常州市经济发展与碳足迹的响应关系分析

周美春 郑 晖 韩玉婷 杨 鑫

(1.江苏省常州市环境科学研究院，江苏常州 213022;2.江苏省环境科学研究院，江苏南京 210036)

随便社会经济发展及化石能源消费量的增加，全球变暖成为人类面临的最复杂的挑战之一［1-2］，IPCC第四次评估报告指出，近100年来，地表平均温度约上升0.74℃［3］，主要是由于人类活动大量排入 CO2、CH4、NO2等温室气体造成。

“碳足迹”缘起于“生态足迹”［4］，从生命周期的角度出发，分析产品生命周期或与活动直接和间接相关的碳排放过程，以此来反应区域的生态压力。国外碳足迹研究开展较早，从不同尺度的开展了碳足迹研究，小到个人、产品、家庭，大到城市、国家［5］，也开展了工业、交通、建筑、供水等特定产业/部门的研究［6］。而国内的碳足迹研究相对较晚，始于上世纪九十年代，王立猛［7］等对我国能源消费引起的环境压力进行了空间差异分析，邓宣凯［8］等以湖北省为例对区域能源碳足迹计算模型进行了比较研究，卢俊宇［9］等对我国省级区域的能源消费碳足迹进行了时空演变分析，陈勇等建立［10］了环境库兹涅茨曲线模型，并对西南地区农业生态系统碳足迹与经济发展之间的关系进行了实证研究。

常州市作为长三角苏南发展模式的发祥地，能源消耗和污染物排放均处于较高强度。本文以常州市为例，分析1986-2014年碳足迹的变化情况，对经济发展与碳足迹的响应关系进行研究，从而得出碳足迹的主要影响因素，为破解经济发展瓶颈，力争“十三五”期间开启绿色转身提供方向。

1 研究区域概况

常州市位于江苏省南部，地处长江下游南岸，属长江三角洲中心地带。位于北纬31°09'-32°04'、东经119°08'-120°12'，北倚长江天堑，南与安徽省交界，东濒太湖与无锡市相连，西与南京、镇江两市接壤。

属于北亚热带海洋性气候，常年气候温和，雨量充沛，四季分明;春末夏初时多有梅雨发生，夏季炎热多雨，最高气温度常达36℃以上，冬季空气湿润，气候阴冷，主导风向为东南偏东，年均风速为2.9m/s。

2 研究方法

2.1 数据来源

为分析演变历程，揭示演变规律，为使结果越客观、准确，根据资料可获得性，获取了尽可能的数据时间序列。本文研究的数据时间跨度为1986年-2014年，经济发展指标选取地区生产总值(GDP)，能源消耗数据采用规上企业能源消耗统计数据，包括煤、焦炭、燃料石油、液化石油、汽油、煤油、柴油、天然气等8种(均折算成标准煤)，数据来源为《常州统计年鉴》(2015)。

常州市1986-2014年经济发展与主要能源消耗情况见图1，近30年来，常州市经济稳步发展，尤其是近十年保持了持续高速发展;主要能源均为煤炭，其次为焦炭，两类能源消耗占比保持在84%～94%。直到上世纪末和本世纪初，天然气逐步开始使用并纳入统计。

2.2 碳足迹计算方法

常用的碳足迹研究方法主要有过程分析法(PA)和投入产出分析法(EIO)，常用的具体方法有实测法、物料衡算法、排放系数法等［11］。

考虑到能源统计数据的特点，本文采用投入产出法中的物料衡算法进行估算.根据《IPCC温室气体排放清单指南》［12］，结合能源统计特点，采用式(1)计算。

图1 常州市1986-2014年经济发展与能源消耗变化情况

式中:T为CO2排放量，万t;11/3为碳与CO2间的转换系数;ECi为能源i的消耗量(若为能量单位，需要转换为标准煤，即1万t标准煤等于2.93×105GJ)，万t;CEFi为能源i的碳排放系数(以每吨标准煤下产生的吨碳计);OCRi为碳氧化率，%;i为能源种类，根据统计年鉴将其分为10类(见表1)。

表1 不同能源种类的碳排放系数与碳氧化率

3 计算结果与分析

3.1 碳足迹变化趋势

常州市1986-2014年碳足迹见图2。从图2可以看出，碳足迹呈持续增长趋势，由1986年的378.3万吨增加至2014年的4103.4万吨，年均增长率为8.9%;人均碳足迹与碳足迹增长幅度类似，由1986年的1.2吨/人﹒年增加至2014年的8.7吨/人﹒年，年均增长率为7.3%;单位GDP碳足迹逐年下降，由1986年的6.9吨/万元下降至2014年的0.8吨/万元，年均增长率为-7.2%，可见能源利用效率逐年提高，能源消耗带来的产值越来越高。

