長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度的區(qū)域差異、動態(tài)分布以及演化趨勢

摘 要：高耗能產(chǎn)業(yè)是中國二氧化碳排放的重要來源。本文基于中國碳核算數(shù)據(jù)庫發(fā)布的碳排放數(shù)據(jù)，對長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)2000—2019年的碳排放強度進行研究，運用Dagum基尼系數(shù)、三維核密度估計、Markov轉移概率矩陣研究碳排放強度的區(qū)域差異、動態(tài)分布以及演化趨勢。結果表明：（1）長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度出現(xiàn)顯著下降，并呈現(xiàn)出“西高東低”的空間格局，未來仍具有較大的提升空間，節(jié)能減排潛力大（2）高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放差異主要來自區(qū)域間差異，同時長江經(jīng)濟帶及三大區(qū)域碳排放發(fā)展的絕對差異在逐步縮小。（3）高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度具有穩(wěn)定性，且存在“俱樂部趨勢”，難以實現(xiàn)跨越式發(fā)展。本文通過分析碳排放強度的動態(tài)分布以及演化趨勢，為促進長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放的發(fā)展提供政策建議。

關鍵詞：碳排放強度；基尼系數(shù)；核密度；動態(tài)分布

一、引言

黨的二十大報告指出，要積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，實現(xiàn)碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。在如今氣候變化異常迅速的環(huán)境下，中國早在2020年第75屆聯(lián)合國大會中提到：“二氧化碳排放量爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。該聲明取得了海內(nèi)外諸多國家領導人的一致肯定。生態(tài)環(huán)境部的新聞發(fā)布會中也明確表示將繼續(xù)把單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）二氧化碳排放下降率作為重要的評判指標。因此，節(jié)能減排刻不容緩。

關于碳排放強度的研究，學者主要對碳排放強度的變化趨勢進行分析。已有文獻主要從碳排放強度的測度和分解、時空演化和空間收斂三個角度進行研究。測度和分解方面，張卓群使用Dagum基尼系數(shù)來研究不同戰(zhàn)略區(qū)域的碳排放強度差異。時空演化方面，馬大來等和趙巧芝等使用核密度模型的計算來描述不同時期碳排放績效的變化形勢；趙桂梅等進一步嘗試使用馬爾科夫狀態(tài)轉移概率矩陣，體現(xiàn)碳排放強度的內(nèi)部動態(tài)演進趨勢?？臻g收斂方面，孫耀華和仲偉周（2014）通過研究發(fā)現(xiàn)，從98年至12年這十四年中，中國碳排放強度表現(xiàn)出“俱樂部”收斂和條件β收斂的特點。此外，也有部分學者對碳排放強度的空間效應和驅動因素等進行分析與評價。

總體而言，本文基于中國碳核算數(shù)據(jù)庫發(fā)布的碳排放數(shù)據(jù)，對長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)2000—2019年的碳排放強度進行研究，運用Dagum基尼系數(shù)、三維核密度估計、Markov轉移概率矩陣研究碳排放強度的區(qū)域差異、動態(tài)分布以及演化趨勢，以期為長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放的發(fā)展提供政策建議，最終推動碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)。

二、研究設計

1、碳排放強度的核算

核算不同行業(yè)的碳排放強度需要獲取CO2排放總量和工業(yè)總產(chǎn)值，本文使用不同行業(yè)的化石燃料消耗情況，計算出高耗能產(chǎn)業(yè)的CO2排放總量。傳統(tǒng)的測算存在一些列潛在問題，本文借鑒Shan等人的最新研究成果，根據(jù)中國當前的能源和社會經(jīng)濟狀況，提出了一種新的計算方法，以更好地反映實際情況。

通過計算，可以確定各省市6個高耗能產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放量，將這些數(shù)據(jù)綜合起來，從而得出每個省高耗能產(chǎn)業(yè)排放的二氧化碳總量。高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度表示為單位工業(yè)總產(chǎn)值所排放的二氧化碳，具體計算公式如下：

式中：HCI表示高耗能產(chǎn)業(yè)的碳排放強度；CEi表示i行業(yè)的二氧化碳排放量；Outputi表示i行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值。

2、研究范疇和數(shù)據(jù)來源

高耗能產(chǎn)業(yè)的能耗水平極高，因此它們的一次性和二次性能源消費量較大，從而導致了它們的碳排放量遠遠超出了其它行業(yè)。根據(jù)國家統(tǒng)計局歷年發(fā)布的《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》中，獲得六大高耗能制造業(yè)相關的工業(yè)總產(chǎn)值和不同行業(yè)的能源消費情況。因2000年前的數(shù)據(jù)較為久遠且不準確，研究時段選定為2000-2019年，選取長江經(jīng)濟帶11個省市為研究單元。

