“雙碳”目標下中國碳達峰預(yù)測和減排路徑研究

葉愛山, 李曉華, 鄧洋陽, 龔 利

(1.南通理工學(xué)院 商學(xué)院, 江蘇 南通 226002; 2.蘇州科技大學(xué) 馬克思主義學(xué)院, 江蘇 蘇州 215009)

全球氣候變暖及其應(yīng)對措施一直備受學(xué)界關(guān)注,降低二氧化碳排放量是減緩氣候變化的有效途徑。全球減排是全人類的共同責任,實現(xiàn)《全球溫控1.5 ℃特別報告》中設(shè)定的溫控目標需要各國共同努力。在碳減排方面,國際社會已經(jīng)采取了多種行動,包括引入碳交易機制等措施來推動全球氣候變化的治理。作為全球能源消費大國,中國由于碳排放總量大且占比較高,成為減排工作的重點。實現(xiàn)有效的碳減排對于中國和全球的長期可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要?！半p碳”目標是指中國將力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。這不僅樹立了全球綠色低碳發(fā)展的典范,也對中國應(yīng)對氣候變化提出了更高要求。碳達峰碳中和是應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵策略,歐盟作為全球氣候行動的先驅(qū),在20世紀90年代就實現(xiàn)了整體的碳排放峰值。此外,許多其他國家和地區(qū)也在積極探索實現(xiàn)碳中和的途徑,并實現(xiàn)了碳排放峰值目標。對于尚未達到峰值的國家來說,明確碳排放峰值目標變得迫切重要。因此,開展碳達峰預(yù)測和減排路徑研究具有重要的實際意義,可為中國在合理制定2030年碳達峰目標和相應(yīng)措施方面提供科學(xué)依據(jù)。

1 文獻回顧

現(xiàn)有文獻主要涵蓋了碳排放影響因素和碳達峰預(yù)測兩個方面的研究內(nèi)容。碳排放影響因素是國內(nèi)外研究的熱點領(lǐng)域之一。通過對影響因素的研究,可以揭示碳排放的內(nèi)在驅(qū)動原因,進而尋求可行的減排方法和路徑。在目前的研究中,學(xué)者們較多關(guān)注經(jīng)濟規(guī)模[1]、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[2]、能源結(jié)構(gòu)[3]、能效水平[4]、人口[5]、城市化程度[6]、人均GDP[7]、科技進步[8]、碳排放交易政策[9]等影響因素。這些因素在相關(guān)研究中被廣泛分析。在碳排放影響因素的研究方法和模型方面,常用的包括Kaya模型、對數(shù)平均迪式指數(shù)法(logarithmic mean Divisia index,LMDI)分解模型、 擴展的環(huán)境負荷模型(stochastic impacts by regression on population,affluence,and technology,STIRPAT)分解模型、向量自回歸(vector autoregressive,VAR)模型以及環(huán)境庫茲涅茨曲線(environmental Kuznets curve,EKC)等。這些模型和方法可以幫助學(xué)者解析碳排放與影響因素之間的關(guān)系。此外,碳排放影響因素的研究也涵蓋了多個領(lǐng)域,如工業(yè)、建筑業(yè)、交通運輸業(yè)、居民消費等,這些領(lǐng)域都與碳排放密切相關(guān),因此對于各領(lǐng)域碳減排的探索非常必要。

碳達峰預(yù)測和峰值方面的相關(guān)研究主要集中在兩個方面。首先,根據(jù)歷史發(fā)展狀況,利用不同的預(yù)測模型方法來預(yù)測未來的碳排放趨勢,并探討是否存在碳排放峰值。其次,假設(shè)存在碳排放峰值的前提下,預(yù)測未來不同發(fā)展情景下碳排放的變化趨勢,并通過考慮影響因素的角度來模擬相應(yīng)的碳減排或達峰路徑。這些研究主要聚焦于處于工業(yè)化發(fā)展階段的發(fā)展中國家,尤其是以中國為主要研究對象。在碳達峰預(yù)測方面,學(xué)界進行了大量的預(yù)測工作,關(guān)于中國是否能在2030年前實現(xiàn)碳達峰目標,尚無統(tǒng)一的結(jié)論。Li等[10]預(yù)測,在碳排放下降速度高于經(jīng)濟增長速度的情況下,中國才有可能在2030年實現(xiàn)碳達峰目標,但目前這仍然十分困難。余碧瑩等[11]從行業(yè)的角度出發(fā),研究表明中國最早在2025年實現(xiàn)碳達峰,最晚在2030年實現(xiàn)碳達峰。還有一些學(xué)者通過設(shè)定不同情景,給出了不同的碳達峰時間,如基準、低碳、綜合調(diào)控情景下的預(yù)測結(jié)果分別為2038年、2030年、2027年[12],綠色模式、節(jié)能模式、基準模式下的達峰時間分別為2025年、2030年和2035年[13]。不同學(xué)者使用的理論、方法和假設(shè)可能存在差異。針對碳排放峰值預(yù)測,除了情景分析方法,相關(guān)研究還使用了STIRPAT模型、長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)(long-range energy alternatives planning system,LEAP)模型、灰色預(yù)測模型GM(1,1)、環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)模型、系統(tǒng)動力學(xué)模型等多種方法。

