江蘇省碳排放量估算及預測

□文/張倩寧 史欣怡

（南京師范大學泰州學院 江蘇·泰州）

［提要］ 本文從人口規模、財富水平、城鎮化水平、產業結構、國際貿易水平、能源消費強度等六個方面構建STIRPAT模型，探究影響江蘇省碳排放的主要因素。結果顯示：國際貿易水平對江蘇省碳排放量的影響不顯著，常住總人口、人均GDP、城鎮化水平、第二產業占比和能源消費強度每變化1%，碳排放量分別變化2.809%、0.321%、1.669%、1.521%和0.433%。基于對江蘇省碳排放量估算、碳排放量驅動因子分析及未來趨勢預測的探究結果，針對影響較大的驅動因子，提出“減碳”的建議。

當今，“雙碳”目標的提出指明我國能源發展的方向與路徑，也與“美麗中國”觀念相契合，這將促使我國能源結構加快優化與轉型升級。中國碳核算數據庫（CEADs）數據顯示，江蘇省能源相關碳排放量位居中國前三甲，因此對江蘇省的碳排放結構及未來趨勢的研究成果將給予全國節能減排新思路，且研究路線及方法將同樣適用于其他高排放省份，有利于加快我國“雙碳”目標的實現。

一、數據來源及處理

本文采用2003～2019 年江蘇省數據，從人口、經濟、生產、環境、貿易和能源消費強度六個方面出發，建立STIRPAT 模型對江蘇省碳排放量的影響進行分析。其中，進出口額根據當年的美元與人民幣兌換率中間價為標準進行換算。

能源數據來自2003～2019 年分種類能源消費面板數據，其中包括：能源消費量、煤炭消費量、焦炭消費量、原油消費量、汽油消費量、煤油消費量以及農村非商品能源生活消費。通過查詢《中國溫室氣體清單研究（2005 年）》及《省級溫室氣體清單指南（試行）》，確定了柴油、汽油、燃料油、天然氣、液化石油氣、無煙煤以及一般煙煤的低位發熱量、單位熱值含碳量、燃料碳氧化率。

二、研究方法

（一）碳排放量估算模型。目前，對于碳排放量的估算并沒有指定唯一的算法，國際上常用的有生命周期法（LCA）、投入產出法（I-O）、碳足跡計算器法及二氧化碳排放計算指南法（IPCC）等方法，而國內更常用IPCC 方法，因此本文采用IPCC計算方法對江蘇省碳排放量進行估算。根據IPCC 算法公式：

其中，Ei表示第i 種能源的消費量，NCVi表示第i 種能源的平均低位發熱量，CEFi表示第i 種能源的單位熱值含碳量，COFi表示第i 種能源的碳氧化率，則表示CO2分子量與C的分子量之比。

（二）碳排放量預測模型。Enrlich 與Holden 于1971 年提出IPAT 恒等式，以此等式反映人口與環境之間的關系。而后Waggoner 與Ausubel 對IPAT 等式進行改良，將原式中技術水平（T）拆解，加入“單位GDP 所消耗的技術（C）與每單位技術對環境的影響（T）”等新變量，在此基礎上得出ImPACT 等式。但上述兩個式子都具有局限性——在其余各因素不變的情況下，某因素的變化與其對環境的影響是線性的，這顯然是不符合現實情況的。因此，為彌補這個缺陷，York 等再一次對模型進行改進，得到了更具有一般意義的STIRPAT 模型，其內容如下：

其中，P 代表人口規模；A 代表人均富裕程度；T 代表技術水平；a、b、f 分別為人口規模系數、人均富裕程度系數、技術水平系數；e 為隨機環境誤差；因變量I 代表環境影響程度，例如二氧化碳的排放量。除上述自變量外，還可引入其他能夠對碳排放造成影響的因素。

考慮到實際情況，在（2）式中加入及替換其他可能對碳排放量產生影響的因素，最終選取以下影響因素：人口規模（P）、人均GDP（A）、城市化程度（U）、產業結構（S）、國際貿易水平（X）、能源消費強度（T）。在此基礎上得到改進的（3）式與（4）式。

