葛鈺潔，曲建升，高欣悅，劉淳森，唐稷興，宋曉諭，張 辰，劉莉娜

（1.蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州 730030；2.中國科學(xué)院成都文獻(xiàn)情報(bào)中心，四川成都 610044；3.蘭州大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，甘肅蘭州 730030；4.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，甘肅蘭州 730030）

系統(tǒng)動力學(xué)是一門以信息回饋控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為手段，研究系統(tǒng)組成與組成之間的交互作用（反饋）并建立仿真模型，主要用以研究系統(tǒng)動態(tài)復(fù)雜性的科學(xué)[1]。全球氣候變化已經(jīng)成為當(dāng)今國際社會越來越關(guān)注的焦點(diǎn)問題，碳排放對于溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)以及如何減排也成為了研究的熱點(diǎn)。同時(shí)，隨著居民消費(fèi)水平的不斷提升，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級以及居民對于能耗需求的增長，居民生活碳排放對于碳排放的貢獻(xiàn)也成為碳排放研究中的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。作為社會終端消費(fèi)單元以及生產(chǎn)活動原始驅(qū)動力，根據(jù)劉莉娜等[2]和Ramaswami等[3]研究，近年來居民生活碳排放的增長趨勢明顯，2007年城鎮(zhèn)居民消費(fèi)的碳排放量已超過總量的76 %[4]。現(xiàn)今國內(nèi)外對于居民生活碳排放的研究多集中在以用能為主的直接碳排放方面[5]，Bin 等[6]研究顯示，居民消費(fèi)以及與之相關(guān)的經(jīng)濟(jì)活動占用了美國80%的能源利用以及碳排放。而系統(tǒng)動力學(xué)常用于模擬分析能源、經(jīng)濟(jì)與人口等各個(gè)因素對于碳排放的影響。2014年，劉偉等[7]基于系統(tǒng)動力學(xué)模型，從能源角度分析了中國低碳城市的發(fā)展路徑。2017年，龐婕等[8]利用系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建了“能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境”模型，模擬了我國2005—2020年居民居住碳排放情況。2019年，宋金昭等[9]構(gòu)建了基于系統(tǒng)動力學(xué)模型的西安城市住宅碳排放模型，模擬了人口、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境對于城市住宅碳排放的影響。但是系統(tǒng)動力學(xué)主要被應(yīng)用于對于行業(yè)碳排放或城市減排路徑的研究，對于居民生活碳排放，特別是在以消費(fèi)支出為主的間接碳排放方面的系統(tǒng)動力學(xué)研究仍然有所缺失。在預(yù)測碳排放的方法中，以時(shí)間序列模型與面板模型為代表的計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型存在著檢驗(yàn)功效差、誤判概率較大的問題，一般均衡模型存在結(jié)構(gòu)性假設(shè)過于固定，無法體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變動的缺點(diǎn)。系統(tǒng)動力學(xué)方法則可以通過反饋模型優(yōu)化各個(gè)要素之間相互作用的程度，在符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行模擬，使其趨近真實(shí)情況，在居民碳排放研究中具有較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

基于此，本文將居民生活碳排放測算劃分為以能耗為主的直接碳排放和以消費(fèi)支出為主的間接碳排放，從人口、經(jīng)濟(jì)、能源、居民生活碳排放4 個(gè)子模型為切入點(diǎn)，構(gòu)建中國居民生活碳排放模型，在3 種不同情景下模擬出中國未來對于居民生活碳排放的減排路徑，并提出建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)

參考曲建升等[10]、WEI 等[11]及李建豹等[12]研究，居民生活碳排放一般按照排放源的不同可分為直接碳排放和間接碳排放2 類。國內(nèi)外尚未對居民生活碳排放的計(jì)算內(nèi)容與邊界進(jìn)行統(tǒng)一界定[13]。居民生活直接碳排放主要包括煤炭、汽油、柴油、煤油、液化石油氣、天然氣、煤氣、電力、水力以及熱力等直接消耗產(chǎn)生的碳排放。根據(jù)曾靜靜等[13]和劉莉娜[14]的研究，居民生活間接碳排放主要包括居民生活各類消費(fèi)支出所產(chǎn)生的碳排放，如食品、衣著、居住、家庭設(shè)備及用品、醫(yī)療保健、交通通信、文教娛樂以及其他商品間接消費(fèi)所產(chǎn)生的碳排放。

