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2021-03-31
1.2 温室气体的来源与构成
（1）关于温室气体
应对气候变化，需要减少温室气体排放，其核心是要减少二氧化碳排放。一是CO2是最主要的温室气体，在全球和我国温室气体排放总量中的占比分别超过七成和八成。二是现有技术条件下，CO2减排难度低于其它温室气体。CO2减排目前已有相对清晰的实施路径，如通过风电、光伏等可再生能源发电替代化石能源发电，有效降低电力行业CO2排放；通过氢能使用，降低钢铁等工业CO2排放；通过大规模植树造林，有效吸收CO2。
从全球来看，二氧化碳排放占温室气体排放总量的75%。根据联合国环境规划署《The Emissions Gap Report 2020》，全球温室气体排放持续增长，其中CO2增量最大。2019年，全球温室气体排放总量为59.1±5.9GtCO2e（十亿吨二氧化碳当量），其中化石（包括化石燃料和碳酸盐）相关CO2排放约38.0±1.9Gt，占温室气体排放总量的65%，加上土地利用变化（land-use change）带来的排放，CO2排放占比上升至75%左右。
图9 全球温室气体排放情况
从我国来看，二氧化碳排放占温室气体排放总量的80%以上。根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》，2014年我国温室气体排放总量为123.01亿tCO2e（亿吨二氧化碳当量），其中CO2排放102.75亿吨，占83.5%；若考虑土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）带来的吸收量，则CO2净排放占比为81.6%。需要特别说明的是，2014年国家温室气体清单是我国官方披露的最近期数据，根据联合国环境规划署（UNEP）数据，2019年我国温室气体排放总量在140亿tCO2e左右，较2014上升14%左右。因此，下表中排放量绝对值会有所上升，但比例关系不会有明显变化。
表1 2014年中国温室气体来源、排放、吸收情况
（2）关于二氧化碳
二氧化碳排放主要来源于两方面，与能源相关排放占比接近90%，工业过程排放占比略超10%。根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》，2014年二氧化碳排放（不计吸收）中，能源活动占比86.9%，工业过程占比12.9%。农业活动、废弃物处理等产生的二氧化碳排放较小，可予以忽略。2020年，根据清华气候院“中国低碳发展战略与转型路径研究项目成果介绍”，二氧化碳总排放量113.5亿吨，其中与能源相关排放100.3亿吨，占比88.4%；工业过程排放13.2亿吨，占比11.6%。
表2 2014年中国温室气体分部门排放情况
工业生产过程的CO2主要集中于非金属矿物制品、金属冶炼、化工，占比分别约7成、2成、1成。2014年我国工业生产过程排放13.3亿吨二氧化碳，其中非金属矿物制品排放9.15亿吨（主要为水泥），占68.8%；金属冶炼排放2.73亿吨，占20.5%；化学工业排放1.42亿吨，占10.7%。
能源相关二氧化碳排放中可分为供给端和需求端来拆解其结构。供给端，煤炭、石油、天然气排放占比分别为77%、17%、6%。根据Global Carbon Project初步测算，2020年中国煤炭、石油、天然气CO2排放量约为72亿吨、16亿吨、6亿吨，总计94亿吨，与清华气候院总量数据（100.3亿吨）相近。煤油气三者排放占比分别为76.6%、17.0%、6.4%。需求端，不计间接排放，电力、工业、建筑、交通排放占比大致为“4-4-1-1”关系；若计间接排放，工业、建筑、交通排放占比大致为“7-2-1”关系。根据清华气候院《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》综合报告，2020年电力、工业、建筑、交通四部门CO2排放占比分别为40.5%、37.6%、10.0%、9.9%；若计用电带来的间接排放，则根据工业、建筑、交通用电量占比计算，三者排放占比约70%、20%、10%。
图10 我国二氧化碳排放构成
图11 中国化石燃料和碳酸盐相关CO2排放情况
