優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)河北省碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力分析

王新利,黃元生,劉詩(shī)劍

(華北電力大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理系，河北 保定 071000)

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，能源需求也日益增長(zhǎng)。然而，以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重負(fù)外部性影響，應(yīng)對(duì)環(huán)境污染與氣候變暖是全世界面臨的共同挑戰(zhàn)。我國(guó)政府2009年提出2020年二氧化碳排放強(qiáng)度比2005年下降40%～45%，為此，中國(guó)必須發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。自碳強(qiáng)度目標(biāo)被提出以來(lái)，學(xué)術(shù)界圍繞如何有效實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)展開(kāi)了相關(guān)研究。有學(xué)者研究表明，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不但利于實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展、保證國(guó)家能源安全，同時(shí)也能在一定程度上降低碳排放強(qiáng)度。但是，我國(guó)地區(qū)和資源稟賦發(fā)展不平衡，地區(qū)間能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和碳排放水平差異顯著。

河北省地處京津冀經(jīng)濟(jì)圈，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)大省，也是能源消費(fèi)大省。習(xí)近平總書(shū)記親自謀劃和推動(dòng)的京津冀協(xié)同發(fā)展，第一次把河北全域納入國(guó)家戰(zhàn)略，為河北提供了難得的歷史機(jī)遇，同時(shí)也是河北省推進(jìn)結(jié)構(gòu)性調(diào)整又好又快發(fā)展的寶貴和有利時(shí)期。但是，河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展還面臨著許多矛盾和挑戰(zhàn)。自2001年以來(lái)至今，河北省煤炭消耗量一直占能源消耗量的86%以上，二氧化碳排放量也一直居于前列，如此不合理的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞和影響。因此，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)河北省碳強(qiáng)度目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)需要解決能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化能在多大程度上降低二氧化碳排放強(qiáng)度以及能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)二氧化碳排放強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)程度是多少。

1 文獻(xiàn)綜述

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在碳強(qiáng)度研究方面取得了一些成果和進(jìn)展。其中Shrestha&Timilsina[1]對(duì)亞洲12國(guó)的電力行業(yè)碳強(qiáng)度的研究，視為對(duì)碳強(qiáng)度研究的開(kāi)始。此后，伴隨著我國(guó)2009年碳強(qiáng)度目標(biāo)的提出，碳強(qiáng)度便成為研究熱點(diǎn)之一。

有些學(xué)者對(duì)碳強(qiáng)度的影響因素和驅(qū)動(dòng)力開(kāi)展研究。岳超[2]利用我國(guó)分省區(qū)的化石能源消費(fèi)數(shù)據(jù)和美國(guó)公布的我國(guó)碳排放數(shù)據(jù)，分析了我國(guó)各省區(qū)的碳排放強(qiáng)度，指出應(yīng)從調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源政策改革、發(fā)展可再生能源等方面入手，以此實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)；李陶[3]等采用非線性規(guī)劃方法構(gòu)建模型，分析了在我國(guó)碳強(qiáng)度目標(biāo)約束下不同省市的減排配額分配方案問(wèn)題；王鋒[4]等對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中碳強(qiáng)度的下降按照省區(qū)貢獻(xiàn)進(jìn)行分解。何建坤[5]等以美國(guó)政府提出的溫室氣體排放強(qiáng)度下降率作為減排目標(biāo)的建議，對(duì)碳排放強(qiáng)度下降率的影響因素進(jìn)行了分析。陳詩(shī)一[6]從因素分解角度分析了我國(guó)碳強(qiáng)度下降的模式及其成因；郝珍珍[7]等通過(guò)構(gòu)建行業(yè)二氧化碳排放增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力模型證明影響碳排放的主要驅(qū)動(dòng)力是能源強(qiáng)度效應(yīng)和行業(yè)貢獻(xiàn)效應(yīng)，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整短時(shí)間內(nèi)對(duì)CO2減排貢獻(xiàn)力不大。林伯強(qiáng)[8]指出在保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的前提下應(yīng)該通過(guò)提高能源利用效率來(lái)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)；張友國(guó)[9]等采用投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)分析法，實(shí)證分析了1987～2007年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式對(duì)中國(guó)碳強(qiáng)度的影響。

