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文/ 齊海云 耿世剛
當前,以全球變暖為主要特征的氣候變化已成為世界各國共同面臨的嚴重危機和挑戰。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的《氣候變化2007綜合報告》中,明確將消費后廢棄物(postconsumerwaste)作為一個獨立對象來計算其溫室氣體排放量。廢棄物的處理方式有衛生填埋、焚燒、堆肥等多種,本文采用《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》中的計算方法,對衛生填埋和焚燒兩種處理方式下溫室氣體的排放情況進行計算并展開比較分析,以期為城市生活垃圾處理溫室氣體減排提供科學依據。
一、概述
城市生活垃圾處理是通過使生活垃圾中的可降解有機成分分解、可回收成分回收利用、惰性成分永久存放或埋藏等途徑,使其達到無害化、減量化和資源化。
在城市生活垃圾填埋過程中,垃圾中的有機物將會發生生物分解,產生大量垃圾填埋氣體,主要成分為甲烷、二氧化碳。甲烷所產生的溫室效應是當量體積二氧化碳的21倍,屬于《京都議定書》中規定要減排的六大溫室氣體之一。垃圾填埋氣中含有的部分二氧化碳,最初來源為生物質,從碳平衡的角度來看,整個過程為零碳排放,不計入溫室氣體產生量的計算當中。
以焚燒方式處置城市生活垃圾具有占地面積小、 焚燒產物穩定、 消滅病原菌和回收熱能等優點,在國內外的應用日趨廣泛。生活垃圾在焚燒的過程中會產生溫室氣體二氧化碳。由于垃圾中動物、植物、廚余、紙等垃圾所含碳的最初來源為生物質,因此,從碳平衡的角度來看,整個過程為零碳排放,不計入溫室氣體產生量計算。只計算礦物碳產生的溫室氣體排放。
二、溫室氣體排放量計算方法
1、數據來源
本文所用秦皇島相關數據來源于2011年、2013年《秦皇島市統計年鑒》及秦皇島市城建部門統計資料。
2、計算方法
本文采用《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》中填埋處理甲烷排放量和焚燒處理二氧化碳排放量計算方法。
城市生活垃圾衛生填埋溫室氣體排放量計算方法如下:
ECH4=(MSWTXMSWFXL0-R)X(1-OX)式中:ECH4指甲烷排放量(萬噸/年);MSWT指總的城市固體廢棄物產生量(萬噸/年);MSWF指城市固體廢棄物填埋處理率;L0指各管理類型垃圾填埋場的甲烷產生潛力(萬噸甲烷/萬噸廢棄物);R指甲烷回收量(萬噸/年);OX指氧化因子。
其中:L0 =MCFXDOCXDOCFXFX16/12。
式中:MCF指各管理類型垃圾填埋場的甲烷修正因子(比例);DOC指可降解有機碳(千克碳/千克廢棄物);
DOCF指可分解的DOC比例;F指垃圾填埋氣體中的甲烷比例;16/12 指甲烷/碳分子量比率。
城市生活垃圾焚燒處理二氧化碳排放量計算方法如下:
ECO2=IWXCCWXFCFXEFX44/12
式中:ECO2指廢棄物焚燒處理的二氧化碳排放量(萬噸/年);IW指生活垃圾的焚燒量(萬噸/年);CCW 指生活垃圾中的碳含量比例;FCF指生活垃圾中礦物碳在碳總量中比例;EF指生活垃圾焚燒爐的燃燒效率;44/12指碳轉換成二氧化碳的轉換系數。
3、排放因子的確定
本文排放因子多數采用《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》中的推薦值,MCF、DOC、R根據秦皇島市實際計算數值。秦皇島市溫室氣體排放因子見表1、表 2。
三、計算結果
1、城市生活垃圾焚燒二氧化碳排放量2010年底以后,秦皇島市的生活垃圾焚燒發電廠啟動,所以2012年秦皇島市區的城市生活垃圾全部轉入該生活垃圾焚燒發電廠進行焚燒處理。根據前述計算方法及排放因子,計算得2012年,秦皇島市區城市生活垃圾焚燒處理產生的二氧化碳排放量為6.77萬噸。
2、城市生活垃圾填埋處理甲烷排放量2010年底之前,秦皇島市的城市生活垃圾均送至生活垃圾衛生填埋場進行填埋處理。2012年的城市生活垃圾如果仍然采用填埋處理的方法,計算產生的甲烷排放量為0.90萬噸,折算成二氧化碳當量為18.9萬噸。
四、結論
關鍵詞:火電企業;溫室氣氣排放;減少
中圖分類號:X16 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2012)35-0012-03
一、我國火電企業溫室氣體排放現狀
我國經濟正處于一個蓬勃發展的狀態中,同時,隨著經濟的增長,各種環境問題也應運而生,并顯得日益嚴重。其中,降低溫室氣體的排放成為當今國際社會面臨的重要問題之一。有關數據顯示,在我國有近80%的二氧化碳排放來自煤炭的燃燒,而50%左右的煤炭是用于火力發電,在火電企業中絕大部分是利用燃燒煤炭來進行發電的。因此,怎樣減少火力發電企業的溫室氣體排放,以實現“十二五”計劃期間單位國內生產總值能耗比2010年下降16%的目標,成為當前我國節能減排的重點之一。由于火電企業燃煤量的比例之大,因此減少溫室氣體排放成為我國火電企業實現競爭力提升的重要舉措。
圖1中的數據是利用火電企業供電耗煤量,根據馬宗海(2002)提供的計算溫室氣體排系數的方法:
其中,根據經驗,發電運行量占比大約為78%。
根據上述公式算的火電企業排放系數如圖1。從趨勢圖1可以看出,我國火電企業溫室氣體排放系數在逐漸減少,即生產單位千瓦時所排放的溫室氣體數量在不斷的減少的通道中,但離“十二五”的目標還有一定的距離。
關于怎樣減少火電企業的溫室氣體排放的問題,國內一些學者已經做了一些研究。劉麗娟等(2012)通過建立火電企業的節能減排系統動力學模型,對火電企業節能減排進行分析,并用實際例子模擬調控不同參數對體統的影響,為政府實施節能減排政策提供了參考。馮明等(2010)以節能減排信息化應用的共性需求為出發點,提出了一種新的節能減排信息化框架,并對關鍵技術進行的進一步的展望。這些研究給我國火電企業減少溫室氣體排放提供了一定的參考。也有學者提出要通過調整產業結構,提高水電、風電及核電在電力產業中的應用,以降低火力發電的比重,從而減少煤炭消耗,降低溫室氣體的排放。雖然其他來源的電能具有很大的發展潛力,而且發展的速度很快,但是由圖2可以發現,在近10年中,我國火電企業發電量的比重并沒有減少,始終保持在總發電量的80%以上,火電發電的重要地位并沒有動搖。因此,在調整電力產業結構的同時,開發水電、風電等從長期而言具有戰略意義,但就目前在火電企業發電量仍占主導地位的情況下,直接減少火電企業自身的溫室氣體排放量,依舊是當前需要面臨的重要挑戰,也是解決當前溫室效應的最有效途徑之一。
二、火電企業信息化減排構架
企業信息化建設從20世紀80年代開始,此時主要用于數據的基本處理和分類等。20世紀90年代至20世紀末,是計算機用于企業管理的探索階段,企業管理的信息化概念逐漸被提出,針對發電企業的管理信息系統只是剛剛涉及,并沒有被完整的提出。從上世紀末開始,大量的發電企業紛紛建設各自的管理信息系統,從而大量的節約了搜集數據的成本,勞動生產率也有了很大提高,降低了運行工人的勞動強度。
圖1所顯示的單位千瓦時所排放的溫室氣體數量在不斷減少這一趨勢,一方面原因是由于燃燒技術、熱電轉化技術以及電傳導技術的提高。但技術的發展終究會遇到一定的瓶頸,此時優化整個生產、管理和營銷流程成為重中之重。信息化的出現使的火電企業優化了內部資源配置、提高了完成信息加工處理和能力,從而直接或者間接地減少了溫室氣體的排放。
圖3給出了火電企業信息化對溫室氣體排放的構架圖。火電企業的信息化包括兩個部分:一是建立生產控制信息化系統。該系統包括設備管理系統、運行管理系統、任務管理系統、生產技術管理和安全監察管理系統。通過該系統,火電企業的運行和管理人員可以監測到大量發電機組實時數據,掌握系統運行動態,自動的對各種動態指標進行統計,同時也為之后提出進一步優化方案提供數據支持,為提示各種定期工作,記錄各種日志的檢查提供方便;對設備進行技術監督,及時掌握各類設備的技術狀況,為預防性檢修提供科學依據;在完成主要的功能之余,也可以輔助管理人員對安全工作進行指導、統計和考核。更重要的是,在生產過程中建立可控制生產流程的系統,可以在既定的技術水平下,從非技術角度促使工藝優化、降低能耗。這種優化往往比直接改進技術要更有效果。如在企業制定的生產指標和生產計劃中,通過作業計劃、作業標準、工藝指標等自動控制系統,在通過對原始數據的匯總、分析,促進火電企業在發電過程中的中提優化和全面控制,提高生產效率,降低生產成本。同時該系統可以對與電廠的設備維護和維修工作緊密相關的主要業務過程進行管理,從而提高設備的可靠性及可利用率。總之,該系統優化了在發電過程中的工藝流程,提高勞動生產率,降低物料損耗,最終有實現直接減少溫室氣體的排放的目的。二是建立生產計劃、目標和資金管理系統。該系統從企業管理的整體角度出發,著力于生產計劃、目標和資金的管理,強調事前計劃和事中控制。火電企業借助該信息系統,可以平衡在有限資源、煤炭價格變化和社會需求等多方壓力下的生產計劃,達到一個企業的優產目標。同時在優產和減少溫室氣體排放的過程中,可以更加合理的使用有限的資金,使其發揮更大的作用。通過信息化手段,合理地對企業的各種資源進行配置,最終可以間接達到減少生產過程中溫室氣體的排放量。
三、火電企業信息化建設自身對溫室氣體排放的影響
火電企業信息化建設后會對該行業的溫室氣體排放有著積極的作用已經顯而易見,但是,在信息化平臺的建設過程中也會產生能源損耗,并排放溫室氣體。因此,火電企業進行信息化建設,一方面增加了火電企業溫室氣體排放的來源,另一方面也有效地解決了傳統發電工藝中資源配置不合理的缺陷,對于全球變暖而言,它是一把雙刃劍。火電企業信息化建設是否具有經濟性,也是值得考慮的重要問題。最新研究表明,信息行業基礎設置建設及相關產品制造越占全球溫室氣體排放的2.5%。同時,全球電子可持續發展推進協會(GeSI)了《智慧2020:建立信息時代的低碳經濟》報告。報告中指出,到2020年,全球碳腳印將達到519億噸二氧化碳當量,其中有信息與通信技術行業本身直接產生的二氧化碳14億噸。但是,通過其他企業的信息化建設可以使總排放量減少78億噸,占全球二氧化碳排放的15%,這是信息與通信技術行業本身所造成的二氧化碳排放的5倍以上。從該報告的分析結果可以看出,雖然信息化建設本身會產生溫室氣體排放,但其企業有效地使用信息與通信技術可以大大減少其他行業溫室氣體的排放。火力發電是我國電力的主要來源,本身具有很大的規模效應,很多生產工藝過程和數據采集等只通過人工管理很難達到最優水平,信息化建設可以利用先進的計算機技術代替人工管理,不僅能達到減少人工成本的目的,還能是溫室氣體排放處于實時監控之中,其對減少溫室氣體排放的效果比小規模行業更好。
四、火電利用企業信息化減少溫室氣體過程中注意的問題
雖然信息化建設可以優化企業生產工藝與生產管理,但該系統的建立并不是一蹴而就的。國外已經有了比較先進的信息化系統,但我國對其建設還需要不斷的探索,最終找到適合我國火電企業的信息化構架。在這條利用先進技術的曲折道路上,也應注意以下一些問題。
