广州市产业结构及其能源消费与碳排放的动态特征

陈康林，龚建周

(广州大学地理科学学院，广东广州 510006)

随着全球经济的发展和城市化规模的不断扩大，城市的生产和生活对碳能源的依赖与日俱增，城市发展受资源和能源的约束日趋明显，由此引发的全球气候环境问题也给城市的生存与发展带来严重的威胁［1－3］.为此，世界各国都在积极寻找既节约消耗，又减少污染排放的新发展模式，于是低碳经济模式应运而生［4－5］.低碳经济是绿色生态经济，是一种以低能耗、低污染和低排放为特点的新发展模式，其实质是提高能源利用效率和构建清洁能源结构［6］.而转变经济发展方式和调整产业结构是经济获得持续发展的关键动力，同时也是推动低碳经济发展模式的有力措施［7］.目前，很多学者对产业结构问题的研究主要集中在国家或省份层面的现状结构优化［1，8－9］，城市层面的研究比较缺乏［14］，而城市产业行业层面的研究就少之又少，由于行业间差异十分显著，对行业层面的正确认识，才能更好地指导产业层面的调整、规划与优化.

广州市作为国家中心城市，经济实力持续位居全国大城市前列［10－11］，面临全国不同层面的产业转移以及国际技术产业的升级调整，需要从低碳经济的视角设计城市未来的产业结构模式，以使广州的经济能够朝着快速、平稳、可持续的方向发展.本文从主要产业行业的尺度切入，通过对改革开放以来广州市产业结构的统计数据进行分析，以及对2000～2010年全市的能源消费统计数据进行分析，拟揭示广州市的产业结构及动态变化特征;而后，通过估算碳排放量和强度，可在产业行业层面上为广州市的产业结构调整和低碳产业发展规划提供基础数据与案例.

1 研究区域、数据与方法

1.1 研究区域

广州市是中国的第三大城市，是广东省的省会以及政治、经济与文化中心.广州市位于中国大陆的南端，地处112°57'～114°03'E，22°26'～23°56'N.根据2005 年行政区划方案，广州市辖越秀、荔湾、天河、海珠、白云、花都、黄埔、番禺、南沙、萝岗10区和从化、增城2个县级市(图1).广州市与香港、澳门特别行政区隔海相望，拥有得天独厚的自然地理优势.20世纪80年代以来，广州作为我国改革开放的前沿阵地，以广州为龙头的珠江三角洲地区利用了濒临港澳的优势，地区经济实现了跨越式的发展.特别是进入了新世纪，广州市的地区社会经济地位日趋显著，且呈持续高速发展.1980～2010年广州市GDP和从业人员比重变化情况见表1，其中，GDP的年均增幅48.88%.

图1 研究区域及其行政分区Fig.1 Study area and its administrative districts

1.2 数据与方法

根据2001～2011年的《广州统计年鉴》(其中，表1中的GDP为2000年不变价格)，获取广州市3次产业的能源消费总量、国民生产总值和3次产业增加值等基础数据.根据国内各类能源的标准煤转换系数，以及标准煤的碳排放系数等，计算广州市的主要能耗总量，估算各产业的能源消费强度和消费弹性系数，并进行碳排放总量和强度计算.

表1 1980～2010年广州市GDP和从业人员百分比Table 1 The GDP and percentage of employee in Guangzhou，1980～2010

1.2.1 标准煤的总量

能源种类繁多，且所含热量各异，为便于相互对比和统计总量等，我国把每千克标准煤(ce)的热值定为29 306 J［12］，将各种能源的实物量换算成标准煤的数量计算式如下:

式中，Q为标准煤的数量(ce);q为各能源实际消费量，本文选用原煤、焦炭、燃料油、汽油、柴油、热力和电力等7种能源进行换算;Ai为第i种能源的标准煤折算系数(表2).

