唐建榮，郜旭東，張白羽

1 問題的提出

無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，碳減排的施行都會對各國經濟造成不同程度的影響。按照《京都議定書》的規(guī)定，發(fā)達國家要在2008～2012年二氧化碳排放與1990年相比平均降低5.23%，這一規(guī)定將意味著發(fā)達國家在2008～2012年間二氧化碳排放零增長甚至是負增長，這勢必會對發(fā)達國家的經濟增長產生負面影響。在成熟的減排技術廣泛應用之前，減排就意味著抑制經濟活動，并因此減緩經濟發(fā)展速度。而對于發(fā)展中國家而言，能源利用率、產業(yè)結構、技術水平等都與發(fā)達國家有著較大的差距，減排對于發(fā)展中國家的影響更為廣泛。本文所研究的碳排放強度減排是在發(fā)展中國家參與減排的角度上提出的，以中國政府提出的碳強度減排目標為基準，以碳排放強度目標值作為2020年二氧化碳排放總量的約束條件，從系統(tǒng)的角度考慮影響碳排放強度的各種因素，尋找其內在邏輯關系，構建系統(tǒng)動力學模型，并據此進行相關分析，進而為降低碳排放強度提供理論指導。

2 基于系統(tǒng)動力學的碳排放強度分析

系統(tǒng)動力學是基于反饋控制理論的計算機技術，適合于研究復雜社會經濟系統(tǒng)。系統(tǒng)動力學從系統(tǒng)內部微觀結構入手，建立SD數(shù)學模型，運用計算機技術，按時間步長法模擬運行，一步一步實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)演變過程。

2.1 碳排放強度的因果關系分析

系統(tǒng)動力學中的因果關系圖能夠簡潔的表達出復雜系統(tǒng)中各變量之間相互作用關系和相互影響，能夠確定系統(tǒng)動態(tài)模型的范圍。圖1為碳強度影響因素的因果關系圖。正反饋在系統(tǒng)中的主要作用是將外界干擾所引起的偏差予以放大，負反饋的作用是就是重新建立起該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的性能更優(yōu)。碳強度的約束決定了產業(yè)結構調整、技術水平進步、環(huán)境政策優(yōu)化等一系列二氧化碳減排因素，通過分析其內在的因果關系，我們勾畫出碳強度影響因素的因果關系如圖（1）。

圖1 碳強度影響因素的因果關系圖

由反饋回路可以看出，諸多因素共同影響碳強度目標值，降低碳強度是所有因素共振作用的結果；通過對因果關系圖的分析，可以進一步獲得影響碳排放強度目標值的系統(tǒng)動力學流程圖。

2.2 碳排放強度系統(tǒng)動力學模型

根據圖1的因果關系圖可得出碳排放強度系統(tǒng)動力學流程圖，如圖2。在系統(tǒng)動力學流程圖中，根據碳排放強度減排的約束條件模擬了二氧化碳排放總量變化的趨勢、GDP總量變化的趨勢，并得出碳排放強度變化的趨勢。

圖2 降低碳排放強度系統(tǒng)流程圖

由系統(tǒng)流程圖可以看出，影響碳排放強度的因素很多，其中直接影響因素是GDP總量與二氧化碳排放總量，二者直接決定碳排放強度的高低。同樣，碳排放強度通過控制碳排放強度影響因子反作用于能源消費需求，進而實現(xiàn)對二氧化碳排放總量的控制。而能源結構、技術水平、人均GDP、能源需求等因素也將影響碳排放強度的高低。系統(tǒng)流程圖通過一系列方程建立了各個因素之間的有機聯(lián)系，真正做到將研究對象置于系統(tǒng)之中，并使碳排放強度的研究結果更加精確。

3 系統(tǒng)仿真及結果

模擬時間為2005～2020年。根據系統(tǒng)流程圖中所定義的數(shù)學模型和結構模型設置2005年模擬起始時間的部分初始值（原始數(shù)據及方程見附表）。根據不同變量的邏輯方程并借助于Vensim軟件模擬了中國2005～2020年二氧化碳排放量及碳排放強度的變化趨勢。

