新疆碳排放核算研究特征

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(1.新疆农业大学 管理学院,新疆 乌鲁木齐 830052;2.南京农业大学 公共管理学院,江苏 南京 210095;3.新疆维吾尔自治区发展和改革委员会经济研究院,新疆 乌鲁木齐 830002;4.山西大学 经济与管理学院,山西 太原030006)

近年来,我国生态文明建设成效显著,并踏上了实现“美丽中国”目标的新征程,而低碳发展是实现这一目标的重要战略路径。客观准确的碳排放数据是低碳发展研究及其政策制定的重要基础[1]。我国作为世界最大的CO2排放国,碳排放数据与相关政策已成为国内外各界关注的焦点[2,3]。长期以来,我国公开共享的碳排放数据(尤其是城市尺度)缺乏,且公开的数据参差不齐,在极大程度地制约了学术研究、政策制定和社会实践[4,5]。有关碳排放核算方法研究的文献较多,其中IPCC的清单指南法被决策者、学者和相关部门广泛应用[6,7]，但我国缺乏适用于不同尺度的成熟的温室气体清单编制方法体系。其中,城市尺度的清单主要沿用IPCC的方法编制清单,而IPCC原则不尽适用于城市尺度[8],急需更新和精细化[9]。

碳排放数据的科学估算,首先需要确保其地域、时间、排放源和排放种类的一致性。核算方法、数据来源与口径直接影响估算的结果[10]。总体上来说,现有碳排放核算方法研究涉及范围较广,多从宏观角度阐述国内外主要碳排放核算方法,针对省域碳排放核算研究较少,且主要的碳排放核算文献多针对东部发达地区。随着碳排放数据被广泛关注,全国、省级,尤其是城市尺度的碳排放数据不断丰富,主要表现在研究时序性、尺度、空间化等方面。其中,我国碳核算数据库(CEADs)和高精度排放数据库(CHRED)两个研究团队的成果最为显著[11-19]，但是针对西部地区的碳排放核算综述性研究还较缺乏。

新疆地处我国西部欠发达地区,生态环境脆弱,作为国家能源战略基地和“一带一路”核心区,低碳发展面临着更大压力。新疆如何协调开发建设与低碳发展之间的关系,体现了西部欠发达地区或能源等资源丰富地区共同面临的新挑战。近年来,新疆碳排放问题研究逐渐增多,碳排放数据的关注程度不断提高[14],但面临的基本问题与东部地区相似,如可公布的核算数据稀缺且差异较大、部分核算数据差值极大[20,21]。新疆各地多年的“温室气体排放清单”编制已完成[22],数据较为详细,但未见公开。新疆碳排放核算方法主要是能源系数法,而点源拟合法[23,24]、灯光拟合法[25]等新方法的应用少,核算数据的一致性欠佳。本文将重点从核算热度、核算要素、核算数据差异等方面,系统地探析了新疆碳排放核算研究特征,以期为新疆和同类型地区的碳排放数据及其相关研究提供参考。

1 分析框架、研究方法与数据来源

1.1 分析框架

通过碳排放核算研究文献发现,其特征涉及到多个方面。本文从碳排放核算研究的总体态势、核心内容、投入—产出3类内容和5个方面构建其研究特征的一般分析框架(图1)。

图1 分析框架

1.2 研究方法

本文主要运用文献法与比较分析法全面分析了新疆碳排放核算研究情况及其影响因素。文献分析法是本文重要的研究方法之一,通过对大量文献的阅读、整理、归类、总结、信息提取进行深入研究;比较分析包括横向对比和纵向对比,即对空间维度和时间维度的对比,从而发现相同之处和不同之处。本文中的“研究热度”指研究文献的篇次,反映了研究者关注的程度。

