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      蚌埠市工業(yè)碳排放影響因素分析與預(yù)測

      2021-03-19 01:59:55代大為周標(biāo)姚婉妍
      錦州醫(yī)科大學(xué)報(bào) 2021年12期
      關(guān)鍵詞:蚌埠市城鎮(zhèn)化率排放量

      代大為 周標(biāo) 姚婉妍

      【摘要】為了早日實(shí)現(xiàn)我國“碳達(dá)峰”目標(biāo),對具體城市碳排放進(jìn)行研究具有重要意義。本文采用熵權(quán)法,選取城鎮(zhèn)化率、能源強(qiáng)度、第二產(chǎn)業(yè)占比、工業(yè)GDP、二氧化碳強(qiáng)度五大影響因素對蚌埠市工業(yè)碳排放進(jìn)行分析;運(yùn)用GM(1,1)模型,并借助MATLAB 2017Ra軟件對蚌埠市未來十年(2020-2029年)的工業(yè)碳排放量進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明:城鎮(zhèn)化率對蚌埠市工業(yè)碳排放影響最大,第二產(chǎn)業(yè)占比對工業(yè)二氧化碳排放的影響較大,二氧化碳強(qiáng)度、能源強(qiáng)度影響最小。且蚌埠市未來十年工業(yè)碳排放量將持續(xù)增長,但增長速度趨于平緩。根據(jù)分析結(jié)果,從能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化發(fā)展等方面對蚌埠市碳減排提出針對性建議。

      【關(guān)鍵詞】工業(yè)碳排放;熵權(quán)法;影響因素;GM(1,1);蚌埠市

      【中圖分類號(hào)】F062.2 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? 【文章編號(hào)】2026-5328(2021)12--04

      中國政府在2015年“巴黎氣候大會(huì)”上正式承諾到2030年實(shí)現(xiàn)碳排放峰值目標(biāo)[1]。氣候變化是當(dāng)今人類面臨的全球性挑戰(zhàn)之一,為應(yīng)對氣候變化、推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體,需要世界各國協(xié)同一致減少溫室氣體排放[2-3]。中國自改革開放以來,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展取得顯著成效,同時(shí)也導(dǎo)致碳排放量的不斷增長,給自然環(huán)境造成了巨大的損害。城市是溫室氣體的主要排放源頭,在我國碳減排中占據(jù)著重要地位,且其碳排放在總量、結(jié)構(gòu)和趨勢上存在顯著差異。了解城市碳達(dá)峰的趨勢,分析其成因,尋找解決的辦法,對地方政府開展差異化碳減排行動(dòng)具有重要意義。加強(qiáng)對城市碳達(dá)峰和碳中和的理解、研究,根據(jù)不同城市碳達(dá)峰的趨勢,提出碳減排針對性建議,既是學(xué)術(shù)界在碳排放方面研究的重點(diǎn),也是各級(jí)地方政府關(guān)注的問題。蚌埠市是安徽省重要的綜合性工業(yè)基地,研究其碳排放的影響因素并預(yù)測未來碳排放情況,有利于蚌埠市準(zhǔn)確把握碳排放增長趨勢,及時(shí)制定合理的碳減排政策,對蚌埠市發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)及建設(shè)生態(tài)文明城市也具有重要意義。

      一、文獻(xiàn)綜述

      碳排已經(jīng)成為世界關(guān)注的重點(diǎn)問題之一,故此國內(nèi)外諸多專家學(xué)者對此展開多方面的研究。如運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,對中國工業(yè)碳排放影響因素進(jìn)行分析,結(jié)果顯示人口總數(shù)、城鎮(zhèn)化率等對工業(yè)碳排放量的增加具有正向作用[4]。運(yùn)用面板數(shù)據(jù)方法,對安徽省碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)濟(jì)增長(GDP)是碳排放增長最重要的影響因素,研發(fā)投入和人均收入也會(huì)對碳排放量產(chǎn)生影響[5]。以其他省份作為對象的研究,大都關(guān)注到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化率、能源強(qiáng)度、碳排放強(qiáng)度等因素,對各種因素對城市碳排放的影響進(jìn)行分析[6-9]。

