基于脫鉤彈性的珠三角城市群碳達(dá)峰分析

張 旺，丁筆令，韓家偉

（1.湖南工業(yè)大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，湖南 株洲 412007；2.湖南工業(yè)大學(xué) 湖南省綠色工業(yè)與城市低碳發(fā)展研究基地，湖南 株洲 412007）

1 研究背景

2020年9月，中國國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論會(huì)上鄭重宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”[1]而城市是碳排放的主要載體[2]，也是中國綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新和能源革命的引領(lǐng)者和示范區(qū)。特別是具有空間近鄰效應(yīng)的典型城市群CO2排放量達(dá)峰值的時(shí)空特征、路徑舉措以及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等，對(duì)于中國其他城市群乃至整個(gè)國家的碳達(dá)峰都有著重要的標(biāo)桿作用和示范意義。

珠三角城市群的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平處于全國領(lǐng)先水平，能源效率和結(jié)構(gòu)也相對(duì)先進(jìn)，低碳綠色科技創(chuàng)新具有明顯優(yōu)勢(shì)；并實(shí)施了多項(xiàng)低碳綜合試點(diǎn)建設(shè)，率先開展了碳交易試點(diǎn)，進(jìn)行了專門領(lǐng)域的低碳發(fā)展探索；但也面臨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展加劇減排壓力、能源資源稟賦短板較為明顯、城際之間不平衡問題等瓶頸制約。《廣東省“十三五”控制溫室氣體排放工作實(shí)施方案》指出：支持珠三角地區(qū)建設(shè)綠色低碳城市群；建設(shè)綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系和低碳城市基礎(chǔ)設(shè)施，力爭珠三角城市群碳排放在全國、全省率先達(dá)峰，廣州、深圳等發(fā)達(dá)城市爭取在2020年左右達(dá)峰值。《廣東省國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出：廣州、深圳、中山3 個(gè)低碳試點(diǎn)城市分別在2020年、2020—2022年、2023—2025年達(dá)到碳排放峰值的目標(biāo)，該目標(biāo)明顯超前于國家部署。

研究層面，現(xiàn)有研究多集中在城市碳達(dá)峰方面。如，Wang H.K.等[3]研究了2000—2016年中國50個(gè)城市的CO2排放量，認(rèn)為當(dāng)人均GDP 達(dá)到2.1 萬美元時(shí)，可達(dá)到人均排放量的峰值。K.Gomi 等[4]則開發(fā)了一種城市規(guī)模低碳社會(huì)情景，并應(yīng)用于日本京都，確定了其實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)的對(duì)策。C40 全球城市氣候領(lǐng)袖群中柏林、波士頓、芝加哥、哥本哈根等至少27 個(gè)成員到2012年碳排放量就已達(dá)峰，其在2018年承諾3 a 內(nèi)在低碳基礎(chǔ)設(shè)施上投資3 750 億美元，以確保其排放量在2020年全部達(dá)峰[5]。郭芳等[6]綜合考慮影響城市碳達(dá)峰趨勢(shì)的靜態(tài)因素和動(dòng)態(tài)因素，采用蒙特卡洛方法與K均值聚類算法，對(duì)中國286 個(gè)樣本城市的達(dá)峰趨勢(shì)進(jìn)行了分類分析。但關(guān)于城市群碳達(dá)峰的研究還不多見，落基山研究所發(fā)布了《中國城市群碳排放達(dá)峰之路：機(jī)遇與探索》，進(jìn)一步對(duì)國際達(dá)峰案例進(jìn)行了深入研究，并從產(chǎn)業(yè)、交通、建筑、土地這4 個(gè)方面對(duì)包括英國大倫敦地區(qū)在內(nèi)的城市群進(jìn)行了碳達(dá)峰經(jīng)驗(yàn)分析，也為中國城市群達(dá)峰提出建議[7]。曹麗斌等[8]基于歷史和未來長江三角洲城市群CO2排放情況，通過CO2排放達(dá)峰判斷方法，對(duì)長三角城市群41 座城市碳達(dá)峰進(jìn)行了判斷。臧宏寬等[9]結(jié)合歷史CO2排放和脫鉤情況，提出了京津冀城市群的達(dá)峰判別方法，并對(duì)京津冀城市群地級(jí)以上城市的CO2排放達(dá)峰情況進(jìn)行了判斷。

