山西省主要地市級(jí)碳排放時(shí)空分布特征及影響因素分析

莫瓊利

（一帶一路環(huán)境技術(shù)交流與轉(zhuǎn)移中心（深圳）， 廣東 深圳 518000）

0 引言

化石能源的大量使用和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展導(dǎo)致碳排放量迅速增加，氣候變化不容忽視[1]。中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)（CEADs）公布的數(shù)據(jù)顯示，2022 年，全球CO2排放總量達(dá)到36.1 GtCO2e，中國(guó)的CO2排放量達(dá)到1.1 Gte，占全球總量的30%左右。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署預(yù)測(cè)，如果各國(guó)不采取降碳行動(dòng)，到21 世紀(jì)末，全球?qū)⑸郎?.8 ℃。應(yīng)對(duì)氣候變化需要全球共同行動(dòng)，2020 年9 月，習(xí)近平總書(shū)記向國(guó)際鄭重承諾：力爭(zhēng)2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。陳詩(shī)一等[2]認(rèn)為，實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)涉及層級(jí)復(fù)雜，呈現(xiàn)地域性、聯(lián)動(dòng)性和跨期性。可見(jiàn)，科學(xué)分析、評(píng)價(jià)區(qū)域碳排放特征及其影響因素，對(duì)區(qū)域的低碳發(fā)展和行業(yè)發(fā)展布局具有重要指導(dǎo)作用。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)碳排放進(jìn)行了廣泛研究和運(yùn)用。楊莉莎等[3]通過(guò)應(yīng)用遙感技術(shù)建立了碳排放監(jiān)測(cè)體系，楊玉盛[4]等提出了基于能源消費(fèi)、工業(yè)過(guò)程和增量核算等的核算方法。陳燕[5]等進(jìn)行碳排放時(shí)空特征的研究，認(rèn)為單位面積碳排放與路網(wǎng)密度呈明顯的正相關(guān)。梁博[6]等基于土地利用變化分析了廣西碳排放時(shí)空差異，發(fā)現(xiàn)建設(shè)用地碳排放占比最高。王霄等[7]對(duì)比分析了廣東各市的碳生產(chǎn)力，發(fā)現(xiàn)先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)值、城鎮(zhèn)化率、能源清潔化程度和能源結(jié)構(gòu)等對(duì)碳生產(chǎn)力影響不同。裴曉雯[8]認(rèn)為人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和能源強(qiáng)度對(duì)山西省碳排放表現(xiàn)為正向效應(yīng)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放表現(xiàn)為負(fù)向效應(yīng)。

本文選取山西省為研究對(duì)象，研究省際碳排放量時(shí)空分布特征，探討區(qū)域碳排放影響因素，以期為區(qū)域低碳治理和綠色低碳發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)域、研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域

山西省簡(jiǎn)稱(chēng) “晉” ，位于中國(guó)華北地區(qū)，東與河北省為鄰，西與陜西省相望，南與河南省接壤，北與內(nèi)蒙古自治區(qū)毗連，介于北緯34°34′～40°44′，東經(jīng)110°14′～114°33′之間，總面積15.67 萬(wàn)km2。截至2022 年10 月，山西省共轄11 個(gè)地級(jí)市。截至2022年末，山西省常住人口有3 481.35 萬(wàn)人。2022 年，山西省實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）為25 642.59 億元，其中，第一產(chǎn)業(yè)為1 340.40 億元，第二產(chǎn)業(yè)為13 840.85 億元，第三產(chǎn)業(yè)為10 461.34 億元。

1.2 研究方法

1.2.1 區(qū)域碳生產(chǎn)力

為構(gòu)建低碳和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系，本文引用了Kaya 等提出的碳生產(chǎn)力概念，碳生產(chǎn)力為單位碳排放的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，基準(zhǔn)年份區(qū)域碳生產(chǎn)力的計(jì)算公式為：

式中：At為某地區(qū)t年的區(qū)域碳生產(chǎn)力，萬(wàn)元/t（以CO2計(jì)）；Gt為某地區(qū)t年的GDP 產(chǎn)出，萬(wàn)元；Et為某地區(qū)t年的碳排放量，t（以CO2計(jì)）。

