基于IO-SDA 法的2020～2060 年中國行業(yè)CO2排放預測與分析

王火根,汪鈺婷,肖麗香(江西農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院,江西 南昌 330045)

目前,中國正處于工業(yè)化深化發(fā)展階段,能源需求保持剛性增長,CO2排放持續(xù)增長.行業(yè)生產(chǎn)消耗了中國87%的能源,貢獻了95%的CO2排放,其節(jié)能降碳對實現(xiàn)碳達峰碳中和具有重要意義.

針對CO2排放進行驅(qū)動因素分解的研究較多,研究尺度涵蓋了國家[1-5]、區(qū)域[6-7]、省市[8-9]和行業(yè)[10-12].指數(shù)分解法(IDA)和結(jié)構(gòu)分解法(SDA)是兩種通行的因素分解方法.相比于IDA 法,SDA 法對數(shù)據(jù)要求高,但可憑借投入產(chǎn)出模型全面分析各種直接和間接影響因素,特別是一部門最終需求變動對其他部門產(chǎn)生的間接影響[13-14].自Leontief 等[15]用投入產(chǎn)出模型測算美國能源消耗污染排放以后,SDA 法逐漸成為環(huán)境領(lǐng)域的常用工具.基于此方法,很多學者研究了中國CO2排放變化的影響因素,較為一致的結(jié)論是:最終需求規(guī)模擴張始終是促進CO2排放增長最主要的因素;能源消費結(jié)構(gòu)、碳強度是CO2減排的主要因素;投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)一般表現(xiàn)為正向效應;能耗強度和最終需求結(jié)構(gòu)在各個階段起的作用不一致.

現(xiàn)有研究存在的主要問題是數(shù)據(jù)滯后.受未來能源和投入產(chǎn)出表難以獲得的限制,絕大多數(shù)文獻利用歷史數(shù)據(jù)對CO2變化影響因素進行現(xiàn)狀分析,忽視了雙碳目標下,經(jīng)濟、能源系統(tǒng)將產(chǎn)生顛覆性變革,難以根據(jù)過去的數(shù)據(jù)得到建設(shè)性結(jié)論和政策啟示.實際上,雙碳目標提出以來,涌現(xiàn)了許多碳中和情景下的長期能源需求和經(jīng)濟走勢預測成果.多家機構(gòu)[16-21]綜合考慮中國社會經(jīng)濟現(xiàn)實,對能源、經(jīng)濟系統(tǒng)轉(zhuǎn)型和CO2排放的時間表和路線圖進行了探索.由于研究方法和統(tǒng)計口徑并不一致,得到的結(jié)論也并不完全一致.大部分機構(gòu)的結(jié)果表明:在碳中和情景下,中國能源相關(guān)CO2排放在十五五中期達峰,后經(jīng)歷5～10 年平臺期,2035 年下降到77 億～102 億t,2035 年后出現(xiàn)明顯下降,到2060 年剩余10 億t 以下;煤、油、氣分別在十四五、十五五、十六五時期達峰,非化石能源逐步成為主導能源. 2035 年GDP總量將比2020 年翻一番,2060 年將比2020 年翻兩番;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)加快向服務業(yè)主導結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型.同時,一些學者以細分行業(yè)為切入點,通過自上而下的綜合評估模型或自下而上的技術(shù)模型探索了中國重點行業(yè)[22]、電力[23]、工業(yè)[24]等領(lǐng)域的碳達峰與碳中和路徑,也有一些學者通過梳理發(fā)達國家碳中和經(jīng)驗,立足本國國情,針對鋼鐵[25]、化學[26]、交通[27]等行業(yè)制定了CO2排放達峰與中和方案.以上研究大多明確了雙碳目標下中國整體及細分行業(yè)的各階段目標、措施和政策,能為未來40 年的CO2排放相關(guān)研究提供關(guān)鍵年份的能源和經(jīng)濟數(shù)據(jù)支持.

因此,本文采用IO-SDA 法,將中國2020～2060年3 個階段12 個行業(yè)能源燃燒的CO2排放量變化進行分解研究,根據(jù)國內(nèi)權(quán)威機構(gòu)對經(jīng)濟的預測,采用RAS 法[28-31]測算2025～2060 年直接消耗系數(shù)和投入產(chǎn)出表;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)能源預測成果,定量分析達峰平臺期、快速減排期與全面中和期3 階段下碳排放強度、投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)、最終需求結(jié)構(gòu)和最終需求規(guī)模4 項因素對中國行業(yè)CO2排放變化的貢獻及階段特征.

1 研究方法

本文利用IO-SDA 法量化各影響因素對中國行業(yè)CO2排放變化的影響.一致做法是從CO2排放核算公式Q=CLY 中析取影響因素進行分解.其中,Q為CO2排放總量;C 為單位產(chǎn)出CO2排放,即碳排放強度,反映能源利用效率;L =(I ?A )-1為Leontief 逆矩陣,反映經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系和技術(shù)水平;Y 為最終需求,反映經(jīng)濟規(guī)模.因此, CO2排放影響因素一般被分解為三大類:能源影響、技術(shù)影響和需求影響[2,32].更為常見的做法是,在三大因素的基礎(chǔ)上,根據(jù)研究需要進行擴展,進一步探究具體因素對碳排放變化的影響[33-34].本文參考陳慶能等[35]、劉云楓等[4]的研究,將CO2排放變化分解為碳排放強度效應、投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)效應、最終需求結(jié)構(gòu)效應、最終需求規(guī)模效應.

