碳中和目标下四川省低碳效率区域差异性

陈军华 李乔楚 何 京

西南石油大学经济管理学院

0 引言

习近平主席在第75届联合国大会上进一步强化了中国应对气候变化的行动和目标，提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。实现2060年“碳中和”目标，是中国助力全球达成净零排放的关键一步，顺应了全球疫情后实现绿色复苏与低碳变革的潮流[1]。能源活动在中国碳排放贡献中占据主导地位[2-3]，而四川省作为我国的清洁能源大省和能源输送枢纽，需积极响应中国向国际社会做出的减排承诺。但与此同时，四川省各市（州）的经济发展、资源禀赋等存在不均衡性，难以经历相同的路径实现低碳发展。因此，在“碳中和”目标下构建四川省不同区域低碳发展水平的效率测度模型，并科学评估各市（州）低碳效率的空间分异尤为重要。

现有研究通常采用数据包络分析法（Data Envelopment Analysis，DEA）对区域低碳效率开展测度。Mehmood等[4]基于数据包络分析模型探讨了世界各大经济体近十年低碳效率的时空变化规律，研究认为中国在中等收入国家中效率值较优。Iftikhar等[5]运用网络DEA模型分析了各大经济体的二氧化碳排放效率，认为89%的二氧化碳排放都是源于经济和分配效率低下。高赢等[6]运用US-SBM模型动态评估了“一带一路”沿线32个国家1996—2015年的低碳发展效率，探讨了影响效率变化的内在驱动因素。刘翔等[7]以推动地区经济发展与控制二氧化碳排放为关键目标，选用包含非期望产出的SBM模型测度了中国30个省份2000—2012年的低碳效率，并基于此探讨了各个省份减排潜力的动态变迁。周平[8]利用超效率DEA模型测度了“十二五”期间湖南省14个市（州）的低碳效率，分析了低碳效率的空间分异特征及其成因。Zhou等[9]基于2005—2014年的面板数据，采用考虑非期望产出指标的超松弛测度（Super-SBM）模型，从资源投入（RI）、经济效益（EB）和环境影响（EI）三个角度探讨了广东省21个城市的低碳生态效率及其时空分异。

迄今为止，基于DEA的低碳效率研究在理论和实践上都取得了一定进展，丰富了人们对经济与生态关系的认知。然而，现有研究在测度低碳效率时大多未考虑到森林生态系统的固碳效应和科学技术进步的节能减排效应，且在区域低碳效率空间分异的可视化分析方面还存在可供完善之处。随着“碳中和”目标的进一步提出，四川省作为我国清洁能源示范省，亟需积极应对能源安全与生态安全问题，妥善处理经济发展与环境保护间的矛盾。鉴于此，笔者选用考虑非期望产出的超效率SBM模型（Undesirable-Super-SBM Model），将森林碳汇与技术创新纳入评估指标体系，基于包含更多自由度和样本可变性的面板数据，对2005—2019年四川省及其所辖21个市（州）的低碳效率进行测算，并结合GIS空间分析技术科学研判区域间低碳效率的空间分异，以期为各级政府制定更为合理的低碳转型策略提供参考借鉴，全面推动落实中国2060年“碳中和”目标的省域行动。

1 模型构建与数据来源

1.1 Undesirable-Super-SBM模型

数据包络分析法来源于“相对效率评价”概念，在效率测度与决策领域得到了国内外学者的普遍认同与广泛应用[10]。由于在效率评价过程中经常出现多个决策单元（Decision Making Units，DMU）具有100%“有效状态”的情况，此时通过传统DEA方法测度的效率值均为1，因此难以对其开展进一步的分析与排序。为了给效率分析提供更为合理的评估值，Anderson等[11]提出了超效率DEA模型（Super-SBM Model），在该模型中一个有效DMU的投入数量可以按照比例增加，而效率值保持不变，投入增加的比例即为此DMU的超效率评估值，而且在此模型下有效DMU的超效率值通常大于1，从而能够直观地把握多个有效DMU的效率差异。笔者结合Tone[12]和Li等[13]的研究方法，选用考虑非期望产出的Super-SBM模型开展后续分析。假设任一生产系统具有n个决策单元，表示为DMUj（j=1,2,…,n），每个决策单元包含m个投入xi（i=1,2, …,m），l1个期望产出yrg（r=1,2,…,l1）以及l2个非期望产出yrb（r=1,2,…,l2）[14]。因此，含有非期望产出的超效率SBM模型方程为：