1.3 数据来源

本文采用的中文文献来源主要来源于中国知网(http://www.cnki.net/),外文文献主要来源于Web of Science(http://apps.webofknowledge.com),专利来源于国家知识产权局的专利检索与分析网站(http://www.pss-system.gov.cn),专著来源于中国国家图书馆网站(http://www.nlc.gov.cn/)。在中国知网上,以主题为检索条件,输入“碳排放、低碳、温室气体、碳减排、新疆”等5个关键词,剔除与本研究无直接关系的研究外,选取文献数量为234篇(外文12篇、中文222篇),其中涉及碳排放核算的文献173篇、能直接从文献中获取碳排放核算数据的文献75篇。文献检索截止时间为2016年12月31日。由于新疆相关的外文文献和专利专著较少,因此本文主要基于中文期刊文献展开分析。此外,国家自然基金和国家社科立项项目情况分别来自科学基金共享服务网(http://npd.nsfc.gov.cn/)和国家社科基金项目数据库(http://fz.people.com.cn/skygb/sk/)。

2 结果及分析

对新疆碳排放核算研究,不同研究者在核算时选取数据的时间维度不同,文献的数据年限范围为1978—2016年,且多数文献采用的数据年限为1995—2012年。由于本研究能直接从文献中获取的碳排放量核算数据是从1978年开始的,因此仅对1978年以后的核算数据进行整理分析。其中,主题热度部分样本基数为234篇,时间热度部分样本基数为75篇。

2.1 研究热度特征

主题热度:本文运用CiteSpace5.0软件对所选文献的关键词进行共现分析和可视化表达,见图2。

图2 关键词共现网络图谱

从图2可见:由于“新疆、城市化、低碳经济、能源消费、经济增长、影响因素”等关键词的圆形面积较大,因此以上关键词与中心关键词的“碳排放”共现频次较高。由此可见,所选文献几乎是立足于“新疆碳排放”,研究它与能源消费、低碳经济、影响因素、经济增长、城市化之间的关系,而涉及“碳排放核算方法”或“温室气体排放清单”的研究鲜见,此类研究成果大多以政策建议的形式呈现。

时间热度:首先,选取有着碳排放核算数据的文献75篇,确定核算数据时限为1978—2016年,统计该期间所有年份的碳排放核算数据的频次。将有核算数据的文献发表年份进行统计并列入图表,以此反映核算数据和文献发表的时间热度(图3)。从图3可见,1978—2008年的核算数据频次逐渐增多,并在2008年达到峰值,2009—2016年核算数据频次逐渐减少。1978—1999年核算数据频次较少,说明该时期相关统计数据难以获取且不全面。核算数据频次较多的年份集中在2000—2012年,说明该时期相关数据较全面和容易获得。2013—2016年核算数据频次较少,但论文发表篇次较多,两者总体呈“剪刀叉”,说明论文发表年份与核算数据年份存在显著的时滞性,这从侧面反映出近年发表的论文使用数据较陈旧,不能很好地反映碳排放现状,主要原因是最新数据获取更难。此外,国家公布的统计数据本身具有滞后性,加之论文发表周期较长,这是导致文献数据陈旧的一个重要客观因素。

图3 1978—2016年新疆碳排放核算数据时间分布

空间热度:基于样本文献的热度分析,可得到新疆不同地区碳排放核算研究频次,以分析新疆各地市州县级单位和其他区域的碳排放核算现状。

地市州分布:本文对全疆15个地市州碳排放核算研究的频次进行了统计,以分析疆内碳排放核算研究的地市州分布特征,见图4。乌鲁木齐市和克拉玛依市的研究频次较高,分别为21篇、14篇。乌鲁木齐市是全国低碳试点城市，克拉玛依市是全国环保模范城市,两者GDP位于全疆前列,经济发展水平高且工业比重较大。孙慧研究发现，乌鲁木齐市和克拉玛依市为碳高排放区域,年均工业碳排放量占新疆年均工业碳排放总量的58.36%[16],低碳经济发展需求和高碳排放现状的矛盾突出,因此两者受研究者关注的程度较高。其他地市州的研究频次相近,哈密市和吐鲁番市研究频次均为12篇,和田地区、博州、巴州、伊犁州的研究频次均为11篇,塔城地区、克州、喀什地区、阿勒泰地区、阿克苏地区的研究频次均为10篇。由于其他地市州大多为碳汇区和低排放区,碳排放量较少,且相关数据资料缺失,故受关注程度较低。