1.1 環(huán)境投入產(chǎn)出模型

投入產(chǎn)出模型(Input-Output method)能利用代數(shù)矩陣很好地反映經(jīng)濟系統(tǒng)各行業(yè)間的生產(chǎn)與消耗關(guān)系.假設(shè)一個經(jīng)濟系統(tǒng)由n 個行業(yè)組成,通過式(1),將最終產(chǎn)品列向量 Y( n×1)與總產(chǎn)值列向量X( n×1)聯(lián)系起來.

也可以寫為

式中: A 為直接消耗系數(shù)矩陣,I 為A 的同階單位陣,(I ?A )?1為Leontief 逆矩陣,矩陣中的元素稱為Leontief 逆系數(shù),表示獲得某部門單位最終產(chǎn)品時對所有部門中間產(chǎn)品的完全消耗.

當污染物排放指標已知時,可以建立環(huán)境投入產(chǎn)出模型.設(shè)Q為CO2排放量, C 為碳排放強度,代表單位貨幣產(chǎn)出的CO2排放量,則

式中:ECi為8 大類化石能源消費量(包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣),EiF為該能源的碳排放系數(shù),44/12 為將碳轉(zhuǎn)化為CO2的系數(shù).

本文在Leontief 模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合式(2)和(4),構(gòu)建環(huán)境投入產(chǎn)出模型,如式(5)所示:

1.2 結(jié)構(gòu)分解分析

在式(5)中,令投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)L =(I ?A)?1反映各個行業(yè)的關(guān)聯(lián)關(guān)系.將最終需求向量 Y( n×1)拆分為最終需求結(jié)構(gòu) Z(n ×r)和最終需求規(guī)模 S( r×1)的乘積,Z 中的元素表示各行業(yè)消費比重、投資比重及凈出口比重,S 中的元素為消費總額、投資總額及凈出口總額.則CO2排放量可分解為4 項驅(qū)動因素的乘積:

CO2排放變化量被表示為:

式中:tQ 和0Q 分別表示第t 期和第0 期的CO2排放量.因為計算兩個不同時期的變化,最終結(jié)果可以是基于第t 期,也可以是基于第0 期.

如果從第t 期開始進行分解,有:

如果從第0 期開始進行分解,有:

根據(jù)兩極分解法[1,4,36]得到ΔQ 的分解公式:

式中:ΔCQ 、ΔLQ 、ΔQZ、ΔSQ 分別表示碳排放強度效應、投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)效應、最終需求結(jié)構(gòu)效應和最終需求規(guī)模效應.

1.3 基于RAS 法的投入產(chǎn)出表編制方法

RAS 法又叫雙比例尺度法,它的基本思想是以基礎(chǔ)年份中間流量矩陣為出發(fā)點,根據(jù)目標年份的總產(chǎn)出、中間使用合計和中間投入合計等數(shù)據(jù),找出一套行乘數(shù)R 去調(diào)整基礎(chǔ)年份直接消耗系數(shù)矩陣0A 的各行元素,使經(jīng)過調(diào)整后的中間流量矩陣的行合計與目標年份的中間使用合計相等;同時找出一套列乘數(shù)S 去調(diào)整基礎(chǔ)年份直接消耗系數(shù)矩陣A0的各列元素,使經(jīng)過調(diào)整后的中間流量矩陣的列合計與目標年份的中間投入合計相等,即經(jīng)過不斷調(diào)整最后找到一個能滿足行和列雙重約束的中間流量矩陣,進而求得該中間流量矩陣對應的直接消耗矩陣At,最后求得投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)[29,37-39].假設(shè)中間使用合計和中間投入合計分別為U?和C?,則目標年份的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)At預測的基本步驟如下:

(1)已知基礎(chǔ)年份中間流量矩陣,可以求出基礎(chǔ)年份直接消耗系數(shù)矩陣0A ,用0A 乘以目標年份的總產(chǎn)出對角陣,得到目標年份的中間流量矩陣.將1W 中各行元素合計與各列元素合計都與U?比和C?比較,若不一致時需要進行調(diào)整.

(2)行調(diào)整.令 U1為矩陣W1各行元素合計數(shù)的列向量.若要 U1與U?對應元素相等,應當計算第一次行調(diào)整系數(shù)向量.用左乘W1,得到,即.此時中間流量矩陣的各行元素合計數(shù)與U?對應元素相等.量矩陣

(3)列調(diào)整.令 C1為第一次行調(diào)整得到的中間流各列元素合計數(shù)的行向量,但 C1與C?對應元素不一致.若要使兩者對應元素相等,應當計算第一次列調(diào)整系數(shù)向量.用右乘,得到.此時中間流量矩陣的各列元素合計數(shù)與C?對應元素相等.

