常州市經濟發(fā)展與碳足跡的響應關系分析

周美春 鄭 暉 韓玉婷 楊 鑫

(1.江蘇省常州市環(huán)境科學研究院，江蘇常州 213022;2.江蘇省環(huán)境科學研究院，江蘇南京 210036)

隨便社會經濟發(fā)展及化石能源消費量的增加，全球變暖成為人類面臨的最復雜的挑戰(zhàn)之一［1-2］，IPCC第四次評估報告指出，近100年來，地表平均溫度約上升0.74℃［3］，主要是由于人類活動大量排入 CO2、CH4、NO2等溫室氣體造成。

“碳足跡”緣起于“生態(tài)足跡”［4］，從生命周期的角度出發(fā)，分析產品生命周期或與活動直接和間接相關的碳排放過程，以此來反應區(qū)域的生態(tài)壓力。國外碳足跡研究開展較早，從不同尺度的開展了碳足跡研究，小到個人、產品、家庭，大到城市、國家［5］，也開展了工業(yè)、交通、建筑、供水等特定產業(yè)/部門的研究［6］。而國內的碳足跡研究相對較晚，始于上世紀九十年代，王立猛［7］等對我國能源消費引起的環(huán)境壓力進行了空間差異分析，鄧宣凱［8］等以湖北省為例對區(qū)域能源碳足跡計算模型進行了比較研究，盧俊宇［9］等對我國省級區(qū)域的能源消費碳足跡進行了時空演變分析，陳勇等建立［10］了環(huán)境庫茲涅茨曲線模型，并對西南地區(qū)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳足跡與經濟發(fā)展之間的關系進行了實證研究。

常州市作為長三角蘇南發(fā)展模式的發(fā)祥地，能源消耗和污染物排放均處于較高強度。本文以常州市為例，分析1986-2014年碳足跡的變化情況，對經濟發(fā)展與碳足跡的響應關系進行研究，從而得出碳足跡的主要影響因素，為破解經濟發(fā)展瓶頸，力爭“十三五”期間開啟綠色轉身提供方向。

1 研究區(qū)域概況

常州市位于江蘇省南部，地處長江下游南岸，屬長江三角洲中心地帶。位于北緯31°09'-32°04'、東經119°08'-120°12'，北倚長江天塹，南與安徽省交界，東瀕太湖與無錫市相連，西與南京、鎮(zhèn)江兩市接壤。

屬于北亞熱帶海洋性氣候，常年氣候溫和，雨量充沛，四季分明;春末夏初時多有梅雨發(fā)生，夏季炎熱多雨，最高氣溫度常達36℃以上，冬季空氣濕潤，氣候陰冷，主導風向為東南偏東，年均風速為2.9m/s。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

為分析演變歷程，揭示演變規(guī)律，為使結果越客觀、準確，根據(jù)資料可獲得性，獲取了盡可能的數(shù)據(jù)時間序列。本文研究的數(shù)據(jù)時間跨度為1986年-2014年，經濟發(fā)展指標選取地區(qū)生產總值(GDP)，能源消耗數(shù)據(jù)采用規(guī)上企業(yè)能源消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括煤、焦炭、燃料石油、液化石油、汽油、煤油、柴油、天然氣等8種(均折算成標準煤)，數(shù)據(jù)來源為《常州統(tǒng)計年鑒》(2015)。

常州市1986-2014年經濟發(fā)展與主要能源消耗情況見圖1，近30年來，常州市經濟穩(wěn)步發(fā)展，尤其是近十年保持了持續(xù)高速發(fā)展;主要能源均為煤炭，其次為焦炭，兩類能源消耗占比保持在84%～94%。直到上世紀末和本世紀初，天然氣逐步開始使用并納入統(tǒng)計。

2.2 碳足跡計算方法

常用的碳足跡研究方法主要有過程分析法(PA)和投入產出分析法(EIO)，常用的具體方法有實測法、物料衡算法、排放系數(shù)法等［11］。

考慮到能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)的特點，本文采用投入產出法中的物料衡算法進行估算.根據(jù)《IPCC溫室氣體排放清單指南》［12］，結合能源統(tǒng)計特點，采用式(1)計算。

圖1 常州市1986-2014年經濟發(fā)展與能源消耗變化情況

式中:T為CO2排放量，萬t;11/3為碳與CO2間的轉換系數(shù);ECi為能源i的消耗量(若為能量單位，需要轉換為標準煤，即1萬t標準煤等于2.93×105GJ)，萬t;CEFi為能源i的碳排放系數(shù)(以每噸標準煤下產生的噸碳計);OCRi為碳氧化率，%;i為能源種類，根據(jù)統(tǒng)計年鑒將其分為10類(見表1)。

