京津冀建筑业碳排放区域差异及影响因素研究

石振武，毕爱琦，王金茹

（东北林业大学土木与交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040，E-mail：898174096@qq.com）

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出，在过去的100年里，全球平均地表温度上升了约1℃[1]，以二氧化碳为首的温室气体排放是全球变暖的主要诱因，而全球气候变化带来的极端热浪和强降雨事件等已对人类社会带来重大威胁。作为世界上最大的发展中国家，中国目前是世界上碳排放量最高的国家，其碳排放总量占全球总量的28%。建筑业作为中国的支柱产业之一，一直面临高能耗、高碳排放的双重困境。根据《中国建筑能耗与碳排放研究报告（2022）》最新数据显示，2020年全国建筑全过程碳排放量占全国碳排放总量的50.9%[2]，作为中国二氧化碳排放的三大部门（工业、建筑业、交通业）之一，建筑业将对中国“双碳”目标的实现起关键性作用，是目前国家减排工作重点关注领域之一。

基于上述背景，学者们对建筑领域碳排放开展了一系列研究。总体来说，建筑业碳排放研究分为宏观和微观两个维度，微观维度主要聚焦于单体建筑研究，学者们主要针对建筑碳排放权交易[3]、绿色建筑评价[4]、绿色建筑全生命周期碳排放测算[5]等方面开展研究。但微观层面的研究不能反映整个建筑行业的情况，无法指导整个建筑行业综合节能减排规划的制定及减排措施的实施，因此学者们在宏观维度上对建筑碳排放开展了众多研究。宏观维度上建筑碳排放研究包括全球、国家、区域、省和市等多个研究尺度，研究内容主要分为建筑业碳排放测算、效率评价、脱钩效应和影响因素4个方面。尚春静等[6]采用投入产出法核算、分析海南省建筑业碳排放。陈刚等[7]构建建筑业碳排放效率评价模型，分析中国八大区域建筑业碳排放效率水平。冯博等[8]基于Tapio脱钩模型分析中国各个省份建筑业碳排放的脱钩情况。为了增强减排政策制定的针对性和科学性，学者们对建筑碳排放影响因素进行研究和探讨。如蒋博雅等[9]利用统计数据求解江苏省建筑业建造阶段碳排放量，并应用LMDI模型将江苏省建筑业碳排放影响因素分解为人口密度、建筑业经济水平、能源结构、新增建筑面积等，结果表明建筑业经济水平是建筑业碳排放的最大影响因素。黄振华[10]将重庆市建筑业碳排放分为公共建筑和居民住宅建筑碳排放，计算建筑业运行阶段碳排放，并采用STIRPAT模型选取人口总量、城镇化率、人均GDP、单位建筑面积碳排放量等因素建立影响因素分析模型，研究发现人口总量对重庆市建筑业碳排放的影响程度最大。金柏辉等[11]核算中国建筑业的直接碳排放和间接碳排放，即物化阶段碳排放量，基于STIRPAT模型建立地理加权回归模型，分析能源效率和产业结构等因素对中国建筑业碳排放的影响，结果表明产业结构是促进建筑业碳排放增长的关键因素。

京津冀地区作为中国北方经济发展中心，建筑产业规模位于中国前列，但北京市、天津市和河北省经济发展差异显著，建筑业发展水平不平衡，碳排放量也存在较大差异。为此，本文拟以京津冀地区为例，测算2007—2020年北京市、天津市和河北省建筑业全过程碳排放量，分析建筑业碳排放区域差异；利用STIRPAT模型识别、对比分析京津冀地区建筑业碳排放影响因素，并创新性引入劳动生产率这一关键影响因素，分析人口总量、城镇化水平、人均GDP、建筑产业结构效应、能源结构效应、能源消耗强度、劳动生产率7个因素对京、津、冀建筑业碳排放的影响程度，并根据研究结果提出京津冀地区建筑业节能减排对策。

1 研究方法与数据来源

1.1 建筑业碳排放测算模型

目前建筑业碳排放测算应用较多的方法有实测法、投入产出法、物料衡算法和碳排放系数法等，考虑到本文在测算建筑业碳排放时会利用能源消耗量和建筑材料使用量等数据，基于数据可得性，采用碳排放系数法构建建筑业全过程碳排放测算模型。碳排放系数法是目前应用最广泛的碳排放计算方法，通过活动数据及碳排放系数估算碳排放量，具体公式如下：

式中，C代表碳排放总量；E代表活动数据；R代表碳排放系数（单位活动的碳排放量）。

因建筑拆除和垃圾回收再利用阶段的碳排放贡献较小且数据难以获得[12]，所以本文在构建建筑业全过程碳排放测算模型时忽略了该阶段，将建筑业全过程碳排放总量分为建筑材料准备、建筑建造和既有建筑运行3个阶段的碳排放量。其中既有建筑运行阶段碳排放包含居住建筑碳排放、公共建筑碳排放和城镇采暖碳排放三部分[13]。具体建筑业全过程碳排放测算过程如图1所示。