有學(xué)者以能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與調(diào)整為切入點(diǎn)對(duì)碳強(qiáng)度展開(kāi)研究。王鋒[10]等采用協(xié)整技術(shù)和馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)了中國(guó)碳強(qiáng)度趨勢(shì)，分不同情景評(píng)估了能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力；潘任飛[11]等、徐盈之[12]等從優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的角度分析了碳強(qiáng)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題；范德成[13]等在“十二五”碳強(qiáng)度最小化目標(biāo)的前提下，以經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源供給和技術(shù)進(jìn)步為約束，構(gòu)建了線性規(guī)劃優(yōu)化模型，預(yù)測(cè)了未來(lái)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，計(jì)算了能源結(jié)構(gòu)對(duì)碳強(qiáng)度和GDP的貢獻(xiàn)潛力。

但我國(guó)各省區(qū)的碳強(qiáng)度變動(dòng)、碳排放份額變動(dòng)、能源強(qiáng)度變動(dòng)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及產(chǎn)值份額變動(dòng)共同決定了全國(guó)碳強(qiáng)度的變動(dòng)[10]，又由于各省區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排潛力差異很大，為順利實(shí)現(xiàn)全國(guó)碳強(qiáng)度目標(biāo)，需要及時(shí)評(píng)估不同省區(qū)的碳強(qiáng)度。所以很多學(xué)者針對(duì)不同省份對(duì)碳強(qiáng)度展開(kāi)了研究。王平[14]等采用情景預(yù)測(cè)、GM(1,1)模型和成分?jǐn)?shù)據(jù)模型預(yù)測(cè)了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)對(duì)廣東省實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力；何立華[15]等采用組合預(yù)測(cè)模型以及馬爾科夫鏈模型分別預(yù)測(cè)了山東省能源消費(fèi)與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上分9種組合情景計(jì)算了能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)山東省碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力；王彩明[16]等在預(yù)測(cè)京津冀區(qū)域生產(chǎn)總值(GDP)、一次能源消費(fèi)總量及一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的演變趨勢(shì)基礎(chǔ)上分析了一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)京津冀碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力。

上述文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整可以有效降低碳排放強(qiáng)度，有助于實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)。然而已有文獻(xiàn)更多的是圍繞國(guó)家層面展開(kāi)的，研究結(jié)論和政策對(duì)不同省份而言不具備普遍適用性。河北省地處京津冀經(jīng)濟(jì)圈，在京津冀納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略之后，河北省碳強(qiáng)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)直接關(guān)系到京津冀碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，乃至國(guó)家碳強(qiáng)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，然而目前尚未有學(xué)者研究河北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力?；诖?，本文將以河北省為研究對(duì)象，探討河北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)于碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力，同時(shí)在研究過(guò)程中，剔除了同樣會(huì)對(duì)碳強(qiáng)度產(chǎn)生影響的技術(shù)因素、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)等因素，使研究結(jié)果更有參考價(jià)值。本文首先運(yùn)用情景預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)河北省2020年地區(qū)生產(chǎn)總值和一次能源消費(fèi)總量；其次采用馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)未來(lái)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；最后分27種不同組合情景計(jì)算碳強(qiáng)度下降幅度以及對(duì)碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力，以期為制定和實(shí)施二氧化碳減排政策提供參考。

2 一次能源消費(fèi)總量與地區(qū)生產(chǎn)總值預(yù)測(cè)