直接碳排放計(jì)算公式如下：

間接碳排放計(jì)算公式如下：

以預(yù)測、控制并減少居民生活碳排放為目標(biāo)，本文將居民生活的低碳發(fā)展過程視為一個(gè)系統(tǒng)，從眾多影響居民生活碳排放的子系統(tǒng)中選擇人口、經(jīng)濟(jì)、能源、居民生活碳排放四個(gè)存在相互作用與反饋的子系統(tǒng)。在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上，本文模擬出2010—2030年我國人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消耗與居民生活碳排放的動態(tài)仿真過程，并針對不同的調(diào)控情景進(jìn)行預(yù)測分析，定量考察我國未來人口發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長與能源消耗對于居民生活碳排放的影響，探尋相關(guān)措施的有效調(diào)控途徑。

2 模型構(gòu)建與檢驗(yàn)

2.1 系統(tǒng)邊界及因果關(guān)系

本文建立的時(shí)間邊界為2010—2030年。通過對于2010—2019年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證模擬，預(yù)測2020—2030年相關(guān)變量的發(fā)展趨勢，仿真步長為1年。根據(jù)居民生活碳排放實(shí)際情況，本文建立的內(nèi)容邊界包括人口、經(jīng)濟(jì)、能源與居民生活碳排放4個(gè)方面。人口子系統(tǒng)包括人口變化量。經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)包括地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值等。能源子系統(tǒng)包括產(chǎn)業(yè)能耗、居民生活能耗等。居民生活碳排放子系統(tǒng)包括直接碳排放、間接碳排放等。確定各個(gè)子系統(tǒng)的各邊界后，繪制出居民生活碳排放系統(tǒng)因果關(guān)系圖，如圖1 所示。

圖1 居民生活碳排放系統(tǒng)因果關(guān)系

該系統(tǒng)中包括4 個(gè)主要的負(fù)反饋回路：

居民生活碳排放量→+碳排放強(qiáng)度→+政策調(diào)控因子→-居民消費(fèi)支出→+間接排放量→+居民生活碳排放量。

居民生活碳排放量→+碳排放強(qiáng)度→+政策調(diào)控因子→-家庭直接排放源能耗總量→+直接排放量→+居民生活碳排放量。

居民生活碳排放量→+碳排放強(qiáng)度→+技術(shù)調(diào)控因子→-居民消費(fèi)支出→+間接排放量→+居民生活碳排放量。

居民生活碳排放量→+碳排放強(qiáng)度→+技術(shù)調(diào)控因子→-家庭直接排放源能耗總量→+直接排放量→+居民生活碳排放量。

以上負(fù)反饋回路表明，隨著居民生活碳排放量的逐年增加，政府會逐步地采取相應(yīng)措施，如限制居民生活能源消耗量、降低居民生活消費(fèi)產(chǎn)品的碳排放強(qiáng)度等措施，從居民消費(fèi)支出以及家庭能耗方面控制其產(chǎn)生的碳排放。同時(shí)，考慮到能源階梯假說，隨著技術(shù)的進(jìn)步，家庭生活用能會逐漸朝著清潔、高效的現(xiàn)代化能源過渡，因此政策調(diào)控因子與技術(shù)調(diào)控因子同時(shí)影響居民生活碳排放量。另外，居民低碳消費(fèi)意識的增強(qiáng)也將有助于節(jié)制居民消費(fèi)支出的無限制增長。