图1 建筑业全过程碳排放测算过程

1.2 建筑业碳排放影响因素分析模型

STIRPAT模型是Dietz建立的改进模型，具体表达式如下：

式中，I表示环境压力；P表示人口数量；A表示人均富裕度；T表示技术；b、c、d分别表示各影响因素对环境影响的弹性系数；e表示误差项；a表示模型的系数。实际应用时，为消除模型的异方差，通常会对STIRPAT模型公式两边取对数处理。

本文结合已有研究和京津冀地区建筑业现状从人口、经济、技术3个方面选取影响因素分析京津冀地区建筑业碳排放。人口方面选取了与建筑业碳排放密切相关的人口总量和城镇化水平两个指标；经济方面选择人均GDP和建筑产业结构效应两个指标；技术方面不仅考虑了能源结构效应和能源消耗强度等能源指标，还创新性地引入劳动生产率这一影响因素。目前建筑行业还面临技术装备落后、从业人员素质低下等诸多矛盾，这些问题已严重阻碍建筑业的可持续发展，这一系列问题的矛头最终指向建筑业的劳动生产率。管丹丹等[14]认为推进建筑业创新发展、提高劳动生产率，能够实现建筑业“高效益、低污染”的发展目标。由此可见，劳动生产率是建筑业转型的有效途径，是解决建筑业碳排放问题的重要因素之一。

基于上述影响因素分析，建立京津冀地区建筑业碳排放影响因素STIRPAT实证模型如下：

式中，C表示建筑业碳排放总量；P、U、A、I、E、T、L分别表示人口总量、城镇化水平、人均GDP、建筑产业结构效应、能源结构效应、能源消耗强度、劳动生产率，各变量的详细描述如表1所示；b、c、d、e、f、g、h分别表示各变量的系数。

表1 相关变量说明表

1.3 数据来源

本文研究期为2007—2020年，建筑业能源消耗量数据来源于《中国能源统计年鉴》；建筑材料使用量数据来源于《中国建筑业统计年鉴》；人口总量、城镇化率、人均GDP、建筑业产值及劳动生产率的原始数据来源于《北京市统计年鉴》《天津市统计年鉴》和《河北省统计年鉴》；能源结构效应和能源消耗强度数据根据京津冀地区煤炭消耗量、能源消耗总量和建筑业产值计算所得。

2 研究结果分析

2.1 京津冀地区建筑业碳排放现状分析

基于本文构建的建筑业全过程碳排放测算模型，计算得到京津冀地区2007—2020年建筑业全生命周期碳排放总量（见图2）及各个地区建筑业碳排放总量（见图3）。

图2 京津冀地区建筑业碳排放总量

图3 京津冀各地区建筑业碳排放量趋势图

由图2可知，2007—2011年，京津冀地区建筑业碳排放迅速增长，于2011年达到峰值。该阶段我国居民人均收入和住房需求显著提高，建筑业发展迅速，但因施工技术落后，减排意识不强等原因，建筑业碳排放量猛增。2011年国家发布“十二五”规划，提出要加大环境保护力度，在此时期国家大力发展绿色建筑，新建建筑能效水平显著提高，京津冀地区作为国家的政治中心，积极开展建筑节能工作，因此2012—2014年京津冀地区建筑业碳排放总量直线下降。2015—2020年，京津冀地区建筑业碳排放量趋于平缓，且近两年出现下降趋势，该时期京津冀地区建筑业产值逐年升高但碳排放量增长速度却大幅度下降，说明京津冀地区的节能减排措施已见成效。

图3展示了2007—2020年北京市、天津市和河北省建筑业碳排放量变化趋势。河北省建筑业碳排放量随时间变化趋势与京津冀地区建筑业碳排放总量变化趋势大体一致，且建筑业碳排放量在京津冀地区建筑业碳排放总量中占比最大，占比均值为53%。2011年和2012年河北省建筑业碳排放量出现极值，这两年受国家楼市放开政策刺激，河北省房地产业过度开发，建筑行业生产活动大幅度增加，同时“十二五”规划刚刚发布，节能减排工作初步开展，河北省建筑业仍存在建筑材料过度浪费的情况，因此这两年碳排放量远高于其他年份。北京市建筑业碳排放量占京津冀地区建筑业碳排放总量的32%，仅次于河北省，北京市建筑业碳排放量随时间波动式上升，近3年呈现下降趋势。近些年北京市致力于推广绿色建筑，发展绿色建材，推出诸如《北京市绿色建筑评价标识管理办法》和《北京市建筑节能与建筑材料管理工作要点》等工作方案，其建筑业碳排放出现下降趋势恰好说明北京市建筑业节能减排政策实施已有成效。天津市建筑业碳排放量在京津冀地区占比最小，其碳排放量随着时间波动上升，目前并未出现明显下降趋势，天津市近年来也致力于降低建筑业碳排放量，印发了诸如《天津市绿色建筑建设管理办法》和《天津市建筑节能和科技工作要点》等激励政策。总体来说，北京市建筑业的节能减排工作效果明显，天津市紧跟北京市步伐，河北省自2014年京津冀协同发展战略提出后，建筑业碳排放量增长速度大幅度减缓。

