新疆生产建设兵团高排放产业碳足迹评估及经济增长脱钩效应研究*

朱金鹤 庞婉玉

一、引言

当前我国正大力推进生态文明建设，把应对气候变化融入国家经济社会发展中长期规划，稳步践行绿色、循环、低碳的发展道路。2020年以来，我国多次就减排减碳提出目标任务。党的十九届五中全会提出的到2035年基本实现社会主义现代化远景目标中就包括“碳排放达峰后稳中有降”；2020年12月16日召开的中央经济工作会议也部署做好碳达峰、碳中和工作，指出“我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和”。碳排放是导致全球气候变暖、温室效应、各类极端恶劣天气与自然灾害的直接诱发因素。控制工业碳排放、解决好碳排放问题，既是新疆生产建设兵团倒逼高排放产业低碳化转型的关键，也是新疆生产建设兵团响应中央号召向绿色、循环、低碳发展转型的重要途径。

长期以来，新疆生产建设兵团(以下简称兵团)部分产业存在“高污染、高能耗、高排放”的高碳发展模式。2005～2018年，全国工业行业能源消费量从159491.63万吨标准煤上升至311151万吨标准煤，年均增长率为5.28%，工业万元GDP碳排放量年均增长率为1.32%；新疆和兵团规模以上工业企业能源消费量分别从6023.64万吨标准煤和396.81万吨标准煤上升至12951.96万吨标准煤和5297.21万吨标准煤，年均增长率分别为6.07%和22.06%，工业万元GDP碳排放量年均增长率分别为-3.93%和3.40%。①由此可见，兵团工业企业能源消费及工业万元GDP碳排放量年均增长率远远高于新疆乃至全国水平，这种以“棕色”化石能源为基础的发展模式导致兵团自然生态环境恶化和资源利用率低下，严重制约了兵团经济社会可持续发展。因此，为构建绿色低碳循环发展经济体系，顺利实现我国碳达峰、碳中和目标，兵团在低碳绿色经济转型背景下必须将节能减排增效放在突出位置。碳达峰和碳中和背景下，对高排放产业碳足迹评估及碳排放与经济增长脱钩效应研究，可以推动兵团经济低能耗发展，有助于实现产业结构的低碳绿色转型和区域的低碳化发展；同时，探讨低碳路径还能提升兵团绿色经济发展水平，有助于兵团建设美丽文明的新型社会。

二、文献综述

近年来，探究碳足迹、碳排放与经济增长的脱钩关系一直是国内外学术界研究的热点。一方面，全球化加速、科技进步给人类社会带来丰富物质成果的同时，人类活动对气候系统的影响是明显的，碳足迹是衡量人类活动对环境影响和压力的一种普遍被认可的温室气体排放评价方法。国外学者不仅对国家层面碳足迹进行了分析，也对部门产业的碳足迹开展了评估；国内学者采用不同的方法对国家层面、省域层面和市域层面的碳足迹、人均碳足迹和碳足迹产值等方面展开了深入研究。另一方面，国内外学者对碳排放问题的研究，主要集中在国家、省域和市域等层面，对区域工业能耗碳排放的研究较少；研究用到的方法主要为ESDA、时空地理加权回归(GTWR)方法、LMDI分解方法、STIRPAT模型、地理探测器模型等；研究内容包括碳排放的影响因素、碳排放脱钩、碳排放时空演变等，其中，碳排放脱钩是经济增长与碳排放之间关系不断弱化乃至消失的理想化过程，即当实现经济增长的同时，碳排放量增速为负或者小于经济增速可视为脱钩，其实质是度量经济增长是否以资源消耗和环境破坏为代价，相关研究一般集中在行业层面和地区或国家层面；研究方法上，碳排放脱钩情况实质就是碳排放的经济增长弹性情况，弹性是衡量各地区低碳状况的主要工具，目前被广泛使用的碳排放脱钩状态测度方法主要有三种，分别是OECD组织提出的脱钩因子法、Tapio提出的脱钩弹性系数法和基于IPAT方程的脱钩评价法。

从上述文献可知，已有研究主要集中在区域层面和省域层面，缺少对特定区域和特殊管理体制的兵团高排放产业碳足迹评估及经济增长脱钩效应进行研究的文献。基于此，本文边际贡献大致体现在以下两个方面：一是研究尺度上，选择国家实行计划单列的特殊社会组织的兵团作为研究区域，以丰富碳减排相关研究；二是从区际领域与省际领域深入到中观行业领域，将碳足迹测算和脱钩理论应用于兵团高排放产业碳排放相关研究中，拓展了研究视角。