图4 新疆部分地市州碳排放核算研究频次分布

县级单位分布:县级单位为县和县级市。据统计,样本文献中出现县级单位碳排放核算研究频次最多的是石河子市,有11篇。由于石河子市的地区生产总值位于全疆第三,经济发展水平较高,且第二产业比重较大,为全国文明城市,在低碳环保政策需求的引导下对该市碳排放核算问题的关注程度较高,研究频次在全疆位列第一。伊宁市、博乐市、阜康市、奎屯市、和田市、乌苏市、昌吉市等县市均只有1篇。这些县市人口较少、地区生产总值低,且大多为低碳排放的碳汇区,相关数据资料不全面,因此碳排放核算研究频次较低。

其他区域分布:天山北坡经济带作为疆内重要的城市群,样本文献中对碳排放核算研究的文献只有3篇,分别是孙慧[26]、张萌等[27]、陈煜等[28]。自2011年《全国主体功能区规划》提出“天山北坡经济带”概念以来,研究该地区碳排放核算的文献频次较少。由于该地区包括22个县市,碳排放核算所需的资料数据缺失,碳排放核算研究成果较少。

2.2 核算要素特征

核算方法:对新疆碳排放核算研究,研究者大多采用政府间气候变化专门委员会(IPCC)2006年编制的《国家温室气体清单指南》[29]中提供的能源系数法和相关系数,研究文献共71篇。另有部分研究者采用不同的碳排放核算方法和相关系数,现将几种差别较大的核算方法汇总见表1。考虑到空间拟合法在专门针对新疆的碳排放核算研究的文献鲜见[30],因此本文重点从实测法、物料衡量法、能源排放系数法、能源比例分摊法和土地利用系数法展开探析。

表1 新疆碳排放核算方法汇总

注:同一文献采用两种及以上方法的、选取其主要方法和难以区分主次方法的,同时计入不同的方法中。

核算数据来源:新疆碳排放研究的相关数据大多涉及能源、人口、经济和第一、二、三产业等,数据来源主要集中在各级各类统计年鉴和公报,如历年《中国统计年鉴》、《新疆统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《新疆国土资源公报》等。大部分文献在碳排放核算时采用的碳排放系数取自IPCC提出的《温室气体排放清单指南》。

核算范围:新疆碳排放核算研究范围边界划定为三大范围:一是指城市辖区内所有人类活动导致的直接排放,包括城镇内的能源活动、工业生产过程、农林业、土地利用变化和废物处理产生的温室气体排放;二是指为了满足城市电力、供热/制冷导致的城市辖区外的二次能源产生的排放;三指由城市内部活动引起,产生于辖区之外,但未被范围二包括的其他间接排放[42]。本研究所列举的碳排放核算结果主要以范围一和范围二为主,涉及省级/市级辖区内的能源活动、工业生产过程、农林业、土地利用变化。例如，刘晓婷等核算了新疆能源消费碳排放；唐洪松等核算了新疆不同土地利用类型碳排放；苏洋等核算了新疆农牧业碳排放。

2.3 核算数据差异

区域视角数据差异:从样本文献中直接提取新疆碳排放数据的文献有31篇,其中4篇文献数据差异较大不列入图表分析,见图5—7。1978—2013年27个样本文献的能源碳排放核算数据总体呈上升的趋势,说明新疆能源消费碳排放量在逐年递增。1978—1999年碳排放量增幅缓慢且整体基本持平,该时期由于新疆经济发展水平不高、对外开放程度较低、高耗能高污染高排放企业数量少、能源需求量少,因此碳排放量较低;2000年以后碳排放量逐年递增且增幅较大,主要是2000年国家实施西部大开发战略,新疆在能源输出与承接东部产业转移的过程中增加了众多高耗能高污染高排放企业,导致碳排放量迅速增加。

