1997-2007年中國分省化石能源碳排放強度變化趨勢分析

杜 官 印,蔡 運 龍,李 雙 成

(北京大學城市與環境學院,北京 100871）

1997-2007年中國分省化石能源碳排放強度變化趨勢分析

杜 官 印,蔡 運 龍,李 雙 成

(北京大學城市與環境學院,北京 100871）

測算了1997-2007年中國30個省份分省化石能源的碳排放量、單位國內生產總值碳排放強度、人均碳排放強度和單位建設用地碳排放強度,得出如下結論:1）2007年的碳排放比1997年幾乎增長一倍,帶來了顯著的環境效應。2）1997年以來,有25個省份單位國內生產總值碳排放強度總體呈下降趨勢,但是大多數省份在2002年后,單位國內生產總值的碳排放開始小幅反彈。3）1997-2007年,除北京外,其余29個省份的人均碳排放強度呈現遞增趨勢,單位建設用地碳排放強度總體呈上升趨勢。以上趨勢與中國經濟發展的“重型化”相對應,表明化石能源的消耗對環境的影響強度越來越大。

化石能源;碳排放;經濟;建設用地

0 引言

以CO2為主的溫室氣體增加導致全球氣候變暖已成為世界公認的環境問題,而化石能源消耗是CO2排放(碳排放）的主要來源[1-3]。中國城市化和工業化發展帶來了建設用地的快速擴張,同時也伴隨著化石能源的大量消耗和碳排放的增加。綜合美國橡樹嶺國家實驗室CO2信息分析中心(CD IAC）、世界資源研究所(WRI）和美國能源部能源信息署(EIA）的數據,自1751年第一次工業革命以來,全球累積排放了1.16萬億t CO2(截至2004年）,其中絕大多數的溫室氣體是在19世紀中葉開始的第二次工業革命后排放的[4]。中國的工業化也同樣帶來了碳排放的積累和增加,帶來不可低估的環境影響。

1997年以來,中國的城市化和工業化快速發展,其基本特征是能源和資源的大量消耗。始于2000年的新一輪經濟快速增長,工業增長明顯轉向以重工業為主導的格局。2000年第二產業比重首次超過50%(達到50.9%）。2001年重化工比重達60.5%,2003年升至64.3%。由于重化工業的快速發展,中國的能源消耗也快速增長,碳排放于2008年超過美國,居世界第一位[5]。據預測,今后較長一段時期,中國的化石能源消耗還將持續增長,荷蘭皇家殼牌集團預測中國2025年的一次能源需求將占全球25%,到2050年,中國自身的一次能源需求將是本世紀初的4倍,化石能源仍將占中國一次能源需求的70%[6]。中國經濟增長產生的碳排放也日益成為全球關注的問題[7,8],到2050年即使采取保守方案,中國等發展中國家的排放空間也極為有限[5]。在當前全球氣候環境問題日漸顯露出重要戰略意義的大背景下,這個難題更加突出。

中國的建設用地在經濟增長、城市化和工業化過程中扮演著重要角色。2003-2007年建設用地的擴張對推動各地投資增長和產業發展起到了關鍵作用,以至于國家從2003年起在實施財政、貨幣政策調控的基礎上,將土地政策也作為經濟宏觀調節的重要工具[9,10]。相關研究還表明,土地利用變化帶來的環境問題是多方面的,建設用地的擴張與人類經濟社會活動范圍擴大引起工業生產和城市化石能源消費增加,直接對環境產生影響,間接影響全球氣候變化[11-13]。

“十五”期間,中國能源消耗偏離了2020年能源戰略目標,依靠高投入、高能耗支撐的經濟快速發展帶來一系列問題。同時,這一階段也是中國建設用地快速擴張的時期。估算分省及全國碳排放量,了解各地區的碳排放現狀及其與經濟和建設用地等的相關性,對于實現碳排放整體的控制目標具有重要意義。為此,本文選擇城市化和工業化最大的環境影響產物——碳排放進行計算,分析單位國內生產總值碳排放強度、人均碳排放強度和單位建設用地碳排放強度,對區域碳排放變化趨勢進行分析,并提出緩解碳排放壓力的對策。

