碳減排絕對量約束目標下京津冀低碳經濟發(fā)展路徑分析

楊洋　張倩倩

摘要：分析了影響京津冀地區(qū)碳排放的因素，構建了京津冀地區(qū)低碳經濟發(fā)展的系統(tǒng)動力學模型，以2017年碳排放量比2012年減少122億噸為絕對量約束目標進行系統(tǒng)仿真，得到了可行性減排路徑，即當2017年京津冀地區(qū)實現(xiàn)第一、二、三次產業(yè)固定資產投資比例為00285：02458：07257，單位GDP科技投入達到3125%或者3145%，生產中煤、石油、天然氣、電力及新能源比例為05262：01759：00836：02143時或者05762：01759：00836：01643時，可完成2017年目標。

關鍵詞：低碳經濟；系統(tǒng)動力學模型；京津冀地區(qū)

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.11.23

中圖分類號：F1245；F0622；F127文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2015）11-0105-05

Abstract：This paper analyzes the influence factors of carbon emissions in BeijingTianjinHebei， and builds up the System Dynamics model on low carbon economy and simulated the system by the goal of carbon emissions in 2017 decreased by 122 million tons than 2012. Results show that， the goal of 2017 cant be reached by keeping the energy structure， industrial structure and science and technology investment unchanged. At last， it provids feasible path to reduce carbon emissions， that is， the goal of 2017 can be reached when proportions of fixed assets investment in the primary， secondary and tertiary industry are 0.0285：0.2458：0.7257， research investment of per unit GDP reaches 3.125%， proportions of coal， oil， gas， electricity and other new energies in production are 0.5262：0.1759：0.0836：0.2143. Perhaps， the goal can also be achieved when proportions of fixed assets investment in the primary， secondary and tertiary industry are 0.0285：02458：0.7257， research investment of per unit GDP reaches 3.145%， proportions of coal， oil， gas， electricity and other new energies in production are 0.5762：0.1759：0.0836：0.1643.

Key words：low carbon economy； System Dynamics model； BeijingTianjinHebei region

京津冀地區(qū)在國家發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要地位，在降低單位GDP碳排放量的基礎上，還應實現(xiàn)更高目標的絕對量碳減排任務?！吨袊吞及l(fā)展報告（2014）》中提出了2017年京津冀地區(qū)碳排放量比2012年減少122億噸的絕對量減排目標，這對于京津冀地區(qū)而言具有較大壓力。而北京、天津、河北碳排放量差異很大，天津市和河北省都面臨著巨大的減排壓力。雖然三個地區(qū)碳排放情況不同，但為促進區(qū)域協(xié)同一體化發(fā)展，必須將京津冀地區(qū)作為整體來研究其碳排放現(xiàn)狀及減排路徑。另外，當前北京、天津、河北在經濟發(fā)展、產業(yè)結構、能源消費結構和科技發(fā)展水平上也存在很大差異。

已有學者對碳排放的影響因素進行了研究1～5，關于京津冀地區(qū)的碳排放現(xiàn)狀及低碳發(fā)展對策，Zhaohua Wang 和Lin Yang[6]認為京津冀地區(qū)碳排放量主要受第二產業(yè)的影響；Kuishuang Feng等[7]認為資本積累是北京、天津等大型城市城市化過程中碳排放產生的主要原因；Feng和Zhang[8]認為建筑業(yè)和交通行業(yè)將成為未來北京市控制能源消費和碳排放的關鍵行業(yè)；張煥波、齊曄[9]提出產業(yè)集群、區(qū)域分工與協(xié)作、構建低碳城市聯(lián)盟、政府加強管制、發(fā)展分散型小城市以促進京津冀經濟圈低碳經濟的發(fā)展；孫乾、周耀光[10]計算了京津冀地區(qū)的碳排放走勢，提出了低碳發(fā)展產業(yè)集群和產業(yè)鏈模式；王彥超等[11]構建了低碳經濟綜合評價指標體系，對京津冀及周邊地區(qū)低碳經濟發(fā)展水平進行了初步評估，得到了北京屬于中碳發(fā)展水平區(qū)，天津、河北屬于高碳水平區(qū)的結論；葉堂林、曾夢華[12]分別對北京、天津、河北產業(yè)低碳化升級的優(yōu)劣勢進行分析，認為北京應重點發(fā)展低碳科技和高端服務業(yè)，天津重點發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)并提升服務業(yè)，河北應利用高新技術改造、提升傳統(tǒng)產業(yè)并發(fā)展新能源產業(yè)。

