中國區(qū)域碳峰值測度的思考和研究
——基于全國和陜西省數(shù)據(jù)的分析

馮宗憲，王安靜

(西安交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院，陜西 西安 710061)

中國區(qū)域碳峰值測度的思考和研究
——基于全國和陜西省數(shù)據(jù)的分析

馮宗憲，王安靜

(西安交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院，陜西 西安 710061)

討論了在中國政府承諾2030年前后達(dá)到碳峰值背景下，中國各區(qū)域和不同城市與全國碳排的同步、提前或滯后的問題。研究結(jié)果表明全國CO2排放峰值在基準(zhǔn)情下在2030年出現(xiàn)峰值，低碳情景下在2028年出現(xiàn)峰值，陜西省CO2排放峰值在2029年出現(xiàn)。最后對區(qū)域碳峰值和國家碳峰值進(jìn)行了比較與分析，并提出了相關(guān)的對策建議。

碳峰值;協(xié)整方程;情景分析;預(yù)測

一、文獻(xiàn)綜述

全球氣候變暖引發(fā)人們對控制溫室氣體排放與發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的空前重視。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署和世界氣象組織在1988年共同建立了政府間氣候變化專門委員會(IPCC)。作為導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，碳排放問題已逐漸成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)與政治關(guān)注的焦點。當(dāng)前，我國的溫室氣體排放總量已取代美國，成為世界上最大的二氧化碳排放國。中國能源CO2排放自從2000年以來增長了150%，從2000年的3 300百萬噸增加到2014年的8 500百萬噸，從2000年占全球總排放的15%增加到2015年的超過全球總排放的25%[1]。作為一個負(fù)責(zé)任的發(fā)展中國家，中國于2009年在聯(lián)合國氣候變化峰會上公開承諾爭取到2020年單位GDP二氧化碳排放要比2005年顯著下降；同年的11月，我國政府決定到2020年全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要比2005年下降40%-45%，并將此作為約束性指標(biāo)納入“十二五”及其后的國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中長期規(guī)劃[2]。2015年，中國政府在巴黎全球氣候大會上進(jìn)一步承諾,將于2030年左右使二氧化碳排放達(dá)到峰值并爭取盡早實現(xiàn)，2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%至65%。表明了我國政府正在從僅關(guān)注碳排放強(qiáng)度到碳排放的強(qiáng)度和總量兩手抓的重要轉(zhuǎn)變。《自然》雜志的文章在計算中發(fā)現(xiàn)，在2015年經(jīng)濟(jì)增長預(yù)期為3.1%的同時，2015年全球預(yù)期將排放357億噸二氧化碳，這一數(shù)字低于2014年的359億噸[3]。中國區(qū)域在發(fā)展水平、功能和結(jié)構(gòu)上非常不平衡，中國區(qū)域間發(fā)展梯度可能長達(dá)20年甚至更久。目前東部已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化后期，中部和西部則總體上處于工業(yè)化中期。全國的碳峰值取決于區(qū)域間發(fā)展的疊加效應(yīng)，峰值前后的平臺期預(yù)計將持續(xù)相當(dāng)長的時間。中國總體上還有20%的工業(yè)化、20%的城鎮(zhèn)化、20%的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、20年的發(fā)展跨距要面對[4]。

目前國內(nèi)外學(xué)者對能源消費CO2排放的影響因素以及峰值預(yù)測進(jìn)行了大量的研究。 Hasselmann K(1997)[5]用簡化的結(jié)構(gòu)綜合評估模型(SIAM)研究了最優(yōu)的二氧化碳排放路徑。Ahmed K & Wei L(2012)[6]選取巴基斯坦1971-2008年的數(shù)據(jù)研究了CO2排放、經(jīng)濟(jì)增長、能源消費、貿(mào)易自由化以及人口密度之間是否存在環(huán)境庫茲涅茨曲線。研究結(jié)果表明短期內(nèi)和長期內(nèi)CO2排放和經(jīng)濟(jì)增長之間都存在倒U型曲線的關(guān)系。Kang JD (2012)[7]選取了中國30個主要省份2005-2009年的數(shù)據(jù)通過LMDI分解技術(shù)研究了這個期間各個省份為降低CO2所做得努力程度以及影響CO2排放的因素。研究結(jié)果表明GDP的增長是CO2增加的主要因素，能源強(qiáng)度是CO2排放減少的主要因素。影響因素的作用強(qiáng)度在不同的省份間具有巨大的差異。Sefeedpari P(2013)[8]研究了伊朗投入和產(chǎn)出之間的能源平衡以及每單位小麥面積所帶來的溫室氣體排放。研究結(jié)果表明大農(nóng)場因為好的管理方法比一般規(guī)模水平的農(nóng)場有更好的能源利用效率以及更少的溫室氣體排放。Michael G(2015)[9]使用12種不同的模型用89種情景分析對中國2030年的CO2排放量進(jìn)行了預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明2030年中國的CO2排放量跨度為70-180億噸。高碳情景對應(yīng)的CO2排放量為120-180億噸，低碳情景對應(yīng)的CO2排放量為100-150億噸。數(shù)據(jù)表明2030年CO2排放量與人口以及人均GDP之間沒有明顯的關(guān)系，能源強(qiáng)度和CO2排放量之間具有弱關(guān)系，能源消費碳強(qiáng)度是CO2排放的主要影響因素。大部分的CO2減少是因為中間燃料替代以及低碳技術(shù)的采用。Kerry S(2016)[10]通過建立基于GIS的空間計量模型研究了使用淺層地?zé)崮茉刺峁┦覂?nèi)供暖以及熱水對CO2排放的影響。研究結(jié)果表明如果所有的室內(nèi)供暖以及熱水使用淺層地?zé)崮茉?，CO2排放能夠降低29.7%。這個研究成果為城市的可持續(xù)發(fā)展提供了政策建議。

