我国公共服务建筑碳排放影响因素研究——基于两种碳排放核算方法

刘月利LIU Yue-li；胡威HU Wei；邢园通XING Yuan-tong

（湖州双碳泓能科技有限公司，湖州 313000）

0 引言

随着“30·60”目标的提出，碳达峰碳中和问题被推到了风口浪尖，我国相继出台了《2030年前碳达峰行动方案》等系列文件，以促进碳达峰行动落地实施。近些年来，第三产业发展迅速，能耗大幅增加[1-4]；占全国能耗总量的比重已占由2010年的13.86%增至2016年的17.17%。在第三产业中，批发零售业和住宿餐饮业（以下简称为批零住餐业）是国民经济的传统行业，所产生碳排放均属于公共服务建筑碳排放，此行业对促进生产、服务民生、扩大消费具有不可替代的作用。在经济发面，其增加值占国内生产总值（GDP）的比重多年来一直在10%以上，其中批零业是仅次于制造业的第二大行业门类；在能耗方面，2010年至2016年，其增速达7.36%，为同期工业能耗平均增速（1.76%）的四倍多；在碳排放方面，若不计电力、热力消费导致的碳排放，其排放规模已超过有色金属、石油加工等传统高耗能行业，超过农业、建筑业等门类。已有研究指出，我国批零业能源消耗总体水平偏高[5]。未来，随着产业结构继续优化升级，随着工业节能减碳不断强化，不论我国发展趋势还是发达国家的经验，都表明有必要对公共服务建筑产生碳排放给予更多重视。研究该行业碳排放增长的影响因素，解析各因素的贡献，并提出可行的控制策略，对提高该行业的发展质量，对深化我国的碳排放控制都具有重要意义。

1 文献综述

在碳排放影响因素的研究中，指数分解方法能定量解析相关因素对碳排放的贡献，所以得到了广泛应用。在指数分解方法中，对数平均迪氏指数（LMDI）法具有分解无残差、适用性强、使用简便、结果易于解释等优势，已成为使用最多的一种方法[6-10]。著名学者Ang[7]指出：在分解总量指标时，加法LMDI分解模型为优先选择的方法。LMDI分解法现已被广泛用于国家、区域、省市或产业/行业、生活等领域碳排放的影响因素研究中。

部分学者已利用LMDI法研究了我国第三产业碳排放增长的影响因素。例如王凯[11]、卢愿清[12]尽管所研究的时段不同，但都发现第三产业的经济增长是其碳排放的主要拉动因素，而能耗强度下降则是主要的抑制因素；卢愿清还指出，第三产业内部产业结构的变化对碳排放增长具有抑制作用，但作用偏小、有较大提升空间。在运用LMDI法的文献中，还有学者聚焦第三产业中的交通运输业。喻洁[13]发现人均GDP增加对该行业碳排放增长的主要促进因素，运输结构也起到了显著的拉动作用，能耗强度和运输强度下降则是主要的抑制因素。杨良杰[14]、庄颖[15]分别研究了江苏省、广东省的交通运输业，均认为经济规模扩张对该行业碳排放具有决定性的拉动作用，能耗强度为主要的抑制因素。庄颖还指出广东省运输结构的变化也拉动了碳排放增加。总体而言，当前对第三产业碳排放影响因素的研究偏少，尤其缺少对公共服务建筑的单独或深入研究。随着工业节能减碳潜力释放和边际效益递减，公共服务建筑作为碳排放规模较大，且增速颇高的行业，有必要深化对其影响因素的研究，从而促进该行业低碳转型和全国碳排放控制。

现有的碳排放研究中，碳排放核算方法或者说核算口径，主要分为两种，其区别在于对电力和热力的处理方式，即电力、热力碳排放的归属问题。我们将两种方法分别定义为分摊法和不分摊法。分摊法侧重于消费者责任，将电力和热力生产过程中所产生的碳排放计入各终端消费行业，采用这种方法的研究较多，例如文献[16-20]；不分摊法侧重于生产者责任，将电力和热力生产过程中所产生的碳排放全部计入电力、热力生产和供应业（简称电热行业），而将终端消费的电力和热力视为零碳能源，采用该方法的研究也不少，例如文献[21-25]。这两种核算方法各有合理性：分摊法可以体现各终端消费行业对碳排放的责任，符合电热行业所生产的绝大部分电力、热力并非未其自身消费，而是满足全社会需求的现实；不分摊法则能体现直接碳排放的行业所属关系和地理分布，与当前环境统计体系对常规大气污染物的行业归属一致。两种方法各自的合理性，正是另一种方法的局限。所以这两种方法具有互补性，不宜简单断定某一种方法的对或错。但当前几乎所有研究都只使用其中一种方法，这可能造成相关信息的疏漏或结论的片面性。

