京津冀及周邊“2+26”城市碳排放強度時空演變規(guī)律及影響因素分析*

劉鵬振 張力元 董會忠

(1.山東理工大學管理學院，山東 淄博 255012；2.湖南科技大學商學院，湖南 湘潭 411201)

目前，中國的CO2排放量占全球累計CO2排放量的29%[1]。如何化解經(jīng)濟增長與碳減排的矛盾已成為現(xiàn)階段研究的重要議題。參考以往文獻，國內(nèi)外關(guān)于碳排放的研究主要集中在以下方面：一是有關(guān)碳排放測度方法的討論。學者們多基于最小距離法[2]、SBM模型[3]和碳排放系數(shù)法[4-5]等方法對碳排放效率以及碳排放強度進行測算分析。二是關(guān)于碳排放影響因素的研究。EHRLICH等[6]最早從社會經(jīng)濟的角度研究人類活動對碳排放的影響。此后隨著工業(yè)的發(fā)展，越來越多的學者開始關(guān)注能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、外商直接投資、環(huán)境規(guī)制等對碳排放的影響[7-12]。三是關(guān)于碳排放區(qū)域差異性的探討。從現(xiàn)有研究來看，對于碳排放的研究大多集中在黃河三角洲[13]、長江經(jīng)濟帶[14]、京津冀地區(qū)[15]以及相關(guān)省份[16]等區(qū)域，主要強調(diào)碳排放的時序變化[17]、空間格局特征[18]、空間溢出[19]和空間相關(guān)性[20]，重點探索碳排放在不同地區(qū)之間的異質(zhì)性和時空演變規(guī)律，旨在為縮小區(qū)域差距、降低碳排放量、實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟共同發(fā)展提供決策參考。

上述研究拓展了碳排放的研究思路，但仍存在以下不足：一是對碳排放的空間研究大多基于地理空間鄰接關(guān)系，忽略了經(jīng)濟發(fā)展水平的影響。二是對于碳排放的空間異質(zhì)性以及空間演變規(guī)律缺乏協(xié)同研究。因此，本研究基于經(jīng)濟距離權(quán)重矩陣，采用探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)和空間計量模型分析了“2+26”城市(包括北京、天津兩個直轄市，河北省的石家莊、唐山、邯鄲、邢臺、保定、滄州、廊坊、衡水8個地級市，山西省的太原、陽泉、長治和晉城4個地級市，山東省的濟南、淄博、濟寧、德州、聊城、濱州和菏澤7個地級市，河南省的鄭州、開封、安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、濮陽7個地級市)碳排放的時空演化特征，并解析其主要影響因素，以期為該區(qū)域碳排放的控制提供理論依據(jù)與決策參考。

1 研究方法與指標選取

1.1 指標選取與數(shù)據(jù)來源

被解釋變量為碳排放強度，用每萬元碳排放量表示。目前碳排放測度方法主要包括碳排放系數(shù)法、實測法和物料平衡法3種?？紤]到數(shù)據(jù)的可得性、實用性和可操作性，本研究采用碳排放系數(shù)法計算，計算方式見式(1)：

(1)

式中：Ci是第i個城市總體的碳排放量；ηj是第j種能源的碳排放系數(shù)；Eij是第i個城市第j種能源的消耗量；變量具體單位根據(jù)實際情況而定?？紤]到城市能源消費品種龐雜，本研究最終選用煤炭、石油、天然氣、焦炭、汽油、柴油6種能源核算碳排放，排放因子參照政府間氣候變化專門委員會(IPCC)提供的溫室氣體排放清單[21]。

解釋變量主要包括環(huán)境規(guī)制、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技投入和經(jīng)濟規(guī)模5個變量。為了全面衡量環(huán)境規(guī)制對碳排放的影響，本研究參考王濤等[22]的研究思路，選取工業(yè)二氧化硫去除率、工業(yè)煙(粉)塵去除率、工業(yè)固體廢物綜合利用率、生活污水處理率和生活垃圾無害化處理率5個指標，并運用熵值法來測度環(huán)境規(guī)制。科技投入采用永續(xù)盤存法[23]計算各城市研究與開發(fā)(R&D)內(nèi)部經(jīng)費支出來表示。其余變量及具體說明見表1。

