湖北省農村城鎮化對碳排放的影響研究

李靜雅　陳曉霖　陳夢婷

【摘 要】 通過kaya恒等式擴展，并應用LMDI分解將湖北省農村城鎮化對碳排放變動的影響分解為空間城鎮化、人口城鎮化、產業城鎮化以及收入城鎮化四個方面對碳排放的綜合影響效應，并利用湖北省近十年相關的時間序列數據，考察湖北省農村城鎮化的四大要素對碳排放變動的內在機理，并就要素間差異進行分析，從而在綠色經濟的發展背景下，提出符合湖北省發展現狀的新型城鎮化政策建議。

【關鍵詞】 kaya恒等式 城鎮化 碳排放

一、研究背景

2015年，十八屆五中全會通過《十三五規劃的建議》，將“綠色發展”列入“五大發展理念”，提出以低碳模式實現社會可持續發展的方針。然而，當下城鎮化的快速發展不可避免地增大了環境和能源的壓力，在很大程度上可能與低碳發展的理念產生矛盾。因此，探索如何在推進城鎮化發展的過程中降低碳排放量成為亟待解決的問題。

城鎮化對碳排放量影響問題始于城鎮化和能源消費關系的研究，JonesDW.指出城鎮化進程交通方式的改變推高了能源消耗量；Wei指出城鎮化發展對能源消費具有雙重作用。

目前國外學者對城鎮化和碳排放的研究多集中于國家和區域層面。在國家層面，Martinez等通過對88個發展中國家面板數據研究得出了高、低收入國家城鎮化同碳排放總量呈倒U型關系。Liddle等運用STIRPAT模型研究發現發達國家城鎮化與碳排放之間總體上呈現正相關關系。Poumanyvong用99個國家的面板數據和STIRPAT模型實證分析得到對各收入水平的國家城鎮化對碳排放均存在顯著影響，且低收入國家城鎮化將減少能源利用，而中高收入國家則相反的結論。對于區域層面，ChuanguoZhang發現城鎮化對東部地區正向影響較非東部更顯著。

隨著中國城市化的快速推進，CO2排放量也隨之增加，國內學者也更多地關注碳排放研究，相關文獻也不斷豐富。國內研究也主要集中于國家與區域層面。在國家層面，林伯強和劉希穎認為城鎮化人口轉移對中國二氧化碳排放的沖擊是顯著的，建議政府適當控制城鎮化速度并將城鎮化作為低碳發展的機會以控制碳排放。郭郡郡等基于1980—2007年的跨國非平衡面板數據實證研究提出城鎮化、大城市化同碳排放之間呈倒U型關系，且但相比于城鎮化，大城市化對碳排放的負向影響更大的觀點。

在區域層面，楊曉軍等在結合STIRPAT模型和簡單環境庫茲涅茨曲線建模，研究表明：城鎮化與二氧化碳排放存在長期均衡關系且城鎮化對CO2排放影響在東西部及中部地區呈現地區間差異。楊文芳的研究也發現不同地區城鎮化水平對碳排放影響差異明顯，發達地區城鎮化發展對碳排放正向作用并不顯著。

綜上可見，國內外研究現狀表明城鎮化與二氧化碳排放之間的關系較為復雜，且當前關于城鎮化影響碳排放的研究更多集中在國家、區域層面，對區域范圍內的研究較少。本課題選用了湖北省為調查樣本，利用十年內湖北省碳排放的面板數據來構建湖北省農村城鎮化對碳排放變動影響的實證模型，為學界提供了一個帶有地域特色的碳排放研究樣本，并分析區域農村城鎮化與碳排放的內在機理，進而探索有針對性的平衡機制。這樣可以避免因控制碳排放而一刀切地抑制農村城鎮化，提出符合湖北省發展規劃的新型城鎮化建議，有效控制碳排放。

二、城鎮化對碳排放影響的理論分析

（一）機理分析

日本教授YoichiKaya在1989年IPCC研討會上提出環境經濟領域廣泛應用的Kaya恒等式，本課題以此作為基礎構建湖北省農村城鎮化對碳排放變動影響的實證模型。

（1）

其中，C表示區域CO2排放總量，PE表示區域能源消耗總量，GDP表示區域國內生產總值，POP表示區域人口總量。

為了表示城鎮化的四個方面的效應，將式（1）進行擴展變換為：

（2）

上式中參數意義如下：C表示湖北省CO2排放總量，Cj表示湖北省第j種能源消耗所產生的CO2排放量，PEj表示第j種能源消耗量，PE表示湖北省能源消耗總量，GDP2，3表示湖北省第二、三產業生產總值，GDP表示湖北省生產總值，POP表示湖北省城鎮人口總量，AREA表示湖北省城鎮建成區面積。

