文献阅读 | 2007年-2017年中国省市碳减排评估分析

题目

Provinces with transitions in industrial structure and energy mix performed best in climate change mitigation in China

作者

Zhifu Mi & Xinlu Sun

期刊

Nature Communications

时间

2021年9月1日

一作

单位

The Bartlett School of Sustainable Construction, University College London, London, UK

链接

https://www.nature.com/articles/s43247-021-00258-9

摘要

我国已经宣布了在2060年之前实现碳中和的目标，这将是一个巨大的挑战。虽然碳排放在2013年至2016年间有小幅下降，但整体来看碳排放仍将在2030年之前持续增长。在此，本研究评估了这一时期各地区碳减排的贡献和关键因素。基于气候变化减缓指数，本研究确定了在减排方面领先和落后的省份。结果显示，工业转型程度和非化石能源发展水平决定了领先省份。因此，本研究建议促进产业结构和能源结构转型以实现碳中和目标。此外，为减少碳排放，政策制定者应警惕碳泄漏，建议建立以消费为基础的排放核算和区域间合作来激励发达地区为减缓气候变化承担更多责任。

引言

作为世界上最大的发展中国家，我国的能源消耗和碳排放自本世纪以来急剧增加。经济发展具有强烈的出口导向，并集中在制造业和建筑业。这种发展是建立在高煤炭消费基础上的，在 2000 年至 2013 年期间，我国的煤炭消费量几乎翻了三倍。这种发展模式虽使数亿中国人摆脱了贫困，但也给社会带来了各种环境和金融风险，导致在2000至2013年期间对能源密集型重工业过度依赖，碳排放量不断增加，于2006年成为世界上最大的碳排放国。2012-2013年，我国政府意识到结构性变革的必要性，逐渐进入了被称为“新常态”的发展新阶段。如何以较低的速度实现更高质量的经济增长和在环境可持续性方面取得进展是这一时期的主要目标。随着这种产业能源结构的变化，我国的碳排放量在2013年经历了一个暂时的峰值，一直下降到2016年。分析 2013 年至 2016 年间碳减排的驱动因素将为我国经济发展与碳排放脱钩提供有见地的信息。

本研究旨在评估区域在减缓气候变化方面的表现，并探讨不同区域的动机和阻碍。区域评估使用气候变化减缓指数 (climate-change mitigation index, CCMI)，从四个方面评估减缓努力：排放、效率、非化石燃料和气候政策。“排放”指标评估当前排放水平和近期排放变化，“效率”衡量能源强度和碳强度及其变化，“非化石能源”是非化石能源在能源消费总量中的份额，“气候政策”指标”比较了省级能源强度降低的气候目标与实际实现情况。为了探索不同阶段的区域表现，本研究将该时期根据全国碳排放的变化分为四个阶段：2007-2010年金融危机恢复期，2010-2013年稳定增长期，2013-2016 年为下降期，2016-2017 年为反弹期。结果表明，2013-2016年下降时期，产业转型和非化石能源发展水平决定了龙头省份。接下来，采用模糊集定性比较分析 (fuzzy-set qualitative comparison analysis，fsQCA) 分析了在区域气候减缓行动中取得更好成绩的充分必要条件。采用了四个假设与区域气候减缓动机相关的条件：化石燃料依赖、经济结构、资源禀赋和政府预算。实现碳排放峰值和碳中和的关键是推动产业结构和能源结构的转变。此外，本研究建议构建以消费为基础的排放核算和区域间合作，以激励发达地区为减缓气候变化承担更多责任。

研究结果

气候减缓区域表现

不同年份不同区域得分差距较大（图 1）。总体来看，近年来表现最差的四个省分别是宁夏、内蒙古、新疆和山西。其中三个地区位于我国西北部，反映了我国不同地区的地理属性和结构差异。表现优异的地区，除了北京之外，很少有省份能够在一直保持高位，北京在 2007-2010 年和 2016-2017 年排名第一，在其他两个时期排名第三。总体来看，云南、四川近年来CCMI得分较高，但表现并不稳定。

图1：2007年至2017年省级气候变化减缓表现

排放方面的区域表现与能源消耗一致，尤其是重工业和能源生产部门。一些省份在控制碳排放方面表现出领先作用，同时人均能源消费水平较低。例如，北京、云南、广西、湖南在整个时期的碳排放方面表现优异（图 2a）。北京自2013年以来一直位居前2位，因为其实现了碳排放量的持续下降（图 3）。2007年至2017年，工业、电力、热力生产碳排放量分别下降84.7%和24.8%，全区碳排放总量逐步下降17.4%。尽管广西近年来对整体气候减缓的贡献相对较小（除 2013-2016 年排名第 10 和第 11 位），但其能源消耗和人均碳排放量很低，3.3-4.0吨CO2排放量和 1.57- 1.87吨人均年消费标准煤。因此，广西得分较高。另一方面，宁夏、内蒙古、新疆和山西四个资源禀赋丰富的省份在排放量上大幅落后于其他省份。2017年，宁夏电力、热力生产和工业碳排放量和能源消耗量大幅增加，人均消费9.51吨标准煤，人均碳排放25.7吨。因此，宁夏这两个指数中都为零分。作为电力生产和能源产业的主要来源之一，内蒙古在我国的能源消费和碳排放量中占有相当大的比例。人均能源消费量从 6.81 增加到 7.3，能源生产和重工业部门占碳排放总量的很大贡献比例。

