碳税对我国化学 工业的影响分析（上）
□ 石油和化学工业规划院 韩红梅 顾宗勤 王玉倩 温倩
化石能源的大量消费带来了二氧化碳大量排放。1965-2011年，全球二氧化碳排放量累计达1万亿吨以上，引发了人们对全球气候变化的担忧。为约束全球二氧化碳持续大幅增长，碳税（二氧化碳排放税的简称）应运而生。
碳税是以控制和减少二氧化碳排放为目的，对化石燃料（如石油、天然气、煤炭等）按照其含碳量或碳排放征收的税种。截止2012年底，国际上已有18个国家（或部分地区）开征碳税，对抑制该国二氧化碳排放取得了较好效果。
自2006年开始，我国二氧化碳排放量居世界首位，碳减排压力巨大。2007年，我国政府明确提出研究开征环境保护税的改革目标。2013年6月，《环境保护税法》（送审稿）开始征求意见，碳税纳入其中。2013年10月，国家发展改革委发布了《首批10个行业企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》（发改办气候[2013]2526号），供开展碳排放权交易、建立企业温室气体排放报告制度、完善温室气体排放统计核算体系等相关工作参考使用，预计也是为开征碳税奠定基础。
化学工业是直接消耗化石燃料的行业，相应地二氧化碳排放强度高、总量大，为此，碳税将对全行业带来怎样的影响，引起广泛关注。
全球化石能源利用和二氧化碳排放情况
全球化石能源利用情况
长期以来，化石能源在全球一次能源消费中占据着主导地位。尽管世界各国在大力发展可再生能源，但直至2011年，全球原油、天然气、煤炭仍占一次能源消费量的87%，核电、水电、可再生能源仅占一次能源消费量的13%。根据多家权威机构对未来全球能源消费的预测，预计2030年，全球化石能源占一次能源比重大概率仍将在70%以上，2050年仍将在50%以上。
全球化石能源消费呈持续、快速增长态势（见图1）。1965~2011年，全球石油、天然气、煤炭消费年均增长率分别为2.2%、3.5%、2.1%，2001~2011年年均增长率分别为 1.2%、2.7%、4.6%。预计2011~2030年年均增长率分别是0.8%、2.0%和1.2%。总体上，石油逐渐递减，天然气稳步增长，煤炭在2000~2011年间增长最快，未来增速将有所放缓。
全球化石能源消费仍然占能源消费的主导地位。1965~2011年，全球化石能源消费结构中，石油、天然气、煤炭占比分别从42.8%、16.8%、40.4%发展至 38.0%、27.2%、34.8%（见图2）。预计2011~2030年，三者年均消费增速分别为0.8%、2.0%和1.2%。总量结构中石油逐渐递减，天然气快速上升，煤炭小幅下降，到2030年占比分别为33.6%、32.7%和33.7%，形成油气煤“三足鼎立”的态势（见图3）。预计到2030年，全球石油、天然气、煤炭消费量将分别达到102.4百万桶/日、4.69万亿立方米和93.5亿吨（油当量）。
全球二氧化碳排放情况
全球二氧化碳排放随化石能源消费而持续增长。1965～2011年，全球二氧化碳排放量从每年117亿吨增长到每年340亿吨，46年增长了近2倍，年均增长率2.4%（见图4）。
以历史累计二氧化碳排放量计算，发达国家和地区在全球二氧化碳排放中占比高，而以中国为代表的发展中国家并不突出。1965～2011年，累计排放美国占24.8%、欧盟占19.7%、中国占12.9%、日本占5.0%。中国累计二氧化碳排放约是美国的二分之一，是欧盟国家的三分之二，是全世界的八分之一（见图5）。
自2006年开始，中国年度二氧化碳排放居世界第一位。按BP统计数据，2011年中国二氧化碳排放达89.8亿吨，占世界总量的26.4%，是美国的1.5倍，是欧盟国家的2.2倍，是日本的约7倍（见图6）。