國內(nèi)學(xué)者林伯強(qiáng)、蔣竺均(2009)[11]對中國二氧化碳的環(huán)境庫茲涅茨曲線進(jìn)行了預(yù)測并且對CO2排放的影響因素進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明理論的和實證預(yù)測的中國二氧化碳庫茲涅茨曲線出現(xiàn)了兩種不同的形狀。原因是除了人均收入，二氧化碳排放還受到能源強(qiáng)度特別是工業(yè)能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費結(jié)構(gòu)的影響。朱永彬、王錚(2009)[12]基于內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長模型——Moon-Sonn模型，對技術(shù)進(jìn)步下的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長率和能源強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明兩者之間存在倒U型曲線關(guān)系的條件為能源產(chǎn)出彈性小于0.5。對中國未來能源消費碳排放量進(jìn)行預(yù)測表明在當(dāng)前技術(shù)進(jìn)步速率下，我國分別在2043年和2040年達(dá)到能源消費高峰和碳排放高峰。林伯強(qiáng)、劉希穎(2010)[13]對中國城市化階段的碳排放的影響因素進(jìn)行了分析，用基于情景分析法的蒙特卡洛模擬法預(yù)測了中國2010-2020年CO2排放的年均增速。渠慎寧、郭朝先(2010)[14]利用STIRPAT模型對未來中國的碳排放峰值進(jìn)行了預(yù)測。研究結(jié)果表明按照目前的發(fā)展趨勢，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的同時保持碳排放強(qiáng)度合理下降，中國的峰值到達(dá)時間為2020-2045年之間。林伯強(qiáng)，李江龍(2015)[15]構(gòu)建了一個包括環(huán)境治理約束的能源綜合預(yù)測框架，對此種約束下中國的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、煤炭需求、二氧化碳排放以及對應(yīng)的峰值進(jìn)行了預(yù)測。研究結(jié)果表明在一般的環(huán)境治理約束下，中國的煤炭消費需求峰值以及對應(yīng)的CO2排放峰值分別在2023年以及2028年出現(xiàn)，對應(yīng)的峰值量分別為45億噸和132億噸。加大霧霾治理措施后，煤炭消費峰值和二氧化碳排放峰值可能會在2020年和2023年出現(xiàn)，對應(yīng)的峰值量分別為42億噸和118億噸。嚴(yán)格的環(huán)境治理約束對中國的就業(yè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響很小。由于區(qū)域環(huán)境治理的差異性，中國的煤炭消費以及二氧化碳排放峰值的實現(xiàn)路徑具有“分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)峰值”的特點。楊秀付等(2015)[16]以北京市為例研究了區(qū)域碳峰值測算的問題，經(jīng)測算北京市的CO2排放峰值在2019年出現(xiàn)，對應(yīng)的CO2排放量為1.65億噸。馮宗憲、陳志偉(2015)[17]結(jié)合脫鉤理論和聚類分析的方法，運用地理信息系統(tǒng)軟件研究了2001-2012年中國區(qū)域能源碳排放和經(jīng)濟(jì)增長的脫鉤趨勢。研究結(jié)果表明中國大多數(shù)省份的能源碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間有弱脫鉤的關(guān)系。

國內(nèi)外對能源消費CO2排放所用的方法、計算范疇、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)處理、指標(biāo)選取、研究角度都具有比較大的差異性。本文將陜西省碳峰值時間和國家的進(jìn)行了比較，研究了區(qū)域碳峰值和國家碳峰值的時序問題，所得結(jié)果對于形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政策目標(biāo)相協(xié)調(diào)的區(qū)域發(fā)展模式，推動一部分省、市區(qū)域率先達(dá)峰，其它經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后區(qū)域后達(dá)峰，并最終實現(xiàn)中國在2030年CO2排放達(dá)到峰值具有重要的研究意義。

二、碳峰值預(yù)測的思考和研究方法

(一)全國和區(qū)域碳排放峰值時序的思考

中國幅員遼闊，區(qū)域之間和城鄉(xiāng)之間的差別很大、因此，各地與全國在達(dá)標(biāo)時間和實現(xiàn)峰值速度等方面都不盡相同，時間上有早有晚，速度上可能有快有慢，對此需要統(tǒng)籌加以解決。

從區(qū)域角度來看，國家對各區(qū)域的峰值出現(xiàn)的時序應(yīng)有一定的統(tǒng)籌安排，要按照各地在全國主體功能區(qū)的地位和作用特點，提出有區(qū)別的不同要求。國家要優(yōu)先支持京津冀、長三角、珠三角等優(yōu)化開發(fā)區(qū)域率先實現(xiàn)碳排放峰值目標(biāo)。這些區(qū)域的環(huán)境容量已經(jīng)不夠，而且傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能已到峰值*楊偉民.建立更加公平更可持續(xù)的社會保障制度[M]. 《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》輔導(dǎo)讀本,人民出版社,2015。對于重點開發(fā)地區(qū), 這些區(qū)域的碳峰值實現(xiàn),應(yīng)該可以和全國相對同步;而對于限制開發(fā)地區(qū)和禁止開發(fā)地區(qū),應(yīng)視情況不同,確定不同的時間。但對于國內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)相對落后而且能源產(chǎn)量比較大的省份，比如山西省、新疆、寧夏、內(nèi)蒙等區(qū)域碳減排，由于這些地區(qū)能源資源開發(fā)，除了保證本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展之外，還取決于國家和其他能源需求的增長速度，這些區(qū)域的碳峰值實現(xiàn)可以相對同步或稍晚一點出現(xiàn)。

