研究的时间范围是2010—2019年。核算对象为怀来县第一产业 (农、林、牧、渔业) 、第二产业 (工业、建筑业) 、第三产业 (交通运输业、以服务业为主的未被第一、第二产业包含的其他行业) 和居民生活部门。

1) 能源数据。怀来县第一产业、第二产业、第三产业 (除交通运输中客运交通) 和居民生活部门 (除私家车) 的能源消费数据来自《河北省怀来县国民经济统计年鉴》 (2010—2019年) 中能源平衡表。客运交通 (公交车，出租车) 活动数据来自于客运站、运管所实地调研。私家车活动数据来自于交管部门与调研。本研究中客运交通与私家车的能源消耗数据，能满足“自下而上”法的计算要求，其余交通方式的能源消耗数据采用“自上而下”的方法从统计年鉴中获取。

2) 经济与人口数据。怀来县2010—2019年地区生产总值 (GDP) 和人口数均取自怀来县统计局发布的《河北省怀来县国民经济统计年鉴》 (2010—2019年) 。

怀来县能源消费CO₂排放清单优先采用我国《省级温室气体清单编制指南 (试行) 》 (以下简称“省级清单”) 中提供的核算方法。若“省级清单”中未提供适宜方法，则参考IPCC《国家温室气体清单指南 (2006) 》 (以下简称“国家清单”)进行核算。

能源消费CO₂排放通常通过化石能源消费进行核算^[14]。本研究中化石燃料燃烧CO₂排放采用“省级清单”中层级2方法 (公式1) 估算，即通过活动数据和燃料的排放因子计算CO₂排放量。

式中：E_化石能源为核算期内化石燃料燃烧产生的CO₂排放量，t；AD_i为核算期内第i种燃料的活动数据，GJ；EF_i为第i种燃料CO₂排放因子，t·GJ⁻¹。

燃料燃烧的活动数据是核算期内各种燃料的消耗量与平均低位发热量的乘积，按照公式 (2) 计算。

式中：AD_i为核算期内第i种化石燃料的活动数据，GJ；NCV_i为核算期内第i种化石燃料燃料的平均低位发热量，对于固体或液体燃料，GJ·t⁻¹；对于气体燃料，GJ·(10⁴ Nm³)⁻¹。FC_i为核算和报告期内第i种化石燃料的消耗量，对于固体或液体燃料，t；对于气体燃料，10⁴ Nm³。

根据“省级清单”方法，二氧化碳排放因子采用国家特定排放因子，计算方法按照公式 (3) 进行。

式中：EF_i为第i种燃料的CO₂排放因子，t·GJ⁻¹；CC_i为第i种燃料的单位热值含碳量，t·GJ⁻¹；OF_i为第i种燃料的碳氧化率，无量纲； $ \frac{44}{12} $为二氧化碳与碳的相对分子量之比。

对于交通能源消耗产生的CO₂排放量，“国家清单”提供了“自上而下”和“自下而上”两种核算方法。“自上而下”法是根据统计年鉴中不同交通方式的燃料消耗数据计算排放量，“自下而上”法则是根据从交通部门或实际调研获得的各类交通车辆的行驶总里程乘以单位行驶距离燃料消耗量而得出燃料消耗数据去计算排放量。在数据可获取情况下，交通排放优先考虑“自下而上”法。

在进行能源结构分析时，电力CO₂排放通过公式 (4) 进行核算。

式中：E_电力为电力消耗CO₂排放量；AD_电力为核算期内电力消耗量，MW·h；EF_电力为电力生产排放因子，t·(MW·h)⁻¹。

化石燃料燃烧活动数据中燃料的低位热值含碳量，不同燃料单位热值含碳量、碳氧化率取值来自于“省级清单”。在进行部门内能源结构分析与计算时，为使不同年间电能消耗的CO₂排放量具有可对比性，电力排放因子均选取国家发改委气候司发布的2012年华北电网排放因子。

