不同能源结构下浙江省能源消费碳达峰预测研究*

□ 辛金国 童佳耀

关键字：碳达峰预测；能源消费结构；新能源；IPAT 模型

|引 言

随着全球气候变暖，碳排放量已成为各个国家经济发展与环境保护的关注热点。作为全球最大的碳排放国家，中国在第七十五届联合国大会上提出了“中国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”。这一目标不仅彰显大国责任和担当，同时在加速我国经济和能源转型方面具有高瞻远瞩的战略意义。浙江省作为长三角地区经济最活跃最发达的地区之一，正致力于优化能源结构、产业结构，努力争取非化石能源占一次能源比重提高到20.8%，煤电装机占比下降两个百分点，把握能源结构调整的重要机遇期，在“碳达峰、碳中和”的目标下加快推动能源革命，促进生产生活方式绿色低碳转型，力争提前实现碳达峰。因此，本文试图通过建立IPAT 模型对浙江省2005-2019 年的能源数据进行回归分析，对未来的浙江省碳达峰时间进行预测，并提出相应的对策与建议，具有重要的实际指导意义。

|能源消费与碳排放量相关文献回顾

在碳达峰、碳中和的背景下，我国学者对中国及各省份碳排放量进行了大量研究。朱永彬（2009）利用情景分析法对中国能源消费碳峰值进行了预测，根据不同能源消费结构设置了三种情景，分别为能源消费按比例增长的基准情景，根据发展目标大力发展可再生能源的情景以及按照马尔可夫过程调整能源结构的情景。席细平（2014）在IPAT 模型的基础上，加入能源消费中煤炭所占的比例和石油所占的比例作为新的解释变量，对模型进行了修正并以此预测了江西省碳达峰到达时间约在2032-2035 年之间，并指出扩大清洁能源消费，优化能源结构是完成碳达峰的重点任务。黄蕊（2017）模拟了苏浙沪在不同能源政策下能源消费碳排放量达到高峰的时间点，结果表明能源消费对碳排放量有直接影响，优化能源消费结构会显著减少各省的碳排放峰值并提早碳达峰的时间节点。鲍健强（2021）分析了浙江省在争做碳达峰碳中和先行省中有压力有挑战，但是也有基础有能力，分阶段规划了浙江省碳达峰碳中和的路径与方法，依靠核能、水能、太阳能发电，预测浙江省在2025 年实现碳达峰是有可能的。

|预测模型的建立

伴随工业文明发展环境问题日益凸显，以马尔萨斯人口论为代表认为“人口的极限增长是导致资源匮乏的关键因素”，这是人们关注环境问题“因何而生”的开端。基于单因素决定论的局限性，学者逐渐综合各单因素形成多元论模型和框架，如环境社会学创始人邓拉普（Dunlap）等人提出人类生态学理论解释模型。在此基础上，埃利奇与霍尔登将人类对环境影响加以概念化，形成IPAT 模型。IPAT 模型构建了关于环境影响（I）、人口（P）、富裕度 (A) 和技术 (T) 三因素之间的恒等式，其一般形式为：

对方程两边取对数处理可以转化为：

在碳排放量的预测研究中，可以利用碳排放量作为对环境的影响因子I，P 为人口数量，A 为人均生产总值，T 为能源强度（单位GDP碳排放）。除了人口、经济和能源强度因素，浙江省能源消费结构对其碳排放量也具有非常重要的影响。因此，本文借鉴其他学者关于碳排放峰值的预测研究对IPAT 模型进行修正，将新能源消费所占能源消费的比例R1 作为新的解释变量添加到模型中，得到如下修正模型：

|浙江省能源消费碳达峰预测分析

（一）数据来源与数据处理

1.数据来源。本文数据均来自2005-2019 年的《浙江统计年鉴》、《中国统计年鉴》及浙江省数据库。由于能源各个种类的消费量并没有详细的分类和相关的统计数据，因此，本文将水能、核能、太阳能和其他能源（包括一些生物能等占比比较小的能源）归为新能源，煤炭、石油、天然气的具体消费量则通过消费比例计算得出。

