中部六省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與碳排放的關(guān)聯(lián)性分析

王雨馨

(山西師范大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，山西 太原 030092)

0 引言

20世紀(jì)80年代以來，社會(huì)化和工業(yè)化進(jìn)程快速推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，能源成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力之一，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)起著支撐性作用。隨著能源消耗的不斷增加，碳排放規(guī)模逐漸脫離合理范圍，由此資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾加劇，使得經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展遭遇瓶頸。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)能源消費(fèi)約占世界能源消費(fèi)的25%，是世界上第一大能源消費(fèi)大國(guó)；而以工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)是我國(guó)能耗占比最大的，約占全國(guó)總量的70%。能耗的增加使得我國(guó)二氧化碳排放量居高不下，總量約占全球CO2排放總量的1/3。中部六省作為我國(guó)的人口大區(qū)(人口數(shù)占全國(guó)28.1%)、經(jīng)濟(jì)腹地(GDP總量超過全國(guó)總量的20%)和重要市場(chǎng)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著舉足輕重的分量。自21世紀(jì)初中部崛起戰(zhàn)略推進(jìn)以來，中部六省經(jīng)濟(jì)總量實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，但重化工業(yè)結(jié)構(gòu)的存在使該區(qū)域?qū)δ茉吹男枨蠹眲∩仙率怪胁苛〉奶寂欧乓?guī)模愈發(fā)擴(kuò)大。在“2030年之前碳達(dá)峰”“2060年之前碳中和”的目標(biāo)下，目前中部六省的能源強(qiáng)度、碳排放量以及碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)什么樣的變化趨勢(shì)？三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與碳排放的關(guān)聯(lián)度如何？這對(duì)有針對(duì)性地優(yōu)化升級(jí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、降低中部六省的碳排放量以及高質(zhì)量推進(jìn)中部崛起戰(zhàn)略至關(guān)重要。

1 模型構(gòu)建

1.1 碳排放量的測(cè)度模型

我國(guó)目前沒有直接的碳排放量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所以以化石能源燃燒產(chǎn)生的碳排放量表示某區(qū)域總的碳排放量。本文選取了煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣八類終端能源作為計(jì)算二氧化碳排放量的基礎(chǔ)。依據(jù)《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》的基準(zhǔn)公式，CO2排放量計(jì)算公式如下：

式中：Ci為終端能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放總量，104t；Eij是i省份第j類終端能源的消費(fèi)量，kg；αj為第j類終端能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)，kgce/kg；CFj是第j類終端能源的平均低位發(fā)熱量，kJ/kg；CCj為第j類終端能源的碳排放系數(shù)，t/tce；COFj第j類終端能源的碳氧化率；M是CO2與C的分子量之比(44：12)，計(jì)算時(shí)取3.67。

1.2 灰色關(guān)聯(lián)模型

灰色關(guān)聯(lián)模型是在鄧聚龍?zhí)岢龅幕疑到y(tǒng)理論基礎(chǔ)上創(chuàng)建的，其核心在于計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度，通過量化系統(tǒng)間各要素的關(guān)聯(lián)關(guān)系，來明確各要素之間的影響程度或者某因素對(duì)系統(tǒng)主因素的貢獻(xiàn)測(cè)度。

本文用Xi表示中部六省的碳排放量，并將Xi(n)設(shè)定為參考母序列；用Yj表示中部六省各省份的三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，并將Yj(n)設(shè)定為比較序列。

1.2.1 灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)模型

灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)模型用于考察參考數(shù)列Xi與比較數(shù)列Yj所對(duì)應(yīng)曲線的幾何形狀相似度，二者越相似，灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度εij越大。

灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算首先要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，即進(jìn)行始點(diǎn)零化像,具體公式如下:

xi=[Xi(1)-Xi(1)，Xi(2)-Xi(1)，Xi(3)-Xi(1)，...，Xi(n)-Xi(1)]

yj=[Yj(1)-Yj(1)，Yj(2)-Yj(1)，Yj(3)-Yj(1)，...，Yj(n)-Yj(1)]

則灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度為：

|sj-si|=

|∑[yj(k)-xi(k)]+1/2 [yj(n)-xi(n)]|

εij=1+|si|+|sj|/1+|si|+|sj|+|sj-si|

1.2.2 灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)模型

灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)模型用于考察參考數(shù)列Xi與比較數(shù)列Yj相對(duì)于初始點(diǎn)的變化速率，Xi與Yj相對(duì)于始點(diǎn)的變化速率越靠近，則灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度γij就越大。

