［提要］　在全球气候变暖的大环境下，如何降低能源消耗对山西省旅游产业绿色发展起着举足轻重的作用。本文利用LEAP模型估算山西省旅游业分品种能源消费碳排放量及碳排放总量，结合灰色关联度模型计算得到与山西省旅游业低碳发展相关的能源种类，利用Tapio脱钩关系模型分析能源消费与旅游业发展之间的关系机理。结果表明：山西省旅游业发展较为绿色低碳；与旅游业低碳发展相关的能源对应的关联度由大到小排列分别为：天然气＞石油/电力＞煤炭；天然气和电力消费对应的碳排放与旅游发展之间的脱钩关系分别为增长负脱钩和弱脱钩状态，石油资源目前已达到最理想的低碳排放状态；煤炭资源碳排放基本位于弱脱钩状态。基于以上研究结果，提出资源型省份旅游业低碳转型发展措施，对资源型省份旅游业可持续发展具有积极的指导意义。

关键词：山西；旅游收入；能源消费

基金项目：2022年度山西省高等学校科技创新项目：“‘双碳’目标背景下山西省低碳发展评估研究”（2022L412）；山西省社科联2022-2023年度重点课题研究项目：“双碳背景下山西省旅游产业转型发展研究——基于LEAP模型”（SSKLZDKT2022095）

中图分类号：F59 文献标识码：A

收录日期：2022年11月24日

随着大众旅游时代的到来，我国旅游业得到迅速发展。“十二五”以来，中国旅游业逐渐走向国民经济发展的中心，成为国民经济发展的战略性支柱产业。从旅游自身的产业发展特性来看，是典型的资源节约型和环境友好型产业，但同时也相伴有碳排放问题。如何在保持旅游经济增长的同时降低旅游业二氧化碳排放量是旅游业实现绿色发展必须重视的问题。因此，研究旅游业、碳排放、经济等问题可为旅游业实现可持续发展奠定一定的基础。

随着旅游业的逐步发展，国内外学者针对旅游业、碳排放和经济等问题开展了大量的研究，具体可分为三类：碳排放的测算、碳排放与经济间的关系、经济增长与旅游发展间的关系。在碳排放测算方面，Cadarso利用生命周期评价法对西班牙旅游业碳排放进行研究；孙玉环等采用广义迪氏指数分解法研究旅游业碳排放的影响因素；孙海霞等采用自下而上分析法测算了西北地区各省旅游业碳排放量。在碳排放与经济发展间的关系研究方面，原嫄等在建立产业结构对区域碳排放的影响模型基础上，对碳排放和经济发展之间的关系进行计量分析；邢毅等基于碳排放总量和GDP的时序计量经济模型的建立，基于VAR模型的脉冲响应函数，分析了二者之间的动态关系；孙昕应用环境库兹涅茨模型和Tapio脱钩模型对河南省碳排放和经济增长之间的关系进行分析。在经济增长与旅游发展方面，赵磊、唐夕汐等采用空间面板计量方法、空间相关性分析等方法，从理论和实证两个方面研究了旅游发展与经济增长之间的关系；张洪等运用DEA模型测算沿海地区旅游发展效率、计算经济增长水平，并通过协调发展评价模型测算两者间协调度。综上，在低碳发展背景下，发展旅游业有着举足轻重的作用，对旅游业碳排放进行研究更有现实意义。本文选取山西省这一典型的资源型省份为研究区，对旅游收入与能源消费所致的碳排放之间的关系进行研究，以期为资源型省份旅游业的优化升级与可持续发展提供决策依据。

一、研究区概况及数据来源

（一）研究区概况。山西省作为旅游资源丰富的省份，素有“华夏古文明，山西好风光”之美誉。近年来，山西提出要将文化旅游业打造为战略性支柱产业，旅游产业发展迅速，旅游业已经成为该省第三产业中的先导产业、全省重点培育和扶持的八大支柱产业之一。在十九大报告中正式将“碳中和”理念纳入生态文明建设顶层布局的背景下，如何有效提高能源效率、加大清洁能源的使用，实现山西省旅游业的低碳转型成为至关重要的问题。因此，对能源消费和旅游收入关系进行研究，有助于决策者对二者关系的深入认识，进而有利于实现山西省旅游业的可持续发展。

（二）数据来源。本文的数据类型包括研究区内13个城市的2006～2018年的能源消耗数据、标准煤折算系数、大气污染物污染排放因子等。其中，能源消耗及旅游业收入数据主要来自2001～2021年《山西省统计年鉴》及《山西省旅游统计年鉴》等。估算碳排放所需的数据中，排放因子来自《炼油厂能量消耗计算方法》和美国EPA的AP-42数据库等。