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于《河北經(jīng)濟(jì)年鑒》，根據(jù)年鑒搜集整理河北省2001～2015年一次能源消費(fèi)量和GDP數(shù)據(jù)，建立情景預(yù)測(cè)模型，以此預(yù)測(cè)河北省2020年一次能源消費(fèi)總量和GDP。2005年全國(guó)能源消費(fèi)總量為43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，國(guó)家能源局要求2020年我國(guó)能源消費(fèi)總量控制在50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以?xún)?nèi)，煤炭消費(fèi)總量控制在41億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以?xún)?nèi)。就河北省而言，2005年全省能源消費(fèi)總量為2.94億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，“十二五”期間累計(jì)單位GDP能耗下降25.2%，超過(guò)國(guó)家下達(dá)河北省節(jié)能目標(biāo)(17%)8.2個(gè)百分點(diǎn)。河北省“十三五”能源規(guī)劃指出，到2020年，全省能源消費(fèi)總量控制在3.27億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右，單位GDP能耗比2005年下降19%。

圖1 河北省2001年～2015年能源消費(fèi)總量和地區(qū)生產(chǎn)總值及其增長(zhǎng)率

2.1 一次能源消費(fèi)總量預(yù)測(cè)

有關(guān)資料顯示，我國(guó)能源消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放量占據(jù)全國(guó)排放量的90%以上。河北省是我國(guó)能源消費(fèi)大省，在京津冀一體化發(fā)展過(guò)程中扮演著非同尋常的角色。所以，本文主要針對(duì)河北省能源消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放進(jìn)行研究。我國(guó)2005年一次能源消費(fèi)總量為43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出2020年我國(guó)能源消費(fèi)總量控制在50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以?xún)?nèi)，年均增長(zhǎng)2.13%?！逗颖笔　笆濉蹦茉窗l(fā)展規(guī)劃》中提到，到2020年河北省能源消費(fèi)總量要控制在3.27億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。如圖1所示，河北省能源消費(fèi)從2001年的12114.29萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)到了2005年的29395.36萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年均增幅為6.65%，其中2005年增長(zhǎng)率最高為14.34%，2014年首次出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，下降了1.16個(gè)百分點(diǎn)，原因是政府實(shí)施了煤炭消費(fèi)減量替代政策，利用優(yōu)質(zhì)能源替代煤炭消費(fèi)，從而減少了煤炭消費(fèi)，能源消費(fèi)出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)。根據(jù)能源消費(fèi)總量的歷史變化趨勢(shì)以及未來(lái)能源消費(fèi)未來(lái)變化趨勢(shì)的情景設(shè)定，將河北省未來(lái)5年能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)分為三種情景。維持不變：年增長(zhǎng)率為 4.06%；適度控制：年增長(zhǎng)率為3%；強(qiáng)化控制：年增長(zhǎng)率為2.2%。情景預(yù)測(cè)方法為：Energy2015+i=Energh2015×(1+r)i,i=1,2,…,5。其中r為Energy的年均增長(zhǎng)率，據(jù)此計(jì)算，河北省2020年一次能源消費(fèi)總量為：35867.23(維持不變)；34077.28(適度控制)；32774.29(強(qiáng)化控制)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

2.2 地區(qū)生產(chǎn)總值預(yù)測(cè)

如圖1所示，2001年至2015年間，河北省GDP從5516.76億元增長(zhǎng)到了29806.11億元，翻了5倍以上，上升趨勢(shì)顯著。其中，2004年環(huán)比增長(zhǎng)率高達(dá)22.49%，2005年最低僅為1.31%，整個(gè)期間年均增長(zhǎng)率達(dá)12.99%。河北省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要中指出，到2020年全省GDP突破4萬(wàn)億元，發(fā)展目標(biāo)為41800億元，年均增速7%左右。同時(shí)，在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十三五規(guī)劃中指出，2016年至2020年經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)保持中高速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)年均增長(zhǎng)底線是6.5%以上。基于此，本文借鑒李善同[17]和王峰的研究成果與思路，結(jié)合全國(guó)和河北省實(shí)際發(fā)展和所定目標(biāo)，將未來(lái)五年河北省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度分為高速、中速和低速三種情景：高速為年均增長(zhǎng)率7.5%，中速為年增長(zhǎng)率7%，低速為年增長(zhǎng)率為6.5%。

