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| 黄河流域碳达峰路径及启示 |
| 第735期 作者：□文/谢祖翠 时间：2024/8/16 17:09:50 浏览：241次 |
［提要］ 黄河流域作为我国化石能源的主要富集地和产出区，研究其碳排放达峰路径具有重要的战略意义。本文采用LMDI模型对黄河流域九省区碳排放影响因素进行分解，并设计三种不同的情景模式，采用STIRPAT模型预测2022～2040年碳排放量。研究发现：黄河流域经济增长对碳排放规模具有正向促进作用，而能源强度、产业结构和能源结构的碳排放效应为负。此外，绿色发展情景下碳排放于2033年左右达峰，低碳情景下碳排放将于2029年达峰。最后，为黄河流域早日实现“双碳”目标提出相应的“减碳”建议。
关键词：黄河流域；碳达峰；LMDI分解模型；STIRPAT模型
基金项目：陕西省社科基金项目：“乡村振兴战略下陕西省农田面源污染的治理路径研究”（批准号：2019D026）；西安外国语大学科研基金项目：“黄河流域数字经济对绿色发展的影响”（项目编号：2023SS074）
中图分类号：F061.5 文献标识码：A
收录日期：2023年12月11日
黄河流域实现碳达峰目标有着积极而深远的意义。由于黄河流域蕴含丰富的煤炭等化石能源资源，被冠以“能源的流域”之名，是中国重要的能源、化工和工业基地。与此同时，传统经济发展模式使得黄河流域的经济增长依赖能源消耗驱动，导致碳排放规模居高不下。有研究显示，2020年黄河流域的能源消费总量、碳排放量分别占全国的29.7%、43.8%，全国碳排放强度最高的三个省区（山西、宁夏、内蒙古）位于黄河流域。这种传统发展模式不仅导致黄河流域能源资源的浪费，加剧经济发展和环境保护之间的矛盾，更不利于黄河流域可持续发展和经济高质量发展。因此，研究黄河流域碳达峰在促进黄河流域绿色发展的同时，也有助于早日实现“双碳”目标。
一、文献综述
有关碳达峰的研究取得了丰硕的成果，大多数研究采用情景分析法、最优经济增长模型以及解耦分析等方法来研究碳达峰的时间和峰值水平。何建坤根据Kaya模型研究发现中国将在2030年前后达到碳排放峰值，峰值将会控制在110亿吨，人均碳排放量为8吨左右。Zhang等采用情景分析法分析中国未来的碳排放趋势，认为我国2030年碳达峰，峰值为100亿吨。Green和Stern基于Kaya等式研究认为中国可在2025年或之前碳达峰。Mi等使用IMEC模型进行测算，研究结果表明中国碳排放量将在2026年达到峰值，其值为112亿吨。清华大学发布的《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》综合报告显示中国于2025年左右碳排放将达到峰值，化石能源碳排放峰值控制在110亿吨之内，到2035年碳排放量将逐渐下降。洪竞科等通过设置情景动态模拟2020～2050年中国碳达峰路径及全球气候变化趋势，研究结果显示中国最早在2029年达峰。
现有研究大多数以国家或某区域为研究对象，分析碳达峰时间、峰值水平以及达峰路径。黄河流域是全国人口活动和经济发展的重要区域，也是推动全国实现“双碳”目标的关键区域，但是鲜有学者研究该区域的碳排放影响因素，并寻找一条合适的碳达峰路径。此外，由于现有研究在模型选择、指标选取和情景模式设置等方面的不同，对于达峰时间和峰值的预测结果存在较大差异。本文以黄河流域为例，用LMDI分解方法找到影响碳排放量的因素，选取人口、人均GDP、能耗强度、能源结构作为影响因素，并基于STIRPAT模型回归结果，构建黄河流域碳排放预测模型。在此基础上，设置3种不同的情景模式，对2022～2040年黄河流域碳排放进行预测。
二、研究方法
（一）碳排放量测算。本文以化石能源消费作为碳源来测算碳排放量，采用IPCC核算框架来进行核算，如下所示：
CE＝∑CEi=∑Ei×θi×fi （1）
