中国工业经济转型过程中能源消费与碳排放时空特征研究，本文主要内容关键词为：中国论文,过程中论文,特征论文,时空论文,能源消费论文，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：F291 文献标识码：A 文章编号：1000-0690(2011)01-036-06
修订日期：2010-10-19
能源消费作为工业经济系统中的主要推动力量，是社会进步、文明发展不可或缺的战略性要素与物质保证。伴随全球工业经济的持续发展，人类社会能源消费导致的气候变化是当前全球面临最大的环境挑战[1-4]。Jes等认为伴随工业化的普遍，空气污染已由区域性转变为全球性[5]，Abdeen等指出工业部门在应对将环境恶化的挑战中，应首当其冲积极承担其社会负责[6]。此外，2007年联合国气候变化大会在《气候变化框架协议》中指出造成气候变化的主要原因是因为发达国家的工业化，为此，2009年联合国气候变化大会上达成的《哥本哈根协议》要求发达国家向《联合国气候变化框架公约》秘书处提交或通报截至2020年的减排目标。当前能源消费问题不但是单一产业发展和区域内部供需不平衡问题，而且已经上升为国际政治外交和社会可持续发展的重大问题，能源消费问题研究也随之成为各国明确温室气体排放责任、缓解国际舆论压力的重要科学依据。
中国正处于工业化发展中后期，自1980年以来，中国工业部门能源消费弹性系数持续走低，但其单位产品能耗和能源消费强度与国际先进水平相比较却始终存在较大差距[7]。更值得注意的是，工业能源消费及其碳排放在过去的30a间分别占到能源消费总量、碳排放总量的80％左右[8]，故工业能源消费研究是中国经济发展与环境协调发展重大战略的核心问题。有鉴于此，针对中国能源消费与碳排放问题，国内学者已开展了诸多有益探究，大致可归于3类：一是能源消费与宏观经济之间协调性研究[9-11]；二是能源消费效率时空变化的内、外生因素研究[12，13]；三是能源消费导致碳排放的影响因素分解与地区分异性研究[14-16]。而当前关于工业部门内部行业之间、地区之间的能源消费与碳排放变动关系研究尚有待深入。为此，本文利用1980-2007年工业部门能源消费数据，探讨经济转型期工业能源消费与碳排放关联变动时空特征。
1 工业部门能源消费与碳排放时序变动分析
1.1 工业部门能源消费趋势分析
为了便于能源消费时间序列上的对比分析，本文将煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气等常用能源参考《中国能源统计年鉴》[17]颁布的折算系数折算成标准煤(t)。结果显示，自20世纪80年代以来，中国工业部门能源消费总量增长快速(图1)，工业生产消费能源由1980年的38 986×
增长至2007年的190167×，年均增长率为6.25％，其占全国能源消耗总值的比重保持为61.49％左右，可见，工业生产部门能源消费的持续增长是中国能源消耗总量增长的主要驱动因子。此外，世界各国工业部门的能源消费一般只占能源消费总量的1/3左右[18]，而在中国工业能源消费占近70％(图1)，可见，中国工业能源消费所占能源消费比例必然存在较大的下调潜力。
1.2 工业部门碳排放趋势分析
按照IPCC温室气体指导方针目录中有关碳排放总量的估算方法[19](公式1)，估算中国工业部门碳的排放量，结果见图2。
1.3 工业部门各行业碳排放趋势分析
参照《中国能源统计年鉴》[17]中工业部门分类，将工业部门分为采掘业、制造业和电力煤气及水生产供应业3个门类。由图4可知，制造业碳排放所占比例、采掘业碳排放所占比例呈下降趋势，电力煤气及水生产供应业碳排放呈现增长趋势。其中，制造业碳排放量最大，平均约占工业部门碳总排放量的60％；其次是电力煤气及水生产供应业，碳排放约占30％；采掘业碳排放量最低，约占工业部门碳总排放量的10％。可见，当前中国在大力发展现代化制造业的过程中，降低传统制造业能源消费、提高能源利用效率是迫在眉睫的关键问题，也是推动节能减排政策实施和地方行动响应的关键环节。此外，电力能源消费量的逐渐攀升反映出人口增加、社会生产对电力能源的巨大需求潜力。
2 地区工业部门能源消费与碳排放空间变动分析
本文分别采用1995年和2007年中国各省区(西藏、台湾、澳门和香港数据缺失，未做研究)能源平衡表中工业最终能源消费数据[17]，分析中国工业经济转型过程中各地区能源消费、能源消费强度和碳排放空间变动特征，以期明确各地区能源资源利用效率空间差异性。
2.1 地区工业部门能源消费空间格局
本文将各类能源折算成标准煤(t)，并按照当年全国能源消费量平均值的0.5倍、1.0倍、1.5倍把各省份归入能源低消费地区、能源中度消费地区、能源较高消费地区、能源高消费地区4种类型，以此确保不同时空尺度下各省区能源消费数据的标准性、可比性。结果如图5所示。
(1)能源高消费地区。1995年环渤海地区的河北、辽宁、山东是中国工业高能源消费集中区。其中，辽宁省工业能源消费量高达4143×
，工业能源消费量居全国第一，河北(3 979.80×1、山东(3 495.14×1，能源消费量居全国第三、第四位，此外，江苏省工业能源消费(4 087.17×104t)居全国第二，远高于同属长三角地区的浙江省(1 914.81×1和上海市(1 808.47×1。同期，中国能源高消费地区工业生产平均能源消费量超过或接近4 000×。2007年，该类型区域中辽宁省降低为能源较高消费地区类型，而河南省(7 268.11×1工业能源消费量高居全国第二位。该区工业生产平均能源消费量超过或者接近9 000×。
