黃 芳，江可申，盧愿清，吳 優(yōu)

（1.南京航空航天大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 南京 210016；2.南京信息工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 南京 210044）

一、引 言

城市以其人口數(shù)量多、密度大以及工業(yè)化程度高等特點成為主要能源消費(fèi)區(qū)以及碳排放源，在中國，城市能源消費(fèi)量占到總能源消費(fèi)的75%，城市碳排放量占85%[1]。多數(shù)預(yù)測表明，中國2050年時的城市化率可能達(dá)到70%甚至更高，屆時中國的人口總量會達(dá)到14億～15億，即中國將有10億多人口生活在城市，這必然會導(dǎo)致能源需求量和碳排放的增加，如果不妥善處理，中國的溫室氣體排放必然會顯著增加。2008年初，國家建設(shè)部與WWF（世界自然基金會）以上海和保定兩市為試點，聯(lián)合推出“低碳城市”；國家發(fā)改委下發(fā)通知，明確將在廣東、遼寧、湖北、陜西、云南五省和天津、重慶、深圳、廈門、杭州、南昌、貴陽、保定八市首先開展低碳省區(qū)和低碳城市試點工作。迄今為止，北京、河北、上海、江蘇、浙江、廣東、山東、四川等多個省市紛紛提出了低碳城市建設(shè)的想法和初步計劃。因此，為了實現(xiàn)中國政府在哥本哈根世界氣候大會上做出的關(guān)于“到2020年中國單位GDP二氧化碳排放將比2005年下降40%～45%”的承諾，在中國的經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)地區(qū)開展低碳城市建設(shè)探索，尤為重要。

作為中國經(jīng)濟(jì)金融中心的國際化大都市，上海的低碳發(fā)展顯得尤為重要，很多學(xué)者對此進(jìn)行了研究。Guo Ru，Cao Xiaojing等基于上海市經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值和能源效率設(shè)計了12種情景預(yù)測了上海2010和2020年的碳排放量[2]。Li Li，Chang?hong Chen等基于經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)總值和能源強(qiáng)度和人均GDP建立了三種情景預(yù)測了上海市2020年的碳排放量[3]。他們的研究都從不同角度、在不同情境設(shè)計下預(yù)測了未來10年內(nèi)上海市的能源消費(fèi)碳排量，但是沒有考慮到碳強(qiáng)度變化的因素，本文在此基礎(chǔ)上，引用IPCC各能源碳排放因子計算出上海能源消費(fèi)的二氧化碳排放量，根據(jù)上海經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值、能源強(qiáng)度和碳強(qiáng)度等相關(guān)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測了上海市在基準(zhǔn)情景和低碳情景之下2015和2020年的能源需求和碳排放量。

二、模型和數(shù)據(jù)

（一）能源消耗強(qiáng)度及數(shù)量測算

能源消耗強(qiáng)度，是指國民經(jīng)濟(jì)在生產(chǎn)中的單位能耗水平，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值所消耗的能源數(shù)量，單位為（萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤），用字母E表示。將GDP和能源消耗量按照三次產(chǎn)業(yè)進(jìn)行分解，即可得到各個產(chǎn)業(yè)的能源消耗強(qiáng)度：

假設(shè)g為經(jīng)濟(jì)總值的增長速度，e為能源強(qiáng)度的下降率，則能源需求總量：

其中G0、E0分別為基期經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值、能源消耗總量，經(jīng)濟(jì)增長會導(dǎo)致能源消耗的增長，而能源強(qiáng)度的下降會導(dǎo)致能源消耗的降低，

此時，It=G0E0=I0（基期能源消耗），能源消耗總量與經(jīng)濟(jì)增長無關(guān)聯(lián)，二者協(xié)調(diào)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)增長與能源消耗“脫鉤”。

（二）二氧化碳碳排放量測算

根據(jù)《IPCC2006國家溫室氣體清單指南》[4]中的缺省二氧化碳排放系數(shù)，能源消費(fèi)二氧化碳的排放總量可用以下公式來計算：

其中Q是能源消費(fèi)引起的二氧化碳排放總量（萬噸）；Aij指的是第i部門消耗的第j種能源數(shù)量（萬噸或者億立方米）；Fj表示第j種能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)；N為標(biāo)準(zhǔn)煤熱值，萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤熱值為2.93×105GJ；Cj表示第j種能源的二氧化碳碳排放系數(shù)。

設(shè)S為碳強(qiáng)度，指的是單位經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量，總的二氧化碳排放強(qiáng)度為：