二氧化碳排放量、單位能源二氧化碳排放量、能源消費需求、GDP總量、碳排放強度的模擬數(shù)據如表1。

3.1 碳排放強度模擬結果及說明

通過對二氧化碳排放強度系統(tǒng)流程的仿真，本文得到中國2005～2020年單位能源二氧化碳排放量、能源消費需求、二氧化碳排放總量以及GDP總量的模擬數(shù)據及變化趨勢，見表1所示。其中，單位能源二氧化碳與能源消費需求是為了求出二氧化碳排放總量。根據二氧化碳排放總量與GDP總量可以模擬碳排放強度的變化趨勢及2020年碳排放強度。

由模擬結果可知，在保證經濟增長的前提下，能源消費需求呈上升態(tài)勢，單位能源二氧化碳排放量明顯下降，這說明碳強度的約束在調整產業(yè)結構與促進技術進步方面起到了明顯作用。進行碳強度約束后，二氧化碳排放總量的增長速率也趨于減緩，并在2018年達到峰值后逐年降低，符合我國經濟發(fā)展的趨勢與我國的基本國情；據預測，我國年均GDP增長速率約為9%，而根據模擬結果，我國二氧化碳排放強度在2020年為1.38850萬噸/億元，達到了我國政府所承諾的減排目標，這說明碳排放強度約束的減排方式兼顧經濟增長與減緩二氧化碳絕對量增長，在不傷害經濟增長的前提下實現(xiàn)減排，是一種切實可行的減排方式。

表1 2005～2020年各指標模擬結果

3.2 模型的有效性

將模擬數(shù)據與已發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據進行比較，以驗證模擬的真實性。二氧化碳排放系統(tǒng)流程的仿真主要從二氧化碳排放量、GDP總量、碳排放強度3個指標入手，校驗系統(tǒng)模型與分配總量的擬合程度。如表2所示。

由于二氧化碳監(jiān)測數(shù)據的滯后性，論文中采集了2005年至2007年的中國二氧化碳排放總量，由仿真結果可以看出，模擬的結果與真實結果的擬合度比較好。在GDP總量模擬數(shù)據中，模型綜合了2006～2008年之間GDP總量兩位數(shù)的增長速度以及2010～2020年年均增長量為8%的政府預測，將GDP年增長量最終定為9%，因此2005～2008年所得GDP總量要比實際GDP總量偏小，排除這種影響，模型的運行結果與最終預測結果基本吻合，同時也符合15%的系統(tǒng)動力學模型的允許誤差，這說明模擬結果可以真實反應實際情景。

表2 二氧化碳排放量、GDP總量、單位GDP碳排放強度誤差分析

4 碳強度約束的減排新思路

中國正處在工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化發(fā)展的新階段，但總體工業(yè)技術水平落后，政府政策、法律法規(guī)的相對滯后都是阻礙我國低碳產業(yè)發(fā)展的瓶頸。經濟發(fā)展離不開能源消耗，而碳強度指標約束為我國二氧化碳減排提供了新的思路：

4.1 結構減排

能源結構不合理是制約我國產業(yè)低碳化的關鍵因素。從模擬結果可以看出，能源結構的改變將直接影響碳減排的效果。依據國際能源署（IEA）的數(shù)據分析，2050年，終端能源結構的改善在不同減排情景下的減排總量貢獻率上將達到36～44%。我國目前一次能源消費結構以煤炭消費為主，通過對模型的分析，結構減排應側重降低煤炭的消費比重，推進煤炭資源整合；加快電力結構的調整，減少火電，重點開發(fā)風電、核電、水電等高效能源的建設，通過調整高碳行業(yè)的能源結構，將會產生卓有成效的減排效果。