GDP預(yù)測(cè)方法為：GDP2015+i=GDP2015×(1+r)i,i=1,2,…,5。其中r為GDP的年均增長(zhǎng)率。 根據(jù)情景設(shè)定和所建模型，河北省2020年GDP將分別達(dá)到：42790.53億元(高速)，41804.61億元(中速)，40836.95億元(低速)。

3 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

不同的化石能源具有不同的碳排放系數(shù)，要計(jì)算CO2排放量，還需要預(yù)測(cè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，本文將采用馬爾科夫鏈模型預(yù)測(cè)河北省未來(lái)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

3.1 一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

能源消費(fèi)數(shù)據(jù)來(lái)源2016年《河北經(jīng)濟(jì)年鑒》。如圖2所示，2001～2015年期間，河北省煤炭在一次能源消費(fèi)中比重最高[18]，其中，2003年最高，占比為92.78%，從2009年開(kāi)始，煤炭比重開(kāi)始略有下降，2015年下降至86.55%。與此同時(shí)，天然氣和非化石能源比重開(kāi)始逐漸上升，石油消費(fèi)比重比較平穩(wěn)。

圖2 河北省一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)(2001～2015)

3.2 馬爾科夫鏈模型構(gòu)建

3.2.1 馬爾科夫過(guò)程

如果一個(gè)隨機(jī)過(guò)程{(X(t),t∈T)}在時(shí)刻t0所處的狀態(tài)為已知，過(guò)程在時(shí)刻t(t>t0)所處狀態(tài)的條件分布只與時(shí)刻t0時(shí)刻的狀態(tài)有關(guān)而與過(guò)程在時(shí)刻t0之前狀態(tài)無(wú)關(guān)，則稱(chēng)其具有馬爾可夫性。采用馬爾科夫鏈進(jìn)行預(yù)測(cè)就是要根據(jù)所研究的變量現(xiàn)在的狀態(tài)以及其未來(lái)變動(dòng)趨勢(shì)，對(duì)未來(lái)某一個(gè)特定期間有可能出現(xiàn)的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化有其自身規(guī)律和驅(qū)動(dòng)力，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)符合馬爾科夫鏈特點(diǎn)。目前很多文獻(xiàn)也都采用馬爾科夫鏈模型對(duì)全國(guó)或者某些省份的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。馬爾可夫鏈?zhǔn)请S機(jī)變量的一個(gè)數(shù)列，這些變量的范圍被稱(chēng)為“狀態(tài)空間”[15]。設(shè)S為{(X(t),t∈T)}的狀態(tài)空間，若對(duì)于時(shí)間t的任意數(shù)值t1

P{X≤xn|X(t1)=x1,X(t2)=x2,…,X(tn-1)=xn-1}

=P{X(tn)≤xn|X(tn-1)=xn-1}

(1)

3.2.2 轉(zhuǎn)移概率矩陣

在上述轉(zhuǎn)移概率矩陣中，主對(duì)角線的元素表示四類(lèi)能源消費(fèi)保持原有份額的概率；主對(duì)角線以外的概率元素為轉(zhuǎn)移概率：其中行元素表示該類(lèi)能源消費(fèi)份額向其他類(lèi)能源轉(zhuǎn)化的概率，列元素表示該類(lèi)能源吸收其他類(lèi)能源消費(fèi)份額的概率；同時(shí)轉(zhuǎn)移矩陣的每一行元素值之和必須等于 1。

3.2.3 模型建立

(2)

(3)

3.2.4 河北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析

將整理的河北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)帶入上述構(gòu)建的優(yōu)化模型， 計(jì)算出一次轉(zhuǎn)移概率矩陣：

