碳中和目標下四川省低碳效率區域差異性

陳軍華 李喬楚 何 京

西南石油大學經濟管理學院

0 引言

習近平主席在第75屆聯合國大會上進一步強化了中國應對氣候變化的行動和目標，提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。實現2060年“碳中和”目標，是中國助力全球達成凈零排放的關鍵一步，順應了全球疫情后實現綠色復蘇與低碳變革的潮流[1]。能源活動在中國碳排放貢獻中占據主導地位[2-3]，而四川省作為我國的清潔能源大省和能源輸送樞紐，需積極響應中國向國際社會做出的減排承諾。但與此同時，四川省各市（州）的經濟發展、資源稟賦等存在不均衡性，難以經歷相同的路徑實現低碳發展。因此，在“碳中和”目標下構建四川省不同區域低碳發展水平的效率測度模型，并科學評估各市（州）低碳效率的空間分異尤為重要。

現有研究通常采用數據包絡分析法（Data Envelopment Analysis，DEA）對區域低碳效率開展測度。Mehmood等[4]基于數據包絡分析模型探討了世界各大經濟體近十年低碳效率的時空變化規律，研究認為中國在中等收入國家中效率值較優。Iftikhar等[5]運用網絡DEA模型分析了各大經濟體的二氧化碳排放效率，認為89%的二氧化碳排放都是源于經濟和分配效率低下。高贏等[6]運用US-SBM模型動態評估了“一帶一路”沿線32個國家1996—2015年的低碳發展效率，探討了影響效率變化的內在驅動因素。劉翔等[7]以推動地區經濟發展與控制二氧化碳排放為關鍵目標，選用包含非期望產出的SBM模型測度了中國30個省份2000—2012年的低碳效率，并基于此探討了各個省份減排潛力的動態變遷。周平[8]利用超效率DEA模型測度了“十二五”期間湖南省14個市（州）的低碳效率，分析了低碳效率的空間分異特征及其成因。Zhou等[9]基于2005—2014年的面板數據，采用考慮非期望產出指標的超松弛測度（Super-SBM）模型，從資源投入（RI）、經濟效益（EB）和環境影響（EI）三個角度探討了廣東省21個城市的低碳生態效率及其時空分異。

迄今為止，基于DEA的低碳效率研究在理論和實踐上都取得了一定進展，豐富了人們對經濟與生態關系的認知。然而，現有研究在測度低碳效率時大多未考慮到森林生態系統的固碳效應和科學技術進步的節能減排效應，且在區域低碳效率空間分異的可視化分析方面還存在可供完善之處。隨著“碳中和”目標的進一步提出，四川省作為我國清潔能源示范省，亟需積極應對能源安全與生態安全問題，妥善處理經濟發展與環境保護間的矛盾。鑒于此，筆者選用考慮非期望產出的超效率SBM模型（Undesirable-Super-SBM Model），將森林碳匯與技術創新納入評估指標體系，基于包含更多自由度和樣本可變性的面板數據，對2005—2019年四川省及其所轄21個市（州）的低碳效率進行測算，并結合GIS空間分析技術科學研判區域間低碳效率的空間分異，以期為各級政府制定更為合理的低碳轉型策略提供參考借鑒，全面推動落實中國2060年“碳中和”目標的省域行動。

1 模型構建與數據來源

1.1 Undesirable-Super-SBM模型

數據包絡分析法來源于“相對效率評價”概念，在效率測度與決策領域得到了國內外學者的普遍認同與廣泛應用[10]。由于在效率評價過程中經常出現多個決策單元（Decision Making Units，DMU）具有100%“有效狀態”的情況，此時通過傳統DEA方法測度的效率值均為1，因此難以對其開展進一步的分析與排序。為了給效率分析提供更為合理的評估值，Anderson等[11]提出了超效率DEA模型（Super-SBM Model），在該模型中一個有效DMU的投入數量可以按照比例增加，而效率值保持不變，投入增加的比例即為此DMU的超效率評估值，而且在此模型下有效DMU的超效率值通常大于1，從而能夠直觀地把握多個有效DMU的效率差異。筆者結合Tone[12]和Li等[13]的研究方法，選用考慮非期望產出的Super-SBM模型開展后續分析。假設任一生產系統具有n個決策單元，表示為DMUj（j=1,2,…,n），每個決策單元包含m個投入xi（i=1,2, …,m），l1個期望產出yrg（r=1,2,…,l1）以及l2個非期望產出yrb（r=1,2,…,l2）[14]。因此，含有非期望產出的超效率SBM模型方程為：

