“双碳”目标下湖北省工业转型升级探究

严道波 杨东俊 方仍存 迟赫天

(国网湖北省电力有限公司 经济技术研究院，湖北 武汉430070)

0 引言

进入21世纪以来，我国经济发展取得了举世瞩目的成就，但也导致了碳排放量的增加[1]。节能降耗、绿色低碳发展成为全面建设社会主义现代化过程中面临的重要问题。

自2003年英国提出“低碳经济”以来，我国高碳排产业如何进行结构调整与升级成为国内学者关注的焦点。2010年7月，我国五省八市开展了低碳省区、城市试点工作，将传统高碳排产业进行低碳化结构调成作为首要任务[2]。全国其他省市区也相继出台了产业绿色低碳转型的措施和政策，引起学界广泛关注。刘宁[3]针对青海传统高碳产业低碳转型提出了围绕盐湖化工、有色金属、油气化工、煤化工、电力产业低碳化转型路径。邬德林、张平、孙伟仁[4]通过研究黑龙江2000-2010年能源消费数据，结合人均碳排放强度，提出了产业结构低碳转型策略。何燕子、杨洁、王欢芳[5]通过整理2006-2012年湖南省相关数据，构建了时间序列碳排放模型，提出了有步骤的、逐步升级的低碳转型道路。

在“碳达峰、碳中和”目标提出后，全国各省市区大力推进产业结构绿色发展，现有研究数据需要更新，并基于产业历史发展情况，针对性地提出未来转型路径。本文以湖北省2010-2019年能源消费数据为基础，核算了省内产业碳排放情况，聚焦占碳排放主导地位的工业相关行业，构建了行业产值与碳排放的四象限评价体系，并对过去10年省内工业主要碳排放行业进行综合评价分析，最后提出湖北省工业行业转型路径的相关建议。

1 湖北省历年碳排放情况

湖北省碳排放在2010-2019年呈先迅速上升后大幅下降转稳中有升趋势。根据湖北省统计局一次能源消费数据[6]，结合IPCC碳排放核算方法[7]，湖北省2010-2019年碳排放数据如图1所示。

从整体看，2010-2013年，碳排放量增加明显，由2010年的3.52亿t上升到2013年的4.12亿t；在2014年迅速下降至3.60亿t，保持相对平稳并在2017年后出现缓慢上升趋势至2019年达到3.62亿t。其中第一阶段省内碳排放量的大幅增长主要由于煤炭使用量的增加，通过“十二五”末期加强节能减排力度，在2014-2015年，省内碳排放有所下降并且保持平稳进入“十三五”时期。

从分产业看，工业碳排放为全省主要碳排放来源，在2019年，工业碳排放量达到2.61亿t，居民生活消费造成的碳排放位列第二，达到0.33亿t，交通运输、仓储和邮政业的碳排放量紧随其后，达到0.28亿t。

图1 湖北省2010-2019年碳排放情况

湖北省碳排放构成中，工业碳排放占绝对主导地位，是“碳达峰、碳中和”目标下主要减排对象。在2010-2014年，湖北省工业碳排放占比约80%，2015年之后工业碳排放占比开始下降，居民生活消费以及交通运输、仓储和邮政业碳排放占比上升，截至2019年，省内工业碳排放占比约72.2%，从一定程度上体现了湖北省工业低碳转型的成效，但与国内一线城市相比还有较大差距，例如北京市工业碳排放量已低至40%并有进一步下降趋势[8]。除工业外，湖北省居民生活消费以及交通运输、仓储和邮政业碳排放占比分别为9.0%和7.6%。其他行业如农、林、牧、渔业等排放占比较小且变化趋势不明显。综上，工业各行业碳排放的控制值得特别关注。

