新疆碳排放核算研究特征

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(1.新疆農業大學 管理學院,新疆 烏魯木齊 830052;2.南京農業大學 公共管理學院,江蘇 南京 210095;3.新疆維吾爾自治區發展和改革委員會經濟研究院,新疆 烏魯木齊 830002;4.山西大學 經濟與管理學院,山西 太原030006)

近年來,我國生態文明建設成效顯著,并踏上了實現“美麗中國”目標的新征程,而低碳發展是實現這一目標的重要戰略路徑。客觀準確的碳排放數據是低碳發展研究及其政策制定的重要基礎[1]。我國作為世界最大的CO2排放國,碳排放數據與相關政策已成為國內外各界關注的焦點[2,3]。長期以來,我國公開共享的碳排放數據(尤其是城市尺度)缺乏,且公開的數據參差不齊,在極大程度地制約了學術研究、政策制定和社會實踐[4,5]。有關碳排放核算方法研究的文獻較多,其中IPCC的清單指南法被決策者、學者和相關部門廣泛應用[6,7]，但我國缺乏適用于不同尺度的成熟的溫室氣體清單編制方法體系。其中,城市尺度的清單主要沿用IPCC的方法編制清單,而IPCC原則不盡適用于城市尺度[8],急需更新和精細化[9]。

碳排放數據的科學估算,首先需要確保其地域、時間、排放源和排放種類的一致性。核算方法、數據來源與口徑直接影響估算的結果[10]。總體上來說,現有碳排放核算方法研究涉及范圍較廣,多從宏觀角度闡述國內外主要碳排放核算方法,針對省域碳排放核算研究較少,且主要的碳排放核算文獻多針對東部發達地區。隨著碳排放數據被廣泛關注,全國、省級,尤其是城市尺度的碳排放數據不斷豐富,主要表現在研究時序性、尺度、空間化等方面。其中,我國碳核算數據庫(CEADs)和高精度排放數據庫(CHRED)兩個研究團隊的成果最為顯著[11-19]，但是針對西部地區的碳排放核算綜述性研究還較缺乏。

新疆地處我國西部欠發達地區,生態環境脆弱,作為國家能源戰略基地和“一帶一路”核心區,低碳發展面臨著更大壓力。新疆如何協調開發建設與低碳發展之間的關系,體現了西部欠發達地區或能源等資源豐富地區共同面臨的新挑戰。近年來,新疆碳排放問題研究逐漸增多,碳排放數據的關注程度不斷提高[14],但面臨的基本問題與東部地區相似,如可公布的核算數據稀缺且差異較大、部分核算數據差值極大[20,21]。新疆各地多年的“溫室氣體排放清單”編制已完成[22],數據較為詳細,但未見公開。新疆碳排放核算方法主要是能源系數法,而點源擬合法[23,24]、燈光擬合法[25]等新方法的應用少,核算數據的一致性欠佳。本文將重點從核算熱度、核算要素、核算數據差異等方面,系統地探析了新疆碳排放核算研究特征,以期為新疆和同類型地區的碳排放數據及其相關研究提供參考。

1 分析框架、研究方法與數據來源

1.1 分析框架

通過碳排放核算研究文獻發現,其特征涉及到多個方面。本文從碳排放核算研究的總體態勢、核心內容、投入—產出3類內容和5個方面構建其研究特征的一般分析框架(圖1)。

圖1 分析框架

1.2 研究方法

本文主要運用文獻法與比較分析法全面分析了新疆碳排放核算研究情況及其影響因素。文獻分析法是本文重要的研究方法之一,通過對大量文獻的閱讀、整理、歸類、總結、信息提取進行深入研究;比較分析包括橫向對比和縱向對比,即對空間維度和時間維度的對比,從而發現相同之處和不同之處。本文中的“研究熱度”指研究文獻的篇次,反映了研究者關注的程度。

