廣州市產業結構及其能源消費與碳排放的動態特征

陳康林，龔建周

(廣州大學地理科學學院，廣東廣州 510006)

隨著全球經濟的發展和城市化規模的不斷擴大，城市的生產和生活對碳能源的依賴與日俱增，城市發展受資源和能源的約束日趨明顯，由此引發的全球氣候環境問題也給城市的生存與發展帶來嚴重的威脅［1－3］.為此，世界各國都在積極尋找既節約消耗，又減少污染排放的新發展模式，于是低碳經濟模式應運而生［4－5］.低碳經濟是綠色生態經濟，是一種以低能耗、低污染和低排放為特點的新發展模式，其實質是提高能源利用效率和構建清潔能源結構［6］.而轉變經濟發展方式和調整產業結構是經濟獲得持續發展的關鍵動力，同時也是推動低碳經濟發展模式的有力措施［7］.目前，很多學者對產業結構問題的研究主要集中在國家或省份層面的現狀結構優化［1，8－9］，城市層面的研究比較缺乏［14］，而城市產業行業層面的研究就少之又少，由于行業間差異十分顯著，對行業層面的正確認識，才能更好地指導產業層面的調整、規劃與優化.

廣州市作為國家中心城市，經濟實力持續位居全國大城市前列［10－11］，面臨全國不同層面的產業轉移以及國際技術產業的升級調整，需要從低碳經濟的視角設計城市未來的產業結構模式，以使廣州的經濟能夠朝著快速、平穩、可持續的方向發展.本文從主要產業行業的尺度切入，通過對改革開放以來廣州市產業結構的統計數據進行分析，以及對2000～2010年全市的能源消費統計數據進行分析，擬揭示廣州市的產業結構及動態變化特征;而后，通過估算碳排放量和強度，可在產業行業層面上為廣州市的產業結構調整和低碳產業發展規劃提供基礎數據與案例.

1 研究區域、數據與方法

1.1 研究區域

廣州市是中國的第三大城市，是廣東省的省會以及政治、經濟與文化中心.廣州市位于中國大陸的南端，地處112°57'～114°03'E，22°26'～23°56'N.根據2005 年行政區劃方案，廣州市轄越秀、荔灣、天河、海珠、白云、花都、黃埔、番禺、南沙、蘿崗10區和從化、增城2個縣級市(圖1).廣州市與香港、澳門特別行政區隔海相望，擁有得天獨厚的自然地理優勢.20世紀80年代以來，廣州作為我國改革開放的前沿陣地，以廣州為龍頭的珠江三角洲地區利用了瀕臨港澳的優勢，地區經濟實現了跨越式的發展.特別是進入了新世紀，廣州市的地區社會經濟地位日趨顯著，且呈持續高速發展.1980～2010年廣州市GDP和從業人員比重變化情況見表1，其中，GDP的年均增幅48.88%.

圖1 研究區域及其行政分區Fig.1 Study area and its administrative districts

1.2 數據與方法

根據2001～2011年的《廣州統計年鑒》(其中，表1中的GDP為2000年不變價格)，獲取廣州市3次產業的能源消費總量、國民生產總值和3次產業增加值等基礎數據.根據國內各類能源的標準煤轉換系數，以及標準煤的碳排放系數等，計算廣州市的主要能耗總量，估算各產業的能源消費強度和消費彈性系數，并進行碳排放總量和強度計算.

表1 1980～2010年廣州市GDP和從業人員百分比Table 1 The GDP and percentage of employee in Guangzhou，1980～2010

1.2.1 標準煤的總量

能源種類繁多，且所含熱量各異，為便于相互對比和統計總量等，我國把每千克標準煤(ce)的熱值定為29 306 J［12］，將各種能源的實物量換算成標準煤的數量計算式如下:

式中，Q為標準煤的數量(ce);q為各能源實際消費量，本文選用原煤、焦炭、燃料油、汽油、柴油、熱力和電力等7種能源進行換算;Ai為第i種能源的標準煤折算系數(表2).

