甘肅省能源利用碳足跡估算與分析

摘要：運(yùn)用碳足跡的相關(guān)含義以及研究方法估算了2001 — 2011年甘肅省能源利用的碳足跡、碳足跡產(chǎn)值、碳足跡強(qiáng)度與碳足跡生態(tài)壓力，并利用回歸分析法，探討經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳足跡之間的定量關(guān)系。結(jié)果表明，甘肅省碳足跡逐年上升，從2001年的0.565 hm2/人上升到2011年的1.238 hm2/人；煤炭類利用的碳足跡所占比例最大，石油次之，天然氣最小；碳足跡產(chǎn)值從2001年的0.776萬(wàn)元/hm2增加到2011年的1.582萬(wàn)元/hm2，呈上升趨勢(shì)，碳足跡強(qiáng)度從2001年的1.288 hm2/萬(wàn)元下降到2011年的0.632 hm2/萬(wàn)元，呈下降趨勢(shì)，碳足跡生態(tài)壓力從2001年的0.75上升到2011年的1.65。碳足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不表現(xiàn)為環(huán)境庫(kù)茲涅曲線的倒U形關(guān)系，而是S形曲線關(guān)系。

關(guān)鍵詞：碳足跡；能源利用；回歸分析；甘肅省

中圖分類號(hào)：X196；F127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）02-0349-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.02.020

研究表明，未來(lái)100年全球變暖的趨勢(shì)還會(huì)進(jìn)一步加劇[1]，而且會(huì)對(duì)自然系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生更為顯著的負(fù)面影響。有效地減少碳排放成為國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)及學(xué)術(shù)研究關(guān)注的熱點(diǎn)之一[1，2]。碳足跡（Carbon footprint）是在生態(tài)足跡的概念基礎(chǔ)上提出的，但在大部分研究中被用來(lái)表征碳排放量，而有別于生態(tài)足跡的概念[3]。碳足跡是目前世界普遍認(rèn)可的用于應(yīng)對(duì)氣候變化、解決定量評(píng)價(jià)碳排放的研究方法，國(guó)外對(duì)碳足跡的研究起步較早，研究角度、研究對(duì)象也多種多樣[4]。其所研究的方向可歸納為以下4個(gè)類型[5]：①國(guó)家/城市碳足跡：整個(gè)國(guó)家的總體物質(zhì)與能源的耗用所產(chǎn)生的碳排放量，并著眼于“間接”與“直接”、“進(jìn)口”與“出口”所造成的排放量。②企業(yè)碳足跡：生產(chǎn)與非生產(chǎn)活動(dòng)的碳排放量。③個(gè)人碳足跡：每個(gè)人日常生活中的衣、食、住、行所導(dǎo)致的碳排放量。④產(chǎn)品碳足跡：計(jì)算產(chǎn)品在全生命周期中的碳排放量。

碳足跡是評(píng)價(jià)溫室氣體排放重要而有效的指標(biāo)之一，計(jì)算碳足跡的方法在碳足跡的定義中并沒(méi)有體現(xiàn)。目前，碳足跡研究中基于生命周期評(píng)價(jià)原理的方法主要有兩類[6]：“自下而上”模型，以過(guò)程分析為基礎(chǔ)；“自上而下”模型，以投入產(chǎn)出分析為基礎(chǔ)。本研究通過(guò)對(duì)甘肅省2001 — 2011年的能源利用情況進(jìn)行研究，以期為甘肅省能源利用的可持續(xù)發(fā)展提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

3 能源利用碳足跡分析

3.1 能源利用碳足跡計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)能源利用碳足跡計(jì)算方法，對(duì)2001 — 2011年甘肅省能源利用的碳足跡進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。

從總能源利用方面來(lái)看，碳足跡由2001年的0.565 hm2/人上升到2011年的1.238 hm2/人，甘肅省2001 — 2011年的碳足跡總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2009年之后其上升速度更是進(jìn)一步提高。在能源類型方面，2001 — 2011年各類能源利用的碳足跡中以煤炭類利用的碳足跡所占比例最大，石油制品次之，天然氣最小。煤炭類利用的碳足跡一直處于上升的趨勢(shì)，由2001年的0.345 hm2/人上升到2011年的0.860 hm2/人；石油制品利用的碳足跡相對(duì)平穩(wěn)，變化幅度較小，一直處于0.218～0.358 hm2/人之間；隨著甘肅省天然氣使用的推廣，天然氣利用的碳足跡增長(zhǎng)迅速，由2001年的0.002 hm2/人上升到2011年的0.020 hm2/人，十年間增長(zhǎng)達(dá)10倍。