綜上所述,在碳排放影響因素方面,學(xué)者們主要關(guān)注經(jīng)濟規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、能效水平、人口和城市化程度等因素,并應(yīng)用多種模型和方法進行分析。在碳達峰預(yù)測方面,不同學(xué)者使用不同的預(yù)測模型和假設(shè),得出了各自的預(yù)測結(jié)果。對于中國是否能在2030年前實現(xiàn)碳達峰目標,學(xué)術(shù)界尚無統(tǒng)一結(jié)論,盡管存在差異,但這些研究為理解碳排放變化趨勢和制定碳減排策略提供了科學(xué)參考。通過梳理現(xiàn)有文獻,已有學(xué)者利用系統(tǒng)動力學(xué)模型對碳排放進行研究,并取得了部分成果,為本研究提供了重要的參考價值和理論指導(dǎo)。然而現(xiàn)有的研究成果在制定碳減排路徑時,參數(shù)設(shè)定大部分基于理論分析,缺乏設(shè)定參數(shù)的依據(jù)。因此,在構(gòu)建碳排放系統(tǒng)動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,采用對數(shù)平均迪式指數(shù)方法(LMDI)對碳排放的影響因素進行分析,并基于各因素對碳排放的作用和方向,確定最佳碳排放路徑,以期為中國政府如期履行碳減排承諾提供參考。

2 研究模型與數(shù)據(jù)來源

2.1 碳排放計算

在構(gòu)建中國碳排放的系統(tǒng)動力學(xué)模型前,首先需要計算中國的碳排放量。參考IPCC(政府間氣候變化專門委員會)(2006)指南中的通用模型,計算化石能源燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳量,計算公式為

Cij=EijFj

(1)

式中:Cij為i行業(yè)j類能源的碳排放量;Eij為i行業(yè)j類能源的能源消耗量;Fj為j類能源的碳排放系數(shù)。

2.2 系統(tǒng)動力學(xué)模型

2.2.1 因果回路圖

系統(tǒng)動力學(xué)的因果回路圖是一種圖形工具,可以清楚地描述中國碳排放系統(tǒng)中各變量之間的相互作用關(guān)系,并確定系統(tǒng)邊界,進而進行系統(tǒng)的分析、模擬和預(yù)測。因果回路圖通過箭頭表示因果關(guān)系,幫助更好理解各變量的相互影響。同時,也可以用于識別反饋環(huán)路,即變量之間形成閉環(huán)的情況,幫助理解系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的積極或消極的自我增強或自我抑制機制。當一個變量的增加導(dǎo)致另一個變量增加時,使用一個箭頭連接兩個變量,并在箭頭標注“+”號,反之標注“-”號。根據(jù)碳排放影響因素的作用機制,構(gòu)建中國碳排放系統(tǒng)動力學(xué)模型的因果回路圖,如圖1所示。

該模型的因果關(guān)系主要包括:①碳排放→(+)低碳發(fā)展政策→(+)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)→(-)生產(chǎn)性能源消耗→(+)碳排放;②碳排放→(+)低碳發(fā)展政策→(+)能源消費結(jié)構(gòu)→(-)生產(chǎn)性能源消耗→(+)碳排放;③碳排放→(+)低碳發(fā)展政策→(+)技術(shù)創(chuàng)新→(-)生產(chǎn)性能源消耗→(+)碳排放;④碳排放→(+)低碳發(fā)展政策→(-)GDP→(+)經(jīng)濟發(fā)展→(+)生產(chǎn)性能源消耗→(+)碳排放;⑤碳排放→(+)低碳發(fā)展政策→(-)GDP→(+)人口規(guī)?！?+)生活能源能耗→(+)碳排放。

2.2.2 存量流量圖

因果回路圖可以直觀地顯示中國碳排放系統(tǒng)的因果關(guān)系,而存量流量圖在此基礎(chǔ)上進一步描述了變量,并以函數(shù)的方式確定了變量之間的關(guān)系,可以清晰地描述系統(tǒng)中的存量積累和流動過程,展示存量之間的相互作用關(guān)系和動態(tài)變化,因此可以更直觀地反映中國碳排放要素之間的邏輯關(guān)系,并將中國復(fù)雜的碳排放系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為可測量的系統(tǒng)動力學(xué)模型,識別關(guān)鍵因素和瓶頸,并進行模擬和預(yù)測。