(4)進一步調(diào)整行和列.令U2為經(jīng)過第一次行和列調(diào)整的中間流量矩陣各行元素合計數(shù)的列向量,但U2與?U 對應元素又不一致了.若要使兩者對應元素相等,需要進行第二次行調(diào)整系數(shù),用左乘,得到.同理,令C2為第二次行調(diào)整得到的中間流量矩陣各列元素合計數(shù)的行向量,但C2與C?對應元素不一致.若要使兩者對應元素相等,應當計算第二次列調(diào)整系數(shù)向量.用右乘,得到

(5)目標年份中間流量矩陣Wt.假設(shè)行與列都經(jīng)過n 次調(diào)整,直到 Un與U?相當接近或相等, Cn與 C?相當接近或相等,從而得到目標年份的中間流量矩陣:

IO-SDA 法與RAS 法均通過Excel 實現(xiàn),其中RAS 法在操作層面存在簡易處理方法[29].

2 數(shù)據(jù)獲取及處理

2.1 行業(yè)分類與可比價投入產(chǎn)出表的編制

本文2017、2020 年投入產(chǎn)出表來源于國家統(tǒng)計局.因為兩個年份投入產(chǎn)出表部門分類不同,前者為42 部門,后者為153 部門,為便于后續(xù)計算,參考國家統(tǒng)計局發(fā)布的《國民經(jīng)濟行業(yè)分類GB/T4754-2017》并對照能源消費量中的行業(yè)分類情況,把原有的部門重新合并成12 行業(yè)投入產(chǎn)出表和能源消費統(tǒng)計表,并以2017 年為基準年,對2020 年行業(yè)價格數(shù)據(jù)進行平減,如表1 所示

表1 行業(yè)分類與價格指數(shù)Table 1 Industry classification and price index

2.2 能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的獲取及處理

2.2.1 歷史能源消費數(shù)據(jù)與碳排放系數(shù)的獲取及處理 《中國統(tǒng)計年鑒》中的能源消費數(shù)據(jù)以能源實物量計量,不同品種的計量單位不同,在測算時參照《中國能源統(tǒng)計年鑒》中的折標煤系數(shù),將各品種能源實物量轉(zhuǎn)換為標準量.假定碳排放系數(shù)EFi在研究期內(nèi)固定,非化石能源不產(chǎn)生碳排放,其系數(shù)為0.8種一次化石能源的轉(zhuǎn)換系數(shù)和碳排放系數(shù)見表2.另外,考慮到一些能源加工轉(zhuǎn)換行業(yè),例如石油煤炭及

表2 分能源品種的標準煤轉(zhuǎn)換系數(shù)和碳排放系數(shù)Table 2 Standard coal conversion coefficient and carbon emission coefficient of energy varieties

其他燃料加工業(yè),原煤與原油絕大部分用于生產(chǎn)原料(而非燃料)使用,被轉(zhuǎn)化成焦炭、煤油等二次能源,只有當這些二次能源燃燒時才會釋放CO2.為避免重復計算造成行業(yè)CO2排放量高估,本文利用《中國能源統(tǒng)計年鑒》中的“中國能源平衡表”,對原始數(shù)據(jù)進行調(diào)整:①從石油煤炭及其他燃料加工業(yè)的煤炭、原油消費量中扣除用于生產(chǎn)焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油的部分;②從電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)的煤炭消費量中扣除用于生產(chǎn)煤氣等燃氣的部分;③從采掘業(yè)中扣除煤炭的洗選損失量、石油損失量、天然氣損失量.

2.2.2 未來能源消費數(shù)據(jù)與 CO2排放量的測算 基于《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016—2030)》《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《2030 年前碳達峰行動方案》等國家政策文件,《中國能源體系碳中和路線圖》等國際預測報告,借鑒蔡博峰等[16]在《中國碳中和目標下的二氧化碳排放路徑》CAEP-CP1.1情景下2025～2060 年用于燃燒的能源消費量和各能源占比的結(jié)論,扣除居民生活使用消費后得到本文行業(yè)一次能源消費數(shù)據(jù).值得注意的是,2025 年及以后的能源預測數(shù)據(jù)是將一次化石能源合并為煤炭、石油、天然氣3 種能源,這3 種能源的碳排放系數(shù)不能直接從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中獲得,而不同學者和機構(gòu)測算出的結(jié)果不完全一致但相差不大,本文采用中國科委氣候變化項目課題組[40]測算的結(jié)果,見表3.

表3 分能源品種的標準煤轉(zhuǎn)換系數(shù)和碳排放系數(shù)Table 3 Standard coal conversion coefficient and carbon emission coefficient of energy varieties

利用式(3)計算2025～2060 年CO2排放總量,如表4 所示.未來重點行業(yè)如電力、工業(yè)、鋼鐵、化工、交通等的能源消費參考前人[23-27]的研究,剩余行業(yè)按照一次能源消費總量減去重點行業(yè)能源消費量,結(jié)合2007～2020 年的行業(yè)能源消費演變趨勢預測.

