江蘇省碳排放量估算及預(yù)測

□文/張倩寧 史欣怡

（南京師范大學(xué)泰州學(xué)院 江蘇·泰州）

［提要］ 本文從人口規(guī)模、財富水平、城鎮(zhèn)化水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、國際貿(mào)易水平、能源消費強度等六個方面構(gòu)建STIRPAT模型，探究影響江蘇省碳排放的主要因素。結(jié)果顯示：國際貿(mào)易水平對江蘇省碳排放量的影響不顯著，常住總?cè)丝?、人均GDP、城鎮(zhèn)化水平、第二產(chǎn)業(yè)占比和能源消費強度每變化1%，碳排放量分別變化2.809%、0.321%、1.669%、1.521%和0.433%。基于對江蘇省碳排放量估算、碳排放量驅(qū)動因子分析及未來趨勢預(yù)測的探究結(jié)果，針對影響較大的驅(qū)動因子，提出“減碳”的建議。

當(dāng)今，“雙碳”目標(biāo)的提出指明我國能源發(fā)展的方向與路徑，也與“美麗中國”觀念相契合，這將促使我國能源結(jié)構(gòu)加快優(yōu)化與轉(zhuǎn)型升級。中國碳核算數(shù)據(jù)庫（CEADs）數(shù)據(jù)顯示，江蘇省能源相關(guān)碳排放量位居中國前三甲，因此對江蘇省的碳排放結(jié)構(gòu)及未來趨勢的研究成果將給予全國節(jié)能減排新思路，且研究路線及方法將同樣適用于其他高排放省份，有利于加快我國“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。

一、數(shù)據(jù)來源及處理

本文采用2003～2019 年江蘇省數(shù)據(jù)，從人口、經(jīng)濟、生產(chǎn)、環(huán)境、貿(mào)易和能源消費強度六個方面出發(fā)，建立STIRPAT 模型對江蘇省碳排放量的影響進行分析。其中，進出口額根據(jù)當(dāng)年的美元與人民幣兌換率中間價為標(biāo)準進行換算。

能源數(shù)據(jù)來自2003～2019 年分種類能源消費面板數(shù)據(jù)，其中包括：能源消費量、煤炭消費量、焦炭消費量、原油消費量、汽油消費量、煤油消費量以及農(nóng)村非商品能源生活消費。通過查詢《中國溫室氣體清單研究（2005 年）》及《省級溫室氣體清單指南（試行）》，確定了柴油、汽油、燃料油、天然氣、液化石油氣、無煙煤以及一般煙煤的低位發(fā)熱量、單位熱值含碳量、燃料碳氧化率。

二、研究方法

（一）碳排放量估算模型。目前，對于碳排放量的估算并沒有指定唯一的算法，國際上常用的有生命周期法（LCA）、投入產(chǎn)出法（I-O）、碳足跡計算器法及二氧化碳排放計算指南法（IPCC）等方法，而國內(nèi)更常用IPCC 方法，因此本文采用IPCC計算方法對江蘇省碳排放量進行估算。根據(jù)IPCC 算法公式：

其中，Ei表示第i 種能源的消費量，NCVi表示第i 種能源的平均低位發(fā)熱量，CEFi表示第i 種能源的單位熱值含碳量，COFi表示第i 種能源的碳氧化率，則表示CO2分子量與C的分子量之比。

（二）碳排放量預(yù)測模型。Enrlich 與Holden 于1971 年提出IPAT 恒等式，以此等式反映人口與環(huán)境之間的關(guān)系。而后Waggoner 與Ausubel 對IPAT 等式進行改良，將原式中技術(shù)水平（T）拆解，加入“單位GDP 所消耗的技術(shù)（C）與每單位技術(shù)對環(huán)境的影響（T）”等新變量，在此基礎(chǔ)上得出ImPACT 等式。但上述兩個式子都具有局限性——在其余各因素不變的情況下，某因素的變化與其對環(huán)境的影響是線性的，這顯然是不符合現(xiàn)實情況的。因此，為彌補這個缺陷，York 等再一次對模型進行改進，得到了更具有一般意義的STIRPAT 模型，其內(nèi)容如下：

其中，P 代表人口規(guī)模；A 代表人均富裕程度；T 代表技術(shù)水平；a、b、f 分別為人口規(guī)模系數(shù)、人均富裕程度系數(shù)、技術(shù)水平系數(shù)；e 為隨機環(huán)境誤差；因變量I 代表環(huán)境影響程度，例如二氧化碳的排放量。除上述自變量外，還可引入其他能夠?qū)μ寂欧旁斐捎绊懙囊蛩亍?/p>

考慮到實際情況，在（2）式中加入及替換其他可能對碳排放量產(chǎn)生影響的因素，最終選取以下影響因素：人口規(guī)模（P）、人均GDP（A）、城市化程度（U）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（S）、國際貿(mào)易水平（X）、能源消費強度（T）。在此基礎(chǔ)上得到改進的（3）式與（4）式。

