广东省主体功能区碳排放特征及驱动因素研究*

王 容，王文军，赵黛青,

（1.中国科学技术大学 热科学和能源工程系，合肥 230026；2.中国科学院广州能源研究所，广州 510650）

0 引 言

区域低碳发展是全球温室气体减排行动的空间载体。我国签署《巴黎气候协议》后，在向联合国气候变化框架公约（United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC）秘书组提交的中国国家自主减排贡献文本中，将主体功能区差异化低碳发展作为一项重要的应对气候变化区域政策单列提出。由于区域发展和功能定位不同，各功能区之间在产业结构、能源消费与结构、人口数量等方面有较大的差异，碳排放驱动要素不同，不同主体功能区的低碳发展重点也相应体现这种差异性。近年来，国内外学者对不同空间尺度的碳排放测算和碳排放驱动因素开展了丰富的研究，大多集中于国家、省级和地市级层面。在国家层面的研究中，WANG等[1]对我国化石燃料燃烧所产生的碳排放进行核算和分析，赵领娣等[2]从能源供给侧分析了我国碳排放空间格局；在省级层面的研究中，学者们分别对广东、江苏、河北省进行了碳排放影响因素分析[3-5]；在城市尺度上，崔凯旋等[6]对江阴市能源消费碳排放进行了实证分析。通过文献梳理发现，从主体功能区角度对区域低碳发展进行研究的成果尚不多见，主要原因在于主体功能区是以县、区为基本单位，而县级层面的能源和碳排放数据较难获取。项目组对广东省四大主体功能区进行了为期4个多月的调查，获取了广东省主体功能区低碳发展数据，对广东省主体功能区碳排放特征和碳排放驱动要素进行研究，发现差异，提出深化主体功能区低碳发展的建议。

1 广东省主体功能区碳排放现状及特征分析

1.1 广东省主体功能区经济社会现状与差异性分析

2012 年印发的《广东省主体功能区规划》，将广东省国土空间分为优化开发、重点开发、生态发展和禁止开发四类区域，各类主体功能区域有着明确的功能定位和区位条件差异。从地理空间看，优化开发、重点开发、生态发展三类区域合计占全省的比重为100%，另有点状分布在这三类区域的各类禁止开发区域（优化开发、重点开发、生态发展区域以县级行政区为基本单元，面积包含基本农田和禁止开发区域的面积；禁止开发区域以自然或法定边界为基本单元，分布在其他主体功能区域之中）。由于禁止开发区实行强制性保护，能源消费几乎为零，因此本文研究范围为优化开发区、重点开发区和生态发展区。

三类区域在经济、人口、能源消费方面存在较大差异。从经济规模来看（图1、图2），优化开发区经济总量最大，历年地区生产总值在三类主体功能区中都是居于首位，2016年优化开发区地区生产总值6.4万亿元，占三类主体功能区的76%，经济规模远远超过重点开发区和生态发展区，产业结构也在不断优化。从产业结构来看（图3），优化开发区经济以第三产业和高附加值产业为主，2016年第三产业增加值占比达到56.8%。重点开发区第二产业占比最大，生态发展区的第一产业占比远远超过优化开发区和重点开发区。从人口数量来看，人口主要集中于优化开发区，其常住人口占全省常住人口的48%，重点开发区和生态发展区均占26%（图4）。从能源消费总量看，优化开发区的能源消费量最大，占总能源消费量的66%（图5）。从能源结构看，优化开发区2016年天然气消费产生的碳排放占比达到17%，石油消费产生的碳排放占比约为15%～30%；重点开发区的能源消费以煤炭和石油为主，有少量天然气消费，石油消费产生的碳排放占比约为30%～40%；生态发展区中煤炭消费产生的碳排放平均占比在98%左右，远远大于其他两类能源消费产生的碳排放。调研发现，生态发展区大都处于欠发达地区，有工业发展需求，低碳意识较为薄弱，基础设施有待加强，能源运输成本高，工业生产有寻求廉价能源的意愿。

图1 广东省主体功能区历年人均GDPFig.1 Per capita GDP in each main functional area of Guangdong province from 2010 to 2016

图2 广东省历年各主体功能区GDP总值Fig.2 GDP in each main functional area of Guangdong province from 2010 to 2016

图3 2016年广东省主体功能区产业结构Fig.3 Industrial structure in each main functional area of Guangdong province in 2016

图4 2016年广东省主体功能区人口Fig.4 Population in each main functional area of Guangdong Province in 2016