2001~2011年，美国、欧盟国家、日本的二氧化碳排放平均增速分别为-0.4%、-0.8%、-0.1%，而中国为9.8%（见图7）。发达国家和地区已进入后工业经济时代，年度二氧化碳排放基本稳定或者下降。而中国等发展中国家仍处于工业化进程中，仍保持较高的二氧化碳排放增速。
化石能源消费与二氧化碳排放的关系
世界多个能源机构通过计算化石能源潜在碳排放系数，给出了不同化石能源“全部燃烧利用后排放出的碳数量”，以单位热值含碳量表示（见表1）。尽管计算数值略有差异，但总体上，等热值燃料燃烧所排放的碳，气体燃料最少、液体燃料次之、固体燃料最多，即碳排放系数天然气<原油<煤炭。为减少碳排放，应尽量使用天然气，少用煤炭。
需要说明的是，要注意区分“碳排放”与“二氧化碳排放”两个不同概念的含义。碳的分子量为12，二氧化碳分子量为44，1吨碳排放折算为3.67吨二氧化碳排放。减排碳与减排二氧化碳，其结果相差很大。
根据各国化石能源消费结构情况，可反推计算出世界石油、天然气、煤炭消费与二氧化碳排放量的关系。2011年全球石油、天然气、煤炭消费所引起的二氧化碳排放占比分别为36.6%、20.1%和43.3%（见表2）。
根据预测的2030年全球化石能源消费结构，也可以计算出，2030年全球二氧化碳排放将达到427亿吨（见表2），2011~2030年年均增长率为1.2%。
表1 能源机构给出的化石能源潜在碳排放系数 kg-c/kgtce
出处 燃煤 燃油 燃天然气 年份
美国能源部DOE/EIA 0.702 0.478 0.389 1999
日本能源研究所 0.756 0.586 0.449 1999
中国工程院 0.680 0.540 0.410 1998
全球气候变化基金会(GEF) 0.748 0.583 0.444 1995
亚洲开发银行 0.726 0.583 0.409 1994
北京加拿大项目 0.656 0.591 0.452 1994
表2 2011年世界化石能源消费产生的二氧化碳排放情况及2030年预测
2011年 2030年E
化石能源消费量 二氧化碳排放量 化石能源消费量 二氧化碳排放量
亿吨油当量 比例/% 亿吨 比例/% 亿吨 比例/% 亿吨 比例/%
石油 40.6 38.0 124.6 36.6 45.8 33.6 140.5 32.9
天然气 29.1 27.2 68.3 20.1 44.5 32.7 104.8 24.5
煤炭 37.2 34.8 147.5 43.3 45.9 33.7 181.8 42.6
合计 106.9 100.0 340.4 100.0 136.2 100.0 427.0 100.0
我国二氧化碳排放和化石能源利用情况
我国化石能源消费
和二氧化碳排放情况
随着工业经济发展，我国化石能源消费持续增长（见图8）。1965~2011年，我国石油、天然气、煤炭消费年均增速分别为 8.5%、10.9%、6.3%，其中2001~2011年分别为 7.3%、16.9%、9.8%。从1965到2011年，我国化石能源消费结构中，石油、天然气、煤炭占比分别从8.8%、0.8%、90.4%发展至 19.1%、4.9%、76.0%（见图9）。
根据《中国统计年鉴2013》，2011年我国能源消费总量达34.8亿吨标煤，其中化石能源为32.0亿吨标煤，石油、天然气、煤炭消费量分别为4.5亿吨原油、1307亿立方米、34.2亿吨原煤，在能源消费总量中占比分别为18.6%、5%和68.4%。相应地二氧化碳排放为82.8亿吨（见表3）。