2.数据处理。当前普遍认为社会活动产生的二氧化碳90%以上是含碳能源消费导致，因此国内大部分研究将能源消费碳排放直接作为国家或地区的实际碳排放总量。本文采取同样的方法，利用各种能源消费的碳排放系数测算能源消费导致的碳排放量，计算公式如下，将能源消费导致的碳排放量作为浙江省碳排放总量。

表1 能源碳排放系数

（二）浙江省能源消费碳排放现状分析

随着浙江省经济的高速发展，对能源的需求量也是不断增加。据统计，2019 年浙江省的能源消费总量达到22393 万吨标准煤，其中传统能源消费为15697 万吨标准煤，占比为全省能源消费的70.1%，新能源消费为6695 万吨标准煤，占比为29.9%。

随着国家新能源补贴政策的落实以及依靠其自身具备的能源优势，水电、核能、太阳能、风能等可再生能源在浙江省的消费比例中也在逐年提升（图1）。截至2020 年年底，浙江全省发电装机容量突破1亿千瓦。其中，太阳能发电装机容量为1517 万千瓦，占比为15%，是省内第二大发电来源；水电、核电装机容量分别为1171 万千瓦、911万千瓦。

图1 浙江省历年新能源与传统能源消费

随着浙江省经济的高速发展，2005-2019 年碳排放量表现为逐渐上升与平稳期两个明显不同的阶段（图2）。在2011 年突破1 亿万吨后，浙江省碳排放量进入平稳期，至今无明显增长趋势，与经济增长初显“脱钩”状况，预示着浙江省即将出现碳达峰。

图2 浙江省能源消费CO2排放与生产总值

浙江省能源消费结构变化引起的碳排放比例改变如图3 所示，由于浙江省能源消费结构以煤炭消费为主，带来的碳排放量占比长期在50%以上。随着2011 年碳排放量进入平稳期，煤炭消费碳排放量也达到峰值7943 万吨，以后年度出现缓慢减少趋势。浙江省天然气消费碳排放量在2005年开始“西气东输”后，占比显著提升，碳排放量由2005 年的的9 万吨增长至2019 年757 万吨，增长84 倍。

图3 浙江省各能源消费CO2 排放比例

能源强度指每单位生产总值的碳排放量，可以用来衡量能源消耗与产出的比重，能源强度的下降可以体现在两方面：一是在保持经济稳步增长的同时有效控制碳排放量，二是通过优化经济结构降低高能耗消费。浙江省能源消费产生的碳排放量与能源强度的变化趋势如图4所示，能源强度呈现逐年下降趋势，到2019 年能源强度为0.36 吨标准煤/万元，从全国范围来看浙江省是走在前列的，但与发达国家相比仍有较大差距，能源强度还有充分的下降空间。

图4 能源消费碳排放与能源强度

（三）不同情景下浙江省碳达峰预测分析

“情景分析法”可以用来预测未来碳排放量变化的某些趋势，通过设置参数来控制预测的精确程度。为早日实现“碳达峰、碳中和”这一宏伟目标，需要对未来浙江省碳排放量峰值进行预测，为此本文设置三种不同的能源结构优化情景。

情景1:基准情景。根据2015-2019 年近五年浙江省各变量的年均增长率计算平均值，即在能源技术及相关政策都保持变化的情况下，以历史发展趋势为基准情景。

情景2:规划情景。在基准情景的基础上，能源消费结构按照“十四五”规划及浙江省能源中长期规划，完成能源消费战略性调整指标，预计到2030 年水电、核能、太阳能及其他能源消费占比重达45%以上。

情景3:低碳情景。假设浙江省积极落实全民低碳经济意识，政府大力倡导新能源消费，企业加大节能减排投入，扩大新能源消费比例，能源实际消费结构在浙江省2030 年中长期规划的基础上得到进一步优化，预计水电、核能、太阳能及其他能源消费占比达50%及以上，浙江省在“碳达峰、碳中和”的道路中走在全国前列。

1.预测模型选择。依据修正后的IPAT 模型，代入浙江省2005-2019 年度相应的人口、经济、能源消费结构和碳排放量的数据，应用SPSS 软件进行最小二乘法回归，计算结果如下：

