Trend and Outlook of Carbon Emission from Energy Consumption in Guangdong Province, China

随着世界人口与经济的高速增长，能源消费需求旺盛，全世界一次能源生产量逐年增加(图1)。

Figure 1.  World Total Primary Energy Supply and Energy Mix from 1971 to 2012

2012年全世界能源供求总量达到1.337 1×10¹⁰ t油当量(1 t油当量＝1.428 6 t标准煤)，其中石油占31.4%，煤炭(包括泥炭和油页岩)占29.0%，天然气占21.3%，生物质能与垃圾发电占10.0%，核能占4.8%，水电占2.4%，其他能源(地热能、太阳能和风能等)占1.1%。2012年的能源市场供求量比1973年(6.106×10⁹ t油当量)增加了1倍多。与1973年相比，石油所占的比重大幅下降，而煤炭、天然气、核能所占的比重明显上升(图2)。

Figure 2.  Fuel Shares of World Total Primary Energy Supply in 1973 and 2012

从1973年到2012年，世界人口规模从39.19亿人增加到70.37亿人，世界经济产出从5.30×10¹²美元增加到5.46×10¹³美元。人口规模的显著扩大和经济的高速发展推动了能源消费的快速增长。

按照2012年世界70.37亿人口分摊，人均能源供求量为1.90 t油当量(合2.71 t标准煤)，而1973年(39.19亿人口)只有1.56 t油当量。2012年人均能源供求量比1973年增加了18%。

从一次能源供求的地区分布看，2012年有39.2%来自经济合作与发展组织成员国，21.8%来自中国。这二者合计占了61%。除中国以外的亚洲其他国家占12.3%，非经济合作与发展组织的欧洲其他国家与俄罗斯占8.9%，非洲占5.5%，中东地区占5.1%，非经济合作与发展组织的美洲其他国家占4.6%(图3)。与1973年相比，经济合作与发展组织成员国和欧洲其他国家所占的比例大幅减少，中国和中东地区所占比例大幅增加，非洲和非经济合作与发展组织的美洲其他国家所占比例也有所增加。

Figure 3.  Regional Shares of World Total Primary Energy Supply in 1973 and 2012

能源消费是人类活动排放温室气体的主要来源，随着能源消费的急剧增加，CO₂等温室气体的排放总量也急剧增加(图4)。2012年全世界能源消费排放CO₂ 3.173 4×10¹⁰ t，其中经济合作与发展组织占38.3%，中国占26.0%，除中国以外的亚洲其他国家占11.6%，非经济合作与发展组织的欧洲其他国家与俄罗斯占8.6%，中东地区占5.2%(图5)。

Figure 4.  World Total CO₂ Emission of Energy Consumption from 1971 to 2012

Figure 5.  Regional Shares of CO₂ Emission of Energy Consumption in 1973 and 2012

在世界能源消费与温室气体排放的发展变化格局中，中国的地位和影响举世瞩目。中国的能源供求量在1973年只占世界的7.0%，2012年达到了21.8%。中国能源消费排放的CO₂在1973年只占世界总排放量的5.8%，2012年占比上升到了26.0%。1973年，全世界人均排放CO₂ 3 989 kg，而中国人均排放只有1 016 kg；到了2012年，世界人均排放CO₂ 4 510 kg，而中国人均排放量达到了6 093 kg。国际能源署的数据显示，到2007年，中国已经成为世界头号温室气体排放大国，化石能源燃烧排放的温室气体占全球比例达到20.8%，2007年温室气体排放净增量已占全球的46.1%，在国际社会面对的碳减排压力与日俱增^[2]。

作为中国经济发展的龙头和人口规模最大的省份，广东的能源消费和CO₂排放也备受关注。随着广东经济的快速发展和人口的高度集聚，能源消费需求迅猛增长。全省终端能源消费总量从1990年的3.936 44×10⁷ t标准煤增加到2013年的2.934 923×10⁸ t标准煤^[3-18]，23年增加了6.46倍。人均能源消费量从1990年的0.61 t标准煤增加到2013年的2.76 t标准煤，提高了3.45倍，超过了世界平均水平。其中用于生活的能源消费量(标准煤)从1990年的71 kg/人增加到2013年的378 kg/人，提高了4.3倍；用于生产的能源消费量(标准煤)从1990年的0.55 t/人增加到2013年的2.38 t/人，提高了3.3倍。2013年单位GDP能耗(标准煤)为0.508 t/万元。从终端能源消费量变化趋势(图6)看，1990—2001年，终端能源消费的增长幅度较小，年均增加8.62%；2002年以后终端能源消费的增长明显加快，2002—2013年的年均增长率达到9.59%。