2012年我国能源消费总量达36.2亿吨标煤，其中化石能源为32.8亿吨标煤，石油、天然气、煤炭消费量分别为4.76亿吨原油、1475亿立方米、35.2亿吨原煤，在能源消费总量中占比分别为18.8%、5.2%和66.6%。相应地二氧化碳排放为84.5亿吨（见表3）。
总体上，近十年来，我国化石能源消费快速增长。天然气增长最快，但占比仍偏低。煤炭消费稳步增长，占比长期高于70%。受资源条件和进口限制，石油消费总量增长，但增速放缓。
根据《BP能源统计2012》， 2011年我国能源消费总量达到37.4亿吨标煤，相应的二氧化碳排放量为89.8亿吨。
比较按照《中国统计年鉴》与按照《BP世界能源统计》数据计算排放二氧化碳结果，两者相差7亿吨二氧化碳，这主要是煤炭消费的统计数据相差了2.3亿吨。
我国化石能源消费
和二氧化碳排放预测
展望近期我国能源消费结构，《能源发展“十二五”规划》提出的发展目标是：到2015年，我国一次能源消费总量控制在40亿吨标准煤，非化石能源消费比重将提高到11.4%。天然气占一次能源消费比重提高到7.5%，煤炭消费比重降低到65%左右。由此可以计算出，2015年我国二氧化碳排放量将达到90.8亿吨，2013～2015年能源消费年均增速3.4%，二氧化碳排放年均增速2.3%（见表4）。
不同机构对我国中长期能源消费进行了预测，但预测结果差异很大，其中，2008年美国能源署（EIA）预测，2020年我国能源消费总量将达到43.42亿吨标煤，2030年将达到55.8亿吨标煤，是各种机构预测的最高值，其2020年预测值与我国2015年能源消费目标值相比较，也相对“贴近”。若采用美国能源署EIA对我国2030年能源消费总量预测值55.8亿吨标煤，并结合多种资料对我国能源结构的预测，按石油、天然气、煤炭、非化石能源分别占10%、15%、60%、15%进行计算，预计2030年我国二氧化碳排放将达到119亿吨，2016～2030年年均增长率为2.3%。
我国分终端能源消费结构情况
从终端能源消费结构看，我国工业消费能源占比达70%以上，交通运输类占比约8%，生活消费类约10%以上。工业中，采掘业、制造业、电力煤气及水生产供应业分别约占8%、81%和11%。制造业中的冶金及加工类占比近42%，化学工业占比约23%。如果忽略可再生能源的消费，上述能源消费结构基本上是各个终端的二氧化碳排放结构。
需要注意的是，如果从直接排放二氧化碳的角度看，发电行业由于大量“燃烧煤”，直接排放的二氧化碳占相当高的比重。但电力作为清洁的二次能源，实际上是消费于各个消费终端的，因此，能源统计年鉴中，电力作为载能产品进行了二次分配，在电力行业排放的二氧化碳应做相应的扣减。
相似地，化学工业中，有相当一部分石油、天然气、煤炭是“原料”， 以“原料碳”的形式随石油、天然气、煤炭流入行业系统，又有相当一部分“产品碳”随着产品流出行业系统。这和其它工业以“燃烧碳”形式消费化石能源并排放二氧化碳不同。因此，计算化学工业 “碳平衡”时需要考虑这个重要因素。另外，上述统计口径中的“化学工业”包括了炼焦和核燃料业，与我们行业界定的“化学工业”口径并不一致，也应做相应的扣减。
表3 2011～2012年我国化石能源消费和二氧化碳排放情况
2011年 2012年
能源消费量 比例/% 二氧化碳排放量 比例/% 能源消费量 比例/% 二氧化碳排放量 比例/%
亿吨标煤 亿吨 亿吨标煤 亿吨
石油 6.5 18.6 13.9 15.8 6.8 18.8 14.6 17.3
天然气 1.7 5.0 2.9 3.4 1.9 5.2 3.1 3.7
煤炭 23.8 68.4 66.0 80.9 24.1 66.6 66.8 79.0
可再生能源2.8 8.0 3.4 9.4
合计 34.8 100 82.8 100 36.2 100 84.5 100
