甘肅省“雙碳”數據可視化網站設計與應用

羅云中，陳春霞，王懷詩

（蘭州大學管理學院，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

作為能源和資源大省的甘肅，能源和礦產資源的開采利用是其經濟發展的重要驅動力。在碳達峰與碳中和（以下簡稱“雙碳”）的愿景要求下，甘肅省面臨著經濟發展和環境約束的雙重困境，要實現綠色循環低碳協調發展，更需要科學合理地規劃。而規劃的前提是對甘肅省的“雙碳”進程和水平有著科學而清晰的認知。提高“雙碳”相關數據的有效利用，一個重要的途徑就是利用可視化技術方法對“雙碳”相關數據進行高效地展示，以便發現和挖掘數據中隱藏的信息、知識和規律。然而，盡管現在已有許多碳排放數據庫，但政府部門和相關企業卻忽略了數據有效性和可視化等問題。許多“雙碳”數據呈現形式較為單一，多維關聯不足，多為Excel表格形式或者簡單文字描述，不利于數據的挖掘和價值的發揮。同時，目前“雙碳”情景下的數據可視化多用于政府和企業內部監測指揮平臺，缺乏一個服務于廣大人群、便捷的“雙碳”數據可視化平臺，以調動更廣泛的學術研究、政府決策、企業行為等助力于“雙碳”目標的實現。

因此，搭建面向多對象的甘肅省“雙碳”數據可視化網站，集中展示甘肅省“雙碳”數據，有助于各相關主體深入了解甘肅省“雙碳”進程，提高低碳意識；也便于分析甘肅省“雙碳”實現進程的特點及面臨的突出問題，提出有針對性的模型和解決對策，促進甘肅省節能減排工作有序開展，也為其他地區提供一定的借鑒。

1 數據可視化網站設計

1.1 需求性分析

通過問卷調查法對網站需求進行調研。在對“雙碳”認知方面，大部分人處在“聽過，不了解”（43.11%）和“有點了解”（32.85%）狀態。在個人與“雙碳”的關系認知方面，74.30%的人認為“雙碳”與個人自身生活密切相關，“雙碳”目標的實現也離不開個人的努力，這表明大眾基本認同“雙碳”政策，對完成國家“雙碳”目標的個人責任感較高。

可見，“雙碳”信息的可獲得性與公眾對于“雙碳”問題的關切度之間存在著較大差距。對于不了解“雙碳”的原因，大部分人表示信息復雜，數據意義晦澀難懂及自身知識局限。為滿足用戶對“雙碳”數據的可視化需求，在網站設計時主要關注以下兩點：一是網站面向的人群應較為廣泛，由于對“雙碳”的認知參差不齊，因此信息的呈現和傳達要易讀易懂；二是嚴格選擇指標和篩選數據，并以合適的數據可視化形式進行展現，系統和科學地展示“雙碳”的實施過程及發展趨勢。

1.2 總體框架設計

網站使用“前端頁面+Flask框架、后端+MySQL數據庫”的框架進行設計。使用Python進行數據爬取等方法獲取數據并進行轉化處理，后寫入MySQL數據庫。當前端頁面向后端頁面發送Ajax請求后，Flask為之提供數據服務調用的接口，將所需的數據傳給前端。之后利用Echarts組件生成對應的圖表，進行數據可視化呈現。

1.3 功能設計

網站主要關注4個主題方面的信息：“雙碳”概況、近期情況、能源數據、個人碳足跡。其中，“雙碳”概況部分包括從全國、省、市、縣4個層級展現碳排總量和碳排強度；近期情況部分包括能源消費數據和電力生產和消費狀況；能源數據部分包括甘肅省的能源清單和城鄉、工業耗能、生活耗能、供暖等方面的能源消耗；個人碳足跡部分主要提供個人碳排放計算功能。數據來源有中國統計年鑒、甘肅省統計年鑒及月度數據、中國碳核算數據庫、中國城市溫室氣體工作組數據等。

2 數據可視化網站實現

結合上文的網站框架設計和功能設計方案，基于中國“雙碳”大數據指數體系，對甘肅省“雙碳”數據可視化網站進行搭建。

2.1 “碳總覽”板塊

此板塊主要包括全國的碳排放情況、各地區碳排總量、碳排強度和人均碳排放情況、甘肅省主要能源消耗、氣溫變化情況、環境空氣質量綜合指數等信息。其中，以地圖的形式展示市級的碳排總量和碳排強度，直觀呈現甘肅省不同地區的碳排放情況，便于分區域地認識和管理施策。增加2022年各市州級的環境空氣質量綜合指數，將民眾生活和“雙碳”目標有機聯系起來，如圖1所示。

圖1 總體碳排界面

2.2 “碳感知”板塊

此板塊分為2個部分，分別是“近況”和“能源”。具體如下：生產和生活是碳排放的主要來源。“近況”展示了2022年每月的發電量和用電量情況、每月發電量類型占比情況、每月各主體用電量占比情況等信息。其中，每月的發電量和用電量統計采取表格交互的形式，用折線圖呈現一定時間范圍內的變化情況，餅圖呈現每個月的發電量類型占比情況和各主體用電量占比情況，便于人們快速了解當前的發電結構和用電結構，如圖2所示。