表1 不同能源種類的碳排放系數(shù)與碳氧化率

3 計算結果與分析

3.1 碳足跡變化趨勢

常州市1986-2014年碳足跡見圖2。從圖2可以看出，碳足跡呈持續(xù)增長趨勢，由1986年的378.3萬噸增加至2014年的4103.4萬噸，年均增長率為8.9%;人均碳足跡與碳足跡增長幅度類似，由1986年的1.2噸/人﹒年增加至2014年的8.7噸/人﹒年，年均增長率為7.3%;單位GDP碳足跡逐年下降，由1986年的6.9噸/萬元下降至2014年的0.8噸/萬元，年均增長率為-7.2%，可見能源利用效率逐年提高，能源消耗帶來的產值越來越高。

從不能能源種類碳足跡占比看，1986-2014年煤炭消耗碳足跡所占比例最大，占比逐年上升，在2001年達到最大(占比為92%)，之后有了較大的削減，2014年煤炭消耗碳足跡的占比削減至59%;焦炭消耗碳足跡的比重穩(wěn)步上升，由1986年占比不足6%增加至2014年占比超35%;天然氣碳足跡占比較小，維持在4%～6%。

圖2 常州市1986-2014年能源消耗碳足跡變化情況

圖3 常州市1986-2014年能源消耗碳足跡占比情況

可見，常州市的能源消費中煤炭始終是主要來源，清潔能源的占有率非常低，今后需要進一步加大能源消耗結構優(yōu)化調整力度以及不斷提高能源利用效率。

3.2 經濟發(fā)展階段分析

改革開放后，計劃經濟向市場經濟轉型，蘇南模式逐步形成，上世紀80年代中期常州市啟動了農村工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進程，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)快速發(fā)展，勞動密集型的輕工業(yè)占主體;90年代中期開始發(fā)展外向型經濟，大規(guī)模外商投資企業(yè)涌現(xiàn)，改革開放直至上世紀末以體制創(chuàng)新為主，進入本世紀后，開始了增長方式的創(chuàng)新，轉為依靠科技進步的低投入、低消耗、低污染和高效率的增長方式［13-14］，經濟發(fā)展呈現(xiàn)明顯分階段特征。根據(jù)錢納里的一般標準工業(yè)化模型，常州市上世紀80年代至90年代處于工業(yè)化初期階段，經過20余年的發(fā)展于2007年(GDP近2000億元)邁入工業(yè)化中期階段，經過“十一五”、“十二五”的高速發(fā)展于2012年(GDP近4000億元)邁入后工業(yè)化階段，人均GDP超過萬美元。

3.3 碳足跡與經濟發(fā)展的關系

以GDP為自變量x，以碳足跡為因變量y，選用線性方程、二次方程、三次方程、指數(shù)方程進行曲線擬合分析碳足跡與經濟發(fā)展的關系。根據(jù)曲線擬合結果、模型檢驗參數(shù)，三次方程擬合效果最佳。1986-2014年碳足跡與GDP曲線擬合圖見圖4。從擬合結果可知，碳足跡與GDP為顯著的相關關系(R=0.997)，其相關方程為:Y=1.677X+3.22×10-9X3+245.442，呈現(xiàn)強“倒U型”曲線特征。

常州市在工業(yè)化初期階段(GDP小于2000億元，2007年前)碳足跡隨著GDP的增長呈現(xiàn)明顯的增長趨勢，工業(yè)化中期階段增速明顯減緩，當邁入后工業(yè)化階段(GDP大于3000億元，2010年后)，逐步逼近拐點。

圖4 碳足跡與GDP的相關關系

4 結論

本文以1986-2014年能源消耗為基礎，采用物料衡算法測算了常州市近30年的碳足跡，深入分析了近30年來不同能源的碳足跡占比情況及變化趨勢;同時，對常州市社會經濟階段進行研判，分析了經濟發(fā)展與碳足跡之間的響應關系。

(1)1986-2014年，常州市碳足跡整體呈現(xiàn)穩(wěn)步增長趨勢，年均增長率為8.9%，1986-2000年間，增長較為緩慢且有震蕩;2001-2006年，處于快速增長狀態(tài);2007年后，碳足跡增速呈現(xiàn)放緩態(tài)勢。

(2)單位GDP碳足跡逐年下降，年均增長率為-7.2%，能源利用效率逐年提高，能源消耗帶來的產值越來越高

(3)1986-2014年，煤炭消耗碳足跡所占比例最大，占比逐步上升，在2001年達到最大(占比為92%)，之后有了較大的削減，2014年煤炭消耗碳足跡的占比削減至59%;焦炭消耗碳足跡的比重穩(wěn)步上升，由1986年占比不足6%增加至2014年占比超35%;天然氣碳足跡占比較小，維持在4%～6%。

(4)從經濟發(fā)展與碳足跡關系角度看，碳足跡與GDP為顯著的相關關系(R=0.997)，且二者呈現(xiàn)強“倒U型”曲線關系;單位GDP碳足跡穩(wěn)步下降，當常州市邁入后工業(yè)化階段(GDP大于3000億元，2010年后)，逐步逼近拐點。

(5)常州市碳足跡變化的主要影響因素為經濟增長。未來，必須從產業(yè)轉型著手，加大科技投入，實現(xiàn)智造常州，徹底扭轉經濟增長方式;其次為能源結構優(yōu)化調整，加大清潔能源使用占比。

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