文献阅读 | 经济结构变化对中国二氧化碳排放峰值的影响

题目

Role of economic structural change in the peaking of China's CO2 emissions: An input–output optimization model

作者

Yuqi Su, Xin Liu, Junping Ji , Xiaoming Ma

期刊

Science of the Total Environment

时间

2021年3月

链接

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143306

研究内容

为了应对气候变化，中国政府已经宣布将在2030年实现碳达峰。各种情景研究表明，能源领域的技术进步，如能源效率的提高和可再生能源的使用，将是中国碳排放达峰的主要决定因素。然而，这些研究大多未能反映出中国经济正从能源密集型产业转向非能源密集型产业这一事实，而这一过程可能也在减少碳排放方面发挥了重要作用。为了评估经济结构变化对碳排放的影响，该研究建立了投入产出优化模型，并进行了相应的情景分析。

研究方法

投入产出-优化模型

该研究中采用的最为核心的模型是优化模型，该优化模型的社会经济约束主要包括消费结构、经济增长、能源需求、二氧化碳排放、就业和产业结构的转型等等，其目标函数是整体社会福利最大化，基于这些约束条件和目标函数求解。

投入产出模型受社会经济体系中规律的制约，对深入分析经济结构的调整和产业部门的相互依赖关系具有重要意义。该研究也使用了投入产出模型，以满足产业之间的平衡关系。

采用分解方法可以分析二氧化碳排放量变化的影响因素和驱动力，该研究也使用LMDI分解方法对于2010-2035年中国各类部门碳排放变化的驱动力进行了分析。

研究结果

二氧化碳达峰路径

总体而言，在2010-2030年间平均GDP增长率高达5.6%的情况下，中国二氧化碳排放在2030年达到峰值12.41Gt，累积碳排放量达到217Gt。中国在1995年至2009年碳排放量的年平均增长率为6%，而在2010年至2030年间，这一数值将下降至2%。另外，在最优产业结构下，2030年中国的GDP将达到20.6万亿美元（以2009年的价格水平计算）。

在优化结果中，中国的第三产业增加值将大幅增长，其占GDP的比例将从2009年的43%上升到2030年的85%，平均年增长率高达8.3%。2030年第三产业的增加值将达到14.2万亿美元，是2010年水平的6倍。相反，第二产业在GDP中的份额会下降。在2009-2035年期间，中国的能源强度和碳排放强度将分别下降66%和63%。2005年，中国的碳强度为2.7Gt/万亿美元，将下降至2020年的0.9Gt/万亿美元和2030年的0.6Gt/万亿美元，超额实现2020年和2030年碳强度相比于2005 年水平降低40-45%和60-65%的目标。

图1 2009-2035年GDP和碳排放的优化路径

图2. 中国能源和碳强度水平下降程度(2010年所有指标的水平均设定为1)

部门碳排放

从行业的角度来看，不同行业的碳排放达到峰值时间有所不同，如图3所示，第二产业将在2021年实现碳达峰，能源密集型产业将在2030年达到排放峰值。2009年至2030年，第三产业碳排放将呈上升趋势，而焦炭、成品油与核燃料（C8）、化工产品（C9）、其他非金属矿产（C11）、金属加工（C12）、燃气供水（C17）几个行业2030年碳排放占比将减少5%，占中国生产过程中直接碳排放的77%。所有能源密集型行业和部门都将在2030年之后开始减少排放。到2030年，国防和公共安全(C30)和其他社会服务(C33)部门将产生更多的碳排放，占到2030年第三产业总排放量的一半以上。从2009年到2030年，家庭直接排放的占比从7.2%下降到4.2%，但在2030年后呈上升趋势。

图3. 2009-2035年中国各部门碳排放量

部门增加值

能源密集型行业中，金属加工(C12) 以及化工产品(C9)部门占2030年前能源密集型行业增加值的一半，2030年以后，化工产品(C9)将成为能源密集型行业中增加值比重最大的部门。

第二产业中，2009年至2035年，采矿业(C2)以及食品饮料和烟草行业(C3)的增加值将分别增长160%和226%，成为第二产业的主导部门。在第三产业中，金融中介(C27)和房地产活动(C28)在2030年将快速上升，占第三产业增加值的比重最高，如图所示。

图4. 2009年至2035年，能源密集型产业，其他第二产业以及第三产业的行业增加值

部门碳排放强度

从2009年到2035年，中国的碳排放强度将呈下降趋势。对于能源密集型部门，碳强度的下降程度从35%到60%不等。与2009年相比， 贡献了大量碳排放的燃气和供水(C17)部门的碳排放强度将下降57%。其他非金属矿物(C11)的碳强度也将下降至5Gt/万亿美元以下。

2035年左右第二产业的碳排放强度将约为1Gt/万亿美元。在第三产业中，与交通运输相关的部门，包括陆运（C22）、水运（C23）、空运（C24）和其他运输行业（C25），将会排放出更多的二氧化碳且其碳排放强度也高于其他第三产业。

图5. 2009年至2035年，能源密集型产业，其他第二产业以及第三产业的碳排放强度

LMDI分解结果

在本研究中，我们采用了LMDI分解方法来分析中国2010-2035年间碳排放量变化的影响因素。

由工业向碳强度更低的服务业的产业结构转变对于2030年的碳排放达峰至关重要。总的来说，从2010年到2035年，中国的工业二氧化碳排放量将增加4.3Gt。工业活动的增加带来了碳排放的增加，而结构调整效应可导致二氧化碳排放的减少，虽然这一效应要小于生产活动增加带来的影响，但他在连续的时间区间保持着增长趋势。

图4. 四类行业2009年至2035年碳排放量变化LMDI分解结果（注：(a)第一产业、(b)能源密集型产业；(c)第二产业；(d)第三产业）

2010-2035年，能源密集型产业，第三产业和第二产业的排放量将分别增加3Gt，0.82Gt和0.23Gt。

结构变化效应对于四个产业都是减排因素之一，其对能源密集型产业的影响最为显著。相反，这四个行业的生产活动效应会导致2010年到2030年二氧化碳排放量的增加。结构变动效应呈递增趋势，而生产活动效应呈递减趋势，特别是在能源密集型产业和第三产业中，二者的变化趋势在二氧化碳排放轨迹预测中起着至关重要的作用。

研究结论

该研究旨在研究经济结构的调整是否会强烈影响中国二氧化碳排放的发展轨迹，我们发现中国的二氧化碳排放可以在2030年达峰，结构优化后的排放量峰值为12.41Gt，发展模式从第二产业为主导转变为服务业为主导。此外，由于第三产业的快速增长，中国将在2009-2035年期间保持5.6%的中高经济增长率。加快中国经济转型的步伐将非常有利于中国二氧化碳的减排，分解结果也表明，正是产业结构的转变帮助中国较早实现碳达峰。

编辑&排版：马啸天

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