表4 2025～2060 年能源消費量、能源結(jié)構(gòu)與CO2排放量測算Table 4 Calculation of energy consumption, energy structure and CO2 emissions from 2025 to 2060

2.3 經(jīng)濟系統(tǒng)數(shù)據(jù)的獲取及處理

要獲得未來年份的投入產(chǎn)出表,首先要預測目標年份的總產(chǎn)出、增加值等總量控制指標[41].參考相關(guān)機構(gòu)與學者[19,42-44]的研究,結(jié)合當前經(jīng)濟發(fā)展實際,對GDP 增速進行預測,如表5 所示.

表5 2021～2060 年GDP 增速預測(%)Table 5 Forecast of GDP growth rate from 2021 to 2060(%)

根據(jù)表5 和2020 年GDP,可計算2025～2060 年GDP;基于張希良等[19]對2060 年產(chǎn)值指數(shù)的預測,確定2060 年中國及各行業(yè)總產(chǎn)出;結(jié)合2060 年GDP,得2060 年增加值率;遵循“2050 年前增加值率逐年提高,增速放緩;2050 年現(xiàn)代化強國目標實現(xiàn),而后增加值率保持相對穩(wěn)定”的原則推算2025～2055 年增加值率,得到2025～2055 年總產(chǎn)出.

借鑒歐盟、日本、美國等發(fā)達國家經(jīng)驗,結(jié)合中國新發(fā)展理念、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革等措施,認為中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將加快向服務業(yè)主導轉(zhuǎn)型.參考張希良等[19]的結(jié)論,得到2025～2060 年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和各行業(yè)增加值;結(jié)合2007～2020 年各行業(yè)增加值率變化趨勢,推算2025～2055 年各行業(yè)的增加值率,將2025～2055 年總產(chǎn)出分解到各個行業(yè),獲得各行業(yè)的總產(chǎn)出.

隨著人們生活水平和收入水平的提高,最終消費占比逐漸上升,并且在“擴大內(nèi)需”的刺激下,消費比例會以更快的速度上升[19].假定中國凈出口率常年保持在2%,借鑒發(fā)達國家最終需求結(jié)構(gòu)變化趨勢,以其當前的平均水平作為中國2050 年最終需求結(jié)構(gòu),進而推算到其他年份.主要宏觀發(fā)展指標見表6.

表6 2025～2060 年主要宏觀發(fā)展指標預測Table 6 Prediction of major macro development indicators from 2025 to 2060

消費結(jié)構(gòu)將從以物質(zhì)消費為主轉(zhuǎn)向精神消費為主.投資結(jié)構(gòu)將從邊際報酬較低的工業(yè)為主轉(zhuǎn)向邊際報酬較高的服務業(yè)為主[45].假定未來凈出口結(jié)構(gòu)與2020 年保持一致,消費和投資結(jié)構(gòu)參考張希良等[19]的研究.根據(jù)表6 各階段GDP 和最終需求結(jié)構(gòu),可得對應最終需求規(guī)模及構(gòu)成(表7).

表7 2025～2060 年最終需求規(guī)模構(gòu)成預測(萬億元)Table 7 The forecast of final demand scale composition from 2025 to 2060(1012yuan)

2.4 2025～2060 年投入產(chǎn)出表測算

參考當前發(fā)達國家的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu),結(jié)合中國“去產(chǎn)能”等政策措施,利用RAS 法對2025～2060年投入產(chǎn)出表進行測算. RAS 法所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)年份中間流量矩陣、目標年份控制量(總產(chǎn)出、中間使用合計、中間投入合計).在基礎(chǔ)年份的選擇上,我國基準年度投入產(chǎn)出表的編制年度為逢2、逢7 年度,依賴于專門的投入產(chǎn)出調(diào)查[29].投入產(chǎn)出延長表的編制年度為逢0、逢5 年度,采用調(diào)查法與RAS 法等非調(diào)查方法.目前國家統(tǒng)計局發(fā)布的最新的投入產(chǎn)出表為2020 年、2018 年、2017 年.綜合考慮數(shù)據(jù)的準確性和時效性,選擇2017 年作為基礎(chǔ)年份,2017 年中間流量矩陣為基礎(chǔ)年份中間流量矩陣.前文已對各年各行業(yè)的總產(chǎn)出、增加值等數(shù)據(jù)做了預測,利用公式中間使用合計=總產(chǎn)出-最終需求,即可得相應年份和行業(yè)的中間使用合計.根據(jù)投入產(chǎn)出表的平衡關(guān)系,中間投入合計=總產(chǎn)出-增加值,即可得相應年份和行業(yè)的中間投入合計.

3 結(jié)果與討論

3.1 2017～2020 年CO2排放:總量視角

利用IO-SDA 法計算2017、2020 年的行業(yè)能源相關(guān)CO2排放量分別為92.44 億t 和97.47 億t,與國際能源署(IEA)提供的數(shù)據(jù)接近(表8).

表8 本文與IEA 能耗碳比較Table 8 Energy consumption carbon compared with IEA

由表9 可見,2017～2020 年中國CO2排放增長5.03 億t,增幅為5.4%.最終需求規(guī)模效應為12.75 億t,是促進CO2排放增長的主要因素,貢獻度為253.4%.除最終需求規(guī)模外,投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)也有較大的貢獻,促進CO2排放增長1.50 億t,貢獻度為29.9%.碳排放強度下降是制約CO2排放增長的主導因素,減少了8.78 億tCO2排放,占變化總量的-174.5%.需求結(jié)構(gòu)的調(diào)整一定程度上抑制了CO2排放的快速增長,但效果有限.由此可見,在2017～2020 年,需求擴張是導致CO2增長的重要因素,碳排放強度下降是抑制CO2快速增長的關(guān)鍵.