其中

式中ρ*表示決策單元的目標函數值，即低碳效率值，其取值可大于1；λ表示決策單元的權重變量；S?、Sg?、Sb?分別表示投入、期望產出與非期望產出的松弛變量。當且僅當ρ*≥1且S?、Sg?、Sb?均為0時DMU有效，且ρ*越大DMU的相對效率水平越高；如果ρ*＜1，則DMU與生產前沿面上的決策單元相比存在一定的效率損失，需要通過調整投入或產出以達到有效值[15]。

1.2 指標選取與數據來源

“碳中和”是指通過節能減排、植樹造林等形式，抵消日常生產生活中產生的CO2排放量，將人為活動排放對自然環境造成的影響降低到可以忽略的程度，達到人為碳源和碳匯新的平衡[16]。本文在構建投入產出指標體系時考慮到森林碳匯與技術創新對碳排放的抑制作用，以求將經濟發展的規模和速度限定在資源承載和環境容量容許的范圍之內，將能源利用效率、低碳科技創新、國土綠化水平作為評估依據，在投入同等生產要素的同時以凈碳排放量最小化、經濟發展水平最大化作為目標導向，構建DEA模型的生產前沿面。低碳效率越高，則越有利于盡早實現碳排放達峰，乃至進一步實現碳中和，通過不同區域效率水平的劃分，也可為差異化碳中和方案的制定提供實證依據。基于此，本文采用四川省及其所轄21個市（州）2005—2019年的面板數據，在“碳中和”理念下從省域和城市層面評價了四川省的低碳效率。投入指標包括能源投入、勞動力投入、技術投入以及資本存量；期望產出指標為四川省及其各市（州）歷年實際地區生產總值（GDP）；非期望產出指標為CO2凈排放量，其估算參照了《IPCC國家溫室氣體清單指南》的要求，選取能源活動和工業生產作為主要碳排放源，同時為了考慮森林碳匯對碳中和目標下低碳效率提升的驅動作用，在測算碳源排放量以外著重分析了林木生長過程中的碳吸收量。其中，能源投入以四川省及其各市（州）歷年煤炭、石油、天然氣等一次能源消費量表示，為了消除單位差異造成的影響，統一將其折算成標準煤進行計量；勞動力投入以四川省及其各市（州）歷年從業人數表示；技術投入以四川省及其各市（州）歷年科學技術支出占公共預算支出的比重表示；資本存量基于單豪杰[17]與張健華等[18]的方法進行估算。為了消除價格指數的影響，資本存量與地區生產總值分別折算成以2005年為基期的不變價格。原始數據來自2006—2020年的《中國統計年鑒》《四川省統計年鑒》[19]以及各市（州）的統計數據。

2 四川省低碳效率實證分析

利用MaxDEA軟件，基于考慮非期望產出的Super-SBM模型，分析得到2005—2019年四川省及其各市（州）的低碳效率值如表1、2所示。

考慮到四川省各市（州）低碳效率的空間異質性，結合ArcGIS 10.8地理信息系統開展區域低碳效率的可視化分配[20]，得到圖1所示的四川省低碳效率空間分布示意圖。