中國的碳排放系統(tǒng)是一個涉及社會、經(jīng)濟和環(huán)境的復(fù)雜系統(tǒng)。根據(jù)因果回路圖,深入分析人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)和技術(shù)進步對碳排放的影響,使用Vensim PLE軟件建立中國碳排放系統(tǒng)的存量流量圖,如圖2所示。采用表函數(shù)模型、線性回歸模型、經(jīng)驗公式模型、邏輯函數(shù)等模型確定了模型參數(shù),通過不斷調(diào)整和修改中國碳排放的系統(tǒng)動力學(xué)模型,使模擬結(jié)果更符合中國碳排放現(xiàn)狀。

圖2 碳排放系統(tǒng)存量流量圖

2.3 LMDI模型

對數(shù)平均迪式指數(shù)法(LMDI)是一種用于分解多種因素對總體變化的影響的方法,能夠幫助理解多個因素對總體變化的貢獻,具有廣泛的應(yīng)用價值。與其他模型相比,LMDI不產(chǎn)生冗余項,并且允許值0存在,可以通過算術(shù)平均指數(shù)模型(AMDI)克服因子分解后的殘差項問題。因此,根據(jù)中國碳排放現(xiàn)狀,在改進的Kaya模型的基礎(chǔ)上,利用LMDI模型分析中國碳排放的影響因素,確定各種影響因素對中國碳排放影響的大小和方向,為探索中國碳減排路徑的參數(shù)設(shè)置提供參考。選取適用于中國碳排放的影響因素,進一步擴展Kaya模型,公式為

(2)

式中:C為碳排放量;E為能源消耗;G為GDP;P為人口;i為第i個行業(yè);j為第j類能源;nij為碳排放系數(shù);mij為能源消費結(jié)構(gòu);qi為技術(shù)創(chuàng)新;ri為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);g為經(jīng)濟發(fā)展水平;p為人口規(guī)模;nij、mij、qi、ri、g、p為6個影響因素。

根據(jù)擴展的Kaya模型,利用LMDI中的加法分解模型建立碳排放因子分解方程:

ΔC=Ct-C0=ΔCnij+ΔCmij+ΔCqi+

ΔCri+ΔCg+ΔCp

(3)

各影響因素的分解公式為

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

式中:C0和Ct分別為初始年和第t年的碳排放量;ΔC為t年中碳排放量的差異;ΔCnij為碳排放系數(shù)的影響,由于能源的碳排放系數(shù)是一個常數(shù),因此ΔCnij始終為0;ΔCmij為能源消費結(jié)構(gòu)效應(yīng);ΔCqi為技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng);ΔCri為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng);ΔCg為經(jīng)濟發(fā)展效應(yīng);ΔCp為人口效應(yīng)。排除碳排放系數(shù)為0的影響因素,式(3)可簡化為

ΔC=ΔCmij+ΔCqi+ΔCri+ΔCg+ΔCp

(10)

2.4 數(shù)據(jù)來源

運用系統(tǒng)動力學(xué)模型和LMDI模型研究中國碳減排路徑。從上述模型的介紹可以看出,構(gòu)建中國碳排放系統(tǒng)動力學(xué)模型所需的數(shù)據(jù)包括中國能源消費數(shù)據(jù)、各行業(yè)產(chǎn)值和人口數(shù)據(jù)等。研究涉及數(shù)據(jù)來源于2000-2020年《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》的直接數(shù)據(jù)或間接計算。根據(jù)數(shù)據(jù)可得性,選取原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃油和天然氣8種主要能源消費類型進行碳排放研究,并統(tǒng)計我國農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、交通運輸、餐飲等6大行業(yè)的能源消費數(shù)據(jù)。各類能源折算標準煤的系數(shù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》,不同能源類型的碳排放系數(shù)來源于2006年IPCC國家溫室氣體清單指南。

3 中國碳排放峰值系統(tǒng)動力學(xué)模型預(yù)測

3.1 系統(tǒng)動力學(xué)模型有效性測試

在對中國碳達峰情況進行預(yù)測前,需要首先檢驗已建立的系統(tǒng)動力學(xué)模型的預(yù)測有效性?，F(xiàn)選擇GDP、人口、生產(chǎn)性能源消耗、生活性能源消耗以及碳排放作為檢驗變量,對中國碳排放系統(tǒng)動力學(xué)模型預(yù)測有效性進行檢驗,其模擬情況如圖3所示。5個指標均通過有效性檢驗,相對誤差率均在10%以內(nèi),表明模型的預(yù)測結(jié)果與實際情況相符合。因此,通過對關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整和模擬不同情景,該碳排放系統(tǒng)動力學(xué)模型能夠準確預(yù)測中國的碳排放峰值,這意味著可以利用該模型來評估不同政策和措施對中國碳排放的影響,并預(yù)測未來的碳排放趨勢。

