面向县级市的碳达峰路径规划——以高碑店市为例

面向县级市的碳达峰路径规划——以高碑店市为例

梁丰,，马志伟,薛子啸,李志军

高碑店市发展和改革局 北方工业大学

摘要：城市是实现碳达峰碳中和战略的主体，本文以京南保北地区代表性县级市——高碑店作为研究对象，探讨了实现县级市碳达峰目标的路径规划。本文首先基于LEAP模型对高碑店市的2022-2035年的碳排放总量进行了预测分析，然后对建筑、工业和交通三个不同领域的节能减排任务目标进行了推算，并分别给出了实现碳达峰的路径规划，以期为城市管理部门制定减排措施提供参考。

关键词：碳达峰；减排路径；LEAP模型

Carbon peak path planning for county-level cities: A case study of GaoBeiDian City

Abstract: The city is the main body of achieving the carbon peak and carbon neutrality strategy. This paper takes GaoBeiDian, a representative county-level city in the south of Beijing and the north of BaoDing as the research object, and discusses the path planning for achieving the carbon peak goal of county-level cities. This paper first forecasts and analyzes the total carbon emissions of GaoBeiDian City from 2022 to 2035 based on the LEAP model, and then calculates the energy conservation and emission reduction tasks and objectives in three different areas of construction, industry and transportation, and gives the path planning to achieve the carbon peak, with a view to providing reference for the urban management department to formulate emission reduction measures.

Key words: Carbon peak; Emission reduction path; LEAP model

1.引言

习近平书记在第七十五届联合国大会上提出了“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的战略目标，为我国下一阶段的绿色发展和能源转型指明了方向。

城市作为“双碳”目标的主战场，应首先建立起精细化的碳排放核算体系，开展科学的路径分析研究。高碑店市作为隶属于保定市的县级城市，地处京、津、冀三角腹地，是京南保北重要的工业城市。本文以高碑店市为例，基于LEAP模型，结合实际的统计数据，提出四个碳排放情景并预测出其碳排放的总量数值；分别从建筑、工业、交通三个领域进行分析，提出了不同的规划路径，为三大领域协同实现“2030年前碳达峰”的目标任务提供了重要思路和具有可行性的路线图。

2. 高碑店市碳排放预测

2.1 LEAP模型

Leap模型作为一种“自下而上”的模型由瑞典斯德哥尔摩环境研究所美国中心开发，能够用于能源政策分析和减缓气候变化评估[1]。本文根据高碑店市的特点为其LEAP模型设置四个差异化的基本情景：

基准情景：经济发展和节能减排措施均根据《高碑店十四五规划》所提出的预期性要求设定。

高增长情景：经济总量高速增长，节能减排措施符合预期性要求。

规划基准情景：经济增长根据《高碑店十四五规划》，节能减排措施高出预期性要求。

规划高增长情景：经济增速和节能减排措施均高出预期性要求，在高经济增长的同时实现高效益低污染。

以2017年为基年，2025年为近期目标年，2030年为远期目标年；对于2017-2021年为模拟校验区间，统计出相关的设置参数如表1所示[2][3]。

表格 1LEAP模型校验区间年主要参数设置

2.2碳排放总量分析

根据LEAP模型来测算到2035年高碑店市在四种情景下的碳排放总量：在基准情景和高增长情景下高碑店市碳排放量呈持续增长的趋势，均无法在2030年前完成碳达峰的目标；在规划基准和规划高增长情景下分别于2025年和2030年完成碳达峰的目标。

图 1 碳排放预测

2.3 2022-2030历年所需减排目标

为了实现在2030年前实现碳达峰的目标，将基准情景和规划基准情景、高增长情景和规划高增长情景一一进行对比，确立逐年的减排目标：

图2 预计减排目标

3.碳达峰路径分析研究

3.1 建筑领域

能源消耗的三大领域是建筑、工业和交通，同时也是主要的温室气体排放源。据国际能源署统计[4]，建筑能耗占世界终端能耗总量的35%，中国的建筑能耗占其终端能耗的20%。

虽然建筑能耗持续增长，但相应地也有着巨大的节能减排潜力，建筑部门减排潜力达到74%[5]，在三大能耗部门中占据首位，是工业部门减排潜力的1.5倍。

建筑业作为高碑店市的支柱行业，建筑部门是我市对应气候变化和节能减排的重点领域，同时也是我市实现碳达峰的关键。

3.1.1分析方法

(1)总体技术路线：

提出针对高碑店市建筑领域碳排放的总体技术路线，通过四个步骤，按部就班地对碳排放进行核算和合理预测；根据预测来对高碑店市建筑碳达峰进行路径规划，实行节能减排措施。

图3 技术路线

(2)核算边界：

2000年后原建设部正式将狭义建筑碳排放作为我国开展建筑碳排放统计的边界。建筑碳排放定义为建筑使用过程中的碳排放，包括照明、采暖、空调、炊事和各类建筑内使用电器的终端碳排放[6]。因此，在本文中界定研究范围为建筑运行阶段的能耗如图,其对应的碳排放量即为建筑运行阶段的碳排放量。