從全國城市低碳發(fā)展角度,國家應(yīng)當(dāng)鼓勵部分城市提前達(dá)到峰值，目前中國已確定了6個省區(qū)低碳試點，36個低碳試點城市，可以說低碳試點已經(jīng)基本在全國全面鋪開。中國政府將要求國內(nèi)42個已經(jīng)被確定的低碳試點省市率先提出溫室氣體排放峰值，以加速推動峰值的總量削減計劃。為此，可以設(shè)立一定的“門檻”。例如對人均GDP已經(jīng)超過14 000美元的發(fā)達(dá)城市，國家規(guī)劃制定管理部門，應(yīng)對這些城市進(jìn)入碳峰值和絕對減排潛在區(qū)間，作出更加具體且更具約束力的目標(biāo)要求。各城市，凡人均GDP超過14 000美元的城市，在“十三五”時期，應(yīng)率先實現(xiàn)碳峰值，并明確列出時間表。此后，凡規(guī)劃目標(biāo)達(dá)到這一門檻的城市，應(yīng)同步實現(xiàn)碳峰值并明確相應(yīng)的時間表，并在土地、交通、建筑、產(chǎn)業(yè)這幾大碳排放關(guān)鍵領(lǐng)域，各城市應(yīng)制定出與碳峰值及絕對減排相匹配的具體規(guī)劃*全國政協(xié)委員苑春鳴：發(fā)達(dá)城市應(yīng)率先實施碳峰值。中國工業(yè)新聞網(wǎng)，2016年3月8日。浙江省寧波市作為全國首個明確二氧化碳峰值預(yù)期時間的城市，提出將在“十三五”期間實現(xiàn)碳排放峰值，比國家峰值目標(biāo)提前10年左右。江蘇省鎮(zhèn)江市、北京市也明確提出2020年達(dá)到碳峰值。

陜西省位于中國西北地區(qū)東部的黃河中游，東隔黃河與山西相望，西連甘肅、寧夏，北鄰內(nèi)蒙古，南連四川、重慶，東南與河南、湖北接壤。作為西部能源大省，陜西省是國家首批低碳試點省份，煤炭、石油、天然氣等多種資源儲量均列全國前茅。全省能源生產(chǎn)和消費都處于快速增長階段，對能源的剛性需求較大。陜西省的資源稟賦、發(fā)展模式和發(fā)展階段決定了其低碳發(fā)展的路徑。2014年全省城鎮(zhèn)化率為52.57%，在全國各省(市、區(qū))中居第十八位，在西部十二個省(市、區(qū))中居第四位。在陜西省內(nèi)部，2014年，關(guān)中城鎮(zhèn)化率為55.59%，較2010年增加了6.03個百分點；陜北城鎮(zhèn)化率為54.64%，較2010年增加了6.86個百分點；陜南城鎮(zhèn)化率為42.79%，較2010年增加了9.21個百分點。

本文從國家和區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展角度，研究全國和陜西省的碳峰值特點，通過碳峰值時間表倒逼經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、城市發(fā)展水平以及能源結(jié)構(gòu)，提出國家和當(dāng)?shù)卣沙雠_的對應(yīng)的配套政策。與此同時，陜西省可以為其它類似能源大省提供低碳發(fā)展經(jīng)驗，進(jìn)而推動國家整體的碳峰值提前出現(xiàn)。

(二)碳排放影響因素的測算

日本學(xué)者yoichi kaya[19]于1989年提出的Kaya恒等式將CO2(或者溫室氣體)排放與人類活動的四個方面聯(lián)系起來，包括單位能源的溫室氣體排放量、能源強(qiáng)度、人均GDP和人口。等式如下:

其中C表示溫室氣體的排放量，NENE為能源消費總量，GDP為生產(chǎn)總值，POP為人口。所以等式右邊四項分別為單位能源消耗的CO2排放量、能源強(qiáng)度、人均GDP以及人口。

單位能源的溫室氣體排放量，本文中主要指CO2排放量，后文簡稱能源消費碳強(qiáng)度。在終端能源消耗中，化石能源燃燒排放的溫室氣體占?xì)怏w總排放的主要部分。而一些清潔能源比如太陽能、風(fēng)能和水能的碳排放量幾乎為零。所以能源消費碳強(qiáng)度主要受能源結(jié)構(gòu)的影響，清潔能源的比例越大，單位能源排放的CO2量越少。

目前中國一次能源結(jié)構(gòu)中非化石能源占一次能源比重為10%左右，比重還很小。2015年全年能源消費總量43.0億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。原煤占一次能源生產(chǎn)總量的72.1%，煤炭消費占能源消費總量的64.0%。

陜西省作為能源資源大省，自身工業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，重化工業(yè)占工業(yè)增加值比重長期保持在70%左右，2014年全省煤炭消費占能源總消費的72.7%，煤炭在陜西省的能源消費結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。煤炭的碳排放系數(shù)相對其他化石能源的碳排放系數(shù)要大，單位標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的CO2也相對多點。未來改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，增加清潔能源的比例是降低能源消費碳強(qiáng)度的一條重要途徑。