令式（2）中：表示單位能源碳排放量；表示湖北省能源結構；表示第二、三產業能源消耗強度；表示湖北省產業結構；表征湖北省城鎮居民收入水平；表征湖北省人口密度。

以上各項因素均為衡量湖北省農村城鎮化的量化因素，因此通過對各項因素在湖北省CO2排放總量中發揮的作用進行雙重效應分析，可以量化湖北省農村城鎮化各因素對碳排放的影響方向和程度，從而衡量湖北省農村城鎮化對碳排放影響的總效應。

（二）模型構建

為了對湖北省農村城鎮化過程中的雙重效應進行定量分析，因此構建湖北省城鎮化對碳排放影響的量化模型，通過對城鎮化對碳排放影響的機理分析，得出能夠應用LMDI分解的碳排放量連積形式：

（3）

由此，通過擴展式將湖北省農村城鎮化對碳排放變動的影響分解為空間城鎮化、人口城鎮化、產業城鎮化以及收入城鎮化四個方面對碳排放的綜合影響效應。其中，產業城鎮化效應是指計算期與基期間湖北省產業結構變化對湖北省CO2排放總量的影響效應。收入城鎮化效應是指計算期與基期間湖北省城鎮居民收入水平變化對湖北省CO2排放總量的影響效應。人口城鎮化效應是指計算期與基期間湖北省人口密度變化對湖北省CO2排放總量的影響效應。空間城鎮化效應是指計算期與基期間湖北省建成區面積變化對湖北省CO2排放總量的影響效應。

湖北省農村城鎮化對碳排放變動影響的四個方面對碳排放的綜合影響效應方向及程度均未明晰，因此本文將對其進行雙重效應分析。

三、數據來源與計算結果

（一）數據來源

考慮數據的可靠性，湖北省人口數以及GDP來源等基礎數據來源于國家統計局網站、湖北省統計局網站、《湖北省統計年鑒》等，能源消費量來源于《湖北省統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》，碳排放的相關計算則利用IPCC提供的碳排放參考方法，通過計算湖北省能源消耗總量及各類能源的碳排放系數進行計算。能源實物量數據的標準量折算采用《中國能源統計年鑒》2008所附的各種能源折算標準煤參考系數，根據年末城鎮常住人口表示城鎮人口總量，并利用上述模型擴展式考量近十年湖北省農村城鎮化對碳排放的影響效應分解。

2005-2014湖北省能源消費量據各年《湖北省統計年鑒》中的全社會各能源平衡表，選取煤炭、石油和電力三種能源作為碳排放的計算基礎，據IPCC提供的能源折標準煤系數，即原煤為0.7143kgce/kg，原油為1.4286kgce/kg，及標準煤熱值29271.2kJ/kg，將煤炭及原油折標準煤后換算成能量單位焦耳，并將電力由千瓦時轉換為焦耳。得到數據后，據國家發改委建議的標煤的標煤的碳排放系數，即0.67tC/tce，得到各年煤炭、石油、電力及總的碳排放量后將碳排放量轉換為二氧化碳排放量，計算單位能源二氧化碳排放量cf。

據以上數據及各年《湖北省統計年鑒》中的GDP、城建區面積、城鎮人口等數據，分別計算湖北省能源結構e，第二、三產業能源消耗強度g，產業結構i，城鎮居民收入水平r，及人口密度p。

（二）計算結果

據以上數據及公式（5）至（10），分別計算出排放因子效應，能源結構效應，產業城鎮化效應，收入城鎮化效應，人口城鎮化效應，及空間城鎮化效應，并整理如表1所示：

四、研究結論與啟示

基于上述數據結果，我們可以得到以2005年為基期，2006-2014各年度湖北省城鎮化各因素變動對碳排放變動的影響趨勢。相較于其他因素對湖北省碳排放的影響程度而言，收入城鎮化效應、能源強度效應以及空間城鎮化效應對湖北省碳排放產生較大影響，是驅動湖北省碳排放變動的主要力量。

其中收入城鎮化以及空間城鎮化對湖北省碳排放產生正向效應，且呈現逐年遞增的趨勢，收入城鎮化效應在考察期內每年對湖北省碳排放量貢獻均為正值，截至2014年年末，收入城鎮化效應的平均貢獻達到7100.272萬噸，空間城鎮化效應平均達到1716.717萬噸，是湖北省碳排放量的推動因素。與此同時，產業城鎮化效應除2008年外每年貢獻也均為正值，平均貢獻320.81萬噸，相比于收入城鎮化效應影響相對較小。

