中國區域碳排放研究

劉占成, 王安建, 于汶加, 李 銘

1)中國地質大學(北京), 北京 100083;

2)中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心, 北京 100037

中國區域碳排放研究

劉占成1,2), 王安建2), 于汶加2), 李 銘1,2)

1)中國地質大學(北京), 北京 100083;

2)中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心, 北京 100037

通過比較不同機構和學者對中國區域碳排放的測算結果, 指出現有測算結果間存在巨大差異的具體原因, 按照更加科學準確的方法重新測算了中國各省及中部、東部、西部等主要區域的能源和水泥的碳排放量, 以此為基礎, 通過對比分析, 對1990至2008年間不同區域碳排放總量、人均排放量、碳排放強度等重要指標的差異進行了系統分析。研究表明: 中國的區域碳排放格局是東部地區排放總量和累計排放量最大,但西部地區排放總量及占全國的份額有逐步增加的趨勢; 著重指出西部地區作為中國下一輪經濟發展最重要的增長點, 其目前的人均碳排放量和碳排放強度均高于相同發展階段的其他地區, 如不盡快轉變其發展模式, 則會使未來的節能減排形勢異常嚴峻, 中國的低碳經濟之路仍舊任重而道遠。

區域碳排放; 碳排放強度; 人均碳排放

2008年中國二氧化碳排放總量達 83.25億噸,已超過美國, 成為世界第一排放大國。2000年以來,中國二氧化碳排放量年均增速達到10%。巨大的排放總量和較高的增速, 使中國都面臨著巨大的減排壓力。中國幅員遼闊, 各區域經濟社會發展和能源消費結構存在很大差異, 因此科學準確地測算和分析對不同區域碳排放量, 是確定我國碳排放總體狀況的基礎, 是明確減排具體目標、科學制定減排規劃的前提(王安建等, 2010; 王安建, 2010; 王高尚, 2010; 王高尚等, 2002; 于汶加等, 2010; 徐銘辰等, 2010; 李建武等, 2010; 李曉明等, 2010; 閆強等, 2010)。

近年來, 碳排放問題受到國內外眾多研究機構和學者的廣泛關注, 美國能源部二氧化碳信息分析中心(Carbon Dioxide Information Analysis Center, 2010)和IEA(International Energy Agency, 2009)等眾多機構對全球碳排放進行了大量的基礎性工作。國內許多學者從國家的角度通過國內外對比分析, 對中國碳減排提出了對策和建議(馮巍, 2009; 趙霞等, 2010)另外, 一些學者從國內區域碳排放出發, 也進行了相應的研究工作。但是不同的區域碳排放測算方式得出的結果存在巨大差異。曾賢剛等(2009)對各省的能源和水泥碳排放進行了逐一測算、分析,但是其各省結果加和后全國的二氧化碳排放量2007年超過90億噸, 這顯然與國內外主要機構的結果大相徑庭, 其原因在于對各省能源基礎數據的選取口徑存在問題。王錚等(2008)將全國的能源碳排放總量通過折算分攤到各省得出不同省份的碳排放量,這種近似的折算方法雖然是為了消除國家能源總量和地方能源統計之間的誤差, 但是也導致各地區統計量明顯偏小, 且數據的真實性和可靠性難以保證,加之文中未考慮水泥排碳量, 基礎數據的準確性進一步降低。張雷(2006)對中國東、中、西以及各省區的碳排放情況以及原因進行了系統分析, 但是分析僅限于總量及占全國份額的變化, 鑒于不同區域人口和面積的差異, 這樣的對比研究尚不能完全說明碳排放的差異性問題, 而且其基礎數據也與目前測算的實際情況有所差距。

綜上所述, 目前國內區域碳排放研究存在的首要問題是真實、準確和完整地確定各地區碳排放量,并以此為基礎對不同區域的碳排放總量、人均、強度等特征指標進行系統的分析, 指出各指標差異的動因, 明確經濟發展程度與各指標變化間的關系,為確定未來區域碳排放趨勢以及明確減排重點奠定堅實的基礎。

