低碳经济相关研究述评

7.1.1　低碳经济的内涵

低碳经济理论是建立在自然规律基础上的经济理论。它依据基本的地球物质循环(尤其是碳循环)和碳平衡的原理，计算各种公共工程和商业活动的碳排放及碳预算收支，同时，通过衍生产品市场机制和“京都机制”使得碳排放权得以自由交易^[1]。“低碳经济”概念首先于2003年2月24日由英国在《我们未来的能源——创建低碳经济》白皮书中提出。白皮书指出，低碳经济是通过更少的自然资源消耗和更少的环境污染，获得更多的经济产出;低碳经济是创造更高的生活标准和更好的生活质量的途径和机会，也为发展、应用和输出先进技术创造了机会，同时也能创造新的商机和更多的就业机会。简言之，低碳经济指的是在发展中排放最少的温室气体，同时获得整个社会最大的产出。

诸大建(2008，2010，2011a，2011b)认为，低碳经济的核心内容是经济社会发展需要与化石能源消耗和二氧化碳排放脱钩，而衡量低碳经济绩效的重要标准是，将低碳排放与经济增长整合起来的碳生产率。因此，任何强调有低碳没有经济或者有经济没有低碳的观点，都不能认为是真正的低碳经济。而当前认识中的误区，恰恰是将低碳与经济分割开来。实际上，低碳经济不是不要经济，而是要从更大的经济走向更好的经济。

金乐琴、刘瑞等认为，低碳经济不是一个简单的技术和经济问题，而是一个涉及经济、环境、社会系统的综合问题^[2]。从经济系统来讲，低碳经济意味着经济发展与温室气体排放之间关系的“脱钩”，即GDP的增长率高于温室气体排放的增长率(相对脱钩)，或者经济稳定增长而温室气体排放量零增长甚至减少(绝对脱钩);从环境系统来讲，低碳经济所确立的是一种在促进发展的前提下解决气候变化问题的基本思路，与单纯的节能减排思路相比，它强调发展与减排的结合，重点在低碳，目的在发展，通过改善经济发展方式和消费方式来减少能源需求和排放，而不是以降低生活质量和经济增长为代价实现低碳目的;从社会系统来讲，低碳经济还关系到人类的发展权和社会公平问题，不同的国家由于发展水平不同，面临的发展潜力和减排空间不同，要设计合理的、能被国际社会认同的碳排放方案，必须从社会公平与人类可持续发展的角度考虑。

李风亭等认为狭义的“低碳经济”是以减少碳排放为主要目标，构建以低碳技术、低碳产品为竞争手段的新型低碳市场及其贸易规则与财税体系^[3]。从广义的理解看，“低碳道路”的核心应该是把减少碳排放的理念整合到社会经济的各项活动中，通过建立经济高效、能源节约、低碳排放的生产方式和消费方式，形成可持续的低碳能源系统、技术体系和产业结构，实现经济增长、能源安全、节能、环保与温室气体减排等多重目标。

低碳经济这一理念始于气候变化和能源安全的考虑，随着实践的进展，低碳经济的内涵还会得到不断的拓展，人们从不同的角度提出对低碳经济的理解。总体而言，目前大多数学者认同低碳经济是一种以低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益为主要特征，以较少的温室气体排放获得较大产出的新的经济发展模式。

7.1.2　低碳经济的重心

低碳经济的重点在于改造传统高碳产业，加强低碳技术创新(周宏春，2009)。英、德两国政府调整产业结构，建设示范低碳发电站，加大资助发展清洁煤技术、收集并存储碳分子技术等研究项目，以找到大幅度减少碳排放的有效方法。德国还制定了二氧化碳分离、运输和埋藏的法律框架。日本政府为了达到低碳社会目标，采取了综合性的措施与长远计划，改革工业结构，资助基础设施以鼓励节能技术与低碳能源技术创新的私人投资。对可以大规模削减温室气体的捕捉及封存技术予以大力支持，提出从2009年开始进行大规模试验，并在2020年前投入实用。此外，日本还持续投资化石能源的减排技术装备，如投资燃煤电厂烟气脱硫技术装备，形成了国际领先的烟气脱硫环保产业。

