中國各省區(qū)碳排放與經濟發(fā)展的關系

李　琦，韓亞芬，黃淑玲，董傳斌

(宿州學院 環(huán)境與測繪工程學院，安徽 宿州 234000)

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中國各省區(qū)碳排放與經濟發(fā)展的關系

李琦，韓亞芬，黃淑玲，董傳斌

(宿州學院 環(huán)境與測繪工程學院，安徽 宿州 234000)

摘要：采用中國各省區(qū)2000-2012年的面板數據，計算各省區(qū)碳排放，并采用灰色關聯度模型分析經濟因素與碳排放之間的關聯程度。結果顯示：從時間序列看，各省區(qū)碳排放、人均碳排放呈現逐年增加態(tài)勢，而碳排放強度逐年下降；從空間序列看，三者都呈現明顯的區(qū)域差異，不同經濟因素對碳排放的關聯度存在省際差異；從產業(yè)結構看：東部地區(qū)碳排放與第三產業(yè)關聯性最大，中西部地區(qū)碳排放與第二產業(yè)關聯性最大。而居民消費水平和對外開放度與碳排放的關聯度同樣表現出東部地區(qū)>中部地區(qū)>西部地區(qū)的規(guī)律，說明經濟發(fā)展水平與碳排放之間存在區(qū)域的差異性。

關鍵詞：碳排放；經濟發(fā)展；時空差異；灰色關聯度

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1415.C.20150410.1442.001.html

網絡出版時間：2015-04-10 14:42

隨著世界經濟的飛速發(fā)展，人類所面臨的環(huán)境問題也日益突出，由溫室氣體排放而導致的氣候驟變已成為全球關注的焦點。中國是一個幅員遼闊的國家，各區(qū)域經濟社會發(fā)展和能源消費水平及產業(yè)結構存在著巨大的差異。近年來，隨著中國經濟水平的不斷提高，整體碳排放量也在與日俱增。因此面臨著巨大的二氧化碳減排壓力，如何有效控制碳排放、發(fā)展低碳經濟已迫在眉睫。目前，碳排放問題已引起國內外學者的普遍關注，其研究主要集中在碳排放的科學估算、碳排放驅動因素的分析、能源碳排放機理研究等方面。IPCC(聯合國氣候變化專門委員會)于2006年出具了第四次評估報告，報告中提供有關二氧化碳、碳排放計算的參考方法[1]；Jorgenson利用1975-2000年39個不發(fā)達國家的數據，采用固定效應模型對碳排放與城市化的關系進行研究，得出了城市化與碳排放呈正相關的結果[2]。中國許多學者也從不同角度，對中國的碳排放進行了研究并提出相關對策，如徐國泉等采用LMDI方法來分析中國近幾年的碳排放情況[3]；杜婷婷、李博等采用庫茨涅茲曲線(EKC)模擬碳排放與其影響因素之間的關系，得出碳排放與人均GDP遵循倒“U”曲線關系，進一步驗證了碳排放的環(huán)境庫茨涅茲曲線(EKC)的存在性[4]；虞義華、李健等對中國碳排放強度與產業(yè)結構及經濟發(fā)展水平進行了關聯分析[5]；宋德勇、易艷春等研究了中國外商投資與經濟發(fā)展的關系[6]；薛進軍等對低碳經濟理論及政策等方面作出相關的研究[7]。此文主要依據截面數據分析了中國各省區(qū)近年來碳排放的時空變化，并分析了不同區(qū)域碳排放變化影響因素的差異，為中國制定差異性的區(qū)域減排措施提供理論依據。

一、數據的來源和研究方法

此文主要分析中國各省區(qū)碳排放及碳排放影響因素的空間差異，具體研究思路及研究方法如下：

(一)研究思路

首先，依據2000-2012年中國各省區(qū)各種能源的消耗量，借助碳排放估算公式及各種能源的折算系數，計算各時段各省區(qū)碳排放總量；其次，根據各省區(qū)人口及生產總值，計算各省區(qū)不同時段的人均碳排放和單位產值碳排放，并分析時空差異出現的原因；最后，利用灰色關聯度方法，分析碳排放與各產業(yè)結構、人均消費及進出口貿易之間的關系，分析不同區(qū)域影響因素之間的差異并找出原因。

