“迄今為止最準確的中國碳排放估算” 到底準不準？
《自然》發表了哈佛大學肯尼迪政府學院劉竹博士的文章，文章提出政府間氣候變化專門委員會(IPCC)將中國二氧化碳排放量高估了12%。為什么碳排放量會被高估?被譽為在“迄今為止最準確的中國碳排放估算”是怎么算的?今天能豆君邀請清華大學能源環境經濟研究所的滕飛副教授來全面解析碳排放量估算方法，看中國碳排放量怎么算才最準確。
事件回顧：2015年八月《自然》雜志發表了哈佛大學肯尼迪政府學院劉竹博士等作者撰寫的論文“ReducedcarbonemissionestimatesfromfossilfuelcombustionandcementproductioninChina”.(以下簡稱劉文)。劉文的主要觀點為中國的排放估計具有較大的不確定性，而不確定性主要來自能源消費數據和排放因子(也即每消耗一噸不同種類的能源所排放的溫室氣體)。因此該文估計了新的化石燃料排放因子以及新的熟料生產的排放因子，并依據表觀能源消費量重新估計了中國的二氧化碳排放(不含土地利用及土地利用變化)。
IPCC推薦的煤炭默認排放因子是否高估了40%?
劉文的一個主要結論是政府間氣候變化專門委員會(IPCC)推薦的煤炭默認排放因子高估了40%，這一結論是基于下圖。劉文認為IPCC推薦的煤炭默認排放因子是0.713，劉文基于煤樣計算的煤炭排放因子是0.491-0.499，因而IPCC推薦的默認排放因子高估了約40%。
那么第一個問題是所謂IPCC推薦的煤炭默認排放因子從何而來?由于煤的排放因子隨煤的碳氫含量、水分和灰分等的不同變化很大，因此IPCC清單指南并沒有給出一個籠統的煤的默認排放因子，而是根據不同的煤種給出了對應的排放因子。大致來說，IPCC清單指南沿用了IEA和OECD對煤種的劃分，大致按熱值高低將煤劃分為無煙煤、焦煤、其他煙煤、次煙煤和褐煤五種，并分別給出了對應的熱值和排放因子。
排放因子的比較只有在同樣的煤種定義下才是有意義的。例如我們如果將劉文的排放因子與IPCC的次煙煤和褐煤的排放因子去比較，難道能得出IPCC低估了中國煤炭排放因子的結論嗎?因此劉文斷言IPCC高估了中國煤炭排放因子40%的結論是錯誤的，其錯誤在于將中國煤種平均的排放因子與IPCC特定的焦煤排放因子進行了比較，并且混淆了焦煤與原煤的概念。
那么IPCC即便沒有將煤的排放因子高估40%，IPCC的默認值是否高估了中國煤炭的排放因子呢?我的回答是這個問題目前沒有答案，原因在于IPCC對煤炭的分類與我國煤炭分類的方式不同，因此相關數據并不能簡單對比。我國目前采用的GB/T5751分類是一種應用分類方式，主要依據煤的揮發分含量、粘結指數和膠質層厚度對煤進行分類，雖然也分為無煙煤、煙煤和褐煤三大類但與IPCC中的定義并不是完全可比的。表2給出了我國2005年國家溫室氣體排放清單各煤種的熱值及碳含量范圍。
計算方法是否更準確?
劉文的另一個結論是基于能源表觀消費量的計算方法比基于消費端的部門法要好，而這一結論也是有待商榷的。計算溫室氣體排放清單大致有兩種方法，一種是部門法，其主要是以部門為基礎分部門、分燃料品種、分主要設備進行溫室氣體排放的核算，這種方法對數據量的要求較大，但一般而言也認為較為準確;另一種是參考法，參考法以碳平衡為出發點，以“表觀消費量”為基礎數據，參考法對數據要求不多易于計算，但參考法只考慮“表面消費”而非“實際消費”，并且由于采用的是綜合參數加上各種損失和誤差，結果可能并不精確，但大體可以作為其他方法計算結果的校驗依據。
雖然劉文沒有明確的提出其所用方法就是參考法，但其基于表觀消費量的計算方法實際上與清單指南的參考法并無區別。IEA的排放數據就是分別采用部門法和參考法估計的。由于兩種方法原理的不同，估計的結果自然是有差異的，這并不是什么新鮮的事情。
在《2005中國溫室氣體清單研究》中課題組也采用參考法利用表觀消費量對能源部門的二氧化碳排放進行了計算，并且按照IPCC清單指南的要求對對基于部門法和參考法的結果進行了對比。結果表明部門法與參考法的排放量相差3.12%，在IPCC指南要求的誤差允許范圍之內(5%)。而劉文僅利用參考法進行了測算，并未采用部門法進行校驗，就斷言其方法優于從消費端測算的部門法，并斷言包括國家溫室清單在內的其他研究都嚴重高估了中國的排放，這是否有些言過其實了呢?
