李雙江， 陳藝璇， 王肖婭， 韓冬旭， 劉子耀， 王晨光

1.河北科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，石家莊 050018；2.河北省污染防治生物技術(shù)實驗室，石家莊 050018

實現(xiàn)碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革,目前對碳排放的研究主要集中于產(chǎn)業(yè)、能源、貿(mào)易等領(lǐng)域,而消費在很大程度上影響和決定著某些經(jīng)濟部門的產(chǎn)出水平,居民的生活消費是最終消費的重要組成部分.隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進和經(jīng)濟的快速發(fā)展,居民的生活消費愈發(fā)成為我國碳排放的重要增長點[1-3].2000-2018年,我國生活能源碳排放總量從4.11億t增至14.88億t,年均增長14.56%,在總能源消費碳排放中的占比從11.36%上升到12.81%[4].改革開放以來,我國常住人口城鎮(zhèn)化率由1978年的17.92%上升至2021年末的64.72%[5],居民生活消費碳排放強度和構(gòu)成發(fā)生了巨大變化.因此,控制居民生活消費碳排放是加強低碳社會建設(shè)、倡導(dǎo)低碳生活方式、實現(xiàn)碳中和的重要途徑．

近年來,居民生活消費碳排放成為社會和學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點[1,6-8],相關(guān)研究大多從家庭能源消費著手,一方面核算家庭消費電力、燃氣、燃油等直接消費能源所產(chǎn)生的碳排放,另一方面核算食品、衣服、教育、娛樂等消費行為所產(chǎn)生的碳排放[9-12].不同地區(qū)居民生活消費碳排放構(gòu)成不同,北京市城市家庭2006-2012年的碳排放以間接碳排放為主,2014-2016年直接碳排放量超過間接碳排放量,成為城市居民生活消費的主要碳排放來源[13],而陜西省城鎮(zhèn)家庭2007年前的碳排放以直接碳排放為主,2007-2017年以間接碳排放為主[7].目前,探究居民生活碳排放的影響因素主要從人口、消費和技術(shù)等維度進行.北京市城鎮(zhèn)居民人均住房面積的增長和消費水平的提高分別是造成直接碳排放、間接碳排放上升的最主要因素[13],同期貴州省人均生活能源消費碳排放的主要影響因素為經(jīng)濟增長[14]、陜西省為家庭人均收入[7],同時家庭消費能源強度效應(yīng)和家庭住宅能源強度效應(yīng)則是抑制碳排放增加的主要原因[15]; 另外,部分學(xué)者探討了居民生活消費碳排放的區(qū)域分異規(guī)律[16-17]．

河北省做為京津冀地區(qū)的重要組成部分,城鎮(zhèn)化率由2010年的44.5%提高到2020年的60.1%,年均增長3.51%,據(jù)河北省十三屆人大四次會議的《政府工作報告》的數(shù)據(jù),到2025年,常住人口城鎮(zhèn)化率將達到65%以上.因此,核算城鎮(zhèn)化進程中河北省居民生活消費碳排放量,并分析其影響因素,可為相關(guān)節(jié)能減排政策提供參考與理論支撐．

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 居民生活消費碳(CO2)排放計算

居民生活消費CO2排放分為直接排放與間接排放.其中,直接排放指居民生活能源消費產(chǎn)生的CO2排放,根據(jù)IPCC推薦的碳排放系數(shù)法計算[18]; 間接排放為居民消費支出項目產(chǎn)生的CO2排放,采用消費者生活方式法[19]進行計算．

CR=CD+CI=CD1+CD2+CI

(1)

(2)

CD2=∑(Dj2·EFj)

(3)

CI=∑Ik·IEk

(4)