能源強(qiáng)度，是生產(chǎn)單位GDP所需要消耗的能源量。能源強(qiáng)度是衡量能源利用效率的重要指標(biāo)。中國目前還處于工業(yè)化發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要依靠廉價能源作為支撐。陜西省的能源化工行業(yè)占全省工業(yè)增加值的比重保持在60%左右，已發(fā)展成為全省經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)。依靠技術(shù)進(jìn)步與全民節(jié)能意識提高能源的使用效率，降低能源強(qiáng)度。

人均GDP(以1995年為基期)，能夠代表一個經(jīng)濟(jì)體大致所處的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段以及能源消費特征。中國目前還處于工業(yè)化發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展需要能源消耗作為支撐，能源需求具有剛性特征。

人口。本文將人口用城市化水平來代替。城市化水平=城鎮(zhèn)人口數(shù)/總?cè)丝跀?shù)。人口是一個比較籠統(tǒng)的概念，分為城市人口和農(nóng)村人口，由于計劃生育的限制變化幅度不大，不能捕捉城市化水平的發(fā)展所帶來的碳排放量變化。城市人口的消費水平比農(nóng)村人口高，相對應(yīng)能源需求量也要高。隨著城市化的發(fā)展，大量的鋼筋，水泥生產(chǎn)的過程中排放了大量的CO2。

基于上文的kaya恒等式模型提出CO2排放的影響因素為能源消費碳強(qiáng)度、能源強(qiáng)度、人均GDP、城市化水平。因為技術(shù)進(jìn)步可以提高能源的使用效率，開發(fā)新能源，改變能源強(qiáng)度以及能源消費碳強(qiáng)度。因此加入技術(shù)進(jìn)步影響因素，用不變價(以1995年為基期)R&D經(jīng)費支出作為指標(biāo)。本文利用協(xié)整的方法研究CO2排放量與各影響因素之間的長期均衡關(guān)系，并利用協(xié)整方程對未來CO2的排放量進(jìn)行預(yù)測。設(shè)定CO2排放量與各影響因素的關(guān)系如下：

Ct= f(NQt,It,PGt,Ut，Rt)

其中Ct表示CO2排放量， NQt表示能源消費碳強(qiáng)度，It表示能源強(qiáng)度，PGt表示人均GDP(以1995年為基期),Ut表示城市化水平，Rt表示技術(shù)進(jìn)步水平。中國碳排放總量中能源消耗排放占90%，工業(yè)生產(chǎn)過程占10%。本文主要研究能源消耗的CO2排放量，數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》、《中國統(tǒng)計年鑒》、《陜西省統(tǒng)計年鑒》以及《中國科技統(tǒng)計數(shù)據(jù)》，樣本區(qū)間為1995-2014年。能源數(shù)據(jù)采用能源平衡表的終端能源數(shù)據(jù)(實物量)，共有29種終端能源*其中原煤、洗精煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦?fàn)t煤氣、其他煤氣、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣、天然氣、其他石油制品以及其他焦化制品這17種燃料的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)來自《綜合能耗計算通則(【國家標(biāo)準(zhǔn)】GB/T 2589-2008 )》。碳排放系數(shù)來自IPCC碳排放因子庫(Emission Factor Database)，其它終端能源數(shù)據(jù)采取與其相近能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)與碳排放系數(shù)。由于電力終端主要來自火力發(fā)電，而火力發(fā)電消耗的主要是原煤，所以電力的碳排放系數(shù)參考原煤的碳排放系數(shù)。

陜西省人口統(tǒng)計口徑在2000年發(fā)生了變化。為了使城市化水平統(tǒng)計口徑一致，本文假設(shè)1999年城市化水平比2000年低一個百分點，這種假設(shè)符合城市化水平逐步增大的現(xiàn)實情況，1995-1998年的城市化水平根據(jù)年度城市化水平比例進(jìn)行調(diào)整。

CO2排放量核算公式為：

Ci表示第i種終端能源的CO2排放量，αi為該種能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)，βi為該種能源的碳排放系數(shù)，Ei為終端能源量。能源消費總量公式為：

能源消費碳強(qiáng)度(NQt)為第t年單位能源所排放的CO2的量，能源消費碳強(qiáng)度公式為：

能源強(qiáng)度(It)為單位GDP所消耗的能源消費量，其值為第t年的能源消費總量與當(dāng)年GDP(不變價)的比值，公式為：

It=Et/GDPt

(三)情景分析

中國和各地區(qū)需要研究和探索適合本國國情、本地區(qū)情的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路。而這種發(fā)展的道路并沒有現(xiàn)成的樣板，而且發(fā)展道路的描述和碳峰值分析也是一般預(yù)測方法難以完成的。本文探討在所期望的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件下，估計碳峰值的到來，以及要實現(xiàn)這些情景的前提條件和需要采取的政策措施。

情景條件設(shè)定是得到定量的綜合情景計算結(jié)果的必要前提。情景設(shè)定需要首先明確所關(guān)心和所要進(jìn)行研究的情景具有什么樣的特點，并對這些特點進(jìn)行完整的定性描述。描述的內(nèi)容包括：宏觀社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，各經(jīng)濟(jì)部門的發(fā)展情況和技術(shù)水平，擬推行的低碳經(jīng)濟(jì)政策及目標(biāo)，希望達(dá)到的環(huán)境目標(biāo)，獲得能源資源的途徑和限制條件等等。然后對一些關(guān)鍵因素設(shè)定量化目標(biāo)。在本研究中，需要量化的參數(shù)包括：對能源消費CO2排放具有重要影響的能源消費碳強(qiáng)度、能源強(qiáng)度、人均GDP、城市化水平以及技術(shù)進(jìn)步水平。