表1 變量說明

研究數(shù)據(jù)為“2+26”城市的面板數(shù)據(jù)。指標的原始數(shù)據(jù)來源于各年的中國城市統(tǒng)計年鑒、中國能源統(tǒng)計年鑒、各地市的統(tǒng)計年鑒以及EPS數(shù)據(jù)庫。為了消除量綱單位的影響，本研究對上述變量進行對數(shù)化處理。

1.2 空間自相關(guān)檢驗

運用全局莫蘭指數(shù)和局部莫蘭指數(shù)從整體和局部兩個層面揭示城市碳排放強度空間關(guān)聯(lián)特征和區(qū)域差異[24]，依據(jù)不同城市的碳排放差異，可將其空間集聚類型分為4類，分別為高高集聚(H-H)、高低集聚(H-L)、低低集聚(L-L)和低高集聚(L-H)。

1.3 空間計量模型

以往研究常用模型主要包括空間滯后模型(SAR)、空間誤差模型(SEM)和空間杜賓模型(SDM)，由于SDM同時考慮了因變量和自變量的空間相關(guān)性[25]，本研究主要采用SDM探究各影響因素對碳排放強度的影響。

2 碳排放強度時空演變分析

2.1 碳排放強度時序特征

“2+26”城市碳排放強度見圖1。結(jié)果表明，碳排放強度整體變化可分為兩個階段：第一階段(2008—2014年)為下降期，該時間段內(nèi)碳排放強度逐年降低，從1.479 t/萬元降到了0.830 t/萬元。這一方面是由于環(huán)境規(guī)制對工業(yè)企業(yè)污染物排放的制約進一步增強，另一方面是因為城市基礎設施不斷完善以及技術(shù)水平提高減少了能源的使用量。第二階段(2015—2018年)為波動期，隨著時間的推移，碳排放強度表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，2018年碳排放強度又回到0.838 t/萬元的水平。原因可能是工業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境原有的平衡狀態(tài)被打破，盡管生產(chǎn)設備、技術(shù)條件不斷升級，但部分企業(yè)需要一段過渡期來適應新市場環(huán)境，企業(yè)收益受到一定影響，從而引發(fā)碳排放強度“波浪式”變動。

圖1 2008—2018年“2+26”城市碳排放強度

2.2 碳排放強度空間特征

2.2.1 碳排放強度空間分布格局

運用ArcGIS 10.2軟件，采用自然間斷點法對2008、2018年城市碳排放強度的空間分布格局進行分析(見圖2)。結(jié)果顯示，長治和陽泉兩個城市始終處于高排放狀態(tài)。相比于2008年，大多數(shù)城市的碳排放強度都有不同程度的降低；濱州由原來的中等碳排放強度上升到較高碳排放強度，晉城由原來的較高碳排放強度上升到高碳排放強度。從空間分布來看，碳排放強度大體呈現(xiàn)出由東北向西南遞增的趨勢。2008年，高碳排放強度的地區(qū)主要分布在山西(長治、太原等)、河南(安陽、焦作等)，較低碳排放強度城市大多集中在北京、河北(廊坊、保定等)。2018年城市碳排放強度空間分布階梯性特征進一步凸顯出來，低碳排放強度的城市表現(xiàn)出“區(qū)塊狀”的分布特點，因此本研究推測碳排放強度可能存在空間關(guān)聯(lián)性。

圖2 2008、2018年碳排放強度空間分布格局

2.2.2 碳排放強度空間相關(guān)性分析

2008—2018年“2+26”城市碳排放強度的全局莫蘭指數(shù)見圖3。結(jié)果顯示，研究期內(nèi)的統(tǒng)計值均大于0且通過了10%水平上的顯著性檢驗(全局莫蘭指數(shù)在0.038～0.145之間波動)，這表明“2+26”城市的碳排放強度在空間上呈正相關(guān)性。2008—2011年，碳排放強度全局莫蘭指數(shù)逐年上升，并在2011年出現(xiàn)了急劇增加的現(xiàn)象，達到0.125，2015年，碳排放強度空間集聚程度達到峰值，全局莫蘭指數(shù)為0.145。