將（4）式代入（5）式可得出：

因此在Fj、N、Cj既定的情況下，能源消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放強(qiáng)度S只與能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及能源強(qiáng)度有關(guān)。

（三）數(shù)據(jù)來源

上海市能源消費(fèi)數(shù)量和生產(chǎn)總值等數(shù)據(jù)由《新中國60年統(tǒng)計資料匯編》和《上海市統(tǒng)計年鑒》（2001-2011年）中相關(guān)數(shù)據(jù)整理所得。二氧化碳碳排放系數(shù)采用《IPCC2006國家溫室氣體清單指南》中的二氧化碳排放系數(shù)。

情景設(shè)定數(shù)據(jù)參考中國社會科學(xué)所《2020年我國小康社會主要經(jīng)濟(jì)社會指標(biāo)測算》以及《上海市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)

展第十二個五年規(guī)劃綱要》中對能源約束性指標(biāo)的規(guī)定。

三、上海市能源消費(fèi)和二氧化碳排放現(xiàn)狀

（一）上海市能源消費(fèi)現(xiàn)狀

上海經(jīng)濟(jì)總量自1992年以來連續(xù)19年保持兩位數(shù)增長，以工業(yè)經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)總量的快速發(fā)展使得能源消耗數(shù)量也大大增加，如圖1所示，上海市能源消耗數(shù)量從2000年的5499萬噸增長到2010年的11160.87萬噸。但隨著技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能政策的實施，能源強(qiáng)度有所減低，由2000年的1.15噸標(biāo)煤/萬元降至2010年的0.65噸標(biāo)煤/萬元。

圖1 2000-2010年上海市能源消費(fèi)總量及能源強(qiáng)度折線圖

從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上來看，主要能源中，煤類能源占比重最多，其次是油品，比重最低的是天然氣和水電如圖2所示，但隨著清潔能源技術(shù)的發(fā)展，天然氣和水電的比例在逐年上升，天然氣從2000年的0.6%增至2010年的4.0%。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上來看（如圖3），第一產(chǎn)業(yè)終端能源消費(fèi)量逐年降低，從2000年的103.37萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤降至2010年的63.49萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。第二產(chǎn)業(yè)是各年度的耗能“主力”，總量曾逐年遞增趨勢，但占總消費(fèi)量的比率逐年降低，從2000年的68.7%降至2010年的56.9%。第三產(chǎn)業(yè)和居民消費(fèi)能源曾逐年增加趨勢。

圖2 2000-2010年上海市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 2000-2010年上海市居民及各產(chǎn)業(yè)終端能源消費(fèi)量

（二）上海市二氧化碳排放現(xiàn)狀

煤類能源對CO2排放貢獻(xiàn)率大，它每生產(chǎn)一單位能量所釋放出的CO2比石油多29%，比天然氣多80%[5]。以化石燃料為主體的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)決定了二氧化碳等溫室氣體排放的增加，如圖4所示，從2000年到2010年，上海市二氧化碳排放量總體呈上升趨勢，2010年能源消費(fèi)導(dǎo)致的二氧化碳排放量達(dá)到23828.20萬噸，是2000年排放量的1.7倍。從結(jié)構(gòu)上來看，煤炭消費(fèi)排放的二氧化碳所占比重最大，其次是石油，天然氣最低。雖然2000-2010年二氧化碳排放總量逐年上升而且經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值保持兩位數(shù)的遞增趨勢，但是碳強(qiáng)度曾下降趨勢，從2000年的2.89降至2010年的1.41噸/萬元（如圖5所示）。

圖4 2000-2010年上海市各能源消費(fèi)的碳排放量

圖5 2000-2010年上海市生產(chǎn)總值和碳強(qiáng)度

四、上海市能源需求情景預(yù)測及碳排放分析

（一）情景設(shè)計

上海市作為中國綜合經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的大城市之一，針對其近年來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源消耗的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，同時根據(jù)與未來能源需求暨碳排放密切相關(guān)的幾個主要因素，本文設(shè)計了2個情景。這2個情景都是探討在既定的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)下的可持續(xù)發(fā)展情景，也均可作為減緩未來二氧化碳排放的情景。