1 區域劃分概況

鑒于中國區域經濟發展的程度從東部、中部再到西部呈現出顯著的梯次性發展的態勢, 因此相應地對碳排放的研究也按此分為東、中、西三個區域。另外, 作為經濟社會最發達的東部地區, 其中的環渤海、長三角和珠三角三個經濟圈有各有特色, 發展程度也有所不同, 因此將對這三個重點區域做更深入的研究。

東部、西部和中部地區界定如下: 東部包括北京、天津、河北、遼寧、山東、上海、江蘇、浙江、廣東、福建、海南等11個省市地區; 中部包括山西、吉林、黑龍江、安徽、河南、湖北、湖南、江西等8個省市地區; 西部包括重慶、四川、云南、廣西、新疆、內蒙古、甘肅、陜西、寧夏、青海、貴州等11個省市地區。需要說明的是西藏本應屬于西部地區, 但由于統計部門沒有該地區能源消費統計數據,故此本次研究未將其囊括在內。2008年東、中、西三個區域的人口分別為5.16億、4.40億和3.62億,人均GDP水平分別是9107美元、4364美元和3926美元(1990年蓋凱美元, 以下簡稱蓋凱美元)。

環渤海、長江三角洲、珠江三角洲三個經濟圈的劃分是環渤海經濟圈包括北京、天津、河北、遼寧、山東 5個省市地區; 長江三角洲經濟圈包括上海、江蘇、浙江 3個省市地區; 珠江三角洲包括廣東全省。三個經濟圈的人口分別是2.34億、1.42億和 0.95億, 經濟發展水平以長江三角洲最高, 2008年人均 GDP為 11350蓋凱美元, 珠江三角洲次之,人均 GDP為 9195蓋凱美元; 環渤海人均 GDP為8155蓋凱美元, 在三個經濟圈中相對落后。

從總體看, 全國幾個主要區域中目前經濟最發達的是長江三角洲地區, 西部地區經濟社會發展水平最低。

2 中國區域碳排放分析

2.1 各區域二氧化碳排放計算方法

為更加全面、完整、準確地確定各區域碳排放量, 在此首先將能源碳排放和水泥碳排放均計入在本次碳排放統計中; 其次, 從二氧化碳排放量計算上, 在綜合比較主要國際機構的計算方法后, 采用IPCC公布的《IPCC2006溫室氣體排放清單》來計算, 化石能源燃燒產生的二氧化碳按如下公式計算: CO2排放量＝化石燃料消耗量×CO2排放系數;

CO2排放系數＝低位發熱量×碳排放因子×碳氧化率×碳轉換系數;

具體數學公式如下:

Qi=Fi×EFi

EFi=NCVi×EFco2, i×OXIDi×K

其中Qi為燃料i的二氧化碳排放量; EFi為燃料i的碳排放系數; NCVi為燃料i單位質量或者單位體積排放的熱量值; EFco2, i為燃料i單位熱量排放的碳排放因子; OXIDi為燃料i的氧化率。

水泥的碳排放量按照如下公式計算: Q=Mc×K×EFclc = Mc×0.75×0.52

其中Q為水泥生產排放的二氧化碳量, K為缺省的水泥熟料含量, 值為 75%。EFclc為 IPCC2006給定的缺省熟料排放因子為0.52。Mc為水泥的產量。

需要說明的是, 化石能源數據在此以各省統計的數據為基礎進行折算, 盡管各省的數據與國家總量數據有所差異, 但是考慮到國家與地方統計渠道的差異, 按照省級數據計算真實性、可信度和準確性更高, 更適于區域對比分析。

如表1所示, 本文根據IPCC2006年的溫室氣體排放清單折算的數據與各國際機構給出的數據存在差異。總排放量高于IEA和EIA的數據, 這是因為IEA和EIA并未把水泥生產造成的二氧化碳排放量計算在總量內。而CDIAC數據1992年與1997年與IPCC折算數據基本相同, 而2002和2007年數據有較大差距, 可能的原因是對中國的能源數據獲取途徑存在差異。

2.2 各區域碳排放總量分析

1990-2009年, 我國二氧化碳排放總量持續增長, 由1990年的23.59億噸增長到2008年的83.25億噸, 年均增速7.26%。總體上看, 各區域碳排放量均呈增長趨勢, 但是不同區域的增速有明顯差異。

