“零碳县(区)”系统工程规划研究

雷学军

（1.中南林业科技大学 碳循环研究中心，长沙 410004；2.湖南绿心科技有限公司，长沙 410117)

摘要：“零碳县(区)”系统工程规划，是指导实现“零碳”发展模式的科学基础；是研究掌握“零碳”规律的方法学依据。本研究对“零碳县(区)”的定义、原理、目标、技术流程、创建方法与案例进行了深入的探讨和大胆的创新实践。通过对碳源和碳汇的统筹、调整，平衡大气温室气体含量，调节地球生态系统的碳循环，创建“零碳”发展模式，并进行复制与推广，从而实现“零碳国家”和“零碳世界”。使地球气候系统处于最佳状态，掌握气候变化的主动权，消除雾霾，获得人类生存与发展的最适生境。

关键词：“零碳县(区)”；碳规划；碳普查；碳减源；碳增汇；碳交易

Abstract: “Zero-Carbon County (District)” (ZCC) system engineering plan, was the science basis for guidance to achieve “zero-carbon” development model, was the methodology to master “zero-carbon” law. Firstly, the article introduced the definition of “ZCC”, principle, target, technical process, creation method was also depth discussed, then, bold innovation practice was carried out by taking the Changsha“zero-carbon county” as an example. To regulate the earth ecosystem carbon cycle, create a “zero-carbon” development pattern by adjusting the carbon source and carbon sink, arranging the content of greenhouse gases in the atmosphere. If this concept was completely accepted, through replicating and promoting this pattern, “zero-carbon state” and “zero-carbon earth” will hopefully come true. At that time, the earth's climate system can be in the best status by acquiring the initiative in climate change, eliminating the smog, and then the earth will be the optimal habitat for human survival.

Key words: “Zero-CarbonCounty(District)” (ZCC); Carbon project; Carbon census; Carbon source reduction; Carbon stock; Carbon trade

人类对化石能源的粗放性使用，向大气中释放了大量的CO₂、NO_X等温室气体和SO₂、H₂S等污染性气体及PM_2.5粉尘，使温室效应显著增强；大气“碳”驱动“冰”的消融，打破了水、气、冰共存的气候平衡状态；造成极端气候，乃至改变地球大尺度的冷暖循环；导致物种多样性的丧失；引起海平面上升，海洋风暴增多；土地干旱，粮食减产；沙漠化面积迅速扩大；雾霾肆虐；地球上病、虫、害、热射病与传染性疾病频发等一系列严重的自然灾害，威胁着生命的延续^[1]。鉴于上述情况，长沙县启动了全国首个“零碳县”发展模式创建示范工程。

目前，国内外的“零碳建筑”、“零碳社区”、“零碳园区”及“零碳城镇”多是以新建和新规划的建筑、社区与园区等为研究样本，通过单一建筑的内循环系统等方式实现不同程度的零排放；使用部分碳汇、可再生能源等方式实现不同程度的零排放。涉及生产、生活要素和人口较少，范围、规模及碳排放量小，较容易实现；而“零碳县(区)”是在保持现有生产、生活状态下的全县(区)边界范围内实现“零碳”，其范围之广，人口之众，排碳之多，要素复杂，难度之大，是人类历史上征服自然，克服温室效应，控制全球气候变暖的一次大胆的创新实践。

1 “零碳县(区)”系统工程定义

“零碳县(区)”  “Zero-Carbon County (District)” (ZCC)是指在一个县(区)级行政区划或一个单位的边界范围内，通过规划、统筹，应用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存、碳交易及生态碳汇补偿等方法，抵消碳源，使碳源与碳汇代数和等于零^[2]。

