中国不同产业空间的碳排放强度与碳足迹分析

      1 引言

      以化石燃料为主的传统能源消费带来的碳排放是造成全球温室效应的主要人为原因。为探索人类活动对全球碳循环的影响，经济发展与能源消费造成的碳排放成为目前国内外学术界研究的热点问题[1-5]。实质上，人类经济和能源活动对区域碳循环的影响在很大程度上是通过改变产业的空间布局方式来实现的，产业空间结构变动及区域差异会改变人为能源消费的格局，并进一步影响区域碳循环的速率。因此产业活动及其碳排放效应研究也受到国内外学者的关注。比如：Schipper[6]采用因素分解方法对13个IEA国家的9个制造业部门的碳排放强度进行了分析，解释了1990年以来碳排放增长的主要原因，并结合京都议定书的目标对其进行了评价。Chang等[7]基于投入产出方法对台湾产业碳排放及其结构分解进行了研究。Casler等[8]采用模型方法，对美国碳排放进行了结构分析研究，认为替代性能源的使用是造成碳排放下降的主要因素。陈红敏等[9]利用投入产出分析方法对我国各产业部门最终消费和使用中的隐含碳排放进行了分析。余慧超[10]和魏本勇[11]在对国际贸易的碳排放研究中，运用投入产出分析方法，对不同产业的碳泄露和转移进行了对比分析。另外，也有一些学者基于不同产业与碳排放的关系开展了相关研究[12-13]，以上研究为基于产业碳减排的低碳经济规划提供了重要的理论参考。但这些研究大多侧重于产业结构对碳排放的影响研究，而未考虑不同产业空间的碳排放强度及其差异。产业活动总是与一定的空间相关联，因此，将产业活动碳排放落实到不同空间，对于分析和对比不同产业活动的在单位空间上的碳排放强度，进而采取合理的产业调控以降低区域碳排放具有重要意义。

      碳足迹（Cafbon Footprint）是在生态足迹的概念基础上提出的，它是对某种活动引起的（或某种产品生命周期内积累的）直接或间接的排放量的度量[14]。作为人类活动对环境的影响和压力程度的衡量，碳足迹成为近年来国外生态学研究的新的热点领域。比如《地球生命力报告》[15]在计算生态足迹时，把碳足迹单独列为一类，认为碳足迹既包括化石燃料燃烧带来的直接碳排放，也包括国外进口产品带来的间接碳排放。计算结果全球人均生态足迹为2.7，其中碳足迹为1.41，可见碳足迹是导致人为生态影响的重要因素；Sovacool等[16]对全球12个大都市区的碳足迹进行了评价分析，并提出了减少碳足迹的政策建议；Kenny[17]以爱尔兰为例，对6种碳足迹计算模型的运行效果进行了对比分析。国内一些学者从碳足迹核算[18]、人均碳足迹和碳足迹产值[19]、碳足迹影响力和感应力[20]等角度开展了碳足迹研究的有益探索。但总体而言，碳足迹研究仍处于起步阶段，需要进一步深入和拓展，尤其对各种人类能源活动的碳足迹的区域差异研究有待于进一步加强。

      因此，在能源消费碳排放的研究中，不仅要考虑产业活动的碳排放，也要分析不同产业空间的碳排放强度和碳足迹效应。本文从产业空间的角度，通过构建能源消费的碳排放模型，将产业空间和能源消费碳排放对应起来，对不同产业空间的碳排放强度及其碳足迹的区域差异进行研究，并据此提出降低产业碳足迹和优化产业空间布局的建议。

      2 数据来源与计算方法

      2.1 数据来源

      目前主要的能源有化石能源、电能、生物质能、太阳能、水能、风能和核能等，而以化石能源为代表的传统能源是造成碳排放的主要原因。因此本文仅计算化石能源和农村生物质能等主要传统高碳能源的碳排放。研究采用2007年中国各省市自治区的不同产业各种能源消费量、土地利用数据、农作物产量、农林牧渔业产值等数据。其中，各种能源的消费数据来自《中国能源统计年鉴》，土地利用数据、农作物产量和播种面积、产值等数据来自《中国统计年鉴》，供电标准煤耗取自中经网产业数据库。由于西藏自治区、台湾省、香港和澳门特别行政区的相关数据缺失，因此本文所有源数据和计算结果均不包括这些地区。

      2.2 能源消费碳排放

      通过构建能源消费的碳排放模型来计算年度各省市自治区主要能源消费的碳排放量：

      

      

      2.3 不同产业空间的碳排放强度

      为了对不同产业空间的碳排放进行核算，并进一步计算其碳足迹状况，这里基于能源平衡表的能源消费项目与土地利用分类体系，参照李璞[28]的研究，进行合并、分解及适当调整，建立了不同产业空间与碳排放项目的对应关系（表2）。需要说明的是：（1）本文的产业空间并不仅仅指产业本身，而是指以土地为承载的产业活动的空间范围；（2）本表将不同产业的碳排放进行了归并，以便于将划分的产业空间与土地利用数据相对应，并对单位空间的碳排放进行测算；（3）生活与工商业空间主要是指人类生活和生产的空间，主要指人类常驻的区域空间；（4）考虑到农村能源使用主要集中于农村居民点，因此将其列入生活与工商业空间；（5）能源平衡表中其他行业不易再进行细分，因此将其碳排放归入其他产业空间；（6）由于农业、林业、牧业等以碳吸收为主，人为碳排放很少，因此本文将其一并归为农业空间。产业空间碳排放强度的计算方法如下：