表2 各种能源折算标准煤的参考系数Table 2 Reference for various energy folded standard coal coefficient

1.2.2 能源消费强度、能源消费弹性系数

能源消费强度是将能源消耗总量除以GDP，即单位GDP 的能耗［4，13］.能源消费弹性系数(后文都简称为能耗弹性系数)为能源消费增长速度与国民经济增长速度的比值［1］，是能耗增长速度与国民经济增长速度比例关系的反映，计算公式为

式中，C为能源消费弹性系数;a为能耗的增长速度;b为GDP的增长速度.C值大于1，说明能源消费增长速度比国民生产总值的增长速度快，科学技术水平较低;反之，C值小于1，则科学技术水平较高.

1.2.3 碳排放量估算

对以上主要消耗能源，计算各产业及主要行业的能源消费的碳排放.研究采用《IPCC国家温室气体清单指南》(2006)中的缺省CO2排放系数.计算能源消费碳排放式［14］为

式中，C为能源消费的碳排放量(kg);Ei为第i种能源消费的万t标准煤量(ce);p为万t标准煤热值，数值为2.93×105GJ;Ai为第i种能源的CO2排放系数(表3);i为能源种类，本研究中其值为1～6.

2 结果与分析

2.1 改革开放以来广州市产业结构的动态变化

自改革开放以来，广州市产业经济发展迅速，产业结构发生了根本性的变化，这可从1978～2010年广州市国民生产总值(GDP)、从业人员总数及其构成状况得以体现(表4).从 GDP结构来分析，在1978～1999年间，GDP增长了7.42倍;第一、二、三产业分别增长的倍数为5.12、5.40、12.29.其中，第一产业的比重单调下降，从1979年的11.67%下降到2010年的1.79%;正好相反，第三产业的比重则几乎单调上升，从29.74%增至61.01%，只在1990～1995年，其产业比重小部分下降，主要是第三产业的新兴行业总体增长速度严重减缓所致，尤其是金融保险业，部分年份甚至出现负增长［15］.第二产业比重可分2时段，1995年以前比重持续减小，之后呈波浪变化，但总趋势仍然是减小.

表3 各能源的二氧化碳排放系数［14］(kg·GJ－1)Table 3 Different forms of energy carbon dioxide emission factor(kg·GJ－1)

表4 1978～2010年广州市GDP、从业人员总数及其构成Table 4 GDP and total number of employees and its components from1978 to 2010，Guangzhou

从业人员总数持续递增，从1978年的266.9万人，增到2010年的789.11万人.其中，第一产业从业人员比重不断下降，到2000年其值低于20%;之后继续下降到低于10%.正好相反，第三产业从业人员从1978年的24.18%增至2010年高于50%.第二产业的比重则缓慢增长，2007年以后维持在40%，这主要得益于广州市从“十一五”规划以来，大力推行产业转移与产业结构升级的措施.

2.2 能源消费结构与强度分析(2000～2010年)

特别地，本小节将对广州市2000～2010年间，3次产业的能源结构、强度及其部分工业行业的能源强度进行分析.

2.2.1 3次产业的能源消费结构

研究期间，3次产业的能源消耗总量不断增加，共增加了273.57%(表5).其中，第一产业能源消费比重很小并且变化小，保持在1.27% ～1.81%;第二产业则逐年下降，下降了14.44%，但比重仍超过50%;第三产业的比重逐年增大，2010年达到了40.52%，比2000年增加14.02%.可见，按能源消耗百分比，广州市的产业能源消费结构呈“二三一”模式.因此，降低能耗主要应从降低第二、三产业入手，同时提高3次产业的能耗效益和效率.

2.2.2 3次产业的能源消费强度分析

3次产业能耗强度(万元产值能耗)及其能耗弹性系数如表6.第一产业能耗强度单调增加.第三产业的能耗强度在前4年(2000～2003年)上升，之后较稳定.第二产业的能耗强度总体减小，年均降幅1.66%.说明广州市政府引导的发展低碳经济已初见成效［16－17］，尤其第二产业节能效果较好，应该继续发挥其良好节能效果，同时加大对第一、三产业的节能技术投入，从整体产业上达到节能目的.