图2：不同省份的减缓表现

图3：分部门碳排放

由于能源结构的结构变化，2013 年至 2016 年的区域碳排放呈现下降趋势。除云南、北京和广西外，四川和海南在碳控制方面表现优异。四川省的碳排放减少主要来自煤炭开采和选矿以及电力和热力生产，分别为 8.9 Mt CO2和 30.25 Mt CO2。山西省2013-2016年碳减排量最大地区，全省碳减排量达39.2吨，占同期全国碳减排总量的7%。山西三个行业的碳排放量大幅下降，即石油加工和焦化6.67 Mt，煤炭采选4.06 Mt，电力和热力生产22.42 Mt。然而，大多数地区在 2017 年经历了碳排放反弹。例如，在云南，碳排放量从 2013 年到 2016 年逐渐下降了 12.7%，但在 2017 年增加了 8.3% 至 195 Mt CO 2。与省级能源结构变化相一致，2013 年到 2016 年全国碳减排2016年主要来自原煤使用的碳排放，而石油和天然气使用的碳排放量继续增加。     

“效率”指标的区域评估结果与经济发展相关，与“排放”结果和CCMI整体评估有较大差异（图 2b）。人均国内生产总值（GDP）最高的三个省份在提高能源效率方面表现突出，即北京、天津和上海。发达地区有足够的经济支持和技术影响，有能力提高能源效率，在该领域表现出色。例如，北京在四个评估期的效率得分分别排名第一、第二、第五和第一。CO 2吨能源消耗总量排放量从1.48吨下降到1.19吨，十年间北京单位GDP能源消耗总量下降37.4%。2007-2017年天津和上海单位GDP能耗分别下降42.0%和35.3%，主要原因在于工业发展的结构转型，以使经济发展与煤炭消费脱钩。

 西北欠发达地区，尤其是宁夏、新疆、内蒙古等地区，能源效率表现堪忧。这些省份的经济发展高度依赖化石燃料消耗和碳密集型产业。此外，这些地区的经济落后阻碍了技术更新，从而削弱了提高能源效率的能力。例如，2017年宁夏约73.2%的碳排放总量来自能源领域。同时，宁夏每千元GDP消耗2.65吨标准煤，排放2.70吨CO 2每吨能源消耗。2016年至2017年，宁夏的碳强度和能源强度分别增长了10.1%和7.6%，导致宁夏在效率提升方面的表现为零分。新疆和内蒙古的情况类似，能源部门分别占碳排放总量的 63.1% 和 73.5%。发展第三产业对于这些省份减少能源部门的负面影响很重要。此外，区域合作、促进区域平衡和发达地区的技术支持在国家层面的碳减排方面必不可少。

“非化石能源”禀赋优势、能源转型力度较大的地区在该领域表现较好。总体而言，非化石燃料发展的区域表现并不一致（图 2c)。青海地处西北高原，太阳能和水电资源丰富。青海非化石能源供应量居全国前列，2017年青海能源消费总量约16.5%来自非化石能源（按热值计算）。2013-2016年，重庆、福建非化石燃料供应占能源消费总量比重大幅提升，分别为76.4%和81.2%，

 化石资源丰富的地区发展非化石能源面临很大障碍。作为典型的能源出口省份，内蒙古在推动非化石能源本地化供应方面做得很差。内蒙古非化石燃料产量不低，2017年一次发电量为684.6亿千瓦·小时，但该地区大量向外省和国外输出电力，导致非化石燃料供应为负。很明显，能源出口地区在减缓气候变化方面承受的压力更大，而能源进口地区在一定程度上自由地依赖出口地区。为减缓气候变化迫切需要区域合作，激发供给侧和消费侧在能源转型方面的投入。

 “气候政策”的区域表现与之前指标的表现有很大不同。与其他指标得分最高出现在 2013-2016 年不同，节能减排任务的完成最好的时间为 2010-2013 年（图 2d）。2010-2013年，30个地区能源强度年均下降6.2%。

 大部分地区通过摆脱经济发展对能源的依赖，积极响应国家气候政策。贵州、吉林和河南在该领域表现最好。2013年至2016年，吉林省单位GDP能耗快速下降23.4%，降幅居全国之首。此外，2007年至2013年，吉林省能效提升幅度最大，单位GDP能耗下降53.7%。青海和甘肃2013-2016年能源强度也大幅下降，分别下降14.5%和20.5%。