式中:CR為居民生活消費CO2排放量;CD1,CD2分別為居民生活直接消費一次能源、二次能源的CO2排放量;CI為居民生活消費間接CO2排放量;Dj1,Dj2分別為居民生活直接消費的第j類一次能源(煤炭、液化石油氣、天然氣、汽油、柴油)、二次能源(電力、熱力)量;ej為第j類能源的低位發(fā)熱量;cj為第j類能源的單位熱值含碳量;oj為第j類能源的碳氧化率;EFj為二次能源消耗的碳排放因子,其中,電力因子選取2012年公布的華北電網(wǎng)排放因子0.884 3 t CO2/MWh,熱力因子選取《公共建筑運營企業(yè)溫室氣體排放核算方法和報告指南(試行)》中的推薦值0.11 t CO2/GJ.Ik為居民8大類消費(食品煙酒、衣著、居住、生活用品及服務(wù)、交通通信、教育文化娛樂、醫(yī)療保健、其他用品和服務(wù))的第k類居民消費性支出項目的支出;IEk為居民消費性支出第k類項目的CO2排放強度,取值參照曲建升等[20]投入-產(chǎn)出方法得出的家庭消費項碳排放系數(shù)．

1.2 居民生活消費直接碳(CO2)排放影響因素分解

對數(shù)平均迪氏指數(shù)分解模型(LMDI)[21]作為一種精確的指數(shù)分解方法被廣泛使用,據(jù)此模型將居民生活直接CO2排放分解表達為公式(5)．

(5)

式中:C為每年居民生活直接CO2排放量;Ci為第i類能源消費而產(chǎn)生的的CO2排放量(i=1,2,…,7);Ei為居民生活直接消費的第i類能源量;E為居民生活直接消費能源總量;L為每年居民生活消費的支出;P為每年人口總數(shù)量.fi為第i種能源的CO2排放系數(shù);ei為第i種類型能源消費在生活用能消費中的比重;r為單位消費支出所消耗的能源量,即居民能源消費強度;s為人均消費支出．

設(shè)某年作為基年,其CO2排放總量為C0,第t年的總量為Ct,用Ctot表示排放變化,則差分分解和各分解因素貢獻值的表達公式為(6)-(11):

ΔCtot=Ct-C0=ΔCf+ΔCe+ΔCr+ΔCs+ΔCP

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

式中: ΔCf為排放強度效應(yīng),因計算直接能源消費碳排放時各能源的低位發(fā)熱量、含碳量和碳氧化率均不變(表1),得ΔCf=0.ΔCe為能源消費結(jié)構(gòu)效應(yīng); ΔCr為能源消費強度效應(yīng); ΔCs為居民消費水平效應(yīng); ΔCP為人口規(guī)模效應(yīng)．

為更清晰反映各效應(yīng)對碳排放量的貢獻,定義各效應(yīng)貢獻率為:

(12)

1.3 居民生活消費間接碳(CO2)排放影響因素分解

將間接CO2排放C′分解為公式(13):

(13)

式中:C′j為居民第j類消費的間接CO2排放;Fj為居民第j類消費的間接能源消費量;F為居民生活消費的間接能源消費總量．

基于LMDI模型,將居民生活間接碳排放分解為:

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

式中: ΔC′g為間接排放強度效應(yīng),因同一類消費的排放因子不變,故ΔC′g=0.ΔC′h為家庭消費結(jié)構(gòu)效應(yīng); ΔC′q為家庭消費強度效應(yīng); ΔC′s為居民消費水平效應(yīng); ΔC′P為人口規(guī)模效應(yīng)．

同上,各效應(yīng)貢獻率為:

(19)

1.4 數(shù)據(jù)來源

本文居民生活能源消耗量、消費性支出項目數(shù)據(jù)、人口和經(jīng)濟數(shù)據(jù)等來源于2011-2021年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》、中國碳核算數(shù)據(jù)庫(CEADs)和《河北經(jīng)濟年鑒》等,各化石能源的低位發(fā)熱量、含碳量以及碳氧化率(表1)參考《省級溫室氣體清單編制指南》及《IPCC國家溫室氣體排放清單指南》[18]．