為了對能源消費CO2排放峰值進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、城市化進(jìn)程以及能源政策實施的有效性對各解釋變量的年均變化率設(shè)定一個基準(zhǔn)情景。在基準(zhǔn)情景對各解釋變量的年均增長率做出一定的調(diào)整得到低碳情景和高碳情景，以期能夠比較全面地分析可能出現(xiàn)的情況。

三、碳峰值預(yù)測

(一)全國碳峰值預(yù)測

為了減少數(shù)據(jù)處理中的誤差，將CO2排放量、人均GDP以及R&D經(jīng)費支出的時間序列取以10為底的對數(shù)，分別計為LCt、NQt、It、LPGt、Ut、LRt。使用eviews軟件得到所有變量在1%的顯著性水平下都是二階平穩(wěn)，二階序列線性回歸的殘差序列在1%顯著性水平下是平穩(wěn)的，因此變量之間具有長期均衡關(guān)系。變量之間的協(xié)整方程為(括號內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)差)：

LCt=1.3045+0.0385NQt+0.3658It+0.8867LPGt+0.6328Ut-0.0225LRt

(0.1674) (0.0528) (0.0311) (0.0785) (0.5397) (0.0881)

調(diào)整后的R2為0.9992，模型擬合的非常好，所有變量在5%的置信水平下通過了統(tǒng)計量檢驗，且所有變量符號符合經(jīng)濟(jì)意義。協(xié)整方程表明對中國CO2排放量影響最顯著的變量為能源強(qiáng)度、人均GDP以及城市化率。這與中國現(xiàn)階段所處的發(fā)展階段是相符合的。中國目前還處于工業(yè)化發(fā)展階段，城市化水平不斷提高，經(jīng)濟(jì)快速增長，但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是以消耗廉價能源作為代價的，此階段的能源需求具有剛性特征。在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度下，提高能源的利用效率是減少碳排放的一條途徑。

1.人均GDP。國家十二五規(guī)劃期間GDP年均增速為7.8%，《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》要求GDP的年均增速大于6.5%。中國社科院2015年底發(fā)布的《2016年中國經(jīng)濟(jì)形勢分析與預(yù)測藍(lán)皮書》預(yù)測2016年中國的經(jīng)濟(jì)增速將在6.6%-6.8%之間。中國國際交流中心經(jīng)濟(jì)研究部部長、研究員徐洪才預(yù)測2016年經(jīng)濟(jì)增長會溫和下滑一點，在6.8%左右，到2020年能夠保證6.5%的經(jīng)濟(jì)增長。本文將2015-2020年GDP的年均增長速度設(shè)為6.7%。根據(jù)國家人口發(fā)展戰(zhàn)略研究課題組發(fā)布的 《國家人口發(fā)展戰(zhàn)略研究報告》的戰(zhàn)略目標(biāo)，到2020年我國總?cè)丝趯⑦_(dá)到14.5億人，照此預(yù)測可得2015-2020年期間人口年均增長速度為0.9772%。人口學(xué)專家、美國霍普金斯大學(xué)生物統(tǒng)計學(xué)博士黃文政預(yù)測“全面二孩”實施后可能在2017年出現(xiàn)生育高峰，每年帶來的新增人口在300-800萬之間，估計中值為500萬。設(shè)定2015-2020年因二孩政策而新增出生人口年均為500萬人。因此考慮二孩政策后，2015-2020年期間人口年均增長速度為1.3224%。在此期間人均GDP的年均增長速度為6.0%。“中國2007年投入產(chǎn)出表分析應(yīng)用”課題組發(fā)表的《“十二五”至2030年我國經(jīng)濟(jì)增長前景展望》 預(yù)測在基準(zhǔn)情景下2021-2030年期間經(jīng)濟(jì)增長速度預(yù)期在6.2%左右。本文設(shè)定2021-2025、2026-2030年中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度為分別為6.4%、6.0%。《國家人口發(fā)展戰(zhàn)略研究報告》預(yù)測中國總?cè)丝谠?033年前后達(dá)到峰值15億人左右。聯(lián)合國發(fā)布的《世界人口展望：2012年修訂版》預(yù)測中國人口將在2030年達(dá)到峰值，然后逐漸下滑。本文設(shè)定中國人口將在2030年達(dá)到峰值15億人。考慮到二孩政策，設(shè)定2021-2025年每年新增人口450萬人，2026-2030年每年新增人口350萬人。因此設(shè)定2021-2025、2026-2030年人均GDP增長速度分別為5.9%、5.6%。設(shè)定基準(zhǔn)情景下國家2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年人均GDP的年均增長速度分別為6.0%、4.5%、3.5%、3.0%。高碳情景和低碳情景分別在基準(zhǔn)情景上下浮動1個百分點。

