城市低碳發展水平的區域分異及其影響因素
——基于中國GDP前110強地級以上城市的實證研究

張 旺，周躍云，鄒 毓

（1.湖南工業大學全球低碳城市聯合研究中心，湖南株洲 412007；2.湖南工業大學建筑與城鄉規劃學院，湖南株洲 412007）

城市低碳發展水平的區域分異及其影響因素
——基于中國GDP前110強地級以上城市的實證研究

張 旺1，2，周躍云1，2，鄒 毓2

（1.湖南工業大學全球低碳城市聯合研究中心，湖南株洲 412007；2.湖南工業大學建筑與城鄉規劃學院，湖南株洲 412007）

利用《中國城市智慧低碳發展報告》中我國GDP前110強地級以上城市的低碳發展數據，運用加權變異系數法和Theil指數分解法分析了大樣本城市低碳發展水平的空間分異，并運用多元線性逐步回歸模型定量分析了各層次低碳發展綜合水平的影響因素及其差異。結果表明：樣本城市的整體低碳發展水平不高，高值城市以東部地區的輕工業城市或綜合型城市為主，低值城市則以中、西部的資源型城市或重化工業城市為主；城市整體的低碳發展水平的空間差異較大，低值城市的空間差異最大、高值城市的空間差異最小、中值城市的空間差異居中；城市低碳發展的區域分異主要由層次間的差異引起；碳排放系數、能源效率、人均GDP是影響城市低碳發展的主要因素；城市整體和中、低值城市影響因素的顯著性的排序結果為碳排放系數＞能源效率＞人均GDP，而高值城市的排序結果是能源效率＞碳排放系數＞人均GDP。提出：可參考“共同但有區別的責任”原則分解各城市的碳減排量，對各層次城市宜采取差別化的低碳發展政策。

低碳城市；低碳發展；區域差異

1 研究背景

到2015年單位GDP的CO2排放強度比2010年降低17%已成為我國“十二五”規劃中的約束性硬指標，將與節能減排等指標一起被分解到各個地區。世界能源機構（International Energy Agency，IEA）的研究表明：未來與能源有關的CO2排放量的增長將主要來自于城市的二氧化碳排放。自2008年起，我國國內就掀起了一股建設低碳城市的熱潮。國家發展和改革委員會于2010年8月下發通知，將廣東、遼寧、湖北、陜西和云南五省以及天津、重慶、深圳、廈門、杭州、南昌、貴陽和保定八市列為低碳試點省市，于2012年11月26日又將北京、上海和海南等29個省、市、區確定為我國第二批低碳省區和低碳城市的試點。據不完全統計，國內共有200多個地級以上城市提出建設低碳城市。由于我國不同城市的自然條件、資源稟賦、能源結構、產業結構和經濟社會發展水平等存在很大的區域差異、具有不平衡性，因此分解減排指標不宜“一刀切”，建設低碳城市也要避免“千城一面”，應按照“因城而異、分類指導”的原則進行。因此，在計算城市基礎碳排放量的基礎上，測度各城市低碳發展指標的空間分異并分析其影響因素，為我國城市低碳發展提供科學基礎和路徑參考，是一個現實而緊迫的課題。