1 化石能源碳排放量

本文以中國省級行政區為基本分析單元(未包括港、澳、臺地區）,使用的數據包括1997-2007年分省的經濟數據和土地利用數據。其中,測算分省的化石能源碳排放所使用的能源消費數據主要源于1998年以來的《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》;建設用地數據源于1997年以來歷年全國土地利用變更調查統計數據,依據全國土地利用變更調查結果,用居民點工礦用地和交通運輸用地等地類中口徑一致的三級類總量代表建設用地總量;國內生產總值數據來自歷年《中國統計年鑒》,并以1952年不變價進行了價格平減,以消除價格變動的影響。

地區化石能源的碳排放量一般采用不同化石能源的消費量及其碳排放系數進行測算,公式如下:

Cit= ∑jEijt×ηj(i=1,2,3,…;j=1,2,3,…）(1）

式中參數依據中國科學院可持續發展戰略研究組編著的《2009中國可持續發展報告——探索中國特色的低碳道路》中的有關數據確定。Cit為i省第t年的碳排放總量;Eijt為i省第t年第j類能源消費量;ηj為第j類能源的碳排放系數(原煤排放系數為0.7476 t碳/t標準煤;原油排放系數為0.5854 t碳/t標準煤;天然氣排放系數為 0.4479 t碳/t標準煤[14]）。

本文有關化石能源數據來自1997-2008年的《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》中各地區一次能源消費總量統計數據。根據《中國能源統計年鑒》提供的各種能源折標準煤參考系數(按1 kg原煤=0.7143 kg標準煤,1 kg石油=1.4286 kg標準煤,1 m3天然氣=1.33 kg標準煤的標準計算）,將各地區的煤炭、石油、天然氣消費量折合成標準煤。按照式(1）分別計算各省1997-2007年的碳排放量。其中,海南2002年和寧夏2001—2002年的個別能源項統計數據不完整,本文依據其前后年份的數據進行估算補充。由于西藏能源統計數據缺失較多,測算數據可靠性難以保證,故不納入后續分析。

由表1可知,總體上中國化石能源的碳排放呈上升態勢。但在2002年前,碳排放的年際變化不穩定,1998年和2001年甚至出現碳排放相對上年減少情況。自2002年中國化石能源的碳排放量呈快速增長趨勢,其中2003年增幅達17.86%,碳排放總量為127 896.02萬t。自2003年年度增幅逐年下降,但由于排放基數較大,2007年的碳排放已接近1997年的2倍。

表1 1997-2007年全國化石能源碳排放量Table 1 The fossil-fuel carbon em ission of China from 1997 to 2007

2 碳排放強度

2.1 分省單位國內生產總值(GDP）碳排放強度

單位GDP碳排放強度反映了經濟增長過程中的能源消耗情況,30個省歷年單位 GDP(以1952年不變價計算）碳排放強度計算結果如表2,可以看出:

(1）1997-2007年絕大多數省份單位GDP碳排放強度呈下降趨勢。2007年與1997年相比,有3個省份下降幅度超過50%,分別是新疆(60.22%）、北京(59.97%）、天津 (53.66%）;云南 (0.58%）、福建(6.51%）、浙江(9.82%）單位 GDP碳排放強度降幅較小,其中福建、浙江1997年排放強度較低(分別為2.13萬t/億元、2.98萬t/億元）,2007年的排放強度分別為2萬 t/億元、2.69萬 t/億元;而云南則一直處于一個較高的碳排放水平,在節能減排方面沒有取得實質性的進展。以時間為自變量對1997-2007年各省份的單位 GDP碳排放強度變化率進行回歸分析(圖1）,依變化率從小到大排序,有26個省份單位 GDP碳排放強度變化率為負,福建、云南、海南、寧夏的變化率為正,分別為0.01、0.09、0.22和0.29,特別是海南、寧夏上升趨勢明顯。