由此可見(jiàn)，煤炭類在一次性能源的使用中比重仍然過(guò)高，而天然氣等清潔優(yōu)質(zhì)能源的比重較低。雖然近年來(lái)甘肅省一直加緊轉(zhuǎn)變并優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展可再生能源、開(kāi)發(fā)新能源，但由于甘肅省的地理?xiàng)l件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素，預(yù)計(jì)在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，煤炭利用的碳足跡仍將是主要部分。

3.2 能源利用碳足跡產(chǎn)值與強(qiáng)度分析

根據(jù)文獻(xiàn)[8]和[10]，利用表1中人均GDP數(shù)據(jù)，計(jì)算分析2001-2011年甘肅省能源利用的狀況得出近10年的碳足跡產(chǎn)值與強(qiáng)度，見(jiàn)圖3。

2001 — 2011年甘肅省能源利用的碳足跡產(chǎn)值逐年增加，從2001年的0.776萬(wàn)元/hm2增加到2011年的1.582萬(wàn)元/hm2，總共增加了0.806萬(wàn)元/hm2，這說(shuō)明近10年來(lái)甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好，能源利用效率不斷提高，單位土地面積產(chǎn)值與單位能源利用的碳足跡所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不斷增加。

對(duì)2001 — 2011年甘肅省能源利用強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析得出，甘肅省近10年的能源利用碳足跡強(qiáng)度走勢(shì)良好，2001年碳足跡強(qiáng)度為1.288 hm2/萬(wàn)元，強(qiáng)度最大，最小為2011年的0.632 hm2/萬(wàn)元，降低了0.596 hm2/萬(wàn)元，這進(jìn)一步證實(shí)了甘肅省能源利用效率在逐年提高，并且還存在提升空間。

近些年來(lái)，甘肅正不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，但作為一個(gè)西部的能源大省，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍然是“二一三”型，工業(yè)始終是甘肅省的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。而其經(jīng)濟(jì)的發(fā)展主要也還是依靠工業(yè)的發(fā)展，即依賴能源的消耗發(fā)展經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)其GDP的增長(zhǎng)。

甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展的提高存在很多因素的影響。首先，甘肅保持了高儲(chǔ)蓄率和高資本形成率。在1952 — 1978年、1979 — 1998年、1999 — 2007年，其分別以年均6.38%、6.70%、16.90%的速度增長(zhǎng)，呈加速趨勢(shì)。快速的資本形成主要是高儲(chǔ)蓄 — 高投資的結(jié)果，高資本形成率為甘肅經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供了前提條件。其次，由于近些年甘肅省投資的著力點(diǎn)與國(guó)家支持的投資方向吻合，加上外資的不斷投入，生態(tài)環(huán)境、社會(huì)民生、基礎(chǔ)設(shè)施等方面的投資建設(shè)有力地促進(jìn)了甘肅省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

此外，甘肅在科技研發(fā)和創(chuàng)新上增加了投入，推動(dòng)了社會(huì)科技的發(fā)展。2000年研究與發(fā)展經(jīng)費(fèi)支出占生產(chǎn)總值比重僅為0.71%，到2008年為1.02%。與此同時(shí)，在甘肅這個(gè)以工業(yè)為主的省份，其產(chǎn)業(yè)部分對(duì)專業(yè)技術(shù)工人的需求逐年上升。2000年大專及以上的人口占總?cè)丝跀?shù)比例僅為2.665%，到了2010年就增長(zhǎng)到了7.520%，增長(zhǎng)了約2倍。甘肅居民的受教育程度逐年增高，加快了科技的應(yīng)用，提高了能源的利用效率。不管在第一產(chǎn)業(yè)還是第二產(chǎn)業(yè)，能源利用率的提高又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康持續(xù)的發(fā)展。

3.3 能源利用的碳足跡壓力分析

根據(jù)文獻(xiàn)[8]和表1人均林地面積，分析計(jì)算得出甘肅省2001 — 2011年能源利用的碳足跡生態(tài)壓力，見(jiàn)圖4。

由圖4可知，甘肅省能源利用的碳足跡生態(tài)壓力呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，從2001年的0.75上升到2011年的1.65，特別是2003 — 2007年碳足跡生態(tài)壓力上升速度顯著，而在2009年后碳足跡生態(tài)壓力更是飛速增長(zhǎng)。這主要是甘肅省的林地（包括牧草地）面積雖然處于增長(zhǎng)趨勢(shì)，但其增長(zhǎng)速度極慢，而經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的壓力下，能源消耗一直增加，其消耗速度遠(yuǎn)超林地面積的增長(zhǎng)速度。說(shuō)明能源利用的碳足跡面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人均綠地面積。可見(jiàn)，隨著甘肅經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)能源需求量不斷增加，能源利用對(duì)自然環(huán)境造成的壓力越來(lái)越大。