表9 2017～2020 年中國CO2 排放變化IO-SDA 結(jié)果Table 9 IO-SDA results of CO2 emission changes in China from 2017 to 2020

3.2 2017～2020 年CO2排放:行業(yè)視角

由表10 可見,2020 年電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)消耗化石能源排放的CO2比2017 年增加6.67 億t,占總增量的132.6%,是中國行業(yè)CO2排放增長的主要動力.除了電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)和金屬產(chǎn)品制造業(yè)、化學工業(yè)、石油煤炭及其他燃料加工業(yè)輕微增加外,其他行業(yè)尤其是采掘業(yè)、食品及輕工業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的CO2排放量均減少.

表10 2017～2020 年分行業(yè)CO2排放變化IO-SDA 結(jié)果(億t)Table 10 IO-SDA results of CO2 emission changes by industry from 2017 to 2020(108t)

從4 項驅(qū)動因素對CO2排放變化的影響來看,碳排放強度下降是促進絕大部分行業(yè)CO2減排的主導因素,在電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)、金屬產(chǎn)品制造業(yè)、采掘業(yè)尤為明顯.說明這些行業(yè)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源效率提高舉措取得了積極成效.

最終需求結(jié)構(gòu)效應對CO2排放變化的影響最小,但總體上抑制了CO2增長,減排0.44億t.減排量最大的是交通運輸倉儲和郵政業(yè),減排1.87億t,超過該因素減排量的4 倍.這和交通運輸倉儲和郵政業(yè)在此期間進一步轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,優(yōu)化運輸結(jié)構(gòu),倡導綠色出行是分不開的.

最終需求規(guī)模的變動幾乎增加了所有行業(yè)的CO2排放,導致增排12.75 億t,占總效應的253.4%.只給采掘業(yè)帶來了0.25 億t 的減排量.根據(jù)這一因素對各行業(yè)碳排放的影響分析,發(fā)現(xiàn)仍然是電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)與金屬產(chǎn)品制造業(yè)增長最快,分別增加5.33 億t、3.32 億t,兩者合計占最終需求規(guī)模效應的67.9%,對中國產(chǎn)業(yè)能源相關(guān)CO2排放變化起著舉足輕重的作用.

投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)變動在不同行業(yè)呈現(xiàn)不同的特征,電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)增加了3.67 億tCO2排放,另外5 個增排行業(yè)增量都在0.18 億t 以下,6 個實現(xiàn)了CO2減排的行業(yè)合計只減排2.63 億t.可見,在電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)對CO2排放變動起著舉足輕重的作用下,投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)效應是造成2017～2020 年產(chǎn)業(yè)CO2排放增加的另一重要因素,增排1.50 億t,占總效應的29.9%.

3.3 2020～2060 年CO2排放:總量視角

表11 結(jié)果表明:中國行業(yè)能源相關(guān)CO2排放應在2030 年左右達到峰值,2035 年前呈現(xiàn)穩(wěn)中有降趨勢,為達峰平臺期;2035～2050 年各階段CO2減排量在18.90 億～20.93 億t 之間,為快速減排期; 2050～2060 年各階段CO2減排量17.62 億～17.67 億t,為全面中和期.從分解結(jié)果來看,2020～2060 年中國CO2減排86.55 億t,碳排放強度效應為-171.16 億t,貢獻度為197.8%.在各個階段均促進CO2減排,且始終為促進CO2減排的主導因素;投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)效應為-36.53 億t,最終需求結(jié)構(gòu)效應為-11.44 億t,貢獻度分別為42.2%、13.2%.除了2045～2050 年和2055～2060 年,投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)效應在各個階段均為促進CO2排放下降的第二大驅(qū)動因素;除了2050～2055年,最終需求結(jié)構(gòu)效應一直是CO2排放的促降因素,但整體影響較小,特別是隨著2050年中國現(xiàn)代化強國目標實現(xiàn)之后,最終需求結(jié)構(gòu)保持基本穩(wěn)定,其變動對CO2排放的影響不足0.01 億t.最終需求規(guī)模效應是促進CO2排放增長的唯一因素,在其他因素不變的條件下,中國2020～2060 年最終需求規(guī)模擴張導致的CO2排放為132.58 億t,減排貢獻度為-153.2%.但隨著經(jīng)濟增速逐步放緩,最終需求規(guī)模效應越來越小,增排量從2020～2025 年間的24.89億t 逐步下降到2055～2060 年間的1.75 億t.

表11 2020～2060 年中國CO2 排放變化IO-SDA 結(jié)果(億t)Table 11 IO-SDA results of CO2 emission changes in China from 2020 to 2060(108t)

3.4 2020～2060 年CO2排放:階段視角

按照達峰平臺期、快速減排期和全面中和期,將2020～2060 年劃分為2020～2035 年、2035～2050年、2050～2060 年3 個階段,對比分析各階段中國行業(yè)CO2排放的變化特點及影響因素.