图5 2016年广东省主体功能区能源消费量Fig.5 Energy consumption in each main functional area of Guangdong province in 2016

1.2 广东省主体功能区碳排放特征

1.2.1 广东省主体功能区功能定位与碳排放总体特征

《广东省主体功能区规划》对不同区域进行了明确的发展定位，直接影响到广东未来碳排放格局，在一定程度上决定了不同区域的低碳发展路径。优化开发区的功能定位为我国参与经济全球化的主体区域、全国经济发展的重要引擎，是我国人口聚集最多、创新能力最强、综合实力最强的区域之一，巨大的经济总量和人口规模决定了优化开发区的碳排放总量水平较高。重点开发区是推动广东省经济持续增长的重要增长极，也是全省重要的人口和经济聚集区，同时该区域积极有序、有选择地承接了珠三角核心区的产业转移，未来将是广东省最大的工业碳排放区域。生态发展区的功能定位为保障全省生态安全，以生态保护和农产品供给安全保障为主体功能，土地利用排放将是这类区域的主要碳排放源。

图6 广东省各主体功能区历年碳排放总量Fig.6 Total carbon emissions in each main functional area of Guangdong province from 2010 to 2016

经测算，从2010年到2016年，广东省各主体功能区碳排放量均呈现增长趋势（图6）。其中，优化开发区的碳排放量最大，从2010年的38 293万t增加到2016年的46 866万t，但增速最低，且呈日益放缓趋势。2013-2016年优化开发区碳排放平均增速为2.6%，明显慢于2010-2013年的4.2%。重点开发区碳排放总量仅次于优化开发区，碳排放量从2010年的7 916万t增加到2016年的11 396万t，碳排放增速相对较高，曾一度出现增速下降趋势（2010-2013年平均增速9.1%，2013-2016年平均增速5.8%），但2016年碳排放增速有明显加快趋势（7.4%），与广东省2012年将重点开发区定位为广东未来“新的经济增长极”模式后产业转移完成出现碳排放上升的事实基本吻合。优化开发区和重点开发区的碳排放之和占碳排放总量的比重达86%以上，是节能减排的重点区域。

1.2.2 优化开发区碳排放特征

优化开发区因人口密集、产业集中，碳排放总量在全省占比超过70%，人均碳排放量约8 t CO2/人。在碳排放总量中，第一产业在优化开发区的碳排放量占比较小，第二产业的碳排放量约占总量的60%，第三产业碳排放量占比较高，约为30%，居民消费碳排放量约占10%。尽管优化开发区的碳排放总量最大，但是其历年单位GDP碳排放强度却在各类主体功能区中最低，约为重点开发区和生态发展区的80%，并且从2010年至2016年呈现持续下降的趋势，2016年优化开发区的碳排放强度为0.72 t CO2/万元，达到英国碳排放强度水平。碳排放总量高，人均碳排放量高、碳排放强度低是优化开发区的主要特征。由于优化开发区的经济发展水平高，能源利用效率相对较高，可再生能源和新能源应用程度较高，能源结构相对优化，但进一步节能减排空间有限。《广东省“十三五”控制温室气体排放工作实施方案》和《广东省节能减排“十三五”规划》按照行政辖区下达了节能减碳任务，与主体功能区对应比较发现，大部分定位为优化开发区的城市面临严峻的节能减排任务，在碳排放强度下降和单位GDP能耗下降方面都比其他功能区承担了更重的节能减排任务。

1.2.3 重点开发区碳排放特征

重点开发区碳排放量总体呈上升趋势，2013年出现短暂下降，后增加到2016年的11 396万t CO2。人均碳排放量与优化开发区相比较低，约3 t CO2/人。第二产业的碳排放量在重点开发区也是主要的碳排放产业，占比超过50%，居民消费碳排放量占比较优化开发区有所增加，约为20%。在主体功能区规划下，工业制造业逐步向重点开发区转移，重点开发区的经济快速发展，在全省能源结构清洁化、低碳化的过程中，碳排放强度整体呈现下降趋势，从1.27 t CO2/万元（2010年）下降到0.93 t CO2/万元（2016年），降幅约为27%，但是重点开发区的碳排放强度相对优化开发区仍然较高。