表1 各種化石能源低位發(fā)熱量、含碳量和碳氧化率

2 結(jié)果與分析

2.1 居民生活消費碳(CO2)排放

2.1.1 直接CO2排放

2010-2020年,河北省居民生活消費直接CO2排放量從6 231.55萬t增長到12 356.51萬t,年均增長9.83%.2020年增長速度最快,比2019年增長19.10%,其中排放量增加最多的是熱力、天然氣和電力,分別增加了1 195.22萬t、600.01萬t和270.60萬t,這與新冠疫情期間供暖期延長、居家做飯增多、家用電器設(shè)備的種類數(shù)量上升以及用時延長有關(guān).2019年直接排放量比2018年下降0.23%,煤炭排放量下降了842.48萬t,天然氣和電力排放量分別增加了380.76萬t,256.62萬t,其原因是2019年河北省強力推進農(nóng)村地區(qū)清潔取暖工作(煤改氣、煤改電)．

從各能源直接消費CO2排放量看(圖1),2010-2020年,除煤炭、液化石油氣和柴油外其他能源排放量都呈上升趨勢.其中,電力增加最多,從2 506.46萬t上升至4 896.28萬t; 煤炭下降最多,從2 618.06萬t減少至1 922.42萬t.從構(gòu)成看,河北省居民生活用能CO2排放量以電力、煤炭為主,兩者之和占比從82.24%下降至55.18%,年均74.21%,煤炭消費CO2排放量占比從42.01%下降到15.56%,電力占比在40%左右波動; 熱力、天然氣和汽油消費的CO2排放量大幅增加,比重分別從2010年的8.71%,1.42%,1.85%上升到2020年的19.78%,14.32%,7.38%; 柴油、液化石油氣消費CO2排放量占比下降顯著,比重分別從2010年的2.18%,3.60%降至2020年的0.00%,1.09%.可見,河北省居民生活消費用能CO2排放量正在向高效化、多元化的方向發(fā)展．

圖1 河北省居民生活消費各能源的直接碳排放量

2.1.2 間接碳(CO2)排放

2010-2020年,河北省居民消費的間接CO2排放量呈上升趨勢(圖2),從7 361.01萬t增加到22 029.76萬t,年均增長19.93%,凈增最多的是居住類,排放量從1 612.21萬t上升至6 979.07萬t,增加了3.33倍.2020年,除居住、食品煙酒、生活用品及服務(wù)三類剛需消費類別CO2排放量略有上升外,其余五類彈性較大的消費CO2排放量因新冠疫情影響有所下降．

從構(gòu)成看,居住CO2排放量占比最高、升幅最大,從2010年的21.90%增長到2020年的31.68%,主要原因是居民住宅消費量的持續(xù)增加; 交通通信類CO2排放量占比及升幅次之,研究期間從17.72%上升至18.59%; 其他六類消費CO2排放占比都有不同程度的下降,食品煙酒、衣著兩類下降最明顯,由2010年的16.62%,7.94%下降至2020年的13.01%,5.08%,表明隨著經(jīng)濟實力的增強,人們開始追求更高的消費層次．

圖2 河北省居民生活8大類消費間接碳排放量

2.1.3 碳排放總量與人均碳排放量

河北省居民生活消費碳排放總量從2010年的13 592.56萬t上升到2020年34 386.27萬t,年均增長15.30%(圖3),其中,間接碳排放量占比較大,由54.15%增加到64.07%.2010-2020年,河北省人均居民生活消費碳排放量呈持續(xù)增加的趨勢,從2010年的1.91 t/人上升到2020年的4.61 t/人,年均增長14.14%,表明河北省居民生活水平、經(jīng)濟發(fā)展水平的提高對人均碳排放量有促進.北京市、上海市、廣州市等一線城鎮(zhèn)居民生活碳排放量于2012年超過2.5 t/人[22],河北省2013年實現(xiàn)超越,可見城鎮(zhèn)的經(jīng)濟發(fā)展水平與人均居民生活消費碳排放存在關(guān)聯(lián)．