實(shí)踐層面，目前國內(nèi)提出“碳達(dá)峰”時(shí)間目標(biāo)的主要為城市或城市以下級(jí)別地區(qū)，對(duì)于GDP 和碳排放體量較大的省區(qū)或城市群中，“碳達(dá)峰”時(shí)間和總量目標(biāo)較少有正式發(fā)布。因此，作為先行先試的重點(diǎn)區(qū)域，珠三角城市群作為首個(gè)提出領(lǐng)先、定量峰值目標(biāo)的城市群，其達(dá)峰時(shí)間早于全國平均水平，且碳峰值保持總量相對(duì)較低水平。采取關(guān)鍵措施確保其碳排放量達(dá)峰后快速下降，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 能耗碳排放測(cè)算方法

本研究采用《廣東省市縣（區(qū)）溫室氣體清單編制指南（試行）》中的方法，測(cè)算珠三角城市群9 大城市能源消費(fèi)的CO2排放量，表達(dá)式如下：

式中：C為能耗產(chǎn)生的CO2排放總量，104t；i為能耗類型；Fi為i類能源的終端消費(fèi)量，104t 標(biāo)準(zhǔn)煤；ai為i類能源的CO2排放系數(shù)，以每t 計(jì)算。

2.2 脫鉤彈性系數(shù)法

脫鉤指標(biāo)可以有效測(cè)評(píng)經(jīng)濟(jì)增長和CO2的脫鉤狀態(tài)，為定量分析低碳發(fā)展形勢(shì)提供了可靠、適用的工具。在此采用Tapio 構(gòu)建的脫鉤指標(biāo)[10]，其計(jì)算公式為

式中：ε為CO2和經(jīng)濟(jì)增長的脫鉤彈性系數(shù)；ΔC為報(bào)告期CO2排放相對(duì)于基期的變化量；G為基期GDP 值；ΔG為報(bào)告期GDP 值相對(duì)于基期的變化量。

以ε值變化范圍作為“脫鉤”狀況的界定，把脫鉤指標(biāo)分成脫鉤、負(fù)脫鉤、連接共3 種狀態(tài)，并依據(jù)不同ε值再進(jìn)一步細(xì)分為如下8 大類：

弱脫鉤（ΔC＞0，ΔG＞0，0 ≤ε＜0.8）；

強(qiáng)脫鉤（ΔC＜0，ΔG＞0，ε＜0）；

弱負(fù)脫鉤（ΔC＜0，ΔG＜0，0 ≤ε＜0.8）；

強(qiáng)負(fù)脫鉤（ΔC＞0，ΔG＜0，ε＜0）；

擴(kuò)張負(fù)脫鉤（ΔC＞0，ΔG＞0，ε＞1.2）；

擴(kuò)張連接（ΔC＞0，ΔG＞0，0.8 ≤ε≤1.2）；

衰退脫鉤（ΔC＜0，ΔG＜0，ε＞1.2）；

衰退連接（ΔC＜0，ΔG＜0，0 ≤ε＜0.8）。

2.3 城市碳達(dá)峰判別方法

世界資源研究所（The World Resources Institute，WRI）提出，通過某城市在最近5 a 或更長歷史時(shí)期內(nèi)CO2的排放變化趨勢(shì)，判斷該城市CO2排放量是否已達(dá)峰值[11]。在此基礎(chǔ)上，本文采用參考文獻(xiàn)[8]的方法，即若某城市在最近5～10 a，能耗CO2排放量出現(xiàn)高峰并逐年下降，同時(shí)該城市CO2排放量與GDP 之間的彈性系數(shù)處于強(qiáng)脫鉤或者弱脫鉤狀態(tài)，則可以認(rèn)為該城碳排放已達(dá)峰；或如果某城市歷年CO2排放量呈現(xiàn)波動(dòng)，但總量都不會(huì)超過最近5～10 a的最高點(diǎn)，而且該城市CO2排放量與GDP 之間的彈性系數(shù)處于強(qiáng)脫鉤或弱脫鉤狀態(tài)，則也認(rèn)為該城市已碳達(dá)峰。