1.2.4 生态发展区碳排放特征

生态发展区作为全省的生态屏障，以保护和修复生态环境、提供生态产品为主要任务。因此生态发展区在三类主体功能区中的碳排放量最低，2016年为7 585万t，约为最高的优化开发区碳排放总量的1/6，占全部碳排放总量的11%。同时，生态发展区的人均碳排放量也是三类功能区中最低的，约为2 t CO2/人，然而该区域第一产业的碳排放占比相比另外两类区域较大。生态发展区的碳排放强度在三类主体功能区中最高。调研发现，生态发展区的能源结构以煤为主，以梅州市生态发展区（兴宁市、平远县、蕉岭县、大埔县、丰顺县 五华县）和韶关市生态发展区（乐昌市、南雄市、始兴县、仁化县、乳源县、翁源县、新丰县）为例，这两个地区碳排放结构中煤炭占到90%以上。生态发展区碳排放总量低，碳排放强度高，能源结构高碳是其碳排放特征。

图7 广东省各主体功能区历年碳排放强度Fig.7 Carbon intensity in each main functional area of Guangdong province from 2010 to 2016

图8 广东省主体功能区历年人均碳排放量Fig.8 Per capita carbon emissions of the main functional areas of Guangdong Province

图9 广东省主体功能区历年产业碳排放结构Fig.9 Industrial carbon emission structure of the main functional areas of Guangdong province

2 广东省主体功能区碳排放驱动因素差异分析

由于主体功能区数据基础薄弱，通过调查收集取得的数据存在统计口径不一、数据不完整的问题，借鉴参考文献[7]方法，计算了主体功能区下每个县的能源碳排放量，按照功能区加总得到每个主体功能区的能源碳排放量，再运用KAYA方程和LMDI方法对广东主体功能区2010-2016年的碳排放进行因素分解[8-10]。

2.1 数据收集及说明

由于能源消费是CO2的主要排放源，因此主要考虑由于能源消费产生的CO2排放，从终端消费的角度对主体功能区进行CO2排放量进行估算。能源品种根据中国统计年鉴中终端能源消费的数据，进行进一步合并，主要分为5种能源品种：煤炭、石油、天然气、电力、热力。电力、热力作为二次能源，在使用过程中不会造成温室气体排放，排放来自火电生产过程。采用“使用者”角度进行碳排放测算，将发电、热力生产排放归入电力、热力消费进行计算。

广东省能源消费数据来源于《中国能源统计年鉴》中各省的能源平衡表，市县级历年的产业增加值、常住人口等数据来源于各地市2018年《统计年鉴》。对于能源消费部门的划分，按照中国能源统计年鉴“分行业能源消费”分为第一产业（农林牧渔业）、第二产业（工业、建筑业），居民生活部门以及第三产业。由于县级GDP和人口数据与省级数据之间存在差异，为保证主体功能区之间数据具有可比性，在计算过程中将省级GDP以及人口数据由县级GDP、人口数据加总获得。

2.2 碳排放影响因素分解

运用LMDI模型，计算出广东省各主体功能区2010-2016年人口、经济、产业结构、产业能源强度以及产业碳排放系数对碳排放总量的影响效应。分解公式如下：

式中：C为碳排放总量；Ci为i产业碳排放量；Ei为i产业能源消费量；Gi为i产业增加值；G为研究区域总产业增加值；P表示研究区域常住人口；i=1、2、3，分别表示第一产业、第二产业、第三产业；为i产业碳排放系数（t CO2/t标煤）；为i产业能源强度，t标准煤/万元为i产业的产业结构，%；为人均生产总值，元/人。

式中：t和0分别表示研究期与基期，ΔCI、ΔCQ、ΔCM、ΔCY、ΔCP分别为碳排放因子效应、能源强度效应、产业结构效应、经济规模效应和人口效应，其计算公式分别如下。

碳排放因子效应：

能源强度效应：

产业结构效应：

经济规模效应：

人口效应：

各因素的贡献率为：

其中：γk为各影响因素对碳排放总量贡献率，k=I、Q、M、Y、P，分别表示碳排放因子效应、能源强度效应、产业结构效应、经济规模效应以及人口效应。

本文选取2010年为基期，分解结果如表1所示。

表1 广东省各主体功能区碳排放影响因素分解结果Table 1 Decomposition results of factors affecting carbon emissions in each development priority area of Guangdong Province 单位：万t CO2

由表1可见，2010年至2016年，广东省三类主体功能区的碳排放量整体呈现持续上升的趋势，经济要素对不同功能区的碳排放驱动作用有差异。

优化开发区碳排放增量最大，2016年各影响因素的总贡献量为6 511万t CO2，经济规模变动使CO2排放量增加18 937万t，人口变动使CO2排放量增加2 614万t，产业能源强度与产业结构变化则使得优化开发区的CO2排放量分别减少19 063万t和2 041万t。