图5 基于3种能源的新疆能源消费碳排放核算数据比较

图6 基于4种能源的新疆能源消费碳排放核算数据比较

图7 基于多种能源的新疆能源消费碳排放核算数据比较

不同文献的碳排放核算数据有所差异,整理发现部分研究者核算的碳排放数值较大[20,21,43-49]。其中,容建波[20]、李记红[21]的核算结果存在较大偏差,2012年差值最大为36951.18万t。经过比对发现,李记红[21]核算了10种能源,容建波[20]核算了8种能源,而造成这种差异的主要原因是两者核算方法和折算系数存在着差异。赵慧敏等[47]核算的3种能源碳排放量数值高于孙婷[45]、齐敏[50]、霍金炜等[51]、杨辰晨[49]核算的15—20种能源碳排放量数值,原因是赵慧敏等[47]使用的核算方法较简易粗糙,核算采用的能源消费数据残缺,导致核算结果偏低。其他样本文献的碳排放核算数值趋势大体一致,核算结果差异较小。有研究者还核算或预测了1995—2020年不同阶段和年份的碳排放量,结果表明1995—2020年呈现快速增长的态势[52,54,55],也有研究者核算了个别年份的能源碳排放量[53]。另有研究者核算了包括乌鲁木齐市[57-59]在内的新疆各地市州1997—2015年能源碳排放量[28,60-64],发现此期间各地市州能源碳排放量总体呈上升趋势,其中乌鲁木齐市、克拉玛依市的增速最显著。各地市州碳排放核算结果以刘晨跃等[56]、冯朝阳[60]与蒲春玲等[64]、陈煜等[28]的差异最大。

为了更加直观地表现各类能源碳排放核算数值的差异变化,本研究将能源种类数相近和能源品种一致的核算数据进行了区间分类,并借助统计软件分析了三类区间碳排放数值的极大值、极小值、平均值和标准差(表2)。从表2可见,三类区间碳排放数值的极大值、极小值均有较大差异,说明核算数值的差异在不断增加,标准差也逐年递增,可见同区间能源消费碳排放核算数值之间的离散程度较大,且随着时间的推移,碳排放量不断增加,该指标将呈现离散程度加大趋势。

表2 新疆能源消费碳排放核算数值离散度分析

产业视角数据差异:由于第二产业是我国能源碳排放的主体,因此本文重点分析了新疆第二产业碳排放量[65]。直接从样本文献中提取关于新疆第二产业碳排放数据的文献有10篇,除3篇另行分析以外,对7篇文献核算数据绘制成图8。为了便于比较分析,本文将部分文献中建筑业、工业核算数值进行加总,并统称为“第二产业”。

