辽宁省建筑业碳排放与经济发展脱钩现象研究

孙艳丽,刘雪媛

(沈阳建筑大学管理学院,辽宁 沈阳 110168)

联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)于2021年8月9日发布了《2021气候变化:自然科学基础》的气候变化评估报告,报告指出,将人为引起的全球变暖限制在一个特定水平上,就意味着限制二氧化碳累积排放量至少需要达到净零排放。2020年,“十四五”规划中提到要促进经济社会发展全面绿色转型,制定了以碳强度控制为主、碳排放总量控制为辅的制度,深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型。

近年来国内外学者对碳排放与经济发展的关系开展了大量研究。Niyonzima等[1]应用ECM曲线分析了2010—2019年10个不同国家的二氧化碳排放量与经济发展速度间的关系,得到了“国内生产总值与二氧化碳排放量之间的短期关系为负,长期相关性为正”这一结论;Shan等[2]应用Tapio模型对2005—2015年间中国294个城市的碳排放情况与经济增长脱钩程度进行了研究,结果表明只有11%的城市呈现强脱钩状态,而65.6%的城市呈现弱脱钩状态,23.4%的城市没有呈现脱钩状态;段林丰等[3]应用Tapio脱钩模型和LMDI指数分解模型对2000—2018年中国四大典型城市群的碳排放脱钩效应进行了研究,结果表明碳排放与经济发展情况呈现弱脱钩状态,经济总量效应是促进碳排放量增加的主要因素;康文梅等[4]应用IPCC法和Tapio脱钩模型对汉江生态经济带碳排放量进行了测算,并分析了其与经济增长的脱钩关系,结果表明大部分地级市处于弱脱钩状态;胡怀敏等[5]研究了长江经济带交通能源碳排放脱钩情况,结果表明其脱钩状态不稳定,整体以弱脱钩状态为主;彭红松等[6]对EKC曲线、脱钩模型等多种理论进行了综述,梳理了区域经济增长与环境压力方面的研究进展。

以往对碳排放与经济发展间关联的研究主要集中在全国及主要经济带等区域,对省级行政区内建筑行业的研究较少。在以上学者研究基础上,本研究以辽宁省建筑业为研究对象,对2010—2020年的建筑业碳排放量进行核算,分析建筑业碳排放与经济发展是否存在脱钩现象,并提出相关建议为建筑业碳减排工作指引方向,以期为辽宁省未来达成“双碳”目标提供理论支撑。

一、数据来源与模型构建

1.数据来源

以辽宁省作为研究对象,所涉及的辽宁省分行业各项能源消耗、建筑业总产值等数据均来源于相应年份的《中国能源统计年鉴》和《辽宁统计年鉴》,各类能源折标准煤系数来源于《综合能耗计算通则》,完全消耗系数根据2012年和2017年的《辽宁省投入产出表》计算得出。

2.建筑业碳排放量核算

建筑业碳排放包括建筑业本身所产生的直接碳排放和关联行业所产生的间接碳排放两部分[7]。对于间接碳排放量选取了与建筑业关联最密切的10个行业(煤炭开采和洗选业,石油和天然气开采业,金属矿采选业,石油加工、炼焦和核燃料加工业,化学原料和化学制品制造业,非金属矿物制品业,金属冶炼和压延加工业,金属制品业,交通运输设备制造业,电力、热力的生产和供应业)的能源消耗进行计算[8]。直接碳排放量以建筑业对煤炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和电力7种能源的消耗为依据进行计算[9],其计算公式为

(1)

式中:F为建筑业消耗能源产生的直接碳排放量;Ei为建筑业第i类能源年消耗量;ki为第i类能源的折标准能源系数(标准煤换算系数);ρ为标准煤碳排放因子,即每消耗1t标准煤所产生的CO2排放量,ρ=2.277(参照《综合能耗计算通则》中数据);Ni为能源的碳氧化率,Ni=1。

对于间接碳排放的计算首先要算出建筑业关联行业的直接碳排放量,其计算方法同式(1);其次采用投入产出分析法,利用各行业间的完全消耗系数进行计算

P=Fj×Yj×X/Xj

(2)

式中:P为建筑业对j行业的间接碳排放量;Fj为j行业的直接碳排放量;Yj为建筑业对j行业的完全消耗系数;X为建筑业总产值;Xj为j行业的总产值。

建筑业碳排放总量是建筑业直接碳排放量与间接碳排放量的和,其计算公式为

(3)

式中:C为建筑业碳排放总量。

3.Tapio脱钩模型

脱钩理论是指经济发展与环境污染程度间关系的理论,本研究中的“脱钩”主要指建筑业总产值与碳排放量联系不断削弱的过程。常见的脱钩模型包括经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development,OECD)提出的脱钩指数法、Tapio脱钩弹性模型和基于IPAT方程的脱钩评价方法[10]。由于OECD提出的脱钩指数法受基期影响较大,基于IPAT方程的脱钩评价方法影响因素较多且并不常见,因此选用更为常用且划分更为精细的Tapio脱钩模型对辽宁省建筑业碳排放与经济增长的脱钩关系进行研究,其计算公式为