低碳技术是指有效控制温室气体排放的新技术，包括节能、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、可再生能源及新能源开发、二氧化碳捕获与埋存等领域，它涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化、汽车等部门(丁丁等，2010)。在发展“低碳技术”方面，英国重点研究、开发和示范供暖与能源分布、大规模更洁净发电、可再生电力、化石燃料发电和碳捕获与存储、核电、低碳交通、可再生能源等低碳技术。日本将投入巨资开发利用太阳能、风能、光能、氢能、燃料电池等替代能源和可再生能源，并积极开展潮汐能、水能、地热能等研究。欧盟2007年底就提出了战略能源技术计划，该计划包括欧洲风能启动计划，重点是大型风力涡轮和大型系统的认证(陆上与海上);欧洲太阳能启动计划，重点是太阳能光伏和太阳能集热发电的大规模验证;欧洲生物能启动计划，重点是在整个生物能使用策略中，开发新一代生物柴油;欧洲二氧化碳捕集、运送和贮存启动计划，重点是包括效率、安全和承受性的整个系统要求，验证在工业范围内实施零排放化石燃料发电厂的生存能力;欧洲电网启动计划，重点是开发智能电力系统，包括电力贮存;欧洲核裂变启动计划，重点是开发第Ⅳ代技术。

周宏春(2009)提出中国低碳经济的发展重点在于以下几个方面:

(1)优化产业结构，发展具有低碳特征的产业。将产业结构调整作为发展低碳经济的重要途径。用高新技术改造钢铁、水泥等传统重化工业，优化产业结构，发展高新技术产业和现代服务业。在重视传统工业发展的同时，加快现代服务业的发展，如金融、保险、物流、旅游、教育、文化、科学研究、技术服务等，从而有效地减轻中国单位GDP的碳强度。

(2)发展有机、生态、高效农业，实现农业可持续发展。减少化肥和农业使用量，使用有机肥，利用生物链关系防治病虫害;充分利用农副业剩余物，例如农作物的秸秆综合利用到饲料、肥料、菌类基料、工业原料和发电等，还可以热解气化成可燃气体，充作燃料;推广太阳能和沼气技术。

(3)建设低碳城市和基础设施。在建筑设计上引入低碳理念，进行建筑节能设计，低碳施工与管理;发展低碳交通运输。

(4)建立低碳的生活方式和消费模式。

7.1.3　低碳经济的相关政策

2007年，欧盟委员会通过了欧盟战略能源技术计划，其目的在于促进新的低碳技术研究与开发，以达成欧盟确定的气候变化目标。欧盟为自己确定的应对气候变化目标是到2020年减少20%的温室气体排放量，到2050年则希望将温室气体排放量减少60%～80%，并且提出，若其他主要经济体也能承担此挑战性责任，则愿意在1990年的基础上削减到30%。2008年12月，欧盟最终就欧盟能源气候一揽子计划达成一致，批准的一揽子计划包括欧盟排放权交易机制修正案、欧盟成员国配套措施任务分配的决定、碳捕捉和储存的法律框架、可再生能源指令、汽车二氧化碳排放法规和燃料质量指令等6项内容。计划中指定的具体措施可使欧盟实现其承诺的“3个20%”——到2020年将温室气体排放量在1990年基础上减少至少20%，将可再生清洁能源占总能源消耗的比例提高20%，将煤、石油、天然气等化石能源消费量减少20%。

英国是欧盟成员国中最积极推进低碳经济政策的国家之一，承诺到2020年比1990年减排34%，而到2050年至少减排80%。英国《2008气候变化法案》(The Climate Change Act 2008)使英国成为世界上第一个为减少温室气体排放、适应气候变化而建立具有法律约束性长期框架的国家。此外，英国大力推进本国低碳经济的发展，继2003年和2007年两份能源白皮书后，英国于2009年7月15日又正式发布了名为《英国低碳转换计划》的国家战略文件，内容涉及能源、工业、交通和住房等多个方面。英国能源、商业和交通等部门也在同一天分别公布了一系列配套方案，包括《英国可再生能源战略》、《英国低碳工业战略》和《低碳交通战略》等。

