我国未来人口发展与碳排放变动的模拟分析，本文主要内容关键词为：变动论文,人口论文,未来论文,我国论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F061.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1668(2011)01-0002-14
修订日期：2010-12-21
《世界人口状况2009》指出：温室气体排放量与人口增长速度、家庭户规模、年龄构成、城乡人口比例、人口性别和地理分布，以及人均收入等因素存在内在联系，可以对气候变化产生长远的影响(UNFPA，2009)。初步研究表明，现阶段我国人口发展与居民消费模式变化对碳排放具有显著影响(彭希哲等，2010；朱勤等，2010)。在人口增长速度得到有效控制的背景下，未来我国人口发展、经济增长、居民消费及碳排放具有怎样的变动趋势？相关政策调控措施对未来我国社会经济低碳发展具有怎样的影响？本文尝试基于系统动力学方法探讨上述问题。
系统动力学的主要思想是把所研究的对象看作为一个系统，对其进行一定的合理抽象，由系统要素的各种反馈关系的耦合作用确定系统结构，在给定各种前提条件下运用计算机对系统进行仿真运行，输出不同方案下的模拟结果。由此进行的情景设置及仿真运行，所得到的是在一定约束条件下忽略众多系统边界外因素的理想化结果。从另一个角度而言，基于仿真模型的模拟分析能让决策者观察到在现实系统中几乎不可能进行的政策实验，从而在一定程度上对不同政策调控下宏观发展态势的多种可能性“先知先觉”，提高决策的科学性和可操作性。
本文建立我国“人口-消费-碳排放”系统动力学模型，对本世纪上半叶我国人口与经济发展、居民消费及碳排放变动进行动态仿真。在此基础上针对不同的调控情景进行模拟分析，定量考察未来我国人口发展、经济增长及居民消费等对碳排放的影响，探寻相关政策措施的有效调控途径。
1 “人口-消费-碳排放”系统模型构建
本文进行“人口-消费-碳排放”系统模拟与分析的基本思路是：根据我国基本国情与相关政策规划，进行人口发展预测，建立经济增长、能源消费、居民消费及碳排放基准情景。在此基础上，控制相关调控变量进行动态仿真，定量分析不同调控情景下我国人口、消费与碳排放的演化特点，探讨未来我国经济社会低碳发展的有效路径。系统仿真工具软件采用Vensim5.8。仿真时间跨度设定为2000-2050年，仿真时钟周期设定为年。
图1 “人口-消费-碳排放”模型因果关系图
系统包括4个主要模块，分别为人口预测模块，人口城镇化模块，经济、能源及碳排放模块，居民消费碳排放模块。各模块间通过处于系统边界的变量发生联系，互动发展。模型的因果关系图如图1所示。
人口预测模块建立人口预测系统动力学模型，对未来人口发展进行分性别、年龄组人口的动态仿真。以5岁年龄间隔为一个年龄组，建立分性别多组人口状态模型。其中，0岁婴儿及100岁以上老人单独成组。假定为一个封闭的人口系统，不考虑国际人口迁移。基于系统动力学建模的人口系统是一个典型的高阶老化链结构，由各年龄组状态变量串联而成。模型中的主要变量为各年龄组分性别人口数，其和即为总人口数。各年龄组人口数主要受本组人口死亡速率、成长速率及上一年龄组人口成长速率的影响，其中，人口成长速率为本年度存活的处于组内上边界年龄的人口数，即在每个仿真时钟周期内进入下一年龄组的人口数。以政策生育率作为政策调控变量，通过影响人口出生速率达到控制人口总数的目的。对人口规模与年龄结构变动发展的预测是研究人口、消费对碳排放影响的重要基础。由该模型运行得到的人口总数、劳动年龄人口数等指标的变动，是影响经济发展及居民消费水平的重要因素。