圖3 2000-2020年5個指標的模擬值與實際值對比

3.2 參數(shù)設(shè)置

以2020年為基準年,通過設(shè)置人口增長率、GDP增長率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)和研發(fā)支出比例等變量的參數(shù),對中國2050年的碳排放趨勢進行預(yù)測。

1)設(shè)置人口增長率。根據(jù)中國政府發(fā)布的《國家人口發(fā)展規(guī)劃(2016-2030年)》,設(shè)定2020-2050年中國的人口增長率。根據(jù)規(guī)劃,由于育齡婦女數(shù)量減少和人口老齡化等因素,中國人口增長將放緩。但隨著“二孩政策”等鼓勵生育政策的實施,出生率將略有上升。根據(jù)預(yù)測,中國人口的自然增長率將呈現(xiàn)倒“U”形曲線,到2030年,中國人口將達到一個均衡發(fā)展的趨勢,人口、經(jīng)濟、社會、資源和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性將進一步提高。中國人口已經(jīng)達到峰值,約為14.5億人,到2031年,人口自然增長率可能會出現(xiàn)負增長。此外,聯(lián)合國人口司(UNPD)預(yù)測,到2050年中國的人口將減少到約13億人。為了實現(xiàn)中國政府設(shè)定的人口發(fā)展目標,2020-2030年,中國人口的平均增長率需要保持在約0.36%。因此,假設(shè)中國人口將在2030年達到峰值,2030年后出現(xiàn)負增長,到2050年將降至約13億人。

2)設(shè)置GDP增長率。作為世界上最大的發(fā)展中國家,中國的GDP增速自2017年以來逐漸下降,2021年回彈。隨著GDP增速的放緩,中國經(jīng)濟發(fā)展逐漸步入一個新階段。中國政府發(fā)展研究中心對未來的經(jīng)濟增長進行了預(yù)測,指出從2020年到2030年,中國的GDP年增長率將保持在4%～6%,而2030年之后,GDP年增長率將逐漸降至1%～4%,并呈現(xiàn)逐步下降的趨勢。此外,根據(jù)中國政府和世界知名投資銀行高盛的預(yù)測,到2050年,中國的國內(nèi)生產(chǎn)總值將達到400萬億元?；诖?將中國2020-2025年、2026-2030年、2031-2035年、2036-2040年、2041-2045年和2046-2050年的平均GDP增長率分別設(shè)定為5.5%、4.5%、4%、3.5%、3%和2.5%。

3)設(shè)置產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。根據(jù)中國能源研究院和聯(lián)合國發(fā)展司發(fā)布的《中國工業(yè)研究報告》,預(yù)計到2050年,中國第二產(chǎn)業(yè)的比重將達到35%～37%。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史,第三產(chǎn)業(yè)在2014年首次成為中國經(jīng)濟的最大產(chǎn)業(yè),隨后第三產(chǎn)業(yè)的比重持續(xù)增長,2015年首次超過50%,2020年達到54.5%,第三產(chǎn)業(yè)已成為中國經(jīng)濟增長的主要動力。在“十四五”規(guī)劃中,中國政府注重提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力,加快發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè),并不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),因此,預(yù)計第二產(chǎn)業(yè)在未來將繼續(xù)下降。多項研究結(jié)果顯示,在國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中,第二產(chǎn)業(yè)比重的最佳比重為35%,第三產(chǎn)業(yè)的最佳比重為62%。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化數(shù)據(jù),中國第二產(chǎn)業(yè)占比從2000年的45.5%下降到2020年的37.8%,年均下降0.003。根據(jù)下降率,2033年中國第二產(chǎn)業(yè)比重將達到理想的35%,第三產(chǎn)業(yè)比重將達到理想的62%。2033-2050年,預(yù)計中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將保持不變。

4)設(shè)置能源消耗結(jié)構(gòu)。根據(jù)中國石油經(jīng)濟技術(shù)研究院發(fā)布的《2050年世界與中國能源展望》的預(yù)測,到2050年,中國的能源消耗結(jié)構(gòu)將發(fā)生重要變化。預(yù)測結(jié)果顯示,中國煤炭的消費比重將降至17%,天然氣將升至15%,石油將保持在20%左右,而非化石能源將占到50%左右。這一變化意味著中國將逐漸減少對煤炭的依賴,增加對石油和天然氣的消耗。基于這些預(yù)測結(jié)果,假設(shè)未來中國的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生調(diào)整。從目前的狀況來看,中國的能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比65.19%、石油占比28.63%、天然氣占比6.18%,根據(jù)預(yù)測結(jié)果,將其調(diào)整為煤炭占比32.69%、石油占比38.46%、天然氣占比28.85%。