1.2.2 區(qū)域碳生產(chǎn)力變化的影響因素分解

Yoichi Kaya 教授在IPCC 研討會(huì)上提出Kaya 恒等式，建立了碳排放、能源和經(jīng)濟(jì)等因素的關(guān)系，被廣泛應(yīng)用于碳排放核算和因素分解等問(wèn)題。本文應(yīng)用此方法，分析土地利用類(lèi)型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化及能源消費(fèi)強(qiáng)度變化對(duì)碳排放變化的影響。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究時(shí)間段為2005—2019 年，本文研究的8 個(gè)地級(jí)市碳排放數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)（Carbon Emission Accounts&Datasets，CEADs），因大同市、臨汾市和呂梁市的碳排放數(shù)據(jù)缺失，本文研究?jī)?nèi)容不包含這三個(gè)城市。人口、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)產(chǎn)值和能源消費(fèi)等數(shù)據(jù)來(lái)源于山西省統(tǒng)計(jì)局8 個(gè)地級(jí)市的2005—2019 年年度統(tǒng)計(jì)年鑒、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)和能源發(fā)展規(guī)劃等文件。

2 結(jié)果與討論

2.1 山西省碳排放量時(shí)間趨勢(shì)

2005—2019 年，山西省碳排放總量總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，如見(jiàn)圖1 所示。從2005 年的360.4 Mt 增加至2019 年的569.3 Mt，增幅約60%。

圖1 山西省總碳排放量變化趨勢(shì)（2005—2019 年）

2005—2019 年，山西省8 個(gè)地級(jí)市碳排放總體呈遞增趨勢(shì)，如圖2 所示。太原市、運(yùn)城市和晉城市的碳排放量居全省前列。晉城市碳排放量呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，而陽(yáng)泉市的碳排放量和增速較小。

圖2 山西省8 個(gè)地級(jí)市2005—2019 年碳排放量變化趨勢(shì)

太原市、運(yùn)城市和晉城市是山西省重要的工業(yè)城市，碳排放量處于較高水平。2019 年，陽(yáng)泉市的地區(qū)生產(chǎn)總值為718.90 億元，排名是最后一名，與其他地級(jí)市相比，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較緩。同時(shí)，陽(yáng)泉市也是全省人口最少的地市。

2.2 山西省各地級(jí)市碳生產(chǎn)力的分布情況

2005 年，太原GDP 普遍比其他城市高，全省GDP 排名前3 的城市依次為太原市、運(yùn)城市和長(zhǎng)治市。碳生產(chǎn)力排名前3 位的城市為太原市、忻州市和陽(yáng)泉市（見(jiàn)圖3）。陽(yáng)泉市在當(dāng)年的碳生產(chǎn)力較高，但GDP 排名靠后，屬于低產(chǎn)出低排放的類(lèi)型。相比之下，運(yùn)城市和長(zhǎng)治市的GDP 排名靠前，但碳生產(chǎn)力排名靠后，屬于高產(chǎn)出高排放的城市類(lèi)型。

圖3 2005 年和2019 年山西省各地級(jí)市GDP 及碳生產(chǎn)力

由圖3 可見(jiàn)，2019 年，山西省各地級(jí)市碳生產(chǎn)力普遍較2005 年有所提升，分布情況呈現(xiàn)出太原較高，并向周?chē)鞘休椛溥f減的規(guī)律，城市間碳生產(chǎn)力發(fā)展不均衡現(xiàn)象明顯。其中，晉中地區(qū)的平均碳生產(chǎn)力在3.55 元/kg（以CO2計(jì)）以上，而晉北地區(qū)的碳生產(chǎn)力平均值為1.55 元/kg（以CO2計(jì)）。晉中地區(qū)內(nèi)部城市間差異明顯，排名靠前的太原市碳生產(chǎn)力為5.06 元/kg（以CO2計(jì)）之間，而晉中市的碳生產(chǎn)力不到2 元/kg（以CO2計(jì)）。

全省碳生產(chǎn)力排名如表1 所示。與2005 年相比，2019 年太原市和朔州市的排名不變，陽(yáng)泉市、長(zhǎng)治市、晉中市和運(yùn)城市的排名有所提升。忻州市和晉城市的排名下降明顯，需進(jìn)一步通過(guò)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)促進(jìn)綠色低碳化，推動(dòng)碳生產(chǎn)力改善。

表1 2005—2019 年山西省地級(jí)市碳生產(chǎn)力排名變化

2.3 各地碳排放的影響因素分析

2.3.1 土地利用類(lèi)型對(duì)碳排放的影響

交通運(yùn)輸需要消耗化石能源，碳排放量較大，山西省8 個(gè)地級(jí)市的交通運(yùn)輸碳生產(chǎn)力均較低。工業(yè)碳生產(chǎn)力的分布在不同地區(qū)存在較大差異，太原市是全省碳生產(chǎn)力最高的地級(jí)市，陽(yáng)泉市、長(zhǎng)治市和晉中市的工業(yè)碳生產(chǎn)力排在太原市之后。晉城市和朔州市的工業(yè)碳生產(chǎn)力水平整體較低。農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的碳排放量較小，農(nóng)業(yè)碳生產(chǎn)力普遍處在較高水平。其他服務(wù)業(yè)碳生產(chǎn)力在全省差異不大，是碳生產(chǎn)力較高的用地類(lèi)型。