表2 各種能源折算標準煤的參考系數Table 2 Reference for various energy folded standard coal coefficient

1.2.2 能源消費強度、能源消費彈性系數

能源消費強度是將能源消耗總量除以GDP，即單位GDP 的能耗［4，13］.能源消費彈性系數(后文都簡稱為能耗彈性系數)為能源消費增長速度與國民經濟增長速度的比值［1］，是能耗增長速度與國民經濟增長速度比例關系的反映，計算公式為

式中，C為能源消費彈性系數;a為能耗的增長速度;b為GDP的增長速度.C值大于1，說明能源消費增長速度比國民生產總值的增長速度快，科學技術水平較低;反之，C值小于1，則科學技術水平較高.

1.2.3 碳排放量估算

對以上主要消耗能源，計算各產業及主要行業的能源消費的碳排放.研究采用《IPCC國家溫室氣體清單指南》(2006)中的缺省CO2排放系數.計算能源消費碳排放式［14］為

式中，C為能源消費的碳排放量(kg);Ei為第i種能源消費的萬t標準煤量(ce);p為萬t標準煤熱值，數值為2.93×105GJ;Ai為第i種能源的CO2排放系數(表3);i為能源種類，本研究中其值為1～6.

2 結果與分析

2.1 改革開放以來廣州市產業結構的動態變化

自改革開放以來，廣州市產業經濟發展迅速，產業結構發生了根本性的變化，這可從1978～2010年廣州市國民生產總值(GDP)、從業人員總數及其構成狀況得以體現(表4).從 GDP結構來分析，在1978～1999年間，GDP增長了7.42倍;第一、二、三產業分別增長的倍數為5.12、5.40、12.29.其中，第一產業的比重單調下降，從1979年的11.67%下降到2010年的1.79%;正好相反，第三產業的比重則幾乎單調上升，從29.74%增至61.01%，只在1990～1995年，其產業比重小部分下降，主要是第三產業的新興行業總體增長速度嚴重減緩所致，尤其是金融保險業，部分年份甚至出現負增長［15］.第二產業比重可分2時段，1995年以前比重持續減小，之后呈波浪變化，但總趨勢仍然是減小.

表3 各能源的二氧化碳排放系數［14］(kg·GJ－1)Table 3 Different forms of energy carbon dioxide emission factor(kg·GJ－1)

表4 1978～2010年廣州市GDP、從業人員總數及其構成Table 4 GDP and total number of employees and its components from1978 to 2010，Guangzhou

從業人員總數持續遞增，從1978年的266.9萬人，增到2010年的789.11萬人.其中，第一產業從業人員比重不斷下降，到2000年其值低于20%;之后繼續下降到低于10%.正好相反，第三產業從業人員從1978年的24.18%增至2010年高于50%.第二產業的比重則緩慢增長，2007年以后維持在40%，這主要得益于廣州市從“十一五”規劃以來，大力推行產業轉移與產業結構升級的措施.

2.2 能源消費結構與強度分析(2000～2010年)

特別地，本小節將對廣州市2000～2010年間，3次產業的能源結構、強度及其部分工業行業的能源強度進行分析.

2.2.1 3次產業的能源消費結構

研究期間，3次產業的能源消耗總量不斷增加，共增加了273.57%(表5).其中，第一產業能源消費比重很小并且變化小，保持在1.27% ～1.81%;第二產業則逐年下降，下降了14.44%，但比重仍超過50%;第三產業的比重逐年增大，2010年達到了40.52%，比2000年增加14.02%.可見，按能源消耗百分比，廣州市的產業能源消費結構呈“二三一”模式.因此，降低能耗主要應從降低第二、三產業入手，同時提高3次產業的能耗效益和效率.

2.2.2 3次產業的能源消費強度分析

3次產業能耗強度(萬元產值能耗)及其能耗彈性系數如表6.第一產業能耗強度單調增加.第三產業的能耗強度在前4年(2000～2003年)上升，之后較穩定.第二產業的能耗強度總體減小，年均降幅1.66%.說明廣州市政府引導的發展低碳經濟已初見成效［16－17］，尤其第二產業節能效果較好，應該繼續發揮其良好節能效果，同時加大對第一、三產業的節能技術投入，從整體產業上達到節能目的.