2.4 數(shù)據(jù)來源

2010—2019年珠三角城市群各城市的GDP 數(shù)據(jù)來自于《廣東統(tǒng)計(jì)年鑒2020》、各市歷年的統(tǒng)計(jì)年鑒，并以2010年為基準(zhǔn)年，按照年增長率換算為可比價(jià)。碳排放數(shù)據(jù)來源于本課題組編著的《中國城市智慧低碳發(fā)展報(bào)告》（2011—2019）[12-17]系列。

3 研究步驟與結(jié)果分析

3.1 研究步驟

首先根據(jù)式（1）測(cè)算珠三角城市群9 個(gè)城市2010—2019年的能耗碳排放量的變化。然后以2010年為基準(zhǔn)年，分別計(jì)算近9 a 的能耗碳排放強(qiáng)度；再根據(jù)式（2）計(jì)算這9 個(gè)城市GDP 與CO2排放量的脫鉤狀況。即先分別計(jì)算2011—2019年9 個(gè)城市CO2排放的脫鉤彈性系數(shù)，后取這9 a 脫鉤彈性系數(shù)的平均值作為該市脫鉤狀況的表征；接下來按照2.3節(jié)中城市碳達(dá)峰判別方法，判斷珠三角城市群9 個(gè)城市CO2排放的達(dá)峰狀態(tài)。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 珠三角城市群CO2排放的變化特征

圖1為珠三角城市群9 個(gè)城市CO2排放的時(shí)間變化曲線。

圖1 珠三角城市群9 個(gè)城市CO2 排放的時(shí)間變化曲線Fig.1 Time variation curve of CO2 emissions in 9 cities in PRD urban agglomeration

由圖1可知，廣州市的CO2排放量先從2010年的13 497 萬t 小幅增加到2016年的16 925 萬t，隨之下降到2017年的15 426 萬t，降幅超過8.86%，2018、2019年又小幅反彈；深圳的CO2排放量先從2010年的10 631 萬t 小幅增加到2016年的14 049萬t，隨之急降到2017年的10 463 萬t，最大降幅超過34%，2018、2019年也小幅反彈；中山的CO2排放量先從2010年的2 515 萬t 小幅增加到2016年的3 127 萬t，增幅為24.36%，然后2017年掉頭向下，一直下降到2019年的2 622 萬t，又基本回到2010年的排放水平。而佛山、惠州、東莞、珠海、江門、肇慶6 市的CO2排放量在這10 a 間一直呈現(xiàn)上升之勢(shì)，佛山的CO2排放量為7 886～11 052 萬t，2017年急劇上升，比上一年增加了近40%；惠州CO2排放量為2 979～5 612 萬t，其中2018年增幅最明顯，比上年增加了14.00%；東莞的CO2排放量為5 925～7 806 萬t，其中2017年增幅最明顯，比上年增加了16.81%，2018年卻急劇下降到6 843 萬t，降幅達(dá)12.33%，2019年又出現(xiàn)反彈；珠海的CO2排放量為1 418～2 922 萬t，其中2015年的增幅最大，達(dá)31.99%；江門的CO2排放量為2 469～3 619 萬t，其中2013年的增幅最大，達(dá)14.02%，2019年卻掉頭向下；肇慶的CO2排放量為1 442～2 832 萬t，其中2017年的增幅最大，達(dá)17.64%。

3.2.2 珠三角城市群CO2排放強(qiáng)度的變化特征

圖2為珠三角城市群CO2排放強(qiáng)度的時(shí)間變化曲線。

圖2 珠三角城市群CO2 排放強(qiáng)度的時(shí)間變化曲線Fig.2 Time variation curve of CO2 emission intensity in 9 cities in PRD urban agglomeration