2 湖北省工业分行业碳排放水平

工业行业整体分为采矿业、制造业和电力、燃气及水生产和供应业，主要碳排放来源为制造业和电力、燃气及水生产和供应业。湖北省工业整体行业历年碳排放情况如图2所示。

图 2 工业整体行业历年碳排放情况

(1)采矿业碳排放水平整体维持在600万t以下，2015年达到峰值564万t，2018年达到最低点159万t并在2019年上涨至346万t。根据湖北省统计局相关数据统计、核算，省内采矿业碳排放主要构成包括煤炭开采和洗选业、非金属矿采选业以及开采辅助活动导致的碳排放。导致2018年历史低位的原因是煤炭开采和洗选业的碳排放基本归零，但在2019年出现大幅回弹，造成碳排放的上涨。

(2)电力、燃气及水生产和供应业是省内最大碳排放来源，历史高位出现在2013年约17000万t，2014年出现明显下降达到约13 700万t后维持平稳至2016年，之后出现明显上升至2019年接近17 700万t，达到历史峰值。目前，湖北省整体经济发展势态良好，对电、热生产供应的需求只增不减，外加“十四五”时期全省将重点推进“数字湖北”建设，数字化新基建对省内电力供应提出了更高的要求，同时为服务“绿色湖北”建设，全社会各行业将不断提升电气化水平，在降低化石能源消费依赖的同时，会增加电力消费，从而进一步加大电力生产供应业的碳减排压力，所以在未来发展中电力、燃气及水生产和供应业的低碳转型道路任重道远。

(3)制造业碳排放历史峰值出现在2012年，达到15 787万t，自2014年其出现明显下降至13 015万t，“十三五”时期保持下降趋势，截至2019年，制造业碳排放量下降到8 033万t。通过整理和核算湖北省制造业各行业碳排放量，年排放量超过100万t的行业如图3所示。

图3 湖北省制造业分行业历年碳排放情况

制造业整体碳排放水平在2012年和2013年达到历史高位后逐步下降，这与全省能源消费情况吻合。具体来看，湖北省传统行业如农副食品加工业、食品制造业、酒、饮料和精致茶制造业、纺织业、有色金属冶炼和压延加工业以及造纸和纸制品业碳排放量整体占比不高，在2012年合计碳排放量约1 896万t，在2015年之后，随着老旧技术升级改造，碳排放量不断下降至2019年低于600万t，降幅约68%。化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业以及黑色金属冶炼和压延加工业是全省制造业中碳排放主要来源，2012年三者合计碳排放量达到12 383万t，通过行业节能减排，在2019年合计碳排放量下降到7 014万t，降幅约43%。汽车制造业和医药制造业在2013年合计碳排放量达到1 041万t，通过绿色低碳高新技术应用等减排手段，在2019年碳排放量下降至216万t，降幅高达79%。

3 湖北省工业低碳转型分析

3.1 湖北省工业行业碳排放强度

碳排放强度指单位GDP产生的二氧化碳排放，通常作为一个区域内碳排放评价的重要指标。例如，湖北省2019年万元碳排放强度约为0.78(以下简称碳强度),即GDP每增长1万元需排放0.78t二氧化碳，同期北京市碳强度低于0.5。该方法同样可用作分析不同行业碳排放与经济活动水平[9]，湖北省2019年工业行业碳排放强度如图4所示。

湖北省工业各行业碳强度基本低于全省整体平均水平(0.78)，但行业间存在明显差距。其中电力、燃气及水生产和供应业的碳强度远高于其他行业，达到7.59；碳强度在0.1～1.0t之间的行业有8个，分别是化学纤维制造业(0.80)、黑色金属冶炼和压延加工业(0.74)、非金属矿物制造业(0.74)、化学原料和化学制品制造业(0.74)、造纸和纸制品业(0.48)、采矿业(0.39)、医药制造业(0.15)、有色金属冶炼和压延加工业(0.12)，另外有24个行业碳强度小于0.1t，其中不乏拥有较高GDP的行业。例如，汽车制造业(7274亿元)、农副食品加工业(3 982亿元)、计算机、通信和其他电子设备制造业(2 577亿元)、电气机械和器材制造业(2 258亿元)、纺织业(2 200亿元)等千亿产值行业，这些低排放高产值行业将在未来省内进一步推动节能减碳工作中起到重要示范作用，占有关键主导地位。