根據(jù)上述一次轉(zhuǎn)移概率矩陣和馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)模型，以河北省2005年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)作為初始變量，可以遞推出2020年河北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)：煤炭87.53%，石油5.92%，天然氣3.91%，非化石能源3.07%。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，煤炭消費(fèi)比重在下降，天然氣和非化石能源消費(fèi)比重在不斷上升，未來(lái)河北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將得到改善，會(huì)逐步滿(mǎn)足能源規(guī)劃的基本要求。

3.3 無(wú)規(guī)劃約束的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

無(wú)規(guī)劃約束是指不考慮河北省能源發(fā)展規(guī)劃中制定的能源消費(fèi)目標(biāo)對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，而只是根據(jù)歷年能源消費(fèi)的歷史規(guī)律預(yù)測(cè)未來(lái)狀態(tài)而得到的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，即：煤炭87.53%，石油5.92%，天然氣3.91%，非化石能源3.07%，本文定義此情景為“不調(diào)整”。

3.4 有規(guī)劃約束的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

3.4.1 僅實(shí)現(xiàn)天然氣目標(biāo)約束的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

2016年9月河北省政府出臺(tái)了《關(guān)于加快實(shí)施保定廊坊禁煤區(qū)電代煤和氣代煤的指導(dǎo)意見(jiàn)》，并在河北“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃提到加快推進(jìn)“減煤、增氣、納新”，調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，將天然氣消費(fèi)比重由2005年的3.3%提高到10%以上，以此緩解河北省碳減排壓力。本文假設(shè)天然氣比重提高是由于代替煤炭所致。根據(jù)上述規(guī)劃，本文預(yù)測(cè)2020年河北省僅實(shí)現(xiàn)天然氣目標(biāo)約束的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)：煤炭為81.01%，石油為5.92%，天然氣10%，非化石能源3.07%，本文定義此種情景為“中幅調(diào)整”。

3.4.2 天然氣、煤炭和非化石能源消費(fèi)目標(biāo)約束同時(shí)實(shí)現(xiàn)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

雖然近年來(lái)河北省非化石能源消費(fèi)比例有所上升，但仍然沒(méi)有改變“煤炭”的能源消費(fèi)主導(dǎo)地位。如果政府采取合理措施逐步提高非化石能源的消費(fèi)比例，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)河北省進(jìn)一步碳減排。國(guó)家能源“十三五”規(guī)劃指出，2020年能源消費(fèi)目標(biāo)：非化石能源比重為提高到15%以上，天然氣爭(zhēng)達(dá)到10%，煤炭消費(fèi)爭(zhēng)取降低到58%以下，其中非化石能源和天然氣消費(fèi)為約束性指標(biāo)。而河北“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃指出2020年，除了將天然氣比重提升到10%以外，還規(guī)定煤炭實(shí)物消費(fèi)量要控制在2.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以?xún)?nèi)，非化石能源消費(fèi)比重要提高到7%，對(duì)煤炭和非化石能源的消費(fèi)目標(biāo)為約束性目標(biāo)，并預(yù)期2020年一次能源消費(fèi)總量為3.27億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。依此計(jì)算，煤炭比重最高為79.5%，假設(shè)天然氣與非化石能源提高部分都是對(duì)煤炭能源的替代。根據(jù)上述規(guī)劃，本文預(yù)測(cè)2020年河北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)：煤炭為65%，石油為10%，天然氣10%，非化石能源15%。本文定義此種情景為“大幅調(diào)整”。

4 優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)河北省碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力分析

本文將能源消費(fèi)分為煤炭、石油、天然氣和非化石能源四種；采用聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)《國(guó)家溫室氣體排放清單指南(2006)》推薦的參考方法估算二氧化碳排放量，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算二氧化碳排放強(qiáng)度；最后評(píng)估能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)河北省碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力。