表5 2000～2010年广州市3次产业能源消费总量及其百分比Table 5 Energy consumption and its percentage of three industries of Guangzhou in 2000～2010

表6 2000～2010年广州市3次产业能耗强度和能耗弹性系数Table 6 Energy consumption intensity and elasticity coefficient for three industries of Guangzhou in 2000～2010

从能耗弹性系数值来看，第一产业的系数值较大，变幅也很大;多数时间里，第二、三产业的系数值小于1.但从总的变化趋势来看，数值上下波动频繁.说明能源消费增长速度与国民生产总值的增长速度比例关系不稳定.

2.2.3 部分工业行业的能源消费强度分析

第二产业是城市化深度发展的主要推动力［18］，主要包括工业和建筑业.而工业是国民经济的主导，对于发展中的国家，工业发展关系到社会经济的全局发展［19］.按轻工业和重工业，分别对广州市第二产业内的部分工业行业的能源消费强度进行分析(图2、图3).

图2 主要轻工业的能源消费强度Fig.2 Energy consumption intensity of main light industry，2000～2010

图3 主要重工业的能耗强度(t标准煤/万元)Fig.3 Energy consumption intensity ofmain heavy industry，2000～2010

主要轻工业2000～2010年的能耗强度见图2.有以下特征:①能耗强度较大的是造纸及纸制品业和纺织业，呈分段的变化特征;②较小的是食品制造业，纺织服装、鞋、帽制造业和皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品业，并且比较稳定;③农副食品加工业的能耗也较小，并持续减小;④饮料制品业则以2006年为分界，曲线先扬后抑.因此，广州市在贯彻“十二五”规划(下简称“新规”)中的节能减排目标，需要重点对轻工业中能耗强度较大的造纸及纸制品业等行业优先进行设备、技术的调整和改进.

主要重工业能耗强度的变化如图3.可见，①除塑料制品业略增大外，重工业能耗已向可持续性方向发展，能耗强度基本呈下降趋势;②强度最大的有电、热力生产供应行业和黑色金属冶炼及压延加工业;③其余各行业的能耗强度都有减小的趋势.这与广州市倡导建设低碳城市理念，不断改进行业技术有直接的关系，虽然如此，广州市实现新规划中节能减排目标仍然要重点深入调整升级的行业.

2.3 碳排放量与强度分析(2000～2010年)

本小节将对广州市2000～2010年间，3次产业能源消费所致的碳排放量、强度及其部分工业行业的碳排放强度进行分析.

2.3.1 3次产业的碳排放量分析

如图4所示，在2000～2010年间，二、三产业消费能源的碳排放总量呈逐年增加的趋势.比较而言，第二产业的碳排放总量曲线总是位于其GDP总量曲线之上，第三产业的情况正好相反.说明第二产业创造GDP带来的碳排放仍然高于第三产业.

图4 广州市二、三产业能源消费碳排放总量与GDP变化曲线Fig.4 Carbon emission of the second/third industries，GDP in 2000 ～2010

碳排放强度(万元产值排碳量)可以较为客观地反映产值的环境经济效益.如图5所示，第二产业的碳排放强度最高，但呈分段和总体下降的变化趋势，以2005年值最大(1.66 t/万元)，成为曲线变化的拐点，这与快速城市化过程对电力电能需求增加以及电力电能建设滞后相关［20］，尤其是2004年夏季用电矛盾开始凸显，造成煤炭消耗量大幅增加.到2010年，其碳排放强度低于第一产业.因为进入“十一五”规划以后，广州市工业内部的行业结构不断优化，高耗能企业的关停和转移，高附加值、低能耗的企业比例不断增加.