二、研究方法

在“双碳”发展背景下，本文基于LEAP模型对旅游业消费的分品种能源所致的二氧化碳进行计算，并结合碳强度分析山西省旅游业低碳发展状态，利用灰色关联度模型确定对旅游业低碳发展有影响的分品种能源种类，并基于Tapio模型，分别以一年期和五年期为时间周期，对相应的影响机理进行分析，进而为山西省旅游业的优化升级与可持续发展提供决策依据，如图1所示。（图1）

（一）碳排放分析。LEAP模型（Long-range Energy Alternatives Planning System）是专门为能源规划尤其是长期能源规划而设计的用于能源政策分析和减缓气候变化评估的有效工具，可用来预测不同驱动因素影响下，能源在流通和消费过程中的大气污染物排放量，为能源相关政策的提出提供有效参考。基于此，本文基于2000～2020年山西省旅游业分品种能源消费量，结合所获取的分品种能源碳排放因子，利用LEAP模型获取旅游业分品种能源消费碳排放量，并结合旅游业收入，利用公式（1）获取2000～2020年山西省旅游业碳强度，用于分析山西省旅游业发展与碳排放间的关系。公式如下：

Ii=Ei/Ri （1）

式中，i为年份序数，2000～2020年共计21年，分别记为序数1～21；I为旅游业碳强度（吨/元），该指标数值越小表明该区域能源利用效率越高，反之亦然；E为旅游业碳排放量（万吨），基于LEAP模型估算；R表示旅游业收入（万元）。

（二）影响旅游业发展的能源种类分析。灰色关联度模型，可用于研究一个灰色系统中某项目受其他因素影响的相对强弱的模型。本文利用灰色关联度模型分析山西省旅游业发展与分品种能源消费碳排放之间的关联系数，进而获取与旅游业发展密切相关的能源种类，公式如下：

ζ（k）＝■　（2）

rk=■■ζk（i）　（3）

式中，ζ为第i年E与R之间的关联系数；i、E、R含义同公式（1）；k为1～5，是基于《山西省统计年鉴》及《山西省旅游统计年鉴》所获取的能源种类序数，分别表示石油、煤炭、天然气、电力、焦炭；Ri-Ei（k）为第i年R与E（k）的绝对差；■■Ri-Ei（k）为R数列与E（k）数列在第i年的二级最小差数绝对值；■■Ri-Ei（k）为R数列与E（k）数列在第i年的二级最大差数绝对值；ρ为灰色分辨系数，取值0～1，一般取0.5；n为21；rk为关联度，值越大则对应的碳排放之间的关联性越大，若大于0.5表明能源消费与旅游收入有关联，且若小于0.5则表示无关。

（三）相关机理分析。“脱钩”可用于反映具有相应关系的两个或多个物理量之间的响应关系不存在的状态的概念，Tapio模型是最典型的脱钩关系模型。基于灰色关联度模型所确定的影响山西省旅游业发展的能源种类，利用Tapio模型分析旅游业发展与对应能源之间的关系机理，公式（4）如下：

T＝■＝（■）/（■）　（4）

式中，T为脱钩系数，且基于脱钩系数可将脱钩状态大致分为6类，如表1所示，其中绝对脱钩是两者关系理想的状态，能源消费变化率为负值，而旅游收入变化率是正值，此时旅游收入增加同时碳排放减少；负脱钩则为不理想状态，旅游收入增长且能源消费也增加，碳排放量也非常高；相对脱钩则为比较有利状态。k同公式（2）；ΔE（k）为相对于2000年基期能源k的碳排放变化率；ΔR为相对于2000年基期旅游业收入变化率；E和R的含义同公式（1）。（表1）

三、研究结果

（一）旅游业收入分析。基于《山西省旅游统计年鉴》及《山西省统计年鉴》中的相关数据，获取了山西省旅游业总收入，结果如图2所示。从图2可以看出，2000～2019年山西省旅游业增长率呈逐年增加的趋势，山西省旅游业发展态势良好，旅游业已成为山西省产业结构调整和经济可持续发展的关键因素。但2020年受新冠肺炎疫情的影响，导致山西省旅游业收入明显下滑，旅游业收入降低到与2014年收入相当，可见疫情给经济所带来的的影响是巨大的。（图2）

