山西省主要地市级碳排放时空分布特征及影响因素分析

莫琼利

（一带一路环境技术交流与转移中心（深圳）， 广东 深圳 518000）

0 引言

化石能源的大量使用和城镇化的快速发展导致碳排放量迅速增加，气候变化不容忽视[1]。中国碳核算数据库（CEADs）公布的数据显示，2022 年，全球CO2排放总量达到36.1 GtCO2e，中国的CO2排放量达到1.1 Gte，占全球总量的30%左右。联合国环境规划署预测，如果各国不采取降碳行动，到21 世纪末，全球将升温2.8 ℃。应对气候变化需要全球共同行动，2020 年9 月，习近平总书记向国际郑重承诺：力争2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。陈诗一等[2]认为，实现 “双碳” 目标涉及层级复杂，呈现地域性、联动性和跨期性。可见，科学分析、评价区域碳排放特征及其影响因素，对区域的低碳发展和行业发展布局具有重要指导作用。

近年来，国内外对碳排放进行了广泛研究和运用。杨莉莎等[3]通过应用遥感技术建立了碳排放监测体系，杨玉盛[4]等提出了基于能源消费、工业过程和增量核算等的核算方法。陈燕[5]等进行碳排放时空特征的研究，认为单位面积碳排放与路网密度呈明显的正相关。梁博[6]等基于土地利用变化分析了广西碳排放时空差异，发现建设用地碳排放占比最高。王霄等[7]对比分析了广东各市的碳生产力，发现先进制造业产值、城镇化率、能源清洁化程度和能源结构等对碳生产力影响不同。裴晓雯[8]认为人口规模、经济发展水平和能源强度对山西省碳排放表现为正向效应，产业结构和能源结构对碳排放表现为负向效应。

本文选取山西省为研究对象，研究省际碳排放量时空分布特征，探讨区域碳排放影响因素，以期为区域低碳治理和绿色低碳发展提供参考。

1 研究区域、研究方法和数据来源

1.1 研究区域

山西省简称 “晋” ，位于中国华北地区，东与河北省为邻，西与陕西省相望，南与河南省接壤，北与内蒙古自治区毗连，介于北纬34°34′～40°44′，东经110°14′～114°33′之间，总面积15.67 万km2。截至2022 年10 月，山西省共辖11 个地级市。截至2022年末，山西省常住人口有3 481.35 万人。2022 年，山西省实现地区生产总值（GDP）为25 642.59 亿元，其中，第一产业为1 340.40 亿元，第二产业为13 840.85 亿元，第三产业为10 461.34 亿元。

1.2 研究方法

1.2.1 区域碳生产力

为构建低碳和经济增长的关系，本文引用了Kaya 等提出的碳生产力概念，碳生产力为单位碳排放的经济产出，基准年份区域碳生产力的计算公式为：

式中：At为某地区t年的区域碳生产力，万元/t（以CO2计）；Gt为某地区t年的GDP 产出，万元；Et为某地区t年的碳排放量，t（以CO2计）。

1.2.2 区域碳生产力变化的影响因素分解

Yoichi Kaya 教授在IPCC 研讨会上提出Kaya 恒等式，建立了碳排放、能源和经济等因素的关系，被广泛应用于碳排放核算和因素分解等问题。本文应用此方法，分析土地利用类型、产业结构变化及能源消费强度变化对碳排放变化的影响。

1.3 数据来源

本文研究时间段为2005—2019 年，本文研究的8 个地级市碳排放数据来源于中国碳核算数据库（Carbon Emission Accounts&Datasets，CEADs），因大同市、临汾市和吕梁市的碳排放数据缺失，本文研究内容不包含这三个城市。人口、经济、工业产值和能源消费等数据来源于山西省统计局8 个地级市的2005—2019 年年度统计年鉴、国民经济和社会发展统计公报和能源发展规划等文件。

2 结果与讨论

2.1 山西省碳排放量时间趋势

2005—2019 年，山西省碳排放总量总体呈波动上升趋势，如见图1 所示。从2005 年的360.4 Mt 增加至2019 年的569.3 Mt，增幅约60%。

图1 山西省总碳排放量变化趋势（2005—2019 年）

2005—2019 年，山西省8 个地级市碳排放总体呈递增趋势，如图2 所示。太原市、运城市和晋城市的碳排放量居全省前列。晋城市碳排放量呈现逐年上升趋势，而阳泉市的碳排放量和增速较小。

图2 山西省8 个地级市2005—2019 年碳排放量变化趋势

太原市、运城市和晋城市是山西省重要的工业城市，碳排放量处于较高水平。2019 年，阳泉市的地区生产总值为718.90 亿元，排名是最后一名，与其他地级市相比，经济发展较缓。同时，阳泉市也是全省人口最少的地市。