(一)領導層的高度重視
我國火電企業信息化建設要求遵循“統一領導、統一規劃、統一標準”的三統一原則,同時信息化所建設的生產控制信息化系統和生產計劃、目標和資金管理系統是領導決策層管理思路、管理理念一起工程師的具體實現,領導層對于減少溫室氣體排放的節能減排理念也會在信息化系統建設中得到充分的體現。因此,所有信息化系統從規劃、調研、分析、設計開始,必須得到企業相關領導的重視和參與,領導層對于企業管理的認識和對未來發展的把握,對社會責任的理解與執行力度,決定了管理信息系統的建設水平和發揮其減少溫室氣體排放效能的大小。同時,信息系統的建設對整個企業的管理會帶來崗位的調整、工藝流程的轉變,這些都需要領導層的大力支持再能得到堅持不懈地貫徹。
關鍵詞:水庫;溫室氣體;進展
水電作為可再生能源在帶來巨大的經濟效益同時,對水生態產生了巨大的改變,比如溫室氣體的排放問題。水庫溫室氣體通量具有極強的時空不確定定性,涉及整個流域的碳循環。水庫溫室氣體從水體傳輸到大氣一般有三種途徑,溶解性氣體的擴散;氣體濃度過飽和產生的氣泡釋放以及以植物作為媒介的傳輸。
1 國內外進展
水庫溫室氣體的研究始于1993年,DucheminE和Lucotte M則首次對水庫水-氣界面上的溫室氣體通量進行了測定和計算[1]。Rudd等[2]最早報道了南美熱帶雨林地區水庫CH4、CO2釋放通量的觀測數據,Fearnside[3]甚至認為某些熱帶雨林地區的水庫的碳排放當量可與同等發電量的使用化石燃料電廠相,進而對水電的清潔屬性提出質疑。1993年到2003年,加拿大魁北克水電管理局組織科學家在加拿大寒帶地區的205個水生生態系統開展了氣-水界面溫室氣體的總通量的測量工作,通過長期開展的水庫溫室氣體原位監測及不同類型水生態系統的對比研究,對水庫溫室氣體產生機制、影響因素、監測方法、實驗手段等方面做出了較全面的深入分析、并得出了豐富研究成果[4]。Soumis[5]觀測了美國六個水庫溫室氣體源匯變化基本情況,包括水氣界面的擴散通量和泄洪道的消氣作用甲烷和二氧化碳變化,同時發現擴散通量和水體pH值具有很高的相關性。Roehm[6]測試了加拿大魁北克La Grande 2和La Grande 3兩個北方水庫水輪機對二氧化碳源匯變化的影響,水體溶解二氧化碳以每月一次的頻率進行了為期一年的采樣,二氧化碳擴散通量是采用薄邊界層法進行計算的,研究結果表明消氣作用在冬季和春季變化最為劇烈。FrédéricGuérin[7]在法屬Guiana和巴西兩個水庫研究了大壩以下河流對于熱帶水庫溫室氣體的的影響及所占比例,研究結果發現大壩以下河流溫室氣體排放在整個水庫溫室氣體源匯變化中占據很大的比例。
國內對水庫溫室氣體排放的研究尚處于學習和摸索階段。國內最早從事水域溫室氣體研究是從湖泊、濕地、海洋開始的。針對水庫水域的溫室效應研究也逐漸開始開展,汪福順等[8]從2007年7月到2008年7月在中國四個典型亞熱帶水庫進行了溫室氣體監測,觀測指標包括水體CO2分壓及水-氣界面CO2交換通量,研究結果表明在四個水庫二氧化碳的源與匯隨站季節而變化。喻元秀等[9]對烏江流域洪家渡、紅楓湖等水庫的溶解二氧化碳進行了研究,估算出了這些水庫水體的二氧化碳分壓的分層分布特征及其排放通量。李紅麗等[10]在具有十年庫齡的典型溫帶水庫北京玉渡山水庫開展了二氧化碳和甲烷的原位監測,分析了其時空變化規律。趙登忠等[11]在三峽水庫附近清江流域水布埡水庫開展了水庫二氧化碳和甲烷的原位監測,分析了水庫上空溫室氣體大氣濃度的時空分布特征。李干蓉等[12]在貓跳河流域梯級水庫開展了水庫水體溶解無機碳含量及其同位素的分析研究,其研究成果表明夏季水庫溶解無機碳隨深度增加而增大,表層水體受藻類生物作用的影響較大,而下層水體受到有機質降解作用的影響較大,同時溶解無機碳含量從上游到下游呈現逐漸降低的變化趨勢,表明河流受到大壩攔截后水化學性質產生了顯著的變化,大壩建設蓄水對于河流生源碳具有一定的攔截作用。2009年,重慶大學陳槐等[13]研究了三峽水庫消落帶的溫室氣體排放問題,認為三峽水庫消落帶新生濕地能夠釋放大量的CH4氣體,由此推斷三峽水庫可能是一個重要的CH4排放源。
2 結束語
目前國內外針對水庫溫室氣體的大部分研究主要還是基于某些點位的研究,主要圍繞水庫水氣界面的溫室氣體凈通量開展。但是各個研究團體并未在研究方法上形成一致性的標準。如中科院地化所劉叢強團隊在烏江流域進行的水庫溫室氣體研究基本上是利用水化學平衡模型結合薄邊界層模型來計算出該區域水庫水體在水氣界面的溫室氣體交換通量[14]。該方法所測得的值均小于國外在熱帶與寒帶區域所測得的值,且其值相差了一個數量級。郭勁松[15]在三峽庫區及其部分支流采用通量箱法進行的實地測量所得值與劉叢強研究員團隊的研究結果之間也存在明顯的差距,這表明不同研究方法之間所得的計算結果也存在較大的差異性。但是,針對這一現象,由于缺乏測量的方法與技術應用標準,目前尚不能確定誰的研究結果更具有說服力。這也是目前國內外在該方面的研究存在的一個急需解決的問題。
參考文獻
[1]Duchemin E, Lucotte M, Canuel R, et al. Production of the greenhouse gases CH4 and CO2 by hydroelectric reservoirs of the boreal region[J].Global Biogeochemical Cycles,1995,9(4):529-540.
[2]Rudd J W M, Harris R, Kelly C A, et al. Are hydroelectric reservoirs significant sources of greenhouse gases?1993,22(4):246-248.
[3]Fearnside P M. Hydroelectric dams in the Brazilian Amazon as sources of 'greenhouse'gases. Environmental conservation,1995,22(01):7-19.
[4]Tremblay A. Greenhouse gas Emissions-Fluxes and Processes: hydroelectric reservoirs and natural environments[M].Springer Science & Business Media,2005.
[5]Soumis N, Duchemin ?, Canuel R, et al. Greenhouse gas emissions from reservoirs of the western United States[J].Global Biogeochemical Cycles,2004,18(3).
[6]Roehm C, Tremblay A. Role of turbines in the carbon dioxide emissions from two boreal reservoirs, Québec, Canada[J].Journal of Geophysical Research: Atmospheres(1984-2012),2006,111(D24).
[7]Guérin F, Abril G, Richard S, et al. Methane and carbon dioxide emissions from tropical reservoirs: significance of downstream rivers[J].Geophysical Research Letters,2006,33(21).
[8]Wang F, Wang B, Liu C Q, et al. Carbon dioxide emission from surface water in cascade reservoirs-river system on the Maotiao River, southwest of China[J].Atmospheric Environment, 2011,4
5(23):3827-3834.
[9]喻元秀,劉叢強,汪福順,等.洪家渡水庫溶解二氧化碳分壓的時空分布特征及其U散通量[J].生態學雜志,2008,27(7):1193-1199.
[10]李紅麗,楊萌,張明祥,等.玉渡山水庫生長季溫室氣體排放特征及其影響因素[J].生態學雜志,2012,31(2):406-412.
[11]趙登忠,譚德寶,汪朝輝,等.清江流域水布埡水庫溫室氣體交換通量監測與分析研究[J].長江科學院院報,2011,28(10):197-204.
[12]李干蓉,劉叢強,陳椽,等.貓跳河流域梯級水庫夏-秋季節溶解無機碳(DIC)含量及其同位素組成的分布特征[J].環境科學,2009,30(10):2891-2897.
[13]Chen H, Wu Y, Yuan X, et al. Methane emissions from newly created marshes in the drawdown area of the Three Gorges Reservoir[J].Journal of Geophysical Research: Atmospheres(1984-2012),2009,114(D18).
[14]劉叢強,汪福順,王雨春,等.河流筑壩攔截的水環境響應――來自地球化學的視角[J].長江流域資源與環境,2009,18(4):384-396.
(①無錫環境科學與工程研究中心,無錫 214153;②無錫城市職業技術學院,無錫 214153;③南京信息工程大學,南京 210044)
(① Wuxi Research Center for Environmental science and Engineering,Wuxi 214153,China;
②Wuxi City College of Vocational Technology,Wuxi 214153,China;
③ Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China)
摘要: 本文介紹了垃圾管理過程中的溫室氣體產生機制和碳排放評價模型,總結了城市生活垃圾的低碳管理策略,為優化管理體制、提高管理效率、推動行業的可持續發展提供了依據。
Abstract: The paper introduces the generating mechanism, evaluation models of carbon emission and low carbon management strategy of MSW, which proposes tools for management optimization, efficiency improvement and sustainable development of MSW treatment industry.