澳大利亚在2007年新政府成立后，批准了《京都协定书》，于2008年发布了酝酿已久的《减少碳排放计划》政策绿皮书，提出了减排计划的三大目标——减少温室气体排放，立即采取措施适应不可避免的气候变化，推动全球实施减排措施。澳大利亚政府长期减排目标是2050年降至2000年气体排放的40%，并于2009年出台具体法规，2010年正式实施。

日本环境省在2004年发起“面向2050年的日本低碳社会情景”研究计划，其目标是为2050年实现低碳社会目标而提出具体的对策。2008年5月，该研究小组发布了《面向低碳社会的12大行动》，对住宅、工业、交通、能源转换、交叉部门等都提出了预期减排目标，并提出有相应的技术与制度支撑。2008年6月，日本首相福田康夫以政府的名义提出日本新的防止全球气候变暖的对策，即著名的“福田蓝图”，这是日本低碳战略形成的正式标志，它包括应对低碳发展的技术创新、制度变革及生活方式的转变，其中提出了日本温室气体减排的长期目标是到2050年日本的温室气体排放量比目前减少60%～80%。

自2005年2月《京都议定书》生效后，在美国政府拒绝签字的情况下，美国各州自发地提出温室气体减排计划。美国目前有22个州已经效仿欧盟提出了强制性的减排目标或者已通过相关法律。此外，美国一直以来注重节能减排政策，1990年美国开始实施《清洁空气法》，2005年通过《能源政策法》，2007年7月美国参议院提出了《低碳经济法案》。2009年4月初，美国国会公布了《2009美国清洁能源与安全法案》草案，提出了非常具体的二氧化碳减排目标——在2005年排放量的基础上，到2020年减排25%，到2050年减排83%。

意大利主要是通过节能减排的政策和措施以及技术开发来影响意大利的经济政策和经济发展。由于意大利的能源80%以上都依靠进口，因此意大利更加注重可再生能源和新能源的开发和利用，更加重视伴随着《京都议定书》的实施，欧洲总体能源政策以及世界能源市场变化带来低碳经济的发展。由于意大利政府重视落实《京都议定书》的义务，其采取的政策措施主要是通过提高能源效率、发展可再生能源并鼓励低碳技术的开发，以降低主要能源生产和消耗领域的二氧化碳排放水平，包括鼓励可再生能源发展的“绿色证书”制度、提高能源效率的“白色证书”制度、新近出台的2015法案中的能源一揽子计划以及向欧盟提出的能源效率行动计划等。

(1)“绿色证书”制度。“绿色证书”是指通过利用可再生能源向国家电网输送电力并由国家电网管理局认可后颁发的证书。它既是一种认证，又有具体的数量标准，每张证书代表5万千瓦时的可再生能源生产量，有效期为8年。

(2)“白色证书”制度。“白色证书”也称能源效率证(TEE)，是一个为减少能源消耗而出台的鼓励措施。

中国于1998年签署了《联合国气候变化框架公约》，在2002年核准了《京都议定书》。“十五”计划提出节能和减少主要污染物排放10%以上。“十一五”规划则把单位GDP能耗降低20%和主要污染物排放削减10%作为约束性指标。2007年党的十七大报告强调“加强应对气候变化能力建设，为保护全球气候做出新贡献”。2007年6月，中国政府发布了《中国应对气候变化国家方案》，提出了发展低碳能源和可再生能源，从能源开发利用的角度阐述“低碳发展模式”，确定了中国长期应对气候变化的框架。同年，国务院印发《节能减排综合性工作方案》，提出了45条具体工作安排，国家发改委制定的《单位GDP能耗考核体系实施方案》明确提出，对各省级人民政府要实行节能减排的问责制和一票否决制。

7.1.4　低碳经济的研究动向

当前，国际上有关低碳经济研究(任奔等，2009;姚良军等，2010;郎春雷，2009)的主要内容有:

(1)能源消费与碳排放。包括与碳排放有关的能源消费结构的转换和低碳排放能源系统的建立。

(2)经济发展与碳排放。主要探讨不同经济发展模式、阶段、速度与碳排放的关系。

(3)农业生产与碳排放。包括土地利用变化、农业土地整治、农业生产水平与结构的变化等。

(4)碳排放的经济风险分析与减排对策研究。

(5)此外，在研究方法上除了简单的相关分析、区域对比分析之外，一些基于大量数据的综合模型分析也越来越受到重视，如碳循环能源模型、动态综合评估模型、能源消费碳减排经济关联模型等。然而，对于产生碳排放基础的内部各要素间能力转换过程及其相互作用和影响尚未获得令人满意的进展。

通过对全球13个地区的产业共生园区的研究，发现了产业共生网络具备节省能源和温室气体减排的作用，对低碳经济的实践具有重要贡献，详见表7-1。

表7-1　全球13个地区产业共生网络对低碳经济的贡献

续 表

7.1.5　碳排放的核算方法

7.1.5.1　碳源的概念

温室气体的源是指向大气排放温室气体、气溶胶或温室气体的任何过程或活动。温室气体的汇是指从大气中清除温室气体、气溶胶或温室气体的任何过程、活动或机制(IPCC，1990)。温室气体的源有自然源和人为源之分，后者是由人为活动引起的，人为源的增加被认为是目前大气温室气体浓度逐渐上升的主要因素。因此，碳源可以理解为向大气圈释放碳的通量、过程或系统。具体而言，碳源是指二氧化碳气体成分从地球表面进入大气(如地面燃烧过程向大气中排放CO2)，或者在大气中由其他物质经化学过程转化为二氧化碳气体成分(如大气中的CO转化为CO2，对于CO2来说也叫源;IPCC，2000)。在碳源排放量的估算中，为避免重复计算，碳源不包括含甲烷、CFCS等其他温室气体的排放源。

7.1.5.2　碳源的分类

在冰岛，国家大力发展清洁能源，如风能、潮汐能、太阳能等无排放能源。而在大多数发展中国家，煤等化石燃料还是主要的生产生活能源。在美国，薪柴燃烧的排放量与其工业生产相比是微不足道的;在中国，由于农村人口占我国人口数量的大多数，因此，农村用于生活燃烧的薪柴是一个不容忽略的大碳源。可见，碳源与各国经济发展及人民生活方式是密切相关的。因而，每个国家的碳源分类也不尽相同。

以经济合作与发展组织(IECD)和国际能源机构(IEA)共同于1991年初提交的温室气体清单编制方法的报告为基础，经IPCC等组织合作，历时5年修改和完善，最终出版的《IPCC国家温室气体清单指南》对碳源做了较为详尽的分类，将所有的排放温室气体的人为活动(温室气体源)和吸收温室气体的人为活动(温室气体汇)分类为:能源利用和开发活动、工业生产过程、化学溶剂使用、农业活动、森林管理和土地利用、废物处理和处置，每一类下又细分为若干子类，详见图7-1。

7.1.5.3　碳排放量的估算方法

目前采用的碳排放核算方法主要有3种(蒋家超，2009):实测法、排放系数法和物料衡算法，在此基础上，还有模型法、生命周期法、决策树法(张德英，2005)。

1.实测法

实测法主要通过监测手段或国家有关部门认定的连续计量设施，测量排放气体的流速、流量和浓度，公式为:

其中，G为某气体排放量，Q为介质(空气)流量，C为介质中某气体浓度，K为公式中单位换算系数。

二氧化碳单独进行连续监测的成本相当高，并且不能改善其精度，因此，目前我国尚没有完整的实测数据，基本上没有采用这种方法进行碳排放估算。

图7-1　国家温室气体源排放与汇清除的主要类别

数据来源:2006《年IPCC国家温室气体清单指南》

2.物料衡算法

物料衡算法是对生产过程中使用的物料情况进行定量分析的一种方法。物料衡算的基本原理适于质量守恒定律，即在生产过程中，投入某系统或设备的物料质量必须等于该系统物质的质量。

该法是把生产工艺部门中排放源的排放量、生产工艺和管理、资源(原材料、水源、能源)的综合利用及环境治理结合起来，系统地、全面地研究生产过程中二氧化碳的产生、排放的一种科学有效的计算方法。它涉及生产系统中原材料、燃料、水源、产品、回收品、生产工艺、处理设施、排放方式等诸多因素。生产过程中的物料衡算法如图7-2所示。其中，∑G投入为投入物料量总和，∑G产出为产出物料量总和。