表12 顯示:2020～2035 年間,中國行業(yè)CO2排放增加了8.04 億t; 2035～2050 年間,中國行業(yè)CO2排放大幅下降,減排量為59.30 億t ,這主要是由于能源結(jié)構(gòu)從2035 年的煤、油、非化石能源“三分天下”到2050 年非化石能源占比66%;2050～2060 年間,中國已完成兩個“一百年”的奮斗目標,建成社會主義現(xiàn)代化強國的偉大愿景也已實現(xiàn),經(jīng)濟增速進一步放緩,經(jīng)濟結(jié)構(gòu)保持基本穩(wěn)定,對化石能源的消耗以及行業(yè)CO2排放也進一步減少.這10 年間中國行業(yè)CO2減排量為35.29 億t,比2035～2050 年的減排量下降了24.01 億t.

表12 2020～2060 年分階段行業(yè)CO2 排放變化IO-SDA 結(jié)果(億t)Table 12 IO-SDA results of phased changes in industry CO2 emissions from 2020 to 2060(108t)

從行業(yè)看:2020～2035年中國行業(yè)CO2排放的增加,主要是電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)排放增加所致.這兩個行業(yè)增排量分別為5.27 億t、2.72 億t,合計7.99 億t,貢獻度為99.4%,其余增排或減排的行業(yè)變化量均在0.76 億t 以下.2035～2050 年間,電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)由增排最突出的行業(yè)變?yōu)闇p排最突出的行業(yè),減排量為38.04 億t.金屬產(chǎn)品制造業(yè)減排9.67 億t,是減排貢獻第二大行業(yè),兩者合計減排量占CO2減排總量的80.4%,對中國行業(yè)的CO2排放變化起著決定性作用.另外,在2020～2035 年間起到增排作用的化學工業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)在2035～2050 年也起到了減排作用,減排量均在2.0 億t 以上.2050～2060 年,金屬產(chǎn)品制造業(yè)超越電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè),成為減排貢獻最大的行業(yè),減排10.07 億t,貢獻度為28.5%;電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)減排7.04 億t,貢獻度為19.9%;交通運輸倉儲和郵政業(yè)上升到減排量的第3 位.

從各階段因素分解結(jié)果看,最終需求規(guī)模擴張是促進CO2排放增加的唯一因素,如果沒有其他因素的減排效應,實際的CO2排放量要多出許多.只是隨著經(jīng)濟增速的放緩,其引起的 CO2排放量從2020～2035 年間的69.74 億t 減少到2035～2050 年間、2050～2060 年的32.34 億t、6.10 億t,增排貢獻度也從867.5%下降到54.5%、17.3%.碳排放強度、投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)和最終需求結(jié)構(gòu)變動在3 個階段均抑制CO2排放增長.就減排效果來說,碳排放強度最優(yōu),各階段減排貢獻度均高于100%,減排量均在39 億t以上,尤其2035～2050 年間,減排量高達83.53 億t;投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)次之,最終需求結(jié)構(gòu)最差.且投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)和最終需求結(jié)構(gòu)隨著時間推移,減排效果逐漸減弱.2020～2035 年,兩者減排量18.70 億t、3.67 億t,貢獻度為232.6%、45.7%;2035～2050 年,兩者減排量為4.66 億t、3.45 億t,貢獻度為7.9%、5.8%;2050～2060 年間, 兩者減排量為0.59 億t、30 萬t,貢獻度為1.7%、0.0%.

從行業(yè)因素分解結(jié)果看: 反映能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和效率提高的碳排放強度下降無一例外地在各個階段對所有行業(yè)的CO2減排發(fā)揮了積極作用. 2020～2035 年間,其他服務業(yè)甚至依靠碳排放強度的下降,抵消了另外3項驅(qū)動因素帶來的CO2排放增長,最后帶來了行業(yè)CO2減排. 2035～2060 年間,碳排放強度下降更是所有行業(yè)實現(xiàn)CO2減排的決定性因素.電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)、金屬產(chǎn)品制造業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)、化學工業(yè)是碳排放強度效應最顯著的行業(yè),合計減排量在3 個階段分別為32.79,75.44,33.67 億t,貢獻度分別為對應階段碳排放強度效應的83.4%、90.3%和82.5%.