(二)數據來源及方法

所采用的數據主要來源于《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》，除此之外還引用了有關學者在該領域的研究成果(包括公式系數和計算方法)，這些數據資料在文中出現的地方將會給予注明。在研究各省區(qū)碳排放情況時，選取了2000-2012年主要省域的主要能源的消耗數據，以及部分國民經濟核算數據。因為缺乏關于西藏自治區(qū)和港澳臺地區(qū)的相關數據，分析不包括這些地區(qū)。

1.碳排放量的估算

碳排放主要分為工業(yè)排放和人工排放，在選擇碳排放的估算方法時，常用的方法是國際公認的IPCC(聯合國政府間氣候變化專門委員會)核算方法，但結合中國實際國情，可以看出各地區(qū)的碳排放主要集中在工業(yè)排放中化石燃料的消耗。該文采用已被廣泛認可的碳排放量估算公式對中國除西藏、港澳臺地區(qū)的其他省區(qū)進行了碳排放量的估算[8]。估算公式如下：

Cit=∑jEijt×ηj(i=1,2,3…;j=1,2,3…;)

(1)

Cit為i省t年的碳排放總量，Eijt表示i省第t年第j種能源的消耗量，ηi表示第j種能源的碳排放系數的確定。根據主要化石能源的分類可以將公式(1)簡化成下列公式：

Cit=Efδf+Emδm+Enδn

(2)

Cit為i省t年的碳排放總量,Ef為煤炭消耗標準量，δf為煤炭的碳排放系數；Em為石油消耗標準量，δm為石油的碳排放系數；En為天然氣的排放量，δn為天然氣的碳排放系數。

此文根據《中國能源統計年鑒》中所提供的各種能源折標準煤參考系數，選取原煤、石油、天然氣的折標準煤系數分別為0.714 3千克標準煤/千克、1.428 6千克標準煤/千克、1.33千克標準煤/立方米。

碳排放系數的選取則是參考了譚單、黃賢金在《我國東、中、西部地區(qū)經濟發(fā)展與碳排放的關聯分析及比較》[9]一文中所提到的根據有關文獻提供的多種碳排放系數進行比較計算，最終取其平均值。

2.灰色關聯法(GRA)

通過灰色關聯法(GRA)探尋中國各省區(qū)及區(qū)域碳排放情況與其經濟發(fā)展水平的關系，該方法具體采用鄧聚龍先生在創(chuàng)建灰色系統理論之后所提出的灰色關聯度方法又稱一般關聯度法[10]。現歸納如下：

設參考數列為X0，被比較數列(因數數列)為Xi,i=1,2,3,…,N，且

X0={x0(0),x0(0),…,x0(n)}

Xi={xi(1),xi(2),…,xi(n)}

則X0與Xi的灰色關聯度r(x0,xi)定義為：

其中：r(x0(k),xi(k))

ρ為分辨系數；且ρ∈[0~1]。

根據申卯興、薛西峰、張小水在《灰色關聯度分析中分辨系數的選取》[11]一文所得出的結論，當ρ≤0.052 63時，較容易觀察關聯度的分辨率的變化，故通常應取值為ρ=0.05，以符合人們的認知習慣，也符合統計數據分析領域的0.95原則。此文在計算分析中ρ的取值為0.05。

二、碳排放的時空差異分析

低碳經濟是中國建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的必經之路，而分析升級碳排放的空間差異對于制定差異性節(jié)能減排政策以及碳排放分解有重要意義。

