基于STIRPAT模型的內(nèi)蒙古碳排放情景分析與峰值預(yù)測

摘" 要：為制定“雙碳”目標要求下推動內(nèi)蒙古經(jīng)濟發(fā)展的合理政策建議，確保自治區(qū)保質(zhì)保量完成碳達峰目標，本文利用IPCC排放因子法測算內(nèi)蒙古碳排放量，并基于擴展的STIRPAT模型，確定年末人口、人均GDP、能耗強度、城鎮(zhèn)化率、能耗結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中二產(chǎn)占比、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中三產(chǎn)占比等7個自變量，進而建立自治區(qū)碳達峰預(yù)測模型，研究不同情景下自治區(qū)碳排放峰值及達峰時間。研究結(jié)果表明：在基準情景下自治區(qū)將難以在2030年前實現(xiàn)碳達峰目標，但通過下大力氣調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能耗結(jié)構(gòu)、提升能源資源利用效率能有效控制碳排放并實現(xiàn)如期達峰。

關(guān)鍵詞：碳排放" " "情景分析" " "STIRPAT模型" " "碳達峰" " "內(nèi)蒙古

2020年9月，習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話首次提出“碳達峰”“碳中和”目標：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。內(nèi)蒙古作為北方的生態(tài)安全屏障，同時也是中國重要的化工能源基地，當(dāng)前工業(yè)化發(fā)展任務(wù)尚未完成，城鎮(zhèn)化正進入持續(xù)深化期，社會經(jīng)濟發(fā)展過程中對于能源的依賴度較高，協(xié)調(diào)好社會經(jīng)濟發(fā)展和2030年如期實現(xiàn)達峰目標的關(guān)系尤為重要。

本文以內(nèi)蒙古為研究對象，利用IPCC排放因子法測算2001—2022年內(nèi)蒙古自治區(qū)碳排放量，結(jié)合碳排放影響因素，構(gòu)建擴展的自治區(qū)STIRPAT模型，設(shè)置不同的情景模式，預(yù)測2025—2035年自治區(qū)碳排放的峰值及發(fā)展趨勢，提出自治區(qū)節(jié)能降碳的相應(yīng)對策，以期能為“雙碳”目標要求下推動自治區(qū)經(jīng)濟發(fā)展研究提供參考。

一、研究方法和數(shù)據(jù)來源

（一）碳排放測算

碳排放測算方法主要包括排放因子法、全生命周期法、物料平衡法、碳足跡法等，其中排放因子法是應(yīng)用最為廣泛的碳排放量測算方法，由聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會制定的《IPCC國家溫室氣體排放清單指南》提供。依據(jù)《2006年IPCC國家溫室氣體排放清單指南》，采用排放因子法，對內(nèi)蒙古碳排放量進行測算，計算公式如下：

式中，C為碳排放總量（萬t）；Ei為第i種能源的消耗量；EFi第i種能源的碳排放系數(shù)。

碳排放強度即單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的二氧化碳的排放量，是衡量一個國家地區(qū)、行業(yè)碳排放量與經(jīng)濟發(fā)展之間關(guān)系的指標，其波動一般是由于碳排放的變化率與國內(nèi)生產(chǎn)總值變化率不一致。碳排放強度越低，說明該地區(qū)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量越少，越有利于碳減排和碳達峰目標的實現(xiàn)。

式中，I為碳排放強度（t/萬元）；C為碳排放量（萬t）；G為國內(nèi)生產(chǎn)總值（萬元）。

（二）STIRPAT模型

STIRPAT模型是當(dāng)前常用的考慮人口規(guī)模、富裕程度和技術(shù)水平等因素變動對環(huán)境的非比例影響的模型，也是當(dāng)前研究碳排放量的常用方法。本文結(jié)合內(nèi)蒙古發(fā)展的實際情況，人口規(guī)模維度以年末總?cè)丝诖?，富裕程度以人均生產(chǎn)總值代表，技術(shù)發(fā)展程度以能耗強度代表，并引入表征自治區(qū)發(fā)展水平的城鎮(zhèn)化率、能耗結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對STIRPAT模型進行擴展，構(gòu)建模型如下：