重点开发区碳排放量增长量相较于优化开发区相对较低，2016年重点开发区的CO2排放量比2010年增加2 411万t，其中经济规模和人口变动是重点开发区CO2排放量的主要因素，分别贡献CO24 867万t和114万t。同样的产业能源强度和产业结构变化使得重点开发区的CO2排放量减少。

生态发展区在三类主体功能区中的碳排放量增长是最低的，这与生态发展区的主体功能定位相符。2016年生态发展区的CO2排放量比2010年增长了1 192万t。

综合看来，经济规模变化和人口数量的变化是碳排放量增加的主要驱动因素，产业能源强度和产业结构的变化是碳排放量降低的主要因素。

2.3 碳排放驱动要素对功能区的贡献率差异分析

对于不同主体功能区，碳排放主要影响因素在驱动方向和程度存在较大差异，以下就各影响因素对不同主体功能区碳排放增长的贡献率进行分析。

2.3.1 产业能源强度的驱动作用

广东省三类主体功能区的产业结构变化整体上是碳排放量降低的主要因素，且在三类主体功能区中产业能源强度的影响效应均为负，可以看出广东省的能源利用效率相对较高。但是不同主体功能区之间的贡献率各有不同，因此在不同主体功能区之间仍然存在很大的发展差异，也表明仍有很大的提升空间。优化开发区的产业能源强度对碳排放量减少的贡献率最大，其中2014年产业能源强度对优化开发区碳排放量降低的贡献率达到420%，这与优化开发区的功能定位有密切关系，根据2012年《广东省主体功能区规划》，优化开发区要加快转变经济发展方式，提高科技创新能力、优化发展方式。随着科学技术进步，能源效率提高，新增产值的技术含量提高使得能源强度对碳排放量降低的贡献率增加。2016年产业能源强度对优化开发区碳排放量降低的贡献量达到19 063万t CO2，使碳排放增加的趋势得到一定缓解。生态发展区的产业能源强度对碳排放量的贡献率居第二位，尽管生态发展区中产业能源对碳排放量降低的贡献量相较其他两类主体功能区较小，但是其贡献率却处于中间位置，说明生态发展区能源利用效率的提高对促使碳排放量降低的作用显著。三类主体功能区中，能源强度对碳排放降低贡献率最低的是重点开发区，这与重点开发区承接珠三角地区产业转移的主体功能定位有关。

2.3.2 产业结构的驱动作用

产业结构的变动整体上使广东省各主体功能区碳排放量降低，但其贡献率在五个因素中相对较小，表明产业结构使广东省各主体功能区碳排放降低的作用还较为微弱。优化开发区的产业结构优化从2012年开始成为降低其碳排放量的影响因素，且其对碳排放量降低的贡献率相较重点开发区和生态发展区最大，说明优化开发区的产业结构调整对碳排放量增长的抑制作用较为明显。第三产业占比逐年加大，从而使能源消费从粗放型逐渐转变为集约型，在带动经济发展的同时实现低碳发展。重点开发区和生态发展区的产业结构变动对碳排放量的影响效应没有优化开发区显著，这也与其主体功能定位符合，重点开发区主要以第二产业为主，在短期内第二产业的占比变动较小，因此产业变动带来的碳排放量降低也相对较小。同样的生态发展区包含农产品主产区和重点生态功能区，主要以第一产业为主，因此其产业结构的总体变动对碳排放量降低的影响较为微弱。

2.3.3 经济规模

经济规模的变动均促进广东省各主体功能区中碳排放量的增加，且促进作用较强，表明经济增长因素在广东省碳排放增长中起到了主导作用。其中优化开发区的贡献率最为明显，重点开发区与生态发展区的贡献率比优化开发区小。这是由于优化开发区的首要任务为带动经济发展，因此在经济高速发展的同时，对碳排放量增加的贡献也是同步的。重点开发区和生态发展区的经济规模拉动效应均在2013年达到峰值，之后有所下降。但是目前来看，能源消费仍然是经济增长过程中一项重要投入，经济发展需要大量的能源消费，这会导致CO2等温室气体排放量逐年增加。