由圖2可知，除2016年稍高于佛山外，深圳的CO2排放強(qiáng)度基本上最低，近10 a 碳排放強(qiáng)度為0.53～1.09 t/萬元；其次是珠海和廣州，其中珠海前3 a 的CO2排放強(qiáng)度高于廣州，但后期卻出現(xiàn)增加之勢(shì)，處于1.01～1.25 t/萬元之間；廣州卻從1.26 t/萬元一直下降到0.70 t/萬元；中山、東莞和江門3 市的CO2排放強(qiáng)度變化特征較相似，大致呈一直下降之勢(shì)，中山為0.71～1.36 t/萬元，東莞為0.87～1.38 t/萬元，江門為1.13～1.57 t/萬元，前二者降幅較為明顯，低碳發(fā)展水平越來越高；佛山、惠州、肇慶3 市的CO2排放強(qiáng)度變化特征也頗為相似，大致呈現(xiàn)先降后升的波動(dòng)變化，佛山從2010年的1.40 t/萬元一直下降到2016年的0.69 t/萬元，2017年卻猛增到1.06 t/萬元，到2018、2019年又緩慢下降；惠州從2010年的1.72 t/萬元一直下降到2017年的1.33 t/萬元，但2018、2019年又有抬頭之勢(shì)；肇慶從2010年的1.32 t/萬元一直下降到2016年的1.08 t/萬元，但從2017年起卻又呈抬頭之勢(shì)。

3.2.3 珠三角城市群CO2排放的脫鉤彈性分析

中山呈現(xiàn)強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，表明其GDP 與CO2排放量的增長是反向變動(dòng)的，即經(jīng)濟(jì)不斷增長，但CO2排放量卻逐年減少；惠州、珠海、肇慶3 市呈擴(kuò)張性連接狀態(tài)，表明其GDP 與CO2排放量都是同步正向增長的；廣州、深圳、佛山、東莞、江門5 市均呈弱脫鉤狀態(tài)，表明他們的GDP 與CO2排放量都是正向增長，但GDP 增速大于CO2排放量的增速。

3.2.4 珠三角城市群CO2排放的達(dá)峰狀態(tài)判斷

根據(jù)2.3 節(jié)中城市碳達(dá)峰的判別方法，可得知珠三角城市群9個(gè)城市的CO2排放達(dá)峰狀況如表2所示。由表1～2 可以得知，中山的GDP 與CO2排放已經(jīng)呈現(xiàn)出強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，并且其碳排放強(qiáng)度一直處于下降的變化趨勢(shì)，因而中山已經(jīng)處于碳達(dá)峰狀態(tài)；廣州、深圳、東莞、江門4 個(gè)城市均呈弱脫鉤狀態(tài)，并且其CO2排放量呈現(xiàn)出波動(dòng)變化狀態(tài)，但是最近3年的最高值也不超過它們近幾年的最大值，因而基本可以認(rèn)定廣州、深圳、東莞、江門已經(jīng)處于碳達(dá)峰狀態(tài)；佛山的脫鉤彈性雖然也呈現(xiàn)出弱脫鉤狀態(tài)，但其CO2排放量還處于上升的變化趨勢(shì)，因此佛山還未實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰；惠州、珠海、肇慶3 市呈擴(kuò)張性連接狀態(tài)，所以它們也暫時(shí)未實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。

表1 珠三角城市群9 個(gè)城市GDP 與CO2 排放量的脫鉤狀況Table 1 Decoupling results of the growth of GDP and CO2 emissions in 9 cities in PRD urban agglomeration

表2 珠三角城市群9 個(gè)城市的CO2 排放達(dá)峰狀況Table 2 CO2 emissions peak situation in 9 cities in PRD urban agglomeration