图7-2　物流衡算法示意图

物料衡算法的依据主要有五点:①产品的生产工艺过程;②产品形成的化学和物理方式和条件;③要计算的排放物在原材料、中间产品、产品、副产品、回收品种的当量关系;④产品产量及纯度、原材料消耗量及杂质含量、回收品数量及纯度、产品的转化率、排放物的去除率与去除量等;⑤排放物的监测数据。

物料衡算可采用总量法或定额法。总量法是以原材料总量、主副产品和回收产品总量为基础进行物料衡算，来计算物料总的流失量。定额法是以原材料消耗额为基础，先计算单位产品的物料流失量，再求物料流失总量。一般对生产过程的某一步骤或局部设备进行物料衡算，采用总量较为方便，对整个生产过程采用定额法比较简单。

目前，大部分的碳源排放量的估算工作和基础数据的获得，都是以此方法为基础的。具体应用中，主要有表观能源消费量估算法和以详细的燃料分类为基础的排放量估算法。

(1)表面能源消费量估算方法

该法由IPCC推荐，也称为参考方法。计算公式如下:

在具体操作中，将估算对象分为静止源与移动源。公式如下:

其中，E为排放量，EF为排放量，Activity为投入的能源量(用于静止源)、能源消费量或移动的距离(用于移动源)，a代表燃料种类，b代表活动部门，c代表技术类型。

此法是《IPCC国家温室气体清单指南》推荐的默认方法，需要数据不多，易于收集，计算工作量不大，是估算排放量的最低要求。由于不是分部门、分设备的精确计算，采用的参数只能是综合参数，并且未计各种损失和统计误差，计算结果不可能很精确。此方法采用的是能源宏观数据，因而可用它检验其他方法计算结果的准确程度。

(2)以燃料分类为基础的估算法

此方法是以详细的燃料分类为基础的，也称为自下而上法。公式如下:

其中，E为排放量，EF为排放系数，Activity为投入的能源量(用于静止源)、能源消费量或移动的距离(用于移动源)，i代表排放源类型，j代表燃料类型，k代表技术类型，q代表设备的技术类型。

该法是分别计量用能部门或用能设备的实际燃料消费量，计算燃料燃烧排放二氧化碳的方法，计算方法与参考方法类似，只是每个部门按燃料品种单独计算，然后汇总得出总排放量。因此，这种方法比“参考方法”工作量大几十倍，但较“参考方法”精确，最低限度可消除储运损耗和统计误差的差异。

我国在按此法估算能源活动碳源排放量时，考虑国内有关能源消费的数据只能从《中国能源统计年鉴》中的“全国能源平衡表”和“分品种分部门的消费量表”获得，而前者终端消费分不了部门，后者分出部门又不是终端消费，因此，在估算时，将全部用能区分为转换、工艺、生活等分别计算。

目前，各国的碳源分类方法均比较适合选用物料衡算法中IPCC推荐的这两种计算方法对碳源的排碳量进行估算。

3.排放系数法

排放系数法是指在正常技术经济和管理条件下，生产单位产品所排放的气体数量的统计平均值。排放系数也称为排放因子，排放系数的数值是在企业正常生产条件下的单位产品的排放物的量，可通过实测、物料衡算或调查得到。

目前使用的排放系数有两种，一种是在没有气体回收的情况下，生产某单位产品所排放的气体排放量，另一种在有气体回收或质量的情况下，生产某单位所排放气体排放量。

排放系数法的计算公式为:

其中，E为排放量，EF产品为生产单位产量产品时的CO2排放量。

从上式可知，只要知道了某生产单位的产品产量即可以确定排放量，但在不同技术水平、生产状况、能源使用情况、工艺过程等因素的影响下的排碳系数存在很大差异。因此，使用系数法存在的不确定性也较大。