2.城市化率?！秶窠?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》預(yù)期到2020年中國的城鎮(zhèn)化率將達(dá)到60%。國內(nèi)主要研究機(jī)構(gòu)中國社科院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所、中國社會科學(xué)院經(jīng)濟(jì)研究所、國務(wù)院發(fā)展研究中心盧中原以及國家發(fā)展改革委能源研究所預(yù)測2030年中國的城市化率分別為65%、67.8%、63%、70%。本文設(shè)定2025年中國的城市化率為63%，2030年中國的城市化率為65%，因此2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年中國的城市化水平增長速度分別為1.1%、0.9%、0.6%、0.5%。其它兩種情形在基準(zhǔn)情景上下浮動0.4個百分點。

3.能源強(qiáng)度?！秶窠?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》要求國家十三五時期能源強(qiáng)度下降15%，因此2015-2020年能源強(qiáng)度年均降低3%。北京理工大學(xué)能源與環(huán)境政策研究中心發(fā)布的《“十三五”及2030年能源經(jīng)濟(jì)展望》分析在低碳情景下預(yù)計2025年中國能源消費總量約為52.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2030年達(dá)到51.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。因此設(shè)定基準(zhǔn)情景下2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年能源強(qiáng)度年均下降率為3%、2%、1.5%、1.0%。其它兩種情景分別在基準(zhǔn)情景上下浮動0.5%。

4.能源消費碳強(qiáng)度。根據(jù)林伯強(qiáng)[13]的預(yù)測，中國能源消費碳強(qiáng)度的年均增長率為-0.8%(2010-2015)和-0.60%(2016-2020年)。2009年，中國向國際社會承諾到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。2015年中國向《聯(lián)合國氣候變化框架公約》秘書處提交的《強(qiáng)化應(yīng)對氣候變化行動——中國國家自主貢獻(xiàn)》文件提出中國的二氧化碳排放將在2030年左右達(dá)到峰值并爭取盡早達(dá)峰，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。設(shè)定基準(zhǔn)情景下2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年能源消費碳強(qiáng)度的年均下降率為0.60%、0.45%、0.35%、0.30%。其它兩種情景分別在基準(zhǔn)情景上下浮動0.2個百分點。

5.R&D經(jīng)費支出。通過對1995-2014年可比價R&D經(jīng)費支出時間序列數(shù)據(jù)繪圖，發(fā)現(xiàn)圖像是二次函數(shù)曲線的走勢，在對時間序列數(shù)據(jù)做二次擬合，得到模型擬合的效果非常好。通過模型預(yù)測得到2020、2025、2030、2035年R&D經(jīng)費支出分別為16 450.398、24 447.14、34 055.5654、45 275.6744億元。設(shè)定基準(zhǔn)情景下2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年R&D經(jīng)費支出年均增長率分別為9.9%、8.2%、6.8%、6.5%。其它兩種情景分別在基準(zhǔn)情景上下浮動1個百分點。

將上文對各解釋變量在三種情景下的指標(biāo)值列于下表(表1)：

表1 國家CO2排放影響因素的增長率設(shè)定

根據(jù)協(xié)整方程式以及各解釋變量的增長率的設(shè)定，可以分別得到高碳情景、基準(zhǔn)情景以及低碳情景2015-2035年每年的CO2排放量，如圖1：

圖1 2015-2035年三種情景下國家各年CO2排放量預(yù)測圖

高碳情景為國家節(jié)能減排政策較松的情形，GDP速度增長比較快，能源強(qiáng)度以及能源消費碳強(qiáng)度降低比較慢，清潔能源比例增長較慢。在此種情形下，國家CO2排放量到2035年還沒有出現(xiàn)峰值。基準(zhǔn)情景為在國家節(jié)能減排政策、人口政策、城市規(guī)劃政策約束下CO2的排放量。在此種情景下，國家CO2排放在2030年達(dá)到峰值，年排放CO2的量為121.5065億噸。低碳情景為國家的節(jié)能減排政策較嚴(yán)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度相對緩慢的情景，在此種情形下國家CO2排放量在2028年達(dá)到峰值，峰值量為96.3590億噸?；鶞?zhǔn)情景下，2030年中國不變價人均GDP為6.3萬元(1995年價格)，城市化水平為63%。低碳情景下，2028年陜西省人均GDP為5.1萬元，城市化水平為59%。基準(zhǔn)情景下，2020年不變價人均GDP為41 580元，城市化水平為58.5%，2025年不變價人均GDP為51 816元，城市化水平為61.2%，2030年不變價人均GDP為63 042元，城市化水平為63.1%。低碳情景下，2020年不變價人均GDP為39 283元，城市化水平為57.2%，2025年不變價人均GDP為46 656元，城市化水平為58.7%，2030年不變價人均GDP為51 500元，城市化水平為59.3%。

(二)陜西省碳峰值預(yù)測

將各影響因素的時間序列數(shù)值取自然對數(shù)。時間序列的穩(wěn)定性處理過程同上文中國家數(shù)據(jù)的處理過程相同，得到協(xié)整方程為：

LCt=-0.61+0.8206LNQt+0.9835LIt+0.8918LPGt+0.2715LUt-0.0058LRt

(1.82) (0.2404) (0.2818) (0.1101) (0.3160) (0.1091)