通过核算，怀来县2010—2019年能源消费CO₂排放量见表1，各产业GDP及增速变化趋势则于图1所示。

表1说明，怀来县能源消费CO₂排放量在2013年达到峰值，在经历一个显著下降后，于2015年起保持一个基本稳定趋势。2019年怀来县能源消费CO₂排放总量为227万吨，相较于2013年424.1万吨的CO₂排放峰值降低了197.1万吨，降幅达到了46.5%，年均减排率达7.8%，总体减排效果显著。在取得良好减排效果的同时，怀来县GDP由86.5亿元增长到132.0亿元，年均增速达5.3%，GDP增长迅速。在2010—2013年，怀来县能源消费CO₂排放量处于小幅增长态势，GDP增速也维持在较高水平、年均GDP增速超过10%。2013—2019年，怀来县能源消费CO₂排放量出现较大降幅，年均GDP增速也逐渐放缓，并呈现波动下降趋势，年均GDP增速不足2% (图1) 。从短期来看，怀来县能源消费CO₂减排工作推进确实对经济发展起到了一定的制约作用。

1) 第一产业能源消费CO₂排放变化趋势。2010—2014年，怀来县第一产业CO₂排放量呈上升态势，并于2014年实现“碳达峰”，次年排放量出现较大降幅，降幅达66.7%。在2015—2019年，第一产业排放量呈现出稳定趋势，排放量维持在约6万吨。但第一产业的GDP则未随着排放量的明显下降而出现大幅降低。2010—2014年怀来县第一产业的平均GDP为15.3亿元，而2015—2019的平均GDP为13.9亿元，GDP虽然出现小幅下降，但取得了显著的减排成果。

怀来县第一产业CO₂排放的下降和第一产业的技术进步与产品调整密不可分。农业产业化龙头企业的引入极大促进了怀来县农业的发展，先进种养殖技术的应用提高了怀来县第一产业的生产水平，也降低了CO₂排放量。与此同时，企业先进技术使生产效率得到提高的同时也将部分原属于第一产业的农产品加工为第三产业产品，这将把原属于第一产业GDP转移到第三产业中。此外，随着2014年怀来被认定为全省休闲农业与乡村旅游示范县，农村经济的重心逐渐转向第三产业。这也可能是使得第一产业GDP出现下降的原因。

2) 第二产业能源消费CO₂排放变化趋势。怀来县第二产业能源消费CO₂排放量在2010—2013年间维持在较高水平，所引起的CO₂排放量占全县能源消费排放量的46.6%。在2014—2015年，第二产业能源消费CO₂排放量开始下降，期间CO₂降幅达138.6万吨，减排比例达75.1%。在2015年之后，CO₂排放量维持在较低水平。

怀来县第二产业以工业和建筑业为主。工业是第二产业最大的排放部门，是怀来县最早进行碳减排的部门，也是县内最早实现“碳达峰”的部门。在2010—2015年，怀来县工业部门CO₂排放量逐年下降，累计减排量达158.9万吨、降幅超过86%。在2015—2019年，怀来县工业部门排放量维持在较低水平、并趋于稳定，减排成果显著。

自“十一五”经济和社会发展规划的提出及“零碳经济与城市可持续”发展战略的确立，怀来县将温室气体减排列入刚性指标，工业部门因其较高的排放水平成为了怀来县低碳建设的重点治理目标。在2010—2019年，怀来县工业部门煤炭消费量降幅已超过90%，能源的利用效率也因技术和设备的更新而不断提升。同时，一些高能耗、高污染、生产水平落后的产业 (造纸、钢铁，煤矿) 被逐渐淘汰，优势产业和“三低”创新型产业则因政策推进得到了进一步发展，这些举措使得工业部门碳排放量取得下降显著。

3) 第三产业能源消费CO₂排放变化趋势。第三产业的排放量变化趋势与怀来县能源消耗CO₂排放量总体变化趋势一致。不能忽视的是，第三产业能源CO₂排放在全市能源CO₂总排放中的占比逐年升高，从2010年的29.3%提高到2019年的48.2%，并于2014年起超过了第二产业成为了CO₂排放量最高的产业。