圖1 分省單位 GDP碳排放強度隨時間變化率Fig.1 The trend of carbon intensity of per unit of GDP for each province by time

(2）1997-2007年多數省份在后期單位GDP碳排放強度有所反彈。北京、天津、河北、黑龍江、上海、江蘇、新疆的碳排放強度基本為逐年遞減,其余省份大致在2002年后呈小幅攀升趨勢,這與美國能源部2008年12月8日發布的各國單位 GDP碳排放數據中中國的數據趨勢一致,1997—2006年中國千美元 GDP的化石能源碳排放量分別為2.75 t、2.46 t、2.22 t、2.02 t、1.95 t、2.08 t、2.22 t、2.52 t、2.48 t、2.34 t[15]。

表2 1997-2007年分省單位國內生產總值碳排放強度 萬t/億元Table 2 The intensity of the carbon em ission per un it GDP for each province from 1997 to 2007

(3）碳排放對 GDP的彈性系數呈現增長態勢。碳排放對 GDP的彈性系數是指碳排放增長速度與GDP增長速度之比。在1998年和2001年中國能源消耗降低的情況下,GDP仍保持增長。但2000年、2003年、2004年全國多數省份的碳排放對 GDP彈性系數大于1,碳排放增幅高于 GDP的增幅,表明能耗升高,呈現出“粗放”增長的狀態。

(4）部分省份的碳排放對 GDP彈性系數高于正常水平。世界各國工業化過程中電力消耗對 GDP增長彈性系數一般介于0.8～ 1;日本1960-1970年加速工業化的階段,能源彈性系數僅為1.21[16],而2000年、2003年、2004年中國相當一部分省份的碳排放對GDP彈性系數(由于化石能源在能源消費中占主導地位,該彈性系數與能源消耗彈性系數基本等效）超過1.5,甚至超過2,遼寧2000年的彈性系數為2.29,廣西2003年的彈性系數為2.25。這一變化持續到2004年,當年河北、吉林、江蘇、福建、山東、河南、湖南、云南的彈性系數仍然超過1,其中湖南高達2.88。2006后,碳排放對 GDP的彈性系數基本恢復正常水平。

2.2 分省人均碳排放強度

人均碳排放強度可以在一定程度上反映一個國家能源平均消費水平和對環境的影響強度。對30個省份歷年人均碳排放強度進行計算,結果如表3。

圖2 分省人均碳排放強度平均值及隨時間變化率Fig.2 The trend of carbon intensity of per capita for each province by time

表3 1997-2007年分省人均碳排放強度t/人Table 3 Carbon em ission per capita for each province from 1997 to 2007

1997—2007年多數省份的人均碳排放強度呈現上升趨勢。圖2是30個省份1997-2007年人均碳排放強度的平均值和以時間為自變量的人均碳排放強度的變化率,可以看出,除北京外,其余29個省份的人均碳排放強度的變化率均大于0,表明這些省份的人均碳排放量呈遞增趨勢。絕大部分省份人均碳排放處于穩定遞增狀態,但是一些經濟發達省份(如浙江）以及能源產業發達的省份,人均碳排放強度處于快速增長狀態。根據人均碳排放強度隨時間變化率的大小,可以將30個省份分為3組:1）遞減型,包括北京,變化率為-0. 01;2）平穩遞增型,包括重慶、四川、廣西、安徽、江西、黑龍江、湖北、廣東、湖南、甘肅、云南、青海、貴州、上海、福建、吉林、新疆、河南、海南、河北、江蘇、陜西、天津等,變化率介于0.03～0. 09;3）急速遞增型,包括浙江、遼寧、山東、山西、內蒙古、寧夏等,變化率介于0.11～0.26。

2.3 單位建設用地碳排放強度

分省單位建設用地碳排放強度(表4）一方面可以反映一個地區化石能源消耗的強度,另一方面可以反映建設用地承載的環境壓力。1997—2007年,排放強度最高的上海市多年平均為200.7 t/hm2;最低的青海省多年平均為15.7 t/hm2。