由分析結果（表1、2與圖1）可分別從省域視角與區域視角得出以下結論。

表1 2005—2012年四川省及其各市（州）低碳效率值表

2.1 省域視角

近年來四川省低碳效率整體上穩步提升，這主要得益于堅持以國家清潔能源示范省建設為目標導向，統籌發展與生態安全，強化系統觀念，持續推進四川經濟體系、產業體系、能源體系綠色低碳轉型，并高度重視林業增匯減排的特殊作用，森林生態系統年固定碳量超過7 000×104t，對碳源排放的對沖作用日益凸顯。2019年四川省低碳效率測度值達到0.778 7，但距離有效生產前沿面仍有待進一步加強，造成這種現象的主要原因為：①以火力發電為主的能源加工業和以鋼鐵、水泥為主的工業能源消耗是四川省碳排放的主要來源，由于化石能源的自身性質，煤炭、石油的碳排放系數遠遠高于其他能源，在燃燒過程中不可避免地導致大量CO2排放。在技術水平與基礎設施約束下能源轉型需要在較長時間跨度內完成，經濟社會發展對化石能源的依賴至少在幾年內無法實現根本性轉變[21]，因此能源結構優化升級對區域碳減排的優勢和效益在短期內不能有效凸顯。②人口規模擴張對碳排放的貢獻不容忽視，21世紀以來，計劃生育政策導致的人口增速減緩有效控制了人口因素對碳排放的影響，但近年來隨著我國老齡化問題逐漸加劇，三孩生育新政策開始全面實施。一方面人口規模的擴大必然需要更多的資源來滿足人們生產、流通和消費需求，從而導致能源的直接消耗以及消費商品和服務造成的間接消耗增加，引發碳排放量增長；另一方面，人口規模的擴大進一步加大了人類對生態環境的影響，更多的森林和土地資源被投入生產生活中，從而減弱了森林生態系統的固碳作用。

四川省低碳效率在2009年以及2013—2014年期間出現短暫的下降趨勢，造成這種現象的主要原因為：①2009年國際金融危機持續對四川省經濟發展造成沖擊，汶川特大地震災后恢復重建也帶動全社會能耗明顯增加，大量成品油從省外調入用于抗震救災工作，為四川省節能減排工作帶來了較大壓力；與此同時，2009年四川省森林火災受災面積達到歷史最高值2 577.20公頃（1公頃＝1×104m2），在一定程度上削減了森林生態系統作為碳排放吸收匯的能力。②2013年四川省能源消費總量達到歷史最高值，2014年石油消費總量達到歷史最高值，且其碳排放系數在化石能源中位居首位，均造成能源活動碳源排放量陡增；2013年四川省鋼鐵產量達到歷史新高，其中生鐵、粗鋼產量較上一年分別增長20.43%、44.82%，2014年四川省水泥產量較上一年增長4.92%，對工業生產碳源排放量產生顯著的激勵作用。在上述因素的共同作用下，四川省在2009年以及2013—2014年期間低碳效率相對較低。

值得注意的是，在2009—2010年與2014—2015年兩個時間節點，四川省低碳效率呈現顯著的增大趨勢，可將其解釋為“十一五”及“十二五”規劃目標的加快推進，此現象從側面凸顯了國家戰略與區域低碳效率之間的重要關聯作用，為國家五年規劃的持續推行提供了有效支撐。自2016年四川省低碳效率開始加速上升，這是由于近年來隨著國內外經濟環境發生巨大變化，為了適應低碳發展新格局、加快向全面協調可持續的經濟發展方式轉變，四川省逐漸進入新型工業化階段，大規模深入開展“綠化全川”行動，帶動全省單位GDP能耗平穩有降、碳排放逐年遞減，節能減排成果顯著。與此同時，隨著“碳達峰、碳中和目標”“成渝雙城經濟圈”戰略的提出，將在西部形成高質量發展的重要增長極，在低碳發展道路下四川省未來將不斷轉變經濟發展模式，立足于源頭不斷提升發展質量，因此“十四五”期間四川省的低碳效率有待進一步提升。