图 4 2019年湖北省工业各行业碳排放强度

3.2 湖北省工业历史低碳转型评价

碳强度从一定程度上揭示了行业碳排放与产值的关系，但对行业转型路径的分析还存在局限性。为更进一步分析行业转型路径，本文将行业碳排放与GDP对照，并采用当前数据(2019年)与湖北省碳排放历史高位数据(2013年)对比，以评价过去省内工业行业减排成效并提出未来转型措施。

本文利用省内年碳排放量超过100万t行业数据，根据2019年工业全行业的碳排放与GDP平均水平，将各行业产值与碳排放关系划分为四个象限，分别是：低排放高产值、高排放高产值、低排放低产值、高排放低产值，即在未来工业行业转型中，整体上应向低排放高产值象限发展。具体如图5所示，其中实心圆为2019年数据，空心虚线圆圈为2013年数据，圆的面积指代该行业碳排放量。

从四象限角度看，湖北省工业低排放高产值的代表行业有汽车制造业和农副食品加工业；高排放高产值的行业包括电力、燃气及水生产和供应业、化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业以及黑色金属冶炼和压延加工业；低排放低产值的行业有造纸和纸制品业、医药制造业、食品制造业、采矿业、有色金属冶炼和压延加工业以及酒、饮料和精致茶制造业；目前全省工业中不存在高排放低产值行业，基本告别高碳排放的粗暴式发展行业。

从历史发展角度看，自2013年以来，湖北省工业各行业碳排放与产值的变化可分为增效降碳、减(稳)产降碳、增产增碳三种趋势。

(1)增效降碳趋势，即向低排放高产值象限发展的行业，包括了汽车制造业、化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制造业、医药制造业和食品制造业。其中省内汽车制造业实现了减碳548万t同时产值增长2 239亿元达到7 247亿元，处于低排放高产值象限，是湖北省工业的支柱行业并成为涉及机械加工制造行业的标杆。其他行业虽未处于低排放高产值象限，但从历史发展趋势看，大都已经在向低排放高产值象限转型，在今后行业发展中，应持续降低化石能源依赖，提高行业技术水平与电气化水平，为实现“双碳”目标持续发力。

(2)减(稳)产降碳趋势，即向低排放低产值象限发展的行业，包括黑色金属冶炼和压延加工业、农副食品加工业、采矿业、有色金属冶炼和压延加工业以及酒、饮料和精致茶制造业，这些行业可大致分为两个产业，一是与矿产、金属相关行业，二是与食品饮料相关行业。矿产、金属的开采受国家宏观调控，同时湖北省“十三五”期间为推动节能减排，暴力开采的模式已基本淘汰，在未来满足一次能源和金属市场需求、配合国家宏观调控的情况下，当持续探索清洁开采与利用模式，将碳排放纳入行业考核，进一步推动行业绿色、高效运行。

图 5 湖北省工业行业历史碳排放与行业产值变化趋势(2013年和2019年数据)

(3)增产增碳趋势，即向高排放高产值象限发展的行业，包括电力、燃气及水生产和供应业以及造纸和纸制品业。自2013年湖北省历史碳排放高位到2019年，电力、燃气及水生产和供应业产值增加661亿元伴随着702万t的碳排放增量，值得注意的是电力、燃气及水生产和供应业的碳排放量占全省工业碳排放量的68%，但其产值仅占全省工业产值的5%。另外在电力、燃气及水生产和供应业中，电力、热力生产和供应业的碳排放占比超过98%，燃气及水生产和供应业仅占不到2%，这主要是由于电力、热力生产和供应大幅依赖化石能源导致，所以在湖北省工业实现“双碳”目标路径中，大力降低电力、热力生产和供应对化石燃料依赖度是未来工作的重中之重。在湖北省“十四五”及二○三五远景目标规划中提出[10]：实施新能源倍增行动，打造百万千瓦级新能源基地，新增新能源装机千万千瓦以上，风电、光伏发电成为新增电力装机主体。根据统计数据，2020年湖北省风电、太阳能装机1 200万千瓦，占总装机比例15%，2025年若实现倍增式发展且新增装机以风、光为主，届时将约占总装机比例30%，粗略预计可减碳3 100万t，相较于当前电力、燃气及水生产和供应业造成的17 750万t碳排放，仍有较大提升空间。造纸和纸制品业对于树木植被依赖度较高，就碳排放问题拥有特殊性，在提高产值、碳排放升高的同时减少了区域碳汇能力，2019年省内造纸和纸制品业造成碳排放271万t，但核算方法中仅考虑其能源消耗造成的排放，并未将行业树木植被砍伐造成的碳汇能力损失纳入考虑，所以造纸和纸制品业造成碳排放量要高于核算数值，在未来降碳过程中，除行业自身提升技术装备水平，培植产业专用林外，还应在社会层面推进纸张循环利用以及无纸化办公，从而全面降低行业碳排放水平。