(2)能源较高消费地区。1995年此类地区主要集中于中国中部地区的山西、河南、湖北、湖南、四川、安徽、黑龙江、吉林8个省区，东部地区的浙江、上海和广东3个沿海省、市。同期，此类地区工业能源消费量约2 262.44×。2007年，吉林、上海和黑龙江省、市降低为中等能源消费地区类型。较高能源消费地区工业生产平均能源消费量较1995年增长至4 800×。
图4 1985年以来中国工业部门3类行业碳排放密集度变化趋势
Fig.4 Carbon emissions in the three types of industrial departments,1985-2007
图5 1995年和2007年区域工业能源消费空间格局
Fig.5 The spatial structure of energy consumption in industry sector in 1995 and 2007
(3)能源中度消费地区。1995年集中于中国西部地区，包括内蒙古、广西、贵州、云南、陕西、甘肃、新疆7个省区，此外，东部地区的福建、北京、天津和中部地区的重庆、江西5个地区也属此类地区，该类地区工业能源消费量约1 090×。2007年，在1995年能源消费地区分布格局的基础上，吉林、上海和黑龙江降低为能源中度消费地区类型。此类区工业能源消费量约为2 040×。
(4)能源低消费地区。该类地区主要集中于海南、青海和宁夏等经济落后地区，其工业能源消费量平均值由1995年的147×增长至2007年的470×。
2.2 地区工业部门能源消费强度空间特征
能源消费强度，即单位GDP所消费的能源量(t/万元)，可以体现经济生产的能源利用经济效率。本文按照当年全国能源消费强度平均值的0.5倍、1.0倍、1.5倍将各地区能源消费强度分为低、中等、较高和高等4种类型。1995年以来，中国工业能源消费强度省区差异极大，如图6所示，工业能源消费强度低的省区多分布在沿海地区(包括福建、海南、广东、浙江、上海、北京、天津等)，且更趋集中；工业能源消费强度高或较高地区多分布在中部资源型地区和重工业区，如山西、宁夏、贵州、河北、青海、云南、湖北、湖南、甘肃、安徽、吉林、新疆等，30a间其空间格局整体上并无较大改变；但整体上来看，1995-2007年期间，大多数高工业能源消费强度地区的能源消费强度普遍下降，下降最快的省区是山西、内蒙古、陕西、吉林、江西、湖南等能源富集地区，下降幅度为3.49～5.34t/万元。
2.3 地区工业部门碳排放空间格局
按照式(1)碳排放总量的估算方法，估算各地区工业生产过程中碳排放量，并按照按照当年全国工业部门平均碳排放量的0.5倍、1.0倍、1.5倍将各省区分为低、中等、较高和高等4种碳排放地区类型。结果如图7所示。
(1)高碳排放地区。与能源消费格局相比较，高碳排放地区除集中在高能源消费地区外，还集中于山西、湖北等地区，并呈现出向东部经济发达地区转移的趋势。这类地区主要是煤炭生产地和经济发达的地区，能源自然禀赋和经济发展需求是影响地区碳排放的主要因素。其中，1995年辽宁工业能源消费所导致的碳排放高达3 147.50×，居全国工业碳排放量第一位，2007年，河北省以8 689.15×碳排放量位居全国榜首，同期，广东作为中国工业发展速度最快地区，其工业碳排放量(4 445.54×1进入高排放方阵。
(2)较高碳排放地区。1995年该类地区与中等能源消费地区空间分布相似，主要集中于中国中部地区。伴随“振兴东北老工业区”、“中部崛起”和“建设广西北部湾经济区”等国家战略的日益实施与深入，逐步增强了中部地区、东北地区、北部湾地区经济生产能力、精品原材料基地建设、产业结构调整、综合交通体系构建，其内部工业碳排放得到有效控制，到2007年，东北、中部和北部湾区域内绝大省份退出较高碳排放类型区。
图6 1995年和2007年区域工业能源消费强度空间格局
Fig.6 The spatial structure of energy consumption intensity in industry sector in 1995 and 2007
(3)中等碳排放地区。在1995年的空间分布格局上，2007中碳排放地区新增四川、福建、浙江、安徽、吉林和黑龙江6个省区，同时由于奥林匹克运动会的召开对北京和天津工业能源消费和气候条件的要求，北京、天津碳排放量迅速降低，与江西省一并降低至低能源消费地区行列。
(4)低碳排放地区。1995年该地区除包括海南、青海、甘肃、贵州、新疆和宁夏6个欠发达地区外，还包括沿海经济发达地区福建。2007年，这一空间结构在保持原来格局的基础上，增加了北京、天津、陕西、重庆、广西、江西6个地区。
图7 1995年和2007年区域工业部门碳排放空间格局图
Fig.7 The spatial structure of carbon emissions in industry sector in 1995 and 2007
3 结论
通过1985年以来中国工业生产过程中能源消费与碳排放关联变动分析表明：①工业部门能源消耗的持续增长是中国能源消耗总量增长与碳排放量增长的主要驱动因子；②工业碳排放总量增长快速，但工业碳排放密集度持续降低；③工业部门中制造业碳排放量最大，平均约占工业部门碳总排放量的60％，如何降低传统制造业能源消费、提高能源利用效率是推动节能减排政策实施和地方行动响应的关键环节；④能源高消费地区集中分布于中国环渤海地区，能源较高消费地区主要集中于中国中部地区和东部经济发达地区，能源中度消费地区主要集中于中国西部地区，而能源低消费地区集中于西部经济落后地区；⑤工业碳排放总量除受到地区间工业能源消费量的直接影响外，还受到各地能源消费结构的影响，其中，能源自然禀赋和经济发展需求是影响地区碳排放的主要诱因，值得注意的是，较高碳排放地区空间布局趋于“孤岛”分布格局，低碳排放地区的数量也随之增加。