1.3 數據來源

本文采用的中文文獻來源主要來源于中國知網(http://www.cnki.net/),外文文獻主要來源于Web of Science(http://apps.webofknowledge.com),專利來源于國家知識產權局的專利檢索與分析網站(http://www.pss-system.gov.cn),專著來源于中國國家圖書館網站(http://www.nlc.gov.cn/)。在中國知網上,以主題為檢索條件,輸入“碳排放、低碳、溫室氣體、碳減排、新疆”等5個關鍵詞,剔除與本研究無直接關系的研究外,選取文獻數量為234篇(外文12篇、中文222篇),其中涉及碳排放核算的文獻173篇、能直接從文獻中獲取碳排放核算數據的文獻75篇。文獻檢索截止時間為2016年12月31日。由于新疆相關的外文文獻和專利專著較少,因此本文主要基于中文期刊文獻展開分析。此外,國家自然基金和國家社科立項項目情況分別來自科學基金共享服務網(http://npd.nsfc.gov.cn/)和國家社科基金項目數據庫(http://fz.people.com.cn/skygb/sk/)。

2 結果及分析

對新疆碳排放核算研究,不同研究者在核算時選取數據的時間維度不同,文獻的數據年限范圍為1978—2016年,且多數文獻采用的數據年限為1995—2012年。由于本研究能直接從文獻中獲取的碳排放量核算數據是從1978年開始的,因此僅對1978年以后的核算數據進行整理分析。其中,主題熱度部分樣本基數為234篇,時間熱度部分樣本基數為75篇。

2.1 研究熱度特征

主題熱度:本文運用CiteSpace5.0軟件對所選文獻的關鍵詞進行共現分析和可視化表達,見圖2。

圖2 關鍵詞共現網絡圖譜

從圖2可見:由于“新疆、城市化、低碳經濟、能源消費、經濟增長、影響因素”等關鍵詞的圓形面積較大,因此以上關鍵詞與中心關鍵詞的“碳排放”共現頻次較高。由此可見,所選文獻幾乎是立足于“新疆碳排放”,研究它與能源消費、低碳經濟、影響因素、經濟增長、城市化之間的關系,而涉及“碳排放核算方法”或“溫室氣體排放清單”的研究鮮見,此類研究成果大多以政策建議的形式呈現。

時間熱度:首先,選取有著碳排放核算數據的文獻75篇,確定核算數據時限為1978—2016年,統計該期間所有年份的碳排放核算數據的頻次。將有核算數據的文獻發表年份進行統計并列入圖表,以此反映核算數據和文獻發表的時間熱度(圖3)。從圖3可見,1978—2008年的核算數據頻次逐漸增多,并在2008年達到峰值,2009—2016年核算數據頻次逐漸減少。1978—1999年核算數據頻次較少,說明該時期相關統計數據難以獲取且不全面。核算數據頻次較多的年份集中在2000—2012年,說明該時期相關數據較全面和容易獲得。2013—2016年核算數據頻次較少,但論文發表篇次較多,兩者總體呈“剪刀叉”,說明論文發表年份與核算數據年份存在顯著的時滯性,這從側面反映出近年發表的論文使用數據較陳舊,不能很好地反映碳排放現狀,主要原因是最新數據獲取更難。此外,國家公布的統計數據本身具有滯后性,加之論文發表周期較長,這是導致文獻數據陳舊的一個重要客觀因素。

圖3 1978—2016年新疆碳排放核算數據時間分布

空間熱度:基于樣本文獻的熱度分析,可得到新疆不同地區碳排放核算研究頻次,以分析新疆各地市州縣級單位和其他區域的碳排放核算現狀。

地市州分布:本文對全疆15個地市州碳排放核算研究的頻次進行了統計,以分析疆內碳排放核算研究的地市州分布特征,見圖4。烏魯木齊市和克拉瑪依市的研究頻次較高,分別為21篇、14篇。烏魯木齊市是全國低碳試點城市，克拉瑪依市是全國環保模范城市,兩者GDP位于全疆前列,經濟發展水平高且工業比重較大。孫慧研究發現，烏魯木齊市和克拉瑪依市為碳高排放區域,年均工業碳排放量占新疆年均工業碳排放總量的58.36%[16],低碳經濟發展需求和高碳排放現狀的矛盾突出,因此兩者受研究者關注的程度較高。其他地市州的研究頻次相近,哈密市和吐魯番市研究頻次均為12篇,和田地區、博州、巴州、伊犁州的研究頻次均為11篇,塔城地區、克州、喀什地區、阿勒泰地區、阿克蘇地區的研究頻次均為10篇。由于其他地市州大多為碳匯區和低排放區,碳排放量較少,且相關數據資料缺失,故受關注程度較低。