第三产业中最大的排放部门是交通运输部门，10年间CO₂的平均排放量占本产业的68.1%、且有继续扩大趋势，而以服务业及其他仅占31.9%。怀来县的交通构成分为公路交通和轨道交通，其中公路交通由客运车辆和物流车辆组成。客运车辆中，在怀来城区内通勤往返的公交车全部为新能源车辆，跨区、农村班线公交车大部分为柴油车，出租车均为汽油车，而物流、仓储及邮政相关运输车辆则主要以柴油车为主，部分小型运输车辆为汽油车。公路交通是交通运输部门的重点排放源，在2017年，由公路交通产生CO₂排放量占交通运输部门排放总量的83.4%，为70.8万吨，而轨道交通仅占16.6%，排放量为14.1万吨。

为降低道路交通CO₂排放水平，怀来县采取提高车辆排放标准、“以油换电”等治理措施。自政策实施至2015年，怀来县新能源公交车占比已超过85%，各类新能源车辆的保有量稳步上升。但结果表明，在2010-2019年间，交通运输部门CO₂排放量仅在2014、2015、2019年有所降低，在其他年份均处于升高趋势。造成这种现象主要的原因是交通运输部门仍在持续发展，由此产生的CO₂排放增量超过治理措施的减排量。

4) 居民生活部门能源消费CO₂排放变化趋势。居民生活部门CO₂排放量为58.94~78.29万吨，总体排放量较大且呈增加趋势。但因第二、三产业减排工作的不断推进，居民生活用能的CO₂排放占比快速增长，已从2010年的17.5%变为了2019年的34.5%。居民日益丰富的生活需求和人口增长是居民生活碳排放量增加的重要原因。怀来县的不断发展吸引着人的不断涌入，截至2019年，怀来县常住人口较2010年同比上长了16.8%，已达41.1万人。

从居民生活部门的能源结构分析，2019年居民生活部门只因电能消费引起CO₂排放为23.6万吨、占比约30%。相对地，由化石能源消费CO₂排放为54.7万吨、占比约70%，其中私家车使用引起的CO₂排放量约为19.7万吨。从居民生活部门CO₂排放组成来看，怀来县农村居民用能和城市居民用能间的CO₂排放量之比约为7∶3，而怀来县农村人口和城市人口的比例约为6∶4。农村居民用能具有CO₂排放量大，能源利用效率较低的特点。根据调研资料 (279个有村委会的村落) ，怀来县农村居民消耗的化石燃料主要为煤炭和煤气。

在2010—2019年，怀来县GDP总体上升，但GDP增速表现出波动减缓 (图2) 。通过计算，2010—2019年怀来县单位GDP排放强度从每万元4.82 t降至1.72 t，年均下降速度超过了6.4% (图3) 。其中，2014年和2015年下降速度最为明显，分别达到了25.3%和32.0%。在2014年，怀来县单位GDP碳排放强度下降速度首次超过了GDP增速 (图3) ，并在之后几年里出现超越趋势。这表明怀来县逐渐能够抵消GDP增长带来的CO₂排放增量，开始具备控制CO₂排放量不再增长的能力，这对怀来县今后的低碳发展具有积极影响。

以上结果与怀来县产业调整和能源结构优化密不可分。近年来，怀来县严把新上项目环评关、出台并强化节能减排政策，推进县内高能耗、高排放产业逐渐转型。通过不断提升产业层次、淘汰落后生产工艺和装备，逐渐解决结构性矛盾带来的耗能高、污染重问题。积极推广先进节能技术替代传统低效率模式，推进工业、交通、建筑等部门低碳发展。同时正逐步调整能源结构，通过提高电力、天然气，液化石油气等能源的使用比例，借以减少燃煤、传统油品等统高碳燃料的使用。