關鍵詞 : 城市生活垃圾;低碳;管理策略
Key words: municipal solid waste;low carbon;management strategy
中圖分類號:X705 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)34-0010-03
基金項目:江蘇省博士后科研資助計劃項目(1301067C);江蘇省高等學校大學生實踐創新訓練計劃項目(201313748007Y);無錫城市學院(無錫環境科學與工程研究中心)重點課題(WXCY-2012-GZ-003)。
作者簡介:華佳(1970-),男,江蘇徐州人,博士,副教授,研究方向為固體廢棄物的處理處置與資源化。
0 引言
城市生活垃圾是指在城市日常生活或為城市日常生活提供服務的活動中產生的固體廢棄物。發達國家城市生活垃圾產量約為3噸/人·年,年增長率為3.2%~3.7%,據《2012年環境統計年報》,我國城市生活垃圾年產量為1.97億噸[1],年增長率為7%~9%[2],估計2020年全國城市垃圾年產量將達到2.6-2.9億噸[3]。
生活垃圾在儲存、運輸和處理過程中都會產生溫室氣體,主要包括CO2、CH4和N2O。根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)估算,來自垃圾系統的溫室氣體排放占全球溫室氣體排放總量的5%。全世界每年排放的CH4量大約為5億噸,其中來自城市生活垃圾填埋場的就有2200~6000萬噸,CH4對溫室氣體總量的貢獻率已由2000年的3.75%增加到2010年的4.83%[4]。在江浙滬地區,生活垃圾填埋產生的CH4量占到該區域CH4排放量的19%,僅次于農業活動產生的CH4排放量[5]。鑒于此,IPCC的《氣候變化2007綜合報告》指出,垃圾處理過程中產生的CO2、CH4等已成為人為溫室氣體的重要來源,并明確將它作為一個獨立對象來計算溫室氣體排放量。我國政府對源自生活垃圾處理的溫室氣體排放高度重視,并在2007年編制的《中國應對氣候變化國家方案》中,將加強城市垃圾管理作為減緩溫室氣體排放的重點領域之一。
1 城市生活垃圾碳排放機制
生活垃圾(如廚余垃圾等)含有很多有機物,它們在堆放過程中會因發酵腐敗產生溫室氣體。其中,CO2主要來自有機物的轉化,CH4主要來自厭氧發酵過程,N2O來自脫氮的硝化反硝化過程。因此,垃圾在未進入收集系統之前就已經開始碳排放。另外,在垃圾的運輸過程中,除了垃圾本身產生溫室氣體外,車輛也會因為消耗化石燃料而排放溫室氣體。在垃圾的處理方法中,衛生填埋應用較廣,但如上所述,該法的碳排放量非常大,并且填埋場還會產生垃圾滲瀝液,其處理過程會繼續產生溫室氣體;此外,填埋場滲濾液處理過程中還會由于電力、燃料的消耗而間接產生溫室氣體。堆肥處理生活垃圾的碳排放主要包括堆肥前的好氧發酵產生的溫室氣體以及堆肥過程中垃圾有機物降解產生溫室氣體排放。焚燒處理生活垃圾的碳排放主要體現在垃圾燃燒時自身產生的溫室氣體、用于助燃的化石燃料燃燒所排放的溫室氣體以及焚燒廠滲濾液處理過程中產生的溫室氣體。
2 城市生活垃圾碳排放評價方法
國內外學者對垃圾碳排放評價方法的研究已取得不少成果,由于處理工藝、管理模式和核算模型不同,城市生活垃圾處理的碳排放量差別較大。目前,研究溫室氣體排放的方法主要有:IPCC的國家溫室氣體清單[6]、溫室氣體排放企業核算與報告準則[7]、全生命周期評價(LCA)方法[8,9]、CDM法和上游-操作-下游(UOD)表格法等[10,11]。其中,在核算垃圾處理的碳排放時以LCA模型的應用居多。LCA模型能夠全面考慮垃圾處理全過程中的碳排放,可用于計算一個項目、一個地區或者一個國家尺度的碳排放,機制更為合理。但由于諸多清單數據難以獲得,目前還不能將LCA確定為權威的核算方法。IPCC指南(2006)總結了各地的溫室氣體排放計算方法,在第五卷中提供了廢棄物處理溫室氣體排放量的計算方法。該法主要針對國家碳排放進行核算,提供了大量缺省值,可供世界各國用來估算碳排放清單,但目前該方法還很少用于不同垃圾處理方式碳排放的比較研究,且對新技術還缺乏相應的缺省值。Gentil等針對現有核算方法的不足,提出了UOD表格法,用于比較不同數據來源的結構性差異[10];Boldrin等應用UOD方法研究了發達國家焚燒、填埋、堆肥及厭氧消化等固體廢棄物處理過程的溫室氣體排放規律[12],但目前相關案例研究的報道較少,且核算過程較為復雜。相對而言,在具有基本技術數據的前提下,不同的核算方法能夠互相印證,因此,用更為科學的算法改進目前較為權威的碳排放核算方法更有實際意義。2009年,歐洲研究人員提出一種適用于城市尺度的、實現固體廢棄物減量和循環再利用的“零固廢”管理系統,它以CO2ZW為評價工具,來監測固廢處理過程中的溫室氣體排放并編制清單。CO2ZW工具可用于評價固廢相關的管理計劃、項目實施和政策決策,監測固廢管理中的薄弱環節并幫助管理部門提高管理能力[13,14],盡管它比較適合城市尺度的溫室氣體排放核算,但如果提供足夠的數據,CO2ZW同樣可以用于省區和國家尺度的碳排放評價。
3 城市生活垃圾低碳管理策略
3.1 促進垃圾的源頭減量 源頭減量是垃圾管理首要的也是最有效的措施。雖然我國已頒布《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》和《中華人民共和國清潔生產促進法》等法律法規,但由于缺少配套政策和措施,減量化效果并不顯著。根據國外經驗,生產者責任延伸(EPR)制度能夠從源頭上減少垃圾產量,并建立有效的回收體系[15]。該制度要求垃圾產生者不僅要對垃圾的產生負責,還有對垃圾的回收、循環利用和最終處置承擔一定的責任。日本的《容器和包裝回收法令》,歐盟的《禁止在電子電氣產品中使用有害物質的規定》、《廢棄的電子電氣產品管理指令》等法令,都是這一制度的產物。我國同樣存在產品過度包裝、增加垃圾產生量的現象,因此應在產品包裝領域率先實行EPR制度。此外,還要嚴格控制煤制品的產量,提高城市燃氣化水平,以有效減少垃圾中碳含量;提倡綠色生活服務方式,鼓勵凈菜上市銷售;條件許可時,應在家庭廚房下水處安置粉碎機,將餐廚垃圾粉碎后再排放入污水管道。積極學習國外成熟的經驗,做好源頭減量試點工作,為以后的大面積推廣積累經驗。
3.2 推行垃圾分類收集工作 垃圾分類收集是指據垃圾的特點將其分成不同類別分別收集,這是提高垃圾“減量化、資源化、無害化”管理水平的重要舉措,也是發展循環經濟、推進垃圾低碳化管理的首要步驟。目前,垃圾分類已在歐美、韓國、日本、巴西等國家和地區普遍實施,由居民負責進行,而在我國尚處于試點階段,主要由政府負責。因此,垃圾分類收集要從個人和家庭抓起,并且建立健全配套規章制度。對自覺進行垃圾分類的市民應給予獎勵或補貼,或以高于市場價進行差價收購,或從稅收上進行激勵;建議將收集、轉運工作發包給特許經營商,以民營資本為主要經營方式,政府部門主要進行考核監督、發放補貼,以此來提高垃圾分類的收集率和工作效率。
3.3 采用低碳處理處置技術 生活垃圾處置方式主要有堆肥、填埋、焚燒三種方式。生活垃圾的低碳處理處置需遵循“減量-減排-再利用-再循環”的路徑。有效的做法有:推行環保處理技術,鼓勵清潔生產、發展生態農業,倡導廢品的回收和循環利用,采用垃圾處理新技術。餐余、園林及糞便等生物垃圾適合于堆肥,厭氧堆肥是最低碳的生物垃圾處理技術[16]。垃圾填埋會產生滲濾液和甲烷,2008年中國垃圾填埋場排放的甲烷體積占了垃圾處理部門排放的溫室氣體總和的95.5%[17],此項技術應限制應用。熱值高、含水率低的垃圾適合于焚燒,垃圾焚燒可使體積減容可達90%,焚燒產生的蒸汽可用于發電或供熱。近年來,垃圾焚燒技術在中國獲得快速發展,為提高垃圾焚燒的效率和積極性,政府對焚燒項目給予了經濟補貼或稅收優惠。在焚燒過程中可以采用先進的干餾技術,該法處理后的殘留物主要是炭、渣土,是生活垃圾低碳處理的優選方案。
3.4 積極參與全球碳交易 為促進全球溫室氣體的減排,聯合國于1992年和1997年先后通過了《聯合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》,用市場機制解決CO2減排問題,即把CO2排放權作為一種商品進行交易,簡稱碳交易。碳交易是通過經濟杠桿實現碳減排的一種有效方式,國家應加大推廣力度。2009全球碳交易達82億噸CO2,比2008年上升68%[18],是2005年的7倍[19]。我國雖然不是《京都議定書》規定的強制減排對象,但我國溫室氣體排放增長迅速,2008年的排放量約占全球總排放量的22.2%,比1992年增長了166.5%,而同期世界平均增長僅為41.7%。面對嚴峻的減排形勢,我國積極參與減排行動,據2014年1月資料,我國碳減排量約為5.9億噸CO2當量/年,占全球年總減排量的61.3%[20]。
3.5 培養居民低碳生活意識 從垃圾的最初產生到最后處置都離不開群眾的參與。因此,加強對低碳生活方式的宣傳,培養居民的低碳生活意識,對建立垃圾低碳管理體系至關重要。可以通過各種媒體進行低碳宣傳,包括報紙、電視、廣播、廣告、網絡、短信等多種平臺;還可以在社區、醫院、學校、政府機關、公共場所進行宣講或講座,倡導大家理性消費,放棄購買過度包裝的商品,對垃圾進行分類回收,提高全民的生態環境意識和垃圾低碳管理意識。
3.6 完善法律法規建設 雖然我國也制定了一些有關垃圾管理的法律法規,但還不完善。為此,我國要從生活垃圾的產生、處理、處置等環節進行綜合考慮,制定適合我國國情的細節性法規,例如強制回收包裝品制度、商品限量包裝規定、垃圾強制分類規定等。引導垃圾處理行業進行市場化競爭,強化對垃圾處理運行的監管。另外,垃圾處理費征收制度很不健全,2009年全國只有57.2%的城市出臺并實施了生活垃圾收費政策[21],多數地區垃圾處理費收繳率不足50%。要建立生態稅觀念和相應制度,改革收費方式,由上門征收轉變為由公共部門代為征收,提高征繳率;按照垃圾重量繳費,嘗試從量收費制度,強化居民對垃圾處理費繳納的認同。
3.7 加強管理體制改革 垃圾低碳管理要統一領導、分級負責,倡導政府、企業、物業、居民共同進行垃圾低碳化管理,多方參與、相互監督,以實現垃圾管理的多層次、全方位、社會化。管理中要堅持政企分開,政事分開的原則,主管部門應引入市場機制,鼓勵民企、私企參與到垃圾管理中來,并給予適當獎勵、補貼和政策扶持,提高參與者的積極性,實現低碳生活人人有責。政府部門要通過財政稅收、國家補貼以及企業融資等方式加大資金投入,來完善包括用于垃圾分類收集在內的基礎設施建設,為垃圾的低碳管理提供必要的物質基礎。
4 結語
隨著我國經濟的快速發展和城鎮化進程的加快,城市生活垃圾的產量逐年遞增,垃圾在儲存、運輸和處理過程中會產生大量的溫室氣體,其碳排放評價方法主要有IPCC清單法、企業核算與報告準則、LCA法、CDM法、UOD表格法以及CO2ZW模型等。在生活垃圾的低碳管理策略上,要做好源頭控制、強化分類、培養低碳意識、完善法律法規、改革管理體制、吸引各方參與等幾方面的工作,為優化管理、提高效率、推動行業的可持續發展提供依據。
參考文獻:
[1]中華人民共和國環保部.2012年環境統計年報[M].北京:中國環境科學出版社,2013.
[2]杜吳鵬,高慶先,張恩琛.中國城市生活垃圾排放現狀及成分分析[J].環境科學研究,2006,19(5):85-90.
[3]張濤,樂云,黃有亮,等.城市垃圾處理的碳排放核算與分析——以蘇州市為例[J].環境污染與防治,2012,34(9):102-105,110.
[4]韓樹麗.沈陽市垃圾處理方式對溫室氣體減排影響的研究[D].[碩士學位論文].沈陽:沈陽航空航天大學,2011.
[5]于洋,崔勝輝,林劍藝,等.城市廢棄物處理溫室氣體排放研究:以廈門市為例[J].環境科學,2012,33(9):3288-3294.
[6]Eggleston H S, Buendia L, Miwa K. 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories, Vol. 5, waste [R]. Japan, Institute for Global Environmental Strategies (IGES): National Greenhouse Gas Inventories Programme, 2006.