2 “零碳县(区)”系统工程原理

运用系统工程技术方法，规划、普查、核算、核查、统筹碳源与碳汇；通过节能减排等技术手段，减少生产、生活中的CO₂排放总量；提高碳汇能力；用碳源总量减去碳汇总量，剩余的CO₂排放量用绿色能源替代、碳产品封存、碳交易及生态碳汇补偿的方法来抵消。当县(区)域边界范围内碳源与碳汇处于动态平衡时，称为“零碳县(区)”发展模式。包括“生态零碳县(区)”发展模式、“负碳县(区)”发展模式、“生态负碳县(区)”发展模式。通过“零碳”、“负碳”县(区)发展模式的创建、复制和推广，逐步实现“零碳国家”、“零碳世界”发展模式。

3 “零碳县(区)”系统工程目标

根据“零碳县(区)”系统工程原理，贯彻落实节能减排政策、措施；实现大气CO₂负增长，把CO₂浓度降低到工业革命前的275ppm^[3](或维持在1990年356ppm^[4]、2014年400ppm)的水平，使CO₂排放峰值降低和提前；稳定气候系统，维护地球上水、气、冰共存的气候平衡状态与生物多样性；解决能源与相关环境问题，消除雾霾，使人类可持续生存和发展。

4 “零碳县(区)” 系统工程流程

运用系统工程方法，创建“零碳县(区)”发展模式的技术流程，见图1。

图1 “零碳县(区)”发展模式创建流程图

5 “零碳县(区)”模式创建方法

“零碳县(区)”创建是采取整体规划、全面统筹、分步实施策略，分阶段实现规划目标：一是实现单位GDP碳排放量的“零增长”或“负增长”； 二是实现年度碳排放总量的“零增长”或“负增长”；三是实现CO₂“零排放”或“负增长”。通过创建“零碳工厂”、 “零碳机关”、“零碳学校”、“零碳社区”、“零碳村庄”、“零碳乡镇”，最终实现“零碳县(区)”域发展模式。

5.1 碳规划:创建“零碳县(区)”首先是编制《零碳规划》：对县(区)域边界范围内的碳源总量和碳汇总量进行普查、统计、核算、核查；实施节能减排，减少碳排放总量；应用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存及生态碳汇补偿等工程技术方法，平衡碳源与碳汇；创建碳交易平台，促进碳减源和碳增汇技术发挥实效。

5.2 碳普查:在一个县(区)域或一个单位的边界范围内，对生产、生活各环节中直接或间接的碳排放总量与碳汇总量进行普查、统计、核算、核查，确定该县(区)创建“零碳”所处的阶段。

    5.3 碳减源:发展生物质电，使用绿色能源替代化石能源；推广节能减排技术和设备，淘汰落后产能；提倡低碳生活，减少碳源，为实现“零碳县(区)”创造条件。

    5.4 碳增汇:通过选育和种植速生草本植物^[5]，采用多次刈割技术实现生物质飞跃大增产，提高单位种植面积的碳汇效率；生产植物碳产品储碳封存，是一种限制大气圈中CO₂浓度升高的控制性手段；改有限的森林碳汇为无限的植物碳汇^[6]；通过种植固碳效率高的植物品种和扩大碳汇林种植面积等方法，有效的增加县(区)域内的碳汇总量。

    5.5 碳交易:碳源方与碳汇方的一种商品交易，是对碳排放量进行价格和数量干预的市场调节机制。通常是国家专业技术机构对碳源和碳汇量进行核算、核查后，作为碳交易的技术依据。植物碳产品参与碳交易，能准确计量，改虚拟的碳排放权配额指标交易为实物碳交易，把被动约束变为主动约束，可有效地控制、平衡碳收支总量，从根本上降低大气CO₂等温室气体的浓度。

    5.6 “零碳县”:运用《零碳规划》和统筹方案，应用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存、碳交易和生态碳汇补偿等系统工程技术方法，平衡碳源、碳汇，用碳源总量减去碳汇总量，使县(区)域内碳源与碳汇代数和等于零。