（1）基準(zhǔn)情景（Business as Usual Scenario，BAU）。該情景充分考慮了上海市未來發(fā)展的需求和愿望，經(jīng)濟(jì)發(fā)展遵循經(jīng)濟(jì)學(xué)普遍規(guī)律，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和節(jié)能減排政策繼續(xù)受到重視，隨著綜合國力的提高，技術(shù)投入大，技術(shù)進(jìn)步進(jìn)展較快，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有所調(diào)整。鑒于上海在中國以及國際上的地位以及上海正在積極采取的節(jié)能減排措施，所以本文在情景預(yù)測各指標(biāo)定值時堅持高標(biāo)準(zhǔn)、高期望的原則，在基準(zhǔn)情景的設(shè)立中就考慮到上海市應(yīng)該會不斷優(yōu)化自己的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)并且積極開發(fā)新能源技術(shù)，有信心完成十二五規(guī)劃以及國家相關(guān)目標(biāo)。

（2）低碳情景（Low-carbon Scenario，LC）。該情景綜合考慮了經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展、能源安全、國內(nèi)環(huán)境和低碳之路的要求，是在強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)步、改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、改變消費(fèi)方式、實現(xiàn)低能耗、低溫室氣體排放方面做出重大努力的能源需求與碳排放情景。該情景設(shè)想經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)能減排技術(shù)乃至生活方式引導(dǎo)方面均有重大改觀，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與能源、環(huán)境之間達(dá)到較和諧的狀態(tài)，能源強(qiáng)度和碳強(qiáng)度基本達(dá)到發(fā)達(dá)國家當(dāng)前的水平屬于主要依靠城市自身努力，盡力爭取可以實現(xiàn)的低碳發(fā)展情景。

（二）情景分析

（1）基準(zhǔn)情景分析與預(yù)測。生產(chǎn)總值和能源消耗強(qiáng)度是預(yù)測能源消耗的主要變量，所以先進(jìn)行生產(chǎn)總值和能源強(qiáng)度預(yù)測。按照上海市十二五規(guī)劃，上海市2011年至2015年經(jīng)濟(jì)保持平穩(wěn)增長，全市生產(chǎn)總值年均增長率預(yù)期為8%[6]。服務(wù)經(jīng)濟(jì)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)基本形成，第三產(chǎn)業(yè)增加值占全市生產(chǎn)總值比重達(dá)到65%左右。國家對上海的戰(zhàn)略定位和要求為，到2020年上海要基本建成與我國經(jīng)濟(jì)實力和國際地位相適應(yīng)、具有全球資源配置能力的國際經(jīng)濟(jì)、金融、貿(mào)易、航運(yùn)中心，基本建成經(jīng)濟(jì)繁榮、社會和諧、環(huán)境優(yōu)美的社會主義現(xiàn)代化國際大都市，為建設(shè)具有較強(qiáng)國際競爭力的長三角世界級城市群做出貢獻(xiàn)。《2020年我國小康社會主要經(jīng)濟(jì)社會指標(biāo)測算》中國家的高線年增長率為7%，鑒于上海的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)銜地位應(yīng)該以高線要求，2015-2020年的全市生產(chǎn)總值的年均增長率為7%。因此假設(shè)在基準(zhǔn)情景下上海市的經(jīng)濟(jì)增速在2011-2015年保持為8%、2016-2020年間保持為7%。以2010年為基期根據(jù)公式（8）估算未來上海經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值，根據(jù)上海市統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2010年上海市經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值為16872.42億元。

同時假設(shè)上海能夠完成上海市“十二五”規(guī)劃的約束性能耗目標(biāo)，即萬元生產(chǎn)總值綜合能耗為降低18%，即達(dá)到0.566。為了完成這一目標(biāo)上海市能源消耗強(qiáng)度必須以平均每年4.05%的速度遞減，至2020年上海能源強(qiáng)度將降低到0.464噸標(biāo)煤/萬元。按照這種發(fā)展趨勢，在基準(zhǔn)情景下未來上海能耗總量為：

中國政府在2009年哥本哈根氣候大會上承諾：到2020年，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%。上海作為中國最為發(fā)達(dá)的城市，應(yīng)該積極采取措施為實現(xiàn)這一目標(biāo)做出貢獻(xiàn)，因此假設(shè)到2020年上海的碳強(qiáng)度比2005年降低了45%，那么這一期間上海碳強(qiáng)度的平均降速為2.91%，按此速率，2015年上海市碳強(qiáng)度為1.287噸/萬元。

（2）低碳情景分析與預(yù)測。低碳經(jīng)濟(jì)，指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)。據(jù)此推測2020年上海市的綜合能耗可達(dá)到發(fā)達(dá)國家目前的能耗強(qiáng)度，0.279噸標(biāo)煤/萬元。要想達(dá)到此目標(biāo)，2010—2020年能源強(qiáng)度年平均降幅要達(dá)到9%，據(jù)此速度可得2015年的能源消耗強(qiáng)度為0.431噸標(biāo)煤/萬元。此時，經(jīng)濟(jì)增長與能源消耗脫鉤，根據(jù)公式可計算出經(jīng)濟(jì)增速為：8.3%。