3、Dagum基尼系數(shù)及分解

通過Dagum基尼系數(shù)，可以衡量長江經(jīng)濟帶不同地區(qū)的碳排放強度的區(qū)別及其原因。其中包括區(qū)域內(nèi)貢獻Gw、區(qū)域間貢獻Gnb及超變密度貢獻Gt，分別用來反映長江經(jīng)濟帶區(qū)域內(nèi)差異、區(qū)域間差異以及各地區(qū)交叉重疊對省市碳排放強度的貢獻率大小，且三者之間的關系為G=Gw+Gnb+Gt。

4、核密度

核密度估計是一種有效的非參數(shù)估計方法，主要是利用連續(xù)的密度曲線來刻畫隨機變量的分布情況，從而反映出變量的分布位置、形狀和擴展性特征，這種方法在空間非均衡分析中得到了廣泛應用。

5、馬爾科夫鏈

馬爾科夫鏈是一種用來描述區(qū)域現(xiàn)象的統(tǒng)計學模型，把這些現(xiàn)象看作是一條馬爾科夫鏈。該模型利用轉移概率矩陣來描述這些現(xiàn)象隨著時間的推移發(fā)生的變化，并且可以用來描述這些現(xiàn)象之間的相互關系，反映出區(qū)域內(nèi)每個地區(qū)的狀態(tài)及其向上或向下移的流動性。

三、碳排放強度

1、碳排放強度分析

使用前述方法測度長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)的平均碳排放強度，并將逐年的測算結果報告在圖1當中。

從整體來看，長江經(jīng)濟帶的高耗能產(chǎn)業(yè)的碳排放強度已經(jīng)從最初的10.72噸/萬元大幅下降到期末的1.93噸/萬元，年平均下降率高達8.63%，這表明長江經(jīng)濟帶已經(jīng)取得了巨大的減排降碳的成果，并被大眾所被普遍認可。

分區(qū)域對高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度數(shù)值水平進行比較，碳排放強度最低的是長江下游地區(qū)，均值為2.71噸/萬元，長江下游地區(qū)在減少碳排放方面取得了顯著成就。

從時間發(fā)展的角度上來看，雖各區(qū)域降幅不同，但各區(qū)域的碳排放強度均表現(xiàn)為下降趨勢，可以預測將在未來一段時間保持下降的收斂趨勢。深入分析可知，在觀察期間內(nèi)下降最為顯著的是貴州地區(qū)，達到了16.78噸/萬元，而江蘇地區(qū)則有所不同，下降僅為4.11噸/萬元，貴州地區(qū)下降量達江蘇地區(qū)的四倍有余。

為研究長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)的碳排放強度在不同地區(qū)之間的變化，以及這種變化的根本原因，必須通過進一步數(shù)據(jù)的測量和分析，以便更好地了解這種變化的背后的機制和影響。

四、Dagum基尼系數(shù)分析

本文旨在深入探究長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度的空間變化及其來源，采用Dagum基尼系數(shù)以及相關的解釋方法，可以準確評估不同地區(qū)碳強度水平之間的異同，并有效地進行分析，以期獲得更加準確的結果。

1、總體差異及區(qū)域內(nèi)差異

（1）總體差異分析。本部分首先報告了長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度Dagum基尼系數(shù)的演變趨勢。觀測期內(nèi)高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度的空間差異整體呈現(xiàn)波動變化的態(tài)勢，基尼系數(shù)均值為0.2085。具體來看，2000～2016年總體基尼系數(shù)在波動中從0.2359下降到0.1577，又在2019年上升至0.2146。

（2）區(qū)域內(nèi)差異分析。從均值來看，長江上游高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度的均值最大，為0.1606，說明內(nèi)部不均衡明顯，這源于重慶、四川、貴州和云南在各地區(qū)內(nèi)的極化地位，尤其是貴州高耗能產(chǎn)業(yè)的碳排放強度一直處于長江經(jīng)濟帶之首。長江下游碳排放強度的均值最小，為0.0738，不足長江上游的一半。

從時間趨勢來看，長江經(jīng)濟帶在觀測期內(nèi)的差異值均在波動過程中呈現(xiàn)穩(wěn)定的態(tài)勢，但在樣本末期基尼系數(shù)有所抬頭，長江中游的分布動態(tài)和長江經(jīng)濟帶基本保持一致，長江上游和下游地區(qū)在波動中呈現(xiàn)上升趨勢，長江上游和下游年均上升幅度分別為2.13%、3.08%。

2、區(qū)域間差異分析

通過Dagum基尼系數(shù)測算長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度區(qū)域間差異值。從均值來看，長江上游與長江下游地區(qū)的高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度差異最為明顯，觀測期內(nèi)基尼系數(shù)均值為0.3506，主要原因是長江下游和上游地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展諸方面的差異最為懸殊。

從時間趨勢看，長江下游與長江中游的碳排放強度差異差距呈縮小趨勢，年均下降幅度達到2.58%；相反，長江中游與長江上游的碳排放強度差異差距最為明顯，上升幅度1.22%，再度說明了長江經(jīng)濟帶西部地區(qū)整體上的減碳進程暫落后于東部地區(qū)。

