京津冀城市群二氧化碳排放达峰情况
文章导读：本文通过分析2015—2019年京津冀城市群不同城市的碳排放总量变化趋势特征，研判京津冀城市群不同城市的经济增长与碳排放的脱钩状态，得出北京、天津、石家庄和邯郸经济增长与碳排放呈强脱钩状态；保定、张家口和承德经济增长与碳排放呈弱脱钩状态；唐山、秦皇岛、邢台、沧州和廊坊经济增长与碳排放呈扩张性负脱钩状态；衡水市的经济增长与碳排放呈扩张性连接状态。进而判定保定、张家口、秦皇岛、邢台、沧州、廊坊、衡水7市碳排放量暂未达到峰值状态，北京、天津、石家庄、承德、邯郸和唐山6市碳排放量已经处于碳排放达峰状态。
研究背景
改革开放40多年来，随着我国城市化进程的加快及经济的快速发展，以重化工为主的工业产业结构和以煤等化石能源为主的能源消费结构使得我国的碳减排压力日益增强。我国碳排放量依然处于世界首位，超过了美国和欧盟的总排放量。为积极应对全球气候变化，中国向国际社会做出了2020年、2030年分别比2005年下降45%、60%～65%的碳排放强度下降目标和“2030年实现全国碳排放达峰”目标的承诺。2018年中国碳排放强度较2005年下降了45.8%，提前达到2020年碳排放强度下降目标。虽然我国碳排放增速已明显放缓，但依然呈较快增长态势，我国在全球总排放量中的比重从2000年的13.3%增长到2018年的31.4%，且过去近20年一直是全球CO2排放增量的主要贡献者。碳达峰问题既是政府间气候变化专家委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第五次评估报告的热点，也是近年来国际气候谈判的焦点。IPCC发布的《全球升温1.5 ℃特别报告》指出，全球碳排放空间已经十分有限，应对气候变化，实现1.5 ℃或者2 ℃的温控目标已十分迫切。作为碳排放总量最大、占比最高、增量贡献最大的国家，我国碳排放达峰对全球气候变化控温目标的实现具有重要意义。京津冀地区是中国经济最具活力、吸纳人口最多的地区之一，在我国战略地位十分重要，包括北京市、天津市以及河北省的保定、唐山、廊坊、秦皇岛、张家口、承德、石家庄、沧州、邯郸、邢台、衡水11个地级市。2018年，京津冀地区生产总值达到8.5万亿元，占全国的9.44%。而京津冀是我国经济发展和资源环境矛盾最为尖锐的地区之一。京津冀以钢铁、化工、建材、汽车等为主，是全国主要的重工业基地，使得京津冀成为我国能源消耗强度最大、大气污染最严重区域之一。2018年，京津冀地区的碳排放量为10.85亿t，占全国碳排放总量的1/9左右，其中北京0.93亿t，天津1.57亿t，河北8.35亿t。作为全国政治、文化、科技中心的北京，在《北京市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中提出努力实现CO2排放总量在2020年左右达到峰值的目标，是我国最早提出碳排放达峰目标的城市之一。目前，宋明智研究指出：能源消费是北京城市碳排放的主导因素，能源消费结构的优化将是低碳发展的重要途径，且北京市碳排放峰值已经基本实现并呈稳定下降趋势。然而，在当前京津冀协同发展深度融合的大背景下，区域碳达峰的研究对于从整体上解决京津冀区域碳减排压力至关重要，同时京津冀区域作为中国重要的城市群之一，京津冀率先实现CO2达峰和空气质量达标具有重要意义。对于CO2何时能够达到峰值以及对社会-经济-环境有何影响，国内外不同专家利用各种能源模型，从不同层面开展了预测分析。由国务院发展研究中心、国家发改委能源研究所和清华大学共同发布的《2050中国能源和碳排放报告》中指出，在基准情景下中国将在2040年达到碳排放峰值，在强化低碳情景下中国将在2030年达到碳排放峰值。马丁等建立了自下而上的能源系统优化模型(China TIMES)对中国碳排放达峰目标和路径就行了研究，结果显示，通过发展非化石能源和推广高耗能工业的节能减排技术，使得电力、工业和高耗能工业部门分阶段地实现碳排放达峰，进而实现2030年碳排放峰值达100亿～108亿t。
梳理文献可知，无论是全行业或是电力部门的研究，虽然不同的学者利用的模型原理不同，有投入产出模型也有一般均衡模型，有自下而上的模型也有自上而下的模型，但研究结论均显示，中国基于能源的CO2排放达峰时间预测基本在2020—2030年，但同时，如果要完成这一目标，除了在现有的能源政策不变的基础上，还应更加积极地优化能源结构，采取更加有效的低碳能源技术等。2030年前实现CO2排放达峰这一战略目标的压力依然较大。因此，本文旨在通过利用京津冀城市群历史排放情况分析，结合经济增长与碳排放脱钩研究，判断京津冀城市群CO2排放达峰情况，并给出城市碳排放达峰政策建议。