第一、三产业的碳排放强度增加.第一产业碳排放强度增加了176.80%，其中，2007年增幅最大，较前一年增幅达60.61%，到2010年甚至高于第二产业，达到1.29 t/万元，这与广州市农业长期过度分散，农业机械化效率低下［21］，加上渔业快速发展导致对能源的消费需求急需增加分不开.同期，第三产业碳排放强度增大了17.06%，主要是传统餐饮业和城市发展的交通运输等行业的油类能源消费量快速增长导致的.

图5 2000～2010年广州市不同产业的碳排放强度Fig.5 Carbon emissions intensity of different industries of Guangzhou City，2000～2010

2.3.2 部分工业行业的碳排放强度分析

由部分轻工业的碳排放强度(图6)可知，①纺织和皮革工业的碳排放强度较低，年平均都小于0.19 t/万元，可见这些行业所创造的经济环境效益较高，是广州市今后需要鼓励和引导的环保节能型行业;②其余行业碳排放都较大，其值大于1.00 t/万元，这将是今后进行产业调整与结构优化的关键整治行业.其主要特征如下:一是，造纸及纸制品业，其碳排放强度最大并呈增加之势，到2010年达10.31 t/万元，年平均值达6.23 t/万元.这与社会经济快速发展对纸制品的需求增加，而行业的“纸张脱水”环节的技术未能根本性地突破有着最为直接的关系［22－23］.二是，农副食品加工业，呈缓慢下降的趋势.2004年出现了异常低值(0.74 t/万元)，这可能与“非典”时期，政府大力整治和关闭不达标的食品加工业有着直接的关系.三是，饮料制造业、纺织业和食品制造业.其中，2009年前，饮料制造业和食品制造业碳排放强度逐年增加，之后才开始减小;纺织业的变化过程呈现倒“U”字型，2004年处于最大值，为4.93 t/万元，之后持续减小，2010年比2004年减少了67.06%.

图6 2000～2010年广州市主要轻工业的碳排放强度(t/万元)Fig.6 Carbon emissions intensity of main light industry of Guangzhou，2000～2010

部分重工业行业的碳排放强度变化如图7.可见，①电、热力生产供应行业、金属冶炼加工业(黑色金属)和石油及其附带品加工业的碳排放强度较大.其中，电、热力生产供应行业的值最大，年均大于12 t/万元，但总体缓慢下降，与电力、热力设备结构和技术发展滞后于社会经济发展的需求有着更为密切的关系［20］;②在研究初始阶段，橡胶制品业和化学原料及化学制品制造业的碳排放强度也较大，但后期减少幅度也较大;③金属冶炼加工业(有色金属)、医药制品业的碳排放强度最低，年均基本小于0.40 t/万元.

分析可知，年均碳排放强度大于1.00 t/万元的行业，其创造的经济环境效益很差，因此，电、热力行业，金属冶炼(黑色金属)加工业等，亟需调整和改进;其余行业内碳排放强度小于1.00 t/万元的行业，其创造的经济环境效益较高，应是广州市面临节能减排所应选择和重点发展的产业和战略新兴产业.

图7 2000～2010年广州市主要重工业的碳排放强度(t/万元)Fig.7 Carbon emissions intensity of main heavy industry of Guangzhou，2000～2010

3 结论与讨论

3.1 结论

通过对广州市产业数据和能源消费数据的统计分析，以及进行的碳排放估算，本研究揭示了广州市的产业结构动态变化特征，了解到各产业能源消费与动态.得到以下主要结论:

(1)从产值产业结构和从业人员的构成来看，广州市已处于“三、二、一”的结构模式，基于张延平等根据西蒙－库兹涅茨工业阶段判定原则对工业化发展阶段的划分［11，24］，可见，广州市正处于过渡到后工业化阶段.