圖2 甘肅省發電與用電結構信息界面

能源結構及其消耗是影響“雙碳”目標實現的重要因素。“能源”部分涵蓋綜合能源平衡表，能源消耗變化情況，能源生產和消費情況，甘肅省生活能源消費情況等信息。圖3著重展示了分行業的能源消耗情況，設置下鏈呈現功能，展示每種能源在各行業的消耗情況。此外，以12年的時間跨度對甘肅省總體能源消耗情況、城鄉能源消耗、供暖能源消耗進行橫縱的對比。

圖3 能源碳排信息界面

2.3 “碳足跡”板塊

通常進行碳減排的第一步是對個人碳排放有著清晰的認知。此板塊為用戶提供個人碳足跡計算器，從住宅、交通、生活、綠色習慣方面測算個人年度的碳排放情況，并給出所排放的碳所需的抵償成本（圖4），讓用戶能夠通過自己的生活數據對個人碳排放有具體的認知，引導用戶進行綠色生活。

圖4 碳足跡板塊

3 數據可視化及其分析

3.1 總體概況

總體上，甘肅省碳排量并不算高，但碳排放強度較大[1]。根據中國城市溫室氣體工作組2019年的統計，甘肅省碳排放量的全國排名位列第26位。中國碳核算數據庫數據顯示，2000—2019年，人均碳排放量和總排放量走勢基本一致。甘肅省碳排總量不斷升高，2009—2011年總排放量增長速度最快，2012年后總排放量逐漸減緩，基本維持在170至185百萬t。可見，2009年以前，甘肅省經濟發展基本上是粗放式的，高耗能重化工業加速發展，對化石能源需求很大。但隨著西部大開發、西部新開發和“一帶一路”合作倡議的實施，甘肅省經濟得到可持續發展，人均GDP穩定增長，但甘肅省當時所面臨的最大任務是實現經濟快速增長，其所處的發展階段和在全國經濟發展中的地位決定了當時碳排放是生存型排放。2009年之后，甘肅省工業化和城市化發展，人們的生活水平也隨之不斷提高，而帶來的結果就是生活耗能不斷增長，碳排放和人均碳排放量保持高位增長。

值得注意的是，由于發展理念及舉措的調整與完善，近年來碳排放效率不斷提高，碳排放強度正呈現出下降趨勢。這說明近些年來，甘肅省科學技術水平在進步，尤其是能源利用效率得到一定程度的提高。

3.2 能源碳排放情況

中國統計年鑒顯示，2000—2019年，甘肅省能源主要為原煤、原油、天然氣3種，能源碳排放量不斷保持上升的趨勢，2011年以后有小幅度浮動，碳排放量基本保持在同一水平。這表明甘肅省主要能源碳排量逐漸趨于飽和。一方面，在主要能源中，煤炭是大部分碳排放的來源。但隨著甘肅省實施相關調整政策，天然氣在能源結構中的比重逐漸上升。另一方面，即便能源消耗總量碳排放量的增速在2011年后逐步放緩，原煤在3種能源中的占比卻不降反升，由2011年的67.33%增加至2019年的69.93%，能源結構優化成效并不顯著。

3.3 電力生產和消費情況

甘肅省統計年鑒和月度數據顯示，甘肅省主要有4種發電類型，分別是火電、水電、風電和光電。火電占比顯著高于其他3種，幾乎占當月發電總量的一半；光電占比最低，通常保持在當月總發電量的8%～9%。甘肅省的發電總量與火電發電量的變化起伏基本一致，火電仍舊是甘肅省最重要的發電來源。因此，甘肅省可通過優化電力供應結構、提高電力生產清潔化比率來為降低電力源碳排放量提供可行性和必要性。

與月發電量相比，甘肅省月用電量基本保持穩定且略低于當月發電量，存在21.6億kW·h的月均過剩產能；其中，第二產業耗電量顯著高于第一、第三產業和居民生活用電，月占比均超過70%。2022年11月，規模以上工業企業能源消耗量達到437.3萬t標準煤，較上個月增長了7.3%。有色金屬冶煉及壓延加工業消耗了114.8萬t標準煤，較上個月增長了6.5%。這些都表明甘肅省目前經濟增長仍舊依賴于金屬冶煉及壓延加工業等耗能企業，并在一定程度上延緩和阻礙了“雙碳”目標的實現。

4 甘肅省“雙碳”問題及對策分析

4.1 甘肅省“雙碳”問題

結合數據可視化結果，針對甘肅省碳排放水平和特點進行訪談，探討現象和問題背后的成因，可歸結為以下3個方面的突出矛盾。

4.1.1 經濟發展和“雙碳”目標之間的矛盾

從目前階段來看，甘肅省現有的產業結構承擔著經濟發展和社會就業的雙重任務。甘肅省的產業結構以第二產業為主，第一產業次之，第三產業發展相對落后，石油化工等高污染的傳統行業對省內經濟發展具有重大推動作用。能源如煤油等的使用產生的溫室氣體會造成氣候變暖等問題，同時也制約了經濟的可持續發展；而經濟發展又需要能源的開發和利用，環境和生態保護與經濟和社會發展會形成目標上的約束性。在生態環境保護和經濟高質量發展之間的正負反饋需要尋求一個平衡點。因此，甘肅省一直面臨著經濟發展需要和低碳轉型的兩難境地[2]。