      除了對碳排放影響因素研究外,碳排放峰值也成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。碳排放量預(yù)測主流研究方法主要有灰色預(yù)測模型、對數(shù)平均分解指數(shù)(LMDI)法、STIRPAT模型、情景分析法等?;贕M(1,1)模型、Verhulst模型和SCGM(1,1)c模型建立組合灰色預(yù)測模型者,曾經(jīng)對山東省2013-2017年工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)碳排放量進(jìn)行預(yù)測,認(rèn)為工業(yè)、建筑業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)碳排放量仍然具有較高的增長趨勢[10]。利用LMDI法和STIRPAT模型進(jìn)行碳排放量研究者,認(rèn)為隨著能源強(qiáng)度降低、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國的總碳排放量將會(huì)呈下降趨勢[11]。運(yùn)用STIRPAT模型和情景分析法者,曾經(jīng)對能源碳排放峰值進(jìn)行預(yù)測,認(rèn)為在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化情景模式下,山西省能源碳排放最先于2025年達(dá)到峰值[12]。對大城市碳排也多有關(guān)注,如上海市的工業(yè)GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度與工業(yè)碳排放量密切相關(guān)[13]。南京市的能源強(qiáng)度、工業(yè)規(guī)模發(fā)展、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等,乃是影響工業(yè)碳排放的驅(qū)動(dòng)因素[14]。從相關(guān)研究來看,各種模式與指標(biāo)并不統(tǒng)一,而基于地市級(jí)的研究不多,有必要根據(jù)現(xiàn)實(shí)對中小城市碳排問題進(jìn)行研究。

      綜上研究不難發(fā)現(xiàn),有關(guān)碳排放問題,學(xué)者們尚未得出統(tǒng)一的結(jié)論,各種模式模型也未有機(jī)地結(jié)合,還有一些值得探討的問題。首先,國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)離不開各個(gè)城市碳排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與支持,而當(dāng)前碳排放研究領(lǐng)域還是以中國整體區(qū)域宏觀角度為主,以及對部分省份的研究,對具體城市,尤其是中小城市層面關(guān)注度較少;其次,學(xué)者對于碳排放量突出的工業(yè)部門關(guān)注不夠,可能是相關(guān)數(shù)據(jù)獲得不易,而工業(yè)碳排放占據(jù)全行業(yè)碳排放比重非常之大,研究其變化情況對于我國實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”目標(biāo)具有重要意義;再次,各種模式模型分析各有特長,也各有偏重,也有必要進(jìn)行綜合,彼此貫通而基于現(xiàn)實(shí)進(jìn)行合理建構(gòu)。選取安徽省重要的綜合性工業(yè)基地——蚌埠市作為研究對象,通過收集蚌埠市2010-2019年工業(yè)相關(guān)能源消耗數(shù)據(jù),采用熵權(quán)法和灰色預(yù)測模型,對碳排放影響因素進(jìn)行分析和未來十年碳排放情況進(jìn)行預(yù)測,根據(jù)分析結(jié)果對蚌埠市碳減排提出相關(guān)針對性的建議。

      二、研究方法及數(shù)據(jù)來源

      (一)研究方法

      1.熵權(quán)法

      借助熵權(quán)法[15]確定指標(biāo)的權(quán)重,可以避免賦權(quán)中出現(xiàn)主觀因素。具體計(jì)算步驟如下:

      (1)第一步進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理:

      正向指標(biāo):

      逆向指標(biāo):(1)

      其中,為第年的第項(xiàng)指標(biāo)

      (2)計(jì)算第年第項(xiàng)指標(biāo)的比重,即:

      (2)

      (3)計(jì)算第項(xiàng)指標(biāo)熵值,公式如下:

      (3)

      (4)計(jì)算差異性系數(shù),其公式為

      (4)