首先計(jì)算Xi與Yj的變化率：

其次對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，進(jìn)行初值化得到數(shù)列的初值像：

則中部六省碳排放量Xi與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)Yj的相對(duì)關(guān)聯(lián)度為：

1.2.3 灰色綜合關(guān)聯(lián)模型

灰色綜合關(guān)聯(lián)模型既涵蓋了Xi與Yj幾何形狀的近似度，體現(xiàn)了二者相對(duì)于始點(diǎn)的變化速率的相似度。計(jì)算出灰色綜合關(guān)聯(lián)度只需將權(quán)重系數(shù)θ賦予灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)值與灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)值后相加：

ρij=θεij+(1-θ)γij

式中：ρij表示Xi與Yj間的關(guān)聯(lián)程度的緊密性，ρij值越大，Xi與Yj就存在顯著的關(guān)聯(lián)性。θ的取值為0<θ<1，本文取θ=0.5用于均衡考察數(shù)列間絕對(duì)量和變化速率的變化。

1.3 數(shù)據(jù)來源及處理

八類終端能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)來自六省《統(tǒng)計(jì)年鑒》中能源部分及EPS數(shù)據(jù)庫；終端能源的平均低位發(fā)熱量、碳排放系數(shù)以及碳氧化率來自《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》第二章固定源燃燒部分，折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)來自《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2589-2008綜合能耗計(jì)算通則》。

關(guān)于中部六省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的測(cè)度，本文采以第一、二、三產(chǎn)業(yè)的增加值表征產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)情況，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來自2004—2018年的六省《統(tǒng)計(jì)年鑒》中國(guó)民經(jīng)濟(jì)核算部分。

2 測(cè)算結(jié)果與分析

2.1 碳排放量測(cè)算結(jié)果分析

2.1.1 碳排放量的變化趨勢(shì)

由碳排放量的測(cè)度模型計(jì)算得到中部六省2004-2018年的碳排放量數(shù)據(jù)并繪制折線圖，觀察各省和中部六省總體CO2排放量的變化趨勢(shì)結(jié)果如圖1所示。

圖1 中部六省2004-2018年碳排放量變動(dòng)趨勢(shì)

從中部六省整體來看，2004-2018年的碳排放總量總體上在逐年增加，相對(duì)于2004年，2018年的碳排放總量增長(zhǎng)了近2倍。這是由于2004年“中部崛起”戰(zhàn)略的提出和實(shí)施，中部六省根據(jù)自身的自然資源稟賦和以傳統(tǒng)能源為主的工業(yè)結(jié)構(gòu)，奮力推進(jìn)重化工業(yè)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程，在此過程中對(duì)原煤、焦炭、石油等生產(chǎn)端能源的需求增長(zhǎng)明顯，CO2排放量也隨之持續(xù)增長(zhǎng)。但隨著我國(guó)政府越來越重視生態(tài)文明建設(shè)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變以及低碳經(jīng)濟(jì)的大力推廣很大程度上使得六省總體的碳排放量增速大幅趨緩。

從中部六省的各自變化趨勢(shì)來看，情況各有不同。無論是從排放總量角度還是從增速的角度，山西省都領(lǐng)先于其余五省。山西省有煤都之稱，重化工業(yè)的發(fā)展由來已久，經(jīng)濟(jì)模式是粗放型的，碳排放量居于較高水平。

河南省的二氧化碳排放量的變化趨勢(shì)呈“扁平的倒U型”，以2011年為分界點(diǎn)，2004-2011年伴隨著快節(jié)奏的工業(yè)化進(jìn)程，碳排放呈現(xiàn)高速的增長(zhǎng)趨勢(shì)；2011-2018年碳排放總量開始逐年下降，逐漸與山西省的差距拉大。表明河南省近幾年在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和推進(jìn)節(jié)能減排工作方面投入了很大的精力，且頗有成效。

湖北省、湖南省和安徽省的CO2排放量均處于中間水平。2014年以前湖北省的CO2排放量在略高于湖南省和安徽省；之后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，與安徽省的CO2排放量基本處于同一水平。這是因?yàn)楹笔∈俏覈?guó)重要的工業(yè)省份，工業(yè)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以來以重工業(yè)為主，工業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要引擎，因此能耗多、碳排放量大。安徽省作為我國(guó)中部能源消費(fèi)大省，2004-2013年以來工業(yè)能源消費(fèi)快速增長(zhǎng)引起二氧化碳排放量的急速增長(zhǎng)；但在2014年后碳排放總量增速趨緩。湖南省的二氧化碳排放量在2012年達(dá)到最高，之后增長(zhǎng)趨勢(shì)相對(duì)于之前比較平穩(wěn)。