为此，本文基于上述两种碳排放核算方法，利用LMDI方法研究公共服务建筑碳排放增长的影响因素；随后根据主要影响因素方法分析我国公共服务建筑碳排放的原因，提出加强和优化我国公共服务建筑碳排放控制的建议。

2 数据来源及模型

2.1 数据来源

公共服务建筑的能源消费数据、电力和热力生产的能源消费数据主要为批发零售和住宿餐饮业所消耗的能源数据，均整理自《中国能源统计年鉴》2014—2017。《中国能源统计年鉴2014》对2000—2012年中国能源平衡表进行了修正，比之前出版的年鉴更具时效性。我国国家层面的GDP和批零住餐业增加值来自《中国统计年鉴2017》，并折算为2005年不变价。

2.2 二氧化碳核算方法

本文所称公共服务建筑碳排放即批发零售和住宿餐饮业的二氧化碳排放量。如前所述，使用两种方法核算。根据联合国政府间气候变化专门委员会发布的温室气体清单指南，该行业的碳排放计算方法如公式（1）所示：

式（1）中，C指公共服务建筑碳排放量；Esi指该行业第i种能源的消耗量（实物量）；Ui指第i种能源的二氧化碳排放系数。在分摊法中，能源包括电力、热力；在不分摊法中，能源不含电力、热力。

对于化石燃料（不含电力、热力），Ui计算方法见公式（2）：

式（2）中，NCVi指第i种燃料的低位热值；CCi指第i种燃料单位热值的含碳量；Oi指第i种燃料的碳氧化率；44/12指碳转换为二氧化碳的系数。NCVi、CCi、Oi来自《中国能源统计年鉴2017》、《省级温室气体清单指南》、《公共机构能源资源消耗统计制度》。

在分摊法中，电力和热力的碳排放系数计算公式如下：

式（3）中，Ue指电力碳排放系数；Ce指电力生产过程中的二氧化碳排放量，根据能源平衡表中用于电力生产的各燃料消耗量及其排放系数计算；P指电力生产总量；Pu指电力终端消费量。

式（4）中，Ur指热力碳排放系数；Cr指热力生产过程中的二氧化碳排放量，根据能源平衡表中用于供热的各种燃料消耗量及其排放系数计算；Qr指热力终端消费量。

经计算，各化石能源的碳排放系数见表1，分摊法下电力和热力的碳排放系数见表2（不分摊法下电力、热力的碳排放系数均为0）。

表1 14种能源的碳排放系数与标准煤折算系数

表2 不同年份电力和热力碳排放系数

同时，本文将各种能源的实物消费量折算成标准量，计算方法见式（5）：

式中Ei指公共服务建筑的第i种能源消费量（标准量）；Esi的涵义与公式（1）中相同，指该行业第i种能源的消耗量（实物量）；Fi指第i种能源的标准煤折算系数，见表1，整理自《中国能源统计年鉴2017》附录4。

2.3 LMDI分解模型

本文用LMDI模型将我国公共服务建筑碳排放量分解为六因素的作用之和，公式如下：

式（6）中，C指公共服务建筑的碳排放量；Ci、Ei分别指该行业第i种能源造成的碳排放量、第i种能源的消费量（标准量）；E指该行业能源消费总量（标准量）；Gc指该行业的增加值；G指全国GDP；P指我国人口总数。fi指排放系数；ei指该行业能源消费量中第i种能源的占比，代表能源结构；q指能耗强度；z指该行业增加值占GDP的比重，代表产业结构；g指我国人均GDP，代表经济水平。

