湖北省农村城镇化对碳排放的影响研究

李静雅　陈晓霖　陈梦婷

【摘 要】 通过kaya恒等式扩展，并应用LMDI分解将湖北省农村城镇化对碳排放变动的影响分解为空间城镇化、人口城镇化、产业城镇化以及收入城镇化四个方面对碳排放的综合影响效应，并利用湖北省近十年相关的时间序列数据，考察湖北省农村城镇化的四大要素对碳排放变动的内在机理，并就要素间差异进行分析，从而在绿色经济的发展背景下，提出符合湖北省发展现状的新型城镇化政策建议。

【关键词】 kaya恒等式 城镇化 碳排放

一、研究背景

2015年，十八届五中全会通过《十三五规划的建议》，将“绿色发展”列入“五大发展理念”，提出以低碳模式实现社会可持续发展的方针。然而，当下城镇化的快速发展不可避免地增大了环境和能源的压力，在很大程度上可能与低碳发展的理念产生矛盾。因此，探索如何在推进城镇化发展的过程中降低碳排放量成为亟待解决的问题。

城镇化对碳排放量影响问题始于城镇化和能源消费关系的研究，JonesDW.指出城镇化进程交通方式的改变推高了能源消耗量；Wei指出城镇化发展对能源消费具有双重作用。

目前国外学者对城镇化和碳排放的研究多集中于国家和区域层面。在国家层面，Martinez等通过对88个发展中国家面板数据研究得出了高、低收入国家城镇化同碳排放总量呈倒U型关系。Liddle等运用STIRPAT模型研究发现发达国家城镇化与碳排放之间总体上呈现正相关关系。Poumanyvong用99个国家的面板数据和STIRPAT模型实证分析得到对各收入水平的国家城镇化对碳排放均存在显著影响，且低收入国家城镇化将减少能源利用，而中高收入国家则相反的结论。对于区域层面，ChuanguoZhang发现城镇化对东部地区正向影响较非东部更显著。

随着中国城市化的快速推进，CO2排放量也随之增加，国内学者也更多地关注碳排放研究，相关文献也不断丰富。国内研究也主要集中于国家与区域层面。在国家层面，林伯强和刘希颖认为城镇化人口转移对中国二氧化碳排放的冲击是显著的，建议政府适当控制城镇化速度并将城镇化作为低碳发展的机会以控制碳排放。郭郡郡等基于1980—2007年的跨国非平衡面板数据实证研究提出城镇化、大城市化同碳排放之间呈倒U型关系，且但相比于城镇化，大城市化对碳排放的负向影响更大的观点。

在区域层面，杨晓军等在结合STIRPAT模型和简单环境库兹涅茨曲线建模，研究表明：城镇化与二氧化碳排放存在长期均衡关系且城镇化对CO2排放影响在东西部及中部地区呈现地区间差异。杨文芳的研究也发现不同地区城镇化水平对碳排放影响差异明显，发达地区城镇化发展对碳排放正向作用并不显著。

综上可见，国内外研究现状表明城镇化与二氧化碳排放之间的关系较为复杂，且当前关于城镇化影响碳排放的研究更多集中在国家、区域层面，对区域范围内的研究较少。本课题选用了湖北省为调查样本，利用十年内湖北省碳排放的面板数据来构建湖北省农村城镇化对碳排放变动影响的实证模型，为学界提供了一个带有地域特色的碳排放研究样本，并分析区域农村城镇化与碳排放的内在机理，进而探索有针对性的平衡机制。这样可以避免因控制碳排放而一刀切地抑制农村城镇化，提出符合湖北省发展规划的新型城镇化建议，有效控制碳排放。

二、城镇化对碳排放影响的理论分析

（一）机理分析

日本教授YoichiKaya在1989年IPCC研讨会上提出环境经济领域广泛应用的Kaya恒等式，本课题以此作为基础构建湖北省农村城镇化对碳排放变动影响的实证模型。

（1）

其中，C表示区域CO2排放总量，PE表示区域能源消耗总量，GDP表示区域国内生产总值，POP表示区域人口总量。

为了表示城镇化的四个方面的效应，将式（1）进行扩展变换为：

（2）

上式中参数意义如下：C表示湖北省CO2排放总量，Cj表示湖北省第j种能源消耗所产生的CO2排放量，PEj表示第j种能源消耗量，PE表示湖北省能源消耗总量，GDP2，3表示湖北省第二、三产业生产总值，GDP表示湖北省生产总值，POP表示湖北省城镇人口总量，AREA表示湖北省城镇建成区面积。