三、研究方法与数据来源

(一)碳排放测算方法

借鉴已有文献，并结合兵团能源消费实际情况，其涉及的主要能源消耗有煤炭、石油、天然气、水电及其他能源。由于电力和其他能源中的风能、太阳能的燃烧所产生的碳排放相对较小，通常被学者称为“零碳能源”，故不作为产生碳排放量的能源消耗指标。考虑到能源数据的代表性及兵团能源数据的可获取性，本文将主要对兵团整体及相关行业的煤炭、石油和天然气三种主要能源消费所产生的碳排放量进行估算。基于此，本文参考韩媛媛等(2020)对京津冀地区工业CO2排放测度方法计算兵团高排放产业碳排放量：

(1)

其中：Ci表示第i类能源的碳排放量；Ei为第i类能源消费量；Fi为某一能源的碳排放系数；i=1，2，3 分别表示煤、石油、天然气。本文采用国家发展和改革委员会能源研究所公布的碳排放系数进行碳排放量的核算，其中，煤炭、石油、天然气三种能源的碳排放因子分别为0.7476、0.5825、0.4435。

(二)碳足迹测算方法

碳足迹法是一种用于研究人类活动对环境产生影响的分析工具，表示在一定社会发展水平、技术水平、生活方式和消费模式下，在一定空间范围内人类所有经济活动的能源资本消费和生态系统的能源提供。碳足迹主要由植被吸纳碳排放的面积来表示，即1公顷植被1年吸纳的碳量，反映了绿色植被的固碳能力。参考郭运功等(2010)的研究，能源利用碳足迹的计算公式为：

(2)

其中：i为煤炭、石油和天然气3种能源；Ci为i能源人均碳排放量；Di为i能源土地转换系数。具体来说，就是根据煤炭、石油和天然气三种能源实物消费量按照公式(1)转化为碳排放量后，再通过煤炭、石油和天然气三种能源人均碳排放量与土地碳吸收系数(见表1)的比值计算出各类能源利用的碳足迹。

表1 能源利用的碳排放转换系数表②

(三)脱钩分析模型

“脱钩”是探讨经济发展与环境污染之间的关联性的有效工具。经济合作与发展组织(OECD)将其应用到研究经济发展与环境能源消耗方面，“脱钩”逐渐演变为测度经济发展与环境资源消耗之间的压力状况、衡量经济发展模式可持续性的工具。考虑到Tapio脱钩模型不仅可以通过构建因果链来分析各种因素对脱钩指标的影响，而且Tapio弹性系数法可以有效克服计量纲变化的影响，因此，本文参照Tapio脱钩分析模型，选取兵团高排放产业碳排放量和兵团工业行业能源消费总产值来研究兵团2005～2018年的碳排放与经济增长之间的脱钩关系。参考孙叶飞(2017)的研究，计算公式如下：

(3)

其中：YC，G表示碳排放与经济增长的脱钩指数；%ΔC和%ΔGDP分别表示碳排放增长率和经济增长率；C0和GDP0分别表示基期的碳排放量和GDP；Ct和GDPt分别表示t时期的碳排放量和GDP；ΔC和ΔGDP分别表示碳排放和GDP的增加值。参照田云等(2012)、方佳敏等(2015)的研究，根据不同的YC，G、ΔC和ΔGDP值划分8种不同的脱钩状态(见表2)，其中，最理想的状态是强脱钩状态，表明经济增长为正而碳排放增长为负，也就是经济增长的同时环境压力却在下降；与强脱钩状态正好相反的是强负脱钩，表明经济增长为负而环境压力却不断增加，是最不理想的状态。

表2 能源消费碳排放与经济增长的脱钩状态对照表

(四)数据来源

考虑到数据的可得性与可比性，本文的研究区间界定为2005～2018年，涉及的数据包括兵团高排放产业碳排放测算、碳足迹测算和脱钩特征三个方面的数据。碳排放测算和碳足迹测算过程中涉及煤炭、石油和天然气三种能源实物量数据以及折标准煤系数和碳排放因子，该部分数据来自《新疆生产建设兵团统计年鉴》和IPCC《国家温室气体排放清单指南》。脱钩特征涉及工业经济增长变量，参考方佳敏等(2015)的研究，工业经济增长变量用工业行业总产值来表示，采用兵团工业行业能源消费总产值来表示，数据源于《新疆生产建设兵团统计年鉴》。