而能源強度效應每年貢獻均為負值，對湖北省碳排放量抑制作用十分明顯，截至2014年年末，能源強度效應的平均貢獻達到-5144.098萬噸。人口城鎮化效應每年貢獻有正值也有負值（平均貢獻-120.06萬噸），總體而言對湖北省碳排放起到抑制效果。

而其他因素每年貢獻有正值也有負值，如排放因子效應（平均貢獻-201萬噸）以及煤炭能源結構效應近兩年的顯著改善（平均貢獻-446.81萬噸）在一定程度上抑制了湖北省碳排放的增長。而石油能源結構（平均貢獻904.35萬噸）以及電力能源結構（平均貢獻737.55萬噸）則對碳排放起到了一定的推動作用。

根據城鎮化四種要素對湖北省碳排放的影響，按影響程度進行由大到小的排序，則四種要素依次為：收入城鎮化效應、空間城鎮化效應、產業城鎮化效應以及人口城鎮化效應。

圖一表現了四種要素對湖北省碳排放量變化的影響，我們可以收入城鎮化對湖北省碳排放產生較大的推動作用。產生這一現象的原因可能在于，根據湖北省統計局相關數據顯示，湖北省居民收入在2006-2015年中呈現穩步提升趨勢，隨著收入水平以及生活水平不斷提高，對居民生活習慣以及消費觀念也會隨之變化，帶來較大的物質能源消耗，從而推動碳排放量的增長。

空間城鎮化效應總體而言對湖北省碳排放量產生正向推動效應，從湖北省統計年鑒相關數據可知，2006-2015年城鎮人口總量與城鎮建成區面積均呈現上升趨勢，而人口密度呈現先上升后下降的趨勢，可見城鎮空間擴展速度較人口增長速度較快。與此同時，城市建造工程的增加以及居民住宅建筑以及私人交通工具的需求不斷加大，加大了城市建設過程中碳排放量的增大以及個人碳排放量的增大。另外眾多城市問題的產生，如交通堵塞以及交通路程的增大等，也加劇了碳排放量的增長。隨著人口密度的減小以及城市職住分離進程的加速，集聚效應逐漸減小，在一定程度上增大了碳排放量的增長。

人口城鎮化效應總體而言抑制了碳排放量的增長，符合湖北省中大城市人口增長迅速的特點，Marilyn（2009）通過分析美國100個大城市的碳足跡發現，人口密集、城市交通發達的大城市人均碳足跡較低。隨著城市市中心人口密度的快速增大，體現了一定的人口規模效應，如城市公共交通的發展等對人均碳排放具有一定抑制作用。

產業城鎮化對湖北省碳排放量影響相對較小，且對碳排放貢獻始終保持在較低水平，根據湖北省統計局相關數據可知，隨著經濟轉型湖北省產業結構不斷升級，隨著二、三產業高耗能高排放服務內容的減少，在一定程度上抑制了湖北省碳排放的快速增長。

筆者認為通過具有針對性的有效的方式對湖北省城鎮化進行管理規劃，將有利于實現湖北省碳減排進程。因此，針對湖北省碳排放現狀提出以下建議措施：針對收入城鎮化效應現狀，運用政策引導以及市場激勵的方式，鼓勵企業進行低碳技術研發、購置低碳節能設備以及推行低碳管理實踐，倡導居民使用節能低碳產品替代碳密集產品，引導居民養成綠色低碳的生活模式；針對空間城鎮化效應，政府應合理規劃城鎮布局，擴展現有城鎮環境容量以及生態承載力，不斷改進城市能源系統效率和基礎設施建設；針對人口城鎮化效應，進一步擴大人口城鎮化效應對碳排放的抑制作用，合理確定城市開發邊界，強化城鎮、城市發展規劃約束力，提高建成區人口密度，以緊湊有效的發展模式取代原本盲目擴張的發展模式；針對產城鎮化效應，應嚴格限制高污染高耗能的產業發展，推進“制造經濟”向“服務經濟”的轉變，優化產業結構。

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作者簡介：李靜雅，女，1995.10月生，湖北武漢人，中南財經政法大學2013級工商管理專業本科生。陳曉霖，女，1995年8月生，廣東佛山人，中南財經政法大學2014級信息與計算科學本科生。

陳夢婷，女，1995年7月生，湖北武漢人，中南財經政法大學工商學院2013級工商管理專業本科生。

基金項目：中南財經政法大學大學生創新創業訓練計劃項目，課題“綠色經濟視角下湖北省農村城鎮化對碳排放的影響研究——基于kaya模型”（編號： 201610520094）。