國內外學者陸續對城市低碳發展的區域分異進行了研究。例如，有學者利用Theil指數的分解形式度量人均CO2排放的區域不平等［1-2］。具有廣泛影響力的歐洲綠色城市指數是西門子公司委托歐洲經濟學人智庫開發的。由于CO2和能源是該指數的首要評價對象，因此該指數具有明顯的低碳評價導向。2009年歐洲經濟學人智庫采用該指數對歐洲的30個主要城市進行了綠色城市指數評價排名，在此基礎上于2010年繼續對亞洲約20個主要商業城市的綠色城市指數進行了比較［3］。我國多數研究者按傳統的東、中、西三大地帶劃分各省區，對碳排放的區域差異進行了分析［4-6］；也有學者根據各省區的碳排放量，將全國劃分為高、中、低三類區域進行比較［7-9］；還有學者直接分析各省區碳排放的區域差異及其影響因素［10］。由牛文元領銜的“中國科學院可持續發展戰略研究組”探討了2006年GDP排名前100強城市的經濟與碳排放脫鉤狀態，并分析了三類城市的脫鉤類別［11］。分析低碳發展影響因素的研究文獻基本上都考慮了人口總量、人均GDP、城市化率和人類消費行為等經濟類、技術類人文驅動因子［12-17］。綜觀相關文獻，學者們一般利用國家、區域、各?。▍^、市）等的截面數據或單個城市的時序數據，主要圍繞碳排放量、碳排放強度和人均碳排放等單項指標展開分析。我國不同省區城市的自然稟賦、人文條件存在顯著差異，而碳排放又主要來自城市，因此從這一角度而言應縮小研究尺度以開展更深入、細致的研究。從目前已有的研究文獻來看，測算和比較大樣本城市的低碳發展水平、分析其差異和影響因素的研究尚不多見。鑒于此，本文考慮城市低碳發展水平的區域差異，運用加權變異系數法和Theil指數分解法，測度大樣本城市低碳發展指數的空間分異，并運用多元線性逐步回歸模型定量分析各層次低碳發展綜合水平的影響因素及其差異，以期為差異化地推動我國各地區低碳城市建設提供理論依據和定量信息。

2 研究對象、數據來源及研究方法

2.1 研究對象

考慮到基礎數據的口徑統一性和穩定可靠性等，本文選擇2009年中國GDP排名前110強的地級以上城市（包括市轄區和下轄縣市）作為研究樣本。本文以城市作為研究樣本的主要原因是：工業碳排放與森林碳匯兩者中的大部分來自城市的建成區以及市轄區以外、位于城市邊緣的鄉村地區，而我國城市的碳排放主要來自于工業、碳匯主要來自于林業，因此，要客觀地評價、比較城市的低碳發展水平，以建成區和市轄區為研究范圍顯得較窄；另外，為體現城鄉統籌協調發展的要求，研究以生態文明建設為導向的城市低碳發展問題，在選定研究區域范圍時取大口徑的市域范圍也較好。

2.2 數據來源與處理

本文所用數據全部來源于中國社會科學院城市發展與環境研究所與湖南工業大學合作成立的全球低碳城市聯合研究中心編著的《中國城市智慧低碳發展報告》［18］。該報告提供了一套較為權威、可靠的衡量中國城市低碳發展水平的指標體系（見表1）。原始數據的標準化處理公式為：

Z=（實際值-最小值）/（最大值-最小值）。

本研究主要采用專家調查法確定指標權重。具體說明如下：首先向來自中國社會科學院、清華大學、中國人民大學和湖南工業大學等單位的12位低碳城市、低碳經濟領域的專家發放權重打分表；然后計算各指標權重的平均值，再經過3個輪回的征求意見，最后確定具體權重?；谏鲜鲈u價方法和評價指標體系，計算出2009年110座城市的低碳發展綜合水平得分（I）。

表1 中國城市低碳發展水平評價指標體系

2.3 研究方法

2.3.1 區域分異測度

首先，根據110座城市的低碳發展綜合水平得分I，將這些城市分為3個層次，即高值（I≥60）城市、中值（40≤I＜60）城市和低值（I＜40）城市（見表2）。然后，分別運用加權變異系數和Theil指數測度這些城市的整體差異，并通過分解區域間（TB）和區域內（TW）將整體差異解釋為3個層次之間和各個層次內部的城市局部差異，以揭示3個層次之間差異和各個層次內部各城市之間的差異對低碳發展綜合水平整體差異的貢獻。

1）加權變異系數。

加權變異系數于1965年由美國經濟學家Williamson提出，因此也稱Williamson系數，一般采用各地區的人口數量進行加權?？紤]到本文中的碳排放主要是由經濟增長消耗能源引起的，因此在考慮城市GDP差異的情況下用GDP進行加權。加權變異系數CVs的計算公式為：