協(xié)整方程調(diào)整后的R2為0.9840，所有變量均通過了顯著性檢驗，變量系數(shù)符號符合經(jīng)濟(jì)意義。由協(xié)整方程可以看出，對陜西省CO2排放影響最大的因素為能源消費碳強(qiáng)度、能源強(qiáng)度、人均GDP。這與陜西省的發(fā)展?fàn)顩r也是相吻合的。目前陜西省的化石能源占一次能源的將近93%，其中煤炭占一次能源的將近73%。陜西省能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭占主要地位，對以煤為主的能源結(jié)構(gòu)提出了巨大的挑戰(zhàn)。近年來，雖然石油、天然氣以及非化石能源消費比重顯著上升，但以煤為主的能源消費格局沒有根本改變，煤炭消費比重仍然高出全國水平8.71個百分點。與石油、天然氣相比，單位熱量燃煤引起的二氧化碳排放比使用石油、天然氣分別高出約36%和61%。資源高耗能行業(yè)比重偏高，能源化工、裝備制造、有色金屬等行業(yè)產(chǎn)值占到整個工業(yè)的80%，制造業(yè)的中低技術(shù)、低附加值產(chǎn)品偏高，約占70%。陜西省的能源結(jié)構(gòu)以及工業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀決定了其能源消費碳強(qiáng)度以及能源強(qiáng)度偏高。

1.人均GDP。根據(jù)陜西省2010-2014年不變價GDP年均增長率為11.4%，《陜西省十三五規(guī)劃草綱》指出2015年預(yù)期完成全省GDP 1.9萬億元至2萬億元，年均增長10.8%，本文設(shè)定基準(zhǔn)情形為2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年陜西省GDP年均增長率分別為9.5%、7.8%、6.5%、5%。設(shè)定陜西省的人口自然增長率與全國一致。基于上述說明，基準(zhǔn)情景中人均GDP的年均增長率分別為8.6%、7%、5.5%、4%。其它兩種情形分別在基準(zhǔn)情形上下浮動1%。

2.城市化水平?！蛾兾魇⌒滦统擎?zhèn)化規(guī)劃(2014-2020)年》城鎮(zhèn)化發(fā)展的總體目標(biāo)是到2015年城鎮(zhèn)化水平達(dá)到55%以上，到2020年達(dá)到62%。按此規(guī)劃2015-2020年陜西省城鎮(zhèn)化水平的年均增長率為3.2%。設(shè)定基準(zhǔn)情景下陜西省2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年陜西省城鎮(zhèn)化水平的年均增長率分別為2.4%、1.5%、1.0%、0.7%。其它兩種情景分別在基準(zhǔn)情景上下浮動0.4個百分點。

3.能源強(qiáng)度?！蛾兾魇∈逡?guī)劃綱要》對能源強(qiáng)度指標(biāo)要求2015年能源強(qiáng)度比2010年降低16%，即年均降低3.2%。2014年12月31日，《國家發(fā)改委關(guān)于逐步建立全國碳排放總量控制制度和分解落實機(jī)制的通知》(發(fā)改氣候)[2014]3011號，文件明確2014-2015年陜西省綜合能源消費增量控制目標(biāo)為850萬噸，年均增長3.7%。由于陜西省目前還處于工業(yè)化發(fā)展的前或者中期，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展需要大量的能源作為支撐，未來一段時間能源需求量還會持續(xù)上升。基于此設(shè)定基準(zhǔn)情景下2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年能源強(qiáng)度的年均下降率分別為3.0%、2.6%、2.3%、2.1%。其它兩種情形分別在基準(zhǔn)情景上下浮動0.5%。

4.能源消費碳強(qiáng)度。能源消費碳強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)有關(guān)，清潔能源所占的比例越大，單位能源排放的CO2越小。在《陜西省國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會發(fā)展十二五規(guī)劃綱要》資源與環(huán)境保護(hù)中，提到單位生產(chǎn)總值能源消耗和二氧化碳排放分別降低16%和15%(GDP碳強(qiáng)度)。并預(yù)期非化石能源占一次性消費能源的10%。《陜西省十三五規(guī)劃》草案中萬元GDP二氧化碳排放2020年較2015年下降15%。隨著技術(shù)的發(fā)展以及清潔能源比例的提高，清潔能源的邊際成本逐漸增大，能源消費碳強(qiáng)度的降低速度越來越小?；诖嗽O(shè)定基準(zhǔn)情景下2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年能源消費碳強(qiáng)度的年降低速度分別為0.8%、0.6%、0.45%、0.35%。其它兩種情形分別在基準(zhǔn)情景上下浮動0.15%。

5.R&D經(jīng)費支出。2015-2020、2021-2025、2026-2030、2031-2035年陜西省R&D經(jīng)費支出年增長率采用國家增長率數(shù)據(jù)。如表2所示：

將上文對各解釋變量在三種情景下的指標(biāo)值列于下表，圖2為2015-2035年三種情景下陜西省各年CO2排放量預(yù)測圖(如圖2)：

表2 陜西省CO2排放影響因素的增長率設(shè)定

圖2 2015-2035年三種情景下陜西省各年CO2排放量預(yù)測圖

由以上測算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：

第一，陜西省碳峰值提前出現(xiàn)在2029年，基準(zhǔn)情景對應(yīng)的峰值量為42 824.88萬噸，不變價人均GDP為87 482元，城市化水平為68.0%，低碳情景對應(yīng)的峰值量為33 628.12萬噸，不變價人均GDP為76 032.44元，城市化水平為64.6%?；鶞?zhǔn)情景下，2020年不變價人均GDP為48 911.81元，城市化水平為63.5%，2025年不變價人均GDP為69 627.16元，城市化水平為72.6%，2030年不變價人均GDP為92 293.76元，城市化水平為80.7%。低碳情景下，2020年不變價人均GDP為46 270.95元，城市化水平為62.1%，2025年不變價人均GDP為62 856元，城市化水平為69.7%，2030年不變價人均GDP為79 454元，城市化水平為75.8%。