      (5)計(jì)算第項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重,公式為

      (5)

      2.灰色預(yù)測模型

      灰色系統(tǒng)預(yù)測是一種以“小樣本”“貧信息”的不確定系統(tǒng)為研究對象,可實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述,運(yùn)算簡便、精度高、易于檢驗(yàn),常用于能源指標(biāo)預(yù)測[16]。采用灰色 GM(1,1)模型對蚌埠市2020-2029年工業(yè)碳排放量進(jìn)行預(yù)測。方法如下:

      (1)假設(shè)原始數(shù)據(jù)序列為:,利用一次累加生成運(yùn)算,

      可將序列生成一個(gè)新序列:

      (6)

      (2)利用所得的新序列,建立GM(1,1)模型的一般形式,用微分方程描述:

      其中a和b是相關(guān)系數(shù),它們可由最小二乘法擬合得到:

      式中為列向量,B為構(gòu)造矩陣:

      (7)

      (3)構(gòu)建灰色預(yù)測模型:

      求出微分方程的解為:

      因?yàn)閤(1)(0)=x(0)(1),所以建立灰色預(yù)測模型為:

      (8)

      (4)求出原始數(shù)據(jù)的還原值:

      (9)

      (二)數(shù)據(jù)來源

      本篇數(shù)據(jù)主要來源于《蚌埠市統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011-2020),碳排放量采用《IPCC國家溫室氣體清單指南》中碳排放的計(jì)量方式計(jì)算。相關(guān)數(shù)據(jù)見表1和表2。

      (三)碳排放量計(jì)算

      使用(IPCC)統(tǒng)一規(guī)定的碳排放計(jì)算方法,主要選取原煤、焦炭、煤油、柴油、汽油、燃料油、天然氣、電力、液化石油氣八種能源對蚌埠市2010-2019年工業(yè)碳排放量進(jìn)行計(jì)算。設(shè)

      (10)

      其中為行業(yè)碳排放量(萬噸);為折標(biāo)準(zhǔn)煤后的能源消耗量;為碳排放系數(shù)();j為能源種類。各能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和碳排放系數(shù)見表3。

      注:數(shù)據(jù)來源于《重點(diǎn)工業(yè)、交通運(yùn)輸企業(yè)能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度》和《2006年IPCC國家溫室氣體排放清單指南》

      三、實(shí)證分析

      (一)權(quán)重分析

      針對蚌埠市實(shí)際情況,在此前研究的基礎(chǔ)上,遵循指標(biāo)構(gòu)建的科學(xué)性、針對性、可比性、可操作性等原則,并考慮數(shù)據(jù)的可獲取性,選取工業(yè)GDP、能源強(qiáng)度、城鎮(zhèn)化率、第二產(chǎn)業(yè)占比及二氧化碳強(qiáng)度5項(xiàng)指標(biāo),作為蚌埠市工業(yè)碳排放評價(jià)指標(biāo)體系,采用熵權(quán)法確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重,計(jì)算結(jié)果如表4。

      由表可以看出,在各指標(biāo)熵權(quán)法所占權(quán)重排序中,,說明城鎮(zhèn)化率對工業(yè)二氧化碳排放量影響最大,第二產(chǎn)業(yè)占比對工業(yè)二氧化碳排放量影響較大,能源強(qiáng)度的影響最小。城鎮(zhèn)化建設(shè)是蚌埠市面臨的嚴(yán)峻問題,隨著城鎮(zhèn)化規(guī)模的不斷擴(kuò)大,城市人口的不斷增多,給資源環(huán)境帶來了巨大壓力。倡導(dǎo)節(jié)約型發(fā)展理念、加快推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)質(zhì)量,應(yīng)為蚌埠市未來低碳發(fā)展的主要方向。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對工業(yè)碳排放的影響也較大,蚌埠市第二產(chǎn)業(yè)占比近50%,而第二產(chǎn)業(yè)能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。GDP影響較為顯著,蚌埠市目前能源消耗仍然以煤炭為主。能源強(qiáng)度對工業(yè)碳排放的影響作用雖不及城鎮(zhèn)化率和第二產(chǎn)業(yè)占比,但依然是減少工業(yè)碳排放的重要手段,低碳發(fā)展仍離不開能源強(qiáng)度的降低、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