其中

式中ρ*表示决策单元的目标函数值，即低碳效率值，其取值可大于1；λ表示决策单元的权重变量；S−、Sg−、Sb−分别表示投入、期望产出与非期望产出的松弛变量。当且仅当ρ*≥1且S−、Sg−、Sb−均为0时DMU有效，且ρ*越大DMU的相对效率水平越高；如果ρ*＜1，则DMU与生产前沿面上的决策单元相比存在一定的效率损失，需要通过调整投入或产出以达到有效值[15]。

1.2 指标选取与数据来源

“碳中和”是指通过节能减排、植树造林等形式，抵消日常生产生活中产生的CO2排放量，将人为活动排放对自然环境造成的影响降低到可以忽略的程度，达到人为碳源和碳汇新的平衡[16]。本文在构建投入产出指标体系时考虑到森林碳汇与技术创新对碳排放的抑制作用，以求将经济发展的规模和速度限定在资源承载和环境容量容许的范围之内，将能源利用效率、低碳科技创新、国土绿化水平作为评估依据，在投入同等生产要素的同时以净碳排放量最小化、经济发展水平最大化作为目标导向，构建DEA模型的生产前沿面。低碳效率越高，则越有利于尽早实现碳排放达峰，乃至进一步实现碳中和，通过不同区域效率水平的划分，也可为差异化碳中和方案的制定提供实证依据。基于此，本文采用四川省及其所辖21个市（州）2005—2019年的面板数据，在“碳中和”理念下从省域和城市层面评价了四川省的低碳效率。投入指标包括能源投入、劳动力投入、技术投入以及资本存量；期望产出指标为四川省及其各市（州）历年实际地区生产总值（GDP）；非期望产出指标为CO2净排放量，其估算参照了《IPCC国家温室气体清单指南》的要求，选取能源活动和工业生产作为主要碳排放源，同时为了考虑森林碳汇对碳中和目标下低碳效率提升的驱动作用，在测算碳源排放量以外着重分析了林木生长过程中的碳吸收量。其中，能源投入以四川省及其各市（州）历年煤炭、石油、天然气等一次能源消费量表示，为了消除单位差异造成的影响，统一将其折算成标准煤进行计量；劳动力投入以四川省及其各市（州）历年从业人数表示；技术投入以四川省及其各市（州）历年科学技术支出占公共预算支出的比重表示；资本存量基于单豪杰[17]与张健华等[18]的方法进行估算。为了消除价格指数的影响，资本存量与地区生产总值分别折算成以2005年为基期的不变价格。原始数据来自2006—2020年的《中国统计年鉴》《四川省统计年鉴》[19]以及各市（州）的统计数据。

2 四川省低碳效率实证分析

利用MaxDEA软件，基于考虑非期望产出的Super-SBM模型，分析得到2005—2019年四川省及其各市（州）的低碳效率值如表1、2所示。

考虑到四川省各市（州）低碳效率的空间异质性，结合ArcGIS 10.8地理信息系统开展区域低碳效率的可视化分配[20]，得到图1所示的四川省低碳效率空间分布示意图。