2.2 京津冀地区建筑业碳排放影响因素分析

利用SPSS20.0软件对京津冀地区建筑业碳排放影响因素进行最小二乘回归分析如表2所示，结果表明各影响因素之间存在严重多重共线性（VIF≥10）。为解决自变量之间的多重共线性问题，本文采用岭回归方法，通过降低精度、损失部分信息来获取回归系数，具体岭回归拟合结果如表3所示。

表2 最小二乘回归拟合结果

由表3可知北京市、天津市和河北省的R2均大于0.9，说明模型拟合优度较高，F检验显著性p值（sigF值）均小于0.05，说明模型回归系数具有经济学意义。由此可得到北京市、天津市和河北省的最终拟合方程。

为方便观察各地区影响因素排序，根据岭回归拟合结果绘制出北京市、天津市和河北省各变量回归系数柱形图，如图4所示。

图4 京津冀地区变量回归系数柱形图

（1）由图4可知，除劳动生产率抑制北京市、天津市和河北省建筑业碳排放的增长，其余影响因素均促进其建筑业碳排放增长，其中城镇化水平和人口总量的促进程度最强，但两因素在不同地区影响程度排序略有不同。在北京市和天津市，城镇化水平对建筑业碳排放的影响高于人口总量，城镇化水平每增加1%，北京市和天津市建筑业碳排放量分别增加2.194%和1.850%。多年来北京市和天津市城镇化率一直高于80%，城镇化水平位于中国前列，城镇化水平的提高意味着城镇人口数量升高，城镇居民的人均耗能水平远超农村居民[15]，过多的能耗促使建筑业碳排放增长。不同于北京市和天津市，人口总量对河北省建筑业碳排放的影响最大，高于城镇化水平的影响。可能是因为河北省是京津冀地区人口总量最大的地区，近年来人口数量不断增长，人口增多加大居民用房需求，带动建筑业发展，促使建筑建造能耗量和建材消耗量增大，同时人口增多会增加居民生活的能源消耗量，导致建筑运行阶段碳排放量升高[16]。杨艳芳等[15]认为，在经济发展不同的地区，人口总量和城镇化率对建筑业碳排放的影响程度不同，在经济较发达地区，城镇化水平对建筑业碳排放的影响高于人口总量，在经济欠发达地区，城镇化水平的影响程度则低于人口总量，这与本文结论相契合。

（2）能源消耗强度和能源结构效应对建筑业碳排放的影响存在地区差异。范建双等[17]提出能源效率较高的地区，能源消耗强度对其建筑业碳排放的影响较小。因北京市建筑业的节能减排力度较大，能源使用效率和低碳创新水平都处于领先地位[16]，所以能源消耗强度和能源结构效应是北京市建筑业碳排放影响程度最小的两个因素。与北京市相比，天津市能源使用效率有一定提升空间，能源消耗强度对其建筑业碳排放的影响较大，但近年来天津市的能源结构改进工作持续推进，能源结构效应对其建筑业碳排放影响较小。受河北省资源条件限制，近些年河北省清洁能源使用比例没有较大提升，能源结构改变困难，胡一鸣[18]在研究中表明，河北省建筑业仍存在以传统能耗换取经济产出的粗放型发展模式，能源使用效率较低，所以能源消耗强度和能源结构效应对河北省建筑业碳排放影响较大，仅次于人口总量和城镇化水平。

（3）建筑产业结构效应和人均GDP的影响同样存在地区差异。建筑产业结构效应是北京市建筑业碳排放的第三大影响因素，但在其他地区影响相对较小。樊琳梓等[19]表明建筑产业规模对建筑业碳排放的拉动作用十分显著。因此建筑产业结构效应对北京市建筑业碳排放影响较大的原因可能是，近10年北京市建筑业产值以每年10.5%左右的速度递增，增长较快，随着北京市建筑规模的扩大，建筑生产活动和能源消耗量增多，致使建筑业碳排放量升高。人均GDP则是影响天津市建筑业碳排放的第三大因素，对北京市和河北省的影响不大，人均GDP代表地区的经济发展情况，随着地区经济水平提升，人民生活水平提高，对耗能电器的需求量和暖通系统的能源消耗量增大，继而促进碳排放增长[20]。