5)設(shè)置研發(fā)支出的比例。國家發(fā)改委提出,“十四五”期間中國研發(fā)支出將超過國內(nèi)生產(chǎn)總值的2.4%,到2025年,中國研發(fā)總支出將達到37 582億元。此外中國科技部在新聞發(fā)布會上提到,中國計劃在2035年進入科技創(chuàng)新型國家前列,到2050年成為世界科技強國,這表明中國的科技投資呈現(xiàn)出逐步增加的上升趨勢。2020年韓國、瑞典、日本、奧地利、德國和美國的研發(fā)資金占GDP的比例分別為4.81%、3.53%、3.26%、3.20%、3.14%和3.45%,均超過3%。基于此,假設(shè)在未來的時間段內(nèi),中國的研發(fā)支出占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例將穩(wěn)定增加,從2020年的2.4%增加到2050年的4%。

3.3 碳排放峰值預(yù)測結(jié)果

中國碳排放預(yù)測結(jié)果如圖4所示。根據(jù)預(yù)測結(jié)果,中國的碳排放量在2020-2050年呈現(xiàn)出倒“U”形發(fā)展曲線,先增長后下降。碳排放量將從2020年的1 263 188萬t增加到2035年的1 842 720萬t,然后在2050年降低到1 545 420萬t。碳排放峰值將出現(xiàn)在2035年,無法履行2030年達到峰值的碳減排承諾。此外,中國在2005年、2020年和2030年的碳排放強度分別為3.57萬、1.26萬、0.91萬t/億元,相較于2005年,2020年和2030年的碳排放強度分別降低64.7%和74.5%。這些預(yù)測數(shù)據(jù)表明,中國在2020年和2030年降低碳排放強度的承諾將按時兌現(xiàn)。然而,按照目前的發(fā)展趨勢,中國未來的碳減排形勢仍然面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

圖4 2000-2050年碳排放的模擬圖

4 中國碳排放因素LMDI模型分析

4.1 LMDI加法模型計算

根據(jù)LMDI中的加性分解模型,即式(10),將中國2000-2020年的碳排放影響因素分解為能源結(jié)構(gòu)碳排放、技術(shù)創(chuàng)新碳排放、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)碳排放、經(jīng)濟發(fā)展碳排放和人口規(guī)模碳排放。考慮了相鄰年份之間的微小變化,并根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果將其分解為每5年一個時間段。各影響因素對中國碳排放變化的貢獻值和貢獻率如表1和圖5所示。

表1 2000-2020年碳排放各影響因素貢獻值

圖5 2000-2020年碳排放各影響因素貢獻率

總體而言,中國的碳排放量從2020年的410 012萬t增加到2020年的1 277 930萬t。盡管自2011年以來,碳排放增速逐漸下降,但由于中國碳排放基數(shù)巨大,碳減排任務(wù)依然十分嚴峻。2000-2020年,中國碳排放量增加了867 918萬t,其中能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整使碳排放減少75 439萬t;技術(shù)創(chuàng)新對碳減排效果最好,累計減少碳排放量達到1 043 350萬t;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整減少碳排放362 655萬t;而經(jīng)濟發(fā)展和人口規(guī)模是促進碳排放增加的因素,分別增加碳排放2 240 284萬t和109 078萬t。根據(jù)計算的結(jié)果,5個影響因素對中國碳排放增長的絕對貢獻率從大到小依次是經(jīng)濟發(fā)展(258.12%)、技術(shù)創(chuàng)新(-120.21%)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(-41.78%)、人口規(guī)模(12.57%)和能源結(jié)構(gòu)(-8.69%)。

4.2 碳排放影響因素分析

1)經(jīng)濟發(fā)展因素對中國碳排放量的影響呈現(xiàn)出顯著的遞增效應(yīng)。經(jīng)濟發(fā)展對中國碳排放的影響從271 224萬t上升到751 937萬t,增長177.24%,經(jīng)濟發(fā)展的貢獻率大于其他因素。從發(fā)展的角度來看,21世紀以來,中國經(jīng)濟發(fā)展迅速,然而,基于資源消耗的粗略經(jīng)濟發(fā)展模式嚴重依賴能源消耗,因此經(jīng)濟發(fā)展一直是促進中國碳排放增長的主要因素。目前,中國的城鎮(zhèn)化建設(shè)還未結(jié)束,居民生活水平有待進一步提高,經(jīng)濟發(fā)展仍然是中國的首要任務(wù)。為了實現(xiàn)更大的經(jīng)濟增長和更低的碳排放,中國在快速發(fā)展經(jīng)濟的同時需要保證經(jīng)濟質(zhì)量的提高。中國的低碳發(fā)展還有很長的路要走,只有在堅持以綠色低碳為導(dǎo)向的發(fā)展理念下,中國才能取得可持續(xù)經(jīng)濟增長和碳減排的雙贏局面。