其中，CE为碳排放量；i为第i种能源消费消耗量（具体包括原煤、煤油、柴油、汽油、天然气、燃料油、原油、焦炭和热力九种能源）；E为能源消费量；θi和fi分别为能源标准煤换算系数和碳排放系数。其中，θi的值参考《中国能源统计年鉴》中的标准煤系数，fi的值采用IPCC推荐的国际通用碳排放系数。
（二）LMDI分解模型。LMDI模型在Kaya恒等式基础上，定量分析某个具体因素对碳排放规模贡献程度，如下所示：
CE＝∑ijCEij=∑ij■■■■GDP
=∑ijCIijSijEIiESiGDP （2）
其中，i表示第一、第二、第三产业；j为上文提到的九种能源类型；CE为二氧化碳排放规模；E为能源消费量；GDPi表示第i次产业增加值；CI为碳排放强度；S为能源消费结构；EI为能耗强度；ES为产业结构。
依据LMDI-I加法模型，CO2排放量从基期0到t期的变化量可以表示为：
△CEtot＝CET-CE0=△CI+△S+△EI+△ES+△GDP （3）
根据Ang提出的LMDI分解方法推导，上式各类影响因素分解的加法公式如下：
VCI=∑ij■ln（■）
VS=∑ij■ln（■）
VEI=∑ij■ln（■）
VES=∑ij■ln（■）
VGDP=∑ij■ln（■） （4）
（三）STIRPAT模型。由于STIRPAT模型具有良好的拓展性，成为碳排放研究中最常用的模型。该模型将人口（P）、财富（A）和技术（T）作为影响环境（I）的驱动因素同时纳入模型中，其非线性表达形式如下：
I=aPbAcTde （5）
为了消除由于数据量纲不同所引起的异方差问题，对（5）式两边同时取对数，结果如下：
I=lna+blnP+clnA+dlnT+βlnS+lne （6）
根据已有关于碳排放驱动因素的相关研究结果，并结合黄河流域的实际情况，本文选取了总人口（PC）、人均GDP（AP）、能源强度（EI）、产业结构（IS）、能源结构（ES）作为影响碳排放规模的控制变量。
（四）数据来源。本文的研究对象为2000～2021年黄河流域九省，九省份各行业能源消费量的数据来自于《中国能源统计年鉴》，GDP、人口、三次产业增加值等数据来自于各省份的统计年鉴。
三、碳排放驱动因素分解
（一）经济增长效应。经济增长是影响碳排放规模的首要因素。通过对三次产业的二氧化碳排放因素分解可知，2000～2021年三次产业产值的增加对碳排放规模扩大的贡献值分别为0.6亿吨、12.7亿吨、1.3亿吨。这是由于黄河流域的第二产业中高耗能、高排放的能源密集型重工业所占比重较高，经济发展的过程中必然要消耗大量能源，从而推动碳排放规模的扩大。
（二）能源强度效应。能源强度对碳排放规模有着重要的影响。通过分析三次产业的能源强度对碳排放规模的贡献可知，2000～2021年黄河流域三次产业能源强度下降对碳排放规模的影响分别为-0.1亿吨、-1.8亿吨、-0.5亿吨。由此可见，能源强度的下降会显著减少碳排放，其中第二产业最为显著。
（三）产业结构效应。产业结构的调整对降低碳排放规模具有重要的意义。2000～2021年，三次产业结构所占比例对二氧化碳排放量变动的影响分别为-0.25亿吨、-1.54亿吨、0.28亿吨碳排放。具体而言，第一、第二产业的碳排放效应为负，并且随着科技的发展，第二产业的降碳效应越来越显著。由于近年来黄河流域第三产业所占比例的迅速持续上升，其碳排放规模有小幅度的上升，但影响较小。
（四）能源结构效应。能源结构清洁化是降低碳排放规模的有效途径。通过分析三次产业能源消费结构的碳排放变化贡献可知，第一产业、第二产业、第三产业的能源结构优化对二氧化碳排放量的贡献分别为-0.11亿吨、-1.12亿吨、-0.14亿吨，可见能源结构清洁化对于减少碳排放的作用越来越显著。
四、碳排放量预测
（一）模型建立。为规避多重共线性的干扰，本文采用岭回归方法对数据进行回归。当K=0.2时，R2的拟合程度较好，模型的精准度较高，因此选择参数为0.2进行回归，结果如表1所示。（表1）
由此可以得到以下结果：
lnIC＝2.51+0.45lnPC+0.13lnAP+1.12lnEI+1.05lnES （7）