3.3 湖北省工业未来低碳转型路径

工业行业的发展，追求经济利润的同时实现节能减排曾存在着难以调和的矛盾，在碳达峰、碳中和目标要求下，湖北省工业行业需要统筹考虑绿色湖北和生态文明建设要求下的发展目标以及如何发展的实践问题。总的来看，湖北省实现工业低碳转型，首先要稳定高碳排行业产值同时大力降低行业碳排放，其次稳定低碳排并加强提升行业产值。主要转型措施包括：完善绿色低碳规划建设体系、优化能源生产消费结构和能效水平、培育新能源和高新技术产业以及充分利用碳交易市场。具体来看：

湖北省工业各行业中，电力、燃气及水生产和供应业的碳排放量最高，但该行业碳排放构成单一，在未来发展中应当注重省内清洁能源适度超前规划、建设、并网及消纳，配合抽水蓄能、电化学(绿氢)储能等技术，优化省内电源结构，同时加强省内特高压环网建设，提升电网清洁能源输送能力和比例，此外推动传统供热锅炉燃煤改气、改生物质、改电工程，加快构建以新能源为主体的新型电力系统。另外，积极参与国家自主减排体系认证项目(CCER)并核算企业碳资产[11]，充分利用碳交易市场平衡投资压力，实现行业健康绿色转型。

针对湖北省碳排放量相对较高的化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼和压延加工业，这些行业在“十三五”期间已经取得了一定的降碳成效，考虑到其碳排放主要为煤炭窑炉的使用以及化学反应过程产生，在今后发展中应当进一步加强窑炉的电能替代，提升行业电气化水平。此外，应当推动行业技术革新，拓宽行业产品范围和深度，进一步降碳的同时，提升产品的产业附加值，实现行业总产值的全面提升。

在已取得全面节能减排成效但行业产值较低的行业中，需要探索行业发展新动能，取得行业产值新增效。例如医药行业，广泛涉及各类高新技术产业，在未来发展中应持续突破新药创制，加快高性能医疗企业产业化进程，进一步完善创新平台和技术人才服务体系，实现技术、人才增效减碳。在与日常生活息息相关的农副食品加工业、食品制造业以及酒、饮料和精制茶制造业中，应注重整体产业链碳足迹核算，打造绿色高附加值品牌，充分利用互联网平台，形成从产品生产到产品出省、出国的完善绿色产业链。

作为湖北省内工业降碳增效的行业代表，也是省内支柱产业的汽车制造业，在未来发展中，需要保持创新发展势头，全面掌握新能源汽车核心技术，进一步提升品牌价值。同时，积极投入动力电池相关产业研发，例如固态电池技术、氢燃料电池技术等，在新能源上实现突破超越。

4 结语

低碳经济将是未来经济发展的主流，在以国内大循环为主，国际、国内双循环相互促进新发展格局下，湖北省作为华中地区重要省份，肩负着中部崛起战略的重担，省内工业行业低碳发展之路仍需要完善和改进。应在发展过程中合理选择工业发展路径，优化产业结构，改进生产方式，重点发展具有竞争优势同时具有低碳发展潜力的工业部门，实现经济效益、生态效益、社会效益的协调发展。