2.2 存量流量圖

根據(jù)居民生活碳排放系統(tǒng)因果關(guān)系圖，建立居民生活碳排放存量流量圖。在存量流量圖中，人口子系統(tǒng)以總?cè)丝跒樗疁?zhǔn)變量，將人口的變化量作為流量變量。以居民生活直接碳排放和間接碳排放作為與居民生活碳排放子系統(tǒng)聯(lián)系的變量。能源子系統(tǒng)以能源消耗總量為水準(zhǔn)變量，以一二三產(chǎn)能源消耗量、居民生活能耗等作為輔助變量，可通過家庭直接碳排放源能耗總量占比影響居民生活碳排放子系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)以GDP 為水準(zhǔn)變量，將各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為輔助變量，經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)可通過各產(chǎn)業(yè)單位GDP 能源消耗量影響能源子系統(tǒng)，并可通過家庭消費(fèi)支出占比影響居民生活碳排放子系統(tǒng)。居民生活碳排放子系統(tǒng)以居民生活碳排放量為水準(zhǔn)變量，碳排放量的變化量作為流量變量，以直接碳排放、間接碳排放等為輔助變量。碳排放子系統(tǒng)通過家庭直接排放源能耗總量與能源子系統(tǒng)聯(lián)系，通過居民消費(fèi)支出與經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)聯(lián)系。

由于居民生活碳排放系統(tǒng)存量流量圖篇幅較長，本文將居民生活碳排放系統(tǒng)存量流量圖劃分為四部分進(jìn)行描述，能源-經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)存量流量圖如圖2所示。由圖可知，各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值由各產(chǎn)業(yè)GDP占比決定，各產(chǎn)業(yè)能耗由各產(chǎn)業(yè)單位GDP 能耗與各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值決定，同時(shí)年能耗量由各產(chǎn)業(yè)能耗與居民生活能耗決定，即經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)通過產(chǎn)業(yè)占比與產(chǎn)業(yè)單位GDP 能耗影響能源消耗量。

圖2 “能源-經(jīng)濟(jì)”子系統(tǒng)存量流量

“碳排放-人口”子系統(tǒng)如圖3 所示。由圖可知，人口通過影響直接與間接排放量改變居民生活碳排放量年變化量。居民生活碳排放量與GDP 的比值為碳排放強(qiáng)度，碳排放強(qiáng)度的目標(biāo)值與碳排放強(qiáng)度之差為碳排放強(qiáng)度差值，碳排放強(qiáng)度差值影響政策調(diào)控因子與技術(shù)調(diào)控因子。因此碳排放強(qiáng)度為居民生活碳排放子系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)之間的聯(lián)系變量。政策調(diào)控因子與技術(shù)調(diào)控因子同時(shí)影響家庭直接排放源能耗與居民消費(fèi)支出。

圖3 “碳排放-人口”子系統(tǒng)存量流量

“碳排放－能源”子系統(tǒng)如圖4 所示。由圖可知，年能耗量通過家庭直接排放源能耗占比影響家庭直接排放源能耗總量。參考《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》，家庭直接排放源能耗可分為煤炭、煤氣、煤油、天然氣、液化石油氣、熱力、電力等7 種能源消耗量。

圖4 “碳排放-能源”子系統(tǒng)存量流量

“碳排放-經(jīng)濟(jì)”子系統(tǒng)如圖5 所示。由圖可知，GDP 通過回歸方程決定居民消費(fèi)支出總額。參考《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》，居民消費(fèi)支出包括食品支出、衣著支出、居住支出、家庭設(shè)備及服務(wù)支出、交通及通信支出、文教娛樂用品及服務(wù)支出、醫(yī)療保健支出以及其他商品及服務(wù)支出8 項(xiàng)居民消費(fèi)支出。

圖5 “碳排放-經(jīng)濟(jì)”子系統(tǒng)存量流量

居民生活碳排放系統(tǒng)模型中涉及90 個(gè)參數(shù)變量，其中包括4 個(gè)水準(zhǔn)變量、4 個(gè)流量變量、10 個(gè)常量以及72 個(gè)輔助變量。模型中需要確定的變量參數(shù)類型主要包括常量、表函數(shù)以及水準(zhǔn)變量的初始值等。其中常量的確定，例如各類消費(fèi)占比主要以采用經(jīng)驗(yàn)值或近似值的方法來確定。表函數(shù)主要用于確定居民生活碳排放模型系統(tǒng)中變量之間的非線性關(guān)系。水準(zhǔn)變量的初始值采用2010年數(shù)據(jù)，來源為《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。除此之外，本文利用SPSS25.0 軟件擬合了部分變量，如人口、GDP、各產(chǎn)業(yè)占比的回歸方程，該模型回歸方程均從2010年起進(jìn)行函數(shù)擬合。同時(shí)也運(yùn)用趨勢外推法、平均增長法等確定了各類家庭能源消耗量的變化趨勢，由于篇幅限制，此處僅列出重要變量的函數(shù)公式加以說明。