式（1）中：xi為城市i的低碳發展綜合水平值；為110座城市低碳發展綜合水平均值；Gi/G為城市i的GDP占110座城市GDP總量的比例。CVs的值越大，表示低碳發展綜合水平的區域相對差異越大。

2）Theil指數。

通過對Theil指數進行一階分解，可實現將110座城市的低碳發展水平總體差異分解為3個層次（高值、中值和低值）之間的差異和各個層次內部各城市之間的差異。Theil指數的計算公式為：

式（2）中：T（I）為Theil指數；TB（I）為3個層次之間的低碳發展水平值的差異；TW（I）為各個層次內部各城市之間的低碳發展水平值差距；Pi為第i個層次的GDP占3個層次的總GDP的比重；Pij為第i個層次中城市j的GDP占該層次GDP總量的比重；ˉI為110座城市的低碳發展綜合水平均值；ˉIi為第i個層次的低碳發展綜合水平均值；Iij為第i個層次中城市j的低碳發展綜合水平值；TB（I）與TW（I）之和即總差異T（I）。T（I）的值越大，表示各層次之間或各城市之間的低碳發展綜合水平差異越大。

表2 城市低碳發展綜合水平得分及其分層

2.3.2 城市低碳發展水平的影響因素分析

通過文獻回顧可知，學者們一般認為城市的低碳發展水平與其人口規模、城市化率、經濟發展水平、產業結構、消費結構、能源效率和能源結構等因素有關。為使擬合曲線平穩，本文首先對各原始數據進行自然對數處理，然后利用截面數據構建如下多元線性回歸模型：

式（3）中：I表示低碳發展綜合水平；下標i表示城市或區域；P表示常住人口數；U表示非農人口比重；A表示經濟發展水平，用人均GDP值反映；D表示產業結構多元化演進水平，D=∑（P/P+S/P +T/P），其中P、S和T分別為第一產業產值、第二產業產值和第三產業產值；C表示消費結構，用城市居民低碳消費支出比重反映；T表示能源效率，用單位GDP能耗反映；E表示能源結構，用單位能耗（標煤）的CO2排放量即碳排放系數反映。由于因變量和自變量都是自然對數形式，因此模型中變量系數的含義為百分比變化。

3 結果與分析

3.1 城市低碳發展水平的區域分異特征

3.1.1 城市低碳發展水平的層次差異分析

從表2可知：110座城市整體的低碳發展綜合水平不高，均值僅為49. 03；3個層次的城市低碳發展綜合水平均值依次為68.39、49.67和33.10，初步表明城市低碳發展綜合水平的區域差異較為顯著。

1）對高值城市的分析。

高值城市的個數最少，僅有21座。從區位來看，除延安、成都和西安3座城市位于西部地區外，其余18座城市均位于東部地區；從職能類型來看，除延安和三亞屬于旅游城市以及臺州、珠海、廈門、溫州、汕頭、中山和泉州屬于輕工業城市外，其余12座城市均屬于綜合型城市；從城市低碳發展綜合水平的5個構成維度來看，高值城市的經濟低碳和社會低碳的水平高于110座城市的整體水平，而設施低碳、資源低碳和環境低碳的水平與其他層次城市的相應水平相差不大。

2）對低值城市的分析。

低值城市有28座。從區位來看，除石家莊、日照、棗莊、淄博、鞍山和撫順位于東部地區外，其余22座城市均位于中、西部城市；從職能類型來看，棗莊、平頂山、金昌、大同、攀枝花、陽泉、焦作、長治、邯鄲、臨汾、唐山、馬鞍山、克拉瑪依和石嘴山14座城市為資源型城市，日照、淄博、鞍山、撫順、安陽和包頭6座城市屬于重化工業城市；從城市低碳發展綜合水平的5個構成維度來看，低值城市的經濟低碳、社會低碳和資源低碳的水平明顯低于中、高值城市，而設施低碳和環境低碳的水平則與其他層次城市的差別不大。