投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)對各行業(yè)CO2排放的影響不盡相同,帶來了絕大部分行業(yè)碳排放量的減少, 最為顯著的是電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè),2020～2060年間合計減排14.54 億t,占該因素減排總量的60.7%,對整體減排起到了重要作用.但該行業(yè)投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)效應隨時間削弱明顯,從2020～2035 年間的11.10 億t 降到2035～2050 年間的3.27 億t,再到2050～2060年間的0.17 億t,這一變動也直接導致了全行業(yè)投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)對CO2減排的貢獻明顯減小,2035～2050 年間減排量為4.66 億t,幾乎減少為2020～2035 年間的1/4,2050～2060年間更是減少為0.59億t.部分行業(yè)受投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)變動影響輕微增加了CO2排放,如建筑業(yè)在3 個階段分別增加0.05 億t、0.08 億t、0.01億t.也有一些行業(yè)的投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)對不同階段的CO2排放有不同的影響,如其他服務業(yè)2020～2035 年間受投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)變動影響增加了0.2 億tCO2排放,但在2035～2050 年間,投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)成為其他服務業(yè)的CO2促降因素,說明其他服務業(yè)在2035～2050年間通過技術(shù)進步,實現(xiàn)了生產(chǎn)同樣的最終產(chǎn)品時,消耗了更少的化石能源.又如農(nóng)業(yè),與其他服務業(yè)相反,投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)由2020～2035 年間的促降因素變成了2035～2050 年間的促增因素,這說明農(nóng)業(yè)在2050 年生產(chǎn)與2035 年同樣多的最終產(chǎn)品時,直接或間接消費了更多的化石能源,并釋放了更多的CO2.

同樣的,最終需求結(jié)構(gòu)變動對各行業(yè)CO2排放的影響不一.2020～2035 年間,該因素對除交通運輸倉儲和郵政業(yè)、其他服務業(yè)之外的10 個行業(yè)的減排起到了積極影響,最為顯著的仍然是電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè),減排1.82 億t,其余9 個行業(yè)減排量均在0.52 億t 以下.與2020～2035 年的階段相比,2035～2050 年間最終需求結(jié)構(gòu)變動促使CO2減排量由3.67 億t 變?yōu)?.45 億t,減排作用變化不大.最終需求結(jié)構(gòu)變動導致交通運輸倉儲和郵政業(yè)、其他服務業(yè)有小幅增加,合計增加0.13 億t,其余10 個行業(yè)合計減排3.58 億t.由于2050～2060 年間最終需求結(jié)構(gòu)變化很小,該因素對CO2排放變化的影響也很小.10年間,只有交通運輸倉儲和郵政業(yè)和其他服務業(yè)帶來合計0.0173 億tCO2排放增量,其他行業(yè)均為減少或不變,全行業(yè)CO2減排量合計0.003 億t.當然,這也反映出最終需求結(jié)構(gòu)在2020～2060 年間逐步向交通運輸倉儲和郵政業(yè)、其他服務業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移.

最終需求規(guī)模效應是促進CO2排放增長的唯一因素,尤其是在2020～2035 年中國經(jīng)濟增速較快的階段里,源于最終需求規(guī)模擴張帶來的CO2的排放量有69.74 億t,是該階段全行業(yè)CO2排放增加量的約8.7 倍.從最終需求規(guī)模變動對各行業(yè)CO2排放的影響來看,與碳排放強度效應相反,這一因素在各階段都增加了所有行業(yè)CO2排放,仍然是電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)、金屬產(chǎn)品制造業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)、化學工業(yè)CO2排放的增加量最大,合計增排量在3 個階段分別為59.70 億t、28.69 億t、5.07億t,貢獻度分別為85.6%、88.7%、83.2%.特別是2020～2035年間的電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè),三項促降因素的減排量均遙遙領(lǐng)先于其他行業(yè),若沒有最終需求規(guī)模的變動,會是減排貢獻最大的行業(yè).但由于最終需求規(guī)模的持續(xù)擴張給電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)帶來的巨大增排量,導致該行業(yè)最終增排5.27 億t,成為增排最大的行業(yè),占總增排量的65.5%.

3.5 研究不足

第一,本文從國家統(tǒng)計局獲取的投入產(chǎn)出表與利用RAS 法編制的投入產(chǎn)出表均為競爭型投入產(chǎn)出表(即沒有分離出進口中間使用矩陣和進口最終需求),容易高估最終需求對中國CO2排放的影響.第二,RAS 法是應用非常廣泛的投入產(chǎn)出表平衡和更新方法,也是國家統(tǒng)計局編制投入產(chǎn)出延長表時所用的方法,但其假定結(jié)構(gòu)影響和效率影響具有部門間一致性[46],這與現(xiàn)實存在一定差距,是RAS 法更新誤差的主要來源.第三,對外貿(mào)易對中國CO2排放具有重要影響,如何明確凈出口率和凈出口結(jié)構(gòu)是一項重要的課題.囿于數(shù)據(jù)可得性,本文并沒有深入研究, 而是簡單假設(shè)凈出口率常年保持在2%,凈出口結(jié)構(gòu)也與2017 年保持一致.第四,本文將國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)部門合并成12 個行業(yè),一是為了將投入產(chǎn)出表和統(tǒng)計年鑒的行業(yè)分類統(tǒng)一,二是囿于未來細分行業(yè)能源消費、經(jīng)濟增長等預測數(shù)據(jù)的可得性,合并后行業(yè)分類較粗糙,可能導致行業(yè)CO2排放測算的誤差.以上幾點均可能導致本文誤差,但不影響整體結(jié)論.