第二，陜西省碳峰值和國家的碳峰值基本同步出現(xiàn)。2014年國家不變價人均GDP為30 501元，城市化率為54.8%，陜西省不變價人均GDP為29 815元，城市化率為52.6%。近年陜西省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及城市化發(fā)展速度都處于全國平均水平之上。2020年陜西省不變價人均GDP高出全國平均水平17.6%，城市化水平高出全國平均水平的8.5%。在2025-2030年陜西省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平已基本接近達(dá)到國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)水平。陜西省的第二產(chǎn)業(yè)比例比國家整體的第二產(chǎn)業(yè)比例高出11%，而第二產(chǎn)業(yè)對能源投入有很強(qiáng)的依賴性。目前陜西省的化石能源占一次能源的將近93%，其中煤炭占一次能源的將近73%，煤炭消費比重高出全國水平8.71個百分點。與石油、天然氣相比，單位熱量燃煤引起的二氧化碳排放比使用石油、天然氣分別高出約36%和61%。由于資源條件的限制，陜西省這種以煤為主的能源消費格局短時間內(nèi)不會有太大改變。目前陜西省的工業(yè)還處于中期階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快，對能源具有剛性需求。因此，本文基準(zhǔn)情景假定陜西省的能源消費碳強(qiáng)度以及能源強(qiáng)度的降低速度比全國的速度慢。對于陜西省來說，在不影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度以及城市化進(jìn)程的情況下，通過技術(shù)創(chuàng)新提高能源利用效率，增加清潔能源的比例降低能源消費碳強(qiáng)度，碳峰值在2030年左右出現(xiàn)是有可能的。提高能源利用效率以及增加清潔能源的比例對技術(shù)和成本都提出了挑戰(zhàn)，這也是中國走低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路必須面臨的問題。

四、對策建議

研究結(jié)果表明，國家CO2排放峰值在基準(zhǔn)情景下出現(xiàn)的時間為2030年，在低碳情景下出現(xiàn)的時間為2028年。陜西省CO2排放峰值在基準(zhǔn)情景下出現(xiàn)的時間為2032年，在低碳情景下出現(xiàn)的時間為2029年。針對上文的實證分析結(jié)果以及分析，提出的政策建議如下：

(1)中國要實現(xiàn)2030年或者更早達(dá)到碳峰值這一目標(biāo)，需要意識到區(qū)域間發(fā)展的差異性。東部應(yīng)率先控制排放達(dá)到碳峰值，為中西部地區(qū)城市形成良好的示范效應(yīng)。國內(nèi)各區(qū)域的碳減排政策應(yīng)在公平和差異化的基礎(chǔ)上同步推進(jìn)。

(2)中國的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是以保證現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)增長為前提的。因此應(yīng)充分利用碳排放總量控制對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)升級所形成的倒逼機(jī)制，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源碳排放的脫鉤。

(3)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。目前中國整體已經(jīng)步入工業(yè)化后期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整主要是加快發(fā)展低能耗的先進(jìn)裝備制造業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，尤其是優(yōu)先發(fā)展信息、新材料、生物醫(yī)藥、節(jié)能環(huán)保、新能源和智能電網(wǎng)等低碳戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

(4)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)。能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整對碳峰值目標(biāo)的實現(xiàn)具有決定性作用。2012年非化石能源占一次能源消費總量的9.2%，煤炭、石油、天然氣分別約占66.4%、18.9%、5.5%。中國目前“多煤、缺油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀決定了低碳發(fā)展需要大力提高清潔能源的比例以及降低煤炭的消費比例。加快自主創(chuàng)新，推進(jìn)集成創(chuàng)新掌握新能源、可再生能源、節(jié)能領(lǐng)域的核心技術(shù)，為應(yīng)對氣候變化提供科技支撐。

(5)利用碳匯技術(shù)減碳，通過植樹種草，利用綠色植物的光合作用吸收二氧化碳以及耕地固碳。

(6)嚴(yán)格實行碳減排的“雙控”政策，控制碳強(qiáng)度以及碳排放總量。將碳排放總量控制指標(biāo)納入政績考核，給予地方政策創(chuàng)新和改革試驗的靈活性，進(jìn)行各區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展實施評價。

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(責(zé)任編輯：司國安)

Comparative Study of China Regional Carbon Peak—Based on National Data and Shaanxi Province

FENG Zongxian, WANG Anjing

(School of Finance and Economics, Xi′an Jiaotong University, Xi′an 710061, China)

This paper discusses the issues of carbon emissions in terms of synchronization, advance or lag between different regions and cities in China under the background of the Chinese government commitment to reach carbon peak around 2030. On the basis of cointegration equation, by applying scenario analysis, it predicts the carbon peak in China and Shaanxi Province respectively. The results show that the national CO2 peak will appeare in 2030 under the baseline scenario and 2028 under the low carbon scenario. The CO2 peak in Shaanxi Province will appeare in 2029. In addition, it compares and analyzes regional and national carbon peaks and put forward some relevant suggestions.

carbon peak; cointegration equation; scenario analysis; predict

2016-05-27

國家社會科學(xué)基金重大項目(12&ZD070);中國清潔發(fā)展機(jī)制基金贈款項目(2014041)

馮宗憲(1954- )，男，西安交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。

X502

A

1008-245X(2016)04-0096-09