在2010—2019年，怀来县人均碳排放强度总体呈下降趋势 (图4) 。其中，以2014年和2015年下降最为显著。人均碳排放强度由CO₂排放量与人口因素共同决定，排放量的降低与人口的增加都会促使人均碳排放强度下降。值得一提的是，怀来县人均碳排放强度变化趋势与能源消费CO₂排放量变化趋势一致。这表明由能源消费CO₂排放量变化起主导作用，而人口因素起次要作用：2010—2019年，怀来县常住人口已从35.2万增加41.1万，同比上长16.7%，但CO₂排放量从424.1万吨下降为227万吨，降幅明显。从结果上看，怀来县人均碳排放强度已从2010年的11.69 t下降到2019年的5.52 t，降幅达到了52.8%。

为探究怀来县碳排放强度降低潜力，将怀来县与北京市延庆区和通州区进行比较 (表2) 。延庆区毗邻怀来县，2019年GDP为195.3亿元，常住人口35.7万，占地面积约1 994 km²，各项数据与怀来县均较为相似。通州区位于北京市东南部，占地906 km²，在2015初被定为北京市副中心，城市较为发达。2019年通州区GDP达1 059.2亿元，常住人口167.5万人^[15]。

怀来县第一产业是优势产业，GDP碳排放强度处于较低水平，远低于延庆区与通州区。但第二、三产业GDP碳排放强度均处于较高水平，远高于延庆区与通州区。这与怀来县产业类型与产业结构有关，随着先进技术的引入及第二、三产业的调整优化与发展，第二、三产业具有较大的降低空间。相较之下，怀来县人均碳排放强度则与延庆区和通州区相差不大，但仍存在降低空间。怀来县单位面积碳排放强度较低，仅略高于延庆区，但远低于通州区，处于优良水平。如减排工作持续深入，将会引领该指标继续下降。

随着怀来县不断推进减排工作，工业部门能源消费引起的碳排放已达到峰值，CO₂排放量显著下降。怀来县重点排放源已经发生改变，交通运输成为最大了的排放源，居民生活部门成为第二大排放源，工业则退居为第三位。交通运输和居民生活部门的排放量始终保持在较高水平，且在10年间排放量表现出总体上升趋势。

1) 交通运输部门的措施。怀来县交通运输部门具有良好的发展前景，县内公路铁路系统正处于完善中，多项有利于交通运输业的规划也已经制定。2017年，怀来县公路交通总里程已达到1 257 km；其中高速路段里程位列张家口全市第二，达104 km。北京至沙城的S2铁路通车增加了铁路系统竞争力。在今后的发展规划中，怀来县多条高速公路将逐步实施改建工作，京张高铁也于2019年通车。因此，怀来县交通运输部门仍会在近期保持发展趋势。

合理的减排措施对交通运输部门的低碳发展和“碳达峰”实现具有重要意义。针对怀来县交通运输部门的排放特点与发展趋向，怀来县应从以下角度进行交通运输部门的优化。A) 逐步推进交通运输公转轨：把能效较低的公路交通运输逐步分流到高效的轨道交通上，并通过加大轨道交通班次等方式分担运输压力，由此降低道路交通产生的CO₂排放。B) 推动公路交通运输领域广泛采用可再生能源，实行交通运输绿色发展。目前怀来县内公路交通车辆仍以传统燃油车为主，且部分车辆仍存在排放高问题；应进一步提高新能源车的占有比例，开发并应用氢能车辆。目前为止，低温、长距离运输、重载运输等电动车辆应用方面还存在一些短板，这些问题短时间内可能难以解决，需要其他动力的辅助，一个重要选择是氢能源的研发与应用^[16]，怀来县可充分利用张家口市发展氢能的契机，大力推动氢能车辆的研发和利用。C) 进一步提高交通运输的能源效率与运输工具的能效。这需要提高运输管理水平，并逐渐提高交通运输工具的技术水平^[17]。D) 增加公交出行吸引力，倡导民众选择公共交通。公共交通系统具有人均占地少、能耗低、客运量大等优点，而且在节能环保、缓解交通拥堵等具有显著优势^[18]。优化县内公交车发车时间表及公交路线，有利于提高公交系统运营效率、增加公交出行吸引力，还可以减少私家车使用量，降低CO₂排放量^[19]。