其中，α 表示模型系數(shù)，b、c、f、g、m 分別為對應(yīng)指標(biāo)的彈性系數(shù)。兩邊取對數(shù)得：

采用改進后的STIRPAT 模型對江蘇省碳排放量進行驅(qū)動因子分析，并預(yù)測未來碳排放量的走向與趨勢。各變量具體說明詳見表1。（表1）

三、研究結(jié)果分析

（一）碳排放量估算。通過查詢《江蘇統(tǒng)計年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)與碳排放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整理2003～2019 年江蘇省相關(guān)能源類型及其消耗量數(shù)據(jù)。通過查詢《中國溫室氣體清單研究（2005 年）》及《省級溫室氣體清單指南（試行）》，整理柴油、汽油、燃料油、天然氣、液化石油氣、無煙煤以及一般煙煤的低位發(fā)熱量、單位熱值含碳量、燃料碳氧化率。根據(jù)IPCC 碳排放量估算公式計算2003～2019 年江蘇省碳排放量，估算結(jié)果見表2。（表2）

表2 2003～2019年江蘇省碳排放量估算結(jié)果一覽表(單位：萬噸)

（二）碳排放量驅(qū)動因子分析。為避免多重共線性問題，將數(shù)據(jù)取對數(shù)后，采用SPSS 軟件對模型進行嶺回歸，得到不同k值下標(biāo)準自回歸系數(shù)。當(dāng)k 值為0 時，則為普通線性O(shè)LS 回歸，在此處可以發(fā)現(xiàn)各個自變量的標(biāo)準化回歸系數(shù)趨于穩(wěn)定時的最小k 值接近0.01，最終確定使用k=0.1 時的相關(guān)數(shù)據(jù)對STIRPAT 模型進行擬合。此時，R2為0.990，模型誤差為0.028，可以通過F 檢驗。構(gòu)建STIRPAT 模型如下：

兩邊同時取對數(shù)有：

由此得到回歸結(jié)果詳見表3，其中R2為0.990，且通過顯著性檢驗。（表3）

表3 STIRPAT模型回歸結(jié)果一覽表

因此，滿足江蘇碳排放量與各影響因素之間的關(guān)系，具體形式為：

從系數(shù)來看，常住總?cè)丝?、人均GDP、城鎮(zhèn)化程度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均對碳排放量有顯著的正向影響。即常住總?cè)丝跀?shù)量每增加1%，碳排放量將會增加2.809%；人均GDP 每增加1%，碳排放量將會增加0.321%；城鎮(zhèn)化程度每增加1%，碳排放量將會增加1.699%；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)每增加1%，碳排放量將會增加1.521%；能源消費強度每增加1%，碳排放量將會增加0.433%。其中，人口數(shù)量對碳排放量的影響高于其他變量，是碳排放的首要影響因素；城鎮(zhèn)化程度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)次之；而能源消耗強度和人均GDP 對碳排放量的影響相對較小。

（三）發(fā)展模式設(shè)定。地區(qū)發(fā)展水平會直接作用于地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、空間結(jié)構(gòu)、社會生活方式和人類居住模式等。我國目前的經(jīng)濟發(fā)展模式已從高速發(fā)展轉(zhuǎn)向低中速發(fā)展階段，結(jié)合江蘇省現(xiàn)階段發(fā)展情況與其在全國的經(jīng)濟、科技地位等，推斷江蘇省已向中速及低速發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，因此本文僅在低速發(fā)展模式與中速發(fā)展模式下預(yù)測江蘇省碳排放的未來趨勢。此外，仿照政府“五年規(guī)劃”發(fā)展，將要預(yù)測的2020～2034 年分為三個階段：第一階段——2020～2024 年；第二階段——2025～2029 年，第三階段——2030～2034 年。

1、人口規(guī)模（P）。2015～2019 年江蘇省常住人口增加了153.98 萬人，年均增速為0.46%，而近年來隨著江蘇省人口結(jié)構(gòu)難題加劇——少子化趨勢持續(xù)及老齡化程度加深，人口負增長時代也加速到來，在此背景下，本文對以下兩種模式進行假設(shè)說明：（1）中速發(fā)展模式：假設(shè)此模式下第一階段的年均增長率為0.35%，根據(jù)相關(guān)預(yù)測結(jié)果，在中速情境下，江蘇省人口持續(xù)緩慢增加，并在2024 年達到巔峰，此后持續(xù)下降，因此后兩個階段的增長率須為負值，設(shè)第二階段年均增長率為-0.02%，第三階段為-0.10%。（2）低速發(fā)展模式：根據(jù)預(yù)測結(jié)果，在低速發(fā)展模式下，江蘇省常住人口將在2030 年達到峰值，假設(shè)第一階段人口增長率為近五年來的年均增長率最低值0.17%，第二階為0.03%，而第三階段應(yīng)呈現(xiàn)負增長，因此第三階段增長率為-0.12%。

