金艷玲 尹曉麗 韓靜 杜秋霞

山西省是能源大省，二氧化碳排放量居高不下。為助力實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰目標(biāo)，并促進(jìn)山西經(jīng)濟(jì)全面低碳轉(zhuǎn)型，本文采用STIRPAT模型，利用統(tǒng)計(jì)方法，對山西省碳達(dá)峰的路徑及峰值進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果顯示山西省二氧化碳排放量在嚴(yán)格的管控背景下，可以在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)。

山西省作為能源大省，能源結(jié)構(gòu)偏煤、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重。經(jīng)濟(jì)“一煤獨(dú)大”，發(fā)展方式粗放，“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)為山西經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展提供了方向指引，將促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面低碳轉(zhuǎn)型，既是推進(jìn)疫后經(jīng)濟(jì)綠色復(fù)蘇、形成綠色經(jīng)濟(jì)新動能的客觀需要，也是緩解資源環(huán)境約束、建設(shè)生態(tài)文明和美麗中國的重要路徑，更是助力發(fā)展方式深刻變革，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略選擇。在此背景下，探討地區(qū)及全國的碳達(dá)峰路徑就尤其重要。

大量的經(jīng)濟(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)方法應(yīng)用于預(yù)測發(fā)展中國家未來的二氧化碳排放量。碳排放預(yù)測的研究方法有IPAT模型、Kaya恒等式、STIRPAT模型、LEAP模型等。從國家全局出發(fā)，針對碳達(dá)峰時(shí)間和峰值進(jìn)行了預(yù)測，并給出了節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要意見。圍繞區(qū)域共性特點(diǎn)，探討了如北京地區(qū)、東北地區(qū)、中部地區(qū)為代表的各區(qū)域內(nèi)碳排放影響因素分析與碳達(dá)峰情況進(jìn)行預(yù)測?；贗PAT模型，討論了山西碳排放量的峰值。討論了山西碳排放量的影響因素。本文以STIRPAT模型為基礎(chǔ)，結(jié)合必要的情景模式，利用統(tǒng)計(jì)方法，對山西省碳達(dá)峰時(shí)間和峰值進(jìn)行討論。

對問題的研究中，本文采用了與大部分學(xué)者相同的方法，將區(qū)域能源消費(fèi)總量的二氧化碳排放量，作為實(shí)際碳排放量。對往年二氧化碳排放量的核算采用《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中的方法，其中涉及到的各種能源消耗量數(shù)據(jù)來自《山西統(tǒng)計(jì)年鑒》，并使用了終端能源消耗量數(shù)據(jù)；各能源的二氧化碳排放系數(shù)采用了《綜合能耗計(jì)算通則》。其他指標(biāo)數(shù)據(jù)均來自《山西統(tǒng)計(jì)年鑒》。

模型構(gòu)建

回歸分析

首先，收集模型使用數(shù)據(jù)，使用《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》核算近十年的山西省二氧化碳排放量。

其次，利用數(shù)據(jù)對等式2進(jìn)行回歸分析。由經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)模型中選取變量過多時(shí)，變量之間很可能存在多重共線性問題，這樣直接進(jìn)行回歸會對分析結(jié)果造成偏差。為了消除變量間的多重共線性問題，文章采用了PLS回歸分析法。

第一步，利用偏相關(guān)分析的理論方法，討論多變量間的內(nèi)在線性問題，發(fā)現(xiàn)變量間的確存在嚴(yán)重的多重共線性。

第二步，為了消除多重共線性問題，文章采用主成分分析法對模型中的人口、人均GDP、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度五項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行降維處理，并得到三個(gè)主成分FA1、FA2、FA3，結(jié)果如表1、2。

從分析結(jié)果可見，前三個(gè)成分方差貢獻(xiàn)率為99.791%，能夠解釋原始數(shù)據(jù)。

提取方法 ：主成份。

旋轉(zhuǎn)法 ：具有 Kaiser 標(biāo)準(zhǔn)化的正交旋轉(zhuǎn)法。

a. 系數(shù)已被標(biāo)準(zhǔn)化。

（表3）通過利用模型對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，得到模型的預(yù)測相對誤差均在合理范圍內(nèi)。因此本文利用該回歸方程對未來的山西碳排放量進(jìn)行預(yù)測。