图8 新疆第二产业碳排放核算数据比较

从图8可见,1985—2012年样本文献数据均呈上升趋势,且在2000年以后部分文献数据增幅加大,说明受国家西部大开发战略的影响,2000年后新疆碳排放量增速加大,尤其表现在第二产业碳排放量呈逐年递增趋势。碳排放核算结果差异最大的是2011年刘晨跃[66]、鲁航英[67]核算的第二产业碳排放量,差值为35194.43万t。刘晨跃[66]核算的新疆第二产业和高志刚等[68](只有工业未列入图表)核算的新疆工业碳排放量数值较高且基本吻合,鲁航英[67]、陈水莲[69]、陈晓[70]核算的新疆第二产业碳排放量数值较低也基本吻合,原因是前两者核算方法一致,能源种类达9种,而后三者核算方法一致,能源种类只有3种。杨辰晨[49]、何昭丽等[71]、霍金炜等[51]核算的新疆第二产业碳排放量数值差异较大,原因是前者核算的能源种类达14种,后两者能源种类只有3种。此外,闫磊、高志刚[72]核算了克拉玛依市1999—2008年工业碳排放量,发现碳排放量逐年递增且在2000年以后碳排量增速加大,与同期新疆工业碳排量增长趋势基本一致。李磊[73]核算了2002年、2007年新疆国内外贸易中隐含的碳排放量和2007年新疆分行业隐含的碳排放量。需要说明的是,有研究者核算了新疆(含部分地市州)第一产业[74-79]、第三产业[80-85]1985—2013年的碳排放量,发现总体呈上升趋势,总排放量远不及第二产业,且数据差异与第二产业基本类似。

居民视角数据差异:据统计,样本文献中有5篇文献涉及新疆或乌鲁木齐市居民生活碳排放量的核算,见图9。对新疆居民生活消费碳排量,霍金炜等[51]核算的数值较高,整体呈上升趋势,原因是他们核算了15种能源,包括居民生活消费的热力和电力,而陈晓[70]、鲁航英[67]核算的数值较低且整体呈平稳下降趋势,原因是他们核算的能源种类只有3种。刘晨跃[57]、齐妙青[59]核算的乌鲁木齐市居民能源消费碳排量数值差异较大,原因是前者核算了煤、石油、天然气等传统类一次能源,后者核算的是液化石油气、天然气、电力等能源,缺少终端煤耗的碳排放量核算,煤在居民生活能源消费中(包括热力、电力等煤耗)占比较高,导致了两者的核算差异。

图9 居民生活消费碳排放核算数据比较

核算数据差异原因:碳排放核算要素由核算方法和数据资料,包括能源种类和消费量相关系数构成。通过分析,原因主要有:①核算方法不同;②能源种类不同;③核算使用的基础数据不一致;④折算系数存在差异。研究机构数量、跨区合作情况、基金级别不作为核算要素参与核算,但经过分析发现，此类因素与核算结果存在一定的相关性。一般认为，在碳排放核算时选择能源种类越多,核算精度越高,而不同文献在核算时选取的能源种类存在差异,导致核算结果出现偏差。针对文献所列研究机构数量、跨区合作情况和基金级别3个方面系统梳理了173篇有核算方法的文献。据统计,基金级别较高(省级、国家级)的文献,能源种类平均为8种,基金级别较低(除国家级、省级以外)的文献,能源种类平均为3种,一定程度上说明基金级别越高,相关核算的精度也越高。

2.4 研究支撑与成果水平

研究支撑:①基金来源。从文献标注的基金来源看,国家自然科学基金和国家社会科学基金有59项,占28%;省部级基金有104项,占49%;省部级以下基金有46项,占22%。通过提取整理发现,2005—2015年国家自然科学基金和国家社会科学基金的立项中标题或关键词含“碳排放”的共有640项,而主持单位为新疆机构、研究对象为新疆的项目只有2项,说明国家级别基金对新疆碳排放研究的资助力度较小。据统计,640项课题共产出1058篇文献和275本专著,而主持人为新疆的论著仅有14篇(本),研究对象为新疆的论著仅有10篇(本),说明新疆碳排放研究关注度和研究力度不足。②研究机构与合作对象。研究机构主要有新疆大学、新疆农业大学、新疆财经大学等，两个及以上研究单位的有61篇,占35%。在跨区合作情况中,疆内合作的文献能源种类的平均值最高,疆外合作次之,疆内外合作最低。可能的原因是，新疆本土研究者更熟悉本地情况,数据资料获取容易和全面,核算精度相对较高。值得注意的是,合作单位数量为2家时,能源种类平均值最大。