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文采用《廣東省市縣（區(qū)）溫室氣體清單編制指南（試行）》中的方法，首先測(cè)算和分析了2010—2019年珠三角城市群9 個(gè)城市的CO2排放總量變化趨勢(shì)特征；然后運(yùn)用脫鉤彈性系數(shù)法，研究這些城市GDP 與CO2排放量增長之間的脫鉤狀態(tài)。得出以下結(jié)論：CO2排放總量方面，廣州、深圳、中山3 市整體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而佛山、惠州、東莞、珠海、江門、肇慶6 市卻一直呈現(xiàn)上升之勢(shì)；CO2排放強(qiáng)度方面，深圳基本上最低，其次是珠海和廣州，中山、東莞和江門3 市大致呈一直下降之勢(shì)，佛山、惠州、肇慶3 市大致呈現(xiàn)先降后升的波動(dòng)變化；脫鉤狀態(tài)方面，中山呈強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，惠州、珠海、肇慶3 市均呈擴(kuò)張性連接狀態(tài)，廣州、深圳、佛山、東莞、江門5市卻呈弱脫鉤狀態(tài)；碳達(dá)峰情況方面，在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展情況下，中山、廣州、深圳、東莞、江門共5 個(gè)城市已處于碳達(dá)峰狀態(tài)，而佛山、惠州、珠海、肇慶這4 市卻尚未達(dá)到峰值。

為了使整個(gè)珠三角城市群在2030年前早日達(dá)峰，著手實(shí)施更為有力和精準(zhǔn)的碳達(dá)峰關(guān)鍵舉措，構(gòu)建長期探索、不斷完善的一攬子碳減排政策體系，加快推動(dòng)珠三角城市群的碳達(dá)峰進(jìn)程，為在全國率先實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”做好綠色低碳發(fā)展方面的準(zhǔn)備工作。具體可從以下方面展開：

1）突出珠三角城市群的全國引領(lǐng)性，把碳達(dá)峰時(shí)間確定在2025年左右甚至更早一些，并根據(jù)CO2排放的時(shí)間變化趨勢(shì)對(duì)峰值總量進(jìn)行一定的限制。

2）加快制定推動(dòng)珠三角城市群CO2排放達(dá)峰的各城差異化行動(dòng)方案，對(duì)已處于達(dá)峰狀態(tài)的中山、廣州、深圳、東莞、江門5 市，應(yīng)進(jìn)一步實(shí)施更為領(lǐng)先的減排機(jī)制，即以總量控制為主、強(qiáng)度和行業(yè)總量控制為輔；對(duì)尚未達(dá)峰的佛山、惠州、珠海、肇慶4 市，則以控制強(qiáng)度和行業(yè)總量為主，合理調(diào)整能耗結(jié)構(gòu)，提高非化石能源在一次能耗中的比例，更為優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快推動(dòng)制造業(yè)CO2排放盡早達(dá)峰。

3）將減排措施落到實(shí)處，圍繞能源生產(chǎn)和消費(fèi)、工業(yè)制造、建筑、交通等主要的CO2排放領(lǐng)域，制定差異化的減排路徑，推廣一批適用減排技術(shù)；與區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展相結(jié)合，明確各市低碳發(fā)展定位，制定差異化的減排目標(biāo)和行動(dòng)計(jì)劃，指導(dǎo)各自制定相應(yīng)政策，實(shí)現(xiàn)協(xié)同達(dá)峰。

4）盡快建立一套完善、統(tǒng)一的CO2排放信息統(tǒng)計(jì)制度，促進(jìn)CO2排放數(shù)據(jù)公開化、精細(xì)化管理；采取適當(dāng)?shù)目偭空{(diào)整機(jī)制，使各市在實(shí)際減排中能更為靈活應(yīng)對(duì)，允許各市之間通過財(cái)政轉(zhuǎn)移支付或其他形式的資金轉(zhuǎn)移方式，來開展CO2排放交易，由此影響當(dāng)?shù)卣推髽I(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)布局的決策，促進(jìn)總量控制下產(chǎn)業(yè)和CO2排放的空間優(yōu)化配置，并有效監(jiān)控CO2的泄漏現(xiàn)象。

4.2 討論

鑒于文章篇幅和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可獲得性等限制性因素，再考慮到城市碳排放因子對(duì)碳排放的階段性影響，本文未對(duì)珠三角城市群的碳達(dá)峰時(shí)間進(jìn)行模擬仿真預(yù)測(cè)，這也將是下一步研究的方向和內(nèi)容。