（二）碳排放量分析

1、碳排放总量分析。基于统计年鉴中的相关数据，利用LEAP模型获取了旅游业分品种能源消费导致的碳排放总量，结合公式（1）获取了碳强度，结果如图3所示。从图3可以看出，山西省旅游业碳排放量虽有明显的波动，但碳排放量的总体趋势是逐年递增的，2020年碳排放量较2000年增长了5.66倍，碳排放量对应的趋势线与时间有明显的线性相关关系；山西省旅游业碳强度随着时间的推移逐年降低，且2020年碳强度较2000年降低了81.45%。可见，虽然山西省碳排放总量逐年增加，但山西省旅游业逐渐向低碳发展模式转变。（图3）

2、分品种能源碳排放量分析。基于统计年鉴数据，利用LEAP模型获取了分品种能源消费碳排放量，结果如图4所示。从图4可以看出，碳排放量由2000年的以煤炭占比最大转变为2020年的以电力为主的碳排放结构；从碳排放趋势来看，分品种能源碳排放与时间呈现出明显的相关性，电力、石油和天然气碳排放呈现逐年递增的趋势，煤炭导致的碳排放趋势线呈现出倒“U”型状态，且峰值点介于2010～2015年，目前碳排放量呈降低的趋势；焦炭对应的碳排放呈现出降低的趋势。可见，目前山西省旅游业碳排放量主要来源于电力、石油和天然气等较为清洁的能源。（图4）

（三）碳排放影响因素分析。基于LEAP模型模拟出分品种能源消费碳排放量，利用公式（2）和公式（3）获取了碳排放量与旅游收入间的灰色关联度，结果如表2所示。从表2可知，关联度最大的是天然气，石油和电力次之，灰色关联度最小的为焦炭（0.56）。因此，在低碳发展进程中，山西省旅游收入受天然气的影响最大，其次是石油、电力和煤炭，而焦炭导致的碳排放对于旅游收入的影响可忽略掉。（表2）

（四）碳排放影响机理分析。基于碳排放影响因素分析中所确定对旅游业发展能产生影响的能源种类（天然气、石油、电力和煤炭），结合脱钩关系理论，获取2000～2020年旅游业发展与分品种能源碳排放之间的脱钩系数，结合表1对应的分级标准，对分品种能源消费碳排放与旅游业之间的关系响应机理进行分析，结果如下：

1、天然气。基于脱钩关系的计算，获取天然气与旅游收入之间的脱钩系数，具体如图5所示。图5中，以1年为周期的脱钩关系分析结果显示，2000～2020年间旅游业收入与天然气碳排放间的关系基本都较为稳定，对应的脱钩关系均为增长负脱钩状态。可见，研究时间范围内，山西省旅游业收入与天然气碳排放量同时增加，且天然气碳排放量增长速度远大于旅游收入增长速度。以5年为周期的脱钩关系分析结果显示，脱钩状态均显示增长负脱钩，但对应的脱钩系数呈逐渐降低的趋势，“十三五”期间的脱钩系数仅为“十五”期间的4.88%。可见，山西省旅游业发展按5年期的时间序列来分的话，单位GDP对应的天然气碳排放量增长速度在逐渐降低。综合来看，山西省旅游业发展所需的天然气碳排放量较大，但在逐步推进天然气低碳排放措施，虽效果尚不理想，但改善趋势较为明显。（图5）

2、电力。基于脱钩理论（公式（4））获取了电力碳排放量与旅游收入之间的脱钩系数，结果如图6所示。图6中，以1年为周期的脱钩关系分析结果显示，旅游业收入与电力碳排放间的关系由增长负脱钩转变为弱脱钩状态。可见，山西省旅游业收入与电力碳排放量均呈逐年增长的趋势，2001～2007年间电力碳排放上升速度远大于旅游业收入增长速度，从2007年开始，大部分时间电力碳排放量与旅游业收入增长速度相当。以5年为周期的脱钩关系分析结果显示，2001～2020年间电力能源碳排放量与旅游收入之间的脱钩系数随着时间的推移逐渐降低，脱钩关系以2005年作为分界线，由2005年前的增长负脱钩转变为2005年之后的弱脱钩状态。因此，以“十一五”作为分界线，山西省旅游业发展所需的电力资源碳排放增速由大于经济发展速度转变为碳排放与经济增长速度相当。综合来看，2000～2020年山西省旅游业发展所伴随的电力资源碳排放增速由大于旅游业发展速度变为与旅游业发展速度相当。（图6）