表5 2000～2010年廣州市3次產業能源消費總量及其百分比Table 5 Energy consumption and its percentage of three industries of Guangzhou in 2000～2010

表6 2000～2010年廣州市3次產業能耗強度和能耗彈性系數Table 6 Energy consumption intensity and elasticity coefficient for three industries of Guangzhou in 2000～2010

從能耗彈性系數值來看，第一產業的系數值較大，變幅也很大;多數時間里，第二、三產業的系數值小于1.但從總的變化趨勢來看，數值上下波動頻繁.說明能源消費增長速度與國民生產總值的增長速度比例關系不穩定.

2.2.3 部分工業行業的能源消費強度分析

第二產業是城市化深度發展的主要推動力［18］，主要包括工業和建筑業.而工業是國民經濟的主導，對于發展中的國家，工業發展關系到社會經濟的全局發展［19］.按輕工業和重工業，分別對廣州市第二產業內的部分工業行業的能源消費強度進行分析(圖2、圖3).

圖2 主要輕工業的能源消費強度Fig.2 Energy consumption intensity of main light industry，2000～2010

圖3 主要重工業的能耗強度(t標準煤/萬元)Fig.3 Energy consumption intensity ofmain heavy industry，2000～2010

主要輕工業2000～2010年的能耗強度見圖2.有以下特征:①能耗強度較大的是造紙及紙制品業和紡織業，呈分段的變化特征;②較小的是食品制造業，紡織服裝、鞋、帽制造業和皮革、毛皮、羽毛(絨)及其制品業，并且比較穩定;③農副食品加工業的能耗也較小，并持續減小;④飲料制品業則以2006年為分界，曲線先揚后抑.因此，廣州市在貫徹“十二五”規劃(下簡稱“新規”)中的節能減排目標，需要重點對輕工業中能耗強度較大的造紙及紙制品業等行業優先進行設備、技術的調整和改進.

主要重工業能耗強度的變化如圖3.可見，①除塑料制品業略增大外，重工業能耗已向可持續性方向發展，能耗強度基本呈下降趨勢;②強度最大的有電、熱力生產供應行業和黑色金屬冶煉及壓延加工業;③其余各行業的能耗強度都有減小的趨勢.這與廣州市倡導建設低碳城市理念，不斷改進行業技術有直接的關系，雖然如此，廣州市實現新規劃中節能減排目標仍然要重點深入調整升級的行業.

2.3 碳排放量與強度分析(2000～2010年)

本小節將對廣州市2000～2010年間，3次產業能源消費所致的碳排放量、強度及其部分工業行業的碳排放強度進行分析.

2.3.1 3次產業的碳排放量分析

如圖4所示，在2000～2010年間，二、三產業消費能源的碳排放總量呈逐年增加的趨勢.比較而言，第二產業的碳排放總量曲線總是位于其GDP總量曲線之上，第三產業的情況正好相反.說明第二產業創造GDP帶來的碳排放仍然高于第三產業.

圖4 廣州市二、三產業能源消費碳排放總量與GDP變化曲線Fig.4 Carbon emission of the second/third industries，GDP in 2000 ～2010

碳排放強度(萬元產值排碳量)可以較為客觀地反映產值的環境經濟效益.如圖5所示，第二產業的碳排放強度最高，但呈分段和總體下降的變化趨勢，以2005年值最大(1.66 t/萬元)，成為曲線變化的拐點，這與快速城市化過程對電力電能需求增加以及電力電能建設滯后相關［20］，尤其是2004年夏季用電矛盾開始凸顯，造成煤炭消耗量大幅增加.到2010年，其碳排放強度低于第一產業.因為進入“十一五”規劃以后，廣州市工業內部的行業結構不斷優化，高耗能企業的關停和轉移，高附加值、低能耗的企業比例不斷增加.

