南京低碳經濟定量研究

于文金 閻永剛 張朝林

(1．南京信息工程大學氣象災害省部共建教育部重點實驗室，江蘇南京210044;2．河海大學海岸災害及防護教育部重點實驗室，江蘇 南京210098;3．北京城市氣象研究所，北京100089)

南京低碳經濟定量研究

于文金1，2閻永剛1張朝林3

(1．南京信息工程大學氣象災害省部共建教育部重點實驗室，江蘇南京210044;2．河海大學海岸災害及防護教育部重點實驗室，江蘇 南京210098;3．北京城市氣象研究所，北京100089)

城市化和工業化產生的碳排放是當今中國影響氣候變化的重要因素，經濟增長和碳排放之間的關系是當今研究的熱點問題。本文研究南京市低碳經濟發展的現狀、階段及演化特點，發現30年來，南京市低碳經濟發展呈現波動反復的特點，擴張負脫鉤3次，較高能源消費的經濟增長形式－擴張連接4次，經濟發展實現與能源消費較好脫鉤的弱負脫鉤1次，強脫鉤4次，其余為弱脫鉤?；趦壬洕鲩L模型Moon-Sonn，建立了南京經濟增長預測模型，并探討了不同發展模式下南京未來50年低碳經濟水平及碳排放量演化規律，預測了不同低碳經濟水平下南京碳排放量和峰值出現的時間。研究結果顯示，按現行經濟模式，南京2050－2060年碳總量增加速度逐步減緩，約在2058年左右實現碳總量的負增長。50年內南京市預計為擴張負脫鉤和擴張連接，難以實現穩定的高水平低碳經濟增長模式;設定最優能源強度參數的模式下，南京迅速實現穩定強脫鉤的低碳經濟，碳釋放量EKC曲線呈現倒U型，2015年左右即達到峰值。綜合各種因素，南京近幾年將延續模式1的增長模式，在2020年左右實現向模式2轉變，其碳釋放量約于2028年前后出現峰值。

南京;低碳經濟;城市化;氣候變暖

當前，溫室氣體排放引起全球變暖問題日益引起國際社會的廣泛關注，氣候變化被認為是21世紀人類面臨的最復雜的挑戰之一。發展中國家城市化和工業化是經濟增長的主要特征，也是碳排放的最重要來源。研究城市化和經濟增長與碳排放的定量關系成為業界研究的熱點問題［1－8］。目前，最常用的方法是在環境庫茨涅茨曲線(EKC)存在下的經濟計量學的方法和模型預測方法［9－11］。在EKC的討論研究方面主要從收入(或消費)的邊際效應、制度因素和減排成本等方面予以解釋。在低碳經濟方面主要是研究低碳經濟的模式、低碳經濟發展階段以及碳排放量預測等，對于城市發展與碳排放的定量關系研究較少。中國是發展中大國，當前正面臨著城市化和工業化快速發展帶來的碳排放的巨大壓力，研究南京發展模式與低碳經濟的關聯性對于努力探索我國城市發展與碳排放量的關系，實現低碳經濟，具有重要的現實意義。

1 研究方法和材料來源

環境庫茨涅茨曲線來定量化研究人均碳排放與人均GDP，利用Moom-soon內生經濟增長模型，建立南京市增長模型，預測不同發展速度和低碳經濟水平下2050年南京碳排放總量的變化，選擇最優的低碳經濟模式。

所用經濟資料來自于南京市經濟統計年鑒1979－2008［12］，部分來自江蘇省統計局資料;氣象資料來自于國家氣候中心信息資料室，能源和碳排放來源于中國能源年鑒。所有資料整理和模型計算采用SPSS13．0和Malable軟件。

2 模型研建

2．1 碳消耗強度系數

其中，G為經濟增長強度，△GDP為經濟增長量，C為碳消耗增長強度，ε為碳消耗強度。

2．2 碳消費預測模型

為了研究能源強度和經濟產出之間的關系，Moon和Sonn［13］將能源投入引入生產函數，構造Cobb-Douglas生產函數:

E為能源消費總量，△G為經濟增長量，ε為碳消耗強度系數，f與y為經濟增長隨機函數，g為經濟增長強度系數。

3 結果分析

3．1 南京低碳經濟階段特征分析

解決氣候變化問題、實現低碳經濟發展的最終途徑是切斷經濟增長與溫室氣體排放之間的聯系。國際上通常用“脫鉤”指標來反映經濟增長與物質消耗不同步變化的實質。建立脫鉤指標的目的在于檢驗一國氣候變化政策的有效性，并尋求影響連接與可能造成脫鉤的因素，作為制定適當脫鉤政策的依據［14］。若CO2排放增長率與GDP增長率呈現不平行，即稱經濟體系產生脫鉤現象。若經濟增長率高于CO2排放增長率，即稱為相對脫鉤(相對的低碳經濟發展)，倘若經濟驅動力呈現穩定增長，而CO2排放量反而減少，稱為絕對脫鉤(絕對的低碳經濟發展)。Tapio［15］利用脫鉤彈性(Decoupling elasticity)的概念，將脫鉤指標再細分為連接(Coupled)、脫鉤或負(Negatively)脫鉤三種狀態，再依據不同彈性值，再進一步細分為弱(Weak)脫鉤、強(Strong)脫鉤、弱負脫鉤、強負脫鉤、擴張負(Expansion negative)脫鉤、擴張連接、衰退(Recession)脫鉤與衰退連接等八大類(見圖1)。2005年發達國家如美國、歐盟25國、加拿大、澳大利亞、日本和俄羅斯，在6個時間段至少出現一次強脫鉤，其中英國最為突出，一直呈現強脫鉤特征。其余發達國家也以強脫鉤和弱脫鉤為主要特征。從發展中國家的情況來看，雖然在某些時段出現過弱脫鉤特征，但非常不穩定。發達國家的發展實踐表明，實現溫室氣體排放與經濟增長的強脫鉤是完全可能的。對于廣大發展中國家來說，采取相應的政策措施，努力做到相對的低碳經濟發展更為現實。

圖1 經濟發展與能量消耗脫鉤指標圖Fig．1 Decoupling of economic development and energy consumption indicators

表1 南京30年來低碳經濟系數Tab．1 Nanjing low-carbon economy coefficient for 30 years

長江三角洲是中國重要的工業經濟區和最重要的城市群，是中國人口密度最高、最具經濟活力的地區之一，同時也是城市化水平最高、發展速度最快的區域之一。南京作為長江三角洲的核心城市之一，1978－2008年建成區面積增長了7倍以上，其城市化和工業化發展極具代表性。

30年來，南京市低碳經濟發展呈現波動反復的特征(見表1)，南京市經濟已經實現不同形式的與能源消費脫鉤現象，30年中出現能源高消費低經濟增長的擴張負脫鉤3次，較高能源消費的經濟增長形式－擴張連接4次，經濟發展實現與能源消費較好脫鉤的弱負脫鉤1次，強脫鉤4次，其余為弱脫鉤。這表明，南京市處于低碳經濟水平較低的弱脫鉤階段，低碳經濟尚不穩定，雖然經濟呈現快速增長，其能源消費總量也相應大幅增加，碳排放壓力在較長時間依然較大，實現強脫鉤階段的較高水平的低碳經濟尚需時日。

南京市屬于能源輸入性城市，能源構成中煤炭和原油占絕對比重，其余所占比重較小;能源總量除個別年份(1994、2000年)均呈現上升趨勢，各種能源中煤炭、原油和焦煤消費量上升速度較快，2000年后其增長的速度呈加快之勢(見圖2)。南京市尚處于明顯的工業化和城市化過程中，碳消費總量壓力較大。

圖2 南京市能源消費結構示意圖Fig．2 Schematic diagram of energy consumption in Nanjing

3．2 南京未來50年低碳經濟及碳消費演變預測模擬

選取1980－2006年南京市的經濟發展和能源消費統計數據作為樣本，代入模型計算出系數，結果如表2所示。通過對統計模型進行回歸，發現方程擬和程度非常好，R2為0．982，其中除生產要素A不能通過顯著性檢驗外，其余參數均在5%水平之上顯著。雖然生產要素變動不明顯，考慮到技術進步對其產出的影響，仍將其保留在模型中。A=0．017 62e0．0001.54t。根據實際數據校正，設定固定資本折舊率為10% 的情況下，ε值為0．953。

模擬結果顯示，在考慮最優經濟增長模式的情況下，南京市經濟在50年內保持5%以上的高增長，GDP總量20年翻3番，同時，保持了較高的能源強度，碳排放總量迅速增加，2010－2030年20年內碳排放總量增加6倍，2030－2050年期間碳排放總量預計增加3－4倍，2050－2060年碳排放總量增加速度逐步減緩，大約在2058年左右實現負增長。50年內前期南京市預計為擴張負脫鉤和擴張連接，2030－2055年處于弱脫鉤階段，2055－2060年才逐步實現強脫鉤(見表3)。如果以這種經濟增長模式，南京市在未來的50年內其低碳經濟增長模式將長期處于較低水平，難以實現穩定的高水平低碳經濟增長模式，經濟增長將是以對環境的巨大壓力為代價，這種模式是典型的發展中國家增長模式特征，與可持續發展理論不相適應。設定最優能源強度參數的模式下，南京迅速實現穩定強脫鉤的低碳經濟，能源強度小，同時能保持3－6%左右的經濟增長速度，碳釋放量EKC曲線呈現倒U型，且在2015年左右即達到了峰值(見表4)，此后預計隨經濟增長碳釋放量呈持續下降態勢，真正實現碳排放的負增長，達到節能減排的可持續發展目的。綜合各種因素，南京近幾年將延續模式1的增長模式，在2020年左右實現向模式2轉變，其碳釋放量峰值約出現在2028年前后。

表2 模型參數估算結果Tab．2 Model parameter estimation results

表3 最優經濟增長率模式下2010－2060年南京市經濟及能源消費模擬結果Tab．3 2010 －2060 Nanjing-year economic and energy consumption simulation results in the optimal rate of economic growthmode