2008年東部、中部、西部地區二氧化碳排放總量分別為42.2億、20.5億和20.6億, 分別占全國排放總量的 50.7%、24.6%、24.7%。東部地區是中國二氧化碳排放量的主要集中區域, 2008年排放量占全國碳排放量的二分之一, 盡管東部地區的人口總量僅為全國的 38.7%, 面積的 43%, 但是其經濟發展起步早, 地區經濟總量大, 2008年, 東部GDP總量為 46968億蓋凱美元, 而中部和西部分別為19186和14225億蓋凱美元。從產業結構上看, 東部地區第二產業比例超過 51%, 工業是其經濟發展的主導產業, 因此其總體能耗高, 二氧化碳排放量大。在東部地區中, 2008年僅環渤海一個地區的碳排放量就超過西部的排放總量(圖1)。從各區域碳排放占全國的份額變化看, 1990年與2008年相比, 東部和西部份額增加, 中部份額減少。

表1 國際機構關于中國CO2排放總量對比(來源: IPCC, 2010; IEA, 2009; EIA, 2010; CDIAC, 2010)Table 1 A comparison of China's total CO2emissions estimated by different International institutions (Source: IPCC, 2010; IEA, 2009; EIA, 2010; CDIAC, 2010)

圖1 1990年、2008年各區域二氧化碳排放比例(來源: 國家統計局國民經濟綜合統計司, 2010)Fig. 1 Regional CO2emission proportion in 1990 and 2008 (Source: National Bureau of Comprehensive Statistics Division, 2010)

1990年至 2008年, 東部地區的累計碳排放量高達418.8億噸(圖2), 與中西部地區累積量的總和相當; 在東部地區中, 環渤海地區累計二氧化碳排放量最大, 不僅高于長三角和珠三角, 而且超過了整個西部和中部地區。其原因在于, 環渤海地區經濟結構以重化工業為主, 能耗高排放量大。

累計排放量從一個側面反映了不同區域的歷史排放情況, 體現出階段性減排責任。各地區累計碳排放數據表明, 無論從歷史排放情況還是從目前的經濟實力來看, 東部地區都應承擔更多的減排責任。值得注意的是, 中西部地區有一定比例的能源消費是用于支持東部地區的發展, 例如西電東送等,雖然能源消耗和碳排放量記入中西部地區, 實際上真正的消費主體是東部地區。

圖2 區域累積排放量(來源: 國家統計局國民經濟綜合統計司, 2010)Fig. 2 Regional cumulative emissions (Source: National Bureau of Comprehensive Statistics Division, 2010)

2.3 人均碳排放分析

鑒于各地區人口、面積和經濟發展程度的差異,碳排放總量并不能完全反映出不同區域碳排放水平的差異, 因此選取人均碳排放量作為區域間比較的指標。

2008年, 各區域人均碳排放量中, 環渤海地區最高, 長三角地區次之。各地區經濟發展水平和經濟增長模式的差異, 是造成人均碳排放量存在較大差異的主要原因。

1990年至 2008年, 各區域人均二氧化碳排放總體呈上升趨勢, 這與我國同期經濟社會發展狀況相吻合。此期間我國人均二氧化碳消費量變化可分為1990-2000年和2001-2008年兩個階段, 其中第一個階段人均碳排量增長速度比較緩慢, 年均增長率為 3.55%, 其原因在于當時我國工業化程度比較低,經濟發展主要依靠輕工業和勞動密集型產業, 因此能耗水平和二氧化碳排放增長緩慢; 在2000年之后,隨著我國工業化城鎮化的快速發展, 能源消費與碳排放也同步增加。值得注意的是這一階段西部地區人均碳排放量的增速明顯快于其他地區, 其年均增速達到 12.26%, 中部地區增速次之, 達到 9.42%;東部地區最慢為 9.17%。西部地區碳排放量的快速增長, 預期與以資源和重工業為主導的發展模式密切相關。