（1）總?cè)丝?INTEG(人口變化量，135 840)，單位：萬人。

（2）人口變化量=(95 032.5+1 779.74×(Time-1 976)+(-16.459 5)×(Time-1 976)×(Time-1 976)) -(95 032.5+1 779.74×(Time-1 977)+(-16.459 5)×(Time-1 977)×(Time-1 977))，單位：萬人

（3）GDP=INTEG(GDP 變化量，408 717)，單位：億元。

（4）GDP 變化量=(61 242.9×(Time-2 008)+347 474)-(61 242.9×(Time-2 009)+347 474)，單位：億元。

（5）一產(chǎn)GDP 占比= (0.102 478×(Time - 2009) ^ (- 0 .124353) /((0.102 478×(Time-2 009) ^-0.124 353)+ (1/(2.067 68×1.021 1^(Time-2 009)))+(0.415 23×(Time-2 009)^(0.101 126)))，單位：Dmnl（無量綱）。

（6）第一產(chǎn)業(yè)單位GDP 能耗= 0.187 693×(Time-2 009)^(-0.145 217)，單位：萬噸/億元。

（7）年能耗量=INTEG(年能耗變化量，350 058)，單位：萬噸。

（8）年能耗變化量=居民生活能耗+第一產(chǎn)業(yè)能耗+第三產(chǎn)業(yè)能耗+第二產(chǎn)業(yè)能耗-年能耗量，單位：萬噸。

（9）家庭直接排放源能耗占比=IF THEN ELSE(Time〈=2 019，0.054 676 5-0.003 610 6×(T i m e-2 0 0 9) +0.0 0 1 2 3 2 9 5×(T i m e-2 009)^2+ (- 8.074 67× 10^(-5))×(Time-2 009)^3，0.062 5+(1-exp(-0.000 275× (Time-2 020))))，單位：Dmnl（無量綱）。

（10）居民消費(fèi)支出=exp(-1.193 96 + 0.247 061 /(Time-2 009))×GDP×(低碳消費(fèi)意識×0.95 +((政策調(diào)控因子+技術(shù)調(diào)控因子)/2)×0.05)，單位：億元。

（11）居民生活碳排放量=INTEG（居民生活碳排放年變化量，272 833），單位：萬t（按CO2）。

（12）居民生活碳排放年變化量=間接排放量+直接排放量-碳排放量，單位：萬t（按CO2）。

（13）人均直接碳排放量=人均天然氣碳排放量+人均液化石油氣碳排放量+人均熱力碳排放量+人均煤氣碳排放量+人均煤炭碳排放量+人均煤油碳排放量+人均電力碳排放量，單位：t（按CO2）/人。

（14）人均間接碳排放量=人均交通及通信碳排放+人均其他商品及服務(wù)碳排放+人均醫(yī)療保健碳排放+人均家庭設(shè)備及服務(wù)碳排放+人均居住碳排放+人均文教娛樂用品及服務(wù)碳排放+人均衣著碳排放+人均食品碳排放，單位：kg（按CO2）/人。

（15）碳排放強(qiáng)度=居民生活碳排放量/GDP，單位：t（按CO2）/萬元。

2.3 模型檢驗(yàn)

2.3.1 運(yùn)行檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)居民生活碳排放模型整體的穩(wěn)定性，現(xiàn)選擇0.5年、1年以及2年，3 個(gè)不同的步長仿真值進(jìn)行運(yùn)行檢驗(yàn)，其模型模擬仿真結(jié)果如圖6 所示。根據(jù)不同步長的運(yùn)行結(jié)果可知，當(dāng)居民生活碳排放模型的仿真步長發(fā)生改變時(shí)，模型的最終運(yùn)行結(jié)果保持穩(wěn)定，沒有發(fā)生較大的改變。說明居民生活碳排放模型通過運(yùn)行檢驗(yàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可行。