第一、三產業的碳排放強度增加.第一產業碳排放強度增加了176.80%，其中，2007年增幅最大，較前一年增幅達60.61%，到2010年甚至高于第二產業，達到1.29 t/萬元，這與廣州市農業長期過度分散，農業機械化效率低下［21］，加上漁業快速發展導致對能源的消費需求急需增加分不開.同期，第三產業碳排放強度增大了17.06%，主要是傳統餐飲業和城市發展的交通運輸等行業的油類能源消費量快速增長導致的.

圖5 2000～2010年廣州市不同產業的碳排放強度Fig.5 Carbon emissions intensity of different industries of Guangzhou City，2000～2010

2.3.2 部分工業行業的碳排放強度分析

由部分輕工業的碳排放強度(圖6)可知，①紡織和皮革工業的碳排放強度較低，年平均都小于0.19 t/萬元，可見這些行業所創造的經濟環境效益較高，是廣州市今后需要鼓勵和引導的環保節能型行業;②其余行業碳排放都較大，其值大于1.00 t/萬元，這將是今后進行產業調整與結構優化的關鍵整治行業.其主要特征如下:一是，造紙及紙制品業，其碳排放強度最大并呈增加之勢，到2010年達10.31 t/萬元，年平均值達6.23 t/萬元.這與社會經濟快速發展對紙制品的需求增加，而行業的“紙張脫水”環節的技術未能根本性地突破有著最為直接的關系［22－23］.二是，農副食品加工業，呈緩慢下降的趨勢.2004年出現了異常低值(0.74 t/萬元)，這可能與“非典”時期，政府大力整治和關閉不達標的食品加工業有著直接的關系.三是，飲料制造業、紡織業和食品制造業.其中，2009年前，飲料制造業和食品制造業碳排放強度逐年增加，之后才開始減小;紡織業的變化過程呈現倒“U”字型，2004年處于最大值，為4.93 t/萬元，之后持續減小，2010年比2004年減少了67.06%.

圖6 2000～2010年廣州市主要輕工業的碳排放強度(t/萬元)Fig.6 Carbon emissions intensity of main light industry of Guangzhou，2000～2010

部分重工業行業的碳排放強度變化如圖7.可見，①電、熱力生產供應行業、金屬冶煉加工業(黑色金屬)和石油及其附帶品加工業的碳排放強度較大.其中，電、熱力生產供應行業的值最大，年均大于12 t/萬元，但總體緩慢下降，與電力、熱力設備結構和技術發展滯后于社會經濟發展的需求有著更為密切的關系［20］;②在研究初始階段，橡膠制品業和化學原料及化學制品制造業的碳排放強度也較大，但后期減少幅度也較大;③金屬冶煉加工業(有色金屬)、醫藥制品業的碳排放強度最低，年均基本小于0.40 t/萬元.

分析可知，年均碳排放強度大于1.00 t/萬元的行業，其創造的經濟環境效益很差，因此，電、熱力行業，金屬冶煉(黑色金屬)加工業等，亟需調整和改進;其余行業內碳排放強度小于1.00 t/萬元的行業，其創造的經濟環境效益較高，應是廣州市面臨節能減排所應選擇和重點發展的產業和戰略新興產業.

圖7 2000～2010年廣州市主要重工業的碳排放強度(t/萬元)Fig.7 Carbon emissions intensity of main heavy industry of Guangzhou，2000～2010

3 結論與討論

3.1 結論

通過對廣州市產業數據和能源消費數據的統計分析，以及進行的碳排放估算，本研究揭示了廣州市的產業結構動態變化特征，了解到各產業能源消費與動態.得到以下主要結論:

(1)從產值產業結構和從業人員的構成來看，廣州市已處于“三、二、一”的結構模式，基于張延平等根據西蒙－庫茲涅茨工業階段判定原則對工業化發展階段的劃分［11，24］，可見，廣州市正處于過渡到后工業化階段.