Figure 6.  End-use Energy Consumption in Guangdong Province from 1990 to 2013

从终端能源消费的构成看，煤炭和油品消费所占的比例逐年减少，而电力和其他能源消费所占的比例逐年增大(表1)。其中煤炭消费所占的比例从1990年的33.6%下降到2013年的11.6%；油品所占的比例从1990年的22.4%下降到2013年的17.4%；电力消费所占的比例则从1990年的33.0%上升到2013年的49.1%；其他能源(天然气等)消费所占的比例从1990年的11.0%上升到2013年的21.9%。在此期间，能源结构的改善十分明显。但是，由于能源消费总量增长幅度巨大，煤炭和石油等传统能源的消费量仍然有显著的增加，其中原煤消费量从1990年的1.322 6×10⁷ t标准煤上升到2013年的3.404 5×10⁷ t标准煤，增加了1.57倍；油品消费量从1990年的8.818×10⁶ t标准煤上升到2013年的5.106 8×10⁷ t标准煤，增加了4.79倍，如表1所示。

终端能源消费增长最快的是其他能源(主要是天然气)，从1990年的4.33×10⁶ t标准煤增长到2013年的6.427 5×10⁷ t标准煤，增长了13.8倍。

目前，终端能源消费需求最大的是电力。广东电力消费量从1990年的1.299×10⁷ t标准煤增加到了2013年的1.441 05×10⁸ t标准煤，增加了10倍多。电力消费占终端能源消费的比例达到49.1%。由于电力消费需求的急剧增长，推动广东电力建设迅猛发展。截至2013年底，广东省内并网电力装机总量达到84.53 GW，占全国电力装机总量(2013年，全国总装机124 7 GW)的6.85%，其中火电63.2 GW，占全省装机容量的74.77%；水电13.06 GW，占15.45%；核电6.122 GW，占7.24%；风电1.691 GW，占2.00%；生物质发电439 MW，占0.52%。2013年发电量达到379.625 TW·h(相当于4.665 6×10⁷ t标准煤)。此外，西电东送能力也已达到34.0 GW，2013年，南方电网接纳西电东送电量达131.4 TW·h^①。2014年7月2日，广东接受西电最大电力达30.1 GW。

虽然终端能源消费中，煤和石油等传统化石能源所占的比例有明显的下降，而电力和其他能源所占的比例明显上升，但是目前电力的生产主要还是依靠化石能源。化石能源的燃烧已成为地球大气中CO₂的主要来源。

1995—2012年广东省分品种的化石能源消费量(标准煤当量)归纳如表2，根据各种能源燃烧的排放系数计算了各个年度的CO₂排放总量(按碳当量计)。从1995年到2012年，全省化石能源消费带来的CO₂排放量从4.454×10⁷ t碳当量增加到了1.509 3×10⁸ t碳当量，期间排放量最高的2011年排放了1.537 8×10⁸ t碳当量。2012年的排放量比2011年略有减少。CO₂排放量的增长与化石能源消费量的增长紧密相关，二者相关系数达0.999 74。2001年以前排放量的增长比较缓慢，2002年以后增速明显加快，但是2010年以后出现了较大幅度的波动，总体增速明显放缓(图7)。人均CO₂排放量从1995年的2 211 kg/(人·年)增加到了2012年的5 224 kg/(人·年)。就化石能源消费的排放而言，广东省2012年的人均CO₂排放量高于世界平均水平(4 510 kg/(人·年))，低于全国平均水平(6 093 kg/(人·年))。

Figure 7.  Fossil Fuel Consumption and CO₂ Emission in Guangdong Province from 1995 to 2012

广东能源消费的增长与人口发展和经济增长有密切的关系，其中能源消费与人口数量的相关系数为0.892 5，与经济规模(地区生产总值)的相关系数为0.981 4。2000年以前，能源消费的增长与人口数量的增加关系较明显；而2001年以后，能源消费的增长受经济发展的影响较大。但是经济增长曲线与能源消费增长曲线的剪刀差也越来越大(图8)。

