南京低碳經(jīng)濟(jì)定量研究

于文金 閻永剛 張朝林

(1．南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210044;2．河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京210098;3．北京城市氣象研究所，北京100089)

南京低碳經(jīng)濟(jì)定量研究

于文金1，2閻永剛1張朝林3

(1．南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210044;2．河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京210098;3．北京城市氣象研究所，北京100089)

城市化和工業(yè)化產(chǎn)生的碳排放是當(dāng)今中國(guó)影響氣候變化的重要因素，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和碳排放之間的關(guān)系是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文研究南京市低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀、階段及演化特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)30年來(lái)，南京市低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)波動(dòng)反復(fù)的特點(diǎn)，擴(kuò)張負(fù)脫鉤3次，較高能源消費(fèi)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)形式－擴(kuò)張連接4次，經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)與能源消費(fèi)較好脫鉤的弱負(fù)脫鉤1次，強(qiáng)脫鉤4次，其余為弱脫鉤?；趦?nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型Moon-Sonn，建立了南京經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，并探討了不同發(fā)展模式下南京未來(lái)50年低碳經(jīng)濟(jì)水平及碳排放量演化規(guī)律，預(yù)測(cè)了不同低碳經(jīng)濟(jì)水平下南京碳排放量和峰值出現(xiàn)的時(shí)間。研究結(jié)果顯示，按現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)模式，南京2050－2060年碳總量增加速度逐步減緩，約在2058年左右實(shí)現(xiàn)碳總量的負(fù)增長(zhǎng)。50年內(nèi)南京市預(yù)計(jì)為擴(kuò)張負(fù)脫鉤和擴(kuò)張連接，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高水平低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式;設(shè)定最優(yōu)能源強(qiáng)度參數(shù)的模式下，南京迅速實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定強(qiáng)脫鉤的低碳經(jīng)濟(jì)，碳釋放量EKC曲線呈現(xiàn)倒U型，2015年左右即達(dá)到峰值。綜合各種因素，南京近幾年將延續(xù)模式1的增長(zhǎng)模式，在2020年左右實(shí)現(xiàn)向模式2轉(zhuǎn)變，其碳釋放量約于2028年前后出現(xiàn)峰值。

南京;低碳經(jīng)濟(jì);城市化;氣候變暖

當(dāng)前，溫室氣體排放引起全球變暖問(wèn)題日益引起國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，氣候變化被認(rèn)為是21世紀(jì)人類面臨的最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一。發(fā)展中國(guó)家城市化和工業(yè)化是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要特征，也是碳排放的最重要來(lái)源。研究城市化和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放的定量關(guān)系成為業(yè)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題［1－8］。目前，最常用的方法是在環(huán)境庫(kù)茨涅茨曲線(EKC)存在下的經(jīng)濟(jì)計(jì)量學(xué)的方法和模型預(yù)測(cè)方法［9－11］。在EKC的討論研究方面主要從收入(或消費(fèi))的邊際效應(yīng)、制度因素和減排成本等方面予以解釋。在低碳經(jīng)濟(jì)方面主要是研究低碳經(jīng)濟(jì)的模式、低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段以及碳排放量預(yù)測(cè)等，對(duì)于城市發(fā)展與碳排放的定量關(guān)系研究較少。中國(guó)是發(fā)展中大國(guó)，當(dāng)前正面臨著城市化和工業(yè)化快速發(fā)展帶來(lái)的碳排放的巨大壓力，研究南京發(fā)展模式與低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)性對(duì)于努力探索我國(guó)城市發(fā)展與碳排放量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究方法和材料來(lái)源

環(huán)境庫(kù)茨涅茨曲線來(lái)定量化研究人均碳排放與人均GDP，利用Moom-soon內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型，建立南京市增長(zhǎng)模型，預(yù)測(cè)不同發(fā)展速度和低碳經(jīng)濟(jì)水平下2050年南京碳排放總量的變化，選擇最優(yōu)的低碳經(jīng)濟(jì)模式。

所用經(jīng)濟(jì)資料來(lái)自于南京市經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒1979－2008［12］，部分來(lái)自江蘇省統(tǒng)計(jì)局資料;氣象資料來(lái)自于國(guó)家氣候中心信息資料室，能源和碳排放來(lái)源于中國(guó)能源年鑒。所有資料整理和模型計(jì)算采用SPSS13．0和Malable軟件。

2 模型研建

2．1 碳消耗強(qiáng)度系數(shù)

其中，G為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)強(qiáng)度，△GDP為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)量，C為碳消耗增長(zhǎng)強(qiáng)度，ε為碳消耗強(qiáng)度。