(4)

式中:T为碳排放与经济增长的脱钩弹性;ECO2和IGDP分别为基期的碳排放总量和建筑业总产值;Δ(ECO2)和Δ(IGDP)分别为从基期到末期碳排放总量和建筑业总产值的变化值。根据脱钩弹性指数的不同可以将脱钩程度分为8类[11],具体脱钩程度和划分标准如表1所示。

表1 Tapio脱钩弹性指数对照表

4.EKC曲线模型检验

EKC曲线是反映环境质量与收入关系的模型,即在经济发展初期,环境污染程度随经济的发展不断加剧,但在经济发展到一定水平时则出现拐点,环境污染情况随经济的增长而好转。借鉴EKC理论及已有研究,参照胡婉玲等[12]、艾怡凝等[13]相关研究建立拟合曲线模型,其表达式为

lnACO2=α+β1lnAGDP+β2ln2AGDP+

β3ln3AGDP+θ

(5)

式中:α为常数项;ACO2为建筑业人均碳排放量;AGDP为建筑业人均生产总值;β1、β2、β3为模型参数;θ为随机误差。对相关变量进行取对数处理,以消除异方差影响[14]。

二、建筑业碳排放与经济发展脱钩现象分析

1.辽宁省建筑业碳排放

根据式(1)～式(3)计算出2010—2020年辽宁省建筑业碳排放情况(见表2)。由表2可知,关联行业所产生的间接碳排放是建筑业碳排放的主要来源,占比均在96%以上且所占比例持续上升,2018年后均保持在建筑材料研发、提高绿色建筑材料的利用率99%以上。因关联行业的碳排放与建筑材料的生产、加工行为关系密切,故重视绿色是降低建筑业间接碳排放量的重要渠道。建筑业直接碳排放量的占比相对较小但不容忽视,整体上呈现出逐年下降的趋势,由2010年的271.91万t下降至2020年的24.34万t,说明建筑业对一次能源的直接消耗量逐年减少,随着科技产业的发展,二次能源逐渐代替了一次能源,且绿色建筑、装配式建筑近年来发展势头渐猛,在提高建筑效率和节约成本的同时也使得建筑业的直接碳排放量减少。

表2 2010—2020年辽宁省建筑业碳排放情况

由表2可知,2010—2020年辽宁省建筑业碳排放总量在整体表现上呈现出先上升后下降的趋势,总体呈几字形变化。随着经济增长和建筑行业的迅猛发展,2010—2014年建筑业碳排放总量增长迅速,于2014年达到峰值(11 531.96万t),是2010年的1.67倍。2015年后建筑业逐步走向稳步发展阶段,大规模工程建设与基础改建工程逐渐减少,且由于辽宁省在成为国家首批低碳试点地区后不断落实各项减碳措施、国务院在2013年起严控高耗能高污染行业新增产能以减少大气污染物排放量以及“十二五”规划任务的完美收官,建筑业碳排放总量在2015年以后急速下降,由2015年的11 531.17万t短期内下降至2016年的5 765.71万t,且在之后的5年间均处于低波动状态。

2.碳排放与经济增长的脱钩分析

根据式(4)的Tapio脱钩模型测算了2011—2020年辽宁省建筑业碳排放与经济增长的脱钩弹性及脱钩状态(见表3)。由表3可知,脱钩弹性T在研究期内呈W型曲线波动,其中脱钩状态以连结状态为主,依次可分为连结、负脱钩、脱钩3种状态。

表3 2011—2020年辽宁省建筑业碳排放与经济增长脱钩指数及脱钩状态

2011—2013年,辽宁省建筑业碳排放与经济发展呈扩张连结状态,碳排放与经济发展均处于增长状态且增速相当,属于低效扩张发展类型。2011年作为“十二五”的开局之年,基本建设规模的持续增长为建筑业发展提供了良好的市场环境,而经济的增长引发了一定程度的环境压力[15]。2014—2017年,建筑业碳排放与经济发展的脱钩类型以衰退连结为主,在此状态下碳排放与经济发展均呈下降趋势,进入到发展迟滞阶段,考虑到建筑物数量的逐渐饱和,以及社会各行业对节能降碳工作的关注度不断提升,建筑业碳排放量开始下降,建筑业总产值也随之降低。2018—2019年的脱钩程度为负脱钩,且由粗放扩张的强负脱钩转向了低效扩张的负脱钩,这是低碳转型发展中不太理想的状态,考虑到可能是建筑业发展遇到平台期,且在降低碳排放量方面仍处在探索阶段,此阶段的建筑业碳排放脱钩状态仍不稳定。在2020年,负脱钩状态转为弱脱钩,随着碳排放量的增加,建筑业总产值也在增加,且碳排放量增速略慢于建筑业总产值增速,随着“十三五”规划的结束以及对重点领域节能降碳工作的推进,建筑业总产值与碳排放量之间的脱钩状态逐渐呈现出理想状态。