由分析结果（表1、2与图1）可分别从省域视角与区域视角得出以下结论。

表1 2005—2012年四川省及其各市（州）低碳效率值表

2.1 省域视角

近年来四川省低碳效率整体上稳步提升，这主要得益于坚持以国家清洁能源示范省建设为目标导向，统筹发展与生态安全，强化系统观念，持续推进四川经济体系、产业体系、能源体系绿色低碳转型，并高度重视林业增汇减排的特殊作用，森林生态系统年固定碳量超过7 000×104t，对碳源排放的对冲作用日益凸显。2019年四川省低碳效率测度值达到0.778 7，但距离有效生产前沿面仍有待进一步加强，造成这种现象的主要原因为：①以火力发电为主的能源加工业和以钢铁、水泥为主的工业能源消耗是四川省碳排放的主要来源，由于化石能源的自身性质，煤炭、石油的碳排放系数远远高于其他能源，在燃烧过程中不可避免地导致大量CO2排放。在技术水平与基础设施约束下能源转型需要在较长时间跨度内完成，经济社会发展对化石能源的依赖至少在几年内无法实现根本性转变[21]，因此能源结构优化升级对区域碳减排的优势和效益在短期内不能有效凸显。②人口规模扩张对碳排放的贡献不容忽视，21世纪以来，计划生育政策导致的人口增速减缓有效控制了人口因素对碳排放的影响，但近年来随着我国老龄化问题逐渐加剧，三孩生育新政策开始全面实施。一方面人口规模的扩大必然需要更多的资源来满足人们生产、流通和消费需求，从而导致能源的直接消耗以及消费商品和服务造成的间接消耗增加，引发碳排放量增长；另一方面，人口规模的扩大进一步加大了人类对生态环境的影响，更多的森林和土地资源被投入生产生活中，从而减弱了森林生态系统的固碳作用。

四川省低碳效率在2009年以及2013—2014年期间出现短暂的下降趋势，造成这种现象的主要原因为：①2009年国际金融危机持续对四川省经济发展造成冲击，汶川特大地震灾后恢复重建也带动全社会能耗明显增加，大量成品油从省外调入用于抗震救灾工作，为四川省节能减排工作带来了较大压力；与此同时，2009年四川省森林火灾受灾面积达到历史最高值2 577.20公顷（1公顷＝1×104m2），在一定程度上削减了森林生态系统作为碳排放吸收汇的能力。②2013年四川省能源消费总量达到历史最高值，2014年石油消费总量达到历史最高值，且其碳排放系数在化石能源中位居首位，均造成能源活动碳源排放量陡增；2013年四川省钢铁产量达到历史新高，其中生铁、粗钢产量较上一年分别增长20.43%、44.82%，2014年四川省水泥产量较上一年增长4.92%，对工业生产碳源排放量产生显著的激励作用。在上述因素的共同作用下，四川省在2009年以及2013—2014年期间低碳效率相对较低。

值得注意的是，在2009—2010年与2014—2015年两个时间节点，四川省低碳效率呈现显著的增大趋势，可将其解释为“十一五”及“十二五”规划目标的加快推进，此现象从侧面凸显了国家战略与区域低碳效率之间的重要关联作用，为国家五年规划的持续推行提供了有效支撑。自2016年四川省低碳效率开始加速上升，这是由于近年来随着国内外经济环境发生巨大变化，为了适应低碳发展新格局、加快向全面协调可持续的经济发展方式转变，四川省逐渐进入新型工业化阶段，大规模深入开展“绿化全川”行动，带动全省单位GDP能耗平稳有降、碳排放逐年递减，节能减排成果显著。与此同时，随着“碳达峰、碳中和目标”“成渝双城经济圈”战略的提出，将在西部形成高质量发展的重要增长极，在低碳发展道路下四川省未来将不断转变经济发展模式，立足于源头不断提升发展质量，因此“十四五”期间四川省的低碳效率有待进一步提升。