4.2 技術減排

我國最大的二氧化碳排放來源是固體化石燃料的燃燒，1950年以來，其排放比例一直在總排放量的70%以上，應對其減排科技進行重點關注，側重關鍵技術，加緊對固體化石能源減排科技的研究。模擬結果也恰好說明了技術因素影響單位能源二氧化碳排放量，進而影響碳排放強度。技術減排不單單是對現(xiàn)有技術進行革新，也應當對影響氣候變化的相關技術做超前研究與引進，包括CCS化石燃料發(fā)電、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）、煤炭超臨界發(fā)電（USCSC）等。

4.3 管理減排

應對氣候變化是未來長期面對的事情，這一挑戰(zhàn)的持久性要求減排必須要有完備的管理體系，在管理的角度上實現(xiàn)減排目標。通過有效的管理機制，建立科研平臺、交易平臺，集成研究，切實提高我國碳減排的研究水平，將碳強度減排應用到碳交易平臺的建設中，在管理上做到協(xié)調應對碳減排的科學布局；協(xié)調組織碳減排的科研項目及經費規(guī)劃；協(xié)調建立碳減排的人才梯隊；協(xié)調發(fā)展與國際間的碳減排合作；協(xié)調完善資料數(shù)據庫，實現(xiàn)碳減排前沿數(shù)據共享。在管理減排中，主要包括以下幾種方式的減排控制：

（1）碳預算減排控制

測算和定量分析經濟發(fā)展中的碳排放是減排控制的第一步，碳資源的使用控制預算是碳減排能否達到目標的重要保證。碳預算保證了減排政策的針對性強、減排實施的操作性好、減排考核的有效性高。因此，碳預算應結合區(qū)域環(huán)境系統(tǒng)與區(qū)域經濟系統(tǒng)的能量流、物質流分析，開創(chuàng)區(qū)域性碳排放預算，為建立我國區(qū)域性碳市場做準備，為我國參與碳交易提供契機，為我國發(fā)展碳貿易提供數(shù)據支持。

（2）碳金融減排控制

金融減排是將減排風與金融風險相結合，利用成熟的金融風險管理手段，通過市場機制、社會與政府的監(jiān)督，將“先污染后治理”變?yōu)椤笆虑邦A防”，有效地解決了市場失靈的問題。利用金融手段對碳交易市場進行刺激，通過保險、證券以及“綠色信貸”等方式充分發(fā)揮市場機制的作用，提高市場效率，通過“綠色信貸”等手段使企業(yè)提高對減排成本的重視程度，致力于排放端的治理，推行信貸前的減排預估，對于可能造成污染的企業(yè)不予貸款，使其難以正式投產，在源頭上提高企業(yè)投產門檻，達到減排的目的。

（3）碳政策減排控制

碳強度的政策目標是通過制定符合我國基本國情的減排政策，以科學發(fā)展觀為指導，以建設環(huán)境友好型社會，結構低碳型社會為最終目標，在政策減排的實施過程中應重點恪守三個原則：首先，綜合治理原則，減排的根本目的是為了我國可持續(xù)發(fā)展，應平衡各種不同的利益與矛盾；其次，自主創(chuàng)新原則，制定鼓勵自主創(chuàng)新的政策，政策應以減少排放及適應技術為目標；第三，重點突破原則，對癥下藥，找對關鍵點做政策突破口，集中力量，重點突破。

（4）碳交易減排控制

碳交易是為鼓勵減少全球溫室氣體排放總量所采取的市場機制。作為管理減排的一個分支，碳交易是市場化控制碳減排必不可少的手段之一。碳交易將二氧化碳排放權推向市場，讓市場經濟主導環(huán)境保護。而碳交易減排控制將碳金融減排控制與實體經濟緊密聯(lián)系起來，一方面企業(yè)和項目所產生的減排量通過碳交易市場進入碳金融領域；另一方面，金融資本直接或間接的投資于碳減排的項目或企業(yè)，將無形的金融資本與有形的實體經濟連通起來，通過碳交易的市場經濟力量引導實體經濟減排，達到碳交易減排控制的最終目的。

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