表2 2013—2019年四川省及其各市（州）低碳效率值表

2.2 區域視角

2005—2019年四川省各市（州）低碳效率分異顯著，呈現出東南部較高、西北部較低的特征。其中，成都、德陽地區經濟發展水平較高，建城歷史悠久，城鎮化邁向中后期，城市基礎設施相對完善，是四川省低碳轉型的先發優勢型地區。成都市作為四川省的省會，交通便利，人均GDP接近中等發達國家水平，區位優勢與決策自主權進一步擴大了其在國家支持、對外開放、吸引外資等方面的優勢。成都市是四川省唯一的特大型城市，更有利于附加值較高的生產性服務業發展，2019年第三產業占地區生產總值比重高達65.57%，在21個市（州）中位居首位；2019年成都市科學技術支出占公共預算支出總額的5.27%，在四川省各市（州）中名列前茅，為碳排放達峰乃至碳中和目標提供了有效的綠色技術支撐；與此同時，成都市在2017年成為國家第三批低碳試點城市，創新實施“碳惠天府”計劃和探索碳排放達峰追蹤制度，并首次提出建設城市碳匯能力體系，持續增加全市森林覆蓋率和中心城區綠地率，2019年林木綠化率達44.73%，在上述因素的共同助力下，成都市2019年人均碳排放位列北京、上海、廣東、深圳等全國十大城市最低，低碳效率由2016年的0.950 8不斷上升至2019年1.077 2，居全省首位，已初顯碳達峰趨勢。德陽市是四川省第二大工業城市，但從2015年開始，德陽市逐步開展“國家節能減排財政政策綜合示范城市”建設，圍繞城市產業低碳化、交通清潔化、建筑綠色化、服務集約化、主要污染物減量化、可再生能源和新能源利用規模化等進行了一系列探索，在火電、水泥、平板玻璃、燃煤鍋爐、落后產能淘汰五大領域深挖減排潛力，節能減排工作成效明顯，故區域低碳效率位于全省前列。

攀枝花市作為中國重要的煤炭與鋼鐵資源產地，長期以來資源的超負荷開發造成前期區域碳排放量持續增長與生態環境顯著惡化。近年來，攀枝花市以開展淘汰落后產能、節水和降碳工作，積極推行循環經濟發展為重點，針對冶金、鐵礦采選、鋼鐵、有色金屬冶煉等重點行業企業開展強制清潔生產審核，通過加強源頭控制、強化綜合利用等舉措，有效促進了工業產業的綠色、循環、低碳發展。與此同時，攀枝花市在公眾宣傳領域以“節能宣傳周和低碳日”等活動為載體，加強節能減排法律法規的宣傳貫徹工作，著力在全社會營造濃厚的高質量發展氛圍，助力公眾樹立綠色發展理念，積極倡導綠色低碳的生產生活方式，從而帶動區域低碳效率從2005年的全省末位不斷提升至2019年的全省第二位。

自貢、綿陽、遂寧、樂山等地區人口稠密，城鎮化邁向中期，城市基礎設施相對完善，在國家政策扶持、節能減排空間等方面存在優勢，是四川省低碳轉型的發展型地區。但在產業結構上，2019年自貢、綿陽、遂寧、樂山第二產業占比分別達到40.09%、40.31%、45.72%、43.04%，故呈現第二產業比例大、重工業突出等特征，而工業部門是能源消費和碳排放的主體，尤其是采礦、汽車、鋼鐵、交通、化工、建材等高能耗產業的發展，與此同時，部分企業認為“低碳發展”必然帶來高成本、低利潤，對“碳交易”知之甚少，抵觸情緒嚴重。因此雖然目前區域低碳效率較高，但若不創造性地快速提高清潔低碳能源比重、加快各產業領域的綠色發展，碳減排進程緩慢的態勢很難改變。未來上述區域在面對產業發展固化問題時可采取“化整為零”的手段，設計有益于提升清潔能源企業競爭力的政策，對低碳轉型力度較小的區域重點打造“低碳、零碳、凈零碳”試點園區，實施行業產業低碳準入制度等創新型解決方案，以小見大，逐步形成低碳發展的示范效應；對低碳轉型力度較大的區域深入淘汰落后和化解過剩產能，重手實施環境修復與治理，或積極打造以低碳教育、能源文化為核心的生態旅游小鎮。