表2 2013—2019年四川省及其各市（州）低碳效率值表

2.2 区域视角

2005—2019年四川省各市（州）低碳效率分异显著，呈现出东南部较高、西北部较低的特征。其中，成都、德阳地区经济发展水平较高，建城历史悠久，城镇化迈向中后期，城市基础设施相对完善，是四川省低碳转型的先发优势型地区。成都市作为四川省的省会，交通便利，人均GDP接近中等发达国家水平，区位优势与决策自主权进一步扩大了其在国家支持、对外开放、吸引外资等方面的优势。成都市是四川省唯一的特大型城市，更有利于附加值较高的生产性服务业发展，2019年第三产业占地区生产总值比重高达65.57%，在21个市（州）中位居首位；2019年成都市科学技术支出占公共预算支出总额的5.27%，在四川省各市（州）中名列前茅，为碳排放达峰乃至碳中和目标提供了有效的绿色技术支撑；与此同时，成都市在2017年成为国家第三批低碳试点城市，创新实施“碳惠天府”计划和探索碳排放达峰追踪制度，并首次提出建设城市碳汇能力体系，持续增加全市森林覆盖率和中心城区绿地率，2019年林木绿化率达44.73%，在上述因素的共同助力下，成都市2019年人均碳排放位列北京、上海、广东、深圳等全国十大城市最低，低碳效率由2016年的0.950 8不断上升至2019年1.077 2，居全省首位，已初显碳达峰趋势。德阳市是四川省第二大工业城市，但从2015年开始，德阳市逐步开展“国家节能减排财政政策综合示范城市”建设，围绕城市产业低碳化、交通清洁化、建筑绿色化、服务集约化、主要污染物减量化、可再生能源和新能源利用规模化等进行了一系列探索，在火电、水泥、平板玻璃、燃煤锅炉、落后产能淘汰五大领域深挖减排潜力，节能减排工作成效明显，故区域低碳效率位于全省前列。

攀枝花市作为中国重要的煤炭与钢铁资源产地，长期以来资源的超负荷开发造成前期区域碳排放量持续增长与生态环境显著恶化。近年来，攀枝花市以开展淘汰落后产能、节水和降碳工作，积极推行循环经济发展为重点，针对冶金、铁矿采选、钢铁、有色金属冶炼等重点行业企业开展强制清洁生产审核，通过加强源头控制、强化综合利用等举措，有效促进了工业产业的绿色、循环、低碳发展。与此同时，攀枝花市在公众宣传领域以“节能宣传周和低碳日”等活动为载体，加强节能减排法律法规的宣传贯彻工作，着力在全社会营造浓厚的高质量发展氛围，助力公众树立绿色发展理念，积极倡导绿色低碳的生产生活方式，从而带动区域低碳效率从2005年的全省末位不断提升至2019年的全省第二位。

自贡、绵阳、遂宁、乐山等地区人口稠密，城镇化迈向中期，城市基础设施相对完善，在国家政策扶持、节能减排空间等方面存在优势，是四川省低碳转型的发展型地区。但在产业结构上，2019年自贡、绵阳、遂宁、乐山第二产业占比分别达到40.09%、40.31%、45.72%、43.04%，故呈现第二产业比例大、重工业突出等特征，而工业部门是能源消费和碳排放的主体，尤其是采矿、汽车、钢铁、交通、化工、建材等高能耗产业的发展，与此同时，部分企业认为“低碳发展”必然带来高成本、低利润，对“碳交易”知之甚少，抵触情绪严重。因此虽然目前区域低碳效率较高，但若不创造性地快速提高清洁低碳能源比重、加快各产业领域的绿色发展，碳减排进程缓慢的态势很难改变。未来上述区域在面对产业发展固化问题时可采取“化整为零”的手段，设计有益于提升清洁能源企业竞争力的政策，对低碳转型力度较小的区域重点打造“低碳、零碳、净零碳”试点园区，实施行业产业低碳准入制度等创新型解决方案，以小见大，逐步形成低碳发展的示范效应；对低碳转型力度较大的区域深入淘汰落后和化解过剩产能，重手实施环境修复与治理，或积极打造以低碳教育、能源文化为核心的生态旅游小镇。