图4 建筑核算边界

(3)参数设置

在本节高碑店市建筑碳达峰路径分析中得参数设置主要由基准数据组成：

表2 建筑基准数据

碳排放强度：

图5 碳排放强度

(4)碳排放核算：

本节路径分析研究选取2019年作为基准年，结合基础参数通过排放因子法[7]对高碑店市建筑领域碳排放进行核算：

表3 建筑碳排放

3.1.2建筑碳达峰减排目标

通过本节的参数设置和城市碳排放数据，通过线性回归模型对高碑店市2022-2035年建筑领域碳排放进行预测：

在基准情景和高增长情景下高碑店市建筑领域碳排放均未达峰，通过路径分析研究对情景进行规划，在规划基准情景和规划高增长情景下在2024年和2030年分别达到峰值为1455961.82和1482554.04吨CO2

通过对基准情景、规划基准情景和高增长情景、规划高增长情景两两对比，得出在不同情况下2022-2035年高碑店市建筑领域碳排放减排目标：

图 6 建筑碳排放预测

图7 建筑碳排放减排目标

3.1.3建筑碳达峰总体措施

在当前低碳社会发展模式下，应尽快提高建筑节能技术水平，加强建筑节能标准的执行力度，合理化建筑用能方式；在保证经济社会发展的同时开启建筑节能减排的各项举措。加大建筑节能改造力度，推动绿色建筑发展、可再生能源建筑的规模化应用，推广绿色建材和装配式建筑，公共建筑用能结构清洁优化，实施建筑领域碳排放权交易和碳税政策等市场经济措施等，促使高碑店市建筑碳排放达峰尽早实现。

采取政策调控建筑的发展规模，减缓建筑行业和房地产企业的发展力度，降低建筑的开发力度，减少建筑空置率，使现有建筑得到充分有效的利用，减缓建筑能源消耗和温室气体排放，从而降低建筑的碳排放峰值水平。

表5 建筑碳达峰措施

3.2 工业领域

中国目前处于工业化中期，高能耗、高排放产业占比较高，能源利用效率与国际领先水平差距较大，高碳工业化特征明显。工业能源消费占中国总能源消费的比重始终在70%以上[8]。

高碑店市工业经济强。形成汽车制造、机械制造、饮品食品、建筑建材、箱包加工等五大支柱产业。工业增加值占到全市经济总量的50%以上，是“河北省区域特色经济示范市”。本节旨在预测高碑店市2022-2035年工业领域的碳排放，分析支持实现行动计划中工业领域碳达峰及达峰前后的可行行动领域与措施。

3.2.1分析方法

(1)总体技术路线：

以2019年为基准年，通过总体技术路线来对高碑店市工业领域按行业进行结构分解，分析工业部门碳排放的影响因素[9]，通过相关模型预测计算碳达峰峰值及时间，进而分析高碑店市工业部门的减排路径，最后根据研究分析为高碑店市工业领域碳达峰提出相关政策建议。

图 8 总体技术路线

(2)核算边界：

现代的工业体系中，所有的工业总共可以分为39个工业大类，本节所分析研究的高碑店工业领域数据主要涉及工业中的规模以上工业。

(3)参数设置：

在本节的分析研究中的参数主要由基准年数据和专家预测数据组成[2][3]。

表格 6 工业参数设置

各类能源的标准煤这算系数和碳排放因子系数[3]:

表格 7 折算系数

3.2.2工业碳排放核算

本节高碑店市工业领域碳达峰路径分析选取2018年作为基准年，主要使用排放因子法对规上工业各行业碳排放和工业总碳排放进行核算：

2018规上工业各能源碳排放：

表格 8 规上工业各能源碳排放

2018年规上工业碳排放占工业总碳排放的38.7%，规上工业能耗品类减少，主要涉及原煤、天然气、油品、电力和热力；主要能耗结构以电力为主，占规上工业能耗总量的41%，居各类能源消费品种之首；其次是原煤，占比33%；汽油和热力占比为第三位、第四位，分别占13%和9%；其余能耗品种占比较小。

2018-2021年高碑店市工业领域进行碳排放核算：

图9 18-21工业碳排放

高碑店市碳排放总量和规上工业碳排放量均呈现出整体下降的趋势。

3.2.3工业碳达峰减排目标

(1)碳排放预测：

高碑店市2004年-2021年的工业增加值变化趋势具有一定的线性拟合度；2018年工业增加值占全市GDP的36.45%，2019、2020、2021年分别为37.52%、31.30%和30.44%，整体呈下降趋势；工业增加值在现实中的增长会出现一定的波动，不可能始终保持斜率水平，因此为降低后续年份的预测误差，体现增长值趋缓的趋势，再次预测表达式中乘以修正系数，将在时间节点2025、2030、2035年区间的预测值分别乘以系数0.99、1.00和1.01.将时间节点结合基准情景GDP逐年预测值，通过线性回归方程对高碑店市未来的工业增加值进行预测：