6 “零碳县(区)”模式创建实例

2009年，国家决定将CO₂排放量作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。要在保持经济发展的同时不断改善生态环境，实现社会经济发展与生态文明建设同步推进，就必须坚持减排和碳汇并举，走“高碳产业低碳化、低碳产业高端化、碳汇产业规模化、消费模式少碳化”的“零碳”发展模式之路。

长沙县根据《“十二五”控制温室气体排放工作方案》和《“十二五”节能减排综合性工作方案》，编制了《长沙县“零碳”发展规划》，正式启动了全国首个“零碳县”创建工程。在一个县域经济基本竞争力排全国前第9位的县域内实现CO₂零排放，是一件难度很大的事情，只有通过科学规划、统筹，运用行之有效的技术方法，才能实现“零碳县”目标。   

    长沙县应用湖南绿心科技有限公司发明的“速生草本植物刈割封存技术”，在减排和碳汇方面进行的探索实践，为“零碳县”创建提供了坚实的理论依据和技术支撑。速生草本植物碳汇量大。选育的绿心系列品种经中国质量认证中心依据清洁发展机制项目(CDM)方法学、中国自愿减排项目(CCER)方法学进行核算、核查，每亩净碳汇量14t；制备的植物碳产品经南方林业生态应用技术国家工程实验室和湖南农业大学农学院作物生理与分子生物学教育部省部重点实验室检测，平均碳含量为48.09%～49.20%。封存0.685t碳产品相当于封存1tCO₂。速生草替代化石能源和碳产品封存，可实现大气CO₂负增长^[7]。

通过在全县滩涂湿地、抛荒地等耕地之外的土地，推广种植速生草本植物，逐步建成封存标准碳产品的种植基地、加工基地和仓储基地，探索建立实体碳排放权模拟交易系统，为实现“零碳县”发展模式创造了先决条件。

6.1 整体规划分步实施

长沙县“零碳县”创建主要内容包括：碳规划、碳普查、碳减源、碳增汇、碳交易、“零碳县”等内容。创建的步骤是：编制《长沙县“零碳”发展规划》；对2011～2013年全县生产、生活中碳排放总量和碳汇总量进行普查；全面推广节能减排技术、进行设备改造、淘汰落后产能；建设“零碳”科研基地、“零碳”试点单位；然后以点到面推广“零碳”试点经验和技术方法。“零碳县”创建过程分为三个阶段：单位GDP碳排放量的“零增长”阶段、年度碳排放总量的“零增长”阶段和CO₂“零排放”阶段。

6.2碳源碳汇普查核算

长沙县辖16个建制镇，4个乡，276个行政村，2013年总人口100.86万人，其中城镇人口54.87万人。

2011年长沙县共计排放528.03万tCO₂、0.08万tCH₄、0.003万tN₂O，折算后排放总量为530.64万tCO₂当量；林地碳汇量为78.90万t。

2012年长沙县共计排放550.64万tCO₂、0.08万tCH₄、0.003万tN₂O，折算后排放总量为553.25万tCO₂当量；林地碳汇量为78.90万t。

2013年，长沙县共计排放555.46万tCO₂、0.08万tCH₄、0.003万tN₂O，折算后排放总量为558.07万tCO₂当量；林地碳汇量为78.90万t。

从排放源看，2013年能源活动直接排放是最大的碳排放源，占碳排放总量的54.67%。从排放种类看，以CO₂、CH₄和N₂O为主，分别占CO₂总当量的99.53%、0.30%和0.17%。

    6.3强力推进节能减排

长沙县走两型发展的低碳经济之路，加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理的措施，从能源生产到消费的各个环节，实行低能耗、低排放、低污染。制止浪费，有效、合理地利用能源资源。

6.3.1控制增量，调整优化产业结构，大力发展第三产业，以专业化分工和提高社会效率为重点，积极发展生产型服务业；提升发展生活型服务业；大力发展高新技术产业，促进传统产业转型升级。淘汰落后产能、工艺、技术和设备；依法责令高污染企业停产或予以关闭。