（4）不同于其他影响因素，劳动生产率抑制京津冀地区建筑业碳排放增长，劳动生产率提高意味着建筑业从业人员生产技术的提升，能够提高建筑业的能源使用效率，达到减碳目的。劳动生产率对河北省建筑业碳排放抑制程度较弱，究其原因是河北省建筑业生产技术水平低下[18]，向鹏成等[21]在研究中表明，相同的建设目标下，技术水平低的地区能源消耗量更大，因此提高河北省劳动生产率，是减少建筑业碳排放的有效方法之一。

3 建议

（1）因不同地区发展条件存在差异，各影响因素对京津冀各地建筑业碳排放的影响程度不尽相同，应因地制宜制定节能减排战略。北京市和天津市受城镇化水平的促进作用最强，在城镇化进程推进过程中，应该充分重视绿色低碳发展，制定符合自身发展的减排目标，实行阶段性规划策略，同时政府可以通过吸引、培养技术劳动力和增大科技投入等方式集聚先进生产要素，助力建筑业转型升级。河北省受人口总量的促进作用最强，人口总量对建筑业碳排放的影响与人口结构及居民的低碳意识有关[11]，河北省政府应优化人口结构，加强低碳生活方式宣传，增强居民的低碳减排意识，通过调整能源价格引导居民节能行为。

（2）能源消耗强度和能源结构效应对河北省建筑业碳排放的正向影响较大，河北省建筑业能源消耗仍以煤炭和柴油为主，在未来发展中应注重改善能源消费结构，降低煤炭等高碳排能源的使用，合理开发太阳能和风能等绿色能源，同时加强能源循环使用和清洁煤等技术的创新，切实提高能源使用效率和循环使用率。而北京市的能源使用效率和低碳创新水平在京津冀地区处于领先地位，可为天津市和河北省的发展提供参考。

（3）建筑产业结构效应对北京市建筑业碳排放的促进作用较强，北京市建筑业规模较大，在未来发展过程中应合理规划本市新建房屋数量，减少非必要的拆建，并推广绿色建材，控制建筑建设过程的碳排放量，开发钢结构、木结构等新型建筑结构。人均GDP对天津市建筑业碳排放影响较大，天津市政府应加强引导居民消费行为，防止大规模的终端能源消费浪费现象的发生[22]。

（4）劳动生产率对河北省建筑业碳排放抑制程度较弱，河北省建筑业生产技术水平低下，技术进步容易影响其建筑业碳排放，因此应大力推动建筑业创新发展，鼓励研发新技术、新产品。同时有效促进劳动供给，提高劳动生产效率，实现“效益高、消耗少”的发展目标。

4 结语

本文以京津冀地区为研究对象，构建建筑业全过程碳排放测算模型，分析京津冀地区建筑业碳排放区域差异，并基于STIRPAT模型对比分析各影响因素对京、津、冀地区建筑业碳排放的影响，根据研究结果提出京津冀地区建筑业节能减排对策，为我国区域建筑业绿色可持续发展提供参考。研究结果表明：一是京津冀地区建筑业碳排放总量由2007年20803万t增至2020年37534万t，大体呈现先增后减再稳定的趋势。河北省占据京津冀地区建筑业碳排放总量的主要地位，北京市建筑业碳排放量仅次于河北省，随时间波动式上升，近3年呈下降趋势，天津市建筑业碳排放量占比最小；二是本文确定了人口总量、城镇化水平、人均GDP、建筑产业结构效应、能源结构效应和能源消耗强度等影响因素，并创新性考虑劳动生产率对京津冀地区建筑业碳排放的影响，劳动生产率能够反映建筑业生产技术变化对碳排放的影响，为建筑碳排放影响因素提供新的研究视角，除劳动生产率对京津冀地区建筑业碳排放起抑制作用，其余影响因素均起促进作用；三是各因素对建筑业碳排放的影响存在区域差异，人口总量和城镇化水平对京津冀地区建筑业碳排放的影响最大，但在经济发展不同地区排序略有不同，在经济发达的北京市和天津市，城镇化水平影响最大，在经济欠发达的河北省，人口总量影响最大。能源消耗强度和能源结构效应在不同地区影响程度存在差异，北京市能源使用效率和低碳创新水平处于领先地位，能源消耗强度和能源结构效应是其建筑业碳排放影响最小的两个因素。河北省能源使用效率和清洁能源使用比例低下，能源消耗强度和能源结构效应对其建筑业碳排放影响仅次于人口总量和城镇化水平。同其他影响因素不同，劳动生产率抑制建筑业碳排放的增长，河北省生产技术水平低下，劳动生产率对其建筑业碳排放的抑制并不明显。