66.47%,仍達不到比2005年減排80%-95%的目標。這就意味著,歐盟的氣候政策,可再生能源的開發(fā)和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整仍必不可少,或者要加強產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,降低高碳排放的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,歐洲重新發(fā)展制造業(yè)的政策在氣候保護意義上不可取,但是重新發(fā)展制造業(yè)又是經(jīng)濟發(fā)展的需要,因此對策是加強技術(shù)進步,提高能源效率。能源效率提高后,能源消費和碳排放量的模擬如表5所示。
4.3 情景3—能源利用效率提高與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移調(diào)整相結(jié)合的政策
在基本情景算得的最優(yōu)經(jīng)濟增長率及GDP下,按歐盟承諾的在2050年最終可再生能源將占全部能源需求的55%以上,核能將占全部能源需求的15%-18%算得的轉(zhuǎn)移矩陣與初級能源到比2005年下降32%-41%,使用碳捕捉技術(shù)減少19%至32%的碳排放的上下限,進行碳排放預(yù)測可得歐盟在這些情景下到2050年的減排的變化范圍。歐盟2050年減排范圍結(jié)果如圖7所示,在保證經(jīng)濟最優(yōu)增長的條件下,若要達到減排下限,歐盟能源消費下降速度應(yīng)達到0.89%/年,煤炭、石油、天然氣占比的下降速度分別要達到3.95%/年、2.28%/年、1.24%/年,非碳能源占比的上升速度為2.21%/年。若要達到減排上限,則能源消費下降速度應(yīng)達1.23%/年,煤炭、石油、天然氣的下降速度分別要達到4.20%/年、2.54%/年、1.50%/年,非碳能源占比的上升速度為2.31%/年。
5 討論
金融危機后,一度受到冷落的制造業(yè)又重新受到歐盟的重視,歐盟委員會2009年發(fā)表的歐盟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)報告顯示,工業(yè)和服務(wù)業(yè)是歐盟溫室氣體主要排放源,工業(yè)約占排放總量的60%,服務(wù)業(yè)約占排放總量的37%[16,17]。因此,歐盟制造業(yè)的回歸,可能會造成達不到2050減排目標的可能性。
假設(shè)2050年,歐盟仍能達到比1990年減少80%的排放量,考慮CCS技術(shù)及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移優(yōu)化目標,則,2050年,歐盟的能源消費應(yīng)為1457.855Mtoe。能源強度為0.0090Mtoe/億美元。因技術(shù)進步速度加大而引發(fā)能源強度下降速度加快,β應(yīng)為1.77%。因此,作為氣候保護的政策需要,歐盟若大力扶持制造業(yè)回歸的同時,要達到減排目標,技術(shù)創(chuàng)新等必不可少。這對于歐盟制造業(yè)的發(fā)展來說也是一個巨大的考驗。
6 結(jié)論
本文應(yīng)用經(jīng)濟動力學模型,研究了歐盟保持經(jīng)濟平穩(wěn)增長下的碳排放需求,以及各種減排政策的影響,并且將它們的結(jié)論與《歐盟能源路線圖》[8]的減排目標做了模擬比較分析,可以得出以下結(jié)論:(1)以當前的技術(shù)進步速率,沿最優(yōu)平穩(wěn)經(jīng)濟增長路線,歐盟基準情況下的能源消費量到2050年為1613.402Mtoe,碳排放量為775.608MtC,人均碳排放量為1.52tC /人,碳排放強度為0.481tC /萬美元。2050年的碳排放量為1990的31.22%,達不到歐盟自己設(shè)定的減排要求。(2)模擬發(fā)現(xiàn),在最優(yōu)經(jīng)濟增長速度得出總能源消費量的基礎(chǔ)上,采用調(diào)整能源結(jié)構(gòu)與碳捕捉技術(shù)的減排政策,預(yù)期可以達到設(shè)定的減排80%的任務(wù)。其每一期的煤炭占比、石油占比、天然氣占比應(yīng)分別有4%、2.26%、1.23%轉(zhuǎn)移至非碳能源占比,非碳能源的上升速率應(yīng)達到2.21%/年。(3)模擬還發(fā)現(xiàn),以歷史的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移趨勢預(yù)測未來的能源結(jié)構(gòu)占比,即使考慮能源利用效率和碳捕捉技術(shù)的減排政策,歐盟仍然達不到在2050年的減排目標。(4)考慮能源利用效率提高,能源結(jié)構(gòu)加快調(diào)整的政策,將歐盟提出的四種減排路徑上下限組合,可知到2050年歐盟的減排范圍在80.51%-87.16%。這個目標可以滿足國際上眾多的減排方案,如Stern方案、Nordhaus方案和公平增長方案[18-20]。(5)若歐盟實施重振工業(yè)(特別是制造業(yè)),考慮歐盟制定的減排路徑,歐盟僅僅能得到2050年比2005年而不是1990年減排80%的目標,因此仍存在著達不到減排預(yù)期的可能。
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