圖4 新疆部分地市州碳排放核算研究頻次分布

縣級單位分布:縣級單位為縣和縣級市。據統計,樣本文獻中出現縣級單位碳排放核算研究頻次最多的是石河子市,有11篇。由于石河子市的地區生產總值位于全疆第三,經濟發展水平較高,且第二產業比重較大,為全國文明城市,在低碳環保政策需求的引導下對該市碳排放核算問題的關注程度較高,研究頻次在全疆位列第一。伊寧市、博樂市、阜康市、奎屯市、和田市、烏蘇市、昌吉市等縣市均只有1篇。這些縣市人口較少、地區生產總值低,且大多為低碳排放的碳匯區,相關數據資料不全面,因此碳排放核算研究頻次較低。

其他區域分布:天山北坡經濟帶作為疆內重要的城市群,樣本文獻中對碳排放核算研究的文獻只有3篇,分別是孫慧[26]、張萌等[27]、陳煜等[28]。自2011年《全國主體功能區規劃》提出“天山北坡經濟帶”概念以來,研究該地區碳排放核算的文獻頻次較少。由于該地區包括22個縣市,碳排放核算所需的資料數據缺失,碳排放核算研究成果較少。

2.2 核算要素特征

核算方法:對新疆碳排放核算研究,研究者大多采用政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2006年編制的《國家溫室氣體清單指南》[29]中提供的能源系數法和相關系數,研究文獻共71篇。另有部分研究者采用不同的碳排放核算方法和相關系數,現將幾種差別較大的核算方法匯總見表1。考慮到空間擬合法在專門針對新疆的碳排放核算研究的文獻鮮見[30],因此本文重點從實測法、物料衡量法、能源排放系數法、能源比例分攤法和土地利用系數法展開探析。

表1 新疆碳排放核算方法匯總

注:同一文獻采用兩種及以上方法的、選取其主要方法和難以區分主次方法的,同時計入不同的方法中。

核算數據來源:新疆碳排放研究的相關數據大多涉及能源、人口、經濟和第一、二、三產業等,數據來源主要集中在各級各類統計年鑒和公報,如歷年《中國統計年鑒》、《新疆統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》、《中國農村統計年鑒》、《新疆國土資源公報》等。大部分文獻在碳排放核算時采用的碳排放系數取自IPCC提出的《溫室氣體排放清單指南》。

核算范圍:新疆碳排放核算研究范圍邊界劃定為三大范圍:一是指城市轄區內所有人類活動導致的直接排放,包括城鎮內的能源活動、工業生產過程、農林業、土地利用變化和廢物處理產生的溫室氣體排放;二是指為了滿足城市電力、供熱/制冷導致的城市轄區外的二次能源產生的排放;三指由城市內部活動引起,產生于轄區之外,但未被范圍二包括的其他間接排放[42]。本研究所列舉的碳排放核算結果主要以范圍一和范圍二為主,涉及省級/市級轄區內的能源活動、工業生產過程、農林業、土地利用變化。例如，劉曉婷等核算了新疆能源消費碳排放；唐洪松等核算了新疆不同土地利用類型碳排放；蘇洋等核算了新疆農牧業碳排放。