4 政策建議

(1)降低碳排放強度.CO2排放是與經(jīng)濟發(fā)展尤其是工業(yè)化、城市化水平相伴而生的.在中國仍以化石能源為主要消費能源的環(huán)境下,最終需求規(guī)模擴張必然會促進CO2排放的快速增長.因此,盲目地通過降低經(jīng)濟增速、抑制最終需求規(guī)模擴張的減排方案已不可行.降低碳排放強度可以全部或部分彌補最終需求規(guī)模擴張對CO2排放的增長,對CO2減排有極大的促進作用,因此通過多種手段來降低碳排放強度已成為必然趨勢:①通過經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、管理進步、技術(shù)進步等手段提高能源利用率,進而控制能源消費總量,這是降低碳排放強度、控制CO2排放量的前提;②調(diào)整能源結(jié)構(gòu),建立以光伏、風電、水電等低碳能源體系.一方面要發(fā)揮世界上最大的制造業(yè)經(jīng)濟體在清潔能源技術(shù),風能、太陽能的清潔發(fā)電設(shè)備制造上的優(yōu)勢,降低清潔能源開發(fā)成本,保衛(wèi)能源安全;另一方面要深化能源價格機制改革和推進能源體制市場化,促進新能源對傳統(tǒng)化石能源的逐步替代,推動煤炭行業(yè)的有序退出.對于暫時無法退出的煤炭行業(yè),要堅持煤炭資源優(yōu)質(zhì)高效的開發(fā)和合理有效利用,減少原煤的直接使用,轉(zhuǎn)變煤炭的使用率,促進煤炭的清潔使用.

(2)促進技術(shù)創(chuàng)新.技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)碳中和目標的重要手段.一方面,在能源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新可促進先進可再生能源、高效化石能源的開發(fā)利用,調(diào)節(jié)技術(shù)和能源發(fā)展的矛盾;同時,技術(shù)創(chuàng)新能優(yōu)化國民經(jīng)濟部門的投入結(jié)構(gòu),通過新能源替代傳統(tǒng)化石能源,減少高碳能源的投入,從而控制CO2排放總量.另一方面,生產(chǎn)部門技術(shù)和管理水平的提高使得活勞動減少,對能源的消耗系數(shù)降低,可通過減少能源消費量的方式減少CO2排放量.另外,應重點關(guān)注電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)、金屬產(chǎn)品制造業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)、化學工業(yè)、建筑業(yè)等重點行業(yè)的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新, 要加大對這些行業(yè)發(fā)展CUSS、控制直接碳捕集、碳移除等負碳技術(shù)的支持,鼓勵這些行業(yè)企業(yè)加大對負碳技術(shù)的研發(fā)投入.這些負碳技術(shù)必定會在接近2060 年時期發(fā)揮關(guān)鍵作用,是消耗5.59 億t 能源消費CO2排放的主要力量.

(3)持續(xù)推進最終需求結(jié)構(gòu)優(yōu)化.雖然最終需求規(guī)模擴張是引起中國CO2排放的最大因素,但減少CO2排放并不意味著壓制最終需求規(guī)模,而是要引導最終需求結(jié)構(gòu)優(yōu)化,既包括最終需求細分因素之間的結(jié)構(gòu)比例,也包括細分因素內(nèi)部高低碳產(chǎn)品的優(yōu)化.對于前者,主要是因為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的必由之路,而最終需求結(jié)構(gòu)是影響生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的直接因素,要想提高第三產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重,必須提高消費在最終需求中的比重,降低投資在最終需求中的比重[47].對于后者,要注重消費結(jié)構(gòu)和投資結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,實現(xiàn)消費和投資產(chǎn)品的低碳化.在消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中,要通過宣傳教育樹立居民低碳認知,通過政策設(shè)計倒逼居民形成低碳預期,引導居民的低碳消費偏好和消費選擇,培養(yǎng)居民低碳消費方式.在投資結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中, 政府也要進行政策干預,比如對綠色長期項目等投資巨大的節(jié)能項目設(shè)立專項計劃;對碳捕捉、碳封存等成本高昂的重大節(jié)能降耗技術(shù)提供資金和技術(shù)支持,引導投資的低碳化方向,鼓勵低碳技術(shù)的研發(fā).

5 結(jié)論

5.1 2020～2060 年,中國行業(yè)CO2排放總量整體上先增后降,峰值出現(xiàn)在2030 年左右,后經(jīng)歷平臺期,2035 年后開始快速減排,2050 年后減排速度變慢.

5.2 2020～2060 年,CO2排放累計減少86.55 億t,碳排放強度、投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)和最終需求結(jié)構(gòu)對行業(yè)CO2排放起到不同程度的抑制,其中碳排放強度最為突出,減排貢獻度為197.8%,投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)次之,最終需求結(jié)構(gòu)最弱.最終需求規(guī)模是增加CO2排放的唯一因素.

5.3 CO2排放總量和4 項驅(qū)動因素的變化幅度在達峰平臺期、快速減排期、全面中和期3 個階段由小變大再變小.

5.4 4 項驅(qū)動因素在各階段對CO2排放變化的影響基本依托于電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)、金屬產(chǎn)品制造業(yè)、化學工業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè).達峰平臺期和快速減排期電力等公共品生產(chǎn)和供應業(yè)對CO2排放變化方向和大小起著主導作用,全面中和期金屬產(chǎn)品制造業(yè)影響最大.