令式（2）中：表示单位能源碳排放量；表示湖北省能源结构；表示第二、三产业能源消耗强度；表示湖北省产业结构；表征湖北省城镇居民收入水平；表征湖北省人口密度。

以上各项因素均为衡量湖北省农村城镇化的量化因素，因此通过对各项因素在湖北省CO2排放总量中发挥的作用进行双重效应分析，可以量化湖北省农村城镇化各因素对碳排放的影响方向和程度，从而衡量湖北省农村城镇化对碳排放影响的总效应。

（二）模型构建

为了对湖北省农村城镇化过程中的双重效应进行定量分析，因此构建湖北省城镇化对碳排放影响的量化模型，通过对城镇化对碳排放影响的机理分析，得出能够应用LMDI分解的碳排放量连积形式：

（3）

由此，通过扩展式将湖北省农村城镇化对碳排放变动的影响分解为空间城镇化、人口城镇化、产业城镇化以及收入城镇化四个方面对碳排放的综合影响效应。其中，产业城镇化效应是指计算期与基期间湖北省产业结构变化对湖北省CO2排放总量的影响效应。收入城镇化效应是指计算期与基期间湖北省城镇居民收入水平变化对湖北省CO2排放总量的影响效应。人口城镇化效应是指计算期与基期间湖北省人口密度变化对湖北省CO2排放总量的影响效应。空间城镇化效应是指计算期与基期间湖北省建成区面积变化对湖北省CO2排放总量的影响效应。

湖北省农村城镇化对碳排放变动影响的四个方面对碳排放的综合影响效应方向及程度均未明晰，因此本文将对其进行双重效应分析。

三、数据来源与计算结果

（一）数据来源

考虑数据的可靠性，湖北省人口数以及GDP来源等基础数据来源于国家统计局网站、湖北省统计局网站、《湖北省统计年鉴》等，能源消费量来源于《湖北省统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》，碳排放的相关计算则利用IPCC提供的碳排放参考方法，通过计算湖北省能源消耗总量及各类能源的碳排放系数进行计算。能源实物量数据的标准量折算采用《中国能源统计年鉴》2008所附的各种能源折算标准煤参考系数，根据年末城镇常住人口表示城镇人口总量，并利用上述模型擴展式考量近十年湖北省农村城镇化对碳排放的影响效应分解。

2005-2014湖北省能源消费量据各年《湖北省统计年鉴》中的全社会各能源平衡表，选取煤炭、石油和电力三种能源作为碳排放的计算基础，据IPCC提供的能源折标准煤系数，即原煤为0.7143kgce/kg，原油为1.4286kgce/kg，及标准煤热值29271.2kJ/kg，将煤炭及原油折标准煤后换算成能量单位焦耳，并将电力由千瓦时转换为焦耳。得到数据后，据国家发改委建议的标煤的标煤的碳排放系数，即0.67tC/tce，得到各年煤炭、石油、电力及总的碳排放量后将碳排放量转换为二氧化碳排放量，计算单位能源二氧化碳排放量cf。

据以上数据及各年《湖北省统计年鉴》中的GDP、城建区面积、城镇人口等数据，分别计算湖北省能源结构e，第二、三产业能源消耗强度g，产业结构i，城镇居民收入水平r，及人口密度p。

（二）计算结果

据以上数据及公式（5）至（10），分别计算出排放因子效应，能源结构效应，产业城镇化效应，收入城镇化效应，人口城镇化效应，及空间城镇化效应，并整理如表1所示：

四、研究结论与启示

基于上述数据结果，我们可以得到以2005年为基期，2006-2014各年度湖北省城镇化各因素变动对碳排放变动的影响趋势。相较于其他因素对湖北省碳排放的影响程度而言，收入城镇化效应、能源强度效应以及空间城镇化效应对湖北省碳排放产生较大影响，是驱动湖北省碳排放变动的主要力量。

其中收入城镇化以及空间城镇化对湖北省碳排放产生正向效应，且呈现逐年递增的趋势，收入城镇化效应在考察期内每年对湖北省碳排放量贡献均为正值，截至2014年年末，收入城镇化效应的平均贡献达到7100.272万吨，空间城镇化效应平均达到1716.717万吨，是湖北省碳排放量的推动因素。与此同时，产业城镇化效应除2008年外每年贡献也均为正值，平均贡献320.81万吨，相比于收入城镇化效应影响相对较小。