2.3 核算數據差異

區域視角數據差異:從樣本文獻中直接提取新疆碳排放數據的文獻有31篇,其中4篇文獻數據差異較大不列入圖表分析,見圖5—7。1978—2013年27個樣本文獻的能源碳排放核算數據總體呈上升的趨勢,說明新疆能源消費碳排放量在逐年遞增。1978—1999年碳排放量增幅緩慢且整體基本持平,該時期由于新疆經濟發展水平不高、對外開放程度較低、高耗能高污染高排放企業數量少、能源需求量少,因此碳排放量較低;2000年以后碳排放量逐年遞增且增幅較大,主要是2000年國家實施西部大開發戰略,新疆在能源輸出與承接東部產業轉移的過程中增加了眾多高耗能高污染高排放企業,導致碳排放量迅速增加。

圖5 基于3種能源的新疆能源消費碳排放核算數據比較

圖6 基于4種能源的新疆能源消費碳排放核算數據比較

圖7 基于多種能源的新疆能源消費碳排放核算數據比較

不同文獻的碳排放核算數據有所差異,整理發現部分研究者核算的碳排放數值較大[20,21,43-49]。其中,容建波[20]、李記紅[21]的核算結果存在較大偏差,2012年差值最大為36951.18萬t。經過比對發現,李記紅[21]核算了10種能源,容建波[20]核算了8種能源,而造成這種差異的主要原因是兩者核算方法和折算系數存在著差異。趙慧敏等[47]核算的3種能源碳排放量數值高于孫婷[45]、齊敏[50]、霍金煒等[51]、楊辰晨[49]核算的15—20種能源碳排放量數值,原因是趙慧敏等[47]使用的核算方法較簡易粗糙,核算采用的能源消費數據殘缺,導致核算結果偏低。其他樣本文獻的碳排放核算數值趨勢大體一致,核算結果差異較小。有研究者還核算或預測了1995—2020年不同階段和年份的碳排放量,結果表明1995—2020年呈現快速增長的態勢[52,54,55],也有研究者核算了個別年份的能源碳排放量[53]。另有研究者核算了包括烏魯木齊市[57-59]在內的新疆各地市州1997—2015年能源碳排放量[28,60-64],發現此期間各地市州能源碳排放量總體呈上升趨勢,其中烏魯木齊市、克拉瑪依市的增速最顯著。各地市州碳排放核算結果以劉晨躍等[56]、馮朝陽[60]與蒲春玲等[64]、陳煜等[28]的差異最大。

為了更加直觀地表現各類能源碳排放核算數值的差異變化,本研究將能源種類數相近和能源品種一致的核算數據進行了區間分類,并借助統計軟件分析了三類區間碳排放數值的極大值、極小值、平均值和標準差(表2)。從表2可見,三類區間碳排放數值的極大值、極小值均有較大差異,說明核算數值的差異在不斷增加,標準差也逐年遞增,可見同區間能源消費碳排放核算數值之間的離散程度較大,且隨著時間的推移,碳排放量不斷增加,該指標將呈現離散程度加大趨勢。

表2 新疆能源消費碳排放核算數值離散度分析

產業視角數據差異:由于第二產業是我國能源碳排放的主體,因此本文重點分析了新疆第二產業碳排放量[65]。直接從樣本文獻中提取關于新疆第二產業碳排放數據的文獻有10篇,除3篇另行分析以外,對7篇文獻核算數據繪制成圖8。為了便于比較分析,本文將部分文獻中建筑業、工業核算數值進行加總,并統稱為“第二產業”。