3）對中值城市的分析。

中值城市有61座，它們分別位于東、中、西部地區，屬于綜合、工業、商業、旅游等職能類型城市。從城市低碳發展綜合水平的5個構成維度來看，中值城市的設施低碳、資源低碳和環境低碳的水平與其他層次城市的差別不甚明顯，但經濟低碳和社會低碳的水平均居于高值城市與低值城市之間。

總之，高值城市以東部地區的輕工業城市或綜合型城市為主，低值城市以中、西部地區的資源型城市或重化工業城市為主。導致上述城市低碳發展綜合水平的區域分異的理論解釋是：東部地區的輕工業城市或綜合型城市的經濟社會發展水平較高、技術水平相對先進、能源強度較小、產業結構和能源結構較為合理，因此這些城市的單位GDP的碳排放強度和主要污染物排放強度都較低，城市低碳發展水平相應較高；中、西部地區的資源型城市或重化工業城市的經濟社會發展水平落后、技術水平低下、能源效率偏低、產業結構偏重于資源開采和簡單加工業及重化工業、能源消費以煤為主，因此這些城市的單位GDP的碳排放強度和主要污染物排放強度都相對偏高，城市低碳發展水平相應偏低。

3.1.2 城市低碳發展水平的區域差異測度

本文分別用式（1）和式（2）測度這些城市的低碳發展綜合水平得分的空間差異，并運用Theil指數對3個層次的總體指數值進行一階分解，結果見表3。

表3 城市低碳發展綜合水平的區域分異

從加權變異系數來看：110座城市總體的系數值為0.2784，說明這些城市的低碳發展綜合水平總體上存在較大的區域分異；3個層次的系數值分別為0.0699、0.1161和0.1471，說明低值城市的區域差異最大，高值城市的區域差異最小，中值城市的區域差異居中。低值城市的低碳發展綜合水平得分均值為33. 10；石嘴山的得分（14.37）最低——不到平均水平的一半，而赤峰的得分（39.50）最高——比平均水平高6.40，最高分與最低分的極差高達25.13，兩極分化嚴重造成低值城市的低碳發展綜合水平不均衡。

從Theil指數來看：其值為負的原因是，在進行一階分解時底數為自然對數，較之真數偏大；110座城市總體的指數值為-0.0755，說明這些城市的低碳發展綜合水平總體上存在一定的區域分異；TB（I）的貢獻度為83.21%，而TW（I）的貢獻度為16.82%，說明這種區域差異主要是由層次間差異引起的，這從前文關于三個層次城市主要區位和職能類型的分析中可以找到其中的原因；從TW（I）的貢獻度來看，中值城市內部差異的貢獻度最大，而高值城市內部差異于低值城市內部差異的貢獻度相當。

3.2 城市低碳發展水平分異的影響因素

為消除自變量間的多重共線性和冗余性，運用SPSS19.0軟件對式（3）進行多元線性回歸，分別對樣本城市整體及3個層次城市進行逐步回歸擬合，具體擬合結果如表4所示。根據擬合結果，剔除常住人口數（P）、非農人口比重（U）、產業結構多元化演進水平（D）和消費結構（C）4個自變量。

表4 多元線性逐步回歸方程的擬合結果

非標準化系數值即B值反映了某自變量的系數每發生1%的變化所引起的城市低碳發展綜合水平得分值的百分比變化。

3.2.1 樣本城市整體情況

由表4可知，影響樣本城市整體的低碳發展綜合水平的主要因素按顯著程度從大到小排序，依次為碳排放系數、能源效率和人均GDP。它們各增加1%，分別導致城市低碳發展綜合水平得分下降1.077%、0.571%和0.110%，因此這3個因素均是對城市低碳發展水平起決定性負向影響的因素。其原因解釋如下：城市的碳排放系數越大，說明煤炭消費比重越高，這意味著排放的CO2更多，對城市低碳發展綜合水平造成的負面影響越大，這是我國以煤為主的能源消費結構造成的；以能源效率為代表的技術進步即能源強度的降低在一定程度上抑制了碳排放過快增長，有利于城市低碳發展綜合水平的提高；以人均GDP為代表的財富增長引致生產能力提高、生活水平進步，均增加了資源環境的負荷，使得城市的低碳發展綜合水平降低——這與我國廣大城市仍處于工業化中期的發展階段相對應，我國大多數城市采取的仍是“三高一低”（高投入、高消耗、高污染、低效益）的粗放式發展模式。