(2)從能源消費總量和能源消費強度來看，廣州市能源消費都呈“二、三、一”的產業結構模式.說明第二產業仍然是其主要的能源消耗貢獻者.在廣州市政府引導發展低碳經濟的理念下，第二產業的能源消費呈現下降的良好趨勢.盡管如此，2010年其所占比重仍達到57.73%，超過能耗總量的一半.主要輕工業行業中，造紙及紙制品業和紡織業的能耗強度較大，年均超過0.50 t標準煤/萬元;主要重工業行業中，電力、熱力行業的能耗強度是最大的，年均高達4.94 t標準煤/萬元，金屬冶煉加工業(黑色金屬)年均也超過1.00 t標準煤/萬元.

(3)在碳排放方面，第二產業的碳排放量和強度都高于第一、第三產業.但是，除個別極端年份外(2006年)，第二產業的碳排放強度呈減小的良好態勢，如在研究末期，其碳排放強度低于第一產業.第一產業消費能源的碳排放則幾乎持續增大，到2010年甚至高于第二產業，如值達1.29 t/萬元.輕工業內部，紡織和皮革工業的碳排放強度較低，年均都小于0.19 t/萬元，其余行業碳排放都較大(值大于1.00 t/萬元);重工業行業內，電熱力、金屬冶煉和石油相關行業的碳排放強度較大.

3.2 廣州市產業結構優化升級的討論

綜上可知，廣州市的產業結構以第二、第三產業為主，產業之間的比重匹配和產業內部的結構仍存在極大的不平衡性，而產業內部的技術革新和產業行業的選擇是實現產業結構優化升級的最佳途徑，政府的補償和市場機制則是促進最佳途徑得以實現的強有力保障.為此，特從以下2個方面提出嘗試性建議.

(1)調整產業結構比重匹配、優化內部結構和促進結構升級

由產業結構分析得知，2010年廣州市3次產業的結構比重為1.75∶37.24∶61.01，距離新規劃中預定目標第三產業比重65%以上，及相對于一些國際大都市其比重70%以上［25］，其第三產業所占的比重明顯偏低.因此，為更好貫徹落實“新規”中的產業結構調整目標，廣州市需要加快增加第三產業的比重，合理維持第二產業的比重，減少第一產業的比重.

在加快提高第三產業比重方面，對城市發展重新進行定位.在增量上，增加現代新興服務業的比重，如選擇高附加值的金融、會展和商務咨詢行業，已有研究表明，紐約的金融服務業及其輔助產業占其產值的30%，且其20多a的年均增長率高于全部行業的水平［26］，是成為世界級城市的標志之一;在存量上，應該通過現代新技術的方式來革新傳統第三產業(交通運輸業、傳統餐飲業)的生產方式和布局［27］;在服務對象和方式上，政策應引導和鼓勵現代服務業向周邊城市工業園區的服務輸出，實現由集聚轉向集聚與擴散并存的方式［26］.

在合理維持第二產業比重方面，由能源消耗和碳排放分析得知，產業內部行業亟需進行技術、設備的調整與改進優化.其中，重點整治高能耗、高排放的行業，如造紙、電熱力等行業.可采用“增量抵消存量”漸進式的方法，即利用行業增加值更新落后的設備和行業;同時，大力引進和發展高新技術產業和戰略性新興產業，如生物制藥、現代制造業等，從而總體上提升和優化第二產業，創造更有環境效益的經濟價值.

在逐步降低第一產業比重方面，重新審視未來廣州市的農業應朝著“觀光、休閑和生態農業”的發展方向，可以借鑒較為成功的“留民營生態農業旅游模式”［28］，從而提高第一產業的生態經濟效益.

(2)構建政府補償和市場激勵機制

政府行為是產業結構優化升級得以實現的重要保證.建立創新環保成本補償機制，鼓勵率先采用新技術、清潔生產的企業，經濟補償更新升級生產設備.已有研究顯示，低碳經濟不是簡單的“去工業化”、“壓重上輕”，而是各次產業之間及產業內部都應實現低碳化［29］，因此，應加快第三產業與第一產業低碳化協同升級，否則將會使單純的第二產業低碳化升級陷入產業鏈斷裂的局面.

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