人口城镇化模块建立系统动力学模型，模拟人口城镇化的发展进程。模型主要由一个积分环节构成，以农村人口数为状态变量，其值由农村人口变化速率决定。农村人口数的预测算法借鉴了陈彦光等(2007)发展的刻画中国城市化过程的非线性动力学模型。由于人口城镇化进程与产业结构发展水平密切相关，模型选取经济、能源及碳排放子系统中产业结构相关参数参与人口城镇水平的预测。
经济、能源及碳排放模块根据国家经济发展战略及相关产业、能源政策规划，对我国经济增长与能源消费碳排放进行动态仿真。模型以GDP增长率、能源强度变化率及非化石能源比重作为主要调控变量。分别由GDP增长率及能源强度变化率得到仿真期的GDP及能源强度变动情况，以此确定各年份的能源消费需求。碳排放变化率与经济产出增长率的比值构成碳排放产出弹性，作为低碳经济发展的重要衡量指标，直接影响低碳治理投入水平，而低碳治理的投入将增加技术成本、降低资本存量，从而对经济增长产生负反馈作用。经济、能源及碳排放模块通过产业结构的发展变动影响人口城乡结构；通过经济产出、能源效率及能源结构等的变动影响居民消费规模及其碳排放水平。
居民消费碳排放模块对居民生活用能及消费品载能碳排放进行动态仿真。居民消费碳排放由居民生活用能碳排放及居民消费品载能碳排放构成(朱勤等，2010a)。居民生活用能碳排放的模拟以城、乡居民生活用能变化率为主要调控变量，通过模拟居民生活用能变动趋势及生活用能的能源结构，根据各类能源的比重及其碳排放系数推算得到居民生活用能碳排放量；居民消费品载能碳排放的推算以居民消费率及能源强度为主要依据。居民消费消费水平变动受经济发展与人口发展的共同影响，这种影响加上能源效率、能源结构的变动，反映在碳排放上即表现为居民消费碳排放的变动。
2 数据来源与参数设定
2.1 数据来源与整理
模型仿真基期为2000年，时间序列变量的初始值均为相关年份统计数据。其中，基本人口数据来自第五次全国人口普查数据资料。考察人口死亡模式变动的数据来自对2005年全国1％人口抽样调查与2000年普查数据资料的对比分析。经济数据来自相关年份《中国统计年鉴》，统一按2000年不变价格折算。能源数据来自相关年份《中国能源统计年鉴》，统一按标准煤单位折算。
2.2 基本参数设置
模型中包括一些对人口、经济、能源现状及发展趋势进行描述的基本参数。部分参数的设定说明如下。
2.2.1 低龄漏报数
对低龄漏报数的设定综合参考了现有的研究成果。2000年第五次全国人口普查公报(国家人口普查办公室，2002)公布的普查漏报率为1.81％。王金营(2003)的研究认为，“五普”的漏报人口集中在0～9岁之间。按公报的漏报率及国家统计局公布的历年出生人口推计，两者相加，共计漏报0～9岁人口3556万人。梁中堂(2003)按照中国历年小学招生数计算出2000年人口普查时0～16岁人口漏报5378万。翟振武等(2010)利用人口系统以外的教育统计数据对低龄人口数据进行校验，认为2000年人口普查数据中对应的0～3岁人口平均每个年龄组漏报了近340万人。上述研究的结论基本一致，数据相互印证。据此，本模型采用其中一种相对保守的估计，即王金营(2003)根据五普公报1.81％的漏报率估计的低龄漏报人口数，对模型初始数据进行调整。同时，根据漏报回填数据，对低龄组死亡率作了相应调整。
2.2.2 出生性别比
2000年人口普查资料显示，当年我国人口出生性别比为1.1779。采用前述低龄漏报调整数据后，重新推算得到2000年出生性别比为1.1414。考虑到随着社会经济的不断发展，人们的生育观念不断更新，对出生婴儿的性别选择将逐渐淡化，模型设定未来出生性别比每10年下降0.01，至2050年降至1.0814。该比值略高于出生性别比的正常变动值(1.03～1.07)。
2.2.3 总和生育率