其中，α 表示模型系數，b、c、f、g、m 分別為對應指標的彈性系數。兩邊取對數得：

采用改進后的STIRPAT 模型對江蘇省碳排放量進行驅動因子分析，并預測未來碳排放量的走向與趨勢。各變量具體說明詳見表1。（表1）

三、研究結果分析

（一）碳排放量估算。通過查詢《江蘇統計年鑒》相關數據與碳排放系統結構，整理2003～2019 年江蘇省相關能源類型及其消耗量數據。通過查詢《中國溫室氣體清單研究（2005 年）》及《省級溫室氣體清單指南（試行）》，整理柴油、汽油、燃料油、天然氣、液化石油氣、無煙煤以及一般煙煤的低位發熱量、單位熱值含碳量、燃料碳氧化率。根據IPCC 碳排放量估算公式計算2003～2019 年江蘇省碳排放量，估算結果見表2。（表2）

表2 2003～2019年江蘇省碳排放量估算結果一覽表(單位：萬噸)

（二）碳排放量驅動因子分析。為避免多重共線性問題，將數據取對數后，采用SPSS 軟件對模型進行嶺回歸，得到不同k值下標準自回歸系數。當k 值為0 時，則為普通線性OLS 回歸，在此處可以發現各個自變量的標準化回歸系數趨于穩定時的最小k 值接近0.01，最終確定使用k=0.1 時的相關數據對STIRPAT 模型進行擬合。此時，R2為0.990，模型誤差為0.028，可以通過F 檢驗。構建STIRPAT 模型如下：

兩邊同時取對數有：

由此得到回歸結果詳見表3，其中R2為0.990，且通過顯著性檢驗。（表3）

表3 STIRPAT模型回歸結果一覽表

因此，滿足江蘇碳排放量與各影響因素之間的關系，具體形式為：

從系數來看，常住總人口、人均GDP、城鎮化程度、產業結構均對碳排放量有顯著的正向影響。即常住總人口數量每增加1%，碳排放量將會增加2.809%；人均GDP 每增加1%，碳排放量將會增加0.321%；城鎮化程度每增加1%，碳排放量將會增加1.699%；產業結構每增加1%，碳排放量將會增加1.521%；能源消費強度每增加1%，碳排放量將會增加0.433%。其中，人口數量對碳排放量的影響高于其他變量，是碳排放的首要影響因素；城鎮化程度和產業結構次之；而能源消耗強度和人均GDP 對碳排放量的影響相對較小。

（三）發展模式設定。地區發展水平會直接作用于地區的經濟發展、空間結構、社會生活方式和人類居住模式等。我國目前的經濟發展模式已從高速發展轉向低中速發展階段，結合江蘇省現階段發展情況與其在全國的經濟、科技地位等，推斷江蘇省已向中速及低速發展模式轉型，因此本文僅在低速發展模式與中速發展模式下預測江蘇省碳排放的未來趨勢。此外，仿照政府“五年規劃”發展，將要預測的2020～2034 年分為三個階段：第一階段——2020～2024 年；第二階段——2025～2029 年，第三階段——2030～2034 年。

1、人口規模（P）。2015～2019 年江蘇省常住人口增加了153.98 萬人，年均增速為0.46%，而近年來隨著江蘇省人口結構難題加劇——少子化趨勢持續及老齡化程度加深，人口負增長時代也加速到來，在此背景下，本文對以下兩種模式進行假設說明：（1）中速發展模式：假設此模式下第一階段的年均增長率為0.35%，根據相關預測結果，在中速情境下，江蘇省人口持續緩慢增加，并在2024 年達到巔峰，此后持續下降，因此后兩個階段的增長率須為負值，設第二階段年均增長率為-0.02%，第三階段為-0.10%。（2）低速發展模式：根據預測結果，在低速發展模式下，江蘇省常住人口將在2030 年達到峰值，假設第一階段人口增長率為近五年來的年均增長率最低值0.17%，第二階為0.03%，而第三階段應呈現負增長，因此第三階段增長率為-0.12%。