雖然已有一些關于京津冀低碳經濟發(fā)展路徑的研究，但已有研究未能通過模型展示低碳經濟系統(tǒng)中各因素之間的相互影響關系，也未能定量分析某一影響因素具體變化到何種程度時可實現(xiàn)低碳發(fā)展目標。通過系統(tǒng)動力學方法能實現(xiàn)對低碳經濟定量與定性分析的統(tǒng)一[13～16]。因此，本文將通過構建京津冀地區(qū)低碳經濟系統(tǒng)動力學模型展現(xiàn)系統(tǒng)內各因素的相互影響關系，將2017年碳排放量比2012年減少122億噸作為絕對量約束目標，實現(xiàn)低碳發(fā)展目標提供具體的路徑。

1京津冀低碳經濟影響因素分析

11京津冀產業(yè)結構

京、津、冀三地在經濟發(fā)展速度和產業(yè)結構上具有較大差異。京津冀地區(qū)中，北京市經濟平穩(wěn)較快發(fā)展，產業(yè)結構以現(xiàn)代服務業(yè)為主，產業(yè)結構最為合理，處于后工業(yè)化階段；自天津濱海新區(qū)被納入國家發(fā)展戰(zhàn)略以來，天津經濟取得了飛速發(fā)展。航空航天、裝備制造、石油化工、電子信息等支柱產業(yè)極大地帶動了經濟的發(fā)展，但2008～2013年第二產業(yè)比例一直高于50%，產業(yè)結構有待優(yōu)化；河北省經濟增長率波動較大，產業(yè)結構以傳統(tǒng)農業(yè)和工業(yè)為主，畜牧、蔬菜、果品業(yè)是三大農業(yè)支柱產業(yè)，鋼鐵、食品、石油化工、裝備制造、醫(yī)藥、建材、紡織是七大工業(yè)主導產業(yè)。但河北省第三產業(yè)發(fā)展落后，產業(yè)結構亟待優(yōu)化；受河北影響，京津冀地區(qū)整體的經濟增長率也呈現(xiàn)較大幅度的波動，第三產業(yè)比例在2009年后雖過半，但產業(yè)結構仍有很大的優(yōu)化空間。

12 京津冀能源消費結構

受資源稟賦限制以及產量大且價格低等特點使得煤炭一直是我國的主要能源，就京津冀地區(qū)而言，煤炭消耗量更大，其“煤耗空間密度”是全球平均值的30倍之多[17]。為實現(xiàn)低碳發(fā)展，京津冀地區(qū)必須逐步減少耗煤比例。

2005～2012年，北京市煤炭消費比例迅速下降，石油、天然氣、電力及新能源所占比例逐年上升，能耗結構趨于合理；天津市能源消費以煤炭和石油為主，天然氣和電力及新能源所占比例非常小，自2009年后煤炭比例雖呈下降趨勢，但仍居于主導地位；河北省是我國的產煤省之一，具有較為豐富的煤炭資源，這決定了其以煤為主的能耗結構，2010～2013年煤炭消費比例雖呈下降趨勢，但2013年仍達到887%。天津和河北巨大的耗煤量使得京津冀地區(qū)整體的煤耗比例高于全國平均水平，不利于低碳經濟的發(fā)展。

13科技投入水平

京津冀地區(qū)的科技發(fā)展水平懸殊很大，2005～2013年京津冀地區(qū)科技投入占GDP的比例，單位GDP科技投入在北京、天津和河北雖均呈逐年上升趨勢，但差異巨大。北京單位GDP科技投入遠大于天津和河北，2013年達608%，天津和河北分別為298%和1%。2013年京津冀地區(qū)整體的單位GDP科技投入達305%，整體科技投入比例不高，天津市和河北省科技發(fā)展水平比較落后，是制約低碳經濟發(fā)展的一大因素。

另外，本文認為在研究京津冀地區(qū)低碳經濟系統(tǒng)時還需考慮京津冀地區(qū)人口增漲因素、林業(yè)碳匯因素、社會固定資產投資情況和京津冀區(qū)域政策等因素。

2 低碳經濟發(fā)展系統(tǒng)動力學模型構建

21系統(tǒng)邊界的確定

本文將京津冀地區(qū)低碳經濟發(fā)展系統(tǒng)作為研究對象，構建系統(tǒng)動力學模型。根據上文提出的京津冀低碳經濟發(fā)展影響因素，將京津冀低碳經濟發(fā)展系統(tǒng)分為人口子系統(tǒng)、經濟子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和碳排放子系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要變量見表1。

22因果回路圖

本文根據人口子系統(tǒng)、經濟子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和碳排放子系統(tǒng)之間的關系，建立京津冀地區(qū)低碳經濟發(fā)展系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學模型。因果回路圖如圖1所示。