3、石油。基于脱钩理论（公式（4））获取了石油资源碳排放量与旅游收入之间的脱钩系数，结果如图7所示。图7中，以1年为周期的脱钩关系分析结果显示，山西省旅游业发展与石油碳排放之间的关系较为稳定，除了2003年为增长负脱钩状态、2016年为强脱钩状态外，其余年份均为弱脱钩状态。总体来看，大部分年份山西省旅游业收入与石油碳排放量为弱脱钩状态，即旅游业发展所需的石油资源碳排放量也在增长，但对应的碳排放增速小于旅游业发展速度。以5年为周期的脱钩关系分析结果显示，2000～2020年间石油碳排放量与旅游收入之间的脱钩系数由2015年前的弱脱钩状态变为2015年之后的强脱钩状态。说明“十二五”之前山西省旅游业发展所需的碳排放增多，但碳排放增速小于旅游业经济发展速度，“十三五”之后旅游业发展所需的该类能源碳排放量呈现出降低的趋势，达到了最理想的状态。综合来看，旅游业发展所需的石油资源碳排放增速基本小于旅游业发展速度，尤其是“十三五”期间，旅游业在石油方面已达到强脱钩状态。可见，目前山西省旅游业在石油使用上实现了最理想的低碳状态。（图7）

4、煤炭。基于脱钩理论（公式（4））获取了煤炭资源碳排放量与旅游收入之间的脱钩系数，结果如图8所示。图8中，以1年为周期的脱钩关系分析结果显示，2002～2003年脱钩关系为增长负脱钩状态，说明旅游业与碳排放均呈上升状态，但碳排放上升速度远大于旅游业收入增长速度；2005～2007年煤炭碳排放与旅游业收入呈强脱钩状态，表明旅游业发展而碳排放量下降是最理想的状态；其余年份碳排放量与旅游业收入呈弱脱钩状态，即经济与碳排放均是上升状态，但碳排放上升速度要低于旅游业收入增长速度。以5年为周期的脱钩关系分析结果显示，2000～2020年间煤炭碳排放量与旅游收入之间的脱钩系数均为弱脱钩状态，即“十五”到“十三五”之间旅游业碳排放速度小于旅游业经济发展速度。综合来看，20年来，山西省旅游业发展大于煤炭资源碳排放增速，且状态基本没变，今后可进一步加强煤炭低碳消费模式的探索。（图8）

综上，2000～2020年山西省旅游业发展健康，天然气、电力和石油等较为清洁的能源消费逐年增加，实现了旅游业低碳发展。灰色关联度的研究结果表明，与山西省旅游业发展与电力、石油、天然气及煤炭资源有紧密的联系，且相关性由大到小排列依次为：天然气＞石油/电力＞煤炭。基于脱钩模型对分品种能源消费碳排放与旅游业发展之间的关系机理的研究结果表明：不论是短期还是长期来看，煤炭和电力对应的碳排放与旅游业发展的关系均为弱脱钩，即旅游业收入增长速率大于碳排放增长速度；天然气消费碳排放与旅游业发展呈增长负脱钩状态，即在2020年和“十三五”期间旅游业相关的天然气碳排放量增长速率大于旅游业发展速率；石油消费与旅游业虽在2020年仍为弱脱钩状态，但是在“十三五”期间实现了发展的最佳状态（强脱钩），即旅游业发展相关的石油资源碳排放降低。

四、结论

通过分析可知，山西省旅游业碳排放量虽然呈增长趋势，但碳排放强度逐年降低，因此目前是一种健康低碳的发展状态。而其中对山西旅游业低碳发展关系最紧密的能源为天然气，其次是石油和电力，最后为煤炭。天然气，这类能源所对应的碳排放与旅游业发展间的脱钩系数虽逐渐降低，但总体仍处于增长负脱钩状态，今后仍可探索更为低碳的天然气消费模式。电力对应的碳排放与旅游业发展长期处于弱脱钩状态，今后可通过改善电力的产能结构，继而助力电力资源的低碳发展。石油资源目前已达到最理想的低碳排放状态。煤炭资源碳排放基本位于弱脱钩状态，变化较小。今后，可进一步调整能源结构，减少煤炭的使用量，加大清洁能源使用比例，降低对高碳能源的依赖性，加快能源消费结构的转变；加大对低碳技术研发的投入，加强低碳技术与产品的推广和应用，通过技术创新，实现清洁低碳、安全高效的利用，不断实现旅游业高质量发展，为山西省这一资源型省份旅游业转型调整赢得时间和条件。

（作者单位：太原师范学院地理科学学院）

主要参考文献：

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