图5 二氧化碳模型拟合与实际情况对比

2.不同情景下浙江省碳达峰预测的实证分析。根据2015-2019 年浙江省各变量的年均增长率对浙江省人均GDP 增长速度、人口增长率、能源强度变化分别取值为7%、1%和-5.4%。三种情景的新能源消费比例参数设置如表2 所示，可以看出以最近5 年平均发展速度为基准，能源消费结构调整优化速度快于规划目标的要求，按照这样的发展趋势浙江省有潜力有能力提前实现“碳达峰、碳中和”。

表2 不同情景新能源比例

下面逐一对三种情景下浙江省碳排放量峰值及达到时间进行具体预测，预测结果如图6 所示：

图6 不同情景下浙江省未来碳排放量预测

情景1:浙江省碳排放量预计在2024-2025 年达到峰值，峰值量为10718.97 万吨，2030 年碳排放量将减少至10447.77 万吨。

情景2:浙江省碳排放量预计在2024-2026 年达到峰值，峰值量为10748.41 万吨，2030 年碳排放量将减少至10511.01 万吨。

情景3:浙江省碳排放量预计在2023 年前后达到峰值，峰值量为10616.44 万吨，2030 年碳排放量将减少至10199.01 万吨。

3.结果讨论。综上所述，在三种能源消费结构情景设置之下，未来十年浙江省碳排放量均会出现先增后减的发展趋势，并且在2024 年前后出现二氧化碳排放量峰值。在保持现有经济增长速度的情况下，2030 年之前可以顺利达到浙江省碳达峰的目标。当然，在不同的情景下，能源消费结构的不同导致碳峰值出现的时间及达到的峰值大小也是有较大差异的。在低碳情景下，扩大新能源消费比例，优化能源消费结构可以显著提前碳达峰到达的时间，大幅度减少碳排放量。

|结论与对策

（一）研究结论

第一，从IPAT 回归结果来看，新能源消费占比与碳排放量之间存在显著的负相关关系，新能源消费占比的增加会显著减少二氧化碳的排放量，在其他条件不变的情况下，每上升1 个百分点的新能源消费占比会减少二氧化碳排放量0.285 个百分点。

第二，从情景模拟的结果来看，如果维持当前经济快速发展步伐，通过优化能源消费结构，浙江有机会在2025 年率先完成“碳达峰”的目标与要求。

（二）对策建议

浙江省要率先完成2030 年碳达峰目标，成为“碳达峰、碳中和”的先行者，必须把握未来十年发展的重要机遇期，扩大新能源消费比例，有重点有次序地做好“碳达峰、碳中和”工作。

第一，认清自身优势，挖掘发展潜能。浙江省具备诸多发展新能源的良好基础，从地理因素来看，浙江省沿海地区具备风电发展的基础；从技术因素来看，浙江省核能发电居各省份第二，2019 年核能发电量为629 亿千瓦时，相关设施完善、技术成熟，浙江有能力有条件落实核电发展规划。

第二，淘汰落后产能，加速产业转型。浙江省经济处在由高速发展向高质量发展转型期，现阶段要严格限制高能耗、高污染、低产出的企业及产业的发展，促进“高碳低能”产业的转型升级，从以前粗放式的经济增长方式逐步转变为高质量、高效率的经济增长方式。同时根据浙江省的实际发展情况，大力发展战略性新兴产业、数字经济产业和新能源产业，不断优化产业结构，走绿色低碳的发展道路。

第三，深化能源消费结构改革，推动构建新能源消费体系。虽然在近几年，浙江省逐步将新能源的发展放在重要的位置，出台落实了多项扶持政策，但是新能源在浙江省能源消费结构中仍只占一小部分。因此，要加大政策扶持力度，真正把以煤炭、石油等化石燃料为主的消费结构转变到以新能源为代表的清洁可再生能源为主，逐步改变当前对传统能源的过度依赖的局面，实现能源消费结构的低碳化。

第四，加大科研投入，加速新能源研发进程。新能源产业相较于其他产业来说是一个新兴产业，是一个比较年轻的产业。因此，浙江省要加大对新能源产业的科研投入，培养新能源企业的自主研发与科技创新能力，从生产源头上提高新能源供给，同时带动新能源消费的扩大。