圖3 “2+26”城市碳排放強度全局莫蘭指數(shù)

進一步對“2+26”城市碳排放強度進行局部空間自相關(guān)檢驗，測算局部莫蘭指數(shù)。經(jīng)測算可知，“2+26”城市碳排放強度集聚主要位于第三象限(L-L)，少部分位于第一象限(H-H)、第二象限(L-H)和第四象限(H-L)，這表明大部分城市與其鄰近城市表現(xiàn)出相似的空間集聚特征。

采用時空躍遷測度法描述各城市的時空演化，時空躍遷包含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4種類型。Ι類為城市本身發(fā)生變化而鄰近地區(qū)未變化，例如H-H→L-H、H-L→L-L、L-H→H-H、L-L→H-L；Ⅱ類為城市本身未發(fā)生變化而鄰近地區(qū)發(fā)生變化，例如H-H→H-L、H-L→H-H、L-H→L-L、L-L→L-H；Ⅲ類為城市本身與鄰近地區(qū)均發(fā)生變化，例如H-H→L-L、H-L→L-H、L-L→H-H、L-H→H-L；Ⅳ類為城市本身與鄰近地區(qū)均未發(fā)生變化，例如H-H→H-H、H-L→H-L、L-H→L-H、L-L→L-L。從表2可以看出，陽泉、濱州等城市發(fā)生了Ⅰ類躍遷；太原、晉城發(fā)生了Ⅱ類躍遷；淄博、安陽發(fā)生了Ⅲ類躍遷；天津、濟南等城市均發(fā)生了Ⅳ類躍遷。發(fā)生躍遷的城市占比為28.6%，說明局部空間上具有持續(xù)穩(wěn)定性。大部分城市位于一、三象限，這表明碳排放強度陷入了“馬太效應”困境。高碳排放強度地區(qū)依然以高耗能、高污染的傳統(tǒng)企業(yè)為主，加之某些城市地域環(huán)境的特殊性，對能源的依賴性較大，難以憑借自身來改變高碳排放強度的現(xiàn)狀。對于低碳排放強度地區(qū)來說，環(huán)境友好型、資源節(jié)約型發(fā)展進一步降低了碳排放強度。

表2 “2+26”城市碳排放強度時空躍遷規(guī)律1)

3 碳排放強度影響因素分析

對“2+26”城市碳排放強度的影響因素進行空間計量回歸檢驗，基于SDM的參數(shù)估計結(jié)果，測算解釋變量對碳排放強度造成的直接效應、間接效應(溢出效應)和總效應，結(jié)果見表3。

表3 空間效應分解1)

環(huán)境規(guī)制對碳排放強度的直接效應為-0.723，間接效應為-2.416，在5%水平下顯著。這表明當?shù)卣畬Τ鞘形廴局卫淼耐度雽τ谔寂欧艔姸鹊慕档陀兄苯哟龠M作用，環(huán)境規(guī)制對碳排放強度存在負向空間溢出效應。環(huán)境規(guī)制對碳排放強度的總效應為-3.140，在1%水平下顯著?？傮w而言，環(huán)境規(guī)制是實現(xiàn)碳排放量減少的一種有效途徑，一方面需要加大城市對節(jié)能環(huán)保的投入，另一方面還應考慮環(huán)境規(guī)制的空間溢出效應，通過鄰近城市的治理政策和治理投入的溢出來降低本市的碳排放量。