2.3.2 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放的影響

研究期內(nèi)，山西省碳排放總量整體上波動(dòng)增加。山西省是煤炭大省，各類(lèi)能源中，煤炭類(lèi)能源的碳排放量占比最大，達(dá)工業(yè)碳排放總量的76%以上，在碳排放總量中起到主導(dǎo)作用。反映出山西省發(fā)展過(guò)度依賴(lài)化石能源的局面仍然存在，對(duì)清潔能源和新能源的開(kāi)發(fā)利用仍不足，改善能源結(jié)構(gòu)將是未來(lái)碳減排的重要方向。

2.3.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放的影響

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（工業(yè)化率）對(duì)山西省工業(yè)碳排放的影響有促進(jìn)作用，也有抑制作用，2005—2014 年和2015—2019 年表現(xiàn)為促進(jìn)作用，2014—2015 年表現(xiàn)為抑制作用。說(shuō)明隨著山西省調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，第三產(chǎn)業(yè)的占比逐漸上升，以工業(yè)為主導(dǎo)的第二產(chǎn)業(yè)占比下降，工業(yè)化率降低，使總體碳排量減少。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)山西省主要8 個(gè)地級(jí)市的碳排放時(shí)空分布特征及影響因素進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1）2005—2019 年，山西省碳排放量總體波動(dòng)上升，8 個(gè)地級(jí)市碳排放總體呈遞增趨勢(shì)。其中，太原市、運(yùn)城市和晉城市碳排放量居全省前三，陽(yáng)泉市的碳排放量和增速較小，與陽(yáng)泉市經(jīng)濟(jì)增速低且人口規(guī)模小有關(guān)。

2）2019 年，山西省各地級(jí)市碳生產(chǎn)力普遍較2005 年有所提升，分布呈現(xiàn)出太原市最高，并向周?chē)鞘休椛溥f減的規(guī)律。

3）各地級(jí)市交通運(yùn)輸用地碳生產(chǎn)力較低，其他服務(wù)業(yè)用地碳生產(chǎn)力較高。工業(yè)用地碳生產(chǎn)力的分布在不同地區(qū)存在較大差異，太原市是全省碳生產(chǎn)力最高的地級(jí)市，晉城市和朔州市的工業(yè)碳生產(chǎn)力水平整體較低。

4）第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)當(dāng)?shù)靥忌a(chǎn)力提升有促進(jìn)作用。山西發(fā)展過(guò)度依賴(lài)化石能源的局面仍然存在，對(duì)清潔能源和新能源的開(kāi)發(fā)利用仍不足，改善能源結(jié)構(gòu)將是未來(lái)碳減排的重要方向。

3.2 建議

基于本文的研究結(jié)果，對(duì)山西省碳減排提出以下建議：

1）結(jié)合區(qū)域發(fā)展定位與發(fā)展階段，科學(xué)合理設(shè)定碳減排發(fā)展目標(biāo)，縮小碳生產(chǎn)力區(qū)域發(fā)展差距。對(duì)于高產(chǎn)出、碳生產(chǎn)力較低的城市，如運(yùn)城市、長(zhǎng)治市，提高現(xiàn)有 “兩高” 土地的開(kāi)發(fā)利用效率，控制 “兩高” 排放落后行業(yè)的擴(kuò)張。對(duì)低產(chǎn)出、碳生產(chǎn)力高的城市（如陽(yáng)泉市），強(qiáng)化國(guó)土空間規(guī)劃與 “雙碳” 目標(biāo)的銜接，合理規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局。對(duì)于高產(chǎn)出、碳生產(chǎn)力高的城市（如太原市），應(yīng)繼續(xù)保持并加強(qiáng)現(xiàn)有階段與國(guó)土空間規(guī)劃的銜接。同時(shí)，應(yīng)優(yōu)化調(diào)整交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)使用新能源車(chē)。加強(qiáng)綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推廣應(yīng)用新能源低碳技術(shù)裝備。

2）加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)能源清潔化轉(zhuǎn)型。政府部門(mén)應(yīng)結(jié)合地方特色，制定符合當(dāng)?shù)氐墓?jié)能減排政策，積極研發(fā)可再生能源技術(shù)，如加大天然氣、風(fēng)能和太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)力度，構(gòu)建并完善低碳能源體系。

3）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低以傳統(tǒng)工業(yè)為主體的第二產(chǎn)業(yè)的比例，淘汰低產(chǎn)值、高耗能、高排放的產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向知識(shí)密集型、高附加值和低碳化轉(zhuǎn)型。