(一)各省區(qū)碳排放總量的時空格局分析

利用上文所述的碳排放計算方法，算出2000-2012年中國主要省域的碳排放量。為了直觀地描述中國各省區(qū)碳排放量的變化趨勢，等間距地選取了2004、2008、2012 3年的數據制成條形圖(圖1)，來反映中國30個省區(qū)碳排放的時空變化。

從圖1可看出，近年來中國多數省區(qū)的碳排放量一直呈現持續(xù)增長的態(tài)勢。從碳排放總量空間差異看，山東、山西、河北、遼寧位居全國前列，這些省份作為中國的重工業(yè)生產區(qū)和能源產出、消耗地，其能源消耗的份額占到了全國消耗總量的1/4以上，碳排放量也占中國碳排放總額的1/4以上。以山西和山東為例，山東省是以重工業(yè)為支柱產業(yè)的省份，能源生產和消費量在全國都處于最高水平；山西不僅是產煤大省同時也是能源消耗體系中煤炭消耗比重較高的省份。相對而言，工業(yè)基礎較為落后的海南、寧夏、廣西、青海等省份，這些區(qū)域的碳排量處于較低的水平，主要是由于這些區(qū)域能源消耗總量較少。而北京、天津、江西等碳排放量較少，則主要是由于其能源利用效率較高。因此，不同區(qū)域碳排放量差異明顯且影響因素各不相同。

圖1中國主要省域碳排放量統計圖

(二)中國各省區(qū)人均碳排放及碳排放強度差異

碳排放總量是排放量的絕對數指標，而人均碳排放和單位產值碳排放屬于相對指標，它們可以從另一層面反映碳排放區(qū)域差異。用GDP和人口水平對能源碳排放總量進行修正，得到能源碳排放強度和人均能源碳排放兩個指標。圖2和圖3分別反映了2004年、2008年及2012年中國各省區(qū)人均碳排放及單位產值碳排放的空間差異。由圖2可知，雖然西北部地區(qū)(如寧夏、甘肅、內蒙古自治區(qū))的碳排放總量較低，但人均碳排放量卻較高；而東部地區(qū)(如遼寧、江蘇、廣州)的碳排放總量較高但是人均碳排放量卻較低。出現這種現象的原因一方面是中國總體人口的分布不均，西部人口稀少、中部和東部地區(qū)人口過于密集；另一方面也有可能是各地區(qū)經濟產業(yè)結構不同所導致的。

圖3反映了中國各省區(qū)碳排放強度，用來衡量區(qū)域經濟發(fā)展水平與碳排放量的關系。從圖3可以看出，東部沿海幾個省份(如江蘇、浙江、福建、廣東)的碳排放強度明顯低于中西部地區(qū)的省份(如青海、寧夏、貴州、新疆)，說明碳排放強度除了與碳排放總量相關外，主要取決于其經濟發(fā)展水平。經濟發(fā)展水平越高，碳排放強度越低；反之，碳排放強度就較高。如山西是以煤炭、焦炭、冶金、電力等一些傳統工業(yè)為主的重工業(yè)省份，其能源消耗量大且使用效率低，從而導致其單位經濟產值的碳排放量較高，碳排放強度位居中國前列。而山東碳排放總量要大于山西，但是其碳排放強度卻相對較低，主要由于其經濟技術水平較先進。

圖2中國主要省域人均碳排放量統計圖

圖3　中國省域碳排放強度統計圖

三、碳排放與經濟發(fā)展的關聯分析

從整體角度來看，中國各地區(qū)的經濟、文化、環(huán)境等眾多因素存在明顯的區(qū)域差異，如不進行區(qū)域性的劃分，就很難比較出相同因素在不同區(qū)域的差異和規(guī)律性變化。因此，為了更好地比較碳排放與經濟發(fā)展的區(qū)域差異，對中國30多個省、自治區(qū)、直轄市進行區(qū)域劃分。根據區(qū)域經濟發(fā)展水平和地理位置，結合長期演變形成的特征可以將中國各省域劃分成東部、中部、西部3個組成部分。東部地區(qū)包括北京、天津、河北、遼寧、上海、江蘇、廣東等11個省(市)；中部地區(qū)包括山西、吉林、安徽、河南、湖北、湖南等8個省(市)；西部地區(qū)包括四川、貴州、陜西、甘肅、新疆等12個省(市)。以2012年各省區(qū)數據為例分析碳排放與各經濟要素之間的關系，具體結果見表3。