3、貢獻率

長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度的差異來源及其貢獻，經(jīng)過統(tǒng)計分析，區(qū)域間基尼系數(shù)的均值為0.1437，對于總體差異的貢獻率高達68.76%，是影響總體差異的主要因素。超變密度可以反映出地區(qū)間交叉重疊對總體差異的影響，其變化幅度介于2.00%～25.83%之間，呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。顯然，長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度的差異發(fā)展要著重從解決區(qū)域間差異入手，東西差異的存在，表明長江經(jīng)濟帶的未來工作重點應當聚焦于內(nèi)減碳工作之中。

五、核密度和馬爾科夫鏈

根據(jù)Dagum基尼系數(shù)的分析表明長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度差異大小及其具體來源，長江經(jīng)濟帶的各區(qū)域之間存在顯著的差異，但是這些差異無法完全反映出碳排放強度的變化趨勢。因此，本部分進一步使用核密度估計法研究長江經(jīng)濟帶不同地區(qū)的差異，圖6展示了2000～2019年長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度的分布動態(tài).

1、核密度

從圖2可以看出，長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度分布曲線的主峰位置不斷左移，說明長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度處在下行軌道；主峰高度不斷上升，寬度縮小，右拖尾延展性收斂，說明區(qū)域發(fā)展不均衡程度正在縮??；樣本初期存在兩個主峰，樣本末期由兩極化趨勢變?yōu)闊o極化趨勢。

2、馬爾科夫鏈

依照各組內(nèi)地區(qū)數(shù)量最大程度相似的原則，將長江經(jīng)濟帶的碳排放強度平均水平的50%、100%和150%劃分為低強度、中低強度、中高強度以及高強度四種類型。通過Matlab編程得到2000～2019年長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度之間的轉移概率。結果如表3所示，長江經(jīng)濟帶碳排放強度水平轉移存在如下特點：（1）長江經(jīng)濟帶整體及各子群的轉移矩陣對角線上的概率均大于非對角線的概率，對角線數(shù)值均大于0.70，這映了碳排放層級固化現(xiàn)象較為明顯。（2）長江經(jīng)濟帶整體存在低強度向中低強度及中高強度向高強度轉移的“躍遷”，也存在中低強度向低強度遷移及中高強度向中低強度遷移的“下降”。但整體上看，向下轉移的概率更大。（3）首先分析主對角線的右方，有0.041的概率從低強度向中低強度遷移，概率較大，向上層級轉移的概率更低。

六、政策建議

本文利用2000—2019年長江經(jīng)濟帶的相關數(shù)據(jù)，在計算出高耗能產(chǎn)業(yè)在11省市的碳排放強度后，綜合使用Dagum基尼系數(shù)、三維核密度估計、Markov轉移概率矩陣研究碳排放強度的區(qū)域差異、動態(tài)分布以及演化趨勢，得到如下主要研究結論：

第一，長江經(jīng)濟帶的高耗能產(chǎn)業(yè)受到嚴格的環(huán)境限制，導致其碳排放量的變化呈現(xiàn)出明顯的地域性差異。Dagum基尼系數(shù)分解顯示，在觀察期間，區(qū)域間差異對整體的影響是最大的，其次是區(qū)域的內(nèi)部差異，再次是超變密度。

第二，就分布動態(tài)而言，長江經(jīng)濟帶碳排放強度的分布曲線呈大幅左移趨勢，高耗能產(chǎn)業(yè)減碳處在的不斷下降的趨勢上。長江經(jīng)濟帶總體和各區(qū)域分布曲線主峰高度上升，高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度離散程度呈減弱趨勢。

第三，就時空演進特征而言，對傳統(tǒng)馬爾科夫概率轉移矩陣進行分析可以得出，長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度發(fā)展具有穩(wěn)態(tài)性，存在“俱樂部趨同”現(xiàn)象，且不同強度間難以實現(xiàn)跨越式發(fā)展，。

基于上述結論，為降低長江經(jīng)濟帶高耗能產(chǎn)業(yè)碳排放強度，同時推進中國盡快實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標提出以下建議。

第一，要更加重視長江經(jīng)濟帶區(qū)域內(nèi)部減排降碳工作的協(xié)調性，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。東部地區(qū)應該積極推動自主創(chuàng)新和引進國外先進技術的結合，構建生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)鏈。西部地區(qū)應該重點關注能源消費結構的改善，并逐漸減少依賴煤炭作為主要能源的高消耗排放方式。

第二，要促進東西地區(qū)減排降碳工作的協(xié)調發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，長江上游和下游地區(qū)碳排放強度的區(qū)域間差異正在不斷擴大。因此，西部地區(qū)的政府必須加大環(huán)境保護的力度，并結合因地制宜的規(guī)定，科學評估當?shù)氐馁Y源和環(huán)境承載力，以便更有效地實施產(chǎn)業(yè)布局調整。

第三，長江經(jīng)濟帶的碳排放強度總體展現(xiàn)一個逐步降低的趨勢，極少有地區(qū)可以實現(xiàn)跨階段的減排工作。這也就要求政府在制定相關減排政策時要堅持實事求是，合理制定各地區(qū)碳達峰，碳中和的具體計劃。