摘 要
基于IPCC排放因子方法建立了2015—2019年京津冀城市群地级城市CO2排放清单，基于经济增长与CO2排放关系的脱钩系数法，得到京津冀城市群13个地级以上城市的脱钩情况，结合历史CO2排放和脱钩情况提出的京津冀城市群达峰判别方法，对京津冀城市群地级以上城市CO2排放达峰情况进行了判断。结果表明：近5年来，保定、张家口、秦皇岛、邢台、沧州、廊坊、衡水7市碳排放量暂未达到峰值状态；北京、天津、石家庄、承德、邯郸、唐山6个城市已经处于CO2排放达峰状态。建议已经具备达峰条件的城市抓紧开展达峰行动方案，制定CO2排放达峰目标。
01研究方法与数据
1.城市能源相关的CO2排放计算方法
IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)方法是目前国际上公认和通用的碳排放计算方法，其中对温室气体排放量的计算采用国外基于燃料热值的IPCC排放因子测算，排放因子的单位为kg/TJ，表示单位热值的燃料排放的CO2质量。同时，为了更加准确地计算和评估温室气体的排放，《2006年IPCC国家温室气体清单指南》第2卷《能源》部分建立了CO2的估算方法公式。
2.脱钩系数法
Topic提出的脱钩指数越来越多地被用于评价自然资源消耗(能源)与经济增长或人类发展之间的解耦关系。该指数能够比较一个国家或区域在一段时间内的解耦状态，也可以用于不同国家之间的发展阶段比较。脱钩系数主要分为8类(表1)。考虑到京津冀城市群13个省市在2015—2019年逐年GDP总量均保持正向增长，因此不存在强负脱钩、弱负脱钩、衰退性连接和衰退性脱钩4种状态，只可能出现强脱钩、弱脱钩、扩张性负脱钩或扩张性连接4种状态。
表1 脱钩状态分类
根据2015—2019年京津冀各地级市GDP总量和CO2排放量(直接排放，不包括电力导致的CO2排放)，可计算得出逐年的脱钩系数。若该省市2015—2019年的脱钩系数平均值处于全国以下，以及该省市的碳排放处于强脱钩和弱脱钩状态时，认为其未来CO2排放可能出现达峰或处于平台期。
3.数据来源
2015—2018年北京市和天津市能源数据和GDP数据来自于《北京市统计年鉴》和《天津市统计年鉴》；河北省各市2015年和2018年统计数据来源于中国城市温室气体工作组编著的《中国城市温室气体排放数据》；2016年和2017年河北省各市的数据来自于河北经济年鉴；京津冀区域各市2019年数据来源于课题组按部门(工业、农业、服务业、城镇生活、农村生活、交通，其中工业分行业)进行的测算。
4.城市达峰判断方法
世界资源研究所(WRI)提出，通过城市在近5年或者更长的历史时间内CO2排放变化趋势来判断城市CO2排放是否已经达峰。基于此，本文结合脱钩系数理论和WRI提出的达峰判断，建立1套说明城市CO2排放达峰的方法，即如果城市在近5年内，能源相关的CO2排放(不包括由电力引起的间接排放)出现高峰并逐渐下降，同时该城市的CO2排放与GDP之间处于强脱钩或者弱脱钩状态，认为该城市已经处于达峰；或如果城市CO2排放量呈现波动，但总量都不会超过近5年的最高点，而且该城市的CO2排放与GDP之间处于强脱钩或者弱脱钩状态，也认为该城市碳排放处于达峰状态。
02研究结果
本文基于2015—2019年京津冀城市群CO2排放清单、脱钩系数和达峰判别方法，分析了京津冀城市群CO2的历史排放情况和排放趋势，计算了不同城市的脱钩平均系数，最后基于达峰判定方法，分析给出了京津冀城市群当前CO2排放达峰情况(图1)。
图1 京津冀城市群CO2排放特征
1.2015—2019年京津冀城市群CO2排放特征分析
由图1可知：近5年北京、天津和石家庄的CO2排放量总体呈逐渐降低趋势；北京和天津变化趋势非常相似，均出现小幅增长后迅速降低，最大降幅超过26%；石家庄的CO2排放量从2015年的12171.33万t减少到2018年8796.38万t，但2019年排放量略有增加，增量在2.3%左右。近5年张家口、衡水和保定等城市CO2排放量呈先降后增趋势；张家口的CO2排放量为4730.54万～6309.75万t，2016年降幅明显，2019年排放量增幅明显，比2018年又增加了32.9%；衡水的CO2排放量为1234.65万～1704.91万t，2019年排放量增加较大，比上一年度增加了29.21%；保定的CO2排放量为3326.14万～4473.29万t，而且2015—2018年排放量逐年减少，但2019年排放量陡增，比上一年度增加了34.49%。唐山、邯郸和承德等城市的CO2排放量呈波动变化趋势，排放量最大的年份均为2018年。秦皇岛、邢台、沧州和廊坊等城市CO2排放量呈不断增长趋势。