江西省碳排放在總量和增速方面均居于末位，2018年江西省碳排放量不足山西省的1/3。原因在于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，因此工業(yè)發(fā)展過程中對(duì)能源的需求相比于其他五省而言不高；而且江西省的森林覆蓋率近幾年都可以穩(wěn)定在60%以上，豐富的森林資源使得森林碳匯高，CO2排放量自然就少。

2.1.2 碳排放的時(shí)空分布特征

本文選取2004年、2009年、2014年及2018年四個(gè)年份，將六省碳排放量分為四個(gè)梯度：0-20000萬t、20000-40000萬t、40000-60000萬t、60000-80000萬t，呈現(xiàn)中部六省的碳排放量空間演變的動(dòng)態(tài)變化，如表1所示。

表1 中部六省能源消費(fèi)碳排放量動(dòng)態(tài)變化

由表1觀察而知，中部六省的能源消費(fèi)碳排放在4個(gè)時(shí)間段存在顯著的空間差異，呈現(xiàn)出東南向西北遞增的空間分布特征。2004年六省的碳排放量都比較少，安徽、江西、湖北、湖南的碳排放量處于0～20000萬t的第一梯度，山西、河南的能源消費(fèi)碳排放量處于20000～40000萬t的第二梯度。2009年除江西的碳排放量仍處于0～20000萬t外，其余五省的能源消費(fèi)碳排放量均提升了一個(gè)梯度。2014年與2009年相比，僅山西能源消費(fèi)碳排放量突破60000萬t，其余五省能源消費(fèi)碳排放量所處梯度沒有變化，但均有增加。2018年河南的碳排放量有所下降，但所處梯度未改變；安徽、湖北、湖南、山西的碳排放量所處梯度沒有變化，但都有增加；江西的碳排放量則上升至20000～40000萬噸的梯度。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

中部六省的碳排放量與三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的絕對(duì)、相對(duì)、綜合灰色關(guān)聯(lián)度測(cè)算結(jié)果如表2所示。

表2 中部六省碳排放與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)度

(1)中部六省各省及其整體的碳排放量與三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間的絕對(duì)、相對(duì)、綜合灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)都大于0.5，表明六省的碳排放與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間存在顯著的關(guān)聯(lián)程度。

(2)從絕對(duì)量來看，中部六省及其總體的碳排放量與以工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)的絕對(duì)關(guān)聯(lián)度數(shù)值均大于第一、三產(chǎn)業(yè)，說明六省的碳排放量與第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較大的相關(guān)性。

(3)基于變化速率角度，第一產(chǎn)業(yè)的灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出第二、三產(chǎn)業(yè)的數(shù)值，安徽和江西甚至超過0.85，表明中部六省的碳排放與第一產(chǎn)業(yè)相對(duì)于始點(diǎn)的變化速率接近。

(4)從綜合關(guān)聯(lián)度來看，中部六省總體的第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與碳排放的關(guān)聯(lián)度最大。

安徽省的關(guān)聯(lián)順序與中部六省總體相同，與碳排放具有最強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系的是第一產(chǎn)業(yè)。安徽省跨越長(zhǎng)江、淮河，優(yōu)越的水土資源造就了發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)，成為我國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大省。農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的過程中勞動(dòng)力規(guī)模的擴(kuò)大以及機(jī)械化的提高加大了農(nóng)業(yè)的碳排放，由此安徽省形成了農(nóng)業(yè)和碳排放聯(lián)系緊密的特性。

湖南省呈現(xiàn)出三二一的關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，碳排放與第三產(chǎn)業(yè)有著顯著相關(guān)性。自改革開放以來，湖南省在各種政策的疊加效應(yīng)下，資源配置效率不斷提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度和質(zhì)量較其他五省來說又快又好，如旅游業(yè)的繁榮發(fā)展使得旅游人數(shù)規(guī)模逐年擴(kuò)大，伴隨著的是碳排放量的快速增加。