阿坝藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州等川西高原地区低碳效率较低，2019年测度值分别为0.342 4、0.643 0，这是由于上述地区生态环境脆弱、地质构造复杂，城镇化水平较低，工艺技术水平落后，居民受教育程度普遍不高，环保意识薄弱，生存压力与环境压力对低碳转型进程产生显著阻碍，其结果是绿色低碳理念和清洁生产方式难以推进，减排措施实施效果不佳。但近年来，随着“共享单车变球场”、川西北退化土地造林再造林、光伏扶贫等项目落地西部地区，积极倡导了绿色低碳的生活理念，以绿色减贫推动精准扶贫，弥补了单一依靠政府补偿标准偏低的生态补偿政策缺陷，让居民享受到了科技和环保带来的实惠，推动了民族地区的可持续发展。与此同时，川西高原风能、光伏发电、水电资源得天独厚，其中水电是四川最可依赖的清洁能源，也是实现“碳中和”目标的重要保障，因此未来区域低碳发展具有良好前景。达州、雅安等地区也属于四川省低碳转型的潜力型地区，2019年测度值分别为0.603 7、0.645 3，其面临着地理区位优势弱、资源依赖性强、转型内生动力不足、低碳创新人才吸引力不足等一系列挑战。但与此同时，区域内森林资源丰富，尤其雅安市森林覆盖率达65%，位居全省第一，并在2018年获授“全国森林旅游示范市”，为全省碳汇储量的增加提供有力支撑。未来上述区域应准确把握“绿色低碳”要义，充分依托自然资源优势推动一、三产业深度融合，规避“先发展后治理”的盲目路径，避免成为高能耗、高碳排产业的“污染避难所”。

3 提高低碳效率的建议

1）定位不同区域低碳发展优势，因地制宜开展差异化碳中和工作。对于低碳转型的先发优势型地区，应立足自身的区位和资源优势，加快发展新一代信息技术、生物技术、新能源汽车、智能电网、节能环保、电子信息为主导的绿色低碳产业，推动互联网、大数据、人工智能、5G等新兴技术与绿色低碳产业深度融合；加大新兴技术高端人才培养，推动设立西部环境交易中心，争创气候投融资、碳排放权交易国家级试点，当好“引领者”“推动者”“先行者”，助力四川提前碳达峰和碳中和。对于低碳转型的发展型地区，应在传统支柱性产业基础上寻求新的发展增长点，加强低碳技术创新的区域合作，支持火电、钢铁、水泥、玻璃等行业加快现役高碳机组超低排放和节能升级改造，鼓励相关行业探索节能减碳技术推广机制；对新增产能实行具有一票否决的“碳评”制度，从源头上杜绝落后工艺项目上马，让低碳企业的产品和服务畅通无阻，对低碳企业实行减税降费和低息贷款政策，助力解决四川碳减排的负外部性问题；与此同时，借鉴欧盟公平转型机制，推动设立“减碳扶持”专项资金并对此区域倾斜，帮助和支持传统能源产业工人的培训和转岗，尽量避免出现因低碳转型而导致的阵痛。对于低碳转型的潜力型地区，可大力引进低碳振兴项目，推动基础设施建设，完善人才引进激励机制，同时立足自身生态优势聚焦森林康养小镇、绿色农业园区、低碳文化旅游景区等示范工程，融入“藏族文化”“熊猫文化”“茶马古道文化”等特色元素，加大“互联网＋”旅游宣传营销，推进“3＋N”生态特色经济走廊、脱贫攻坚造林专业合作社建设，持续探索“绿色低碳”与“脱贫攻坚”共赢的新路径。