情景模式與參數(shù)設(shè)定

情景模式預(yù)測法是目前對碳排放量進(jìn)行預(yù)測的最廣泛的分析方法。在節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策下，結(jié)合已有資料，本文將設(shè)定三種情景，即低速情景、中速情景和高速情景對山西省碳排放情況進(jìn)行預(yù)測。低速情景是以現(xiàn)有的碳排放數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合“十四五”規(guī)劃目標(biāo)設(shè)定各時(shí)間段內(nèi)人口增長率、人均GDP增速、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度的指標(biāo)。中速情景則是在基準(zhǔn)情景基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高政策約束力，將各指標(biāo)的設(shè)定更加嚴(yán)格，但該模式是一種加大政策執(zhí)行力即可達(dá)到的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放量狀態(tài)。高速情景是全面開展低碳建設(shè)，反映了通過自我約束與加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新打力改善能源結(jié)構(gòu)能源強(qiáng)度與碳排放強(qiáng)度的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)碳排放量的降低。（表4、5、6）

山西省人口指標(biāo)從現(xiàn)有數(shù)據(jù)年增長率以現(xiàn)有的0.47%增長率作為2021-2025年的中速，文獻(xiàn)研究預(yù)測中國人口最早于2026年達(dá)峰，考慮放寬生育政策，結(jié)合預(yù)測，2026-2035年的增長速度會相應(yīng)降低，并參考已有研究成果設(shè)置數(shù)據(jù)；《山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展

十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中對人均GDP水平設(shè)立目標(biāo)，即再經(jīng)過十五年的努力使人均地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到2萬美元，“十三五”規(guī)劃完成情況可見，能源強(qiáng)度累計(jì)下降15.3%，碳排放強(qiáng)度累計(jì)下降18%，計(jì)算獲得年平均下降速度分別為3.5%和3.9%。結(jié)合近十年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的各指標(biāo)中位數(shù)、最大值、最小值進(jìn)行參考并考慮2021年煤炭對電力供應(yīng)及冬季供暖的影響及山西省的最新煤炭供應(yīng)政策設(shè)置相應(yīng)數(shù)值。

碳排放峰值預(yù)測

在各指標(biāo)的三種情景下，本文將組合出多種路徑，利用R語言編程得到每條路徑的二氧化碳排放量情況，從結(jié)果可以看到，山西省在現(xiàn)有的發(fā)展政策與條件下，2030年以前可以實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)。下圖給出了各指標(biāo)全部高速增長、GDP中速增長和GDP低速增長時(shí)有峰值的一種情況下二氧化碳排放量圖1。

本文以山西省為例，考慮人口數(shù)量、人均GDP、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度五個(gè)指標(biāo)建立STIRPAT模型，并結(jié)合情景分析，利用統(tǒng)計(jì)方法對山西省2021-2035年的碳排放量進(jìn)行預(yù)測。得到以下結(jié)論。

1.人口數(shù)量指標(biāo)對目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑每由太大影響。但人均GDP年增長率對達(dá)峰時(shí)間和峰值都是很重要的指標(biāo)。

2.山西省各指標(biāo)以低、中速水平發(fā)展，將無法實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰目標(biāo)。

全部以高速水平發(fā)展，則可以提前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。但均以中速發(fā)展時(shí)2030以后碳排放量增量很小。

3.若人均GDP以低速水平發(fā)展，其他指標(biāo)不同時(shí)以低速發(fā)展，均可提前在2025左右實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰；若人均GDP以中速增長，則要使能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度指標(biāo)以中速以上的發(fā)展，可保證在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)，若人均GDP以高速水平發(fā)展，需要控制能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度中至少兩項(xiàng)高速發(fā)展，即快速下降，才能實(shí)現(xiàn)達(dá)峰目標(biāo)。達(dá)峰時(shí)間為2052-2030之間。

4.在人均GDP高速發(fā)展過程中，能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度指標(biāo)的調(diào)節(jié)為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)起著很重要的作用。所以，在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)加大力度調(diào)整煤炭所占比重，使用清潔能源替代煤炭勢在必行。

[本文系基金項(xiàng)目：山西省社會科學(xué)院2021年度一般項(xiàng)目（YWYB202117）的研究成果。]

（山西工程科技職業(yè)大學(xué) 基礎(chǔ)課教學(xué)部）

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