3.2.2 三個層次城市的差異

從3個層次的城市低碳發展綜合水平來看，各自變量對因變量的影響存在一定差異：影響高值城市的低碳發展綜合水平的主要因素按估計系數從大到小排序，依次為能源效率、碳排放系數、人均GDP值，它們各增加1%將分別引起城市低碳發展綜合水平得分降低0.444%、0.203%和0.014%；中值城市的相應排序為碳排放系數＞能源效率＞人均GDP，它們各增加1%將分別引起城市低碳發展綜合水平得分降低0.905%、0.445%和0.060%；低值城市的該順序與中值城市一樣，它們各增加1%將分別引起城市低碳發展綜合水平得分降低1.126%、0.551%和0.243%。以上說明，碳排放系數、能源效率和人均GDP對低值城市的低碳發展綜合水平的影響最顯著，而對高值城市低碳發展綜合水平的敏感性最低，對中值城市低碳發展綜合水平的影響顯著性居中。這主要是它們所處的經濟社會發展階段不同造成的。低值城市和高值城市的碳排放系數、能源效率和財富水平剛好出于高低兩個極端，因此這些因素對其低碳發展綜合水平的影響也處于兩個極端。另外，高值城市的碳排放系數對低碳發展綜合水平的影響居中，不如能源效率的影響顯著。樣本城市總體和中、低值城市的低碳發展綜合水平主要影響因素排序均為碳排放系數＞能源效率＞人均GDP，主要原因在于高值城市多位于東部地區，且以輕工業城市或綜合型城市為主，其能源結構優化、煤炭消費比重較低，因此碳排放系數對低碳發展綜合水平的敏感性不如能源效率大。

4 結論、啟示與討論

本文在計算2009年我國GDP排名前110強的地級以上城市的低碳發展綜合水平的基礎上，首先運用加權變異系數、Theil指數測度了其區域差異，然后運用多元線性逐步回歸模型分析了城市低碳發展綜合水平的影響因素。得到如下主要結論：

首先，樣本城市整體的低碳發展綜合水平不高、區域分異較為明顯。根據低碳發展綜合水平得分值將110座城市分為高值、中值和低值3個層次。其中高值城市以東部地區的輕工業城市或綜合型城市為主，低值城市以中、西部地區的資源型城市或重化工業城市為主，中值城市分別位于東、中、西部各區位，為綜合、工業、商業和旅游等職能類型的城市。

其次，城市低碳發展綜合水平的加權變異系數的計算結果表明，110座城市低碳發展綜合水平的區域分異較大，低值城市的區域差異最大、高值城市的區域差異最小、中值城市居中；根據對城市低碳發展綜合水平的Theil指數進行一階分解的結果，這種區域差異主要是由層次間差異引起的，其貢獻度達到83.21%。

最后，碳排放系數、能源效率和人均GDP是影響城市低碳發展綜合水平的主要因素。樣本城市整體以及中值和低值城市的低碳發展綜合水平的影響因素的顯著性按“碳排放系數＞能源效率＞人均GDP”的順序遞減，而高值城市的該排序為“能源效率＞碳排放系數＞人均GDP”。各因素對低值城市低碳發展綜合水平的顯著性影響最大，對高值城市的顯著性影響最小，對中值城市的影響居中，這也導致城市低碳發展綜合水平存在較大的區域分異。