四、实证分析

(一)兵团高排放产业的识别

高排放产业也被称作高耗能产业、高碳产业，是通过产业之间的相互比较产生的，具有一定的地域属性和发展阶段属性，由于标煤量与碳排放量密切相关，两者基本呈正比例关系，故可通过比较标煤量消耗，得出其碳排放情况。基于此，首先，采用兵团规模以上工业企业的能源消耗数据，测算2005～2018年兵团规模以上工业分行业的标煤量；其次，对测算得到的兵团2005～2018年规模以上工业企业标煤量进行比较(见表3)，发现排名前10位的产业是电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业，石油、煤炭及其他燃料加工业，非金属矿物制品业，食品制造业，黑色金属冶炼和压延加工业，农副食品加工业，纺织业，煤炭开采和洗选业，化学纤维制造业；最后，计算2005～2018年这10个产业占兵团规模以上工业企业综合能源消耗量的比重(见表4)，发现这10个产业能源消耗量占兵团规模以上工业企业综合能源消耗量的比重均超过60%，故解决好这10个产业的碳排放问题将极大地促进兵团工业的低碳发展。因此，本文选择研究的兵团高排放产业为电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业，石油、煤炭及其他燃料加工业，非金属矿物制品业，食品制造业，黑色金属冶炼和压延加工业，农副食品加工业，纺织业，煤炭开采和洗选业，以及化学纤维制造业等10个产业。

表3 新疆生产建设兵团2005～2018年排名前10位产业及其能源消耗量统计表 (单位：万吨标准煤)

续表

表4 2005～2018年10个产业占新疆生产建设兵团工业综合能源消耗量比重统计表

(二)兵团高排放产业碳足迹描绘

1.兵团高排放产业总碳足迹分析

从兵团高排放产业能源利用的总碳足迹来看，2005～2018年的主要能源利用的总碳足迹整体呈现上升的趋势(见表5)。兵团高排放产业主要能源利用的总碳足迹2005～2016年一直处于上升阶段，从0.1636公顷/人上升到1.9503公顷/人；2017～2018年有所下降，从1.9503公顷/人降到1.8153公顷/人；但是2018年与2005年相比，兵团高排放产业总碳足迹增加了1.6517公顷/人，比2005年总碳足迹上涨了10.1倍。能源利用的总碳足迹呈现先增加后减少的变动趋势，究其原因，可能是近年来兵团工业化和城镇化快速推进使得兵团高排放产业能源消耗量不断上升，进而导致能源利用的碳足迹不断增大；2017～2018年总碳足迹出现下降趋势，其原因可能是兵团积极响应国家能源供给侧结构性改革，以及根据生态环境治理要求大力推进新能源和可再生能源开发利用，一定程度上缓解了兵团高排放产业能源利用的碳足迹持续上涨的趋势。

从兵团高排放产业各类能源利用的碳足迹来看，2005～2018年不同类型能源的利用中煤炭对兵团高排放产业碳排放量的贡献率比重过大，以天然气为代表的清洁能源的贡献率过小(见表5)。首先，煤炭利用的碳足迹最大。其碳足迹呈现明显上升趋势，煤炭利用的碳足迹从2005年的0.1636公顷/人上涨到2018年的1.8148公顷/人，上涨了10.1倍；其次，天然气利用的碳足迹仅次于煤炭。天然气利用的碳足迹存在较小转折，呈N型走势，天然气利用的碳足迹从2005年的0公顷/人上涨到2014年0.0005公顷/人，2015～2016年天然气利用碳足迹下降到0.0004公顷/人，2017～2018年天然气利用总碳足迹再次上升至0.0005公顷/人；最后，石油利用的碳足迹最小。石油利用的碳足迹呈倒V型走势，最高为2013年0.0000492公顷/人。可以看出，兵团的一次能源利用结构长期得不到优化，天然气等清洁优质能源的占比较低，煤炭在一次能源利用中的占比过高，且煤炭利用的碳足迹是总碳足迹的重要组成部分，“以煤为主”的一次能源利用结构是造成能源利用效率低下和环境污染严重的主要原因。

表5 新疆生产建设兵团高排放产业总能源利用及各能源利用碳足迹统计表 (单位：公顷/人)