从不能能源种类碳足迹占比看，1986-2014年煤炭消耗碳足迹所占比例最大，占比逐年上升，在2001年达到最大(占比为92%)，之后有了较大的削减，2014年煤炭消耗碳足迹的占比削减至59%;焦炭消耗碳足迹的比重稳步上升，由1986年占比不足6%增加至2014年占比超35%;天然气碳足迹占比较小，维持在4%～6%。

图2 常州市1986-2014年能源消耗碳足迹变化情况

图3 常州市1986-2014年能源消耗碳足迹占比情况

可见，常州市的能源消费中煤炭始终是主要来源，清洁能源的占有率非常低，今后需要进一步加大能源消耗结构优化调整力度以及不断提高能源利用效率。

3.2 经济发展阶段分析

改革开放后，计划经济向市场经济转型，苏南模式逐步形成，上世纪80年代中期常州市启动了农村工业化和城镇化的进程，乡镇企业快速发展，劳动密集型的轻工业占主体;90年代中期开始发展外向型经济，大规模外商投资企业涌现，改革开放直至上世纪末以体制创新为主，进入本世纪后，开始了增长方式的创新，转为依靠科技进步的低投入、低消耗、低污染和高效率的增长方式［13-14］，经济发展呈现明显分阶段特征。根据钱纳里的一般标准工业化模型，常州市上世纪80年代至90年代处于工业化初期阶段，经过20余年的发展于2007年(GDP近2000亿元)迈入工业化中期阶段，经过“十一五”、“十二五”的高速发展于2012年(GDP近4000亿元)迈入后工业化阶段，人均GDP超过万美元。

3.3 碳足迹与经济发展的关系

以GDP为自变量x，以碳足迹为因变量y，选用线性方程、二次方程、三次方程、指数方程进行曲线拟合分析碳足迹与经济发展的关系。根据曲线拟合结果、模型检验参数，三次方程拟合效果最佳。1986-2014年碳足迹与GDP曲线拟合图见图4。从拟合结果可知，碳足迹与GDP为显著的相关关系(R=0.997)，其相关方程为:Y=1.677X+3.22×10-9X3+245.442，呈现强“倒U型”曲线特征。

常州市在工业化初期阶段(GDP小于2000亿元，2007年前)碳足迹随着GDP的增长呈现明显的增长趋势，工业化中期阶段增速明显减缓，当迈入后工业化阶段(GDP大于3000亿元，2010年后)，逐步逼近拐点。

图4 碳足迹与GDP的相关关系

4 结论

本文以1986-2014年能源消耗为基础，采用物料衡算法测算了常州市近30年的碳足迹，深入分析了近30年来不同能源的碳足迹占比情况及变化趋势;同时，对常州市社会经济阶段进行研判，分析了经济发展与碳足迹之间的响应关系。

(1)1986-2014年，常州市碳足迹整体呈现稳步增长趋势，年均增长率为8.9%，1986-2000年间，增长较为缓慢且有震荡;2001-2006年，处于快速增长状态;2007年后，碳足迹增速呈现放缓态势。

(2)单位GDP碳足迹逐年下降，年均增长率为-7.2%，能源利用效率逐年提高，能源消耗带来的产值越来越高

(3)1986-2014年，煤炭消耗碳足迹所占比例最大，占比逐步上升，在2001年达到最大(占比为92%)，之后有了较大的削减，2014年煤炭消耗碳足迹的占比削减至59%;焦炭消耗碳足迹的比重稳步上升，由1986年占比不足6%增加至2014年占比超35%;天然气碳足迹占比较小，维持在4%～6%。

(4)从经济发展与碳足迹关系角度看，碳足迹与GDP为显著的相关关系(R=0.997)，且二者呈现强“倒U型”曲线关系;单位GDP碳足迹稳步下降，当常州市迈入后工业化阶段(GDP大于3000亿元，2010年后)，逐步逼近拐点。

(5)常州市碳足迹变化的主要影响因素为经济增长。未来，必须从产业转型着手，加大科技投入，实现智造常州，彻底扭转经济增长方式;其次为能源结构优化调整，加大清洁能源使用占比。

［1］吴彼爱，高建华，徐冲.基于产业结构和能源结构的河南省碳排放分解分析［J］.经济地理，2010，30(11):1902-1907.

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