2000年全国人口普查得到的我国总和生育率为1.22。于学军(2002)对2000年普查数据的人口总量和结构进行评估后认为，中国妇女的总和生育率大致应该在1.6～1.8之间。王金营(2003a)在对普查数据进行漏报评估的基础上重估总和生育率，认为中国妇女总和生育率水平自1994年以来一直保持在1.72～1.76之间。张青(2006)通过对总和生育率指标的分析和改进，测算出2000年中国的总和生育率为1.66。马瀛通(2005)认为，20世纪90年代以来生育水平数字上的下降主要是受行政干预力度加大的影响，本世纪初的总和生育率接近于实际的估计约为2.0左右。据此可以认为，由2000年普查数据得到的总和生育率存在较为严重的低估。综合考虑上述多项研究的结论，本模型中将2000年的期初总和生育率设定为1.75。
2.2.4 低碳治理投入
根据中国人民大学邹骥等学者的研究，当2020年我国碳排放强度相比2005年分别下降40％和45％时，GDP损失分别占当年GDP的0.64％和1.11％①。参照此研究结论，本模型中，当碳排放GDP弹性大于等于设定的阈值时，取用于低碳治理投入的资金为上年GDP的1.2％；当碳排放GDP弹性小于阈值时，取低碳治理投入为上年GDP的0.7％。
2.2.5 化石能源碳排放系数
各类化石能源碳排放系数采用国家发展和改革委员会能源研究所(2003)采纳的数据。各类化石能源碳排放系数分别为：煤炭——0.7476千克碳/千克标准煤；石油——0.5825千克碳/千克标准煤；天然气——0.4435千克碳/千克标准煤。
2.3 基准情景参数设置
基准情景的构建是进行情景分析的基础。本模型的基准情景界定为：假定我国现行的人口、经济及能源相关政策与规划均得以顺利执行，并在一定约束条件下进行适当假设，据此设置相关参数进行仿真运行得到的系统情景。可以认为，本模型所模拟的基准情景是一种既定政策有效调控下的仿真情景，是对我国经济社会低碳发展前景的一种谨慎乐观的描述，在一定程度上代表了本文作者所认为的未来我国人口、经济与能源发展的最可能情景。
基准情景主要参数设置如下：
2.3.1 政策生育率
模型中的政策生育率作为人口调控变量，经过一定的延迟和修匀处理后作为总和生育率的参照指标。《国家人口发展战略研究报告》提出：“全国总和生育率在未来30年应保持在1.8左右，过高或过低都不利于人口与经济社会的协调发展”(国家人口发展战略研究课题组，2007)。以此为主要依据，同时考虑到未来一段时期我国应对人口老龄化的压力日益加大，一些专家学者已发出适时调整生育政策的呼吁(田雪原，2009；胡鞍钢，2009；曾毅，2009)，基准情景假定我国于2015年开始微调生育政策，将政策生育率的目标值设定为1.8。假定总和生育率修匀值达到政策生育率的延迟期为10年，其间，总和生育率修匀值逐渐接近政策生育率。
2.3.2 GDP增长率
根据我国经济发展“三步走”的战略目标，本世纪中叶，我国要达到届时中等发达国家水平。这意味着，未来40年，我国GDP仍要保持比较高的增长速度。另一方面，经济发展有其自身规律，随着人口(尤其是劳动年龄人口)、资本等要素条件的变动，及资源环境等外部条件的约束，经济增长速度必然会经历一个逐步放缓、趋于稳定的过程。基准情景假设我国GDP增长率从2008年的起始值8.5％逐渐降低，2020年前在7％以上，2030年在4.5％以上，2040年在2％以上，逐步趋近于2050年的1％。
2.3.3 产业结构
从先行工业化国家的发展历程可以看出产业结构发展变化的一般规律：在工业化过程中，第一产业比重呈不断下降趋势，第二产业比重则经历了先升后降的过程，第三产业比重持续上升，并逐步成为国民经济发展的主导部门。参照发达国家的发展轨迹，结合我国现阶段处于工业化中期后段的基本判断(陈佳贵等，2006；陈光金，2009)，基准情景将本世纪上半叶我国三次产业的预期结构设定为：第一产业GDP比重从2008年的11.03％降至2050年的5％；第二产业从2008年的48.84％小幅波动上升至50％，2010年代之后缓慢下降，2050年为35％；第三产业从40.12％持续上升至60％。
2.3.4 能源结构