在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，上海作為中國的經(jīng)濟(jì)金融中心，應(yīng)該采取更積極的國際合作和技術(shù)轉(zhuǎn)移措施，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐和清潔能源的替代，據(jù)此可預(yù)測上海在2020年可達(dá)到西歐發(fā)達(dá)國家本世紀(jì)初的水平，571噸/百萬美元，并據(jù)此降速可推算出2015年上海市碳強(qiáng)度。

（三）情景預(yù)測結(jié)果

根據(jù)前面的分析和相關(guān)公式，可以計算出未來三種情景之下的能源消耗以及碳排放情況，如表1所示。根據(jù)以上情景分析，考慮到未來經(jīng)濟(jì)總量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 和能源結(jié)構(gòu)，可以得出各種情境下的二氧化碳排放量，如表1所示，基準(zhǔn)情景下的能源需求和碳排放量要遠(yuǎn)高于低碳情景下的數(shù)量。

表1 上海市能源和碳排放情景預(yù)測結(jié)果

五、結(jié)果分析及政策建議

分析發(fā)現(xiàn)，雖然上海市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展導(dǎo)致能源消費(fèi)的持續(xù)增加進(jìn)而導(dǎo)致二氧化碳排放總量的增加，但能源強(qiáng)度和碳強(qiáng)度逐年降低。說明經(jīng)濟(jì)增長和降低碳排放不是相互矛盾的。

預(yù)測結(jié)果顯示，不管是在何種情景之下，上海市的碳排放都高于當(dāng)前水平，尤其在基準(zhǔn)情景之下能源消耗及其碳排放量都遠(yuǎn)超當(dāng)前水平。即使是基準(zhǔn)情景本文的能源強(qiáng)度和碳強(qiáng)度指標(biāo)都是高標(biāo)準(zhǔn)，而低碳情景的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是非?！翱量獭钡模员疚念A(yù)測的能源消費(fèi)量和碳排放量是非常保守的，實際的數(shù)量應(yīng)該稍大。因此要想達(dá)到上海市“十二五”規(guī)劃中關(guān)于能源強(qiáng)度和減排的約束性指標(biāo)，以及要想實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、成為國際化生態(tài)型宜居型低碳城，上海市面臨的能源和減排壓力還是很大的。能源消費(fèi)及碳排放量與經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值、行業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步以及人口數(shù)量和生活方式等很多方面都有著密切的關(guān)系。以下是根據(jù)上海的實際情況提出的相關(guān)政策建議。

（一）經(jīng)濟(jì)政策

從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看，上海作為中國的經(jīng)濟(jì)中心，保證經(jīng)濟(jì)又快又好發(fā)展是重要目標(biāo)，但是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，一定要綜合考慮能源、環(huán)境因素，實現(xiàn)向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。尤其在低碳情景下，上海的能源強(qiáng)度和碳強(qiáng)度指標(biāo)降低比率較大，若以當(dāng)前上海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，保持8.3%的經(jīng)濟(jì)增速絕對是個“奇跡”，很難達(dá)到。因此必須要創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。

（二）能源政策

從能源消費(fèi)現(xiàn)狀和趨勢上來看，并結(jié)合當(dāng)前上海市的能源儲備情況，上海市能源存在總量缺乏、結(jié)構(gòu)不完善等問題，但是這些問題的解決需要時間。因此短期內(nèi)上海市還是應(yīng)該以節(jié)能減排、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點，即選擇節(jié)能情景作為未來5到10年的發(fā)展模式。從長期來看，上海還是應(yīng)該通過改變能源結(jié)構(gòu)，降低煤、石油等化石能源的使用，增加清潔能源和可再生能源的使用。

（三）減排政策

從碳排放情況來看，碳排放量曾上升趨勢，因此上海要想發(fā)展成為低碳城市甚至零排放城市，必須在未來重點發(fā)展新能源、氫能電網(wǎng)、環(huán)保建筑、燃料電池公交，倡導(dǎo)市民低碳消費(fèi)、低碳生活，積極增加城市綠化面積，以商業(yè)和居住為重點推進(jìn)可持續(xù)能源計劃促進(jìn)能源更新，進(jìn)而減少碳排放。在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和改善能源結(jié)構(gòu)的同時，還應(yīng)廣泛采用“碳捕捉”，二氧化碳資源性利用等低碳減排技術(shù)，爭取實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和碳排放量“反向”的良性發(fā)展。

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