圖8 新疆第二產業碳排放核算數據比較

從圖8可見,1985—2012年樣本文獻數據均呈上升趨勢,且在2000年以后部分文獻數據增幅加大,說明受國家西部大開發戰略的影響,2000年后新疆碳排放量增速加大,尤其表現在第二產業碳排放量呈逐年遞增趨勢。碳排放核算結果差異最大的是2011年劉晨躍[66]、魯航英[67]核算的第二產業碳排放量,差值為35194.43萬t。劉晨躍[66]核算的新疆第二產業和高志剛等[68](只有工業未列入圖表)核算的新疆工業碳排放量數值較高且基本吻合,魯航英[67]、陳水蓮[69]、陳曉[70]核算的新疆第二產業碳排放量數值較低也基本吻合,原因是前兩者核算方法一致,能源種類達9種,而后三者核算方法一致,能源種類只有3種。楊辰晨[49]、何昭麗等[71]、霍金煒等[51]核算的新疆第二產業碳排放量數值差異較大,原因是前者核算的能源種類達14種,后兩者能源種類只有3種。此外,閆磊、高志剛[72]核算了克拉瑪依市1999—2008年工業碳排放量,發現碳排放量逐年遞增且在2000年以后碳排量增速加大,與同期新疆工業碳排量增長趨勢基本一致。李磊[73]核算了2002年、2007年新疆國內外貿易中隱含的碳排放量和2007年新疆分行業隱含的碳排放量。需要說明的是,有研究者核算了新疆(含部分地市州)第一產業[74-79]、第三產業[80-85]1985—2013年的碳排放量,發現總體呈上升趨勢,總排放量遠不及第二產業,且數據差異與第二產業基本類似。

居民視角數據差異:據統計,樣本文獻中有5篇文獻涉及新疆或烏魯木齊市居民生活碳排放量的核算,見圖9。對新疆居民生活消費碳排量,霍金煒等[51]核算的數值較高,整體呈上升趨勢,原因是他們核算了15種能源,包括居民生活消費的熱力和電力,而陳曉[70]、魯航英[67]核算的數值較低且整體呈平穩下降趨勢,原因是他們核算的能源種類只有3種。劉晨躍[57]、齊妙青[59]核算的烏魯木齊市居民能源消費碳排量數值差異較大,原因是前者核算了煤、石油、天然氣等傳統類一次能源,后者核算的是液化石油氣、天然氣、電力等能源,缺少終端煤耗的碳排放量核算,煤在居民生活能源消費中(包括熱力、電力等煤耗)占比較高,導致了兩者的核算差異。

圖9 居民生活消費碳排放核算數據比較

核算數據差異原因:碳排放核算要素由核算方法和數據資料,包括能源種類和消費量相關系數構成。通過分析,原因主要有:①核算方法不同;②能源種類不同;③核算使用的基礎數據不一致;④折算系數存在差異。研究機構數量、跨區合作情況、基金級別不作為核算要素參與核算,但經過分析發現，此類因素與核算結果存在一定的相關性。一般認為，在碳排放核算時選擇能源種類越多,核算精度越高,而不同文獻在核算時選取的能源種類存在差異,導致核算結果出現偏差。針對文獻所列研究機構數量、跨區合作情況和基金級別3個方面系統梳理了173篇有核算方法的文獻。據統計,基金級別較高(省級、國家級)的文獻,能源種類平均為8種,基金級別較低(除國家級、省級以外)的文獻,能源種類平均為3種,一定程度上說明基金級別越高,相關核算的精度也越高。

2.4 研究支撐與成果水平

研究支撐:①基金來源。從文獻標注的基金來源看,國家自然科學基金和國家社會科學基金有59項,占28%;省部級基金有104項,占49%;省部級以下基金有46項,占22%。通過提取整理發現,2005—2015年國家自然科學基金和國家社會科學基金的立項中標題或關鍵詞含“碳排放”的共有640項,而主持單位為新疆機構、研究對象為新疆的項目只有2項,說明國家級別基金對新疆碳排放研究的資助力度較小。據統計,640項課題共產出1058篇文獻和275本專著,而主持人為新疆的論著僅有14篇(本),研究對象為新疆的論著僅有10篇(本),說明新疆碳排放研究關注度和研究力度不足。②研究機構與合作對象。研究機構主要有新疆大學、新疆農業大學、新疆財經大學等，兩個及以上研究單位的有61篇,占35%。在跨區合作情況中,疆內合作的文獻能源種類的平均值最高,疆外合作次之,疆內外合作最低。可能的原因是，新疆本土研究者更熟悉本地情況,數據資料獲取容易和全面,核算精度相對較高。值得注意的是,合作單位數量為2家時,能源種類平均值最大。