2008年, 環渤海地區人均二氧化碳排放量為10.12噸, 是珠三角地區的2倍左右, 長三角的1.26倍。環渤海經濟圈、長三角和珠三角同屬于我國東部地區, 但是三個經濟圈的經濟發展模式和支柱產業卻有很大區別, 珠三角以電子加工業和玩具、紡織等加工出口產業為支柱產業, 這些產業大多屬于勞動導向型企業, 能源消耗量低, 人均二氧化碳排放量低于全國水平; 而長三角立足于制造業, 人均排放量高于珠三角地區。環渤海擁有豐富的資源和能源, 立足于重工業的發展, 人均排放量高于珠三角和長三角。

圖3 人均二氧化碳排放量(來源: 國家統計局國民經濟綜合統計司, 2010)Fig. 3 Carbon dioxide emissions per capita (Source: National Bureau of Comprehensive Statistics Division, 2010)

從不同區域人均碳排量放與經濟增長間的關系看, 各地區人均碳排放隨人均GDP都呈現出近線性相關關系, 經測算1990-2008年, 中國東、中、西部地區人均碳排放量與人均 GDP之間的相關系數分別高達0.995、0.981和0.992; 珠三角、長三角和環渤海三個經濟圈的相關系數分別為0.985、0.993和0.996; 說明現階段我國各區域經濟增長幾乎伴隨著同步的碳排放量增加。

值得特別注意的是, 2008年西部地區人均GDP為3925.74蓋凱美元, 人均碳排放量為5.67噸, 與相同人均GDP水平時東部相比, 其人均碳排放量高出39.66 %, 其人均碳排放水平甚至超過了以重工業為主的環渤海地區(圖4)。這一方面說明西部地區的經濟發展仍然沒能擺脫高投入、高能耗的模式, 另一方面也提醒我們, 作為未來中國經濟的重要增長點,如不能實現節能減排, 那么未來中國將仍舊無法擺脫高消耗、高污染、高排放的發展模式, 實現相關的減排目標的難度將進一步加大。另外, 中部地區目前的碳排放水平也高于相同發展階段的東部地區,從而進一步說明中國未來經濟發展帶來的減排壓力非常巨大。

在東部地區內部, 相同人均GDP時環渤海經濟圈的人均二氧化碳排放量遠高于長三角和珠三角,增速也快于另外兩個地區, 這與該區域經濟發展模式和功能劃分密切相關。

2.4 碳排放強度

碳排放強度即創造單位國內生產總值所排放的二氧化碳量, 是用來衡量和比較減排、低碳增長以及綠色GDP的重要指標。

圖4 人均GDP與人均二氧化碳排放關系(來源: 國家統計局國民經濟綜合統計司, 2010)Fig. 4 The relationship between per capita GDP and per capita carbon dioxide (Source: National Bureau of Comprehensive Statistics Division, 2010)

2008年中國各區域二氧化碳排放強度西部地區最高, 達到1.45千克/蓋凱美元, 其次是環渤海地區為1.24;中部、東部地區則分別為1.07和0.9; 而長三角和珠三角碳排放強度最低分別是0.71和0.56千克/蓋凱美元(圖5)。西部地區2008年人均GDP為3925.74蓋凱美元, 其碳排放強度高于相同人均 GDP水平下其他地區所有地區(圖6), 這說明一方面其能源效率低、排放大, 另一方面經濟增長過多依賴于資源和重工業。

從 1990-2008年, 各區域碳排放強度隨人均GDP的增長均呈兩段式變化, 第一階段快速下降,第二階段則先升后降(圖6)。其中環渤海、長三角、珠三角以及整個東部地區的變化趨勢相近, 在人均GDP小于5000美元是均呈快速下降的趨勢, 年均下降率在 2.36%; 其后緩慢上升, 三個經濟圈在人均GDP6000-8000美元之間出現頂點, 然后開始平穩下降。西部和中部地區分別在人均 GDP小于 2000蓋凱美元和2600蓋凱美元時, 碳排放強度處于快速下降階段, 其后呈先快速上升再緩慢下降的態勢。