[7]Ranganathan J, Corbier L, Bhatia P, et al. The greenhouse gas protocol: A corporate accounting and reporting standard (revised edition) [R]. Geneva, Switzerland: World Business Council for sustainable Development and World Resources Institute, 2004.
[8]Zhao W, Der Voet E V, Zhang Y F, et al. Life cycle assessment of municipal solid waste management with regard to greenhouse gas emissions: case study of Tianjin, China[J]. Science of Total Environment, 2009, 407(5): 1517-1526.
[9]趙磊,陳德珍,劉光宇,等.垃圾熱化學轉化利用過程中碳排放的兩種計算方法[J].環境科學學報,2010,30(8):1634-1641.
[10]Gentil E, Christensen T H, Aoustin E. Greenhouse gas accounting and waste management[J]. Waste Management and Research, 2009, 27(8): 696-706.
[11]何品晶,陳淼,楊娜,等.我國生活垃圾焚燒發電過程中溫室氣體排放及影響因素[J].中國環境科學,2011,31(3):402-407.
[12]Boldrin A, Andersen J K, Moller J, et al. Composting and compost utilization: accounting of greenhouse gases and global warming contributions[J]. Waste Management and Research, 2009, 27(8): 800-812.
[13]Fragkou M C, Vicent T, Gabarrel X. A general methodology for calculating the MSW management self-sufficiency indicator: application to the wider Barcelona[J]. Resources Conservation and Recycling. 2010, 54 (6): 390-399.
[14]Rives J, Rieradevall J, Gabarrell XL CA, Comparison of container systems in municipal solid waste management [J]. Waste Management, 2010, 30 (6): 949-957.
[15]徐金龍,朱躍釗,陳紅喜,等.城市生活垃圾管理的國際經驗、中國問題及優化策略[J].生態環境,2012(5):161-164.
[16]Asian Development Bank. Towards Sustainable Municipal Organic Waste Management in South Asia [M]. Mandaluyong City: Philippines, 2011: 24-26.
[17]UK Foreign Commonwealth Office. International Review of Low Carbon Waste Management Practices [R]. 2011.
[18]Sweet C. UPDATE: Global Carbon Trading Up In 2009, Though Prices Lower [EB/OL]. The Wall Street Journal. online.wsj.com/article/BT-CO-20100106-712782.html.
[19]Fan J H, Akimov A, Roca E. Dynamic hedge ratio estimations in the European Union Emissions offset credit market [J]. Journal of Cleaner Production, 2013, 42: 254-262.
關鍵詞:EPA(United States Environmental Protection Agency);IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change);溫室氣體清單
為了及時掌握溫室氣體排放情況以進一步控制排放水平,1992年5月9通過的《聯合國氣候變化框架公約》(United Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCCC)規定締約方用待由締約方會議議定的可比方法,編制、定期更新、公布并按照第十二條向締約方會議提供關于《蒙特利爾破壞臭氧層物質管制議定書》(Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer)未予管制的所有溫室氣體的各種“源”(任何向大氣排放溫室氣體及其前身和氣溶膠的過程或活動,主要是二氧化碳CO2、氧化亞氮N2O、甲烷CH4、氫氟氯碳化物類CFCs,HFCs,HCFCs、全氟碳化物PFCs及六氟化硫SF6等)和“匯”(任何可以從大氣中清除溫室氣體及其前身和氣溶膠的過程、活動或機制,主要是森林碳匯)的清除的國家溫室氣體清單。1 為了確保各國清單編制的科學性與準確性,政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) 2 從2005年開始先后公布了四個版本的溫室氣體清單指南。3 這樣,提供基于共同范式的本地區溫室氣體清單就成為締約方履行國際承諾的必要組成部分。對不同國家或地區溫室氣體排放的進行翔實而準確的統計分析,也是國家社會溫室氣體排放量配額談判的數量基礎。
編制“可量化、可測算、可核實”的溫室氣體清單,是一項要求高、難度大的系統性、動態性工程,須依托與良好的編制機制。由于歐美國家起步較早,逐漸形成了較為成熟且相對穩定的編制體系。4 美國國家環保局(United States Environmental Protection Agency,EPA)編制的美國國家溫室氣體清單被認為“所提供的準確和完整的數據,能夠在適當情況下向美國國內和國際氣候變化政策提供執行依據和文本,并且通過參與UNFCCC和IPCC進程以及通過自身清單編制能力建設來國際化地改進溫室氣體清單”。對于清單編制處于起步階段的我國而言,借鑒先進國家的成功經驗,也可謂清單編制工作的組成之一。1
1、美國溫室氣體清單編制歷程
美國溫室氣體清單編制的歷史可追溯到上個世紀對空氣污染物排放量的核算,國家溫室氣體清單編制是其延伸。
1.1《空氣污染物排放系數匯編》提供了清單編制的方法學
空氣污染物排放系數是空氣污染物的排放強度,概念相對應的表達為Emission Factor(EF)。2 該系數用來估算各種空氣污染物的排放量,并建立污染物排放清單(Emission Inventory,EI)。
對排放系數的研究始于美國。1968美年國公共衛生局(PHS)了最早的《空氣污染物排放系數匯編》(Compilation of Air Pollutant Emission Factors,簡稱AP-42),3 其中就包括了部分溫室氣體排放系數。4
1972年美國環境保護局進行了第二次重新修訂,1985年第四次修訂后將排放源分為固定源和移動源兩部分,其中固定源包括固定點源和固定面源,移動源包括道路和非道路車輛核算及相關擴散模型。1995年,EPA出版了AP-42第五版,并在之后對第五版進行持續更新。
AP-42是美國空氣質量管理的重要工具,AP-42排放系數建立了排放污染物對大氣環境影響的數量關系,排放系數一般與污染物的單位重量、體積、活動距離有關。排放系數是一些典型的、共性的可靠數據的平均值,在大多數情況下,這些排放系數的代表性是比較高的。排放總量的估算公式為:
E = A?EF?(1-ER/100)
E為排放量,A為活動水平,EF為排放系數,ER為減排效率
在AP-42方法學的基礎上,EPA結合IPCC方法學及其相關數據,公布多個改進的溫室氣體排放量核算的方法學版本,內容主要包括:污染源的識別、排放系數和基礎數據的確認。5
1.2《國家排放清單》確立了清單編制的工作模式
在空氣污染排放系數匯編的基礎上,EPA每三年編制并一次《國家排放清單》(National Emissions Inventory,NEI)6。編制工作采用“自下而上”的方式,由美國各個州、地方的空氣污染控制機構向EPA提交估計數據,最終由EPA進行統一處理計算。EPA通過NEI向公眾提供包含監測范圍內的每一個污染物的排放數據,并跟蹤長期的排放趨勢,制定區域污染物消減戰略,建立空氣污染物擴散評估模型,形成排放清單系統(Emissions Inventory System,EIS) 。目前,NEI 中包含了1985~2002 年城市層面大氣污染物排放數據,1996 年和1999年企業層面大氣污染物排放數據,1999年的危險大氣污染物(Hazard air pollutants,HAPs)排放數據,其中最近的一次報告2008年NEI 最終版數據于2010 年。
基于NEI,EPA形成了清單編制的工作模式,主要包括:基礎數據的獲取途徑、數據處理和審核程序、清單的形式。
1.3“排放清單改進計劃” 細化了清單編制的流程
1993年,美國環保局聯合國土大氣污染排放局(State and Territorial Air Pollution Program Administrators,STAPPA)、地方大氣污染控制署(Local Air Pollution Control Officials,ALAPCO)實施了“排放清單改進計劃”(Emission Inventory Improvement Program,EIIP)1,目的是建立標準化的編制程序和流程,便于高效準確地收集、計算、歸檔、報告和分享利用排放數據,進而建立標準化的排放量計算首選和備選方法,探索并形成數據的質量保證(QA)/質量控制(QC)方法。EIIP報告總共10卷,包括點源、面源、移動源、生物源、質量保證/質量控制、數據管理程序、排放量預測等,其中第8卷為溫室氣體的計算方法和技術報告,采用“自上而下”的方法計算美國國家的溫室氣體排放量。2
空氣污染物的清單編制經驗和“排放清單改進計劃”給美國國家溫室氣體清單編制提供了很好的工作模版和計量方法。EPA在對IPCC方法學改進的基礎上,形成標準化的溫室氣體清單編制體系。IPCC清單指南也認可與EIIP方法的可靠性與兼容性 。3
1990年美國開始對溫室氣體排放和吸收變化趨勢進行跟蹤。1991年 EPA采用OECD/IPCC方法學第一次向IPCC報告了1988年的溫室氣體排放清單。4 按照UNFCCC對附件一國家的要求,美國從1994年開始每年向聯合國遞交溫室氣體排放清單。1994年EPA第一次以官方文件的形式向UNFCCC報告了1990-1993年的排放量情況。此后每一年,EPA都會一份美國溫室氣體排放和吸收清單報告。從1994年到2010年期間EPA一共了17份官方的國家溫室氣體清單報告。5
2、EPA的溫室氣體清單編制組織與工作流程
美國國家溫室氣體清單由EPA負責編制。EPA每年追蹤1990年以來溫室氣體排放和吸收的全國性趨勢,按照一個會計年度進行編制。
2.1編制流程與工作時間
編制工作一般從每年4月至下一年度5月(見圖1),6 基本流程如下:7
清單規劃:①EPA的任務協調,評估預算;②審議優先事項;③選擇方法學;④數據評估和數據收集。
清單編輯:①估算溫室氣體排放量;②不確定性評價;③關鍵排放源類別分析,跨部門分析;④形成文件并報告;⑤機構、專家、公眾審議。
復審:①整體質量保證/質量控制;②回應機構評價、公布公眾評論、吸納公眾意見。
收集歸檔計算過程:①數據和文件管理;②清單歸檔。
上報清單:①正式提交美國國會;②向UNFCCC提交最終版溫室氣體清單。
雖然美國溫室氣體清單盡管美國獨立清單編制工作早于UNFCCC之前就開始了,但作為附件一締約方,美國調整了報告的形式,符合IPCC指南的要求。1