(1）從時間序列看,單位建設用地的碳排放強度總體呈上升趨勢。根據30個省份的數據計算全國單位建設用地碳排放強度,1997-2007年分別為41.27 t/hm2、38.95 t/hm2、38.80 t/hm2、43.34 t/hm2、42.00 t/hm2、43.02 t/hm2、49.14 t/hm2、54.06 t/hm2、58.39 t/hm2、62.60 t/hm2、65.68 t/hm2。可以看出,1997-2002年全國平均值呈波動變化形態,2003年后呈持續上升狀態。圖3給出了分省單位建設用地碳排放強度的多年平均值及其隨時間的變化率,除北京市外,其余省份單位建設用地碳排放強度隨時間的變化率為正,表現為上升趨勢。

圖3 分省單位建設用地碳排放強度平均值及隨時間變化率Fig.3 The trend of carbon intensity of per unitarea of built-up land for each province from 1997 to 2007

(2）建設用地碳排放強度呈快速上升趨勢,且與工業重型化的趨勢一致。自2001年中國重化工業迅猛發展,所占比重開始上升,能源消耗大幅增加。表5反映出,2003年前,除北京市外,單位建設用地碳排放強度總體呈小幅波動形態,2003年后,所有省份均呈持續上升態勢。以1997—2002年和2003—2007年兩個時段分別計算各省份的單位建設用地碳排放強度,北京市后一階段比前一階段有所降低,其他省份后一階段比前一階段上升20.4%～100.5%。其中,上升速度最快的是內蒙古,后一階段是前一階段的2.04倍,其次為山東、陜西、云南、河南。從表5還可看出,中國經濟發達的省份,包括天津、江蘇、浙江、福建、遼寧同樣處于單位建設用地碳排放強度攀升的前列,只是增幅相對較低。這表明,自2003年以來,中國經濟發展的“重型化”不僅在發達省份有所體現,在中、西部地區更為明顯。

表4 1997 - 2007 年分省單位建設用地碳排放強度Table 4 The intensity of carbon emission per unit area of built-up land for each province from 1997 to 2007 t/ hm2

表5 不同階段單位建設用地碳排放強度Table 5 The intensity of carbon em ission per unit area of built-up land in different period t/hm2

3 結論與討論

(1）中國化石能源碳排放總量的急劇增長帶來越來越大的壓力。1980-2000年在“節能優先”的能源發展戰略指導下,中國實現了能源消費翻一番保證國民經濟發展翻兩番的目標,能源消耗彈性系數降至0.5左右,為世界應對氣候變化作出了積極貢獻[5]。但是2000年后中國經濟發展“重型化”特征明顯,2007年的碳排放比1997年增長近一倍,帶來了顯著的環境影響。碳排放的快速上升也給中國應對全球氣候變化帶來較大的國際壓力,在確定各國的實質性減排義務的6種排放指標中,這是對中國最為不利的一項指標。

(2）單位 GDP碳排放強度增長與經濟結構調整不到位有密切關系。1997年以來,絕大多數省份單位 GDP碳排放強度呈下降趨勢,但在2002年后,單位 GDP碳排放強度開始小幅反彈,這與中國“十五”以來節能減排的形勢吻合。2006年以來,盡管全國單位 GDP能耗累計下降14.38%,但2009年全國單位 GDP能耗僅下降2.2%,遠低于2008年(4.59%）和2007年(4.2%）的降幅,而2010年一季度單位GDP能耗同比不降反而上升3.2%,距完成“十一五”規劃中能耗強度降低20%的目標還有相當差距。本文測算出2003-2005年絕大多數省份的碳排放對 GDP的彈性值遠高于合理水平,反映了中國的經濟結構沒有得到優化調整,經濟的重型化、高能耗并不符合資源國情,也不符合可持續發展的要求。在“十一五”計劃制定之初,國務院節能減排綜合性工作方案提出的目標是,通過結構調整帶來的節能貢獻要占1/3,一方面在三次產業結構之間,通過第三產業提高3%,第二產業降低3%,節能1.1億t標準煤;另一方面,在第二產業內部,高技術產業提高5%,高耗能產業降低5%,節能0.9億t標準煤。但預計到2010年,中國的三次產業結構調整的目標不可能實現。