成果水平:核心期刊比重。尽管发表的期刊层次不能完全准确地反映其研究成果的水平,但一般可以反映总体的平均水平。据统计,在有核算方法的期刊论文中,核心期刊占54%,而非核心期刊占46%,成果的总体水平还有较大提升空间。

核算精确程度。碳排放核算数据的精确与否很大程度取决于参与核算的能源类型。据统计,样本文献中采用3—4种能源(煤、石油、天然气、风/核电)的篇数最多,而采用8—10种能源的篇数其次,采用15—20种能源的仅有4篇,说明采用3—4种能源类型居多。能源种类越细分,供核算使用的能源平衡表数据的获取越难、数据缺失越严重,这可能是导致碳排放核算精度较低的重要原因。

3 结论与政策启示

本文从3个方面分析了新疆碳排放核算研究的基本现状,得出以下主要结论:①2010年以来,新疆碳排放核算研究热度快速增长,总体呈现北高南低,其中对乌鲁木齐市的研究热度最高;同时,碳排放核算数据具有显著的滞后性,核算数据年份与文献发表年份时滞差距较大,总体呈加剧的趋势。②核算的基本方法较为单一,具体方法较繁杂,主要有能源排放系数法、物料衡量法等；基础数据主要来自各级各类统计年鉴,核算范围主要为直接碳排放,核算尺度多为“自上而下”的宏观层面。③近30年来,基于区域、产业和居民视角的核算数据均呈现增长趋势,但存在较显著差异性,尤以新疆省级能源消费总碳排放和第二产业碳排放最显著。主要原因是核算方法(包括能源种类、折算系数、具体核算公式)、基金级别等方面的差异。④基金支撑非常有限、研究合作相对不足与成果整体水平偏低呈现显著的相关性。

政策启示有:①疆内各高校和科研机构应加强合作交流,同时与发达地区高水平的科研机构建立交流平台,学习先进的研究方法与手段。②新疆地方政府应尽快建立碳排放基础数据库,尤其应加快建设规模以上企业、居民生活全覆盖的碳排放监测平台,开展绿色低碳绩效评价,提高现有统计数据的对外开放程度,建立和完善碳排放统计和管理制度。③“欠发达地区碳排放核算研究”领域的国家级和省部级等基金资助力度有待加强。加强地方政府与研究机构的交流合作,加快推进低碳试点城市的基础研究,发挥其示范和借鉴作用,逐步建立既遵循国家核实的一般原则,又具有欠发达地区特色的碳排放核算体系。

4 讨论

亟待讨论和研究的问题是:①碳排放核算方法体系。本文提到的“新疆碳排放”核算研究的类型多数是以能源平衡表为基础的直接碳排放,间接碳排放的核算研究极少。当前新疆面临能源输出、承接东部产业转移。“一带一路”核心交通枢纽存在“碳转移、碳泄漏”等问题,在以上经济活动中还存在大量“隐含碳”,因此间接碳排放的核算方法研究对新疆日趋重要。②碳排放核算研究成果的应用。尽管现有新疆碳排放核算研究的成果大多是政策建议,此类研究在应对气候变化方面具有积极的参考意义,但“学者研究成果—政府政策制定—社会具体实践”三个环节的互动机制亟待深入探究。查证和量化研究成果应用程度(如政府采纳、企业、居民的社会实践)将是重要的研究内容。③碳排放数据统计与管理制度。新疆碳排放核算的基础数据源缺乏,现有官方碳排放数据开放共享度严重不足,不利于学者研究和公众了解,也不利于公众参与低碳政策制定、执行与监督，因此碳排放数据统计与管理制度研究迫在眉睫。④碳排放研究尺度。现有研究集中在省级或部分地级市尺度,县级市尺度的研究较少,具体到企业与家庭层面的微观尺度研究更少。在城市范围内,大型工业企业、城市居民家庭是碳排放的主要来源,也是低碳政策和相关系数的执行者,因此微观层面的人为源碳排放问题研究有待加强。