2.兵团高排放产业分行业碳足迹分析

对兵团高排放产业分行业碳足迹进行分析，可以得出结论：煤炭利用的碳足迹是总碳足迹的重要组成部分，而兵团高排放产业中电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业，以及石油、煤炭及其他燃料加工业等三个行业构成总碳足迹，应重点对这三个行业的能源结构进行改造和革新(见图1、图2、图3)。一方面，在兵团高排放产业能源利用的总碳足迹中，电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业，石油、煤炭及其他燃料加工业等三个行业排名靠前，占比为86.57%；其中，电力、热力的生产和供应业2005～2018年总碳足迹呈上升趋势，2005年最低、为0.095公顷/人，2018年最高、为0.983公顷/人，2018年比2005年上涨了9.35倍；化学原料及化学制品制造业2005～2018年总碳足迹呈倒V型走势，2005年最低、为0.000公顷/人，2015年最高、为0.374公顷/人，2018年总碳足迹为0.295公顷/人；石油、煤炭及其他燃料加工业2005～2018年总碳足迹呈波动上涨趋势，2005年最低、为0.016公顷/人，2016年最高、为0.559公顷/人，2018年为0.380公顷/人，是2005的23.75倍。另一方面，在兵团各高排放产业分类型能源利用的碳足迹中，首先，煤炭利用的碳足迹对总碳足迹的贡献最大，其碳足迹与总碳足迹变动趋势相同，电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业以及石油、煤炭及其他燃料加工业等三个行业是兵团煤炭利用碳足迹的主要构成，占比为85.91%；其次，天然气利用的碳足迹对总碳足迹的贡献次于煤炭，主要由电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业和非金属矿物制品业构成，占比为88.84%；最后，石油利用的碳足迹对总碳足迹的贡献最小，主要由化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业构成，占比为98.51%。

图1 2005～2018年新疆生产建设兵团高排放产业分行业总碳足迹(煤炭利用碳足迹)变化图

图2 2005～2018年新疆生产建设兵团高排放产业分行业天然气利用碳足迹变化图

图3 2005～2018年新疆生产建设兵团高排放产业分行业石油利用碳足迹变化图

(三)兵团高排放产业碳排放与经济增长脱钩关系分析

1.兵团高排放产业总碳排放与经济增长脱钩关系分析

利用Tapio的脱钩指标及脱钩公式，以2005年兵团高排放产业总碳排放量和工业企业能源消费总产值为基数，测算出2005～2018年兵团高排放产业的碳排放增长率和工业企业能源消费总产值增长率之后，再根据两者的增长率比测算出脱钩值，结果见表6。需要指出的是，在本小节的研究区间内兵团高排放工业产业不存在△GDP<0的情况，因此，兵团高排放产业经济增长与能源消费碳排放脱钩状态中不存在衰退连接、衰退脱钩、弱负脱钩、强负脱钩等4种情形。

兵团高排放产业经济增长与能源消费碳排放之间的脱钩状态在研究区间内呈现波动状态，其脱钩类型主要以弱脱钩和扩展负脱钩为主。从整体上看，兵团高排放产业经济增长在保持正向的同时，其碳排放增速并未减缓，兵团高排放产业经济增长与能源消费碳排放之间的脱钩状态在2005～2006年、2008～2009年、2009～2010年、2014～2015年、2017～2018年表现为弱脱钩，即碳排放增长率和经济增长率均大于0，脱钩系数位于区间内(0，0.8)；在2007～2008年和2016～2017年表现为扩张连接，即碳排放增长率和经济增长率均大于0，脱钩系数位于区间内(0.8，1.2)；其余年份均表现为扩展负脱钩，即碳排放增长率和经济增长率均大于0，脱钩系数位于区间内(1.2，+∞)。兵团高排放产业经济增长与能源消费碳排放之间的脱钩状态并未从弱脱钩状态顺利转向强脱钩状态，究其原因，一方面，可能是兵团高排放产业工业能源消费主要以煤炭为主，而一些绿色清洁能源使用占比小，这种能源消费结构虽然使产业GDP增长了，但也增加了碳排放量，阻碍了产业从弱脱钩状态向强脱钩状态转变；另一方面，维持特定经济增长速度的政策具有优先地位，客观上阻碍了技术进步与经济结构转型升级，在短期内难以用低能耗、高技术的产业来代替。