阿壩藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州等川西高原地區低碳效率較低，2019年測度值分別為0.342 4、0.643 0，這是由于上述地區生態環境脆弱、地質構造復雜，城鎮化水平較低，工藝技術水平落后，居民受教育程度普遍不高，環保意識薄弱，生存壓力與環境壓力對低碳轉型進程產生顯著阻礙，其結果是綠色低碳理念和清潔生產方式難以推進，減排措施實施效果不佳。但近年來，隨著“共享單車變球場”、川西北退化土地造林再造林、光伏扶貧等項目落地西部地區，積極倡導了綠色低碳的生活理念，以綠色減貧推動精準扶貧，彌補了單一依靠政府補償標準偏低的生態補償政策缺陷，讓居民享受到了科技和環保帶來的實惠，推動了民族地區的可持續發展。與此同時，川西高原風能、光伏發電、水電資源得天獨厚，其中水電是四川最可依賴的清潔能源，也是實現“碳中和”目標的重要保障，因此未來區域低碳發展具有良好前景。達州、雅安等地區也屬于四川省低碳轉型的潛力型地區，2019年測度值分別為0.603 7、0.645 3，其面臨著地理區位優勢弱、資源依賴性強、轉型內生動力不足、低碳創新人才吸引力不足等一系列挑戰。但與此同時，區域內森林資源豐富，尤其雅安市森林覆蓋率達65%，位居全省第一，并在2018年獲授“全國森林旅游示范市”，為全省碳匯儲量的增加提供有力支撐。未來上述區域應準確把握“綠色低碳”要義，充分依托自然資源優勢推動一、三產業深度融合，規避“先發展后治理”的盲目路徑，避免成為高能耗、高碳排產業的“污染避難所”。

3 提高低碳效率的建議

1）定位不同區域低碳發展優勢，因地制宜開展差異化碳中和工作。對于低碳轉型的先發優勢型地區，應立足自身的區位和資源優勢，加快發展新一代信息技術、生物技術、新能源汽車、智能電網、節能環保、電子信息為主導的綠色低碳產業，推動互聯網、大數據、人工智能、5G等新興技術與綠色低碳產業深度融合；加大新興技術高端人才培養，推動設立西部環境交易中心，爭創氣候投融資、碳排放權交易國家級試點，當好“引領者”“推動者”“先行者”，助力四川提前碳達峰和碳中和。對于低碳轉型的發展型地區，應在傳統支柱性產業基礎上尋求新的發展增長點，加強低碳技術創新的區域合作，支持火電、鋼鐵、水泥、玻璃等行業加快現役高碳機組超低排放和節能升級改造，鼓勵相關行業探索節能減碳技術推廣機制；對新增產能實行具有一票否決的“碳評”制度，從源頭上杜絕落后工藝項目上馬，讓低碳企業的產品和服務暢通無阻，對低碳企業實行減稅降費和低息貸款政策，助力解決四川碳減排的負外部性問題；與此同時，借鑒歐盟公平轉型機制，推動設立“減碳扶持”專項資金并對此區域傾斜，幫助和支持傳統能源產業工人的培訓和轉崗，盡量避免出現因低碳轉型而導致的陣痛。對于低碳轉型的潛力型地區，可大力引進低碳振興項目，推動基礎設施建設，完善人才引進激勵機制，同時立足自身生態優勢聚焦森林康養小鎮、綠色農業園區、低碳文化旅游景區等示范工程，融入“藏族文化”“熊貓文化”“茶馬古道文化”等特色元素，加大“互聯網＋”旅游宣傳營銷，推進“3＋N”生態特色經濟走廊、脫貧攻堅造林專業合作社建設，持續探索“綠色低碳”與“脫貧攻堅”共贏的新路徑。