2.京津冀城市群CO2排放强度分析
图2为京津冀城市群CO2排放强度特征及变化趋势。可以直观地看出：中国CO2排放强度地区分布呈现显著的非均衡特征，北京市的CO2排放强度最低，近5年碳排放强度为0.36～0.64 t/万元GDP。其次是天津市和衡水市，其排放强度较小，但仍是北京市碳排放强度的1倍左右，为0.71～1.07 t/万元GDP。廊坊、邢台和秦皇岛的CO2排放强度居中游水平，近5年碳排放强度为0.96～1.59 t/万元GDP。唐山、保定、邯郸、沧州和张家口的CO2排放较高，碳排放强度为2.19～4.07 t/万元GDP，特别是2018年的唐山市，CO2排放强度最高，达到4.07 t/万元GDP。
图2 京津冀城市群CO2排放强度
3.城市CO2排放脱钩状态
首先分别计算2015—2019年的脱钩系数，取这些年间脱钩系数的平均值作为该城市的脱钩情况，结果见表2。可知：北京、天津、石家庄和邯郸经济增长与碳排放呈强脱钩状态，表明这4个城市经济发展与碳排放量反向变动，即经济不断增长，但碳排放量却逐渐减少；保定、张家口和承德经济增长与碳排放呈弱脱钩状态，表明该3个城市经济发展的增长速度大于碳排放的增长速度；唐山、秦皇岛、邢台、沧州和廊坊经济增长与碳排放呈现扩张性负脱钩状态，表明这5个城市的经济增长速度小于碳排放的增长速度；只有衡水市的经济增长与碳排放呈扩张性连接状态，表明该城市经济增长速度同比正增长。
表2 京津冀城市群经济增长与碳排放脱钩结果
4.京津冀城市群城市碳排放达峰判断
根据上述城市达峰判别方法，北京、天津和石家庄3市经济增长与碳排放呈强脱钩状态，而且近5年碳排放量呈降低趋势，因此，天津和石家庄两市已经处于达峰状态；邯郸市经济增长与碳排放也呈强脱钩状态，而且碳排放量呈波动状态，最高不超过2018年13854.25万t，按照判断原则基本可以认定邯郸市碳排放已经处于达峰状态；保定和张家口2市经济增长与碳排放呈弱脱钩状态，而且近5年CO2排放量呈先降后增趋势，特别是2019年经济增长与碳排放呈扩张性负脱钩状态，经济增速反而小于碳排放增速，因此，保定和张家口两市碳排放量暂未达到峰值状态；承德经济增长与碳排放也呈弱脱钩状态，而且碳排放量呈波动状态，最高不超过2018年4813.45万t，因此基本可以认定承德碳排放已经处于达峰状态；唐山经济增长与碳排放呈扩张性负脱钩状态，而且碳排放量呈波动状态，最高不超过2018年30319.84万t，因此可以认定唐山市碳排放已经处于达峰状态；秦皇岛、邢台、沧州和廊坊4市经济增长与碳排放呈扩张性负脱钩状态，但近5年碳排放量呈不断增加趋势，因此，此4市碳排放量暂未达到峰值状态；衡水经济增长与碳排放呈扩张性连接状态，因此衡水碳排放量也暂未达到峰值状态。
图3 京津冀城市群城市碳排放达峰情况
03结论与讨论
本文通过分析2015—2019年京津冀城市群不同城市的碳排放总量变化趋势特征，研判京津冀城市群不同城市的经济增长与碳排放的脱钩状态，得出北京、天津、石家庄和邯郸经济增长与碳排放呈强脱钩状态；保定、张家口和承德经济增长与碳排放呈弱脱钩状态；唐山、秦皇岛、邢台、沧州和廊坊经济增长与碳排放呈扩张性负脱钩状态；衡水市的经济增长与碳排放呈扩张性连接状态。进而判定保定、张家口、秦皇岛、邢台、沧州、廊坊、衡水7市碳排放量暂未达到峰值状态，北京、天津、石家庄、承德、邯郸和唐山6市碳排放量已经处于碳排放达峰状态。
建议北京、天津、石家庄、承德、邯郸和唐山6个已经进入达峰期的城市，除要求碳排放强度控制外，还应实施CO2总量控制；而保定、张家口、秦皇岛、邢台、沧州、廊坊、衡水7城市CO2排放量还在增长，仍仅控制碳排放强度。同时，建议碳排放未达峰城市进一步优化产业结构，合理调整能源结构，提高非化石能源在一次能源消费中的比重，加快推动工业碳排放尽早达峰。此外，建议碳排放未达峰城市进一步强化温室气体与常规大气污染物的协调控制，包括政策制定、产业准入、排放标准、控制技术、执法监管等，建立深度互联、相互促进、统筹优化的管理机制，以显著提高管理效能，降低实施成本，增加社会效益。
在京津冀一体化的背景下，京津冀城市群间如能发挥整体优势、合理优化区域内产业机构，共同协同推进城市群碳排放达峰具有深远意义；同时，地级城市具有相对较为完整和健全的行政单元，直接服务于公众日常生活和工作，政策实施也更加具体和灵活，因此建议地级城市层面加快推动制定城市碳排放达峰行动方案，明确城市碳排放达峰目标，逐步有序实现城市碳排放达峰。
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