(2)从能源消费总量和能源消费强度来看，广州市能源消费都呈“二、三、一”的产业结构模式.说明第二产业仍然是其主要的能源消耗贡献者.在广州市政府引导发展低碳经济的理念下，第二产业的能源消费呈现下降的良好趋势.尽管如此，2010年其所占比重仍达到57.73%，超过能耗总量的一半.主要轻工业行业中，造纸及纸制品业和纺织业的能耗强度较大，年均超过0.50 t标准煤/万元;主要重工业行业中，电力、热力行业的能耗强度是最大的，年均高达4.94 t标准煤/万元，金属冶炼加工业(黑色金属)年均也超过1.00 t标准煤/万元.

(3)在碳排放方面，第二产业的碳排放量和强度都高于第一、第三产业.但是，除个别极端年份外(2006年)，第二产业的碳排放强度呈减小的良好态势，如在研究末期，其碳排放强度低于第一产业.第一产业消费能源的碳排放则几乎持续增大，到2010年甚至高于第二产业，如值达1.29 t/万元.轻工业内部，纺织和皮革工业的碳排放强度较低，年均都小于0.19 t/万元，其余行业碳排放都较大(值大于1.00 t/万元);重工业行业内，电热力、金属冶炼和石油相关行业的碳排放强度较大.

3.2 广州市产业结构优化升级的讨论

综上可知，广州市的产业结构以第二、第三产业为主，产业之间的比重匹配和产业内部的结构仍存在极大的不平衡性，而产业内部的技术革新和产业行业的选择是实现产业结构优化升级的最佳途径，政府的补偿和市场机制则是促进最佳途径得以实现的强有力保障.为此，特从以下2个方面提出尝试性建议.

(1)调整产业结构比重匹配、优化内部结构和促进结构升级

由产业结构分析得知，2010年广州市3次产业的结构比重为1.75∶37.24∶61.01，距离新规划中预定目标第三产业比重65%以上，及相对于一些国际大都市其比重70%以上［25］，其第三产业所占的比重明显偏低.因此，为更好贯彻落实“新规”中的产业结构调整目标，广州市需要加快增加第三产业的比重，合理维持第二产业的比重，减少第一产业的比重.

在加快提高第三产业比重方面，对城市发展重新进行定位.在增量上，增加现代新兴服务业的比重，如选择高附加值的金融、会展和商务咨询行业，已有研究表明，纽约的金融服务业及其辅助产业占其产值的30%，且其20多a的年均增长率高于全部行业的水平［26］，是成为世界级城市的标志之一;在存量上，应该通过现代新技术的方式来革新传统第三产业(交通运输业、传统餐饮业)的生产方式和布局［27］;在服务对象和方式上，政策应引导和鼓励现代服务业向周边城市工业园区的服务输出，实现由集聚转向集聚与扩散并存的方式［26］.

在合理维持第二产业比重方面，由能源消耗和碳排放分析得知，产业内部行业亟需进行技术、设备的调整与改进优化.其中，重点整治高能耗、高排放的行业，如造纸、电热力等行业.可采用“增量抵消存量”渐进式的方法，即利用行业增加值更新落后的设备和行业;同时，大力引进和发展高新技术产业和战略性新兴产业，如生物制药、现代制造业等，从而总体上提升和优化第二产业，创造更有环境效益的经济价值.

在逐步降低第一产业比重方面，重新审视未来广州市的农业应朝着“观光、休闲和生态农业”的发展方向，可以借鉴较为成功的“留民营生态农业旅游模式”［28］，从而提高第一产业的生态经济效益.

(2)构建政府补偿和市场激励机制

政府行为是产业结构优化升级得以实现的重要保证.建立创新环保成本补偿机制，鼓励率先采用新技术、清洁生产的企业，经济补偿更新升级生产设备.已有研究显示，低碳经济不是简单的“去工业化”、“压重上轻”，而是各次产业之间及产业内部都应实现低碳化［29］，因此，应加快第三产业与第一产业低碳化协同升级，否则将会使单纯的第二产业低碳化升级陷入产业链断裂的局面.

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