清單提供了多種溫室氣體排放信息,包括排放量、碳匯量、計算方法和排放因子等。決策者可以通過這些排放清單來跟蹤排放趨勢,并針對具體經濟和環境情況來制定減排戰略和應對措施,并跟蹤評估減排進展情況。科學家和環境工作者也可以利用清單所提供的數據進行大氣和經濟模型研究。
2.2編制團隊與分工
EPA主管氣候變化的官員Bill Irving稱:清單編制一半是技術問題,一半是組織問題,有獨立的行動綱要。作為美國溫室氣體清單編制的領導者,EPA建立了相對穩定的研究團隊,將估算、特定源的質量保證/質量控制、不確定性計算、記錄、歸檔等主要工作落實到具體人員。同時與美國相關政府機構、學術機構、行業協會、顧問和環保組織等12個機構和組織的幾百名專家進行廣泛合作(見圖2)。如基礎數據由美國能源部(Department of Energy,DOE)、農業部(Department of Agriculture,DA)、交通部(Department of Transportation,DOT)、國防部(Department of Defense,DOD)、商務部(Department of Commerce,DOC)和其他政府機構提供。各行業的專家則在各個EPA源領導(source leader)的帶領下開展研究。 2
EPA用分散管理的方法來準備清單,即每個排放源的負責人管理每一排放源的計算。分散管理模式有兩個基本步驟,清單規劃和清單編輯(見圖3)。清單規劃首先分配任務,明確職責,進而選擇方法學。方法學的選擇過程必須熟悉IPCC清單編制的規則,并盡可能根據本地區的特點在IPCC規則的范圍里,對技術路線和數據處理程序進行完善與更新。數據收集和數據評估在方法學的選擇之后隨之進行。清單編輯包括溫室氣體排放量的估算、不確定性評價、關鍵排放源類別分析、形成文件并報告四個部分。這四個環節都注重數據的質量保證與質量管理,盡力減少核算過程產生的流程累計誤差。
在每個源的清單編制完成后,清單協調者從個體源負責人收集排放量的估算,匯總計算排放總量,準備國家清單報告(National Inventory Report,NIR)和通用報告格式(Common Reporting format,CRF )表格,向美國國會正式展示提供的材料,并將每次提交的清單文件進行歸檔。
3、EPA溫室氣體清單編制的特色
在多年的溫室氣體清單編制過程中,EPA積累了大量的系統數據和工作經驗,形成協調性很好的數據收集和處理模式。在美國本土國家清單編制的同時,EPA也在積極幫助發展中國家和轉型國家改善清單編制的完整性和可持續性。針對一些州和地方政府的需求,EPA也提供指導和工具幫助他們準備并完成清單編制工作。1
3.1維系系統協調性,確保數據準確性
EPA擁有一個穩定高效清單編制系統,它整合了清單編制過程所有必要的要素,包括法律、體制、技術、和程序安排(見圖4)。 2
事實上,美國溫室氣體清單中的各種排放源類別就是基于國際商會權威組織方法學計算得出的,這其中包括IPCC、聯合國環境規劃署UNEP、經濟合作與發展組織OECD、國際能源署IEA。
在美國國內,國會對清單編制予以支持。在美國源線索管理方面,EPA與數據源的擁有者和提供者建立了特定關系,如與能源部在能源行業部分簽訂合作備忘錄,與其他部分的大多數部門和組織的非正式協議。這樣各政府機構的基礎數據能方便地被EPA,國家統計數據經常被使用,形成了一個完整的數據覆蓋。3 1977年由美國國會批準建立的美國能源信息管理局(EIA)是美國能源部(DOE)的獨立聯邦統計機構。EIA的宗旨就是通過提供高質量的并不受政策約束的數據信息來滿足政府、企業及公眾的需要。4 美國橡樹嶺國家實驗室CO2信息分析中心(CDIAC),自1982 年起就是美國能源部重要的全球變化數據及信息分析中心。該分析中心的數據集涵蓋了大氣中CO2及其它輻射活躍的氣體濃度記錄、陸地生物圈及海洋在溫室氣體的生物地球化學循環中的作用、長期的氣候趨勢等。此外,美國學術界大量的研究支持清單編制方法的持續改進以保證精確估算。最近,NOAA(阿諾衛星)、 NASA(美國航天局)以及其他機構正在開發綜合的觀測體系,新聞界宣布出版1990-2008 美國溫室氣體清單報告引發了公眾的關注。這一切,無疑給EPA的清單編制提供了強有力的支持。這種高度的協調性,在其他國家或地區的清單編制中很難看到,它保證了數據的準確性。所以,IPCC也承認美國EPA國際排放因子數據庫的數據可靠性,并可用于交叉檢驗。
3.2不斷改進方法學,提高估算精度
IPCC指南提供了標準化的報告表,并以文件的形式說明編制估算所使用的方法學和數據。不過,根據各締約國對《聯合國氣候變化框架公約》的承諾,報告表和書面報告的實際性質和內容會有所不同。在方法學上,IPCC也提倡“清單機構可以有充分的理由對某些特定源類別排放估算的方法進行變更或改良比如說為了提高對關鍵源類別的估算水平而實施一些改良”。 1 美國排放清單所采用的方法上符合IPCC清單指南的基本要求,但隨處可見改進。2 例如,美國的清單部門里,除了將IPCC指南中的農業部門單獨作為一個部門一算,還考慮了商業溫室氣體排放。在移動源的計算方法上,由于非道路車輛的活動數據一般難以獲取,IPCC指南推薦使用EPA非道路排放模式(NONROAD)進行計算。
按核算精度增加的順序,方法層次可以分為TIER1(IPCC缺省排放因子),TIER2(需要測量數據來推算的國家特有因子),TIER3(測量/擬合獲得的動態排放因子)。EPA在方法選擇上基本考慮兩個要素,關鍵排放源和數據可獲取性。關鍵排放源盡量采用高層次的方法,TIER2或者TIER3;如果排放源的技術參數比較容易獲取,那么也盡量采用高層次的計算方法。但如果技術數據獲取難度大,就采用保守的TIER1方法,并根據逐年的數據積累,有計劃,逐步轉向TIER2、TIER3。
EPA溫室氣體排放因子的主要開發方式有:① EPA與州、地方或企業合作,由它們通過排放實測或其他檢測方法得到排放因子,上報給EPA,然后EPA統一公布;②EPA根據全國相類似活動的檢測數據進行推測綜合得到;③利用物料平衡法并結合經驗判斷獲得。
美國的清單編制中基于IPCC指南中的優良做法,開發了合適本土的方法。例如,自行開發的Century Model,能夠模擬不同土地的使用及其影響,便于計算農業部門礦物有機土壤的年碳存儲,模型所需要的數據是從現存的國家數據庫里得到的,Century Model明顯改進了IPCC的 Tier2。再比如,在獲得設施級別數據時,盡管用IPCC方法可以得到使用Tier3所需要的數據,但是無法滿足IPCC的來源分類。EPA指定參考方法是用其“連續排放檢測系統”(A Continuous Emission Monitoring System,CEMS)。CEMS是運用轉換方程、圖形、或計算機程序產生的結果來測定氣體或微粒污染物濃度或發射率的一種配套的整體設備,在線檢測煙氣排放,可以更好地進行質量控制/質量保證。這些方法不僅適用于美國的情況,更被廣泛地用于其他國家的研究者、政府部門。 3
整體來說,IPCC認可EPA清單方法學在技術路線和排放因子方面的可靠性及與IPCC指南的兼容性。在一些具體點源和線源的估算方法上,EPA清單方法學提供了更為具體的方法模型,被IPCC所采納。例如,在廢棄地下煤礦排放量計算方法上,IPCC 2006 Tier3就是利用EPA 2004相關方法學進行改編的。
3.3注重不確定性分析,保證估算信度
由于定義、數據、方法可能出現偏差或匹配水平低,溫室氣體清單編制會出現不確定性,導致排放估算信度下降,估算和實際排放不一致。《IPCC國家溫室氣體清單優良作法指南和不確定性管理(2006)》從“確定國家關鍵源類別”和“對方法學的變化進行系統管理”兩個方面,明確給出了降低不確定性的方法。 1
美國有扎實的清單編制基礎的一個重要原因是有較為完善的不確定性管理體系。為了降低編制過程中的不確定性,EPA在2002年制定了不確定性改進計劃,該計劃提供了量化不確定性分析的自我估算方法,幫助編制人員理解不確定性原因和如何提高確定性,并提供了通用的模板和特殊的指導以補充量化不確定性分析。在計劃的實施過程中,EPA采取了一系列管理措施:(1)制定了《不確定性管理規則和手冊》,明確不確定性分析重點和制度規定,并對清單編制人員進行強制性培訓。(2)開發新的模型以減少結構上的不確定性。具體做法是以實驗為依據,運用仿真系統,提高評估模型對測量結果的預測能力。如2003年法倫和史密斯實驗2007年奧爾格實驗等。(3)在進行排放核算和評估的時候,特別注重新舊數據的協調性,并確保數據在整個時間段是連續的。(4)界定了大量多種源類別的不確定類別和不確定信息收集、定量、處理的方法論。(5)在數據收集和處理過程進行嚴格的整體質量控制和質量保證,對文本和數據實施內部質量控制和各種檢查,保證估算的有效性,并通過外部評審(專家和公眾意見)、回應清單編制過程中的所有評論、復審等環節進行質量保證。(6)溫室氣體清單編制過程中涉及的行業多,每個清單編制小組在收集數據和確定排放因子的過程中會有所偏差,EPA通過協調不同的編制小組進行一次跨行業分析,這樣可以減少最終清單統一歸檔時候的數據沖突,從而有利于測量結果的比較分析。
對于IPCC指南中規定的不確定性分析內容,由于美國國家溫室氣體清單中類似化石燃料燃燒的二氧化碳排放的不確定性已經很低,EPA的不確定性分析主要集中在模型缺陷產生的結構上的不確定性和參數不確定性。主要做法如下:(1)詳細說明對源的表述的不確定性,說明估算不確定的模型和方法,對于源的估算方法的不確定性都進行了量化,同一個源用不同模型從框架、數據、假設等方面來比較。(2)參數不確定性是國家清單排放估算中最主要的不確定類型,也是量化不確定性分析的最為關注的地方。IPCC指南推薦的蒙特卡羅方法能大大降低不確定性,但該方法的最大缺陷是在合并不確定性時大量參數難以獲得。美國改進了蒙特卡羅方法。做法是在活動數據管理和計算階段,先將環境條件和管理活動輸入到模型輸入數據庫中,形成大規模數據點,然后進行數據庫管理,在此階段進行不確定性評估,將評估結果反饋到數據庫(見圖5)。籍此,美國清單里把在所有排放源都做了參數不確定性量化,除了十分小的源類別之外。
《1990―2008美國溫室氣體排放和吸收清單》中明確指出,在不確定性分析方面今后還將開展三個方面的工作:合并不在范圍內的排放源;提高排放因子的準確性;收集詳細的活動數據。
3.4全程質量保證和質量控制,強化清單可靠性
“適當的質量保證和質量控制(QA/QC)程序利于改善透明性、一致性、可比性、完整性并增強國家溫室氣體排放清單編制的可信度”, 2 為此EPA制定了《美國溫室氣體清單質量保證/質量控制和不確定性管理規劃:QA/QC和不確定性分析操作手冊》,建立了與《IPCC溫室氣體清單優良作法指南和不確定性管理》相一致的質量保證與質量控制體系。
(1)貫穿清單編制全過程。
在美國國家溫室氣體清單的編制系統中,每個組成要素和環節都依照IPCC指南配置了QA或QC人員,EPA要求個體源的負責人和組織對數據的審查必須嚴格和制度化(見圖6)。 1
(2)程序清晰。
QA/QC 規劃適用與每個資源分類,提供“包括但不限于如下的QC程序清單”:
包括資源分類信息的活動數據及排放因子交叉映證的描述
為防抄寫錯誤,交叉檢查每類資源的輸入數據標本
復制排放計算的代表性例子
檢查單位及轉化因子
確保數據被正確標注
確定對于多類資源較為常見的參數(如生產數據)(或某一類來源的多種氣體) 并確認其連續應用
確認檢查排放數據從較低級別的報告向較高級別報告匯總時被正確收集
檢查不同中間過程的排放數據是否正確記錄(如從數據表格向文本轉錄時)
在清單周期最后的質量控制工作,要求所有質量控制檢查應當在質量保證/質量控制計劃的分類資源中記錄,包括:
所有找到的質量控制錯誤應當記錄在質量保證/質量控制計劃的分類資源中
所有所做的修改應當在質量保證/質量控制計劃中記錄
所有交叉檢查資源應當包含在記事表中
所有完成的質量保證/質量控制計劃必須由質量保證/質量控制協調員共享;所有修正的文件必須由存檔協調員分享
所有記事表條款必須由存檔協調員分享
為了便于執行,EPA制定了質量保證/質量控制模板(IA 2),將程序分為三步:(1)過去質量保證/質量控制過程描述及程序;(2)現有質量保證/質量控制過程描述及程序;(3)計劃質量保證/質量控制過程,包括崗位和職責的定義、列出將進行的最小質量控制的程序、更嚴格的質量控制或對特定源進行更深檢查的建議、外部評審/質量保證,確定清單評審的過程和時間表(專家/公眾評審)、樣本清單和外部評審的文件(這些文件需要列出評審的機構和個人)。
(3)職責明確
質量保證/質量控制工作組內工作人員分為協調員、資源分類領導及職員,其在質量保證/質量控制過程中分工明確。
質量保證/質量控制協調員主要的工作職責是:
確保在清單編制、相關文件及數據表中實施了適當的質量保證/質量控制程序;
確保所有成員明確其自身在質量保證/質量控制程序中的職責