23存量流量圖

在因果關系圖的基礎上，繪制出存量流量圖，共涉及4個狀態(tài)變量、4個速率變量、6個常量以及40個輔助變量，如圖2所示。

3碳減排絕對量約束目標下低碳經濟發(fā)展路徑分析

本文以2017年碳排放量比2012年減少122億噸為京津冀地區(qū)的碳減排絕對量約束目標，2013～2017年的固定資產投資比例、能耗結構和科技投入比例保持2012年不變，對2013～2017年碳排放情況進行模擬，得到了2017年碳減排量不為零的結論。表明按照當前的產業(yè)、能耗結構和科技投入情況，京津冀地區(qū)不能完成2017年的碳減排目標。故本節(jié)通過分別調整三次產業(yè)結構、單位GDP科技投入、能源消費結構來設置不同情景，分析京津冀地區(qū)低碳經濟發(fā)展的可行性路徑。

31調節(jié)京津冀產業(yè)結構

調整三次產業(yè)固定資產投資比例來實現(xiàn)減排目標，情景設置見表2，代入系統(tǒng)動力學模型后，可以得到2013～2017年不同的碳減排量和GDP增長率。

32 調節(jié)單位GDP科技投入

科技進步在促進經濟發(fā)展的同時可以降低單位GDP能耗，調整單位GDP科技投入的情景設置見表4，代入系統(tǒng)動力學模型后，可以得到2013～2017年不同的碳減排量和GDP增長率。

當單位GDP科技投入比2012年增加04%時，2017年碳減排量為0，完成了減排目標。由表5可知，隨著單位GDP科技投入的增加，京津冀地區(qū)2013～2017年的GDP增長率逐漸增大，但增幅較小。方案4中，其他變量保持不變，單位GDP科技投入比2012年增加04%時，京津冀地區(qū)2017年碳減排量為0，且GDP增長率為1144%，達到了經濟發(fā)展與環(huán)境保護的雙重目標。

在方案4情景下，2017年的碳減排量為0，即當2017年京津冀地區(qū)生產能耗結構中煤、石油、天然氣、電力及新能源的比例為00262：01759：01836：06143時，可實現(xiàn)2017年的減排目標，如圖5所示。由表7可知不同生產能耗結構下的GDP增長率變化不大，五種情景下2017年京津冀地區(qū)GDP增長率都達到9%以上，說明經濟以較快速度平穩(wěn)發(fā)展，2017年京津冀地區(qū)可達到減排和經濟發(fā)展的雙重目標。

34三種因素綜合調節(jié)

本節(jié)綜合上述三種調節(jié)因素為京津冀地區(qū)實現(xiàn)低碳發(fā)展提供可行性路徑。不同的情景設計見表8，代入系統(tǒng)動力學模型，得到了不同情景下的碳減排量和GDP增長率情況。

在方案4和方案5兩種情景下，京津冀地區(qū)2017年的碳減排量為0，達到了減排目標，如圖6所示。由表9可知，在方案4和方案5中，GDP增長率一致，且二者都達到2017年的碳減排目標，所以方案4和方案5都是京津冀地區(qū)發(fā)展低碳經濟的可行性路徑。

綜上，當2017年京津冀地區(qū)實現(xiàn)第三產業(yè)固定資產投資所占比例比2012年增加15%，單位GDP科技投入比2012年增加026%，生產能耗中煤炭所占比例減少20%，天然氣比例增加5%，電力及新能源比例增加15%時，可實現(xiàn)經濟保增長與碳減排的雙重目標；或者，當2017年京津冀地區(qū)實現(xiàn)第三產業(yè)固定資產投資所占比例比2012年增加15%，單位GDP科技投入增加028%，生產能耗中煤炭所占比例減少15%，天然氣比例增加5%，電力及新能源比例增加10%時，同樣可實現(xiàn)經濟保增長與碳減排的雙重目標。

4結論

本文分析了京津冀地區(qū)低碳經濟的影響因素并構建了低碳經濟發(fā)展系統(tǒng)動力學模型，以2017年碳排放量比2012年減少122億噸為碳減排絕對量目標，代入系統(tǒng)進行仿真。通過改變系統(tǒng)關鍵變量進行仿真模擬，得到了當2017年京津冀地區(qū)實現(xiàn)第一、二、三次產業(yè)固定資產投資比例為00285：02458：07257，單位GDP科技投入達到3125%，生產中煤炭、石油、天然氣、電力及新能源比例為05262：01759：00836：02143時，京津冀地區(qū)可完成2017年碳排放量比2012年減少122億噸的目標，實現(xiàn)經濟保增長與碳減排的雙重性目標；或者，當2017年京津冀地區(qū)實現(xiàn)第一、二、三次產業(yè)固定資產投資比例為00285：02458：07257，單位GDP科技投入達到3145%，生產中煤炭、石油、天然氣、電力及新能源比例為05762：01759：00836：01643時，京津冀地區(qū)同樣可實現(xiàn)經濟保增長與碳減排的雙重性目標。

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（責任編輯：楊銳）