成果水平:核心期刊比重。盡管發表的期刊層次不能完全準確地反映其研究成果的水平,但一般可以反映總體的平均水平。據統計,在有核算方法的期刊論文中,核心期刊占54%,而非核心期刊占46%,成果的總體水平還有較大提升空間。

核算精確程度。碳排放核算數據的精確與否很大程度取決于參與核算的能源類型。據統計,樣本文獻中采用3—4種能源(煤、石油、天然氣、風/核電)的篇數最多,而采用8—10種能源的篇數其次,采用15—20種能源的僅有4篇,說明采用3—4種能源類型居多。能源種類越細分,供核算使用的能源平衡表數據的獲取越難、數據缺失越嚴重,這可能是導致碳排放核算精度較低的重要原因。

3 結論與政策啟示

本文從3個方面分析了新疆碳排放核算研究的基本現狀,得出以下主要結論:①2010年以來,新疆碳排放核算研究熱度快速增長,總體呈現北高南低,其中對烏魯木齊市的研究熱度最高;同時,碳排放核算數據具有顯著的滯后性,核算數據年份與文獻發表年份時滯差距較大,總體呈加劇的趨勢。②核算的基本方法較為單一,具體方法較繁雜,主要有能源排放系數法、物料衡量法等；基礎數據主要來自各級各類統計年鑒,核算范圍主要為直接碳排放,核算尺度多為“自上而下”的宏觀層面。③近30年來,基于區域、產業和居民視角的核算數據均呈現增長趨勢,但存在較顯著差異性,尤以新疆省級能源消費總碳排放和第二產業碳排放最顯著。主要原因是核算方法(包括能源種類、折算系數、具體核算公式)、基金級別等方面的差異。④基金支撐非常有限、研究合作相對不足與成果整體水平偏低呈現顯著的相關性。

政策啟示有:①疆內各高校和科研機構應加強合作交流,同時與發達地區高水平的科研機構建立交流平臺,學習先進的研究方法與手段。②新疆地方政府應盡快建立碳排放基礎數據庫,尤其應加快建設規模以上企業、居民生活全覆蓋的碳排放監測平臺,開展綠色低碳績效評價,提高現有統計數據的對外開放程度,建立和完善碳排放統計和管理制度。③“欠發達地區碳排放核算研究”領域的國家級和省部級等基金資助力度有待加強。加強地方政府與研究機構的交流合作,加快推進低碳試點城市的基礎研究,發揮其示范和借鑒作用,逐步建立既遵循國家核實的一般原則,又具有欠發達地區特色的碳排放核算體系。

4 討論

亟待討論和研究的問題是:①碳排放核算方法體系。本文提到的“新疆碳排放”核算研究的類型多數是以能源平衡表為基礎的直接碳排放,間接碳排放的核算研究極少。當前新疆面臨能源輸出、承接東部產業轉移。“一帶一路”核心交通樞紐存在“碳轉移、碳泄漏”等問題,在以上經濟活動中還存在大量“隱含碳”,因此間接碳排放的核算方法研究對新疆日趨重要。②碳排放核算研究成果的應用。盡管現有新疆碳排放核算研究的成果大多是政策建議,此類研究在應對氣候變化方面具有積極的參考意義,但“學者研究成果—政府政策制定—社會具體實踐”三個環節的互動機制亟待深入探究。查證和量化研究成果應用程度(如政府采納、企業、居民的社會實踐)將是重要的研究內容。③碳排放數據統計與管理制度。新疆碳排放核算的基礎數據源缺乏,現有官方碳排放數據開放共享度嚴重不足,不利于學者研究和公眾了解,也不利于公眾參與低碳政策制定、執行與監督，因此碳排放數據統計與管理制度研究迫在眉睫。④碳排放研究尺度。現有研究集中在省級或部分地級市尺度,縣級市尺度的研究較少,具體到企業與家庭層面的微觀尺度研究更少。在城市范圍內,大型工業企業、城市居民家庭是碳排放的主要來源,也是低碳政策和相關系數的執行者,因此微觀層面的人為源碳排放問題研究有待加強。