闡明質量保證/質量控制中各個層次人員的職責
開發并傳達質量保證/質量控制程序 (質量保證/質量控制規劃);收集并審核程序的完整性
向成員分配質量保證/質量控制任務(如,質量控制核查員,資源分類領導及職員)
向存檔協調員分發質量保證/質量控制文件(如完成的檢查表)
組織技術審查 (如專家及公眾質量保證審查)。
資源分類領導及職員則是完善被分配的質量控制程序,比較質量控制程序檢查表是否違背資源分類表的估測及條例。在下一清單周期開始時,資源分類領導應當向質量保證/質量控制協調員處要求已優先完成的質量保證/質量控制計劃;資源分類員應當交叉檢查須再次應用的文件,確保其已被修正;若需新的檢查或須去掉過時的檢查時,資源分類領導應當進行審核。
質量保證/質量控制模板(IA)中的職能模板還規定了外部專家、清單顧問等各方面質量保證/質量控制的職能,要求其遵循清單小組的QA/QC程序,進行每天的QC。
3.5建立統一的工作模板,提高管理能力
分析EPA的溫室氣體工作機制,可以明顯發現EPA在清單編制工作流程和工作機制過程中,形成了一套統一的工作模版。清單管理模板方法的使用,主要的目的在于解決工作缺乏連續性的問題,促進清單編制事宜的系統化,使的清單編制工作具有透明性、一致性和可比較性。EPA將工作模板作為清單編制的指導手冊,認為模板的運用可使得清單編制專家執行標準化的任務,專注于以簡潔的方式記錄必要的信息,避免不必要的長篇書面報告,基于相同的模板可以將不同區域和不同領域的清單進行比較和對比,并為今后改進優先事項提供了一個客觀有效的系統。
EPA模版工具有制度安排模版、關鍵源的分析軟件和文檔模版、基于源(SBS)模版、QA/QC程序模版、歸檔模版、國家清單改進模版(見表1)。
在最后清單的歸檔過程中,每個GHG清單都被分為“歸檔文件”,并存入相應的歸檔系統(由文件保存系統、評論/反應保存系統、數據保存系統組成)。EPA為活動數據和文件管理提供了強大了數據庫管理系統,建立大規模的數據點、過程數據庫和結果數據庫。這些數據庫的存在為EPA進行多年的溫室氣體數據跟蹤和趨勢分析提供了可靠的、方便查詢的基礎數據。
標準化的模板依托于各種表格,運用表格的文檔形式,如2007年的Annex Table中有255個excel表格,2008年的Annex Table有248個excel表格。在清單編制過程中,EPA也借助數據表建構估算模塊,如“源模塊”由控制工作表、計算工作表、匯總工作表、數據輸出表組成,能實現動態的數據輸入、自動計算和數據輸出。模版工具和方法為個體源組織的數據管理和數據分析提供了便捷的工具,大大提高了EPA的工作效率。2
除上述之外,EPA清單編制系統還有其他一些特色,如保持高度的中立性和開放性;只做分析和預測而不提政策建議;積極開發應用軟件;3 研發分析模型;4 應用先進技術等等。 5
中國政府高度重視氣候變化問題,積極認真的履行自己在《聯合國氣候變化框架公約》下所承擔的各項義務。2004年,中國政府官方正式中國氣候變化初始國家信息通報,包括國家溫室氣體清單。2010年,中國在溫室氣體清單編制過程又邁出重要的一步,開始編制第二次國家信息通報,啟動了省級溫室氣體清單編制工作,并將建立溫室氣體清單數據庫。借鑒EPA溫室氣體清單編制的成功經驗,對提高我國溫室氣體清單編制水平應有積極作用。
參考文獻:
[1] Richard S.J. Tol. Estimates of the Damage Costs of Climate Change[J]. Environmental and Resource Economics 21: 135-160, 2002.
[2] UNEP. Montreal Protocol on Substances that Depletethe Ozone Layer[EB/OL]. 2000. 省略/ozone
[3]IPCC. Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[EB/OL]. 1996. ipcc.ch/home_languages_main_chinese.htm
[4]IPCC. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[EB/OL]. 2006. ipcc.ch/home_languages_main_chinese.htm
[5] Vesterinen, R., 2003. Estimation of CO2 emission factors for peat combustion on the bases of analyses of peats delivered to power plants. Research Report PRO2/P6020/03. VTT Processes, Finland.
[6] Suvi Monni, Sanna Syri , llkka Savolainen.Uncertainties in the Finnish greenhouse gas emission inventory[J].Environmental Science & Policy. Volume 7, Issue 2, April 2004, Pages 87-98.
[7] US EPA. 2010 Inventory of Greenhouse Gas Emissions and Sinks [EB/OL]. epa.gov/climatechange/emissions/downloads10/US-GHG-Inventory-2010_Report.pdf.2010.
[8] US EPA . State and Local Transportation Resources [EB/OL]. epa.gov/otaq/index.htm.2010.
碳中和是指企業、團體或個人測算在一定時間內直接或間接產生的溫室氣體排放總量,然后通過植物造樹造林、節能減排等形式,抵消自身產生的二氧化碳排放量,實現二氧化碳“零排放”。
為什么需要碳排放達峰:
氣候變化是人類面臨的全球性問題,隨著各國二氧化碳排放,溫室氣體猛增,對生命系統形成威脅。在這一背景下,世界各國以全球協約的方式減排溫室氣體,我國由此提出碳達峰和碳中和目標。
摘 要:由于溫室效應對于全球氣候變化的影響已經相當顯著,因此許多國家與產業都將投入 大量資源以努力降低全球氣候變化的影響,其中當然隱現著未來全球節能減碳領域的龐大新商機, 各項節能減碳相關創新技術因而相繼發展。筆者指出,節能減碳產業是藉由材料、設備、制程以及 產品之改善,以達成節能減碳目的之產業,其產業范疇可略分為節能材料、節能設備及產品、系統能 源整合、節能減碳認驗證、碳資產管理等。綜述了國際間節能減碳相關產業之發展現狀及發展趨 勢。指出,面對未來之挑戰,應確實評估節能減碳相關產業之發展潛力,確定發展對象,擘劃出適合 節能減碳之產業發展策略及措施.
關鍵詞:節能減碳產業;節能減碳;溫室效應;溫室氣體;能源節約
Abstract:Scientific evidence of climate change puts the reality of human-induced global war- ming beyond any doubt. Various innovative industries have been established in order to develop techniques and markets addressing global warming. The business opportunities are subsequently induced by the actions of greenhouse gases reduction and climate change adaptation. The scope of these industries relating to energy saving and CO2emission reduction include the development of energy saving materials; the fabrication of facilities and products; the integration service of ener- gy system; the certification and verification services; and the management of carbon asset. The assessment of potential for GHG-related industries is essential to establish strategies for promo- ting these industries.
Key words:GHG-related industries;CO2emission reduction and energy saving;global war- ming;greenhouse gases;energy saving
人為溫室氣體的排放所引發的全球暖化及氣候 變遷現象,似乎比過去的預估發生得更快、更顯著.
但由于國際間對于后京都議定書時期管制執行架構 之共識不足,2009年哥本哈根會議并沒有簽署有約 束力的任何協議,最后達成所謂“認知哥本哈根協議 (Copenhagen Accord)”,系由美國、中國、印度、巴 西、南非五國最后磋商的共識,并未得到所有與會國 的支持。協議支持應將全球升溫控制在2℃以下之 觀點,但并未明訂具體之減量目標,但各方的底線已 大致浮現,有助于營造未來后續談判、甚至達成協議 的氣氛.
由于全球暖化議題影響涵蓋的層面相當廣泛, 與能源供需、產業發展之關連性相當高,這幾次氣候 變遷綱要公約會議有許多討論議程,都與經濟工具 相關議題有關,許多國家都將投入大量資源以積極 推動節能減碳相關產業的發展,據粗估未來每年需 投入全球暖化減緩與調適之經費約為總生產毛額的 1%以上,亦即未來應對全球暖化可能需要 約每年4,000億美元以上的資金投入[1]。其背后意 涵隱現著未來在全球節能減碳領域的龐大新商機.
以韓國為例,將推動綠能產業與溫室氣體減量合并 為綠色成長基本法,成為韓國未來國家發展的重要 目標。因應全球暖化議題的急迫性及各國政府的積 極推動,國際間對于科技及產業發展趨勢的看法已 有大幅變化。各種形式之節能減碳科技的發展相當 快速,整體而言,節能技術的發展與應用(包括交通、 住家、商業、產業等部門)仍被認為是主要對策,而低 碳能源、碳封存技術已逐漸進入實用階段[2].
1 國際間節能減碳相關產業之發展趨勢 針對全球氣候變遷沖擊,各項節能減碳相關創 新技術及推動策略相繼發展,其中節約能源技術以 及高效率產品之應用推廣,為其中發展之重點。因 此有關節能減碳產業是藉由材料替換或改良、制程 設備改良、制程系統整合以及節能產品之應用等方 式,達到減少節能減碳目的之產業,在此定義下所衍 生出的產業范疇可以大致分為節能材料、節能設備 及產品、系統能源整合、節能減碳驗認證及碳資產管 理等。本文針對節能減碳產業在國際間發展現況進 行匯整,為推動相關產業發展提供參考.
1·1 節能材料 隨著節能減碳意識的高漲,許多產業紛紛投入節 能、絕熱及高熱傳導效率材料的研發。節能建筑材料 為節能材料產業中重要的一環,目前建筑外殼材料之 發展應用重點包括:輕質隔熱外墻板,隔熱涂料,玻璃 透光/隔熱涂層以及調光薄膜等節能建材。美國為建 筑外殼涂料發展之主要國家,其白色及淺色系隔熱涂 料之節能特性已被列入美國“能源之星”之產品要求; 窗戶組件主要包括玻璃以及窗框,一般搭配隔熱貼膜 以達到隔熱的需求。除此之外,高散熱效率材料以及 高效能組件材料亦需研發,高散熱效率材料是用來替 換制程中各項設備之散熱材料,以增進散熱效率;而 高效能組件材料則可以增加各項組件之能源使用效 率,以達到有效節能的效果.
應對全球暖化之材料研發產業目前尚屬于已發 展產業,要推動該產業的發展,需先整合現有研究成 果,積極研究如何提升各項材料之性能,并針對新開 發之節能材料進行環境測試,加強各項材料之推廣 運用,同時配合各項節能技術的發展,以達到節能的 目的.
1.2 節能設備及產品業 節能設備及產品可提供制程耗能之改良,以提 升能源使用效率。工業制程設備(如馬達、鍋爐及冷 凍空調)所占耗能量遠高于其他項目,其中又以轉動 馬達所需耗電量最大,用電約占工業部門之64%~ 70%.
馬達為工業主要動力來源,用于幫浦、空壓機、 風機等多種轉動機械設備。國際能源署(IEA)[3]估 算馬達系統之改造,節能潛力可達20%~25%。因 此若能全面提升馬達能源使用效率,將可大幅節能.