图 10 预测工业增加值

根据城市碳排放数据和本节的线性回归方程，对高碑店市工业领域碳排放基准情景、规划基准情景、高增长情景和规划高增长情景进行预测，并给出历年所需的减排目标数据：

图 11 基准情景减排目标

图 12 高增长情景减排目标

在基准情景中，高碑店市工业领域碳达峰在2025年达到峰值为48.64万吨，之后一直呈逐年下降的趋势；在规划之后，碳排放量在2022年达到峰值为45.16万吨。而在高增长情景中，高碑店市工业碳排放在2026年达到峰值为49.92万吨，在规划之后于2022年即达到峰值45.42万吨。

通过本节的研究分析，基准情景和高增长情景分别在2025年和2026年能完成碳达峰的目标任务。而在规划之后，对高碑店市工业领域每一年的碳排放提出减排目标，根据影响工业碳排放的四个驱动因素实施不同的措施，使得在规划基准情景和规划高增长情景下的工业碳排放均在2022年实现了碳达峰。

3.2.4工业碳达峰总体措施

总结前文的主要分析研究，再借鉴研究结果的基础上，明确高碑店市工业行业碳排放减排路径，并提出具有针对性的政策建议。

表9 工业碳达峰措施

3.3 交通领域

碳达峰、碳中和战略下我国汽车产业减碳仍面临严峻挑战。欧美交通碳排放均于2007年左右达峰，我国目前也正通过汽车电动化等途径推动交通领域在2030年实现碳达峰，交通产业需承担更多的减碳责任。

3.3.1分析方法

(1)总体技术路线：

通过总体技术路线来梳理清晰高碑店市交通相关的碳排放方式和路径，并能够进行交通碳排放估算，有的放矢地提出节能减排的建议并规划路径。

图 13 总体技术路线

(2)核算边界：

在交通碳排放的测算中遵循“属地原则”，并包括了三种范围的排放：城市界内交通活动化石燃料燃烧引起的排放；城市界内交通活动来自电网的电力产生的排放；城市相关跨边界交通活动引起的排放。

(3)参数设置：

在本文的交通碳达峰路径分析中的参数主要有基础年数据[2]和专家预测数据组成[10]：

表格 10 参数设置

3.3.2交通碳排放核算

本交通路径分析研究使用了两种方法结合高碑店市的基本交通数据来对碳排放量进行核算：

通过计算得出高碑店市2021年的各类交通碳排放量：

表格 11各类交通碳排放

(1)减排目标：

根据城市碳排放数据和情景设置，对交通领域碳排放预测仍设置为基准情景、规划基准情景、高增长情景和规划高增长情景，并两两相比，得出2030年碳达峰期间乃至2035年的逐年交通碳排放数据和减排目标：

图 14 基准情景交通碳排放预测

图 15 高增长情景交通碳排放预测

由图1、2可知在基准情景和高增长情景下。高碑店市交通领域的碳排放一直呈增长状态，且在2030年乃至2035年仍未实现碳达峰的要求。

通过本方案的分析研究，对基准情景和高增长情景分别进行规划：对交通领域每一年的碳排放提出减排目标，根据影响交通碳排放的四个驱动因素实施不同的措施，使其在经济不断增长的情况下，规划基准情景和规划高增长情景的交通碳排放均在2030年实现了碳达峰。

3.2.3交通碳达峰总体措施

本文对高碑店市交通领域碳达峰的各项实施措施进行了时间安排，分为三个时期：近期（至2025年），碳达峰期（至2030年）和中期（至2035年）。

表格 12 交通碳达峰措施

备注：*每年每辆新能源汽车减排量约0.6吨二氧化碳

      *高碑店市目前并无共享单车体系，需在重点地域增设共享单车

      *指导驾驶员改善驾驶行为，可减少机动车能耗，相同条件下百公里油耗平均可下降0.74L，节约用油达7%

4.结论

本文以高碑店市作为研究对象，探讨了实现县级市碳达峰目标的路径规划。考虑了经济发展在基准增长与高增长、减碳力度在原有计划与新规划设定互相组合的四种情景，基于LEAP模型对高碑店市的2022-2035年的碳排放总量进行了预测分析，通过将四个情景两两对比可以得出历年总体节能减排目标。进一步地，针对对高碑店市的建筑、工业和交通三个不同领域的节能减排任务目标进行了推算，并分别给出了实现碳达峰的路径规划，以期为城市管理部门制定减排措施提供参考。

参考文献：

[1]LIN B Q，OUYANG X L．Analysis of Energy-Related CO2( Carbon Dioxide) Emissions and Reduction Potential in the Chinese Nonmetallic Mineral Products Industry ［J］． Energy，2014，68: 688－697

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[8]杨楠. 京津冀工业生产碳排放清单研究与重点城市工业低碳发展情景分析[D].北京工业大学,2021.DOI:10.26935/d.cnki.gbjgu.2021.000388.

[9]魏一鸣.  中国能源报告[M].  科学出版社, 2008

[10]刘云. 兰州市机动车限行的环境效应及政策再设计[D].兰州财经大学,2018.

（高碑店市双碳行动目标规划（2021-2030）项目（DSZB-2022-052）研究成果）