式（7）中，ΔC为公共服务建筑碳排放从基年到目标年的变化量；fi、ei等各因素的贡献量分别计算如下：

其中，贡献率为该因素的贡献量与同时段内公共服务建筑碳排放的总变化量之比，例如能源结构的贡献率为

3 结果分析

3.1 我国公共服务建筑能源消耗及碳排放概况

我国公共服务建筑2005~2016年各种能源的消耗量如图1所示。十一年来，该行业能源消耗量从3709.39万tce增长至7480.84万tce，增长2.02倍，年均增长率6.58%。其中原煤、电力主要能源，其用量远高于其它能源。原煤消费量在2013年达到一个峰值，为2767.02万tce，之后总体呈下降趋势，而其占行业总能耗的比重则持续降低，从50.15%降至35.62%。电力消费量显著增加，从924.59万tce增至2855.93万tce，年均增长率10.80%，并在2016年超过了原煤消费量。天然气为第三大能源，其消费量增长了4.98倍，年均增长率15.72%。

图1 我国公共服务建筑各种能源的消耗量

利用两种方法核算了公共服务建筑的碳排放量、碳排放强度，结果如图2所示。两种方法得出的公共服务建筑碳排放量差别明显。分摊法下，公共服务建筑碳排放从13959.94万t增长至27498.45万t，年均增长率为6.36%；不分摊法下，公共服务建筑碳排放从6830.83万t增长至10624.76万t，年均增长率为4.10%。分摊法下，碳排放强度从768.64kg/万元下降至459.07kg/万元；不分摊法下，碳排放强度从376.11kg/万元下降至177.48kg/万元。分摊法碳排放量与不分摊法碳排放量之比由2.04增至2.59，这与电力、热力消费量占比增加有关。

图2 我国公共服务建筑碳排放量及碳排放强度：基于两种核算方法

3.2 我国公共服务建筑碳排放因素分解结果

利用LMDI分解模型对我国公共服务建筑碳排放影响因素进行分解，结果如图3所示。从图3中可知，无论是分摊法还是不分摊法，在2005~2016年间，公共服务建筑碳排放量均呈现上升趋势，但在2013年之后增速均有降低。在分摊法核算基础上对碳排放因素进行分解，结果如图3（a）。排放系数和能耗强度因素对碳排放增长起到抑制作用，累积抵消碳排放12788.08万t；能源结构因素、产业结构因素，经济水平因素和人口因素对碳排放增长起到驱动作用，累积拉动碳排放26356.89万t。在不分摊法核算基础上对碳排放因素进行分解，结果如图3（b）。能源结构和能耗强度因素对碳排放增长起到抑制作用，累积抵消碳排放6455.12万t；产业结构、经济水平和人口因素对碳排放增长起到驱动作用，累积拉动碳排放10249.29万t。

图3 我国公共服务建筑碳排放影响因素累积贡献图

无论是基于分摊法还是不分摊法的碳排放变化中，经济水平、能耗强度、产业结构和人口因素对公共服务建筑碳排放都起到了驱动作用，但拉动碳排放量有所差异。不同核算方法中，经济水平因素对碳排放增长都起到主要拉动作用：分别拉动碳排放为18496.17万t、8001.21万t，占总增量的136.62%、210.88%，2016年我国GDP相比于2005年增长了1.66倍，2013—2016阶段的经济水平因素对碳排放的拉动作用减缓，这与我国经济增速降低有关；产业结构和人口因素对碳排放也都起到了拉动作用：产业结构因素分别拉动碳排放3916.97万t、1746.55万t，占总增量的28.93%、46.03%。公共服务建筑经济占比不断增加，从9.70%增长至12.01%，所以对碳排放增长起到驱动作用；人口因素对碳排放的驱动作用稳步增加：分别拉动碳排放1179.49万t、501.52万t，占总增量的8.71%、13.22%；能耗强度因素对碳排放增长起到抑制作用：分别抵消碳排放9250.90万t、4098.26万t，占总变化量的-68.33%、-108.01%，为抑制碳排放的主要因素。产出单位GDP的能耗量呈下降趋势，能耗强度从204.24kgce/万元下降至124.89kgce/万元，能源利用效率增加，对碳减排的拉动作用增加。