4.1 河北省二氧化碳排放量測(cè)算

本文根據(jù)方法，對(duì)碳排放量計(jì)算公式如下：

(4)

其中，CO2表示能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放量；E代表能源消費(fèi)總量；Si表示第i種能源消費(fèi)在一次能源消費(fèi)中所占比例；Ki表示第i種能源的碳排放系數(shù)；碳排放量與CO2的轉(zhuǎn)換系數(shù)為44/12。為了確定不同能源的碳排放量，還需要確定各種能源的二氧化碳排放系數(shù)，由于目前各機(jī)構(gòu)確定的排放系數(shù)不同，本文將采用中國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所推薦的碳元素排放系數(shù)[19]，即煤炭、石油、天然氣、非化石能源的碳排放系數(shù)依次為：0.7476、0.5825、0.4435、0。河北省2001～2015年各年二氧化碳排放量以及其增速、GDP增速如圖3所示。

圖3 河北省2001～2015年CO2及CO2、GDP增長(zhǎng)率

本文設(shè)定了三種經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)情景(高速、中速、低速)、三種能源消費(fèi)增長(zhǎng)情景(維持不變、適度控制、強(qiáng)化控制)、三種能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整情景(不調(diào)整、中福調(diào)整、大幅調(diào)整)，將每一種情景進(jìn)行組合可以組合成27種不同情景。在對(duì)河北省能源消費(fèi)總量和消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的情景上，根據(jù)碳強(qiáng)度計(jì)算公式，可以計(jì)算出2020年27種組合情景下一次能源消費(fèi)的碳強(qiáng)度，結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)表2結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算與2005年相比各種情景下碳強(qiáng)度的下降幅度，具體見(jiàn)表3。表1和表2計(jì)算結(jié)果表明：在預(yù)測(cè)的2020年各種情景下，河北省的碳強(qiáng)度與2005年碳強(qiáng)度相比均發(fā)生了下降；在對(duì)一次能源消費(fèi)總量的控制力度以及一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整幅度相同的情景下，河北省碳強(qiáng)度的下降幅度隨著經(jīng)濟(jì)增速增加而增加；在對(duì)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整幅度和同樣的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度情景下，河北省能源下降幅度隨著對(duì)一次能源消費(fèi)總量控制力度增加而增大。

4.2 能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力

由于技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整等對(duì)碳強(qiáng)度降低也有作用，為了更好的分析能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力，就要剔除其他因素的影響?；诖?，本文的貢獻(xiàn)潛力指的是河北省一次能源結(jié)構(gòu)在不同情景調(diào)整下的碳強(qiáng)度下降幅度與不調(diào)整狀態(tài)作為基準(zhǔn)情景對(duì)應(yīng)的碳強(qiáng)度下降幅度的差值與碳強(qiáng)度目標(biāo)值之間的比值。我國(guó)碳強(qiáng)度目標(biāo)是到2020年，單位GDP二氧化碳排放量較2005年下降40%～45%。以2005年不變價(jià)格為基礎(chǔ)，計(jì)算的2005年河北省碳排放強(qiáng)度為1.47t/萬(wàn)元。根據(jù)設(shè)定的貢獻(xiàn)潛力計(jì)算方法，進(jìn)一步計(jì)算出調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力，具體見(jiàn)表3。