能源結(jié)構(gòu)對碳排放強度的直接效應為0.819，在1%水平下顯著。表明能源消費占比增加阻礙碳排放量降低。“2+26”城市是我國北方經(jīng)濟發(fā)展的核心區(qū)域，重工業(yè)相對集中，能源消耗和環(huán)境污染一直較高，大氣污染等環(huán)境問題相對于其他地方也更為嚴重。能源結(jié)構(gòu)對碳排放強度的間接效應為0.181，在5%水平下顯著。造成這種現(xiàn)象的根源在于“2+26”城市經(jīng)濟發(fā)展不平衡、不協(xié)調(diào)的問題沒有得到有效的解決。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對碳排放強度的直接效應為0.466，在10%水平下顯著，表明第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的增加會導致碳排放量的增加。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是連接生態(tài)建設與經(jīng)濟發(fā)展的重要“橋梁”，地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征在一定程度上決定了企業(yè)生產(chǎn)活動對能源資源的消耗與生態(tài)環(huán)境的影響。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對碳排放的間接效應不顯著，總效應為0.444，且在5%水平下顯著?？赡苁且驗榈貐^(qū)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)集聚與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移導致高污染、高耗能產(chǎn)業(yè)形成“區(qū)塊狀”分布，毗鄰地區(qū)的能源消耗量與污染物排放量居高不下，從而導致整體碳排放強度增高。

科技投入對碳排放強度的影響不顯著，這表明短時間內(nèi)想要通過技術(shù)水平的提升來促進碳排放量的降低是有一定難度的。技術(shù)進步是一個長期過程，政府要不遺余力地支持科技創(chuàng)新，繼續(xù)加大科技的投入，加快創(chuàng)新技術(shù)落地和使用，提升資源利用效率與資本配置效率。

經(jīng)濟規(guī)模對碳排放強度的直接效應為-0.595，在1%水平下顯著，這表明經(jīng)濟實力的提升能夠有效促進碳排放量的降低。一般來說，經(jīng)濟發(fā)展水平較高的城市，其經(jīng)濟發(fā)展方式逐步向密集型、節(jié)約型轉(zhuǎn)變，有利于城市碳排放量的降低。經(jīng)濟規(guī)模對碳排放強度的間接效應和總效應為負，說明城市經(jīng)濟發(fā)展水平的提高不僅會促進本地區(qū)碳排放量的降低，一定程度上也會促進鄰近地區(qū)碳排放量的降低。

4 結(jié)論與建議

(1) 在研究期內(nèi)，碳排放強度可分為下降期和波動期兩個階段：2008—2014年為下降期，碳排放強度從1.497 t/萬元下降到0.830 t/萬元，每年呈階梯狀下降；2014—2018年為波動期，碳排放強度表現(xiàn)出先上升后下降的特征，這可能和工業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境原有的平衡狀態(tài)被打破有關(guān)。

(2) “2+26”城市碳排放強度總體呈現(xiàn)出自東北向西南遞增的空間演變規(guī)律，并呈現(xiàn)出“兩極化”的變化趨勢，逐漸形成了“區(qū)塊狀”的空間分布格局。全局莫蘭指數(shù)為正并波動上升，空間集聚特征隨著時間的推移逐步增強。局部莫蘭指數(shù)的集聚主要發(fā)生在H-H、L-L象限內(nèi)，發(fā)生躍遷的城市占28.6%，在空間上表現(xiàn)為持續(xù)的穩(wěn)定性。

(3) 環(huán)境規(guī)制與經(jīng)濟規(guī)模對碳排放強度的降低具有顯著的促進作用，兩者對鄰近城市存在負向的空間溢出效應；目前的能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)阻礙碳排放強度的降低，前者表現(xiàn)為正向的空間溢出效應，后者溢出效應并不顯著；科技投入的影響并不顯著。

(4) 政府要堅持“因地制宜，因時制宜”的發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展特征，逐步構(gòu)建階段性、深層次創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃。一方面需要加大本地區(qū)節(jié)能環(huán)保投入，另一方面還應該考慮環(huán)境規(guī)制等影響因素帶來的空間溢出效應，借助鄰近城市的治理政策和治理投入的溢出來降低本市能源消耗。此外，還應該努力挖掘“2+26”城市的資源潛力，發(fā)展環(huán)保、高效的生態(tài)經(jīng)濟。例如，充分發(fā)揮保定、開封和邯鄲等歷史名城的優(yōu)勢，深度挖掘文化底蘊，著力發(fā)展文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)；濟南、天津和鄭州這些城市應充分重視生態(tài)涵養(yǎng)功能，重點發(fā)展休閑旅游產(chǎn)業(yè)和綠色產(chǎn)品供給等生態(tài)經(jīng)濟。