2、人均GDP（A）。隨著省內(nèi)GDP 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不斷壯大，人均GDP 的增速也會趨緩，以2015 年為基準，計算2015～2019 年間人均GDP 的年增速。（1）低速發(fā)展模式：為了滿足低速發(fā)展模式的需要，選取所計算出的5 年增速最低值5.58%為基調(diào)，假設(shè)此后每一階段的人均GDP 年均增速都為上一階段的50%，即第一階段增速為2.79%，第二階段為1.40%，第三階段為0.70%。（2）中速發(fā)展模式：選取5 年年增速的平均值8.18%，同上述操作，第一階段增速為4.09%，第二階段為2.05%，第三階段為1.03%。

3、城鎮(zhèn)化程度（U）。（1）低速發(fā)展模式：第一階段增長速率為近5 年平均增速的50%，即0.75%，隨后每一階段下降0.15%，第二階段為0.60%，第三階段為0.45%。（2）中速發(fā)展模式：根據(jù)《江蘇省新型城鎮(zhèn)化與城鄉(xiāng)發(fā)展一體規(guī)劃（2014-2020年）》，2015～2019 年年均增長率為1.51%，第一階段1.51%，隨后每一階段下降0.3%，即第二階段1.21%，第三階段0.91%。

4、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（S）。隨著GDP 的不斷提高，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比將不斷下降，而第三產(chǎn)業(yè)則興旺，故假設(shè)：（1）低速發(fā)展模式：假設(shè)第一階段的第二產(chǎn)業(yè)占比下降速度為近五年的最低的一半-1.06%，后每一階段為前一階段的80%。（2）中速發(fā)展模式：假設(shè)第一階段增速為前5 年平均增速的50%，即0.35%，第二階段為0.28%，第三階段增長率為0.24%。

5、能源強度（T）。（1）低速發(fā)展模式：假設(shè)低速發(fā)展模式下，三個階段年均增速皆為近5 年最高負增速的50%，即-4.40%。（2）中速發(fā)展模式：此模式下能源強度變化速度適中，因此假設(shè)三個階段的年均增速為近5 年平均增速的50%，即-3.10%。

（四）碳排放量預(yù)測。結(jié)合前文對各驅(qū)動因子在不同發(fā)展模式下的推算分析，利用已得出的江蘇省碳排放量與影響因素之間的關(guān)系公式（8），將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，繼續(xù)按低速發(fā)展模式與中速發(fā)展模式分類預(yù)測在不同背景下2020～2034 年江蘇省碳排放量變化趨勢，可視化如圖1 所示?？梢钥闯?，顯然無論是在低速發(fā)展模式還是在中速發(fā)展模式下，近幾年的江蘇省碳排放量依舊會持續(xù)增加；在低速發(fā)展模式下，江蘇省碳排放量將在2029 年左右達到頂峰，峰值約為72，541.63 萬噸；而在中速發(fā)展模式下，江蘇省碳排放量將在2024 年左右“碳達峰”，峰值約為73，450.89 萬噸。我國的能源發(fā)展規(guī)劃及目標(biāo)是“在2030年前達到碳達峰，在2060 年前實現(xiàn)碳中和”，雖然此任務(wù)力度與難度較大，但在江蘇省的不懈努力下，江蘇省“在2030 年前實現(xiàn)碳達峰”的目標(biāo)必定能實現(xiàn)甚至是提前完成。（圖1）

圖1 2020～2034年江蘇省碳排放量趨勢預(yù)測圖

四、應(yīng)對措施

基于以上分析結(jié)果，本文提出一些碳排放管控應(yīng)對措施，希望對今后全面促進我國的高質(zhì)量碳排放管控工作有所幫助。

（一）加強清潔能源開發(fā)利用，降低煤炭、電力消耗。一方面積極開展煤改氣、油改氣工程，合理化控制煤炭、電力消耗。結(jié)合工業(yè)發(fā)展的要求，應(yīng)積極對高能耗、高污染的落后產(chǎn)能進行探討，盡量保持選擇碳排放量少、污染小的天然氣供給要求，更好地滿足綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展；另一方面加強推動風(fēng)力發(fā)電項目建設(shè)力度等方面的工作，充分發(fā)揮出風(fēng)能作用，并全方位做好相應(yīng)的碳排放管控和環(huán)境保護的工作。

（二）優(yōu)化人口結(jié)構(gòu)，防止外來人口過度。江蘇省人口將達到峰值，即將呈現(xiàn)負增長。但仍應(yīng)控制外來人口的數(shù)量，防止外來人口的過度涌入，努力維持碳減排與吸引外地人口發(fā)展經(jīng)濟與就業(yè)之間的平衡，減緩由于人口激增所帶來的大量碳排放所導(dǎo)致的空氣污染加重。

（三）推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，促進低碳經(jīng)濟發(fā)展。大力促進第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，逐漸代替高能耗的第二產(chǎn)業(yè)。促進第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從政府層面來講，要給予第三產(chǎn)業(yè)政策扶持，鼓勵金融、交通運輸、計算機服務(wù)和軟件業(yè)等高新產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。同時，應(yīng)發(fā)展低碳經(jīng)濟，堅定不移地發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)。政府也應(yīng)該通過一系列措施促進材料節(jié)能、建筑節(jié)能、工業(yè)節(jié)能與減排、資源回收等新興低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。