能源结构调整对于我国经济社会低碳发展意义重大。努力降低高碳的煤炭消费比重、适当提高相对低碳的天然气比重、大力发展非化石能源，是我未来能源结构低碳调整的发展方向(朱勤等，2009)。目前，我国最为明确的能源结构调整目标是国务院于2009年底提出的，到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15％左右(国家发展和改革委员会，2009)，并将其作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。本模型的基准情景将这一指标作为未来能源结构变动的重要依据，设定非化石能源比重的自2008年开始从不足10％逐年上升，至2050年达到25％。其间，2020年非化石能源比重达到15.44％；石油、天然气的消费由于受国际环境的影响，具有较大的不确定性，根据较为理想化的发展前景，分别设定其2050年的比重为17％和8％；2050年煤炭占一次能源消费的比重为45％。
2.3.5 能源强度变化率
能源强度是衡量能源消费及碳排放水平的重要指标。我国“十一五”规划确定了单位GDP能耗5年内下降20％的指标；2009年底确定的到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40％～45％的目标亦与能源强度密切相关。根据粗略估算，为了达到2020年碳排放强度降低的相应目标，将预期的能源结构调整效应考虑进来，能源强度应以每年3％左右的下降幅度持续降低。不难想见，随着能源强度的逐步降低，节能减排的潜力被不断发掘，越到后期，提高能效的难度越大。因此，基准情景将未来能源强度的变化设定为下降幅度从大到小的过程，2008年能源强度变化率从起始值-3.5％开始逐步下降至2050年的-0.5％。其中，2010-2020年能源强度的年均降低率在3％以上。
2.3.6 碳排放GDP弹性阈值
模型中设置碳排放GDP弹性阈值，作为确定低碳治理投入水平的参考指标。2000年以来，我国碳排放对GDP的弹性系数起伏很大，最小的为2001年的0.23，2003-2005年均超过1，其中2003年达到近30年来的最大值1.68，2007年为0.59。中国科学院发布的《2009中国可持续发展战略报告》认为，中国特色低碳道路的战略取向之一应是努力实现碳排放与经济增长逐步脱钩(中国科学院可持续发展战略研究组，2009)。作为世界上节能与能效水平最高的国家之一，日本在2000-2007年一次能源消费对GDP的弹性系数仅为0.03，终端能源消费对GDP的增长则实现了历史性的负弹性(EDMC，2009)。由此推知，该阶段日本能源消费碳排放的GDP弹性应在零值附近。据此，我们将模型基准情景中碳排放GDP弹性阈值的变动设置为持续下降的变动过程，从2008年的0.6开始逐年降低至2050年的零值，即我国在本世纪中叶最终实现碳排放与经济增长脱钩。
2.3.7 居民消费率
模型中以居民消费率作为居民消费水平的主要政策调控参数。近30年来，我国居民消费率呈波动下降趋势，从1978年的48.26％降至2008年的36.05％。近年来，在国际金融危机持续影响的背景下，我国出口拉动型的经济增长模式受到严重制约，通过拉动国内消费需求应对国际金融危机成为重要的政策手段。事实上，拓展国内居民消费市场不仅事关短期内的危机应对，同时也是我国经济社会可持续发展、民生持续改善的长期要求。1990年代以来全球居民消费率平均为62％，东亚国家平均为65％(梅洪常，2008)。根据世界银行统计资料(World Bank，2007)折算，2005年美国、英国、日本三国的居民消费率分别为70.52％、64.57％、57.29％。可见近年来我国居民消费率不但远远低于发达国家，亦大大低于区域平均水平。鉴于近年来我国政府促进居民消费政策的推进力度不断加大，本模型的基准情景将未来我国居民消费率的变动设定为持续增长的过程，从2008年的36.05％沿着S型正弦曲线上升，2020年代中期超过50％，2050年达到目标值65％，大致相当于目前欧美国家的平均水平。也就是说，2020年代中期之后我国经济发展的推动力将主要来自国内居民消费需求。