图12 中国分部门CO2排放情况
（3）关于工业二氧化碳排放
从全球来看，2018年工业占全球CO2排放总量（不计土地利用变化带来的CO2排放）的46.8%。UNEP数据显示，2018年化石（包括化石燃料和碳酸盐）相关CO2排放约375亿吨；IEA数据显示，2018年化石燃料燃烧产生的CO2排放约335亿吨；二者差值约40亿吨，占总排放的比重为10.7%，参照我国工业过程CO2排放占CO2总排放的11%-13%，基本可认为上述差值属于工业过程CO2排放。化石燃料燃烧产生的335亿吨CO2排放中，发电供热CO2排放140亿吨，占比41.7%；制造业、建设、能源生产相关CO2排放（不计发电供热间接排放）77.7亿吨，占比23.2%。根据国网能源研究院《全球能源分析与展望》数据，2018年全球工业用电占终端用电总量的41.2%，因此我们判断工业中与能源相关CO2总排放约为77.7+140×41.2%=135.4亿吨。工业总体CO2排放约为135.4+40=175.4亿吨，占全球CO2排放总量（不计土地利用变化带来的CO2排放）的46.8%。
水泥、钢铁、化工是工业中CO2排放最大的三个行业，比重约为17.2%、16.7%、12.1%（2015年）。基于上述方法，测得2015年工业CO2排放约174亿吨。根据麦肯锡《Decarbonization of industrialsectors: The next frontier》，2015年水泥行业CO2排放约30亿吨（占非金属矿物制品业排放的80%），钢铁行业CO2排放约29亿吨，化工行业CO2排放约21亿吨（其中合成氨排放5亿吨，乙烯排放2亿吨），占工业总排放的17.2%、16.7%、12.1%。
表3 全球工业和重点行业CO2排放情况
从我国来看，钢铁、水泥、化工CO2排放占CO2排放总量的比重约16.2%、15.7%、7%。2019年，中国化石燃料相关CO2排放约98.1亿吨，连同工业过程CO2排放，共计109.9亿吨（假设工业过程CO2排放占全部CO2排放的10.7%，与2020年相同）。根据麦肯锡数据，2015年全球水泥、钢铁、化工CO2排放30亿吨、29亿吨、21亿吨。假设单位产量CO2排放不变，则2019年中国水泥CO2排放17.2亿吨，占全部CO2排放15.7%。中国钢铁CO2排放17.8亿吨，占全部CO2排放16.2%。另据冶金工业规划研究院测算，钢铁行业占全国碳排放总量15%左右，是制造业31个门类中碳排放量最大行业，与我们测算结果大致吻合。化工行业产品众多，基于主要化工产品大致估算我国化工CO2排放占全球1/3，即排放约7亿吨，约占全国CO2排放的7%（2015年）。
图13 全球和中国粗钢产量
图14 全球和中国水泥产量
分用能形式来看，除电力产生的间接排放外，全球40%工业CO2排放来源于燃烧供热，以满足各类低温（<100°C）、中温（100-500°C）、高温（>500°C）需求。
图15：工业中40%CO2排放来源于燃烧供热
（4）关于建筑二氧化碳排放
建筑全过程包括建材生产阶段、建筑施工阶段、建筑运行阶段，各阶段CO2排放占CO2总排放的28%、1%、22%。2018年我国建筑全过程CO2排放总量为49.3亿吨，占全国CO2排放的比重为51.3%（此处对全国CO2排放或未考虑工业过程排放，导致各占比略偏大）。其中，建材生产阶段CO2排放27.2亿吨，占全国CO2排放的比重为28.3%；建筑施工阶段CO2排放1亿吨，占比1%；建筑运行阶段CO2排放21.1亿吨，占比21.9%。
图16：2018年中国建筑能耗和CO2排放情况
图17：主要建材能耗与CO2排放
（5）关于交通二氧化碳排放
全球交通CO2排放占比24.6%，其中公路交通占比18.2%。根据IEA数据，2018年全球化石燃料燃烧CO2排放335.1亿吨（未计工业过程排放，下述占比会略偏高），交通CO2排放82.6亿吨，占比24.6%；公路交通CO2排放60.9亿吨，占比18.2%。
中国交通CO2排放占比9.6%，其中公路交通占比7.9%。根据IEA数据，2018年中国化石燃料燃烧CO2排放95.3亿吨（未计工业过程排放，下述占比会略偏高），交通CO2排放9.2亿吨，占比9.6%；公路交通CO2排放7.5亿吨，占比7.9%。
（编辑：卓代创新中心 原作者：左前明，信达证券）