lnI=lna+blnP+clnAPC+dlnT+flnU+glnES+hlnIS1+ilnIS2+lne" nbsp; " " " （3）

式中：a為模型的系數(shù)；b，c，d，f，g，h，i分別為各自變量的彈性系數(shù)；e為隨機誤差項；P為年末總?cè)丝冢籄PC為人均GDP；T為能耗強度（能源消耗量/國內(nèi)生產(chǎn)總值）；U為城鎮(zhèn)化率（城鎮(zhèn)戶籍人口占總?cè)丝诘谋戎兀?，ES為能耗結(jié)構(gòu)（煤類能源消耗量占能源消耗量的比重）；IS1為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中二產(chǎn)占比（第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重）；IS2為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中三產(chǎn)占比（第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重）。

（三）數(shù)據(jù)來源

2001—2022年自治區(qū)各類能源消耗量從2002—2023年《中國能源統(tǒng)計年鑒》中獲?。?001—2022年年末總?cè)丝诤褪墟?zhèn)人口、人均GDP、國內(nèi)生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值均從2002—2023年《內(nèi)蒙古統(tǒng)計年鑒》中獲取。

二、結(jié)果與分析

（一）碳排放量情況

按照碳排放測算的排放因子法，計算得到2001—2022年內(nèi)蒙古碳排放量、碳排放強度及兩者相應(yīng)的同比增長率，具體數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，2001—2022年自治區(qū)碳排放量整體呈現(xiàn)波動增長趨勢，僅2012年、2021年較上年度略有下降，2022年碳排放量達到65198.69萬t，較2001年增長6.83倍，目前尚未達到碳排放的峰值。2001—2022年自治區(qū)碳排放強度則整體呈現(xiàn)波動下降趨勢，由2001年的4.86t CO2/萬元下降至2022年2.82 t CO2/萬元，碳排放強度越低，說明單位國內(nèi)生產(chǎn)總值產(chǎn)生的二氧化碳排放量越少，越有利于碳減排和碳達峰目標的實現(xiàn)，自治區(qū)碳排放強度的下降趨勢說明當(dāng)前綠色低碳政策一定程度上是有效的，碳減排工作已初見成效。

（二） STIRPAT擴展模型回歸分析

嶺回歸分析是一種改良的最小二乘回歸方法，它放棄最小二乘回歸的無偏性，以犧牲部分精度換取更接近實際情景的回歸結(jié)果，在解決多重共線性時有獨特的作用，因此采用嶺回歸方法對STIRPAT擴展模型進行擬合。利用SPSSAU對式（6）進行嶺回歸分析（k=0.02），分析結(jié)果見表3。

嶺回歸分析結(jié)果顯示（表3），調(diào)整R2=0.990趨近于1，意味著lnP、lnAPC、lnT、lnU、lnES、lnIS1和lnIS2可以解釋lnI的99.0%變化原因，模型擬合度較好。與此同時，F(xiàn)=311.799，p=0.000lt;0.05通過F檢驗，表明模型有意義，所有變量均通過顯著性檢驗，且所有變量VIF值均小于10。具體模型表達式為：

根據(jù)表2結(jié)果可知，年末人口、人均GDP、能耗強度、城鎮(zhèn)化率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中二產(chǎn)占比和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中三產(chǎn)占比為自治區(qū)碳排放量的正向驅(qū)動因素，彈性系數(shù)分別為0.783、0.449、0.429、1.827、0.733和0.553。能耗結(jié)構(gòu)的煤類能源比重是自治區(qū)碳排放量的負向驅(qū)動因素，彈性系數(shù)為-1.053。

（三）碳排放達峰預(yù)測

1.情景及參數(shù)設(shè)置。以內(nèi)蒙古社會經(jīng)濟歷史數(shù)據(jù)和未來發(fā)展規(guī)劃為背景，依照國家和自治區(qū)相關(guān)政策規(guī)劃，設(shè)定碳排放增長的2個情景：基準情景、低碳情景和高碳情景，并對應(yīng)國家的5年規(guī)劃，以5年為周期，分別對年末人口、人均GDP、能耗強度、城鎮(zhèn)化率和能耗結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中二產(chǎn)占比、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中三產(chǎn)占比進行不同的變化率設(shè)置，具體設(shè)置見表3。