山西、江西、河南和湖北的碳排放都主要受以工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)影響，其中湖北呈現(xiàn)出二三一的關(guān)聯(lián)順序，其余三省呈現(xiàn)二一三的關(guān)聯(lián)順序。作為煤炭大省的山西、對(duì)能源剛性需求大的江西、全國(guó)一次能源消費(fèi)大省的河南、傳統(tǒng)工業(yè)大省的湖北，自2004年以來四省的二產(chǎn)產(chǎn)值在三次產(chǎn)業(yè)中所占比例最大，以高能耗、重化工為主的工業(yè)結(jié)構(gòu)使得二產(chǎn)產(chǎn)值與碳排放的關(guān)聯(lián)度居于三次產(chǎn)業(yè)的首位。

3 建議

本文通過對(duì)中部六省2004-2018年的碳排放量和三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的灰色關(guān)聯(lián)分析，建議如下。

3.1 優(yōu)化農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)在中部六省中所占比重較大，是中部崛起的重要支撐，而且農(nóng)業(yè)是民生國(guó)計(jì)的根本，所以推進(jìn)農(nóng)業(yè)的低碳發(fā)展具有重要意義。首先，改變傳統(tǒng)肥料培育的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中推廣低碳化肥使用以及開發(fā)生物質(zhì)能。其次，在大規(guī)模普及機(jī)械化生產(chǎn)的同時(shí)，一方面注意機(jī)械化過程帶來的碳排放，大力提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的節(jié)能水平；另一方面可以在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造過程中將兼具生態(tài)設(shè)計(jì)與綠色制造的仿生技術(shù)運(yùn)用其中，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械低碳化與低碳農(nóng)業(yè)機(jī)械化的雙贏。最后，林業(yè)作為最有效的生物固碳方式和最經(jīng)濟(jì)的“吸碳器”，其蘊(yùn)含的巨大的碳匯功能要最大限度挖掘利用，所以中部六省要適當(dāng)擴(kuò)大林業(yè)比重，充分發(fā)揮林業(yè)的增匯減排作用。

3.2 深層次推進(jìn)第二產(chǎn)業(yè)的減排降碳

目前，中部六省的工業(yè)化進(jìn)程仍將持續(xù)，為了避免第二產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)出現(xiàn)碳鎖定的現(xiàn)象，需從以下方面為第二產(chǎn)減排降碳：①從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)入手調(diào)整，實(shí)現(xiàn)清潔能源、可再生能源與化石能源的替代，這是工業(yè)部門與碳排放實(shí)現(xiàn)強(qiáng)脫鉤的關(guān)鍵;②加快新能源技術(shù)、碳捕獲與封存、清潔生產(chǎn)以及煤層氣的開發(fā)等低碳技術(shù)的研發(fā)與廣泛應(yīng)用;③要著重優(yōu)化高能耗高污染的工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，限制其擴(kuò)張規(guī)模的同時(shí)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和清潔能源，讓工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展得以綠色化、低碳化、可持續(xù)。

3.3 穩(wěn)步推進(jìn)第三產(chǎn)業(yè)的低碳化發(fā)展

現(xiàn)代服務(wù)業(yè)具有低能耗、低污染、高附加值的特征，中部六省要根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)加速發(fā)展金融、旅游、教育、文化等現(xiàn)代化服務(wù)業(yè)；同時(shí)，有研究表明現(xiàn)代化服務(wù)業(yè)容易產(chǎn)生集聚效應(yīng)且集聚可以從勞動(dòng)力“蓄水池”效應(yīng)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、知識(shí)溢出效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)四條路徑促進(jìn)工業(yè)減排，六省可以依托建立健全完善的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)使得資源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和諧發(fā)展。

3.4 加強(qiáng)中部六省碳減排的區(qū)域協(xié)同合作

中部六省地理位置上的毗鄰以及碳排放的外部性，使得以區(qū)域協(xié)同合作有效推進(jìn)各省的碳減排工作十分必要。一方面，實(shí)現(xiàn)低碳技術(shù)的異地協(xié)同共享，六省政府應(yīng)該協(xié)同合作，依托各類監(jiān)管平臺(tái)降低成本與風(fēng)險(xiǎn)，將資金整合在一起構(gòu)建跨區(qū)域的低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建以碳減排核心技術(shù)(如清潔能源開發(fā)技術(shù)、污染處理技術(shù)等)為紐帶的創(chuàng)新聯(lián)盟。另一方面，有效利用湖北省的碳排放權(quán)交易試點(diǎn)，湖北省在完善該交易試點(diǎn)的過程中，與其余五省整合資源合力構(gòu)建中部碳交易市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)中部六省綠色低碳協(xié)同發(fā)展。