造成甘肅省林地面積增長(zhǎng)速度緩慢的原因主要有甘肅所在的地理位置、地質(zhì)地貌、氣候條件及其在林業(yè)方面的資金投入等。甘肅省位于北緯32°11′-42°57′、東經(jīng)92°13′-108°46′之間，大部分位于中國(guó)地勢(shì)二級(jí)階梯上。境內(nèi)地形復(fù)雜，山脈縱橫交錯(cuò)，海拔相差懸殊，高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等兼而有之，是山地型高原地貌。從東南到西北包括了北亞熱帶濕潤(rùn)區(qū)到高寒區(qū)、干旱區(qū)的各種氣候類型。而政府為了縮小其與東部省份的經(jīng)濟(jì)差距，在林地建設(shè)上所投入的人力與資金只是很小的一部分，無(wú)法達(dá)到顯著的效果。這些因素都在一定程度上限制了甘肅省內(nèi)林地面積的增長(zhǎng)速度。

3.4 能源利用碳足跡與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系分析

Grossman等學(xué)者依據(jù)實(shí)證分析得出了環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線（EKC），指出經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量之間也可能存在倒U形曲線關(guān)系，即在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期階段經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人均收入的提高將會(huì)導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量的下降，然而一旦經(jīng)濟(jì)發(fā)展超越了某一臨界值點(diǎn)，人均收入的進(jìn)一步提高反而會(huì)有助于降低環(huán)境污染、改善環(huán)境質(zhì)量[13-15]。本研究運(yùn)用SPSS 18.0進(jìn)行擬合回歸分析，得出5種回歸曲線中碳足跡（CFP）與人均GDP之間的回歸關(guān)系情況，如圖5所示。

回歸曲線的模型概要和參數(shù)估計(jì)SPSS輸出表，如表4所示。

具體的回歸方程為：Y=-0.259 8+0.000 2X-1.847 7×10-8 X2 + 4.782 5×10-13 X3。R2=0.993，F(xiàn)=339.530，sig.=0.000。

從表4中可以看出，甘肅省碳足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的回歸模型中擬合優(yōu)度R2（決定系數(shù)）均大于或等于0.880，表明擬合程度較高，其中三次曲線回歸方程的擬合優(yōu)度最高，達(dá)到了0.993，說(shuō)明擬合程度良好，三次曲線回歸方程能解釋因變量99.3%的變化，且方差檢驗(yàn)量F=339.530，sig.=0，表明回歸方程有意義，可以接受，且回歸方程整體顯著性檢驗(yàn)很好，碳足跡與人均GDP的立方關(guān)系非常顯著。因此，甘肅省的能源利用碳足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的基本關(guān)系是三次曲線關(guān)系，其碳足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在S形曲線關(guān)系。

甘肅省的碳足跡與人均GDP之間的基本關(guān)系呈正相關(guān)性，即10年來(lái)隨著甘肅省經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人均GDP進(jìn)一步上升，其碳足跡也是逐漸增加，同時(shí)其所表現(xiàn)的S形曲線關(guān)系表明：在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，甘肅省內(nèi)的碳足跡還會(huì)繼續(xù)快速上升。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)甘肅省能源利用的碳排放足跡研究分析，可以得出以下結(jié)論：①甘肅省2001 — 2011年能源利用的碳足跡逐年上升，碳足跡產(chǎn)值和碳足跡生態(tài)壓力也呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明甘肅省能源利用效率在逐年提高，但對(duì)自然系統(tǒng)所造成的壓力逐年增大；②能源類型方面，煤炭類為主要排放源，占總排放量的一半以上，石油次之，天然氣最小，但隨著天然氣使用的推廣，其增長(zhǎng)速度較快；③碳足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在S形曲線關(guān)系，甘肅省的能源利用碳足跡會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、能源的消耗而呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

結(jié)合甘肅省實(shí)際的能源利用問(wèn)題，提出如下對(duì)策：①優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源；加強(qiáng)新能源和替代能源的研發(fā)應(yīng)用；促進(jìn)公眾煤炭清潔高效利用。②產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的低碳化調(diào)整。發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)第三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，優(yōu)化升級(jí)工業(yè)結(jié)構(gòu)，建設(shè)新型工業(yè)化體系。③加強(qiáng)土地管理，在保持現(xiàn)有林地面積的基礎(chǔ)上，增大資金的投入，加大植樹(shù)造林力度。④節(jié)約能源，提高能源利用率。發(fā)展高新技術(shù)，提供各種高效節(jié)能設(shè)備、材料和工具。⑤宣傳教育。通過(guò)廣播、電視和報(bào)紙等媒介，幫助公眾了解當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量和資源狀況，提高節(jié)能意識(shí)，促進(jìn)公眾參與地方環(huán)境保護(hù)的決策過(guò)程。

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