此法对于统计数据不够详尽的情况有较好的适用性，对我国一些小规模甚至小企业估算其排放量有较高的效率。

4.模型法

温室气体的排放源几乎涉及人类生产生活相关的各个方面，模型法主要应用在能源环境经济综合评价和气体变化政策分析方面。按照建模方式的不同，国内外比较成熟的模型主要有如下几种。

(1)自上而下模型(Top-Down Model)

这类模型以经济学模型为出发点，以能源价格、经济弹性为主要的经济参数，集中地表现它们与能源消费和能源生产之间的关系，主要适用于宏观经济分析和能源政策规划方面的研究。典型代表是基于一般均衡理论的CGE模型等。这类模型比较适合于对市场体系比较完善的宏观经济系统进行模拟。

(2)自下而上模型(Bottom-up Model)

这类模型是以工程技术模型为出发点，对以能源消费和能源生产过程中所使用的技术为基础进行详细的描述和仿真，并以能源消费、生产方式为主进行供需预测及环境影响分析的模型。典型代表包括以国际能源署为核心开发的MARKAL模型、法国的MEDEE模型以及瑞典斯德哥尔摩环境研究所开发的LEAP模型等。

(3)混合能源模型(Hybrid Energy Model)

这类模型通过对系统仿真来预测部门能源的供应能力、能源价格、需求量以及宏观经济参数，从而为国家制定能源战略和决策提供信息支持，因此，既包括自上而下的宏观经济模型，又包括自下而上的能源供应、需求模型。典型代表包括美国能源部(DOE)开发的NEMS模型、奥地利国际应用系统分析研究所与世界能源委员会合作开发的HASAWEC E3模型以及逐渐被广泛使用MARKAL-MACRO模型。陈文颖等(2004)利用建立的MARKAL-MACRO模型对中国未来能源发展与碳排放的基准方案以及碳减排对中国能源系统的可能影响进行研究。模拟结果表明:若从2030年开始减排，减排率10%～46%时碳边际减排成本在45～254美元/吨;实施碳减排将导致化石能源等影子价格的上升、各种能源服务需求的下降，还将引起终端以及一次能源消费结构的变化。最终能源消费量将大大下降，而低碳和无碳能源特别是核能的比重将大幅度上升。

5.生命周期法

生命周期法(LCA)被称为“20世纪90年代的环境管理工具”，对产品“从摇篮到坟墓”的过程有关的环境问题进行后续评价的方法。LCA要求详细研究其生命周期内的能源需求、原材料利用和活动造成的向环境排放的废弃物，包括原材料资源化、开采、运输、制造/加工、分配、利用/再利用/维护以及过后的废弃物处理。主要目的是用于对一个产品、工序或生产活动的环境后果或潜在的环境影响进行科学和系统的定量研究。

按照生命周期评价的定义，理论上是每个活动过程都会产生CO2气体。由于研究时采用的是从活动的资源开发开始，会涉及不同的部门和过程，需要把在这个过程中能源、原材料所历经的所有过程进行追踪，形成一条全能源链，对链中的每个环节进行全面综合的定量和定性分析。所以用该法研究每个活动过程排放的温室气体时，研究对象与常规的碳源分类方式不太一样，是以活动链为分类单位的。

6.决策树法

由于目前的许多项目只是零散地计算某一范围或地区的排放量，随着人们在微观层次上对各个碳源排放特征有较深入的了解，目前都面临如何将微观层次的研究整合到国家或部门宏观排放的问题中。这在国家级和部门排放量的估算中考虑如何系统地合理利用数据，避免重复计算和漏算尤其重要。

IPCC在提供单一点碳源排放估算方法外，还提供了通过使用决策树的方法来确定关键源。关键源类别是指那些在排碳体系中处于优先位置的源类别，对它的估算将极大地影响二氧化碳气体的总排放量，这种影响可以分别或同时体现在排放的绝对水平和排放趋势这两个方面及如何合理使用数据和避免重复计算的问题。

决策树法是运用树状图方法来做出决策的一种方法。对于较为复杂、大型统筹的问题，使用决策树可以表达问题中先后阶段之间的联系，明确所要采取的步骤。在做出抉择和采取行动之前，需要权衡各种可能发生的情况，还要尽力设想到未来发展的各种可能性。