说明:能源消费量数据来自《中国统计年鉴2013》，二氧化碳排放量是计算结果。
表4 2015年中国化石能源消费产生的二氧化碳排放预测
2015年消费量 二氧化碳排放量
亿吨标煤 比例 亿吨 比例
石油 6.4 16.1% 13.9 15.2%
（折4.5亿吨油） （折算）
天然气 3.0 7.5% 4.9 5.4%
（折2250亿m3) （提出目标）
煤炭 26.0 65.0% 72.1 79.3%
（折约33亿吨原煤）提出目标）
非化石能源 4.6 11.4%
（约束性指标）
合计 40（控制目标） 100.0% 90.8 100.0%
我国化学工业能源消费和二氧化碳排放情况
边界碳总量和二氧化碳排放量
为理清全行业真实的二氧化碳排放量，一种方法是从微观角度出发，核算各个化工生产企业、各种化工产品的二氧化碳排放，再汇总加和，形成全行业二氧化碳排放总量。这种方法需要大量基础工作支持。由于基础数据不全，往往得到的结果不能反映全行业的真实情况。
利用2013年10月国家发改委发布的《指南》提供的方法，从全行业宏观角度出发，理清行业流入边界前端所有含碳原料和流出末端所有含碳产品，做“碳平衡”核算，然后计算碳损失，再折算成二氧化碳排放量。相比之下，采用这种方法更加反映行业情况。
按第二种方法，具体核算方法是：
（1）确定行业边界（见图10）。
化学工业边界前端为以原油、天然气、煤炭等为起始物料，中间为炼油、无机原料、有机原料、化肥、农药、合成树脂、合成纤维单体、橡胶及制品、橡胶助剂、油墨、涂料、化工新材料等众多子行业的生产过程，末端为各个子行业生产的众多化工产品。
（2）识别流入和流出行业边界的碳源流及其类别。
化学工业行业边界前端流入的含碳物质主要包括：原油、燃料油、石脑油、液化石油气、其他石油制品、天然气、液化天然气等炼厂原料、乙烯原料、燃料类；煤炭、焦炭、兰炭、焦炉煤气、煤焦油等煤化工原料、燃料类；石蜡、溶剂油等精细化工原料类；此外还有含碳矿石，以及汽油、煤油、柴油、润滑油等辅助生产类含碳物质。
末端流出的产品类含碳物质主要包括：汽油、煤油、柴油、润滑油、燃料油、石油沥青等油品类和“三烯三苯”类、碳一化工类，精细化工类以及众多下游化工产品。这些产品相应进入交通、轻工、农业、纺织和民用等多种领域，此外还有数量不大的电力、热力等输出。
（3）收集各个碳源流的数据。
即各种含碳物质的流入量、流出量。将《能源统计年鉴2012》行业能源消费数据作为“流入量”，将行业统计的产品产量作为“流出量”。
（4）选择和获取排放因子数据。
即各种含碳物质的含碳系数。
（5）依据相应的公式核算二氧化碳排放量。
（6）核算净购入的电力和净购入的热力导致的二氧化碳排放量。
考虑到热力流入、流出差值数量不大，暂不计算热力导致的二氧化碳排放量。
（7）汇总计算企业温室气体排放总量。
按上述方法核算，2011和2012年，我国化学工业边界碳总量分别约为6.6亿吨和6.9亿吨。末端“流出碳”中，“产品带出碳”分别约为3.7亿吨和3.9亿吨，“损失碳”分别约为2.9亿吨和3亿吨（见表5）。“损失碳”折二氧化碳分别约为10.7亿吨和11.1亿吨，也即化学工业二氧化碳排放量！
石油化工与煤化工
二氧化碳排放量和排放强度对比
分析表5数据可以看出，前端“流入碳”中，原油类、天然气类、煤炭类占比分别约为72%、6%和19%，含碳矿石约占0.5%，电（折碳）约占2%。末端“流出碳”中，“产品带出碳”约占56%，“损失碳”约占44%。“产品带出碳”中，石油天然气化工类产品含碳占比约92%，煤化工类产品含碳约占8%。“碳损失”中，石油天然气化工类约占80%，煤化工类约占20%。二者相比，石油化工的总量大，含碳量占比高，但碳损失强度相对较小，而煤化工正好相反。