2．2 碳消費(fèi)預(yù)測(cè)模型

為了研究能源強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出之間的關(guān)系，Moon和Sonn［13］將能源投入引入生產(chǎn)函數(shù)，構(gòu)造Cobb-Douglas生產(chǎn)函數(shù):

E為能源消費(fèi)總量，△G為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)量，ε為碳消耗強(qiáng)度系數(shù)，f與y為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)隨機(jī)函數(shù)，g為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)強(qiáng)度系數(shù)。

3 結(jié)果分析

3．1 南京低碳經(jīng)濟(jì)階段特征分析

解決氣候變化問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最終途徑是切斷經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與溫室氣體排放之間的聯(lián)系。國(guó)際上通常用“脫鉤”指標(biāo)來(lái)反映經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與物質(zhì)消耗不同步變化的實(shí)質(zhì)。建立脫鉤指標(biāo)的目的在于檢驗(yàn)一國(guó)氣候變化政策的有效性，并尋求影響連接與可能造成脫鉤的因素，作為制定適當(dāng)脫鉤政策的依據(jù)［14］。若CO2排放增長(zhǎng)率與GDP增長(zhǎng)率呈現(xiàn)不平行，即稱經(jīng)濟(jì)體系產(chǎn)生脫鉤現(xiàn)象。若經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率高于CO2排放增長(zhǎng)率，即稱為相對(duì)脫鉤(相對(duì)的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展)，倘若經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)，而CO2排放量反而減少，稱為絕對(duì)脫鉤(絕對(duì)的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展)。Tapio［15］利用脫鉤彈性(Decoupling elasticity)的概念，將脫鉤指標(biāo)再細(xì)分為連接(Coupled)、脫鉤或負(fù)(Negatively)脫鉤三種狀態(tài)，再依據(jù)不同彈性值，再進(jìn)一步細(xì)分為弱(Weak)脫鉤、強(qiáng)(Strong)脫鉤、弱負(fù)脫鉤、強(qiáng)負(fù)脫鉤、擴(kuò)張負(fù)(Expansion negative)脫鉤、擴(kuò)張連接、衰退(Recession)脫鉤與衰退連接等八大類(見(jiàn)圖1)。2005年發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐盟25國(guó)、加拿大、澳大利亞、日本和俄羅斯，在6個(gè)時(shí)間段至少出現(xiàn)一次強(qiáng)脫鉤，其中英國(guó)最為突出，一直呈現(xiàn)強(qiáng)脫鉤特征。其余發(fā)達(dá)國(guó)家也以強(qiáng)脫鉤和弱脫鉤為主要特征。從發(fā)展中國(guó)家的情況來(lái)看，雖然在某些時(shí)段出現(xiàn)過(guò)弱脫鉤特征，但非常不穩(wěn)定。發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展實(shí)踐表明，實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的強(qiáng)脫鉤是完全可能的。對(duì)于廣大發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，采取相應(yīng)的政策措施，努力做到相對(duì)的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展更為現(xiàn)實(shí)。

圖1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能量消耗脫鉤指標(biāo)圖Fig．1 Decoupling of economic development and energy consumption indicators

表1 南京30年來(lái)低碳經(jīng)濟(jì)系數(shù)Tab．1 Nanjing low-carbon economy coefficient for 30 years

長(zhǎng)江三角洲是中國(guó)重要的工業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)和最重要的城市群，是中國(guó)人口密度最高、最具經(jīng)濟(jì)活力的地區(qū)之一，同時(shí)也是城市化水平最高、發(fā)展速度最快的區(qū)域之一。南京作為長(zhǎng)江三角洲的核心城市之一，1978－2008年建成區(qū)面積增長(zhǎng)了7倍以上，其城市化和工業(yè)化發(fā)展極具代表性。

30年來(lái)，南京市低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)波動(dòng)反復(fù)的特征(見(jiàn)表1)，南京市經(jīng)濟(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)不同形式的與能源消費(fèi)脫鉤現(xiàn)象，30年中出現(xiàn)能源高消費(fèi)低經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的擴(kuò)張負(fù)脫鉤3次，較高能源消費(fèi)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)形式－擴(kuò)張連接4次，經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)與能源消費(fèi)較好脫鉤的弱負(fù)脫鉤1次，強(qiáng)脫鉤4次，其余為弱脫鉤。這表明，南京市處于低碳經(jīng)濟(jì)水平較低的弱脫鉤階段，低碳經(jīng)濟(jì)尚不穩(wěn)定，雖然經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)，其能源消費(fèi)總量也相應(yīng)大幅增加，碳排放壓力在較長(zhǎng)時(shí)間依然較大，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)脫鉤階段的較高水平的低碳經(jīng)濟(jì)尚需時(shí)日。