4.1.2 資源優勢與技術貯備的矛盾

甘肅省有著較好的資源和能源稟賦，能源結構具有“富煤、貧油、少氣、風光優渥”的特點。這為西北地區進行低碳減排轉型提供了良好的先天條件。河西走廊地區地廣人稀，有大片戈壁荒漠，為大規模開發可再生能源提供了良好的地質和地理基礎。

但目前，甘肅省綠色低碳和新能源開發技術領域的發展情況還遠不能滿足能源結構調整和產業結構轉型的需求，許多前沿性、原創性的研發成果、核心技術等發展不成熟。企業創新活力不足，研發及產業化能力有待提高。總的來說，甘肅省現有技術貯備和技術創新不足，無法將優厚的資源轉化為經濟轉型的持續動能，節能減排的潛力巨大[3]。

4.1.3 需求側減碳的實踐有待提高

“雙碳”涉及一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。實現“雙碳”不僅僅是國家層面的任務，更是每一個社會成員的責任。甘肅省要實現“雙碳”目標不能僅僅依靠生產端的節能減排，更要關注消費端的綠色低碳。

但當前整個社會層面普遍存在著“雙碳”知識普及不夠、居民低碳消費意識不強、公眾對碳減排的參與積極性不足等問題。對于甘肅而言，在需求側碳減排探索上還存在許多誤區，如對需求側相關減排實踐仍未形成完整和清晰的認識，實踐不夠成熟且規模有限，綠色低碳消費供給不足和政策法規不完善，并由此制約需求側低碳實踐選擇的偏差；而需求側減碳的實踐不足又反過來影響到甘肅省供給側的綠色變革。

4.2 甘肅省“雙碳”對策分析

針對上述問題，提出了以下模型（圖5）。

圖5 甘肅省低碳發展措施屋模型

4.2.1 結合實際，重視過程

西北地區是重要的能源基地，也是東部地區傳統產業轉移重要的目的地，對于經濟發展和能源安全具有重大的歷史和現實意義。因而，甘肅省實現“雙碳”目標需正視發電、發熱等行業的“牛鼻子”部門，做好產業增量的同時也要控制好碳排放，科學謀劃產業結構的優化和調整方向[4]。

甘肅省現在正處于經濟趕超型達峰區[5]。因此，甘肅省應從自身碳排放影響因素和影響動因出發，把握節奏，重視過程；同時利用系統性思維，抓主要矛盾，對重點、難點、熱點和支點進行集中突破。在發揮優勢的同時，也能盡快補齊短板[6]。

4.2.2 多方參與，協同發展

實現“雙碳”目標的美好愿景離不開政府、企業和個人的共同努力。政府通過制定和完善相關的行業標準和創新激勵政策，向企業傳遞明確信號，促使企業積極進行工藝改進，結構轉型等。企業要給予政府及時反饋，推動政府做出政策調整與完善。政府應加強“雙碳”的管理服務工作和綠色消費的激勵引導，促進消費者低碳消費習慣的形成。需求側減碳的實踐反過來促進供給側的綠色變革，并由此形成一個多方參與、環環相扣的良性發展格局。

4.2.3 立足優勢，區域合作

地區差異性為區域間通過合作產生協同提供了可能性。西部地區可以向東部地區輸送能源，承接東部的碳密集型產業，提供碳密集型產品，促進東部的低碳發展。而東部地區可為西部地區提供節能技術、智力支持等，促進西部地區產業結構低碳轉型及新能源發展[7]。東西互助，區域合作，前端減排，末端減量，這些都有利于形成綠色創新共同體，推動“雙碳”目標在全國層面上的實現[8]。

在區域合作的同時，一方面需要堅持國家總目標，劃分每個地區貢獻度，進行指標拆解，進行碳交易，統一大市場；另一方面需要執行差異化政策，根據自身條件，有選擇性地借鑒東部地區的成功經驗。如東部地區現在主要面臨瓶頸期，在市場、經濟、人才條件優越下，需著重技術創新。中部地區主要是以工業為主，需要著重調整產業結構，轉化新動能，淘汰落后產能。西部地區有天然能源優勢，可進行能源轉型，減少化石等礦產的依賴性，同時與中東部地區優勢互補。盡管每個地區側重點不同，但最后都需達到均衡發展。

綜上所述，甘肅省碳排總量較低，但強度較大，甘肅省應科學處理各種矛盾，把握好能源大省的地位和優勢，關注供給側和需求側共同減排，有計劃、分階段地進行低碳轉型，形成甘肅減排特色，為“雙碳”目標貢獻甘肅智慧與方案。