從表3中可以看出，3次產業(yè)經濟指標與碳排放量的關聯值在東、中、西部地區(qū)存在明顯的差異。以3大地區(qū)中各省域3次產業(yè)與碳排放量關聯度的平均值為例，從橫向角度來看：東部地區(qū)數據分別為0.22、0.31、0.38，第三產業(yè)大于第二產業(yè)大于第三產業(yè)，這表明東部地區(qū)的產業(yè)結構主要是以第三產業(yè)為主導，第二產業(yè)為輔助，第一產業(yè)次之；中部地區(qū)為0.27、0.31、0.27，第二產業(yè)大于第三產業(yè)等于第一產業(yè)，這表明中部地區(qū)以第二產業(yè)占主導地位，第一產業(yè)和第三產業(yè)的比重較為均衡；西部地區(qū)為0.24、0.35、0.33，第二產業(yè)大于第三產業(yè)大于第一產業(yè)，這表明西部地區(qū)產業(yè)構成和中部類似，其3次產業(yè)中碳排放的主要驅動因子和中部地區(qū)一樣仍然是第二產業(yè)。從縱向角度來看：東部地區(qū)第三產業(yè)的數值為0.38，高于中部和西部；而西部地區(qū)第二產業(yè)數值為0.35，高于東部。這表明中國3大地區(qū)的省域正處于產業(yè)轉型的不同時期，各區(qū)域的碳排放量的變化情況與其產業(yè)構成的變化情況相吻合。除此之外，東部地區(qū)的居民消費水平、外企投資貿易額的平均數值分別為0.48和0.33，明顯要高于中部和西部，這表明在經濟水平較高的東部地區(qū)，居民消費水平及外企投資貿易額已成為影響區(qū)域碳排放量的又一重要經濟指標。

表3　東、中、西部各省區(qū)的經濟指標與碳排放量的灰色關聯度(R)

綜上所述：(1)近年來，中國各省區(qū)碳排放總量呈現逐年增加的趨勢，其中處于工業(yè)深化發(fā)展階段的中西部地區(qū)增速加大，而處于產業(yè)升級和轉型的東部地區(qū)增速趨于穩(wěn)定；人口分布的區(qū)域差異是導致人均碳排放差異的明顯原因；經濟發(fā)達區(qū)域碳排放強度較低，經濟相對落后區(qū)域碳排放強度較高。(2)從橫向比較，碳排放區(qū)域差異與各區(qū)域產業(yè)結構關系密切，產業(yè)結構模式決定了碳排放主要驅動產業(yè)的差異，東部地區(qū)第三產業(yè)關聯度要大于一、二產業(yè)，而中西部地區(qū)第二產業(yè)的關聯度大于第一、第三產業(yè)。另外，居民消費水平成為碳排放的新的增長點，對于碳排放的影響程度將逐年提升。(3)從縱向來看，第三產業(yè)與碳排放之間的關聯度東部地區(qū)大于中西部地區(qū)，而第二產業(yè)與碳排放的關聯度西部地區(qū)要大于東部地區(qū)，說明中國3大地區(qū)正處于產業(yè)轉型的不同時期，各區(qū)域碳排放量的變化情況與其產業(yè)構成的變化情況相吻合。另外，第三產業(yè)比重較大的地區(qū)，其居民消費水平、進出口貿易與碳排放的關聯度明顯較高。