圖6 運(yùn)行檢驗(yàn)

2.3.2 歷史檢驗(yàn)

為確保居民生活碳排放系統(tǒng)模型仿真結(jié)果真實(shí)可靠，應(yīng)對其運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行單位檢驗(yàn)及歷史檢驗(yàn)。利用系統(tǒng)動力學(xué)VENSIM PLE 7.3.5 軟件自帶的單位檢驗(yàn)功能進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)，確認(rèn)居民生活碳排放系統(tǒng)通過單位檢驗(yàn)。

以2010年為仿真起始年，選取2010—2019年10年數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，本文從系統(tǒng)中選取總?cè)丝?、GDP、年能耗量、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、二產(chǎn)占比、居民直接能耗、家庭直接排放源占比、居民消費(fèi)支出、直接排放量、間接排放量、居民生活碳排放量11 個(gè)指標(biāo)作為檢驗(yàn)變量，將歷史數(shù)據(jù)與模型仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史檢驗(yàn)對比，檢驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 歷史檢驗(yàn)

模擬結(jié)果顯示：11 個(gè)檢驗(yàn)變量，誤差均在12.50%以內(nèi)，除了2010年的間接排放量誤差在10.19%與2012年的居民消費(fèi)支出誤差在12.13%之外，其他所有變量的10年誤差值均在10.00%以內(nèi)。因此，11 個(gè)檢驗(yàn)變量的相對誤差均在允許的誤差范圍內(nèi)，說明該系統(tǒng)模型的相對誤差不超過12.50%，該居民生活碳排放系統(tǒng)仿真結(jié)果可靠，符合建模要求，可用來模擬中國居民生活碳排放的現(xiàn)狀及變化趨勢，并能夠支持通過調(diào)節(jié)模型變量與參數(shù)進(jìn)行情景仿真模擬。

3 情景分析及預(yù)測

3.1 基準(zhǔn)情景

通過對于中國居民生活碳排放系統(tǒng)的仿真模擬，得到中國2010—2030年居民生活碳排放量在維持現(xiàn)有政策調(diào)控力度不變（基準(zhǔn)情景）時(shí)的模擬數(shù)據(jù)及其變化趨勢，如圖7 所示。模擬結(jié)果顯示：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與人民生活水平的上升，在維持現(xiàn)有政府政策調(diào)控力度的情況下，2010—2030年，中國居民生活碳排放將保持穩(wěn)步上升趨勢。在直接碳排放部分，中國居民生活直接碳排放將經(jīng)歷達(dá)峰，后緩慢下降。在間接碳排放部分，中國居民間接碳排放將保持迅速上升的發(fā)展趨勢。間接碳排放對于中國居民生活碳排放貢獻(xiàn)最大，2030年中國居民生活間接碳排放量將占總量的90%。2020年，中國在第七十五屆聯(lián)合國大會上承諾，CO2排放將力爭在2030年前達(dá)到峰值，努力爭取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。因此未來，為了積極響應(yīng)國家的碳達(dá)峰與碳中和承諾，政府應(yīng)加強(qiáng)對于居民生活碳排放的管理和控制，盡快制定居民生活的低碳發(fā)展路徑和減排目標(biāo)。

圖7 基準(zhǔn)情景碳排放

3.2 情景模擬及分析

為比較在不同政策調(diào)控背景下，人口、經(jīng)濟(jì)、能源與居民生活碳排放相互協(xié)同發(fā)展的變化趨勢，本文以建立的居民生活碳排放系統(tǒng)動力學(xué)模型特點(diǎn)和影響中國居民生活碳排放的多種因素為依據(jù)，根據(jù)控制變量的確定原則，最終選擇GDP、碳排放強(qiáng)度目標(biāo)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、低碳消費(fèi)意識、政策調(diào)控因子以及技術(shù)調(diào)控因子6 個(gè)指標(biāo)作為調(diào)控變量，設(shè)定調(diào)控的起始時(shí)間為2020年，政策調(diào)控時(shí)間邊界為2020—2030年，通過調(diào)整各個(gè)變量并獲得不同變量的組合情況來模擬中國居民生活碳排放發(fā)展的不同模式，進(jìn)行情景分析。