從時間序列上看, 各區域能源消費強度的升降趨于一致, 即2002年前各區域二氧化碳排放強度普遍呈快速下降的趨勢, 這與中國能源消費強度變化相吻合, 其原因在于 1980-2002年由于改革開放計劃經濟向市場經濟的轉型, 中國體制機制的變革以及先進技術的引進使全社會的勞動生產率和物質使用效率大幅提高, 從而使能源消費強度和碳排放強度均持續下降; 2002年后體制機制所帶來的能效提高已基本釋放完畢, 加之中國已處于工業化快速發展階段, 鋼鐵等重化工業迅猛發展, 能源消耗的增長速度超過經濟增長速度, 使得能源消費強度逐步上升, 到達頂點后逐步下降(王安建等, 2008)。碳排放強度隨著能源消費的變化呈現出同步變化軌跡。

圖5 我國區域碳排放強度(來源: 國家統計局國民經濟綜合統計司, 2010)Fig. 5 Regional carbon emission intensities in China (Source: National Bureau of Comprehensive Statistics Division, 2010)

圖6 人均GDP與碳排放強度(來源: 國家統計局國民經濟綜合統計司, 2010)Fig. 6 GDP per capita and carbon emission intensity (Source: National Bureau of Comprehensive Statistics Division, 2010)

值得特別關注的是中、西部地區未來二氧化碳排放強度將如何變化, 如果參照長三角、珠三角和環渤海地區人均GDP6000-8000美元到達強度頂點,而目前中西部地區人均GDP只有4000-5000美元左右, 那么這些地區未來碳排放強度仍將呈逐步上升的趨勢。如果按此發展中國未來二氧化碳減排形勢將會異常嚴峻。

3 總結

3.1 通過比較不同機構和學者對中國區域碳排放的測算結果, 指出現有區域碳排放量測算結果存在巨大差異, 在系統分析造成差異的具體原因的基礎上, 按照更加科學準確的方法重新測算了中國各省以及中部、東部、西部、環渤海、長三角、珠三角各主要區域的能源和水泥的碳排放量, 為后續研究奠定了堅實的基礎。

3.2 對各區域碳排放總量、累積量、人均碳排放量、二氧化碳排放強度等關鍵性指標進行了系統詳盡的分析, 指明變化和不同區域間差異的具體原因。研究結果表明: 從碳排放總量和累計量格局來看, 東部地區的總量和累積量所占的份額最大, 相應的其對中國碳減排應承擔更多的責任; 從總量格局的變化看, 西部地區占全國碳排放總量的份額有逐步增加的趨勢。

特別指出, 目前西部地區的人均碳排放量和碳排放強度均高于相同發展水平的其他地區, 作為中國經濟未來的主要增長點, 需盡快轉變其高資源消耗、高耗能、高排放的增長模式, 否則中國未來的節能減排形勢將異常嚴峻。

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Research on Regional Carbon Emissions in China

LIU Zhan-cheng1,2), WANG An-jian2), YU Wen-jia2), LI Ming1,2)
1) China University of Geosciences, Beijing 100083;
2) Research Center for Strategy of Global Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037

Having compared the estimated results of China's regional carbon emissions from different agencies and scholars, this paper points out the reasons for great differences existent between the results measured. The authors measured carbon emissions made by energy and cement in central, eastern, western and other major areas with more scientific and accurate means. Based on the work done, this paper has comparatively analyzed the total emissions, per capita emissions, carbon emission intensity and other important indicators in different regions between 1990 and 2008. The results show that China's regional carbon emission pattern is that the total emissions and accumulate emissions in eastern China is the largest, but the total emissions and the share of western China have been gradually increasing. This paper points out that, as China's economy is significantly growing, current per capita carbon emissions and carbon intensity in western China are higher than those in other areas at the same development stage. If the development model will not be changed as soon as possible, the future situation of energy saving will become very severe. So China's low-carbon economy still has a long way to go.

regional carbon emissions; carbon emissions intensity; per capita carbon emissions

F113.3; F113.4; F123.2

A

1006-3021(2010)05-727-06

本文由地質調查項目(編號: K1009)和國家開發銀行研究項目(編號: E0811)聯合資助。

2010-07-27; 改回日期: 2010-09-01。

劉占成, 男, 1986年生。碩士研究生。主要從事人口資源與環境方向研究。通訊地址: 100083, 北京市海淀區學院路29號。電話: 010-82326960。E-mail: liuzhanchengde@126.com。