基于上述研究結論，本文總結出以下政策啟示：

第一，正視我國城市低碳發展存在顯著的區域差異的事實，綜合統籌考慮高、中、低值城市的碳排放現狀、歷史累計排放量以及能源稟賦、地域分工和發展階段等情況，仿照《聯合國氣候變化框架公約》中的“共同但有區別的責任”原則，科學分解碳減排量，走差異化的低碳發展道路。經濟社會發達的高值城市應率先減排，承擔更多的減排責任，并在向欠發達的中低值城市進行產業轉移時制定有關政策，促進節能環保資金和技術的同步轉移和外溢擴散，提高承接產業轉移城市的技術水平和資源環境績效。中、低值城市在理應獲得相對寬裕的碳排放空間的同時，要積極引進國內外資金和技術以積極節能減碳，在承接產業轉移時要適當限制高碳產業的進入。

第二，改善能源結構、降低碳排放系數，優化產業結構、提高能源效率，倡導低碳生活等均是提高城市低碳發展綜合水平的主要路徑。根據低碳發展的影響因素，對高、中、低值城市的低碳發展宜采取差別化的區域政策。高值城市首先利用嚴格限制高碳產業外移的倒逼機制，促進其低碳轉型、提高能效，其次將重點放在促進低碳消費、加大建筑節能力度、發展公共交通等方面。中、低值城市應將降低煤炭消費比重、改善能源結構放在首位，其次是提高技術水平、優化產業結構、降低能源強度。

本研究的不足之處在于：首先，由于收集全部城市在較長時期的較多指標的基礎數據存在較大困難，因此本文只利用2009年110座城市的截面數據展開分析，而城市低碳發展還受路徑依賴的影響，后續研究應加強分析各城市的時序動態變化；第二，對樣本城市整體只按高、中、低值進行分層，未能更細致、深入研究各種職能類型城市的低碳發展差異以及各城市的交通和建筑等部門、三次產業各細分行業以及生活消費等的碳排放量的差異。

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Regional Difference in Low Carbon Development Level of City and
Its Influencing Factor：Empirical Study Based on Top 110 Cities in GDP of China

Zhang Wang1，2，Zhou Yueyun1，2，Zou Yu2

（1.Global Joint Research Centre for Low Carbon City，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China；2.College of Architecture，Urban and Rural Planning，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China）

Using the data of low carbon development of top 110 cities in GDP from″Smart Low Carbon Development of Cities in China″，this paper uses the method of weighted coefficient of variation and the first-order decomposition of Theil index to analyze the regional difference in low carbon development levels of large sample cities.Then it uses the multiple linear stepwise regressions to analyze quantitatively the influence factors of different low carbon development levels and their regional difference.The conclusions are as follows：the whole low carbon development level is not high，and the cities with high value consist of light industry cities or comprehensive cities in eastern region，while the cities with low value are mainly resource-based or heavy industry cities in mid-west region；the whole difference is very large，and the regional difference of cities with low value is the biggest，and that of cities with high value is the least，and that of cities with medium ones is in the middle；the regional difference mostly results from the differences among stratifications；CO2emission coefficient，energy efficiency and per capita GDP are the main influencing factors of low carbon development of city；the significance of influencing factor for whole，medium and low value cities in descending order are all CO2emission coefficient＞energy efficiency＞per capita GDP，but for high value cities，it is energy efficiency＞CO2emission coefficient＞per capita GDP.Therefore，government should refer to the principle of″common but differentiated″to distribute the reduction of carbon emission，and adopt the differentiated policies of low-carbon development for cities with high，medium and low value.

low carbon city；low carbon development；regional difference

X506

A

1002-980X（2014）03-0068-07

2013-12-26

國家“十二五”科技支撐計劃項目“城鎮污水處理系統碳排放檢測技術與統計系統研究”（2011BAJ07B03-06）；教育部哲學社會科學重大經濟社會問題發展報告培育項目《中國城市低碳發展報告》

張旺（1974—），男，湖南汨羅人，湖南工業大學全球低碳城市聯合研究中心助理研究員，博士，研究方向：低碳城市、資源環境與可持續發展研究；周躍云（1961—），男，湖南益陽人，湖南工業大學建筑與城鄉規劃學院院長、教授，研究方向：低碳城鄉規劃；鄒毓（1977—），男，湖南衡陽人，湖南工業大學建筑與城鄉規劃學院講師，研究方向：環境規劃與評估、環境經濟學。