Figure 8.  End-use Energy Consumption Versus Population and Economic Output in Guangdong Province

这说明，随着经济结构的改善和能效的提高，经济发展对能源消耗的依赖也在逐步减弱。单位GDP的能耗(标准煤)已从2005年的0.79 t/万元下降到2013年的0.508 t/万元^[16]，下降了35.7%。按照最近9年来的下降趋势(图9)，单位GDP能耗(标准煤)水平有可能在2016年降到最低值(约0.43 t/万元)，此后可能还有反弹。

Figure 9.  Unit GDP Energy Consumption in Guangdong Province

标准煤当量的碳排放系数是本文根据IPCC 2006年推荐的不同燃料类型C排放系数推算的结果。

随着人口年龄结构的逐步老化，生育率下降，死亡率上升，人口自然增长率必然呈下降趋势，未来人口增长给能源消费带来的压力会逐渐减少。但是，目前广东的经济发展水平(2013年为9 452美元/人)与世界发达地区相比还有较大差距，加快经济发展的愿望仍然十分强烈，经济发展给能源消费增长带来的压力仍然较大。

可喜的是，随着新能源开发利用和能源生产技术的进步，能源结构不断改善，发电煤耗水平逐步下降，清洁能源所占的比例逐步增大，广东化石能源消费在终端能源消费中所占的比例已从2000年的92.65%下降到2012年的75.91%(图10)。虽然终端能源消费也保持较快的增长态势，但是能源消费排放的CO₂总量在2012年已经出现了小幅下降。

Figure 10.  Variation Trend of Fossil Fuel Shares of End-Use Energy Consumption in Guangdong Province

单位GDP CO₂排放量已经从1995年的2.753 t /万元下降到2012年的0.97 t/万元(表3)。与2005年的排放强度(1.656 t/万元)相比，2012年已下降了41.43%，广东省已提前8年实现了到2020年单位GDP CO₂排放要比2005年下降40%到45%的中国政府承诺目标。

随着计划生育观念的普及和人口受教育年限的提高以及人口年龄结构的老化，广东人口在2000—2010年期间的年均自然增长率已经下降到8.29‰，人口发展对能源消费和碳排放增长的压力已经越来越少。如今驱动广东能源消费和碳排放增长的主要动力来自对经济增长的追求。GDP增长曲线(图8)表明，广东的经济发展正处在快速增长阶段，2001—2013年的年均增速达11.9%，2013年的增长率为8.5%，2014年前3季的增长速度为7.6%，全年达到7.5%应该是很有可能的。今后一个时期的增速无疑会有所放缓，但是十三五时期保持6%以上的年均增速还是非常可能的。

2000—2010年期间，虽然广东人口的年均自然增长率只有8.29‰，但大量外来人口的涌入使得在此期间广东常住人口总量保持了较快的增长。2010年以来，随着我国流动人口往长江三角洲和京津地区的分流，广东常住人口数量的增长明显放缓，平均每年净增加的人口只有约70万人(图11)，少于自然增加的人口数，部分城市已出现外来人口回流的迹象。

Figure 11.  Permanent Resident Population Growth Trend in Guangdong Province Since 2010

基于对广东省人口和经济发展趋势的上述判断，按照目前经济活动的能耗水平和能源结构变动趋势，估计到2016年单位GDP能耗(标准煤)水平下降到0.43 t/万元后将保持稳定或出现反弹，化石能源消费占终端能源消费的比例在2012年以后每年下降2.5个百分点左右，对“十三五”期间广东能源消费与CO₂排放情况进行情景分析(表4)。虽然“十三五”期间终端能源消费量仍将保持逐年增长态势，由2012年的2.837 7×10⁸ t标准煤增加到2020年的4.134×10⁸ t标准煤，增加45.7%，但是，化石能源消费量在2015年以前会保持基本稳定，CO₂排放总量在2014年会出现一个低谷，但2015年以后仍将继续增长；人均CO₂排放量的低谷将出现在2016年。到2020年，广东CO₂排放总量将达到1.606 2×10⁸ t碳当量，比2012年增加9.69×10⁶ t碳当量，广东人均CO₂排放量将达到5 287 kg/人，略高于2012年的5 224 kg/人。