2）强化绿色技术支撑，构建绿色低碳循环发展的经济体系。成都及环成都经济圈应加大新能源技术研发和深化创新力度以增加碳汇，推动碳捕集利用与封存（CCUS）、氢能与燃料电池、超低排放燃煤发电、绿色零碳建筑、低碳运输装备等技术实现重大突破，积极培育新一代信息技术、高效发电与核技术应用、新能源汽车、新材料等绿色制造产业，同时不断壮大绿色物流、绿色金融等低碳服务业；川南经济区应加强非常规油气勘探开发、燃气轮机、超超临界煤电机组、节能/超低排放型循环流化床等关键技术国产化攻关，重点发展节能环保装备与服务、废弃物处置与利用、新材料等低碳产业，实现由能源资源提供方向能源技术服务方转变，探索实施近零碳排放区示范工程；川东北经济区应推动天然气综合开发利用、大型LNG/CNG成套装备、工业锅炉窑炉节能改造等领域科技攻关，深化广元“低碳试点城市”示范作用，大力发展生态旅游、红色文化、绿色农业、资源再生利用等特色低碳产业，同时依托天然气资源优势全面融入“成渝氢走廊”建设，开展天然气掺氢掺乙醇输送和加注技术的研发与应用；“三州一市”地区应积极探索高海拔高寒地区水电工程勘探、风光水互补开发、特高压输变电等关键技术，提升“网对网”外送调度能力，推动互联网、物联网与飞地经济融合，助推大数据中心等绿色高载能产业、高原特色农牧业等生态产业建设。

3）构建林草碳汇高质量发展支撑体系，健全市场化生态保护补偿机制，持续提升碳汇能力。立足四川特殊的生态区位和林木资源先天优势，严格保护各类重要生态系统，稳定森林、草原、湿地的固碳作用，持续推进林草碳汇发展片区规划建设：川西南片区，重点开发造林碳汇和森林经营碳汇项目，持续推进天然林保护工程、野生动植物保护和自然保护区建设；川西北片区，重点开发森林经营碳汇项目和造林碳汇项目，探索发展湿地和草地碳汇项目；川东北片区，重点开发竹子造林碳汇项目、竹林经营碳汇项目，加快竹林基地、竹产业现代林业园区建设；川南片区，重点开发竹子造林碳汇项目和竹林经营碳汇项目，依托“中国竹都、最美竹海”契机打造竹林生态景观；川中片区，重点开发森林经营碳汇项目，探索发展城市森林碳汇项目，依托森林、湿地、绿道、公园等资源积极营建“绿色＋”经济带。与此同时，加快建立省级林草碳汇专家指导委员会和省级林草碳汇研究所，为碳汇提供技术支撑；加快建设西部碳排放权交易中心，试点探索区域性林草碳汇交易机制，鼓励高耗能、高排放企业购买林草碳汇履行减排义务。

4）用实四川清洁能源大省基础，科学布局能源产业集群。成都及环成都经济圈应全面提高各行业电气化率，发挥行业协会、专业学会和能源类高校科研院所的作用，加强清洁能源转型国际合作，重点打造清洁能源科技创新与能源装备制造基地，推动清洁能源与建筑、交通、工业、信息技术等领域深度融合，推广应用“合同式能源管理”模式，规划发展以天然气和水电为中心的分布式能源系统，积极建设国家氢能示范城市，加快新能源乘用车和氢燃料电池汽车的部署；川南经济区应重点建设页岩气生产基地，加快天然气（页岩气）运输管网、LNG接收站和地下储气库等基础设施建设，培育自主创新体系完善、产品优势突出、市场竞争力强的页岩气勘探开发装备制造产业，推进“煤改气”“煤改电”示范样板区建设，大幅削减煤炭特别是散煤直接消费，加快布局零碳新能源业务；川东北经济区应重点建设天然气生产基地，培育国内领先的天然气化工产业集群，同时紧密结合新型城镇化、新农村和美丽乡村建设，大力推动生物质能试点示范；“三州一市”地区应从能源供给侧助力燃煤电厂总规模的控制，重点建设水电、风电、光伏等可再生能源开发基地与外送通道，大力实施光伏扶贫工程，着力打造水电消纳产业示范区，积极开展电解水制氢、推动氢能产业链发展，助力以新能源为主体的新型电力体系构建。