2.3.8 城乡人均生活用能
基准情景中我国城乡人均用能的变动参考了日本居民的生活用能模式。以日本为参照是一种相对节能的选择，也是一种相对合理的假设。首先，日本是目前世界上能效与节能水平最高的国家之一。其次，2007年我国居民人均生活用能分别为美国的16.01％、英国的21.26％、日本的33.18％，可知，日本也是发达国家中在居民生活用能水平上与我国最为接近的国家之一。再次，2000年以来，日本居民生活用能水平已逐渐趋于稳定，2007年人均生活用能比2000年仅增长了3％。本模型设定2050年我国居民人均生活用能与日本居民的当前水平大体相当。其中，城镇居民人均生活用能从2007年0.37吨标准煤增长至2050年的0.73吨标准煤；农村居民人均生活用能从0.24吨标准煤增长至0.56吨标准煤。基准情景下2050年全国居民人均生活用能为0.68吨标准煤，略高于日本居民2007年的水平(0.61吨标准煤)，约为目前美国水平(1.27吨标准煤)的二分之一，英国(0.95吨标准煤)的三分之二。生活用能结构的变动则根据城、乡居民生活用能结构的现状，参照我国能源结构优化调整的总体趋势，进行相应设置。
3 模拟结果与分析
3.1 基准情景模拟与分析
模拟得到基准情景下我国人口、经济与能源发展的各主要指标变动情况如表1所示。
3.1.1 人口总量与年龄结构
如图2所示，基准情景下我国人口总数将持续增长至2032年，达到峰值14.60亿，其后逐年下降，2050年降至14.02亿。其中，男性总数在2030年达到峰值7.41亿，女性总数在2034年达到7.20亿。
基准情景下，本世纪上半叶，我国0～14岁人口数持续下降，65岁以上老龄人口数持续上升。2050年我国65岁以上人口比例为23.09％(见图3)，与日本的当前水平基本相当②。劳动年龄人口数将经历先升后降的变动过程，于2019年达到峰值9.83亿，其后缓慢下降，2050年降至8.60亿。从人口总抚养比角度而言，刚刚过去的几年，我国正处于“人口红利”最为丰厚的时期。2009年之后，由于少儿抚养比的下降速度逐渐放缓，而老年抚养比加快提高，总抚养比持续提高，将于2027年超过50％，2050年达到63.05％。
3.1.2 人口城乡结构
基准情景下，我国人口城镇化进程继续以较高的速度推进如图4所示，城镇人口于2013年首次超过农村人口。其后14年，即2027年，人口城镇化率首次超过60％。2050年，人口城镇化率达到70.24％，接近于目前欧洲的平均水平。2050年城镇人口总数达到9.85亿人，相比2000年增加约1.16倍，平均每年新增约940万城镇人口。
图2 基准情景人口总数变动趋势
图3 基准情景分年龄段人口数及其比例变动趋势
3.1.3 能源消费
基准情景下我国能源消费总量及人均量的变动趋势如图5所示。一次能源消费总量从2005年的22.47亿吨标准煤持续增长至2044年，达到峰值63.57亿吨，其后缓慢回落，2050年为63.11亿吨。人均一次能源消费量从2005年的1.705吨标准煤持续增长，2050年达到4.499吨。由于基准情景下人口总量与能源消费总量先后于2032、2044年达到峰值，因此，2044年之后人均能源消费量的上升主要源于人口总量的减少。从国际范围来看，基准情景下，即使在达到最高值的2050年，我国人均一次能源消费量仍低于日本、欧洲1980年代初的水平，更低于其当前水平；略高于美国水平的三分之一③。
3.1.4 碳排放