2、人均GDP（A）。隨著省內GDP 基礎數據的不斷壯大，人均GDP 的增速也會趨緩，以2015 年為基準，計算2015～2019 年間人均GDP 的年增速。（1）低速發展模式：為了滿足低速發展模式的需要，選取所計算出的5 年增速最低值5.58%為基調，假設此后每一階段的人均GDP 年均增速都為上一階段的50%，即第一階段增速為2.79%，第二階段為1.40%，第三階段為0.70%。（2）中速發展模式：選取5 年年增速的平均值8.18%，同上述操作，第一階段增速為4.09%，第二階段為2.05%，第三階段為1.03%。

3、城鎮化程度（U）。（1）低速發展模式：第一階段增長速率為近5 年平均增速的50%，即0.75%，隨后每一階段下降0.15%，第二階段為0.60%，第三階段為0.45%。（2）中速發展模式：根據《江蘇省新型城鎮化與城鄉發展一體規劃（2014-2020年）》，2015～2019 年年均增長率為1.51%，第一階段1.51%，隨后每一階段下降0.3%，即第二階段1.21%，第三階段0.91%。

4、產業結構（S）。隨著GDP 的不斷提高，第二產業產值占比將不斷下降，而第三產業則興旺，故假設：（1）低速發展模式：假設第一階段的第二產業占比下降速度為近五年的最低的一半-1.06%，后每一階段為前一階段的80%。（2）中速發展模式：假設第一階段增速為前5 年平均增速的50%，即0.35%，第二階段為0.28%，第三階段增長率為0.24%。

5、能源強度（T）。（1）低速發展模式：假設低速發展模式下，三個階段年均增速皆為近5 年最高負增速的50%，即-4.40%。（2）中速發展模式：此模式下能源強度變化速度適中，因此假設三個階段的年均增速為近5 年平均增速的50%，即-3.10%。

（四）碳排放量預測。結合前文對各驅動因子在不同發展模式下的推算分析，利用已得出的江蘇省碳排放量與影響因素之間的關系公式（8），將相關數據代入公式，繼續按低速發展模式與中速發展模式分類預測在不同背景下2020～2034 年江蘇省碳排放量變化趨勢，可視化如圖1 所示。可以看出，顯然無論是在低速發展模式還是在中速發展模式下，近幾年的江蘇省碳排放量依舊會持續增加；在低速發展模式下，江蘇省碳排放量將在2029 年左右達到頂峰，峰值約為72，541.63 萬噸；而在中速發展模式下，江蘇省碳排放量將在2024 年左右“碳達峰”，峰值約為73，450.89 萬噸。我國的能源發展規劃及目標是“在2030年前達到碳達峰，在2060 年前實現碳中和”，雖然此任務力度與難度較大，但在江蘇省的不懈努力下，江蘇省“在2030 年前實現碳達峰”的目標必定能實現甚至是提前完成。（圖1）

圖1 2020～2034年江蘇省碳排放量趨勢預測圖

四、應對措施

基于以上分析結果，本文提出一些碳排放管控應對措施，希望對今后全面促進我國的高質量碳排放管控工作有所幫助。

（一）加強清潔能源開發利用，降低煤炭、電力消耗。一方面積極開展煤改氣、油改氣工程，合理化控制煤炭、電力消耗。結合工業發展的要求，應積極對高能耗、高污染的落后產能進行探討，盡量保持選擇碳排放量少、污染小的天然氣供給要求，更好地滿足綠色轉型發展；另一方面加強推動風力發電項目建設力度等方面的工作，充分發揮出風能作用，并全方位做好相應的碳排放管控和環境保護的工作。

（二）優化人口結構，防止外來人口過度。江蘇省人口將達到峰值，即將呈現負增長。但仍應控制外來人口的數量，防止外來人口的過度涌入，努力維持碳減排與吸引外地人口發展經濟與就業之間的平衡，減緩由于人口激增所帶來的大量碳排放所導致的空氣污染加重。

（三）推動產業結構優化，促進低碳經濟發展。大力促進第三產業發展，逐漸代替高能耗的第二產業。促進第三產業發展，從政府層面來講，要給予第三產業政策扶持，鼓勵金融、交通運輸、計算機服務和軟件業等高新產業健康發展。同時，應發展低碳經濟，堅定不移地發展低碳產業。政府也應該通過一系列措施促進材料節能、建筑節能、工業節能與減排、資源回收等新興低碳產業的發展。