目前已將馬達效率納入強制管理的國家和地區包 括:美國、加拿大、澳大利亞及臺灣等,其高效率馬達 之普及率(37%~70%)較未納入強制性管理國家之 普及率(如歐盟、巴西及日本等,僅1%~15%)高出 甚多.
冷凍空調設備及產品所涉及的范圍相當廣泛, 從冷凍空調器具制造業、中央空調主機以及系統設 計施工、工廠與建筑的通風、高科技制程環境所需的 無塵無菌室、產業制程所需的冷凍技術乃至電子產 品散熱所需的微型冷卻系統均屬于冷凍空調的范 疇,因此冷凍空調勢必會朝節約能源以及提高能源 效率的趨勢發展,各項散熱及溫度控制技術亦相應 而生,以達到有效的設備節能的目的.
國際能源署[4]數據顯示,2005年全球照明用電 占總發電量19%,其中住商照明用電占總照明用電 的74%。全球照明節約能源潛力約為37%~57%.
白光LED技術運用于一般照明可有效省電且使用 壽命長,可取代低效能的白熾燈和熒光燈,將為未來 一般照明市場主流[5].
1.3 系統能源整合 系統能源整合產業可積極整合冷凍空調、壓縮 空氣、熱能與燃燒、電力及照明、遠程監控與預知維 護保養等技術,提供節能改善、策略分析及系統規劃 評估,并針對各設備系統效率之改善、系統之監控、 維護及調整、適當規格之選擇以及電力質量之改善 等方式,協助有效利用能源、提升機組效率.
1970年代能源危機后,整合型的能源技術服務 業(ESCO)應運而生,主要提供能源用戶診斷咨詢、 改善評估、設計及節能改善工程等,并對節能績效給 予保證、量測與驗證。目前全世界已有超過40個以 上國家積極推動能源技術服務業,政府的積極推動 是能源技術服務產業發展的關鍵因素,諸如要求公 共部門節能,使政府成為能源服務產業最有規模經 濟效益的客戶;訂立節能相關規范與配套措施;提供 獎勵或財務補助措施等[6].
1.4 節能減碳認證 目前在進行溫室氣體排放量盤查認證工作,主 要依據系參考包括政府部門之法規規范、聯合國氣 候變化綱要公約及IPCC指引、ISO 14064及14065 等國際溫室氣體盤查系列標準、溫室氣體盤查議定 書(GHG Protocol),以及國際間許多產業團體與非 營利組織所開發之相關盤查方法。因此溫室氣體認 驗證需熟悉各項相關規范內容,以提業溫室氣 體之登錄、盤查及查證以及各項方法論之擬定及撰 寫之協助,作為其進行溫室氣體排放量盤查、減量計 劃與提出相關報告的參考.
國際間也發展出
的各類能源效率標章,大致可 分為三大類:認證標章(Endorsement Labels)、比較 性標章(Comparative Labels)以及信息標章(Infor- mation-only Labels)。認證標章屬于認可標志,設 定特定的能源效率標準(通常以市場能源效率前 15%~20%之產品型號為門坎),針對符合或超過此 標準之產品授予標章;比較性標章是指提供相關信 息,以利消費者將特定型式之產品與市場相似型式 產品進行能源效率之相對比較,通常為法規強制性 之規范;信息標章則僅提供消費者產品之能源消費 量、能源效率指針等數據,產品間之能源效率比較則 由消費者自己進行數據收集與分析。歐盟各國則啟 動綠色能源認證,評估并認證再生能源發電是否滿 足規范。透過綠色認證的建立,以區分再生能源發 電的電力與其他來源之電力。產業未來要進行相關 能源效率標章申請文件的撰寫及能源效率的查證 等,都需要相關服務的協助.
1.5 碳資產管理 京都議定書生效后,溫室氣體的管制與交易儼 然形成新的探討熱潮。若企業可以通過國際間認可 的彈性減量機制,自國際上獲得資金和技術,進行節 能減碳工作,溫室氣體減量將成為有價值且可交易 的資產[7]。碳資產管理的主要目的,是評估溫室氣 體減排項目的潛在效益,以期協助產業開發其在碳 市場的潛在價值、規劃執行項目所需的資金來源、取 得溫室氣體減排認證(CERs/VERs)以及出售溫室 氣體減排認證等[8]。碳資產管理業務范圍可包括: 國際碳資產交易、碳資產規劃等服務項目。國際碳 資產交易的部分,可協助業界進行溫室氣體交易策 略,尋找與篩選最合適的減量項目,進行實地核查并 確定項目的可行性和可靠性,協助完成溫室氣體減 量采購協商等服務。此外碳資產規劃則包括協助溫 室氣體減量項目方法學撰寫、碳市場投資的風險評 估,協助進行碳市場開發策略的制訂,協助建立關于 碳市場的操作能力以及投資咨詢至購買CERs的服 務等.
2 結論 鑒于溫室效應對于全球各地氣候變化的影響已 經相當明顯,人類開始體會到,唯有確保環境生態資 源的穩定,才能維持人類社會經濟的永續發展,因此 必須同時考慮并選擇采取積極的應對措施。節能減 碳相關產業多屬新興產業,建議負責相關產業發展 的政府單位應確實評估節能減碳相關新產業之發展 潛力,確定發展對象,擘劃出因應節能減碳議題之產 業發展策略及措施.
參考文獻: [1] Climate Capital Network.CSR News-Climate Capital Network Launches Global Market for Climate Change Investments[DB/ OL].http:∥csrwire.com/News/11435.html,2008.
[2] 林唐裕,吳再益,梁啟源.發展減溫產業之潛力及其對總體經濟之影響[R].臺北:行政院經濟建設委員會,2006.
[3] International Energy Agency. Energy Technology Perspectives 2008[M]. France: OECD/IEA, 2008.
[4] International Energy Agency. World Energy Outlook 2008[M]. France: OECD/IEA, 2008.
[5] 李麗玲. LED照明技術及標準發展現況[J].能源報導月刊,2008(6):20-22.
[6] 呂錫民,陳發林,張憶琳.由美日節能成功案例規劃臺灣未來節能策略[J].能源報導月刊,2007(7):14-16.
作者簡介:李惠民,博士后,主要研究方向為氣候變化政策。
基金項目:第47批博士后科學基金(編號:20100470304)。
(清華大學公共管理學院,北京 100084)
摘要 中國應對氣候變化的政策過程具有明顯的自上而下特征,美國應對氣候變化的政策過程則呈現出自下而上的特點。中美之所以形成兩種截然不同的氣候變化政策過程,主要原因在于兩國政治制度和經濟基礎的不同。中國集中式民主使中央政府具有絕對的政治權威,中央政府的決策能夠迅速地傳遞到各級政府并得以實施。作為一個代議制國家,美國中央政府的決策受各種利益集團的影響較大,立法過程更為復雜和漫長。在以經濟增長為基礎的政治錦標賽下,中國的地方政府更關心經濟增長;美國的經濟已經高度發達,民眾對氣候變化的關心程度更高,同時,美國的地方政府在環境立法上擁有更多的自,這導致美國的地方政府紛紛出臺各自的應對氣候變化政策。美國的應對氣候變化政策過程過于緩慢,但自下而上的政策形成體系使地方政府提出的減排目標更適合于自身情況,有助于實現較低的減排成本;中國應對氣候變化的政策過程具有高效性,但自上而下的政策形成體系忽視了地區差別,對各地方政府造成了較大的減排壓力,從而不得不付出更高的減排成本。
關鍵詞 氣候變化;政策過程;溫室氣體減排
中圖分類號 F205文獻標識碼 A文章編號 1002-2104(2011)07-0051-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.07.009
作為世界上最大的兩個溫室氣體排放國,中國和美國在國際氣候談判中具有重要地位,其應對氣候變化的國內政策受到了國際社會的普遍關注。2006年,中國“十一五”規劃提出了2010年單位GDP能耗較2005年下降20%的戰略目標。在隨后的兩年時間內,通過節能目標責任制將節能目標逐級分解到了省、市、縣甚至鄉鎮,通過自上而下的行政手段,初步形成了國家的節能管理體系。2009年11月哥本哈根國際氣候談判前夕,中國國務院常務會議提出了2020年單位GDP碳排放比2005年下降40%-45%的溫室氣體減排目標。能耗目標向碳耗目標的轉變,意味著氣候變化議題在中國各項政策中優先度的提升。美國方面,盡管2001年布什政府拒絕了《京都議定書》,但國會關于氣候變化政策的提案卻不斷涌現。2007年參議員Lieberman和Warner提出的《美國氣候安全法案(America's Climate Security Act)》是第一部在議會委員會層面得到通過的溫室氣體總量控制和排放交易法案,曾一度引起人們關注,但在2008年6月的最終表決中未獲通過。2009年,眾議員 Waxman和Markey提出的《2009美國清潔能源與安全法案(American Clean Energy and Security Act of 2009)》成為美國歷史上第一部在眾議院通過的限制溫室氣體排放總量的氣候變化法案,但該法案目前仍在參議院討論。國家氣候變化政策立法的困難,使美國難以形成國家層面的溫室氣體減排行動。與此同時,地方政府的溫室氣體減排行動得到了快速發展。截至2007年4月,以紐約為首的684個市政府制定了市級的溫室氣體減排目標,以加州為代表的17個州政府制定了州一級的溫室氣體減排目標,一些跨州的區域性溫室氣體減排行動也已展開。制定了溫室氣體減排目標的州和市,人口占美國總人口的53%,溫室氣體排放占美國2007年總排放的43%[1]。州和市通過自下而上的方式影響著美國氣候變化國家政策的形成。本文主要就中美兩國的氣候變化政策過程進行比較,并分析了自上而下和自下而上的兩種政策體系在應對氣候變化方面的長處與不足,從而為我國氣候變化政策的制定提供一定的借鑒。
1 中美兩國的碳排放概況
中國和美國是世界上碳排放量最大的兩個國家。1990-2007年,美國能源相關的CO2排放由50.4億 t上升到60億 t,2008年略有下降,但仍達58.3億 t。同期,美國碳排放占世界排放總量的比例由23.2%下降到19.2%左右。1990-2008年,中國的碳排放經歷了緩慢增長―緩慢下降―快速增長的三個階段。1990-1997年,中國的CO2排放由22.9億 t上升到31.1億 t,平均每年增加1億 t左右;1997-2000年,中國在快速的經濟發展過程中實現了碳排放量的下降,由1997年的31.1億 t下降到2000年的不到28.7億 t,平均每年減少近1億 t;2000年之后,中國的碳排放快速增長,2008年碳排放量達到65.3億 t,平均每年增加4.6億 t左右。1990-2008年,中美兩國的碳排放占世界總排放的比例由33.8%上升到40.7%。
從人均來看,2006年,中國人均CO2排放量為4.8 t,美國為19.8 t,是中國的4倍多。從累計排放來看,1850-2006年,中國累計排放占世界排放的8.62%,美國為29%,是中國的三倍多。2006年,中國的人均排放和累積排放仍低于世界平均水平。從發展階段上看,美國已成為世界上最為發達的國家,而中國尚處于發展中階段,2009年,中國人均GDP僅為美國的5.4%左右。
1992年通過的《聯合國氣候變化框架公約》,確立了“共同但有區別”的責任原則。美國作為發達國家,需要承擔量化減排義務。2001年美國政府退出《京都議定書》以來,其應對氣候變化的消極態度受到了國際社會的普遍譴責。作為發展中國家,中國不需要承擔量化減排義務,但由于碳排放量總量較高且增長迅速,近年來中國正受到國際社會越來越大的減排壓力。
數據來源:U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics-Total Carbon Dioxide Emissions from the Consumption of Energy[EB/OL].[2010-12-08]. .