我国煤化工二氧化碳排放分析
采用同样方法核算煤化工行业的碳平衡（见表6）。2011和2012年，煤化工前端“流入碳”分别约为0.88亿吨和1.05亿吨，末端“流出碳”中，“产品带出碳”分别约为0.27亿吨和0.32亿吨，约占31%；“损失碳”分别约为0.6亿吨和0.73亿吨，约占69%。“损失碳”折二氧化碳分别约为2.2亿吨和2.7亿吨，即为煤化工行业二氧化碳排放量。该数值约占化学工业的21%～24%，约占全国的2.7%～3.2%。可见，煤化工行业的碳排放强度相对较高，但总量占比并不“惊人”。
我国化学工业二氧化碳利用分析
一些化工产品的生产过程直接以二氧化碳为原料。传统的产品主要有尿素、碳铵、纯碱等，近几年，碳酸二甲酯、降解塑料等新型化工产品也利用了一定量的二氧化碳。2012年总体上，我国化学工业内部使用的二氧化碳量约7000万～7500万吨（见表7）。参考近年我国化学工业发展速度，估计我国化学品固定二氧化碳能力年均增长率约10%。
表5 2011~2012年我国化学工业边界碳平衡 万吨
流入碳（用量折含碳量） 流出碳（产量折含碳量）
名称 2011年 2012年 名称 2011年 2012年
原油、燃料油、 47410 49547 产品含碳合计 37100 39268
石脑油、液化
石油气、其他
石油制品
石蜡、溶剂油 111 116 汽油、煤油、柴油、 27403 29098
润滑油、燃料油、
石油沥青
汽油、煤油、柴油、 428 448 液化石油气 1785 1841
润滑油
天然气 3925 4102 “三烯三苯”（乙烯、 4524 4402
丙烯、丁二烯、苯、
甲苯、二甲苯）
液化天然气 145 152 甲醇、电石 1380 1577
煤炭 9949 10397 尿素、碳铵 1439 1579
焦炭、兰炭/提质煤、 2553 2665 纯碱 253 260
焦炉煤气、煤焦油
含碳矿石（石灰石等）300 318 油墨、涂料、染料等其它产品315 326
电力 1520 1588 碳排放合计 29242 30066
流入合计 66342 69334 流出合计 66342 69334
表6 2011~2012年我国煤化工碳平衡 万吨
流入 流出
名称 2011年 2012年 名称 2011年 2012年
用量 含碳量 用量含碳量 产量 含碳量 产量 含碳量
煤炭 9724 5980 12370 7608 煤基尿素 4841 968 5551 1110
（实物量）
焦炭 2364 1977 2471 2066 碳铵 1973 300 1855 282
焦炉煤气 34 79 35 83 煤制甲醇 1980 743 2640 990
兰炭 309 181 323 190 电石 1738 546 1869 587
含碳矿石2800 280 3000 300 煤制烯烃(MTO) 60 51 60 51
电力 802 228 839 238 煤制烯烃(MTP) 81.4 70
煤制乙二醇 16 6 40 15
煤制油 108 94 124 108
损失 6018 7271
流入合计 8726 10485 流出合计 8726 10485
表7 2012年我国化学工业内部的二氧化碳利用情况
产品名称 2012年产量 二氧化碳单耗 二氧化碳用量 说明
万吨 吨/吨 万吨
尿素（实物量） 6488 0.75 4866
碳铵（实物量） 1973 0.56 1105
纯碱 2401 0.42 1008
水杨酸 约 3 0.47 1.4
食品级二氧化碳 约100 1 100
碳酸二甲酯 约 20 少量
聚碳酸酯 约 27 少量
二氧化碳可降解塑料 约 10 0.53 5.3 现有产能，根据在建项目统计
合计 7085