本文總結(jié)歸納出低碳和超低碳兩種情景模式方案?！吨袊L期低碳發(fā)展戰(zhàn)略與轉(zhuǎn)型路徑研究》報(bào)告認(rèn)為，“十四五”期間，GDP年均增速將超過5.00%,“十五五”期間將保持年均4.80%左右的水平[16]，因此，在此基礎(chǔ)上本文設(shè)定參數(shù)調(diào)控范圍。在低碳情景下，經(jīng)濟(jì)增長速率相較于基準(zhǔn)情景有所放緩，開始設(shè)立碳排放強(qiáng)度目標(biāo)，第二產(chǎn)業(yè)占比相較于基準(zhǔn)情景有所下降，第三產(chǎn)業(yè)占比相較于基準(zhǔn)情景有所上升，加強(qiáng)低碳消費(fèi)意識、政策調(diào)控因子和技術(shù)調(diào)控因子。在超低碳情景下，經(jīng)濟(jì)增長速率相較于低碳情景繼續(xù)放緩，碳排放強(qiáng)度目標(biāo)相較于低碳情景的設(shè)定值更低，第二產(chǎn)業(yè)占比相較于低碳情景繼續(xù)下降，第三產(chǎn)業(yè)占比相較于低碳情景繼續(xù)上升，低碳消費(fèi)意識、政策調(diào)控因子和技術(shù)調(diào)控因子對于居民消費(fèi)支出以及家庭直接排放源能耗的控制作用相較于低碳情景繼續(xù)增強(qiáng)[17]。兩種情景中調(diào)控指標(biāo)的參數(shù)調(diào)整情況如表2 所示。

表2 各情景指標(biāo)設(shè)定

基于以上情景的設(shè)定，對于居民生活碳排放進(jìn)行模擬，得到直接、間接、居民生活碳排放總量與碳排放強(qiáng)度變化趨勢圖，如圖8 所示。由圖可知，對于直接、間接、居民生活碳排放總量和碳排放強(qiáng)度而言，基準(zhǔn)情景的碳排放量和碳排放強(qiáng)度均大于低碳情景，低碳情景的碳排放量和碳排放強(qiáng)度均大于超低碳情景。3 種情景仿真模擬得到的GDP、年能耗總量、直接碳排放、間接碳排放、居民生活碳排放總量、碳排放強(qiáng)度如表3 所示。由表可知，2030年，基準(zhǔn)情景的GDP 與年能耗量均大于低碳情景，而低碳情景的GDP 與年能耗量均大于超低碳情景。

表3 各情景下經(jīng)濟(jì)、能源與碳排放變化情況

圖8 碳排放及碳排放強(qiáng)度情景分析

從總體上看，2010—2030年期間，這3 種方案的居民生活碳排放總量均保持增長趨勢，直接碳排放量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，間接碳排放量均呈現(xiàn)上升趨勢，碳排放強(qiáng)度均呈現(xiàn)下降趨勢，如圖8所示。其中：

基準(zhǔn)情景假設(shè)模型在維持現(xiàn)有政策調(diào)控力度不變的背景下自然發(fā)展，各決策變量指標(biāo)維持現(xiàn)有發(fā)展趨勢。居民生活碳排放總量從2020年的52.61 億t（按CO2）上升至2030年的77.87 億t（按CO2），上升了48.01 %，居民生活碳排放量年增長率為4.00 %。其直接碳排放量從7.86 億t（按CO2）下降至2030年的7.55 億t（按CO2），下降了3.94 %。間接碳排放量從2020年的44.75 億t（按CO2）上升至2030年的70.32 億t（按CO2），上升了57.14 %。碳排放強(qiáng)度從2020年的0.49 t（按CO2）/萬元下降至2030年的0.44 t（按CO2）/萬元。