南京市屬于能源輸入性城市，能源構(gòu)成中煤炭和原油占絕對(duì)比重，其余所占比重較小;能源總量除個(gè)別年份(1994、2000年)均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，各種能源中煤炭、原油和焦煤消費(fèi)量上升速度較快，2000年后其增長(zhǎng)的速度呈加快之勢(shì)(見(jiàn)圖2)。南京市尚處于明顯的工業(yè)化和城市化過(guò)程中，碳消費(fèi)總量壓力較大。

圖2 南京市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)示意圖Fig．2 Schematic diagram of energy consumption in Nanjing

3．2 南京未來(lái)50年低碳經(jīng)濟(jì)及碳消費(fèi)演變預(yù)測(cè)模擬

選取1980－2006年南京市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為樣本，代入模型計(jì)算出系數(shù)，結(jié)果如表2所示。通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行回歸，發(fā)現(xiàn)方程擬和程度非常好，R2為0．982，其中除生產(chǎn)要素A不能通過(guò)顯著性檢驗(yàn)外，其余參數(shù)均在5%水平之上顯著。雖然生產(chǎn)要素變動(dòng)不明顯，考慮到技術(shù)進(jìn)步對(duì)其產(chǎn)出的影響，仍將其保留在模型中。A=0．017 62e0．0001.54t。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)校正，設(shè)定固定資本折舊率為10% 的情況下，ε值為0．953。

模擬結(jié)果顯示，在考慮最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的情況下，南京市經(jīng)濟(jì)在50年內(nèi)保持5%以上的高增長(zhǎng)，GDP總量20年翻3番，同時(shí)，保持了較高的能源強(qiáng)度，碳排放總量迅速增加，2010－2030年20年內(nèi)碳排放總量增加6倍，2030－2050年期間碳排放總量預(yù)計(jì)增加3－4倍，2050－2060年碳排放總量增加速度逐步減緩，大約在2058年左右實(shí)現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。50年內(nèi)前期南京市預(yù)計(jì)為擴(kuò)張負(fù)脫鉤和擴(kuò)張連接，2030－2055年處于弱脫鉤階段，2055－2060年才逐步實(shí)現(xiàn)強(qiáng)脫鉤(見(jiàn)表3)。如果以這種經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，南京市在未來(lái)的50年內(nèi)其低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式將長(zhǎng)期處于較低水平，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高水平低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將是以對(duì)環(huán)境的巨大壓力為代價(jià)，這種模式是典型的發(fā)展中國(guó)家增長(zhǎng)模式特征，與可持續(xù)發(fā)展理論不相適應(yīng)。設(shè)定最優(yōu)能源強(qiáng)度參數(shù)的模式下，南京迅速實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定強(qiáng)脫鉤的低碳經(jīng)濟(jì)，能源強(qiáng)度小，同時(shí)能保持3－6%左右的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度，碳釋放量EKC曲線呈現(xiàn)倒U型，且在2015年左右即達(dá)到了峰值(見(jiàn)表4)，此后預(yù)計(jì)隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)碳釋放量呈持續(xù)下降態(tài)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)碳排放的負(fù)增長(zhǎng)，達(dá)到節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展目的。綜合各種因素，南京近幾年將延續(xù)模式1的增長(zhǎng)模式，在2020年左右實(shí)現(xiàn)向模式2轉(zhuǎn)變，其碳釋放量峰值約出現(xiàn)在2028年前后。

表2 模型參數(shù)估算結(jié)果Tab．2 Model parameter estimation results

表3 最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率模式下2010－2060年南京市經(jīng)濟(jì)及能源消費(fèi)模擬結(jié)果Tab．3 2010 －2060 Nanjing-year economic and energy consumption simulation results in the optimal rate of economic growthmode

從南京現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，第二產(chǎn)業(yè)比重占主體，且2000年后第二產(chǎn)業(yè)所占比重有明顯上升趨勢(shì)，第一產(chǎn)業(yè)增速呈下降趨勢(shì)，第三產(chǎn)業(yè)也有明顯的增速，但其比重仍小于第二產(chǎn)業(yè)。在第二產(chǎn)業(yè)中，輕工業(yè)比重過(guò)小，且呈迅速下降趨勢(shì)，表明重工業(yè)在南京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位(見(jiàn)圖4)，而重工業(yè)是相對(duì)高耗能產(chǎn)業(yè)，不利于南京低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展低碳技術(shù)，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，提高核能、太陽(yáng)能等新能源比重，引進(jìn)利用先進(jìn)國(guó)家低碳技術(shù)和資金是提高南京低碳經(jīng)濟(jì)水平的有效途徑。強(qiáng)化清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促使南京在2020年前提前達(dá)到碳排放峰值，使南京2035年前實(shí)現(xiàn)碳零排放，建成低碳生態(tài)城市。