能源结构和排放系数两因素在不同碳排放核算方法计算情况下，对碳排放的影响有所不同。基于分摊法核算的碳排放变化中，能源结构因素对碳排放增长起到驱动作用，拉动碳排放增长2734.26万t，占总碳排放变化的20.20%。而排放系数因素对碳排放增长起到抑制作用，抵消3537.18万t碳排放，占总碳排放变化的26.13%。原煤消费占比的下降对碳排放增长起到主要抑制作用；而电力消费占比的增加对碳排放增长起到主要驱动作用。通过核算，每消费1tce电力所产生的碳排放高于5.54t，属于高碳能源。电力消费的增加是能源结构拉动碳排放的主要原因。排放系数因素的抑制作用主要因为我国电力碳排系数的降低，从908.63g/kWh下降至681.84g/kWh。基于不分摊法核算的碳排放变化中，能源结构因素起到抑制作用，抑制碳排放增长2356.85万t，占总碳排放变化的62.12%，其中原煤消费占比大幅下降是能源结构因素抑制碳排放减少的主要原因。

4 结论及建议

公共服务建筑的快速发展对我国碳排放的贡献不容忽视。本文利用两种方法核算了该行业的碳排放量，并以LMDI法对“十一五”以来该行业碳排放的增长进行了因素分解。结果表明，无论基于分摊法还是不分摊法，经济水平、产业结构和人口因素对碳排放均起到拉动作用，其中经济水平是拉动碳排放增长的最大因素；能耗强度降低则是主要的碳排放抑制因素。而不同核算方法下，能源结构和排放系数对碳排放的驱动作用不同：在分摊法下，能源结构变化对碳排放起到驱动作用，而排放系数变化抑制碳排放的增加；而在不分摊法下，能源结构对碳排放起到抑制作用。

在碳排放的两种核算方法中，分摊法和不分摊法各有合理性和局限性。但目前绝大多数文献都只使用了其中一种方法。本文同时使用这两种方法，发现两种方法下的碳排放分解结果中，能源结构因素对碳排放的作用完全相反。因而，如果只使用其中一种核算方法，所得到的能源结构因素对碳排放的作用将是片面的，可能造成相关信息的疏漏。同时使用两种方法，得到的结果更全面。

根据碳排放核算和指数分解结果对我国批零住餐业碳排放控制提出以下建议：

①开展新建建筑绿色低碳指标提升行动，落实高质量建设要求。大力发展绿色建筑，推动新建建筑全面实施绿色设计：严格落实《绿色建筑设计导则》和《绿色建筑评价导则》，实现新建建筑全部达到绿色建筑标准，大力推广二星级及以上建筑实施，全面提升星级绿色建筑比例；健全绿色低碳节能标准体系，提高新建建筑节能绿色低碳设计标准：在星级建筑全覆盖的基础上，积极推动节能建筑覆盖率，提高新建建筑单位面积能耗强度。

②严格控制建设过程碳排放，推进绿色建造行动。推广装配式建造方式，促进装配式建筑发展：大力发展钢结构等绿色低碳装配式建筑，推动装配式装修，打造装配式建筑产业基地。推广绿色建材使用，提高绿色建材应用比例：鼓励建材企业对新型绿色低碳建材研究，提高建材的绿色产品、绿色设计产品的认证。推动绿色施工，促进绿色建造：在施工过程中严格落实绿色施工设计，最大限度节约资源，完善资源循环利用体系。

③开展可再生能源应用行动，促进建筑可再生能源规模化。促进可再生能源在建筑中的规模化应用，提高新建建筑可再生能源应用力度：在新建建筑中积极推广一体式屋顶光伏建设，配套建设智能微电网，实现可再生能源的就地消纳。推进既有建筑加设太阳能光伏等清洁能源系统：对既有建筑进行可再生能源改造，积极推动农村光伏建设，打造低（零）碳农村建筑，实现零碳农村创建。提高余热资源、自然资源利用效率：提高工业余热资源的再利用；提高太阳能供水、供热系统应用。

④提高能源利用效率，推动既有建筑能效提升行动。针对既有建筑进行改造设计与施工，认真落实既有建筑绿色节能改造工作：对区域内既有建筑进行全面调查，并对既有建筑进行绿色节能改造。优化建筑领域用能结构，持续推进公共建筑与居住建筑煤改气（煤改电）工作：持续优化建筑用能，大力推广空气源热泵电能新型热水供应系统。优化用能结构，推动绿色低碳建筑用能体系。推进设备与系统能效提升，推广应用节能新技术与新产品：积极淘汰低能效设备，推广高能效产品使用。提高建筑节能运行管理水平，实现建筑用能智能化、数字化、信息化发展：建立建筑用能智慧化管理，建立建筑能耗监管体系，搭建智慧用能示范区。