我們再基于國家溫室清單的參考法測算結果與劉文進行對比。首先我們比較清單研究與劉文在能源表觀消費量上的差異。應當注意的是，參考法中的“表觀消費量”僅僅是“表面消費量”，并非實際消費量，它并沒有考慮在消費端庫存的變化比如電廠存煤的變化。而中國能源統計年鑒報告的數據是實際消費量，兩者定義不同本不可比。
在清單研究中，課題組也采用了能源表觀消費量的數據進行了分析。表3總結了兩者在能源消費表觀消費量上的差異，可以看出清單研究的能源表觀消費量比劉文的估計都要高，并非劉文指出的實際消費數據比中國官方的能源消費數據高了約10%。用表觀消費量與實際消費量對比是不恰當的，而單就表觀消費量的數據并不存在低估問題。
另外要說明的是清單研究與劉文的差異主要是由于，對于液體燃料劉文的數據沒有包括燃料油等成品油的進出口，因而低估了液體燃料的表觀消費量，對于氣體燃料差異主要是由于劉文扣除了非能源利用，而清單研究按照清單指南的要求計算了非能源利用的二氧化碳排放。在這一點上，國家溫室氣體清單的估計比劉文的更加全面。
與國家溫室氣體清單的12%差異從何而來?
排放是能源消費與單位能源消費排放因子的乘積。既然表3已經說明國家溫室氣體清單對能源表觀消費量的估計與劉文并無顯著差異，那么兩者對溫室氣體排放估計的差別就只能歸因于對排放因子的不同估計。按照劉文給出的數據，其估計的噸煤排放因子為0.491-0.499tC/噸煤，而給出的國家溫室氣體清單的噸煤排放因子為0.491tC/噸煤。奇怪的是這兩個排放因子如此接近，而兩者對表觀消費量的估計又無大差異，那么怎么會在碳排放上相差12%呢?
首先從方法上看，劉文是基于4342個煤礦和602個煤樣進行的測算;而清單也是基于煤炭科學院的煤質數據庫及全國商品煤產銷合同中涵蓋的11億噸煤質進行的分析。在未對這兩個數據庫進行深入分析前，我們很難判斷哪個數據庫更能代表中國煤種的平均情況。因此從方法上，兩者目前難分優劣。但劉文給讀者的感覺似乎是其他研究均采用的是IPCC默認值，而劉文采用的是基于不同煤種的基礎數據，因而劉文的估計更加可靠。
筆者沒有對其他清單的排放因子做深入研究，沒有發言權，但國家溫室氣體清單的排放因子顯然也是建立在詳細的煤質調研基礎之上，劉文在方法上也未超出國家溫室氣體清單。但對劉文數據的進一步分析我們發現了一個問題，劉文給出了時間序列的清單數據，而從1950-2012年的單位煤炭排放因子均是采用的0.491-0.499tC/t。這一結果表明，劉文似乎并沒有考慮煤炭生產結構在各年之間的變化，而僅僅用基于某一年煤炭產量的數據對煤炭平均排放因子進行了計算并應用于整個計算期。
但如我們上文分析的，單位表觀消費量的排放因子并不應當是恒定不變的，該因子受煤炭消費中各煤種比例變化的影響，當高排放因子的煤種(如無煙煤和焦煤)比例增加時，平均排放因子增加，反之則降低。不過由于煙煤(含焦煤)在煤炭生產中的比重在75%以上，因此這一變化并不十分明顯，大約會影響排放因子1%左右。因此目前兩者對排放因子的估計差異并不能完全得到解釋，還需要對兩者采用的中國煤質數據庫進行深入分析后才能得出結論。
對水泥熟料的排放因子計算是否正確?