基准情景下我国能源消费碳排放总量及人均量的变动趋势如图6所示。碳排放总量从2005年的14.10亿吨碳持续增长至2038年，达到峰值31.28亿吨，增长约1.22倍，其后缓慢回落，2050年为30.62亿吨。相比于能源消费总量，碳排放总量峰值的到达时间提前了6年。这主要得益于能源结构的优化调整，特别是非化石能源比重的持续提高及煤炭比重的持续下降。其间，人均碳排放量从2005年的1.07吨碳持续增长，2050年为2.183吨。与发达国家比较，基准情景下我国人均碳排放的峰值大致相当于日本、欧洲1980年代以来的最低水平；约为美国当前水平的五分之二④。
碳排放强度作为我国政府减缓碳排放举措的重要衡量指标，亦是检验基准情景政策效果的重要依据。图7为基准情景下我国碳排放强度的变动趋势。按2000年不变价格计算，2005-2050年，我国碳排放强度从0.899吨碳/万元持续下降至0.275吨碳/万元，降幅达69.4％。以2005年为基期，2020年碳排放强度(0.498吨碳/万元)下降幅度为44.58％，较好地达到我国政府规划的碳排放强度降低40％～45％的约束性目标。在此情景下，2020年我国能源消费碳排放总量(25.96亿吨碳)比2005年(14.10亿吨碳)增长84.19％。
3.1.5 居民消费碳排放
图4 基准情景城乡人口变动趋势
图5 基准情景一次能源消费总量及人均量变动趋势
注：2000-2007年为实际数据，下同。
基准情景下城乡居民消费碳排放(包括生活用能碳排放及居民消费品载能碳排放)的变动趋势如图8所示。由于基准情景假定未来我国居民消费率持续提升，在此期间居民消费碳排放总量持续上升，从2005年的5.31亿吨碳增长至2050年的18.13亿吨碳，增幅达2.41倍。人均消费碳排放从2005年的0.403吨碳增长至2050年的1.292吨，增幅为2.21倍。其中，城镇居民人均消费碳排放从0.658吨碳增长至1.457吨，增幅为1.21倍；农村居民人均消费碳排放从0.213吨碳增长至0.904吨，增幅达3.24倍。与Bin Shui等(2005)对美国居民消费碳排放的测算结果比较，基准情景下，2050年我国居民人均消费碳排放水平约为1997年美国居民排放水平(5.515吨碳)⑤的21.63％。
图6 基准情景碳排放总量及人均量变动趋势
图7 基准情景碳排放强度变动趋势
注：按2000年不变价格计算。
图8 基准情景城乡居民人均消费碳排放变动趋势
3.2 调控情景模拟与分析
通过改变模型中调控变量的取值范围，可以模拟不同调控情景下的系统演化，有助于量化评估调控效果，探寻系统发展的优化路径。模型中设置的主要调控变量包括：政策生育率、能源强度变化率、非化石能源比重及居民消费率等。
3.2.1 政策生育率调控模拟
基准情景假定我国政府从2015年开始调整生育政策，经过10年的时间将总和生育率从期初总和生育率1.75提高到政策生育率1.8。为了进一步考察政策生育率的不同取值对我国人口发展态势及碳排放前景的影响，将政策生育率的取值范围扩展至1.5～2.1，其他条件保持不变。图9所示为系统模拟的政策生育率取值变动范围内，几项系统指标不同置信区间(50％、75％、95％及100％)的变动轨迹。当政策生育率的取值为保持人口更替水平的2.1(调控值上限)时，我国人口总数将于2040年达到峰值15.01亿人，其后开始出现负增长(人口自然增长率小于零)；2050年65岁以上老龄人口比例为21.74％，总抚养比为65.53％。相反，当政策生育率取值为1.5(调控值下限)时，人口总数于2026年达到峰值14.37亿人；2050年，老龄人口比例为24.55％，总抚养比为60.71％。可以看到，未来我国人口负增长及人口老龄化的长期趋势已不可逆转，人口政策的调整只能在有限的范围内延缓或加速这种趋势的到来。
3.2.2 能源强度调控模拟