低碳情景假設(shè)通過放緩經(jīng)濟(jì)增速，提倡高質(zhì)量發(fā)展的方式降低居民生活間接碳排放量，通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步縮小二產(chǎn)占比，擴(kuò)大碳排放強(qiáng)度較低的三產(chǎn)占比從而降低居民生活直接碳排放量，設(shè)置碳排放強(qiáng)度目標(biāo)，加強(qiáng)政府調(diào)控因子和技術(shù)調(diào)控因子，同時(shí)加入低碳消費(fèi)意識因子，對于居民的消費(fèi)和能耗行為進(jìn)行調(diào)控。2030年，居民生活碳排放總量為71.90 億t（按CO2），相較于2020年上升了36.67 %，居民生活碳排放量年增長率為3.17 %。低碳情景的直接碳排放為7.30 億t（按CO2），下降了7.12 %。間接碳排放量為64.61 億t（按CO2），上升了44.38 %。碳排放強(qiáng)度為0.42 t（按CO2）/萬元。

超低碳情景假設(shè)繼續(xù)減緩GDP 增速，加大縮小二產(chǎn)占比的力度，繼續(xù)擴(kuò)大第三產(chǎn)業(yè)比重，降低碳排放強(qiáng)度目標(biāo)，加強(qiáng)政府調(diào)控力度，進(jìn)一步提高技術(shù)進(jìn)步對于減排的影響，同時(shí)加大低碳消費(fèi)宣傳，加大低碳消費(fèi)意識對于居民消費(fèi)支出的影響，對于居民生活碳排放進(jìn)行調(diào)控。2030年，居民生活碳排放總量為66.86 億t（按CO2），相較于2020年上升了27.09 %，居民生活碳排放量年增長率為2.43 %。超低碳情景的直接碳排放為7.11 億t（按CO2），下降了9.54 %。間接碳排放量為59.75 億t（按CO2），上升了33.52 %。碳排放強(qiáng)度為0.41 t（按CO2）/萬元。

由以上情景分析可知，GDP 以及由GDP 影響的居民消費(fèi)支出是居民生活間接碳排放上升的驅(qū)動因素。由于居民生活碳排放主要由間接碳排放所影響，因此GDP 以及居民消費(fèi)支出是影響居民生活碳排放的主要驅(qū)動因素，伴隨著居民生活水平的逐漸提高，居民消費(fèi)所帶來的碳排放水平也逐漸提高。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及年能耗量的變化是居民生活直接碳排放先增加后減少的驅(qū)動因素。由于以消耗化石能源為主的第二產(chǎn)業(yè)占比的逐漸下降和以低能耗、低排放為導(dǎo)向的第三產(chǎn)業(yè)比重的迅速上升，居民生活直接碳排放會隨著二產(chǎn)占比的下降，化石能源消耗量的逐漸減少而下降。因此，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低總能耗量也能夠不斷降低居民生活碳排放。政府調(diào)控因子主要受碳排放強(qiáng)度目標(biāo)值所控制，對于家庭直接排放源能耗和居民消費(fèi)支出有直接的影響，因此碳排放強(qiáng)度目標(biāo)對于控制居民生活碳排放量有指導(dǎo)意義。同時(shí)，當(dāng)技術(shù)不斷進(jìn)步，家庭生活用能逐漸朝著清潔、高效的現(xiàn)代化能源過渡，居民生活碳排放也會不斷降低。由于經(jīng)濟(jì)正在由高速增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，能耗量的不斷降低，碳排放強(qiáng)度目標(biāo)、政策調(diào)控因子、技術(shù)調(diào)控因子、低碳消費(fèi)意識因子的作用，低碳情景和超低碳情景的碳排放量才能均低于基準(zhǔn)情景，所以提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量、調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)、減少高耗能高排放產(chǎn)業(yè)、提高能源利用效率、加大政府調(diào)控力度以及低碳消費(fèi)宣傳力度，有助于實(shí)現(xiàn)居民低碳生活目標(biāo)。