2.2 山西省各地级市碳生产力的分布情况

2005 年，太原GDP 普遍比其他城市高，全省GDP 排名前3 的城市依次为太原市、运城市和长治市。碳生产力排名前3 位的城市为太原市、忻州市和阳泉市（见图3）。阳泉市在当年的碳生产力较高，但GDP 排名靠后，属于低产出低排放的类型。相比之下，运城市和长治市的GDP 排名靠前，但碳生产力排名靠后，属于高产出高排放的城市类型。

图3 2005 年和2019 年山西省各地级市GDP 及碳生产力

由图3 可见，2019 年，山西省各地级市碳生产力普遍较2005 年有所提升，分布情况呈现出太原较高，并向周围城市辐射递减的规律，城市间碳生产力发展不均衡现象明显。其中，晋中地区的平均碳生产力在3.55 元/kg（以CO2计）以上，而晋北地区的碳生产力平均值为1.55 元/kg（以CO2计）。晋中地区内部城市间差异明显，排名靠前的太原市碳生产力为5.06 元/kg（以CO2计）之间，而晋中市的碳生产力不到2 元/kg（以CO2计）。

全省碳生产力排名如表1 所示。与2005 年相比，2019 年太原市和朔州市的排名不变，阳泉市、长治市、晋中市和运城市的排名有所提升。忻州市和晋城市的排名下降明显，需进一步通过能源结构调整和产业升级促进绿色低碳化，推动碳生产力改善。

表1 2005—2019 年山西省地级市碳生产力排名变化

2.3 各地碳排放的影响因素分析

2.3.1 土地利用类型对碳排放的影响

交通运输需要消耗化石能源，碳排放量较大，山西省8 个地级市的交通运输碳生产力均较低。工业碳生产力的分布在不同地区存在较大差异，太原市是全省碳生产力最高的地级市，阳泉市、长治市和晋中市的工业碳生产力排在太原市之后。晋城市和朔州市的工业碳生产力水平整体较低。农业产生的碳排放量较小，农业碳生产力普遍处在较高水平。其他服务业碳生产力在全省差异不大，是碳生产力较高的用地类型。

2.3.2 能源消费结构对碳排放的影响

研究期内，山西省碳排放总量整体上波动增加。山西省是煤炭大省，各类能源中，煤炭类能源的碳排放量占比最大，达工业碳排放总量的76%以上，在碳排放总量中起到主导作用。反映出山西省发展过度依赖化石能源的局面仍然存在，对清洁能源和新能源的开发利用仍不足，改善能源结构将是未来碳减排的重要方向。

2.3.3 产业结构对碳排放的影响

产业结构（工业化率）对山西省工业碳排放的影响有促进作用，也有抑制作用，2005—2014 年和2015—2019 年表现为促进作用，2014—2015 年表现为抑制作用。说明随着山西省调整产业结构，第三产业的占比逐渐上升，以工业为主导的第二产业占比下降，工业化率降低，使总体碳排量减少。

3 结论与建议

3.1 结论

本文通过对山西省主要8 个地级市的碳排放时空分布特征及影响因素进行分析，得出以下结论：

1）2005—2019 年，山西省碳排放量总体波动上升，8 个地级市碳排放总体呈递增趋势。其中，太原市、运城市和晋城市碳排放量居全省前三，阳泉市的碳排放量和增速较小，与阳泉市经济增速低且人口规模小有关。

2）2019 年，山西省各地级市碳生产力普遍较2005 年有所提升，分布呈现出太原市最高，并向周围城市辐射递减的规律。

3）各地级市交通运输用地碳生产力较低，其他服务业用地碳生产力较高。工业用地碳生产力的分布在不同地区存在较大差异，太原市是全省碳生产力最高的地级市，晋城市和朔州市的工业碳生产力水平整体较低。

4）第三产业发展对当地碳生产力提升有促进作用。山西发展过度依赖化石能源的局面仍然存在，对清洁能源和新能源的开发利用仍不足，改善能源结构将是未来碳减排的重要方向。

3.2 建议

基于本文的研究结果，对山西省碳减排提出以下建议：

1）结合区域发展定位与发展阶段，科学合理设定碳减排发展目标，缩小碳生产力区域发展差距。对于高产出、碳生产力较低的城市，如运城市、长治市，提高现有 “两高” 土地的开发利用效率，控制 “两高” 排放落后行业的扩张。对低产出、碳生产力高的城市（如阳泉市），强化国土空间规划与 “双碳” 目标的衔接，合理规划产业布局。对于高产出、碳生产力高的城市（如太原市），应继续保持并加强现有阶段与国土空间规划的衔接。同时，应优化调整交通运输结构，引导使用新能源车。加强绿色基础设施建设，推广应用新能源低碳技术装备。

2）加快调整能源结构，推动能源清洁化转型。政府部门应结合地方特色，制定符合当地的节能减排政策，积极研发可再生能源技术，如加大天然气、风能和太阳能的开发力度，构建并完善低碳能源体系。

3）优化产业结构，降低以传统工业为主体的第二产业的比例，淘汰低产值、高耗能、高排放的产业，推动产业向知识密集型、高附加值和低碳化转型。