從南京現有產業結構來看，第二產業比重占主體，且2000年后第二產業所占比重有明顯上升趨勢，第一產業增速呈下降趨勢，第三產業也有明顯的增速，但其比重仍小于第二產業。在第二產業中，輕工業比重過小，且呈迅速下降趨勢，表明重工業在南京市產業結構中占主導地位(見圖4)，而重工業是相對高耗能產業，不利于南京低碳經濟發展。調整優化產業結構，發展低碳技術，優化能源消費結構，提高核能、太陽能等新能源比重，引進利用先進國家低碳技術和資金是提高南京低碳經濟水平的有效途徑。強化清潔生產，發展循環經濟，促使南京在2020年前提前達到碳排放峰值，使南京2035年前實現碳零排放，建成低碳生態城市。

表4 低碳經濟模式下2010－2060南京市經濟及能源消費結果Tab．4 2010 －2060 the results of the economic and energy consumption of Nanjing in low-carbon economymode

4 結論與討論

30年來，南京市低碳經濟發展呈現波動反復的特征，擴張負脫鉤3次，較高能源消費的經濟增長形式－擴張連接4次，經濟發展實現與能源消費較好脫鉤的弱負脫鉤1次，強脫鉤4次，其余為弱脫鉤。

不同發展模式南京的低碳經濟發展水平不同，在考慮最優經濟增長模式的情況下，南京市在未來的50年內其低碳經濟增長模式將長期處于較低水平，難以實現穩定的高水平低碳經濟增長模式。最優能源強度模式下，南京碳釋放量EKC曲線呈現倒U型，且在2015年左右即達到了峰值。

圖3 南京市輕重工業比示意圖Fig．3 Schematic diagram of Nanjing structure

針對南京經濟發展現狀和碳排放規律，南京要在未來的20年內實現真正意義上的低碳經濟，應該采取如下措施:①改變經濟增長模式，依靠科學發展、內涵發展代替規模發展和外延發展模式;②優化提升產業結構，逐步壓縮高碳產業，大力發展低碳產業，依靠科技拉長產業鏈，減少碳排放;③注重控制城市規模和人口總量，科學規劃利用現有的基礎設施，減少拆遷量，加大城市森林公園和綠林建設，注重城、林、山、水、人文資源的有效結合，建設低碳、環保、高效、美觀的現代化南京古城。

總之，低碳經濟和低碳城市的建設至關重要，探討經濟－環境耦合最優發展模式及其參數量的設定是今后區域低碳經濟定量化研究的重要內容。

(編輯:劉照勝)

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Quantitative Study of Low-carbon Econom y in Nanjing City

YUWen-jin1，2YAN Yong-gang1ZHANG Chao-lin3
(1.Key Laboratory of Meteorogical Disater of Ministry of Education，Nanjing Jiangsu 210044，China;2.Key Laboratory of Coastal Disasters and Defence of Ministry of Education，Nanjing Jiangsu 210098，China;3.Institute of Urban Meteorology CMA，Beijing 100089，China)

The carbon emissions produced by China urbanization and industrialization today is an important factor affecting climate change，so the relationship between economic growth and carbon emissions is a hot research issue currently．This paper，by studying present development situation，stage and evolution features of Nanjing's low-carbon economy，found that the developmentof Nanjing's lowcarbon economy fluctuated repeatedly in the past 30 years:the negative expansion decoupling appeared three times;economic growth mode of higher energy consumption had expansion connection four times;better decoupling between economic development and energy consumption had weak negative decoupling once;stronge decoupling appeared four times;the rest low-carbon economy coefficients had weak decoupling．Based on the endogenous economic growth model Moon-Sonn，the economic growth forecastmodel of Nanjing City was established，discussing the level of low-carbon economy and the evolution law of carbon emissions in different development modes of Nanjing in the next five decades，predicting Nanjing's low-carbon economy emissions amount and when its peak time would appear at the different levels of low-carbon economy．The results show that the total carbon increasing rate of Nanjing will gradually slow down under the current economicmodel in the years 2050－2060，and the total carbon will achieve a negative growth in about 2058．Nanjing is expected to have negative expansion decoupling and expansion connections in 50 years，then it is difficult to achieve stable high level lowcarbon economic growth mode．When setting the optimal energy intensity parametersmode，Nanjing will rapidly achieve stable strong decoupling low-carbon economy，and the Environmental Kuznets Curves(EKC)of Carbon emissions will present an inverted-U curve，which the peak will appear in around 2015．Considering various factors，the paper estimates that Nanjingwill continue growthmodel1 in recent years，then itwill change to themode 2 in 2020，and the peak of the carbon release is about to appear in around 2028．

Nanjing;low-carbon economy;urbanization;global warming

F207

A

1002－2104(2011)11－0028－05

10．3969/j．issn．1002－2104．2011．11．005

2011－06－17

于文金，博士，教授，博導，主要研究方向為海岸帶可持續發展、氣象災害。

國家自然科學基金項目(編號:40371048);城市氣象基金(編號:08371048);河海災害實驗室開放基金(編號:20090024)。