基于此，本文提出以下建議。首先，不斷完善減排目標(biāo)，將居民生活碳排放的減排目標(biāo)納入規(guī)劃目標(biāo)，制定并出臺相關(guān)政策，以實(shí)現(xiàn)碳減排與經(jīng)濟(jì)增長脫鉤，保證低碳經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展。其次，大力發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)，在能源、建筑、交通、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低碳化。調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)以及能源結(jié)構(gòu)，推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，大力發(fā)展低碳環(huán)保產(chǎn)業(yè)，加快發(fā)展清潔能源，減少化石能源消費(fèi)。第三，加速建設(shè)低碳試點(diǎn)省市，因地制宜進(jìn)行低碳建設(shè)。第四，推廣并普及低碳產(chǎn)品，樹立綠色環(huán)保和低碳生活理念，調(diào)整居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化居民消費(fèi)行為。

4 結(jié)論

本文從系統(tǒng)動力學(xué)角度，以人口、經(jīng)濟(jì)、能源、居民生活碳排放子系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)建了居民生活碳排放系統(tǒng)模型，并對2010—2030年中國居民生活在3種不同政策情景下的未來發(fā)展情況進(jìn)行了仿真模擬，結(jié)果如下：

基于系統(tǒng)動力學(xué)模型的仿真結(jié)果，運(yùn)用該模型模擬預(yù)測中國居民生活碳排放量以及進(jìn)行相關(guān)的情景分析是可行的。通過居民生活碳排放系統(tǒng)動力學(xué)模型的定量分析有助于進(jìn)行居民生活碳排放的驅(qū)動因素研究并提出切實(shí)可行的節(jié)能減排政策。

若外在條件未發(fā)生顯著變化，居民生活碳排放將在2020—2030年保持上升的趨勢，直接碳排放將呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，間接碳排放將保持迅速攀升的趨勢，居民生活碳排放強(qiáng)度將持續(xù)下降。居民生活碳排放量大部分來源于間接排放。居民生活間接碳排放的增長對于居民生活碳排放總量增長的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于直接碳排放。因此應(yīng)該加快制定家庭減排政策，促進(jìn)居民綠色低碳生活。

居民生活碳排放在基準(zhǔn)情景下受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消耗、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等因素的影響。經(jīng)濟(jì)由高速增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展對于居民生活的長期低碳發(fā)展有著顯著的促進(jìn)作用。轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，鼓勵(lì)低能耗、低排放的第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，降低能耗量對于減少居民生活直接排放量有著重要作用。設(shè)定碳排放強(qiáng)度目標(biāo)、提高居民低碳消費(fèi)意識、加大政府調(diào)控力度和技術(shù)投入都有助于減少居民生活碳排放。

針對仿真模擬結(jié)果，本文認(rèn)為居民生活的綠色低碳發(fā)展應(yīng)堅(jiān)持減少居民生活直接碳排放和居民生活間接碳排放兩手抓。家庭直接排放源能耗的調(diào)整應(yīng)繼續(xù)以產(chǎn)業(yè)及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕厔荩纱罅渴褂没茉崔D(zhuǎn)向以使用非化石能源，特別是清潔能源為主。同時(shí)鼓勵(lì)發(fā)展資源循環(huán)型經(jīng)濟(jì)，加速高耗能、高排放的產(chǎn)業(yè)以及企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，加大可再生能源以及清潔能源技術(shù)項(xiàng)目的幫扶力度。針對居民消費(fèi)支出所帶來的間接碳排放，一方面應(yīng)降低生產(chǎn)及服務(wù)環(huán)節(jié)碳排放，鼓勵(lì)低能耗、低排放的第三產(chǎn)業(yè)企業(yè)發(fā)展，鼓勵(lì)通過內(nèi)循環(huán)合理促進(jìn)旅游、娛樂等服務(wù)業(yè)消費(fèi)，為居民帶來更低碳的產(chǎn)品及服務(wù)，另一方面也需要調(diào)整居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化居民的消費(fèi)行為，普及低碳消費(fèi)意識，倡導(dǎo)量入為出、適度消費(fèi)等原則，大力開展光盤行動，鼓勵(lì)建設(shè)無廢城市。最后，國家需要不斷制定與降低居民生活碳排放相關(guān)的目標(biāo)，適度把控政府調(diào)控力度，加大技術(shù)投入，保持經(jīng)濟(jì)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放脫鉤，為居民創(chuàng)造更舒適的生活環(huán)境，讓碳中和理念走進(jìn)千家萬戶，形成全民低碳、共建和諧家園的良好氛圍。