2.3.4 人口数量

人口数量的增长对碳排放量的增长起到了促进的作用，在三类主体功能区总人口的增长均导致碳排放量的增长，这也不难理解，人口的增加必然会导致温室气体的排放，因此对碳排放量的增加起到正向作用。在优化开发区中，由于经济的发展带来人口数量的增加，人口数量的增加拉动能源消费，从而带来碳排放，并且优化开发区的人口正效应贡献率在三类主体功能区中是最为显著的，这也与优化开发区的人口聚集主体功能相符合。重点开发区和生态发展区的人口数量与碳排放量呈现正相关性。

2.3.5 碳排放因子

碳排放因子是单位能源消费所产生的CO2排放量（其变动是由于历年在不同产业中煤炭、石油、天然气的消费量占比不同导致）。碳排放因子效应对广东省三类主体功能区碳排放呈现出不同的影响效应。优化开发区和重点开发区近年来天然气（碳排放因子小）消费比重增加，煤炭（碳排放因子大）消费比重减小，使得这两类区域中碳排放因子整体上使其碳排放量降低；生态发展区碳排放因子的变动还是促进该区域碳排放量的增长。

图10 广东省各主体功能区历年碳排放量影响因素贡献率Fig.10 Contribution rate of influencing factors of carbon emissions in each main functional area of Guangdong Province from 2010 to 2016

3 结论与建议

以2010-2016年广东省各主体功能区为研究对象，对广东省优化开发区、重点开发区、生态发展区三类主体功能区进行了碳排放分析，并运用LMDI指数分解法将能源消费碳排放增长量分解成产业能源强度效应、产业结构效应、经济规模效应、人口效应以及碳排放因子效应五个影响因素，得出各影响因素的贡献值与贡献率。

从碳排放分析中可以看出，广东省各类主体功能区的碳排放量均在逐年增加，优化开发区的碳排放量最大，但其增长速度在逐年变缓。尽管碳排放强度目前是三类主体功能区中最低的，优化开发区仍是全省重点减排地区。重点开发区和生态发展区的碳排放量远远小于优化开发区，但仍然处在高速增长中。

根据LMDI指数分解分析可以得出，人口数量、经济规模是促进广东省各主体功能区能源消费碳排放量增长的重要因素。其中，经济规模的贡献率最大，成为广东省各主体功能区能源消费碳排放量增长的关键主导因素，人口数量增长的促进作用相对较弱。优化开发区的经济规模和人口数量对碳排放量增长的贡献率最为显著，在三类主体功能区中最大，重点开发区和生态发展区的经济规模和人口数量对碳排放量增长的贡献率相当。产业能源强度和产业结构整体上是使广东省各主体功能区碳排放降低的主要因素，其中产业能源强度对能源消费碳排放量的降低贡献率较大。优化开发区的产业能源效应对碳排放量降低的贡献率最大，生态发展区次之，重点开发区产业能源强度的贡献率较低。产业结构对碳排放量降低的贡献率相对较小，对碳排放的影响较为微弱。

根据以上结论，各主体功能区的碳排放水平以及影响因素存在显著差异，应结合各自的主体功能战略定位以及碳排放情况制定低碳发展路径，提出以下建议：

（1）优化开发区低碳发展路径建议

建议优化开发区继续加大第三产业增加值的比重，提高科技水平，建设高质低碳产业体系和低碳城市基础设施；同时珠三角地区作为广东省常住人口最多的区域，随着大湾区经济的进一步发展和集聚，居民消费的碳排放将逐渐成为优化开发区的主要碳排放源，对于居民碳排放管理还处于有待开发的领域，建议优化开发区提前部署相关工作。优化开发区碳排放量降低有助于广东省整体碳排放量的降低，有利于尽快实现广东省到2030碳排放量达峰目标。

（2）重点开发区低碳发展路径建议

未来重点开发区应加大低碳技术推广应用力度，加强低碳技术集中示范应用，建立低碳技术推广应用的激励机制，提高能效是实现低碳发展的重要举措。同时提高核心技术研发、制造、系统集成和产业化能力，对减排效果好、应用前景广阔的关键产品组织低碳化生产。清洁生产、节能技术应用将是重点开发区实施低碳发展的重要手段。

（3）生态发展区低碳发展路径建议

生态发展区要实现低碳发展，应保证其主体功能区定位，控制开发强度，优化开发方式，推动清洁能源利用也是关键。同时由于生态发展区限制发展部分工业，因此可以大力发展低碳农业，加快农业科技进步和创新，重视生态碳汇系统的建设，全面加强森林经营，探索更多生态碳汇试点，在不破坏当地环境的前提下，积极提升经济发展水平，既实现减少碳排放，也使生态发展取得经济水平得到相应提高，有利于强化生态发展区作为生态屏障的功能。