综上所述,2011—2020年辽宁省建筑业碳排放与经济发展脱钩状态并不稳定,并未呈现出代表低碳转型成功的理想状态(强脱钩状态),建筑业发展对能源的依赖依然较强。2014年至今,辽宁省不断探索建筑业的低碳发展道路,未来也应重视关联行业的碳减排工作,实现建筑业碳排放与经济发展的强脱钩仍任重道远。

3.EKC曲线拟合结果分析

运用SPSS软件与拟合曲线模型(式(5))对辽宁省建筑业人均碳排放量与建筑业人均生产总值进行回归分析(见表4)。3种模型的F统计量显著性均小于0.05,说明2011—2020年辽宁省建筑业人均碳排放量与建筑业人均生产总值显著相关。

表4 模型回归结果

对比一、二、三次模型的回归结果,发现二次模型和三次模型的拟合优度R2较高,均为0.911,但均存在系数显著性水平大于0.05。因此一次模型的回归结果更优,F统计量(78.441)也更大,常数项系数α和一次项系数β1显著性水平均为0.000,在1%水平上显著,说明2011—2020年辽宁省建筑业人均碳排放量与建筑业人均生产总值的关系符合一次模型的拟合回归结果。

数据的拟合曲线如图1所示,其中β1>0,说明建筑业人均碳排放量随着人均生产总值的增长而增加。从图1可以看出,辽宁省建筑业人均生产总值与建筑业人均碳排放量尚未完成从促进到抑制的倒U型关系的转化,其发展状况更符合倒U型的左半部分,但2017—2020年的拟合曲线出现了明显波动,表明二者关系开始好转,符合脱钩分析中脱钩状态发生转变出现弱脱钩的现象。2016—2020年建筑业生产总值呈现下降趋势,建筑业发展进入迟滞阶段,在建筑行业碳排放中,间接碳排放占主要部分,建成项目在运行阶段仍产生大量的碳排放,因此存在建筑业生产总值下降而碳排放量仍小幅增长的现象。从拟合曲线整体变化趋势来看,辽宁省建筑业尚未实现碳达峰,但将在未来迎来拐点并走向抑制阶段。

图1 2011—2020年辽宁省建筑业碳排放与

三、结论与建议

1.结 论

以2010—2020年辽宁省建筑业能源消耗量和建筑业总产值为原始数据,对建筑业碳排放总量进行了核算,得到了“关联行业的间接碳排放是建筑业碳排放的主要部分,其占比为总量的96%以上”这一结果。运用Tapio脱钩模型对辽宁省建筑业碳排放与经济发展脱钩问题进行了研究,结果显示:在研究期内碳排放总量和建筑业生产总值的变化趋势相似,且在2015年后都呈现出迅速下降的趋势,脱钩状态由连结转向负脱钩再转向弱脱钩,逐渐向良好的趋势发展,研究期内尚未出现强脱钩状态。

2.建 议

(1)改善能源结构。能源消耗是建筑业碳排放的直接来源,减少一次能源使用量是降低碳排放量、实现可持续发展战略的有效手段。适当调整建筑业能源利用结构,改变传统单一粗放的能源结构形式,增加清洁能源的使用率,对建筑垃圾进行资源化处理从而提升能源利用率,构建清洁低碳、安全高效的建筑业能源消耗体系。

(2)以技术创新促进经济发展。自2016年起,随着建筑业发展速度的放缓,碳排放量逐年减少,建筑业生产总值也随之下降。相关部门应加大对绿色技术资金的投入,加大科技攻关力度,推广节能技术应用,研发可回收、可降解建筑材料,运用新技术、新方法对既有建筑进行节能改造;企业应通过研发高新技术改进设备、培养专业技术人才等方法来提高生产技术,在提升生产效率的同时减少碳排放量,进而获得更大经济效益。

(3)从源头上节约材料。为有效降低间接碳排放量,可从建筑设计源头控制材料消耗量,利用数字建造等先进技术在建筑设计阶段进行建模、算量等可视化分析,在确保建筑安全和使用性能的同时减少高碳排放的建筑材料使用量。改进传统粗犷式产业结构,精细化施工设计,倡导施工单位制定绿色施工方案。

(4)完善减碳制度和激励机制。政府应制定更有针对性的制度来激励建筑企业主动将碳减排纳入企业发展规划,建立完善的碳减排奖罚机制和税费机制,制定科学的行业碳减排目标并落实监管,建立健全建筑业低碳节能法律体系。