表4 低碳經(jīng)濟(jì)模式下2010－2060南京市經(jīng)濟(jì)及能源消費(fèi)結(jié)果Tab．4 2010 －2060 the results of the economic and energy consumption of Nanjing in low-carbon economymode

4 結(jié)論與討論

30年來(lái)，南京市低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)波動(dòng)反復(fù)的特征，擴(kuò)張負(fù)脫鉤3次，較高能源消費(fèi)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)形式－擴(kuò)張連接4次，經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)與能源消費(fèi)較好脫鉤的弱負(fù)脫鉤1次，強(qiáng)脫鉤4次，其余為弱脫鉤。

不同發(fā)展模式南京的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，在考慮最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的情況下，南京市在未來(lái)的50年內(nèi)其低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式將長(zhǎng)期處于較低水平，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高水平低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式。最優(yōu)能源強(qiáng)度模式下，南京碳釋放量EKC曲線呈現(xiàn)倒U型，且在2015年左右即達(dá)到了峰值。

圖3 南京市輕重工業(yè)比示意圖Fig．3 Schematic diagram of Nanjing structure

針對(duì)南京經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和碳排放規(guī)律，南京要在未來(lái)的20年內(nèi)實(shí)現(xiàn)真正意義上的低碳經(jīng)濟(jì)，應(yīng)該采取如下措施:①改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，依靠科學(xué)發(fā)展、內(nèi)涵發(fā)展代替規(guī)模發(fā)展和外延發(fā)展模式;②優(yōu)化提升產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步壓縮高碳產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)，依靠科技拉長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，減少碳排放;③注重控制城市規(guī)模和人口總量，科學(xué)規(guī)劃利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，減少拆遷量，加大城市森林公園和綠林建設(shè)，注重城、林、山、水、人文資源的有效結(jié)合，建設(shè)低碳、環(huán)保、高效、美觀的現(xiàn)代化南京古城。

總之，低碳經(jīng)濟(jì)和低碳城市的建設(shè)至關(guān)重要，探討經(jīng)濟(jì)－環(huán)境耦合最優(yōu)發(fā)展模式及其參數(shù)量的設(shè)定是今后區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)定量化研究的重要內(nèi)容。

(編輯:劉照勝)

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Quantitative Study of Low-carbon Econom y in Nanjing City

YUWen-jin1，2YAN Yong-gang1ZHANG Chao-lin3
(1.Key Laboratory of Meteorogical Disater of Ministry of Education，Nanjing Jiangsu 210044，China;2.Key Laboratory of Coastal Disasters and Defence of Ministry of Education，Nanjing Jiangsu 210098，China;3.Institute of Urban Meteorology CMA，Beijing 100089，China)

The carbon emissions produced by China urbanization and industrialization today is an important factor affecting climate change，so the relationship between economic growth and carbon emissions is a hot research issue currently．This paper，by studying present development situation，stage and evolution features of Nanjing's low-carbon economy，found that the developmentof Nanjing's lowcarbon economy fluctuated repeatedly in the past 30 years:the negative expansion decoupling appeared three times;economic growth mode of higher energy consumption had expansion connection four times;better decoupling between economic development and energy consumption had weak negative decoupling once;stronge decoupling appeared four times;the rest low-carbon economy coefficients had weak decoupling．Based on the endogenous economic growth model Moon-Sonn，the economic growth forecastmodel of Nanjing City was established，discussing the level of low-carbon economy and the evolution law of carbon emissions in different development modes of Nanjing in the next five decades，predicting Nanjing's low-carbon economy emissions amount and when its peak time would appear at the different levels of low-carbon economy．The results show that the total carbon increasing rate of Nanjing will gradually slow down under the current economicmodel in the years 2050－2060，and the total carbon will achieve a negative growth in about 2058．Nanjing is expected to have negative expansion decoupling and expansion connections in 50 years，then it is difficult to achieve stable high level lowcarbon economic growth mode．When setting the optimal energy intensity parametersmode，Nanjing will rapidly achieve stable strong decoupling low-carbon economy，and the Environmental Kuznets Curves(EKC)of Carbon emissions will present an inverted-U curve，which the peak will appear in around 2015．Considering various factors，the paper estimates that Nanjingwill continue growthmodel1 in recent years，then itwill change to themode 2 in 2020，and the peak of the carbon release is about to appear in around 2028．

Nanjing;low-carbon economy;urbanization;global warming

F207

A

1002－2104(2011)11－0028－05

10．3969/j．issn．1002－2104．2011．11．005

2011－06－17

于文金，博士，教授，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)楹０稁Э沙掷m(xù)發(fā)展、氣象災(zāi)害。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):40371048);城市氣象基金(編號(hào):08371048);河海災(zāi)害實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(編號(hào):20090024)。