2)技術(shù)創(chuàng)新因素對中國的碳排放一直呈現(xiàn)出顯著的減少作用。2000-2020年,技術(shù)創(chuàng)新因素共減少碳排放1 043 350萬t,碳減排貢獻率遠高于其他影響因素,這表明技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)中國碳減排目標的最佳途徑。進入21世紀以來,由于高能耗對環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提出的挑戰(zhàn),中國制定了相對嚴格的生態(tài)環(huán)境保護政策,提高能源效率已成為減少碳排放和能源依賴的關(guān)鍵措施。在中國加快調(diào)整重工業(yè)、減少產(chǎn)能過剩和淘汰技術(shù)落后工業(yè)企業(yè)的政策推動下,中國經(jīng)濟發(fā)展逐步減少了對能源的依賴,并形成了低污染、低能耗、高產(chǎn)值的經(jīng)濟發(fā)展模式。中國的能源強度從2000年的1.46下降到2020年的0.49。盡管取得了顯著的進展,中國仍有很大的發(fā)展空間。未來,中國應(yīng)主動向技術(shù)強國學(xué)習,采取更多措施降低能源強度,進一步推動技術(shù)創(chuàng)新,加快綠色低碳技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。

3)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素對中國碳排放的影響主要是減少效應(yīng),其貢獻率呈由正到負的變化趨勢。自2000年以來,中國加快城鎮(zhèn)化建設(shè),著力發(fā)展產(chǎn)業(yè),憑借獨特的地理位置和人口優(yōu)勢,成為世界經(jīng)濟發(fā)展大國。為了快速發(fā)展,許多工業(yè)企業(yè)在過去依賴傳統(tǒng)工藝和大量能源消耗,導(dǎo)致碳排放量迅速增長。然而,隨著發(fā)展的逐步深入,中國逐漸意識到,為經(jīng)濟發(fā)展消耗大量能源并不是最佳選擇。因此,制定了一系列產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化政策,推動第三產(chǎn)業(yè)比重的提高,這些政策使得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對碳減排的貢獻率逐漸提高。中國開始鼓勵高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)的發(fā)展,減少對能源消耗較高的傳統(tǒng)工業(yè)的依賴,這種轉(zhuǎn)型使得中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更加環(huán)保和低碳,有助于減少碳排放。

4)人口規(guī)模因素對中國的碳排放產(chǎn)生了一定的增加作用,但其影響程度相對穩(wěn)定且貢獻率較低。2000-2020年,人口規(guī)模因素增加了中國的碳排放109 078萬t,貢獻率為12.57%。盡管人口規(guī)模對碳排放有一定的增加作用,但相對來說影響相對較小。未來,人口規(guī)模對中國碳排放的影響將是有限的。首先,中國長期實施獨生子女政策導(dǎo)致自然出生率逐漸下降,人口增長緩慢,新生人口所帶來的碳排放正在逐漸減少。其次,現(xiàn)階段中國居民越來越注重生活質(zhì)量的提高和精神世界的建設(shè),消費傾向于高科技等第三產(chǎn)業(yè),這也會減弱對碳排放的增加影響。因此,雖然人口規(guī)模因素在一定程度上對碳排放的增長有影響,但隨著中國的人口發(fā)展趨勢和居民消費結(jié)構(gòu)的變化,其對碳排放的影響將趨于減弱。中國需要繼續(xù)關(guān)注人口問題,并采取適當?shù)恼邅砥胶饨?jīng)濟發(fā)展和碳減排的關(guān)系,實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展目標。

5)能源結(jié)構(gòu)因素對中國的碳排放有輕微的減少作用,其貢獻率呈由負到正,再由正到負的變化趨勢。這主要與中國“富煤、貧油、少氣”的能源儲備有關(guān)。2000-2005年,中國加快了經(jīng)濟社會建設(shè),消耗了大量的煤炭和石油,導(dǎo)致能源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出增長效應(yīng)。自2005年后,中國加快了能源結(jié)構(gòu)升級的步伐,加大了對天然氣的消費,同時煤炭和石油消費的比重有所下降,能源結(jié)構(gòu)正在朝著更加低碳的方向發(fā)展。然而,由于中國受所擁有的能源資源影響較大,能源結(jié)構(gòu)在減少碳排放方面只呈現(xiàn)出輕微的縮減作用。要實現(xiàn)碳減排目標,中國需要進一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),增加清潔能源的使用,如電力、天然氣、風能和太陽能等,這將有助于降低碳排放并推動中國向更加可持續(xù)的能源發(fā)展方向邁進。