而能源强度效应每年贡献均为负值，对湖北省碳排放量抑制作用十分明显，截至2014年年末，能源强度效应的平均贡献达到-5144.098万吨。人口城镇化效应每年贡献有正值也有负值（平均贡献-120.06万吨），总体而言对湖北省碳排放起到抑制效果。

而其他因素每年贡献有正值也有负值，如排放因子效应（平均贡献-201万吨）以及煤炭能源结构效应近两年的显著改善（平均贡献-446.81万吨）在一定程度上抑制了湖北省碳排放的增长。而石油能源结构（平均贡献904.35万吨）以及电力能源结构（平均贡献737.55万吨）则对碳排放起到了一定的推动作用。

根据城镇化四种要素对湖北省碳排放的影响，按影响程度进行由大到小的排序，则四种要素依次为：收入城镇化效应、空间城镇化效应、产业城镇化效应以及人口城镇化效应。

图一表现了四种要素对湖北省碳排放量变化的影响，我们可以收入城镇化对湖北省碳排放产生较大的推动作用。产生这一现象的原因可能在于，根据湖北省统计局相关数据显示，湖北省居民收入在2006-2015年中呈现稳步提升趋势，随着收入水平以及生活水平不断提高，对居民生活习惯以及消费观念也会随之变化，带来较大的物质能源消耗，从而推动碳排放量的增长。

空间城镇化效应总体而言对湖北省碳排放量产生正向推动效应，从湖北省统计年鉴相关数据可知，2006-2015年城镇人口总量与城镇建成区面积均呈现上升趋势，而人口密度呈现先上升后下降的趋势，可见城镇空间扩展速度较人口增长速度较快。与此同时，城市建造工程的增加以及居民住宅建筑以及私人交通工具的需求不断加大，加大了城市建设过程中碳排放量的增大以及个人碳排放量的增大。另外众多城市问题的产生，如交通堵塞以及交通路程的增大等，也加剧了碳排放量的增长。随着人口密度的减小以及城市职住分离进程的加速，集聚效应逐渐减小，在一定程度上增大了碳排放量的增長。

人口城镇化效应总体而言抑制了碳排放量的增长，符合湖北省中大城市人口增长迅速的特点，Marilyn（2009）通过分析美国100个大城市的碳足迹发现，人口密集、城市交通发达的大城市人均碳足迹较低。随着城市市中心人口密度的快速增大，体现了一定的人口规模效应，如城市公共交通的发展等对人均碳排放具有一定抑制作用。

产业城镇化对湖北省碳排放量影响相对较小，且对碳排放贡献始终保持在较低水平，根据湖北省统计局相关数据可知，随着经济转型湖北省产业结构不断升级，随着二、三产业高耗能高排放服务内容的减少，在一定程度上抑制了湖北省碳排放的快速增长。

笔者认为通过具有针对性的有效的方式对湖北省城镇化进行管理规划，将有利于实现湖北省碳减排进程。因此，针对湖北省碳排放现状提出以下建议措施：针对收入城镇化效应现状，运用政策引导以及市场激励的方式，鼓励企业进行低碳技术研发、购置低碳节能设备以及推行低碳管理实践，倡导居民使用节能低碳产品替代碳密集产品，引导居民养成绿色低碳的生活模式；针对空间城镇化效应，政府应合理规划城镇布局，扩展现有城镇环境容量以及生态承载力，不断改进城市能源系统效率和基础设施建设；针对人口城镇化效应，进一步扩大人口城镇化效应对碳排放的抑制作用，合理确定城市开发边界，强化城镇、城市发展规划约束力，提高建成区人口密度，以紧凑有效的发展模式取代原本盲目扩张的发展模式；针对产城镇化效应，应严格限制高污染高耗能的产业发展，推进“制造经济”向“服务经济”的转变，优化产业结构。

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作者簡介：李静雅，女，1995.10月生，湖北武汉人，中南财经政法大学2013级工商管理专业本科生。陈晓霖，女，1995年8月生，广东佛山人，中南财经政法大学2014级信息与计算科学本科生。

陈梦婷，女，1995年7月生，湖北武汉人，中南财经政法大学工商学院2013级工商管理专业本科生。

基金项目：中南财经政法大学大学生创新创业训练计划项目，课题“绿色经济视角下湖北省农村城镇化对碳排放的影响研究——基于kaya模型”（编号： 201610520094）。