2) 居民生活部门的减排措施。怀来各产业持续向好发展在创造经济效益的同时也吸引着人口的不断涌入。至2019年，怀来常住人口已从2010年的35.2万人升至41.1万人，人均GDP也由2010年的2.46万元增至3.21万元。这也是能源需求不断上涨的重要驱动因素。伴随怀来县的不断发展，居民生活部门能源消费一定程度上仍会呈现上升态势。

怀来县可以从以下3个方面推进居民生活部门的减排。A) 逐步对低能效家具电器、用能装置等进行节能改造，并在农村推进“煤改电”、“煤改气”进程。提高能效可使用能设备在达到相同使用效果时消耗更少的能源，进而达到降低CO₂排放的效果。怀来县农村居民对煤碳的需求较大，且大量用煤普遍集中在冬季自采暖过程中。因此推进“煤改电”、“煤改气”进程有助于降低农村居民的CO₂排放。B) 对农村建筑维护结构进行节能改造。根据调查，中国农村人均建筑面积高于城市人均建筑面积^[20]。但建筑维护结构的热工性能普遍达不到节能设计标准的要求^[21]，建筑节能水平低；农户对夏季空调制冷，冬季供热的需求高。有资料显示，提高农村建筑维护结构性能可降低66%的冬季采暖能耗^[22]，故对农村建筑进行节能改造具有减排意义。C) 加强居民的节能意识、减少无效能耗，倡导低碳绿色的生活方式，减少私家车的使用频次。通过加大宣传力度，举办绿色活动等方式增加居民参与感、责任感，让低碳生活意识不断深入人心。

尽管怀来县能源消费CO₂排放量已取得显著缩减，但从碳排放强度及能源优化层面看，仍有进步空间。结合怀来县发展前景，建议怀来从产业低碳健康发展和能源清洁化着手深度减排工作。

1) 怀来应继续推进产业结构调整，并践行高质量发展。只有逐步提高技术进步水平，推动创新引领高质量发展，才能在经济发展新常态下促进碳排放强度的稳步下降，提高能源碳排放效率^[23]。怀来县2019年第二、第三产业单位GDP排放强度分别为每万元1.66 t 和每万元1.12 t，存在很大降低空间。提升第二、三产业的竞争力也将是怀来县今后发展的重点，怀来应推动第三产业中以服务业为首的高产值低排放产业发展，并促进工业、物流等传统产业协同大数据、科技部门等新兴产业共同发展，以打造优势部门。

2) 充分利用自然资源优势，进一步提升可再生能源发电能力，从而推动电力清洁化发展。怀来县拥有庞大的风能、太阳能等自然资源：怀来全境处于蒙古高原向华北平原的过渡带内，百米风速达5.0~9.5 m·s^-1，风力资源有效时数在4 000~5 000 h，风能资源较为丰沛；县内年平均日照数为3 000 h，日照率为 68%，全县太阳能辐射等级均为II类地区，太阳能资源处于较好水平。截至2021年，怀来县光伏、风电装机总规模接近500 MW，光伏、风电装机比例约为1∶3，上网电量已达到990 186 MW·h，如参与能源领域核算，可抵消85.9万吨的CO₂排放。怀来应充分利用张家口是国家清洁能源示范区的政策优势，接续扩大风电、光伏发电能力。

怀来县作为我国落实CO₂减排工作较早的地区，早于我国提出“双碳”目标前就已完成了县域层面能源消费领域的“碳达峰”工作，其减排方法和路径值得我国其他地区借鉴及应用。从总体排放特征看，怀来县于2013年已达到CO₂排放峰值，且排放量在达峰后呈现出显著下降趋势。从行业排放特征看，工业部门是怀来最早达到排放峰值的行业，在2012就已出现排放峰值，农林牧渔业在2014年达到排放峰值。随着减排的不断进行，怀来的CO₂排放重心已转移到交通运输部门和居民生活部门上，这两个部门在2019年能源消费CO₂排放占到了排放总量的70.1%，将会是今后进行减排的重点领域。从排放强度看，怀来县单位GDP排放强度总体呈逐年降低趋势，而人均碳排放强度呈先增长后降低趋势。