5 中國碳排放情景預(yù)測及路徑分析

5.1 情景設(shè)定

為了確定實現(xiàn)中國碳排放目標的最佳路徑,基于中國碳排放因素的分析結(jié)論,根據(jù)各因素的影響方向和大小,設(shè)定中國碳減排的5條發(fā)展路徑。5條路徑分別是減緩經(jīng)濟增長、加快技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、減少人口規(guī)模和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。在經(jīng)濟增長放緩的路徑上,中國GDP將從自然發(fā)展路徑中的4 000 000億元調(diào)整到2050年的3 500 000億元。在加快技術(shù)創(chuàng)新的道路上,中國研發(fā)支出占GDP的比例將從自然發(fā)展道路上的4%調(diào)整到2050年的4.5%。在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的道路上,中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將比自然發(fā)展道路提前5年達到理想結(jié)構(gòu)。在減少人口規(guī)模的路徑上,中國人口規(guī)模將從自然發(fā)展路徑上的13.3億人調(diào)整到2050年的12.6億人。在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整路徑上,2050年中國能源結(jié)構(gòu)將由自然發(fā)展路徑中的煤炭(32.69%)、石油(38.46%)、天然氣(28.85%)調(diào)整為煤炭(25.14%)、石油(40.05%)和天然氣(34.81%)。

5.2 不同路徑的碳排放分析

將5條發(fā)展路徑的參數(shù)用于中國碳排放的系統(tǒng)動力學(xué)模型,以預(yù)測中國在不同路徑下的碳排放趨勢。結(jié)果如圖6和表2所示。

表2 不同路徑的碳排放峰值及碳排放強度

圖6 2020-2050年不同路徑的碳排放量預(yù)測

從圖6和表2可以看出,在預(yù)測范圍內(nèi),中國的碳排放在5種發(fā)展路徑下都能達到峰值。然而,不同發(fā)展路徑下中國碳排放峰值的大小和時間存在差異。首先,相較于自然發(fā)展路徑,經(jīng)濟增長放緩的路徑可以降低中國碳排放的峰值和總量,但該路徑并不會提前碳排放峰值的到達時間,反而會推遲碳排放峰值的出現(xiàn),并增加碳排放強度。其次,加快技術(shù)創(chuàng)新路徑相較于自然發(fā)展路徑,可以減少中國的碳排放峰值和總量,并且能夠提前碳排放峰值的到達時間,降低碳排放強度。最后,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、減少人口規(guī)模和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的路徑相較于自然發(fā)展路徑,可以減少中國的碳排放峰值和總量,但減排效果有限,并不會加速碳排放峰值的到達。

結(jié)合中國的經(jīng)濟社會發(fā)展政策和實際情況,重點闡述了優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、減少人口規(guī)模和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)3條路徑的結(jié)果。首先,中國自2006年開始意識到通過大量能源消耗實現(xiàn)快速經(jīng)濟發(fā)展存在的問題,并采取了一系列優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的措施。第三產(chǎn)業(yè)的比重逐步增加,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)越來越合理,中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。其次,中國進行了數(shù)年的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,天然氣消費量大幅增加。然而,由于中國“富煤、貧油、少氣”的能源稟賦,能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整幅度有限。第三,長期實施的計劃生育政策導(dǎo)致中國的自然出生率逐漸下降,甚至出現(xiàn)負增長。近年來,中國居民越來越注重提高生活質(zhì)量和享受精神文化享受,消費傾向于高科技等第三產(chǎn)業(yè),中國人均碳排放量也在下降。因此,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、減少人口規(guī)模和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)對中國的碳減排影響有限。然而,這并不意味著可以忽視這些因素,而是需要綜合考慮其他因素和靈活調(diào)整策略,以促進低碳發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述,技術(shù)創(chuàng)新是中國實現(xiàn)碳減排承諾的關(guān)鍵路徑。中國要達到“雙碳”承諾,應(yīng)該加快經(jīng)濟增長的速度,這將有助于增加技術(shù)創(chuàng)新投資,提高第三產(chǎn)業(yè)的能源強度,降低產(chǎn)品能耗,提高能源利用率。同時,經(jīng)濟增長和生態(tài)進步可以相互促進。通過技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)濟增長的方式,可以實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,在減排的同時保持經(jīng)濟的繁榮,有助于中國實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展目標。

6 結(jié)論與建議

關(guān)注“雙碳”目標下中國的碳達峰及減排路徑問題。首先,介紹了中國碳減排現(xiàn)狀及減排必要性,梳理總結(jié)關(guān)于中國碳排放的影響因素、碳達峰預(yù)測和峰值方面的相關(guān)研究。其次,建立中國碳排放峰值系統(tǒng)動力學(xué)模型和碳排放因素分解的LMDI加法模型,在系統(tǒng)動力學(xué)模型通過有效性測試的基礎(chǔ)上,對模型進行包括人口增長率、GDP增長率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費結(jié)構(gòu)和研發(fā)支出比例等參數(shù)的設(shè)置,以2020年為基準期,預(yù)測2050年前中國的碳排放情況,隨后針對中國的碳排放因素進行了LMDI模型分析。最后對中國碳排放進行了減緩經(jīng)濟增長、加快技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、減少人口規(guī)模和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)5種情景預(yù)測及路徑分析。