[8]Byrne J, Hughes K, Rickerson W, et al. American Policy Conflict in the Greenhouse: Divergent Trends in Federal, Regional, State and Local Green Energy and Climate Change Policy[J]. Energy Policy, 2007, 35:4555-4573.
[9]Lillis M. Coal, Electric Industries Big Winners in Climate Bill Deal[N/OL]. The Washington Independent, 2009-05-15[2010-08-21].省略/43264/coal-electric-industries-big-winners-in-climate-bill-deal.
[10]希爾曼, 史密斯. 氣候變化的挑戰與民主的失靈[M]. 北京:社會科學文獻出版社, 2009. [David Shearman, Joseph Wayne Smith. The Climate Change Challenge and the Failure of Democracy [M]. Beijing: Social Sciences Academic Press, 2009.]
[11]何建坤,劉濱,陳文穎.有關全球氣候變化問題上的公平性分析[J].中國人口?資源與環境,2004,(06):12-15[He Jiankun,LiuBin,Chen Wenyin. Analysis on the Equity of Global Climate ChangeIssues[J].China Population Resources and Environment,2004,(06):12-15.]
[12]樊綱,蘇銘,曹靜.最終消費與碳減排責任的經濟學分析(J).經濟研究,2010,(01):4-14. [Fan Gang,SuMing,Cao Jing.An Economic Analysis of Consumption and Carbon Emission Responsibility[J]. Economic Research Journal,2010,(01):4-14.]
[13]潘家華,陳迎.碳預算方案:一個公平、可持續的國際氣候制度框架[J].中國社會科學,2009,(5):83-100. [Pan Jiahua. Chen Ying.The Carbon Budget Scheme:An Institutional Framework for aFair and Sustainable World Climate Regime[J].Social Sciences in China,2009,(5):83-100.]
[14]安東尼?吉登斯.氣候變化的政治[M]. 曹榮湘譯.北京:社會科學文獻出版社,2009:98. [AnthonyGiddens.The Politics of Climate Change[M].Trans by Cao Rongxiang.Beijing: Social Sciences Academic Press,2009:98.]
Comparison of Climate Change Policy Processes between China and USA
LI Hui-min MA Li QI Ye
(School of Public Policy & Management, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
不同的國家各懷不同的利益訴求,即便是在被稱為“人類為拯救地球達成共識的最后一次機會”――德班大會上,也難以避免上演各個談判集團之間的拉鋸戰。
氣候變化是國際社會普遍關心的重大全球性問題。氣候變化既是環境問題,也是發展問題,但歸根到底是發展問題。
2011年11月28日至12月9日,《聯合國氣候變化框架公約》第17次締約方會議在南非德班召開,各締約方在會議上的唇舌激辯、互不讓步,再次顯示出全球氣候變化問題已經不是單純的科學問題,而是上升為國際政治問題。溫室氣體的排放對全球氣候的影響不存在地域間的區別,無論哪一國排放多少溫室氣體,其排放造成的危害均由地球上全體人共同承擔。所以,要控制溫室氣體的有限排放,就要求全球各國來共同努力嚴格執行一套完備的溫室氣體減排方案。
值得欣慰的是,德班氣候大會各國代表經過數十小時最后“加時沖刺”,到12月11日清晨,4份決議艱難降生。它們分別涉及《京都議定書》第二承諾期、長期合作行動計劃、綠色氣候基金和2020年后減排的安排。這標志著,德班氣候大會幾經轉折后交出了一份積極的答卷,回應了國際社會關于應對氣候變化進程的新期待。
發達國家減緩方案層出不窮
早在德班會議召開前,世界各國的研究機構對2012年后國際氣候制度下減緩問題已經提出了許多不同方案,新的方案仍層出不窮。這些方案中多數是發達國家學者設計的,由于受到所代表國家立場的局限,這些方案都難以兼顧公平和可持續原則,即使是為發展中國家利益考慮的方案,也難以從根本上體現發展中國家的現實國情和根本利益。
英國全球公共資源研究所(GCI)提出的“緊縮趨同”方案,設想發達國家與發展中國家從現實出發,逐步向人均排放目標趨同,從而在未來某個時點上實現全球人均一致。這種方案從公平角度看,默認了歷史、現實以及未來相當長時期內實現趨同過程中的不公平。雖然符合發達國家占用全球溫室氣體排放容量完成工業化進程后向低碳經濟回歸的發展規律,但對仍處于工業化發展階段中的發展中國家的排放空間構成嚴重制約,客觀上并不公平。
巴西案文是考慮歷史責任方案的代表。因為溫室氣體在大氣中有一定的壽命期,今天的全球氣候變化主要是發達國家自工業革命以來200多年間溫室氣體排放的累積效應造成的,因此,在考慮現實排放責任的同時,追溯歷史責任,才能更好地體現公平。巴西案文原只針對發達國家,后來發達國家學者將這一方案擴展到發展中國家。但是,這種基于歷史責任的減排義務分擔方法,只考慮國家的排放總量,而不考慮人均排放;只強調污染者要為歷史排放付費,而沒有考慮處于不同發展階段的各國當前及未來發展需求,從公平角度看存在偏頗。
瑞典斯德哥爾摩環境研究所(SEI)學者提出的溫室發展權(GDR)框架,認為只有富人才有責任和能力減排,通過設置發展閾值,保障低于發展閾值的窮人的發展需求。該方法采用超過發展閾值的人口的總能力(經購買力平價調整的GDP)和總責任(累積歷史排放)兩個指標,對實現全球升溫不超過2度目標所需要的全球減排量進行減排義務分配。但是,該方法只考慮各國排放的歷史責任,不考慮未來排放需求。而且,發展閾值的假設,累積歷史排放的計算,以及所需統計數據的來源等問題也存在爭議。
我國在應對氣候變化方面,學術界提出了哪些方案?在國內,比較有代表性的方案是國務院發展研究中心提出的“建立國家賬戶”方案和中國社科院提出的碳預算方案。
國研中心“建立國家賬戶”方案
國務院發展研究中心就“應對全球氣候”成立課題組,并提出卓有建樹的全球溫室氣體排放的理論框架和解決方案――建立國家排放賬戶。
“建立國家賬戶”方案力圖克服《京都議定書》的缺陷,同時又保留其優點。在該方案中,通過明確界定各國排放權來為各國建立起“國家排放賬戶”,使“共同但有區別的責任”得以明確界定,所有國家均可以納入全球減排協議。與此同時,這一方案對現有各種國際合作機制和國內減排機制則具有高度開放性和兼容性。參與方案討論的劉培林博士在接受記者采訪時說:“我們提出的這一套方案首先體現了‘公平’,這樣算下來以后,我們中國并沒有占多少便宜,但是也不能吃虧,像發達國家以前排的多,以后就得少排,發展中國家反之。”
“建立國家賬戶”方案包括三個步驟:(T0代表過去――工業革命或其他時點,T1代表當前,T2代表未來某一時點刻――2050年)
第一步:根據目前大氣層中溫室氣體總的累計留存量以及人均相等的原則,界定T0-T1期間各國的排放權。各國排放權與實際排放之差,即為其排放賬戶余額。這樣,我們可以為每個國家建立起“國家排放賬戶”,并將超排國家模糊不清的“歷史責任”明確轉化為其國家排放賬戶的赤字,欠排國家的排放賬戶余額則表現為排放盈余。每個國家排放賬戶上的余額,明確代表各國的“歷史責任”或權利。
第二步:科學設定T1-T2期間未來全球排放總額度,并根據人均相等的原則分配各國排放權。每個國家在T1-T2期間新分配的排放額度,加上T0-T1期間的排放賬戶余額,即為該國到T2時點時的總排放額度。
第三步:建立包容開放、多元化的國際合作機制和國內減排實現機制,對各種有利于節能減排的國際、國內方案持開放態度,鼓勵其相互競爭,但這些方案的效果,均要最終反映到各國排放賬戶余額的變化上。這樣,現有國際合作機制和國內減排機制就可以廣泛包容在國研中心課題組方案之中(IETS、JI、CDM、國際減排公共基金等)。
國研中心“應對全球氣候變化”課題組認為:目前關于溫室氣體減排的討論,大都假定減排與經濟發展存在兩難沖突,隨著技術進步,特別是新能源領域的創新加快,低碳經濟發展模式逐漸替代傳統高排放發展模式展現出巨大潛力,新技術之所以涌現,是因為市場為這種創新活動提供了賺取利潤的機制。如果各國排放權能夠得到明確界定和嚴格保護,并建立起相應的市場交易機制,則減排就成為一種有利可圖的行為,這將為低碳技術和低碳經濟的發展提供強大動力,長遠來看,溫室氣體減排將會使人類社會更加繁榮和可持續地發展。
社科院的碳預算方案
中國社科院城市發展與環境研究中心主任潘家華帶領大團隊提出碳預算方案,他們依據人文發展理論,從人的基本需求的有限性和地球系統承載能力的有限性公理出發,強調國際氣候制度應保障優先滿足人的基本需求,促進低碳發展,遏制奢侈浪費,同時滿足公平分擔減排義務和保護全球氣候的雙重目標。
潘家華認為,從全球能普遍認同的公平理念出發,提出公平原則應該具有以下幾層含義:
首先,公平的本意是人與人之間的公平,這與人均排放方法的基本出發點是一致的。盡管當代國際社會是以國家政治實體為單元,通過政府間的國際氣候談判來解決氣候變化問題,但是,倫理學上公平的本意,不是保障國家之間的“國際公平”,而是促進人與人之間的“人際公平”。這是因為衣、食、住、行、用等個人消費都要消耗能源,社會的正常運轉所必須的公共消費也需要消耗能源。在以化石能源為基礎的能源體系還難以徹底改變的情況下,溫室氣體排放權顯然是保障人生存和發展的基本人權的重要組成部分。
其次,促進人與人之間的公平,關鍵是保障今天生活在地球上的當代人的權利,使每個人都能公平地享有作為全球公共資源的溫室氣體排放權。溫室氣體排放歸根到底來源于人的消費需求,事實證明,控制人口的政策對于減緩全球氣候變化具有重要意義 。這就需要選定基準年人口作為排放權分配的基礎。我們認為,當代人是歷史的傳承,掌控未來人口。因此,以當代人口數量作為排放權分配的基礎,符合公平要求。當然,排放權作為一種人權,人口遷移,排放權也相應遷移。
第三,促進人與人之間的公平,關鍵不是現實或未來的某個時點上流量(年排放)的公平,而是包括歷史、現實和未來全過程的存量公平,可以從歷史評估起始年(例如1900年)到未來評估截止年(例如2050年)總累積排放量來衡量。溫室氣體排放是伴隨工業化、城市化和現代化而迅速增加的,工業化、城市化進程的完成表明城市基礎設施、房屋建筑和區域性的交通、水利等基礎設施基本到位,一旦完成,無需繼續增加,只需對存量維護和更新。發展中國家開始工業化進程較晚,歷史上消耗排放權較少,積累的社會財富較少,因而當代人的發展水平也較低,基本需求尚未滿足的現象仍普遍存在,未來在實現工業化進程中的排放需求較大。歷史排放與未來需求之間存在負相關關系,因此尋求從歷史、現實到未來全過程的存量公平,相比只看未來剩余排放空間默認歷史排放不公平的分擔方法,更具合理性。