表6 新疆生产建设兵团高排放产业经济增长

2.兵团高排放产业分行业碳排放与经济增长脱钩关系分析

从兵团前10个高排放产业碳排放与经济增长脱钩类型来看，兵团控制和消减高排放产业煤炭消费总量效果显著，70%的高排放产业碳排放与经济增长的脱钩状态有所改善或保持稳定，但还需要对隶属于六大高耗能产业的电力、热力的生产和供应业，非金属矿物制品业以及化学纤维制造业的碳排放量进一步管控，以提高兵团高排放产业碳排放控制能力(见表7)。首先，兵团高排放产业中碳排放与经济增长脱钩状态有所优化的产业是：化学原料及化学制品制造业，石油、煤炭及其他燃料加工业，食品制造业，黑色金属冶炼和压延加工业，农副食品加工业，以及煤炭开采和洗选业，这些产业的脱钩状态从初始年份的弱脱钩或扩展弱脱钩状态优化为最后年份的强脱钩状态；其次，兵团高排放产业中碳排放与经济增长脱钩状态下滑的产业是：电力、热力的生产和供应业，非金属矿物制品业，以及化学纤维制造业，这些产业的经济增长与碳排放脱钩状态从基期的弱脱钩乃至强脱钩转变为最后年份的扩张负脱钩；最后，兵团高排放产业中碳排放与经济增长的脱钩状态较为稳定的是纺织业，基本为强脱钩状态。研究结果表明：一方面，兵团对化学工业、石油工业、食品工业、有色工业、煤炭工业以及纺织工业依法依规进行的煤炭减量、淘汰落后产能工作成效显著，使得这些行业能源消耗增速小于同期经济增速，能源利用效率有所提高；另一方面，兵团对电力、热力的生产和供应业，非金属矿物制品业，以及化学纤维制造业这三个高耗能产业未实现精准施策，其煤炭总量控制与清洁能源使用并未同步进行，导致其能源结构不合理，碳排放增速高于同期经济增速，能源利用效率低下。

表7 新疆生产建设兵团高排放产业分行业碳排放与经济增长脱钩状态统计表

续表

续表

五、结论与建议

(一)结论

本文对2005～2018年兵团高排放产业碳足迹进行测算并探究其发展规律之后，又基于Tapio脱钩模型计算兵团高排放产业碳排放与经济增长脱钩指数，并对碳排放的脱钩效应进行分析，得出结论如下：

第一， 兵团高排放产业碳足迹与不同能源利用碳足迹均呈现上升趋势。整体上看，兵团高排放产业多以化石能源中的煤炭为主，天然气等绿色清洁能源较少，对环境资源的破坏较大；分行业来看，电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业，以及石油、煤炭及其他燃料加工业等三个行业既是碳总足迹，也是煤炭利用碳足迹的主要构成部分。

第二， 兵团高排放产业碳排放与经济增长的脱钩状态主要以弱脱钩和扩展负脱钩为主。整体上看，兵团高排放产业存在一定程度的弱脱钩效应，与实现强脱钩还有一定差距；分行业来看，除电力、热力的生产和供应业，非金属矿物制品业，以及化学纤维制造业外，其余高排放产业碳排放与经济增长的脱钩状态均有所改善。

(二)建议

第一，积极培育新能源产业，引导传统产业能源结构调整。一方面，兵团各研究所等研发机构可充分利用新疆光、热、风、水、生物质等资源优势，形成以锂离子电池、太阳能电池、风力发电设备和地热能综合利用为主的新能源产业；另一方面，鼓励兵团高排放产业及时采用当前最先进的生产工艺和设备实现节能，借助科技手段研发最新生产工艺、生产技术，积极调整企业生产能源结构，尤其需要对电力、热力的生产和供应业，化学原料及化学制品制造业，以及石油、煤炭及其他燃料加工业等行业的能源结构进行改造和革新。

第二，加大技术研发投入，注重科学技术引进。一方面，兵团可通过财政补贴、税收优惠和绿色信贷等多种激励措施激发企业研发创新低碳技术，并引导企业增加对燃煤高效发电技术、脱碳与去碳等技术方面的资本投入；另一方面，积极学习和借鉴其他地区在低碳技术领域的先进技术，通过大量引进高新技术人才，积极培育低碳生产技术和排污技术等先进技术，推动引进技术本土化和再创新进程，进一步形成兵团独特的技术优势。对于目前碳排放与经济增长脱钩效果较差的高排放产业，如电力、热力的生产和供应业，非金属矿物制品业以及化学纤维制造业等产业，兵团应将实现其碳排放与经济增长脱钩作为工作重点，以保证兵团高排放产业实现深度脱钩。

注 释：

①工业能源消费量及年均增长率根据2006～2019年《中国统计年鉴》《新疆统计年鉴》《新疆生产建设兵团统计年鉴》数据计算得出。

②数据源于世界自然基金会(WWF)网站。