2）強化綠色技術支撐，構建綠色低碳循環發展的經濟體系。成都及環成都經濟圈應加大新能源技術研發和深化創新力度以增加碳匯，推動碳捕集利用與封存（CCUS）、氫能與燃料電池、超低排放燃煤發電、綠色零碳建筑、低碳運輸裝備等技術實現重大突破，積極培育新一代信息技術、高效發電與核技術應用、新能源汽車、新材料等綠色制造產業，同時不斷壯大綠色物流、綠色金融等低碳服務業；川南經濟區應加強非常規油氣勘探開發、燃氣輪機、超超臨界煤電機組、節能/超低排放型循環流化床等關鍵技術國產化攻關，重點發展節能環保裝備與服務、廢棄物處置與利用、新材料等低碳產業，實現由能源資源提供方向能源技術服務方轉變，探索實施近零碳排放區示范工程；川東北經濟區應推動天然氣綜合開發利用、大型LNG/CNG成套裝備、工業鍋爐窯爐節能改造等領域科技攻關，深化廣元“低碳試點城市”示范作用，大力發展生態旅游、紅色文化、綠色農業、資源再生利用等特色低碳產業，同時依托天然氣資源優勢全面融入“成渝氫走廊”建設，開展天然氣摻氫摻乙醇輸送和加注技術的研發與應用；“三州一市”地區應積極探索高海拔高寒地區水電工程勘探、風光水互補開發、特高壓輸變電等關鍵技術，提升“網對網”外送調度能力，推動互聯網、物聯網與飛地經濟融合，助推大數據中心等綠色高載能產業、高原特色農牧業等生態產業建設。

3）構建林草碳匯高質量發展支撐體系，健全市場化生態保護補償機制，持續提升碳匯能力。立足四川特殊的生態區位和林木資源先天優勢，嚴格保護各類重要生態系統，穩定森林、草原、濕地的固碳作用，持續推進林草碳匯發展片區規劃建設：川西南片區，重點開發造林碳匯和森林經營碳匯項目，持續推進天然林保護工程、野生動植物保護和自然保護區建設；川西北片區，重點開發森林經營碳匯項目和造林碳匯項目，探索發展濕地和草地碳匯項目；川東北片區，重點開發竹子造林碳匯項目、竹林經營碳匯項目，加快竹林基地、竹產業現代林業園區建設；川南片區，重點開發竹子造林碳匯項目和竹林經營碳匯項目，依托“中國竹都、最美竹海”契機打造竹林生態景觀；川中片區，重點開發森林經營碳匯項目，探索發展城市森林碳匯項目，依托森林、濕地、綠道、公園等資源積極營建“綠色＋”經濟帶。與此同時，加快建立省級林草碳匯專家指導委員會和省級林草碳匯研究所，為碳匯提供技術支撐；加快建設西部碳排放權交易中心，試點探索區域性林草碳匯交易機制，鼓勵高耗能、高排放企業購買林草碳匯履行減排義務。

4）用實四川清潔能源大省基礎，科學布局能源產業集群。成都及環成都經濟圈應全面提高各行業電氣化率，發揮行業協會、專業學會和能源類高校科研院所的作用，加強清潔能源轉型國際合作，重點打造清潔能源科技創新與能源裝備制造基地，推動清潔能源與建筑、交通、工業、信息技術等領域深度融合，推廣應用“合同式能源管理”模式，規劃發展以天然氣和水電為中心的分布式能源系統，積極建設國家氫能示范城市，加快新能源乘用車和氫燃料電池汽車的部署；川南經濟區應重點建設頁巖氣生產基地，加快天然氣（頁巖氣）運輸管網、LNG接收站和地下儲氣庫等基礎設施建設，培育自主創新體系完善、產品優勢突出、市場競爭力強的頁巖氣勘探開發裝備制造產業，推進“煤改氣”“煤改電”示范樣板區建設，大幅削減煤炭特別是散煤直接消費，加快布局零碳新能源業務；川東北經濟區應重點建設天然氣生產基地，培育國內領先的天然氣化工產業集群，同時緊密結合新型城鎮化、新農村和美麗鄉村建設，大力推動生物質能試點示范；“三州一市”地區應從能源供給側助力燃煤電廠總規模的控制，重點建設水電、風電、光伏等可再生能源開發基地與外送通道，大力實施光伏扶貧工程，著力打造水電消納產業示范區，積極開展電解水制氫、推動氫能產業鏈發展，助力以新能源為主體的新型電力體系構建。