基准情景设定我国能源强度变化率的起始值为-3.5％。政策调控模拟中将能源强度变化率起始值分别降低和升高1个百分点，即将其取值范围扩展至-4.5％～-2.5％。模拟得到的部分指标变动趋势如图10所示。
在保持GDP增长率起始值不变的条件下，能源强度的变动直接影响能源消费总量，碳排放强度、碳排放总量及居民消费碳排放随之变动。当能源强度变化率初始值分别取边界值-4.5％和-2.5％时，2050年能源消费总量分别为53.44、74.79亿吨标准煤；碳排放强度分别为0.221、0.341吨碳/万元(2000年不变价格)；碳排放总量分别为25.93、36.29亿吨碳；居民消费碳排放总量分别为15.87、20.86亿吨碳。
模拟结果显示，若达到2020年能源强度比2005年降低40％～45％的规划目标，在其他条件参数基准情景设置的条件下，模型中能源强度变化率初始值的取值范围应为-2.9％～-3.5％。这对我国能源技术进步(提高能源物理效率)及产业结构升级(提高能源产出效率)均提出了较高要求。
3.2.3 能源结构调控模拟
基准情景对能源结构的调整以非化石能源比重为衡量指标，其2050年的目标值为25％。政策调控模拟中，将2050年非化石能源比重目标值的取值范围扩展至15％～35％。模拟得到的部分指标变动趋势如图11所示。
模型中非化石能源比重与煤炭比重为反向变动的关系。非化石能源比重的增加或减少即意味着煤炭比重的减少或增加，单位能耗碳排放水平随之下降或上升。在能源强度保持一定的条件下，碳排放强度随之下降或上升，由此影响碳排放总量及居民消费碳排放水平。当2050年非化石能源比重目标值分别取边界值15％及35％时，碳排放强度分别为0.316、0.233吨碳/万元；碳排放总量分别为33.80、27.36亿吨碳；居民消费碳排放总量分别为20.16、16.06亿吨碳；居民生活用能碳排放总量分别为3.89、2.89亿吨碳。
图9 政策生育率调控模拟
注：政策生育率取1.5～2.1。
图10 能源强度调控模拟
注：能源强度变化率起始值取-4.5％～-2.5％。
从模拟结果来看，能源结构的变动对于碳排放强度具有显著影响，能源结构与能源强度一起构成了影响碳排放强度的两个最主要因素。
3.2.4 居民消费率调控模拟
基准情景设置2050年居民消费率的目标值为65％。政策调控模拟中加入居民消费率调整因子，其取值范围为-0.1～0.1，相当于将2050年居民消费率取值范围扩展至55％～75％。模拟得到的部分指标变动趋势如图12所示。
居民消费率的变动影响居民消费规模，使得人均消费水平发生变化；在碳排放强度一定的条件下，居民消费碳排放总量及人均量相应变化。当居民消费率目标值分别取边界值55％及75％时，2050年居民消费碳排放总量分别为15.75、20.52亿吨碳；人均消费碳排放分别为1.122、1.463吨碳；其中，城镇居民人均消费碳排放分别为1.266、1.649吨碳；农村居民人均消费碳排放分别为0.783、1.024吨碳。
模拟结果显示，在其他参数保持基准情景设置的条件下，2050年居民消费率目标值每提高一个百分点，居民消费碳排放相应提高约1.52％，居民消费率是影响碳排放的重要因素。
4 主要结论与政策涵义
本文所建立的“人口-消费-碳排放”模型是对现实系统的一种简单抽象，在系统边界确定、结构描述、变量选择及参数设置等方面均有诸多假设，因此系统模拟结果存在一定的不确定性。此项研究的主要意义在于使决策者从宏观层面上对系统发展的多种可能性有所了解，对政策调控的针对性及敏感性有所把握。
图11 能源结构调控模拟
注：2050年非化石能源比重取15％～35％。
