煤炭资源型城市能源消费碳排放足迹变化与生态分析——以烟台市为例

边希春 烟台市环境监控中心

1 研究区域概况分析

烟台市系山东省所辖地级市，处于中国华东地区、山东半岛东北部，是我国重要的经济和文化中心城市，也是黄金、滑石、钼等70 余种矿产以及大量煤炭资源、天然气资源的供给城市。受国家碳中和、碳达峰等低碳环保战略发展计划开展的影响，烟台市也开展了新旧动能转换战略，积极培育新型产业，为全社会的发展提供有力支持。但由于烟台市人口较多，且对煤炭、天然气等资源的依赖性较高、年度消耗量较大，故此其碳排放量也更为突出。随着有关政策的颁布，烟台市近年来的碳排放足迹变化虽较为明显，但还需借助科学的手段对其进行进一步的研究。

2 研究方法

IPCC 组 织（Intergovernmental Panel on Climate Change，即联合国政府间气候变化专门委员会）第4 次评估报告中提出，将CO2当量规定为统一度量区域环境整体性温室效益的基本单位。现阶段，适用于区域碳足迹的测算方案主要有生命周期评价法、投入产出法、生态足迹法等。考虑到烟台市的碳排放特征，本次研究选择使用生态足迹法对相关内容进行分析与评价。而所谓碳足迹指标，便是指区域范围或某一行业消耗因化石能源所释放CO2的总体排放量所需要的森林吸收面积，即区域碳排放量与森林面积的转换系数比值。这一过程的模型如式（1）所示。

式中CF—指碳排放足迹；Ci—指区域范围内第i 类能源的整体碳排放量；i—区域范围内的不同的能源类型；F—指森林面积转换系数（基于世界自然基金会提供数据，本文确定F=6.49t/hm2）。

结合式（1），碳排放的计算模型如式（2）所示。

式中Qi—第i 类能源所对应的碳排放系数，数据来源于IPCC 组织提供的碳排放计算指南缺省换算值；Pi—第i 种能源所对应按标准煤计算消费量，即折标准煤系数。

对Qi、Pi两种能源数据进行整理后，得到如表1所示的碳排放系数以及能源折标准煤系数。

表1 碳排放系数以及能源折标准煤系数

3 数据来源

本次研究，以烟台市2010 ～2019 年的各项能源消费数据，以及人口基数、GDP 数、森林资源面积等数据为主要研究资料。相关数据皆以烟台市历年统计年鉴，以及山东省统计年鉴为基础，在经过本文简单的数据分析与计算后得到。

4 烟台市能源消费结构分析

4.1 能源消费结构分析

受社会经济的快速发展以及烟台市工业化、城镇化进程的加快影响，烟台市2010 ～2019 年全市总能源消费量呈现出了持续上升的趋势。2010 年，烟台市的总能源消费量为15.919万tce，到2019 年已增长至21.753万tce，10 年间年均增长量为18.6135 万tce。其中，在2012 年度以及2013 年度，烟台市总能源消费量的涨幅较大，考虑是受到烟台市自2013 年起电热生产与供应行业能源消耗量剧增所影响。10 年内，烟台市的煤炭能源以及天然气消费占比都呈现出了不断上升的趋势，但两者相比较之下，天然气能源消费量的长势更为迅猛，年均增长量高达157.21%；石油资源的消费量则呈现出不断下降的趋势。10 年间，烟台市整体化石资源的消费占比由2010 年的91.841%下降至2019 年的88.860%，尽管消费占比逐渐下降，但仍处于主体地位。

4.2 人均碳排放足迹分析

依照碳排放足迹计算方案，对烟台市2010 ～2019年基于化石燃料消费的人均碳足迹进行分析与计算，详细数据如表2 所示。烟台市在此10 年间的人均总碳足迹从2010年的0.667hm2/人涨至2019年的0.870hm2/人。在2012 ～2013 年度出现了比较强烈的波动，该变化与烟台市总能源消费量的变化趋势基本一致。

表2 2010～2019 年烟台市人均碳足迹变化（hm2/人）

由表2 可知，煤炭燃烧多产生的CO2不仅对烟台市人均碳足迹的变化有所影响，同时也对10 年间烟台市总碳足迹的变化有所影响；天然气人均碳足迹在10 年间基本是随着总消费量的增加而增加，但基于天然气的清洁能源属性，使其所造成的CO2总量较低，因此，天然气方面人均碳足迹的上升幅度较低；石油人均碳足迹在10 年内的个别年度虽然有所波动，但是总体呈现出了不断下降的趋势。结合近年来山东省对污染治理工作的重视程度，考虑近年陆续推出的控制措施或是使该指标不断下降的原因。

5 碳排放足迹生态压力分析

碳足迹生态压力（简称“EPICF”），是指区域范围内因人类活动所造成废物排放与能源损耗周边生态系统造成的压力值。基于碳排放足迹生态压力评价该区域生态环境的安全性，即代表消耗能源所导致人类社会向自然环境所排放CO2所造成的影响，这一数值的计算模型如式（3）所示。

式中Cfi—区域范围内第i 类能源的人均碳排放足迹；S—同意范文诶人均森林面积。

结合式（3）对上述数据进行计算，得出如表3 所示的2010～2019年烟台市碳足迹生态压力与强度。由表3可知，烟台市10 年间的碳足迹生态压力由2010 年的7.856上升为2019 年的11.278，年均涨至将近0.3。

表3 2010～2019 年烟台市碳足迹生态压力与强度

结合上文所述内容可以推断，2010 ～2012 年，因烟台市政府对植树造林工作的大力支持，其碳足迹生态压力有所下降；2012 ～2014 年，受能源损耗量增加以及造林工作效率下降的影响，该阶段碳足迹生态压力呈现出波动式上升趋势；2014 年后，烟台市整体的碳足迹生态压力呈现出波动式上升趋势，证明该市的森林资源吸收CO2的能力已经无法追及CO2的增长量。

6 结论与建议

基于能源消费结构进行分析，2010 ～2019 年间，烟台市能源消耗量整体呈现出不断上升的趋势，其中化石能源的消费占比有所下降，于2019 年已经减少至87%左右。10 年间，煤炭资源仍属于烟台市的主要消耗资源，这一情况是该市长期受以煤炭资源为主要能源供应市场需求的必然结果，但以天然气为典型代表的清洁能源的消费占比有所提升。对此，建议烟台市发挥地方优势，加快开展海上风电、生物质发电等清洁能源，尽量降低煤炭等化石能源消费比重。

烟台市人均能源消费碳排放足迹呈现逐年上升的趋势，建议结合当地实际需求，推进电子信息、智能制造等产业的发展，同时落实高端化工产业基地的建设与生产，尽快完成能源、产业结构调整战略。

2014 年以后，烟台市整体的碳足迹生态压力呈现出波动式上升趋势，现有的森林资源吸收效率已经无法追及CO2的增长量，建议深耕植树造林等工作，在发展经济的同时尽量降低污染物的排放，以此缓解该市生态系统压力。