      (二)灰色預(yù)測分析

      因?yàn)樵紨?shù)據(jù)只能反映系統(tǒng)階段性的歷史狀態(tài),這個(gè)狀態(tài)與系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢可能存在偏差,所以采用弱化緩沖算子,對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次預(yù)處理[16],以提高原始數(shù)據(jù)序列的光滑性。

      基本過程如下:

      設(shè)原始數(shù)據(jù)序列為,D為序列算子;將D作用于序列,

      其中,

      計(jì)算結(jié)果如表5,

      求解GM(1,1),為保證數(shù)據(jù)預(yù)測的可靠性,借助MATLAB R2017a軟件對蚌埠市2010-2019年碳排放量進(jìn)行模擬預(yù)測,其中表示蚌埠市2010-2019年碳排放量經(jīng)過兩次預(yù)處理后的值;對進(jìn)行GM(1,1)模型處理,得到,表示蚌埠市碳排放量的模擬值或預(yù)測值,計(jì)算結(jié)果如表6所示。

      使用后驗(yàn)差檢驗(yàn)法對模型進(jìn)行進(jìn)度檢驗(yàn),當(dāng)C<0.35,P>0.95,模型精度為1級(jí),表明模擬精度等級(jí)為好。求得均方差C=0.2985,p=1,所以建立的模型通過檢驗(yàn),可以用來預(yù)測。實(shí)際值與預(yù)測值對比見圖1,得到2020-2029年蚌埠市工業(yè)碳排放情況的預(yù)測值(見表7)。

      從預(yù)測結(jié)果可以看出,蚌埠市2020年之后工業(yè)碳排放量將持續(xù)增長,但增長速度較與前幾年趨于平緩,說明近年來蚌埠市工業(yè)企業(yè)在執(zhí)行低碳減排方案中取得了顯著成效。為了加快實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo),蚌埠市還需加大減排力度,優(yōu)化能源使用率。

      蚌埠市能源消耗主要以煤炭為主,由圖2可以看出,蚌埠市2015年后煤炭消耗量顯著減少,這是由于當(dāng)時(shí)安徽省內(nèi)頒布了《2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動(dòng)方案》、《安徽省“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》,使蚌埠市調(diào)整了能源結(jié)構(gòu),減少了煤炭的消耗,2017年后隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要,蚌埠市煤炭消耗量又急劇上升。

      四、結(jié)論與建議

      (一)主要結(jié)論

      通過收集蚌埠市2010-2019年工業(yè)能源相關(guān)數(shù)據(jù),運(yùn)用熵權(quán)法從城鎮(zhèn)化率、工業(yè)GDP、能源強(qiáng)度、二氧化碳強(qiáng)度、第二產(chǎn)業(yè)占比五個(gè)方面,對工業(yè)碳排放量影響因素進(jìn)行分析;利用2010-2019年蚌埠市工業(yè)碳排放數(shù)據(jù),運(yùn)用GM(1,1)模型并借助MATLAB 2017Ra軟件,對蚌埠市2020-2029年工業(yè)碳排放量進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明:蚌埠市未來十年工業(yè)碳排放量仍然呈上漲趨勢,增長速度趨于平緩,但2030年前未達(dá)到峰值。在各影響因素中,城鎮(zhèn)化率對蚌埠市工業(yè)碳排放影響最大,第二產(chǎn)業(yè)占比影響較大,能源強(qiáng)度對工業(yè)碳排放影響最小。基于碳排放主要影響因素,為蚌埠市提出一些碳減排的建議,以確保蚌埠市在2030年前早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”。