对未来我国人口、经济、居民消费及碳排放的模拟结果表明：在假定未来5-15年内总和生育率从1.75逐渐提高至1.80的前提下，我国人口总数将于2032年达到峰值14.6亿人，其后缓慢下降。在国民经济发展战略及节能减排规划目标有效落实的前提下，本世纪上半叶，我国一次能源消费总量将于2044年左右达到峰值约63.6亿吨标准煤；碳排放总量将于2038年左右达到峰值约31.3亿吨碳；2050年人均碳排放量约为2.2吨碳，低于日本、欧洲1980年代以来的最低水平，约为美国当前水平的五分之二；2050年居民消费碳排放需求约为18.1亿吨碳，人均1.3吨碳，约为美国居民1990年代后期排放水平的五分之一。
对我国未来人口发展与碳排放变动的模拟分析，可以从多个层面为经济社会低碳发展提供决策参考。在经济与产业政策层面，现阶段我国的节能减排不大可能寄希望于控制经济产出规模，而应着眼于调整能源消费及其碳排放与经济增长的显著相关性。模拟分析表明，降低能源强度与优化能源结构是最为有效的政策选项，主要调控手段包括产业结构升级、非化石能源比重提高及能源利用效率改善等。在人口相关社会政策层面，在人口绝对数的高增长及人口城镇化的加速进程中应融合低碳发展的理念与举措，并从提高人口素质角度积极应对人口老龄化，为产业结构升级、低碳经济发展提供有力的人力资源保障。在居民消费相关政策层面，应积极引导投资向关系基本民生的消费领域尤其是农村居民消费市场倾斜，同时建立合理的引导与评估体系，倡导适度消费、绿色消费理念，推动居民消费模式向可持续消费方向发展。
图12 居民消费率调控模拟
注：2050年居民消费率取值为55％～75％。
在国际排放权博弈层面，近年来我国碳排放总量逐年上升的态势已使我国面临越来越大的国际减排压力。已有学者指出，由于国际贸易导致消费品的生产与消费出现地域分离，是最终消费而不是生产，才是导致温室气体大量排放的根本原因(樊纲等，2010)。因此，从满足居民基本生存与发展需求出发，基于居民基本消费合理需求的碳排放预算不失为一种公平合理的国际排放权分配机制。本文对未来我国居民消费碳排放进行的仿真模拟是假定2050年我国居民人均生活用能达到以节能著称的日本居民的当前水平，居民消费碳排放达到美国居民当前水平的五分之一。也就是说，模拟得到的本世纪中叶我国居民消费碳排放水平与发达国家相比至少有40年以上的差距。由此可见，作为人口规模仍在不断增长、工业化与城镇化进程远未完成的发展中国家，未来我国合理拓展居民消费碳排放空间的需求正当而且迫切。因此，以消费排放来界定各国的责任，从满足人口发展与居民基本生活需求的角度争取合理的碳排放空间，符合国际公平、人际公平及代际公平的基本原则，理应成为我国争取国际气候谈判话语权的有力支撑点。
注释：
①该数据引自《第一财经日报》2009年12月16日的报道：“学者：45％减排或使中国GDP损失超5000亿”。
②根据美国人口资料局的统计资料(PRB，2010)，2009年日本65岁以上人口比重为23％。
③根据美国能源情报署的统计资料(EIA，2008)，1980-2006年，日本与欧洲的人均一次能源消费量总体上呈上升趋势。经折算，1980年，日本人均一次能源消费量为6.13吨标准煤，欧洲平均水平为5.01吨。2006年，日本、欧洲的人均一次能源消费量分别为6.44、5.27吨标准煤。美国人均一次能源消费量自1980年以来在12吨标准煤上下小幅波动，最低值出现在1983年，为11.24吨标准煤，最高值出现在2000年，为12.64吨标准煤。
④根据美国能源情报署的统计资料(EIA，2008)，经折算，1980-2007年，日本人均能源消费碳排放量从2.22吨碳波动上升至2.70吨碳；欧洲平均水平从2.42吨碳波动下降至2.15吨碳。美国人均能源消费碳排放量在5.74～5.11吨碳之间小幅波动，2007年为5.44吨碳。
⑤Bin Shui等(2005)的研究给出了1997年美国居民直接与间接能源消费的二氧化碳排放总量。本文经单位换算，并结合该年美国人口数据，得出该年美国居民人均消费碳排放量为5.515吨碳。
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