6.1 研究結(jié)論

1)中國的碳排放量呈現(xiàn)出倒“U”形發(fā)展曲線,在2035年達到碳排放峰值,無法履行2030年達到峰值的碳減排承諾,未來中國的碳減排形勢仍然嚴峻。

2)碳排放影響因素包括能源結(jié)構(gòu)、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展和人口規(guī)模,其中經(jīng)濟發(fā)展及人口規(guī)模對中國的碳排放起增加作用,技術(shù)創(chuàng)新、能源結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)起減少作用。經(jīng)濟發(fā)展對中國碳排放的貢獻率最大(258.12%),其次是技術(shù)創(chuàng)新(-120.21%)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(-41.78%)、人口規(guī)模(12.57%)和能源結(jié)構(gòu)(-8.69%)。

3)5種碳排放路徑預(yù)測中,經(jīng)濟增長放緩?fù)七t了碳達峰時間,技術(shù)創(chuàng)新路徑提前了碳達峰時間,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、減少人口規(guī)模和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的路徑并不會加速碳排放峰值的到達,技術(shù)創(chuàng)新是中國實現(xiàn)碳減排承諾的關(guān)鍵路徑。

6.2 加速中國碳達峰進程的對策建議

1)堅持發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)作用,引導(dǎo)和鼓勵技術(shù)升級。①政府應(yīng)該在加大技術(shù)創(chuàng)新投入的同時,鼓勵企業(yè)和社會組織加大技術(shù)創(chuàng)新投資,并充分利用民間資本,為技術(shù)創(chuàng)新提供更多的資源和支持。②媒體應(yīng)引導(dǎo)社會形成以技術(shù)創(chuàng)新為榮的環(huán)境,增強科技創(chuàng)新人才的自豪感,激發(fā)全社會對技術(shù)創(chuàng)新的積極態(tài)度和參與熱情。③技術(shù)創(chuàng)新成功的關(guān)鍵是政府建立技術(shù)創(chuàng)新平臺,設(shè)立科技創(chuàng)新基金,為創(chuàng)新提供良好的環(huán)境。政府支持創(chuàng)新企業(yè)和科研機構(gòu)的科技孵化器、技術(shù)轉(zhuǎn)移中心和聯(lián)合研究實驗室等平臺的建設(shè),促進技術(shù)創(chuàng)新的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。④鑒于中國區(qū)域發(fā)展不平衡的現(xiàn)狀,中國需要加強區(qū)域合作,提升技術(shù)創(chuàng)新的合作效果。通過推動技術(shù)創(chuàng)新的跨地區(qū)合作和資源共享,加強各地區(qū)的優(yōu)勢互補,進一步提高技術(shù)創(chuàng)新的效率和成果。

2)注重經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量,實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境雙贏。①完善政府績效評價指標體系,不能僅僅通過GDP來評價政府績效,需要認識到美好的生活不僅依賴物質(zhì)消耗,還需要保護美麗的自然環(huán)境。因此,中國政府應(yīng)該在政府績效考核體系中增加環(huán)境保護、生態(tài)治理等指標的權(quán)重,使之成為評價政府績效的重要依據(jù)。②政府在引進外資時應(yīng)嚴格評估企業(yè)的環(huán)境保護情況,并將環(huán)境保護作為一項重要的評估指標。對于那些污染嚴重的企業(yè),需要設(shè)定更高的投資準入要求。在發(fā)展經(jīng)濟的同時,積極吸引技術(shù)先進、無環(huán)境污染的產(chǎn)業(yè)入駐,減少環(huán)境污染。應(yīng)改變過去“先發(fā)展經(jīng)濟、后治理環(huán)境”的舊模式,探索經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的新模式。

3)繼續(xù)調(diào)整能源結(jié)構(gòu),優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),穩(wěn)定人口規(guī)模發(fā)展。①中國需要加快優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu),取消對高碳排放企業(yè)的優(yōu)惠政策,取締低能效企業(yè),升級工業(yè)企業(yè),合并或關(guān)閉高碳排放企業(yè),并促進第二產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展以降低碳排放。政府應(yīng)加大對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支持力度,提高高技術(shù)制造業(yè)在工業(yè)企業(yè)中的比重。②繼續(xù)擴大油氣消費比重,同時降低煤炭消費比重。考慮到中國自身能源稟賦的情況,中國可以積極發(fā)展太陽能、風能等清潔能源,減少對煤炭的依賴。③關(guān)注人口問題和人口結(jié)構(gòu)變化,將人口結(jié)構(gòu)指標和相關(guān)經(jīng)濟社會指標納入碳排放體系中,研究人口與碳排放的關(guān)系,促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展。通過調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定人口規(guī)模的發(fā)展,可以降低碳排放峰值和總量,推動我國的碳減排工作。這些措施將有助于加快中國的低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。