根据对广东能源消费碳排放影响因素分解的研究^[31]，通过产业结构调整来降低单位GDP的CO₂排放强度还有一定潜力。如果在“十三五”期间加快第三产业发展，使单位GDP能耗水平在2016年以后继续保持下降趋势(表5)，则在同样的人口和经济发展规模条件下，“十三五”期间终端能源消费总量的增速会减慢，2020年只比2012年增加732.1%，化石能源消费量将呈现逐年下降趋势，到2020年，化石能源消费总量(标准煤)将下降到2.096 2×10⁸ t/年，比2012年下降2.7%；CO₂排放总量将由2012年的1.509 3×10⁸ t/年下降到2020年的1.456 8×10⁸ t/年，比2012年下降3.5%；人均CO₂排放量将由2012年的5 224 kg/人下降到2020年的4 795 kg/人，接近世界平均水平。

对于广东能源消费碳排放量的估算，截止目前，可以查到4篇公开发表的文献^[31-34]。宋佩珊等^[32] 、苟少梅等^[33]和秦翊等^[34]分别估算了1997—2007年、1990—2010年和1995—2010年等时段的广东能源消费碳排放量，但是这3篇文章只用插图的形式示意性展示了计算结果，没有发表具体数据。Wenxiu WANG等^[31]估算了1995—2009年的广东能源消费碳排放量，并发表了具体计算结果。对于可比年份的广东能源消费碳排放量，本文估算的结果比Wenxiu WANG等、苟少梅等和宋佩珊等的结果略高，低于秦翊等的估算结果。

2012年中国能源消费排放的CO₂已占世界总排放量的26.0%。世界人均排放CO₂ 4 510 kg，而中国人均排放量达到了6 093 kg。广东省2012年的人均CO₂排放量为5 224 kg/人，高于世界平均水平，低于全国平均水平。

从1995年到2012年，全省化石能源消费的CO₂排放量(碳当量)从4.454×10⁷ t增加到了1.509 3×10⁸ t，期间排放量最高的2011年排放了1.537 8×10⁸ t碳当量。随着国家节能减排工作的逐步推进，广东加快了淘汰落后产能和产业转型升级的步伐，单位GDP的能耗(标准煤)已从2005年的0.79 t/万元下降到2013年的0.508 t/万元，下降了35.7%。随着新能源的不断开发利用和低碳试点工作的推进，化石能源消费量占终端能源消费总量的比例已从2000年的92.65%下降到2012年的75.91%。能耗水平的降低和能源结构的改善，使得全省化石能源消费带来的CO₂排放量的增长势头得到抑制，2012年的排放量比2011年略有减少。

减少碳排放的途径主要有三个方面：一靠提高能效，降低能耗水平；二靠改善能源结构，降低化石能源消费占终端能源消费的比重；三靠调整产业结构，提高第三产业在国民经济中所占的比重。从提高能效降低能耗水平看，广东在淘汰落后产能、推进产业升级换代方面已作出了巨大的努力，“十二五”前三年累计关停125 MW以下的小火电机组2.289 GW，2013年全省火电机组发电标煤耗已下降至290 g/(kW·h)^②，进一步挖潜的空间已经非常有限，根据目前的发展趋势预测2016年单位GDP能耗(标准煤)下降到0.43 t/万元以后很难继续下降。从改善能源结构，降低化石能源消费占终端能源消费的比例看，目前广东清洁能源项目建设步伐较快，核电、风电、水电和太阳能、生物质能的开发利用都有可喜的发展，尤其是核电建设的规模和运营的水平都有了巨大的进步，使得化石能源消费占终端能源消费的比重出现了逐年下降。今后进一步减排的潜力在于经济结构的调整，只有加快第三产业的发展，降低加工制造业在国民经济中的比重才有可能继续降低单位GDP能耗水平并逐步降低CO₂排放总量。

如果在“十三五”期间加快第三产业发展，使单位GDP能耗水平在2016年以后继续保持下降趋势，则到2020年，全省化石能源消费总量(标准煤)将下降到2.096 2×10⁸ t/年，比2012年下降2.7%；CO₂排放总量将由2012年的1.509 3×10⁸ t/年下降到2020年的1.456 8×10⁸ t/年，比2012年下降3.5%；人均CO₂排放量将由2012年的5 224 kg/人下降到2020年的4 795 kg/人，接近世界平均水平。