最后劉文對IPCC水泥工業過程排放因子的計算進行了分析，認為IPCC對于水泥熟料比的默認值比中國的實際情況偏高，因而應當采用基于熟料的計算方法計算工業過程排放。
這一結論是正確的，但早已為國內研究清單的學者注意到。無論是國家溫室氣體清單還是環保部環規院基于第一次污普數據的溫室氣體清單均是依據熟料計算工業過程排放的(兩者的發布時間均遠早于劉文)。而IPCC也指出了利用水泥熟料比的方法僅在沒有熟料數據的情況下才適用，因此這一發現并沒有特別的意義。但是劉文在計算熟料排放因子的時候僅僅考慮氧化鈣，而忽略了中國的水泥熟料中大約有0.7%-4%的氧化鎂，這是劉文估計的熟料排放因子低于國內其他估計(約低10%)的主要原因(見表5)。因為熟料排放因子=(熟料氧化鈣含量*44/56+熟料氧化鎂含量*44/40)，因此對熟料排放因子的不同估計實際上是源于對熟料中氧化鈣和氧化鎂占比的不同估計。至于各方估計誰更接近于事實，不是水泥方面的專家，因此留待其他專家對這些參數選取的適當性做出評判。
劉文計算的二氧化碳排放(1457.77MtC)包含了能源活動和水泥生產過程的排放，而國家溫室清單則包含了能源活動、工業生產過程(水泥、石灰、鋼鐵、電石、石灰石和白云石使用等)以及廢棄物焚燒處理。因而劉文引用的1630MtC的數據與其文中的數據并不在同一尺度上。如果僅計入清單數據中的能源活動和水泥工業過程排放則對應的數據應為1586.2MtC，約比劉文的估計高8.8%而不是文中的12%。而如果采用清單中參考法計算的結果(與劉文更加可比)，則應是1554.5，約比劉文高6.6%。而單比較能源活動排放，兩者的差異是9.0%(國家清單部門法)和6.6%(國家清單參考法)。
劉文將基于不同煤種平均的排放因子與IPCC給出的焦煤排放因子進行了比較，得出了“IPCC高估排放因子40%”的錯誤結論。由于我國煤炭分類的方式與IPCC采用的煤炭分類方式不同，因此難以斷言IPCC的默認排放因子是否存在高估。但即便如此IPCC也鼓勵各國采用各國的國別排放因子進行清單測算，我國的溫室氣體清單中正是基于詳細的煤質數據庫利用部門法和參考法對溫室氣體進行了仔細的測算，其中的參考法就是劉文中的基于表觀消費量的方法。而劉文在水泥熟料排放因子及數據對比的口徑上也存在其他一些錯誤。無論是從方法還是從數據上，國家溫室氣體清單基于IPCC清單指南的測算均比劉文更加全面，不存在劉文方法優于清單方法的問題。
但有一點可以肯定的是，劉文基于4342個煤礦和602個煤樣計算出的平均排放因子確實與國家溫室氣體清單的平均排放因子存在約10%的差異。但由于兩個結果均是基于豐富的煤質數據庫和詳盡的調查得出的，因此基于目前的分析無法對兩個不同估計的準確程度做出評判。只有進一步對兩個研究采用的煤質數據庫進行對比分析才有可能得出這一差異的原因所在。斷言該研究是“迄今為止最為準確的對中國碳排放的估計”不僅言之尚早，而且言過其實。
劉文作為一個獨立的溫室氣體排放清單研究有其價值所在，其從側面證明了我國國家溫室氣體清單的測算在科學的基礎上充分考慮了中國的實際情況，國家溫室氣體清單的關鍵數據經得起推敲和質疑。本文并不期望終結對中國排放數據的討論和爭論，這一討論會一直持續下去，并且我們相信尊重科學與事實的爭論對提高中國溫室氣體排放的透明度有益無害，但任何有益的討論首先應建立在對現有研究正確的理解之上，而理解的方法只有一個，判斷他們的時候不要急躁。
大家對碳排放量這件事怎么看?
國家應對氣候變化戰略中心副主任鄒驥：我覺得對于這件事情，我們應該以平常心看待，不必過度解讀。我們的學者有我們的觀點、我們的研究成果出來，就去多借鑒，我想經過長期努力，這種數據的差距會逐漸縮小。(摘自觀察者網《鄒驥：估準中國的碳排放不容易》)
清華大學教授賀克斌：IPCC發布的氣候變化科學報告等，依據的都是美國和歐盟提供的數據，“以前我們沒有自己系統的數據，在這方面也就少有發言權”。這一成果發表在高影響因子的學術雜志上，也就意味著這兩個數據庫將被國際學術界廣泛接受。(摘自觀察者網《<自然>刊文：中國碳排放長期被高估13年間被高估106億噸》)
斯坦福大學能源資源環境經濟學博士于洋：我個人一直認為，基于核算而非監測的二氧化碳排放數值，用于碳稅和碳交易的基礎，是并不恰當和危險的。這不僅僅是準確與否亦即由此帶來的扭曲問題，更重要的是，核算而非監測提供了天然的政策、制度和市場漏洞，可以讓參與者鉆空子、操弄市場。
同濟大學可持續發展與管理研究所所長諸大建：如果此前中國二氧化碳排放量被高估，那么對中國年底參加巴黎會談有利，也對2030城市化增加排放空間是有利的。但是有人反駁說，劉博士的文章把IPCC的煤炭排放系數取高值對比是誤讀。不管怎樣，中國學者需要在碳排放系數研究上有話語權。
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