表1 各情景中碳強(qiáng)度預(yù)測(cè)結(jié)果 t/萬(wàn)元

表2 各情景中碳強(qiáng)度的下降幅度 單位：%

表3 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力 單位：%

表2和表3結(jié)果表明，在相同經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度和能源消費(fèi)總量控制情景下，河北省碳強(qiáng)度的下降幅度隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整幅度的增大而增大，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力也越大；在相同的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整的情景下，河北省的碳強(qiáng)度下降幅度隨著經(jīng)濟(jì)增速的增加而增加，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力也越大。以經(jīng)濟(jì)中速增長(zhǎng)的情景為例，假設(shè)以不考慮國(guó)家和河北省中長(zhǎng)期能源發(fā)展規(guī)劃中對(duì)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整目標(biāo)作為基準(zhǔn)情景，在能源消費(fèi)實(shí)行適度控制時(shí)，僅實(shí)現(xiàn)天然氣消費(fèi)目標(biāo)的引導(dǎo)的“中幅調(diào)整”情景下，2020年碳強(qiáng)度與2005年相比下降幅度為61.56%，對(duì)河北省碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力為2.7%～3.1%；而同時(shí)實(shí)現(xiàn)天然氣和非化石能源消費(fèi)目標(biāo)的引導(dǎo)“大幅調(diào)整”情景下，2020年碳強(qiáng)度與2005年相比下降幅度為66.94%，對(duì)河北省碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力為14.7%～16.5%。

5 結(jié)論

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)于是降低碳強(qiáng)度目標(biāo)的有效措施。河北省一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同幅度的調(diào)整對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)具有不同程度的貢獻(xiàn)潛力。不同的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)情形、不同幅度的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和不同的能源消費(fèi)總量的控制力度，都會(huì)在一定程度上降低河北省碳強(qiáng)度，對(duì)碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有一定的貢獻(xiàn)潛力。主要結(jié)論如下：

(1)在一定的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度和一次能源消費(fèi)總量控制下，河北省碳強(qiáng)度下降幅度隨著一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整幅度增大而增大，一次能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力也逐漸增大。表3顯示，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)“大幅調(diào)整”所實(shí)現(xiàn)的碳強(qiáng)度“下降幅度”和“貢獻(xiàn)潛力”分別大于在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)“中幅調(diào)整”和“不調(diào)整”時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)果。在同樣的能源調(diào)整結(jié)構(gòu)情景中，經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的碳強(qiáng)度“下降幅度”和“貢獻(xiàn)潛力”，分別大于經(jīng)濟(jì)“中速”和“低速”情景下實(shí)現(xiàn)的“下降幅度”和“貢獻(xiàn)潛力”。在一定的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度和同樣的一次能源結(jié)構(gòu)幅度調(diào)整情形下，河北省碳強(qiáng)度下降幅度隨著一次能源消費(fèi)總量的控制力度增大而增大，這說(shuō)明了一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力在減??；在相同的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整幅度和控制力度情景下，河北省碳強(qiáng)度下降幅度伴隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度減小而減小，說(shuō)明一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)其實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力在增大。這與王峰等[10]在研究中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)碳強(qiáng)度貢獻(xiàn)潛力評(píng)估和王彩明[15]研究京津冀一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)分析得出的結(jié)論是一致的。

(2)在本文組合的27種情景中，河北省一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)碳強(qiáng)度均有不同程度的下降，對(duì)碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力程度也不盡相同。其中，在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)、一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)大幅調(diào)整以及對(duì)一次能源消費(fèi)總量進(jìn)行強(qiáng)化控制的情景下，河北省碳強(qiáng)度2020年與2005年相比，下降幅度最大，為68.93%(見(jiàn)表2)；在經(jīng)濟(jì)低速增長(zhǎng)、一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)大幅調(diào)整、一次能源消費(fèi)總量維持不變的情景下，河北省一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)實(shí)現(xiàn)2020年碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力最大，為16.0%～17.8%(見(jiàn)表3)。

(3)影響碳強(qiáng)度變動(dòng)的因素很多，而本文僅考慮了優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)河北省碳強(qiáng)度的下降幅度和對(duì)碳強(qiáng)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)潛力，因此，研究結(jié)論僅對(duì)采取優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)政策實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)提供一定情景量化參考。正如前文所述，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)只是實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的有效措施之一，要想完全實(shí)現(xiàn)國(guó)家提出的2020年的碳強(qiáng)度目標(biāo)，政府部門(mén)必須同時(shí)采用一系列配套的行之有效的對(duì)策。