      (二)建議

      1.合理控制城鎮(zhèn)化發(fā)展速度,提高城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量

      根據(jù)熵權(quán)法分析結(jié)果,城鎮(zhèn)化率對于工業(yè)碳排放影響最大。隨著城鎮(zhèn)化率的提高,將會(huì)帶來人口和資源比重的增加,也導(dǎo)致城市碳排放量的日益增多,給環(huán)境帶來巨大壓力。城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量,不僅僅是指城市居民人口的增多,或者城市面積的擴(kuò)張,更重要的在于社會(huì)保障、人民居住環(huán)境、生活方式等由“鄉(xiāng)”到“城”的轉(zhuǎn)變,以實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌和可持續(xù)發(fā)展。蚌埠市在未來城鎮(zhèn)化建設(shè)中,要堅(jiān)持以“人”為核心,以城鄉(xiāng)一體化、生態(tài)宜居、和諧發(fā)展為主要特征的新型城鎮(zhèn)化建設(shè),真正實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與低碳化、速度與質(zhì)量、現(xiàn)在與未來的全面發(fā)展。

      2.調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),推廣可再生能源的使用

      根據(jù)蚌埠市2011-2020年統(tǒng)計(jì)年鑒工業(yè)能源使用數(shù)據(jù),蚌埠市能源消費(fèi)主要以煤炭為主,在2015年之前煤炭消費(fèi)量比較平穩(wěn),2016-2017年煤炭消費(fèi)量顯著降低,2018-2019年又急劇上升。2016與2017年煤炭消費(fèi)量有所減少,是由于安徽省頒布了《2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動(dòng)方案》、《安徽省“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》,對蚌埠市優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),降低碳消耗、碳減排起到了積極作用。今后蚌埠市應(yīng)該大力推廣可再生能源的使用,以改變長久以來對煤炭資源的依賴??稍偕茉磳Νh(huán)境污染程度低,有些甚至可達(dá)到零排放,例如:太陽能、風(fēng)能等。

      3.優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展低能耗產(chǎn)業(yè)

      根據(jù)上述分析結(jié)果,第二產(chǎn)業(yè)占比對工業(yè)碳排放也起著重大影響,因?yàn)榈诙a(chǎn)業(yè)的能耗強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)。蚌埠市應(yīng)該積極優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),大力發(fā)展低能耗的先進(jìn)制造業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè),推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智能化、清潔化改造;加大對科研、技術(shù)等領(lǐng)域的投入,引進(jìn)人才,發(fā)展新能源新材料、新興信息技術(shù)等新型優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),增強(qiáng)企業(yè)的自主研發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力,利用歷史文化及交通資源,大力發(fā)展旅游事業(yè)。

      4.加強(qiáng)引領(lǐng),發(fā)揮政府部門的推動(dòng)作用

      工業(yè)行業(yè)碳減排的潛力有待提高,政府部門需要加大政策支持和監(jiān)督力度。一方面提高準(zhǔn)入工業(yè)行業(yè)的門檻,以限制一些高碳排放企業(yè),對超標(biāo)及非法排放者予以重處;另一方面加大對節(jié)能、低碳、環(huán)保的工業(yè)企業(yè)的資金支持力度,設(shè)置低碳環(huán)保專項(xiàng)基金,重點(diǎn)支持節(jié)能工程和低碳項(xiàng)目,以此在社會(huì)上形成積極的影響,鼓勵(lì)企業(yè)積極參與到碳減排的行動(dòng)中。

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      基金項(xiàng)目:“安徽哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃青年項(xiàng)目”(AHSKQ2021D19)

      作者簡介:代大為(1979-),男,安徽阜南人,副教授。主要研究方向:低碳經(jīng)濟(jì),礦業(yè)管理工程,公共管理與城市文化。郵政編碼:232000

      周標(biāo)(1998-),男,安徽淮南人,在讀碩士。主要研究方向:低碳經(jīng)濟(jì),公共管理與城市文化。郵政編碼:232000。

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