所以，中國要建立低碳經濟，一方面必須進一步優(yōu)化能源結構。應把煤炭的清潔利用和節(jié)能作為重點，不斷提高能源的利用率，加快可再生能源、新能源及低碳技術的研發(fā)，并提高可再生能源在能源消費中的比重；另一方面要設定減排與GDP增長掛鉤的指標，實施減排總量控制；第三，建立地方、企業(yè)、個人自主減排的機制，強調政府部門在該領域的管理責任，改變經濟發(fā)展方式，加快產業(yè)結構升級；第四，培育低碳與環(huán)保的高端人才，提高科技創(chuàng)新的國際水平，利用技術進步促進減排。

參考文獻：

[1]IPCC.2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas Inventories[R].Prepared by the national Greenhouse Gas Inventories Program.BuendiaL,Mirak.etal.IGES,japan，2006.

[2]Jorgenson A .Does foreign investment harm the air we breathe and the water we drink[J].Organization Environment,2007，(20):137-156.

[3]徐國泉,劉則淵,姜照華.中國碳排放的因素分解模型及實證分析[J].中國人口·資源環(huán)境,2006,6(16):158-161.

[4]李健,周慧.中國碳排放強度與產業(yè)結構的關聯分析[J].中國人口·資源環(huán)境,2012,22(1):7-14.

[5]虞義華,鄭新業(yè),張莉.經濟發(fā)展水平、產業(yè)結構與碳排放強度——中國省級面板數據分析[J].經濟理論與經濟管理,2011，(3):72-80.

[6]宋德勇,易艷春.外商直接投資與中國碳排放[J].中國人口·資源環(huán)境,2011,21(1):49-52.

[7]薛進軍.低碳經濟學[M].北京：社會科學文獻出版社,2011.

[8]王卉彤,王妙平.中國30省區(qū)碳排放時空格局及其影響因素的灰色關聯分析[J].中國人口·資源環(huán)境,2011,21(7):140-145.

[9]譚丹,黃堅金.我國東、中、西部地區(qū)經濟發(fā)展與碳排放的關聯分析及比較[J].中國人口·資源環(huán)境,2008,18(3):54-57.

[10]鄧聚龍.灰色預測與決策[M].武漢：華中理工大學出版社,1998.

[11]申卯興,薛西峰,張小水.灰色關聯度分析中分辨系數的選取[J].空軍工程大學學報,2004,4(1):39-42.

(責任編輯治丹丹)

Relationship between Carbon Dioxide Emission and

Economic Development in China’s Provinces

LI Qi,HAN Ya-fen,HUANG Shu-ling,DONG Chuan-bin

(School of Environment and Survey Engineering,Suzhou University,Suzhou,Anhui 234000,China)

Abstract:Based on panel data of China’s provinces from 2000 to 2012,this paper calculates the carbon emission in China’s provinces and analyzes the correlation between the carbon emission and economic factors through using grey correlation model.The results are as follows:from the perspective of time series,the total energy consumption and per-capita carbon emission in every province is increasing by years,while carbon intensity is decreasing simultaneously;from the perspective of spatial series,the three objects presents obvious regional differences,and different economic factors in different provinces have different influence on carbon emission;from the perspective of industrial structure,the carbon emission in eastern regions is most related to the tertiary industry,in central and western regions,the secondary industry;the correlation between residents’ consumption level and opening degree,and carbon emission manifests the law of eastern regions>central regions>western regions,which shows there exist regional differentiation between economic development level and carbon emission.

Key words:carbon emission;economic development;temporal and spatial differences;grey correlation analysis

中圖分類號：F 12

文獻標識碼：A

文章編號：2095-462X(2015)02-0038-06

作者簡介：李琦(1982-)，男，安徽宿州人，宿州學院環(huán)境與測繪工程學院講師，環(huán)境科學碩士，主要研究方向為資源環(huán)境評價與管理。

項目基金：安徽省教育廳自然科學重點研究項目(KJ2014A251)；安徽省高校省級人文社科研究項目(SK2013B509)；宿州學院安徽省煤礦勘探工程技術研究中心開放課題(2013YKF05)；宿州學院教授博士基金課題(2014JB02)

收稿日期：20141120