 相比之下，新疆经济结构未能优化，对能源消费的依赖程度甚至更高。2013年之前，新疆能源强度增长12.2%，2013年开始下降。总体来看，2007-2017年新疆单位GDP能耗增长3.3%。

图4：能源强度下降

碳减排领跑者

北京在工业和能源转型过程中脱颖而出，在CCMI取得了相对稳定的成绩。能源消耗和碳排放量的持续下降体现了北京在控制排放和提高能源效率方面的成果。2017年北京人均碳排放量为3.92吨，全国最低。北京市工农业碳减排在相应指标上也为100分。2000年第二产业占北京GDP的比重为32.7%。随着结构调整和第三产业投资的不断推进，到2017年，第二产业占北京GDP的比重下降到19.0%。总体而言，北京代表着产业转型升级的前沿，应引领其他地区实现更具弹性和可持续的经济发展。

西南省份利用丰富的非化石能源资源，减缓气候变化的成果也令人瞩目。西南地区以云南、四川为龙头，贵州、广西紧随其后。云南和广西的优势是碳排放水平低，非化石燃料供应增加。2013年至2016年，广西电力、供热碳排放下降19.2%，指标获得100分。此外，非化石能源分别占广西和云南能源消费总量的14.3%和16.1%。贵州、四川和重庆在提高能源和碳效率方面表现突出。从 2010 年到 2017 年，贵州能源强度下降6.3-7.5%，是目标的两倍多。西南省份受益于其独特的地理条件，在非化石燃料利用方面处于我国领先地位。例如，四川有动力与非化石能源的发展相结合来解决气候问题。四川是我国最重要的清洁能源基地之一，其水电理论储备为 143 吉瓦，其中可开发利用 120 吉瓦。2017年，四川一次发电量为3216亿千瓦·小时。四川虽然是我国能源和电力的第八大消费地区，但与华北和华东地区相比，其能源消费结构是最优的。四川清洁能源消费约占其能源消费总量的40%。此外，西南五省2017年一次发电量为7776亿千瓦时，占全国一次发电总量的41.8%。

区域气候行动的动机

针对 CCMI 结果本研究分析了减缓气候变化的两种解决方案。解决方案 1 强调了化石燃料依赖和资源自给自足对气候减缓行动的影响。解决方案 2 侧重于经济结构，以第二产业的份额和化石燃料依赖为代表。这两种解决方案意味着减少对化石燃料的依赖是我国减缓气候变化的唯一途径。丰富的资源禀赋或行业依赖也会影响气候目标的区域动机和能力。以人均政府预算为代表的经济和财政实力对 CCMI 得分影响不大。

 方案一中，从外省进口能源且化石燃料占比较低的地区在减缓气候变化方面表现更好（表 1）。例如，2016年北京非化石能源占能源消费总量的12.3%，位居全国前列。然而，其能源消耗总量的约 95% 和电力消耗的 58% 来自进口。吉林的情况也类似。该省利用资源禀赋不足的优势，弥补了依赖第二产业发展的短板。相比之下，主要能源出口地区的供给侧压力非常大。例如，西北省份经济发展受益于能源部门，但他们必须承担相应的环境责任。内蒙古、宁夏和山西几乎在所有领域都表现不佳，而这些地区也是我国的电力生产基地。2016年山西和内蒙古火电总产量的约23%出口到其他省份。

表1：气候减缓的两种解决方案

在解决方案 2 中，减缓气候变化的表现突出了工业转型和经济发展与化石燃料消费脱钩的努力。北京也采用了方案二进行脱碳。工业占GDP比重不足20%，2007-2017年北京碳排放量持续下降（图 3））。虽然云南能源自给率很高，但该省压缩了产业份额，限制了化石燃料的利用，从而通过方案二更好地发挥了减缓气候变化的作用。2016年云南非化石燃料消费为14.7%，即帮助该省摆脱依赖化石燃料的团体。此外，第二产业占云南GDP的比重为38.5%，与其他地区相比偏低。

这两种解决方案在部分几个省的效果都不甚明显，这反映了气候行动不足与社会经济条件之间的不匹配，意味着离群省份在减缓气候变化方面承担的责任不足。例如，上海和江苏都属于我国最发达的省份。两省地处东部沿海，经济发展与资源禀赋高度脱钩，江苏93.7%的能源消费来自外地，上海99%以上的能源消费来自进口。2016年上海第二产业仅占GDP的19.3%，江苏为44.7%。这两个省份的主要问题可能来自于对化石燃料的依赖，上海和江苏的能源消费总量中分别有93%和94.8%来自化石燃料。这两个省份被认为是两种解决方案的异常值，有必要采取紧急行动来激励它们承担更多责任。

编辑：刘晓瑞

排版：刘晓瑞

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