圖3 河北省居民生活消費CO2排放量

2010-2020年,河北省年人均居民生活消費CO2排放量分別與人均GDP、城鎮(zhèn)化率呈正相關(guān)(圖4、圖5),無明顯庫茲涅茨曲線的倒U型關(guān)系.一般來說,人均GDP和城鎮(zhèn)化率較高地區(qū)的居民可支配收入較多,居民的消費水平高,人均居民生活消費碳排放量高,但隨著人均GDP和城鎮(zhèn)化率的進一步提升,人均居民生活消費碳排放會呈下降趨勢.因此,有必要通過政策引導(dǎo)促進河北省居民生活消費碳排放量與人均GDP、城鎮(zhèn)化率盡早脫鉤．

圖4 2010-2020年河北省年人均

圖5 2010-2020年河北省居民年人均

2.2 居民生活消費碳排放影響因素

對于直接CO2排放,能源消費結(jié)構(gòu)變動、能源消費強度變動總體表現(xiàn)為負效應(yīng),且有增強趨勢,表明居民的能源消費結(jié)構(gòu)和效率逐漸優(yōu)化,在抑制居民生活消費碳排放方面發(fā)揮了重要作用.能源消費強度的總體變動是促使河北省居民生活用能CO2排放量降低的主要因子,其累計貢獻率為-35.94%.居民消費水平、人口規(guī)模變動表現(xiàn)為正效應(yīng),尤其是居民消費水平效應(yīng)逐年增強,累計貢獻率達到139.75%,是生活直接用能碳排放增長的決定因素.說明隨著居民收入的提高,為追求更優(yōu)的生活質(zhì)量,居民不斷提高耗能產(chǎn)品的使用量,推動了能源消費的提升．

對于間接CO2排放,家庭消費強度變動表現(xiàn)為負效應(yīng),且有隨時間增強趨勢.可見居民生活消費的非能源商品或服務(wù)在生產(chǎn)時的單位能耗在逐年降低,是促使河北省居民生活間接CO2排放量降低的關(guān)鍵因子,其2010-2019年的累計貢獻率為-64.59%.家庭消費結(jié)構(gòu)變動、居民消費水平、人口規(guī)模變動都表現(xiàn)為正效應(yīng),前兩者是促進間接CO2排放量的決定因子,累計貢獻率分別為75.77%和84.92%.其原因是,隨著收入水平的提高,居民對非能源方面的產(chǎn)品消費量逐年提升,居民生活消費支出2019年是2010年的2.67倍,且支出中由食品煙酒和衣著的占比由2010年的43.40%下降到2019年28.28%,居住、生活用品及服務(wù)、交通通信、教育文化娛樂4個類別占比都有不同程度的提高,可見家庭消費結(jié)構(gòu)更趨多樣化(表2)．

表2 河北省居民生活消費CO2排放量各影響因素分解 /萬t

3 結(jié)論與建議

2010-2020年河北省居民生活消費碳排放量持續(xù)升高,從13 592.56萬t上升至34 386.27萬t,年均增長15.30%,間接碳排放量占比由54.15%增加到64.07%; 直接碳排放中煤炭消費CO2排放量占比從42.01%下降到15.56%,電力占比最大且保持穩(wěn)定,年均40.29%; 間接碳排放量中占比最大且比重上升的類別為居住和交通通信,分別從2010年的21.90%、17.72%增長到2020年的31.68%、18.59%; 河北省人均居民生活消費碳排放量分別與人均GDP、城鎮(zhèn)化率呈顯著正相關(guān),無明顯倒U型庫茲涅茨曲線關(guān)系; 對于河北省居民生活用能CO2排放,能源消費強度是抑制增長的主要因素,居民消費水平變動是拉動排放增長的決定性因素; 對于居民生活消費間接CO2排放,家庭消費強度是抑制增長的關(guān)鍵因素,家庭消費結(jié)構(gòu)變動、居民消費水平變動是拉動排放增長的決定性因素．

基于以上結(jié)論,建議從以下方面減緩河北省居民生活消費碳排放量的日益增長: 首先,調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu),減少高碳排能源比重,促進使用清潔能源,因地制宜開發(fā)清潔能源; 其次,提高能源利用效率,建立消費端綠色消費方式; 再次,提供低碳消費產(chǎn)品和服務(wù),降低居民消費端能源消費碳排放量; 最后,加強居民素質(zhì)教育,形成低碳生活習(xí)慣．