由上述回归结果可知，人口、人均产值、能耗强度和能源结构对黄河流域碳排放的影响均显著为正，其中能源强度的影响最大，能耗强度上升1%，碳排放规模将会扩大1.12%；能源结构的影响次之，其系数为1.05。这是由于黄河流域的第二产业所占比重较高，且大多数为能源密集型产业，加上科技较为落后，导致单位产值的能耗较高，碳排放随之增加。
（二）情景设置。本文基于2000～2021年黄河流域九省各变量的历史数据，计算其变化率。在考虑实际经济发展的情况下，设置合理的情景模式。假设每个变量都有高、中、低三种变化模式，根据黄河流域实际情况，设置为基准情景（参数变化率：PC-中；AP-中；EI-中；ES-中）、绿色发展情景（参数变化率：PC-中；AP-中；EI-中；ES-低）和低碳发展情景（参数变化率：PC-中；AP-中；EI-低；ES-低）这三种情景模式，其参数变化率的设置见表2。（表2）
（三）碳排放预测。根据式（7）的回归结果以及上述设置的三种情景模式，对2022～2040年黄河流域的二氧化碳排放量进行拟合预测，其预测结果如图1所示。在基准情景中，二氧化碳排放量将会持续增长，2030年并没有到达峰值，不能实现碳达峰目标；在绿色发展情景中，碳排放量放于2033年左右达峰，峰值为 37.15亿吨；在低碳情景下，能源碳排放将于2029年达到峰值，其峰值为35.18亿吨，之后平稳下降。（图1）
五、政策启示
为助推黄河流域“双碳”目标的实现，促进生态文明建设和可持续发展，本文提出以下建议：首先，降低能源强度是减小碳排放规模的关键策略之一。能源强度的提高意味着单位产值所需的能源消耗量下降，这对碳排放具有直接影响。通过采取更高效的能源技术、加强能源管理等措施来提高能源利用效率，降低碳排放量。具体而言，政府和企业可以通过制定和实施能源使用效率标准、加强节能措施等方式提高能源使用强度，减少化石能源消费量，进而减少碳排放。其次，产业结构优化调整对减少碳排放具有重要作用。一方面政府可以通过大力引进低能耗、清洁产业的方式推动产业结构优化升级；另一方面通过减少碳密集产业比重、加强碳监管和实施碳交易、对清洁生产技术提供财政支持等措施来调整产业结构，进而降低碳排放。最后，能源结构清洁化是减小碳排放规模的重要途径之一。政府可以通过制定碳排放限额和激励政策、大力支持和发展可再生能源等措施优化能源消费结构，减少碳排放。此外，加大清洁能源技术的研发投入，积极开发太阳能、风能、水能等可再生能源，逐渐减少或替代传统化石能源的消耗，从而降低碳排放。
（作者单位：西安外国语大学经济金融学院）
主要参考文献：
［1］王良栋，吴乐英，陈玉龙，等.经济平稳增长下黄河流域相关省区碳达峰时间及峰值水平［J］.资源科学，2021.43（11）.
［2］金凤君.黄河流域生态保护与高质量发展的协调推进策略［J］.改革，2019（11）.
［3］何建坤.CO2排放峰值分析：中国的减排目标与对策［J］.中国人口·资源与环境，2013.23（12）.
［4］Zhang X，Karplus V J，Qi T，et al.Carbon emissions in China：How far can new efforts bend the curve？［J］.Energy Economics，2016（54）.
［5］Green F，Stern N.China's changing economy：implications for its carbon dioxide emissions［J］.Climate policy，2017.17（04）.
［6］项目综合报告编写组.《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》综合报告［J］.中国人口·资源与环境，2020.30（11）.
［7］洪竞科，李沅潮，蔡伟光.多情景视角下的中国碳达峰路径模拟——基于RICE-LEAP模型［J］.资源科学，2021.43（04）.
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