2.碳達峰時間及峰值。按照基準、低碳、高碳的情景模式，基于STIRPAT擴展模型預(yù)測內(nèi)蒙古自治區(qū)2023—2035年期間的碳排放趨勢，得出不同情景下自治區(qū)碳排放峰值及達峰時間，預(yù)測結(jié)果如圖和表4所示。從碳排放預(yù)測結(jié)果看，基準情景和高碳情景下，2023—2035年自治區(qū)碳排放總體上呈現(xiàn)上升趨勢，均未出現(xiàn)達峰點；基準情景下，碳排放量自2030年出現(xiàn)上升放緩趨勢；低碳情景下，自治區(qū)碳排放量能夠在2030年達到峰值，碳峰值量為86589萬t。

情景模式參數(shù)設(shè)置的差異導(dǎo)致內(nèi)蒙古碳排放峰值出現(xiàn)時間的早晚及峰值量大小的不同?；鶞是榫跋?，2035年前自治區(qū)碳排放量不能夠達到峰值，不能夠?qū)崿F(xiàn)國家2030年實現(xiàn)碳達峰的目標，但增長速度有所放緩，說明自治區(qū)碳達峰的實現(xiàn)將面臨嚴峻挑戰(zhàn)，政策不干預(yù)情況下無法如期實現(xiàn)碳達峰目標。在政策干預(yù)的低碳情景下，達峰時間為2030年，峰值為86589萬t。高碳情景下，自治區(qū)碳排放量則呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。綜上所述，若自治區(qū)如期在2030實現(xiàn)碳達峰目標，需要在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能耗結(jié)構(gòu)、提升能源資源利用效率下大力氣，在持續(xù)推動高質(zhì)量發(fā)展、綠色低碳發(fā)展的現(xiàn)有基礎(chǔ)上采取更嚴格的管控措施，才能夠延緩經(jīng)濟發(fā)展、工業(yè)化、城鎮(zhèn)化帶來的對二氧化碳的持續(xù)增長。

三、建議

為更好地完成內(nèi)蒙古碳達峰目標，實現(xiàn)自治區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展與碳減排協(xié)調(diào)發(fā)展，從能耗強度降低、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及能耗結(jié)構(gòu)調(diào)整提出以下建議：

（一）堅持把節(jié)約能源資源放在首位，強化能耗強度降低約束性指標管理

充分利用好資源稅對降低能耗強度的作用，從擴大資源稅征稅范圍、提高稅率、調(diào)整計稅依據(jù)入手，積極構(gòu)建有利于促進綠色低碳發(fā)展和資源高效利用的財稅政策體系，落實相關(guān)稅收優(yōu)惠，完善綠色稅制。鼓勵企業(yè)逐漸降低能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭直接利用的比重，同時鼓勵高效能源的開發(fā)和利用，并加大科技創(chuàng)新力度，通過技術(shù)進步促進能源使用效率的提升，進而降低能耗強度。

（二）加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色低碳改造升級

充分發(fā)揮財政資金效用，通過產(chǎn)業(yè)扶持資金和減稅降費政策，扶持高耗能企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，逐漸淘汰高耗能、高排放、高污染產(chǎn)業(yè)，并以政府投資基金撬動金融資本和社會資本，降低期限錯配和信息不對稱等問題，促進產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展，以綠色產(chǎn)品帶動全社會綠色低碳轉(zhuǎn)型，不斷提高創(chuàng)新能力，發(fā)展新型服務(wù)業(yè)，并憑借自身的能源優(yōu)勢與碳匯優(yōu)勢，承接?xùn)|中部地區(qū)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

（三）實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)向清潔高效低碳轉(zhuǎn)變

實施煤炭分質(zhì)分級清潔高效利用行動，穩(wěn)妥有序發(fā)展現(xiàn)代煤化工，有序推進重點用能行業(yè)煤炭減量替代，進一步提高非化石能源消費比重，深化資源性產(chǎn)品價格改革，調(diào)整煤炭、電力、石油、天然氣等資源性產(chǎn)品的價格關(guān)系，對優(yōu)先使用清潔能源的企業(yè)、園區(qū)給于資金支持，逐步提高新能源和可再生能源比例，優(yōu)化煤炭和新能源組合，優(yōu)化調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。

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（作者單位：內(nèi)蒙古交通運輸科學(xué)發(fā)展研究院）

責(zé)任編輯：康偉