(3）中國城市化程度的提高將推動人均碳排放增長。中國分省人均碳排放強度為0.16～3.92 t/人,總體處于較低水平。但是,1997-2007年除北京外,其余省份人均碳排放強度全部處于遞增狀態,表明人均碳排放強度的壓力正在增大。其中,中國城市化帶來的人口向城市集聚,使得商業能源消耗持續增長。1996年后,中國進入了城市化快速發展期,城市化率由30.48%升至2007年的44.94%。2006年中國城市地區的商業能源消費量占全國能源消費總量的84%,能源消費排放的CO2占CO2總排放的85%。據估計,2008-2030年中國將有3.0億～4.5億人口進入城市,城市溫室氣體的減排控制措施迫切需要擺上日程。

(4）土地利用結構不合理也是推動碳排放增長的重要因素。中國單位建設用地的碳排放強度總體呈現上升趨勢,表明化石能源消耗對環境的影響強度越來越大。而以2003年為界分析前后兩個時段單位建設用地碳排放強度,可以看出與經濟發展“重型化”相對應的是,后一階段的單位建設用地碳排放強度上升,表明這種發展方式產生了顯著的環境影響。根據相關研究成果,合理的城市用地結構是生活居住用地占40%～50%,產業用地占20%～30%(其中工業用地占10%～15%）,生產和生活用地、道路和其他公共設施等用地占20%～30%。而據全國55個城市的統計資料顯示,生產用地平均占城市用地的63%,其中工業用地占27.5%。中國除功能性城市外,城市用地結構普遍存在工業用地比例過大、商業用地和生活設施用地比例過小的問題[17]。

(5）推動節能減排將是一項長期的歷史性任務。研究和實踐表明,如果 GDP年均增長9.5%,實現20%節能目標可減少16億t CO2的排放,中國的節能減排將對世界做出重要貢獻。根據初步測算,中國在2030年前碳排放將繼續增長,之后達到穩定并逐漸減少。因此,對節能減排工作必須樹立明確的目標,作為一項戰略任務落實。當前,最重要的是調整經濟結構,提高能源效率,改善能源結構和增加碳匯。通過上述措施減少碳排放,既是滿足中國經濟可持續發展對能源的需要,也是保護生態環境的需要。

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Fossil-Fuel Carbon Em ission Intensity Change of Each Province in China during 1997-2007

DU Guan-yin,CA I Yun-long,L IShuang-cheng
(CollegeofUrbanandEnvironmentalSciences,PekingUniversity,Beijing100871,China）

The urbanization and industrialization of China brings forth rapid expansion of built-up land and sharp increaseof fossil-fuel consump tion and carbon emission.In this paper,the total fossil-fuel carbon emission of each p rovince was calculated and the carbon emission intensity of per-unit gross domestic p roduct(GDP）,per capita and per unit area of built-up land was analyzed.The research show s that the to tal amount of carbon emission in 2007 is almost two timesof 1997,w hich indicates that industrialization and urbanization in China speeds up the consump tion of fossil-fuel,causing p rominently negative environmental impacts.The carbon emission intensity of per-unit GDP has revealed the declining trend generally since 1997 butmost of p rovinces show a little bit rebound after 2002.The carbon intensity per capita increased for all p rovinces excep t Beijing from 1997 to 2007.The carbon emission intensity of per unit area of built-up land gradually increased,w hich was consistent w ith the trend of heavy industry development,indicating that the intensity of environmental impact caused by the fossil-fuel consump tion was becoming higher and higher.

fossil-fuel;carbon emission;economy;built-up land

X820.3

A

1672-0504(2010）05-0076-06

2010-05- 05;

2010-07-14

國家自然科學基金項目“中國耕地轉換價值的感知與分配研究”(40971051）

杜官印(1972-）,男,博士研究生,主要從事土地管理研究。E-mail:duguanyin@163.com