制造业集聚背景下区域碳排放时空格局演变——以浙江省为例

刘 婕

（宁波大学 商学院，浙江 宁波 315211）

一、引言

目前全球气候变暖等一系列严峻的环境问题的出现，给人类生产生活带来了不利影响，究其根源，人类的社会经济活动造成大量化石能源被消耗，引起CO2等温室气体的过度排放，从而导致了环境污染问题。因此碳减排问题也成为全球关注的焦点及共识。为缓解环境压力，各国纷纷采取行动与措施。2015 年我国也在巴黎气候变化大会上提出了低碳减排的目标，即与2005 年相比，2030 年单位国内生产总值的二氧化碳排放需要减少60%～65%。但是我国国土面积辽阔，资源分布不均，处于不同地理位置的区域由于其资源禀赋、交通运输等基础设施建设不同导致了经济发展水平的差异，从而使得不同地区的产业结构、人口数量等有较大的差异，各地CO2排放量不同，因此需要对不同地区采取差异性的碳减排措施。而浙江作为“两山理念”的发源地，其低碳发展更受到广泛的关注。改革开放以来，浙江凭借其良好的区位条件与商业资源，经济得到了持续快速的增长，从最初的资源匮乏，到最终成长为经济发展水平较高的省份之一，制造业的发展起到了十分重要的作用，并且在省内逐步形成了极具特色的经济发展模式，即以块状经济为主的制造业集聚发展现状。同时，发展制造业的高投入、高消耗也对省内不同区域的碳排放产生一定影响，为此，在浙江省制造业集聚发展的背景下，阐明不同区域碳排放的时空演变特征，可以为不同地区制定适合自身发展现状的、合理的碳减排措施提供理论支撑与科学的参考依据，缓解制造业快速发展引起的能源消耗问题，实现制造业的低碳化发展。

我国学者针对碳排放问题也开展了大量的研究。从研究的范围来说，既有对国家、省域的研究，也有对市级、区县的研究。李峰等（2021）[1]结合夜间灯光数据和中国30 个省份的碳排放数据构建碳排放模型，对京津冀县域碳排放的时空变化格局进行分析。孙贵艳等（2020）[2]基于夜间灯光数据对长江上游地区的碳排放进行估算，进而分析其空间特征以及影响因素。从研究的内容上，有碳排放效率的测算、碳排放的空间分布特征、影响碳排放的因素等。李建豹等（2020）[3]运用非期望产出的SBM-DEA 模型并结合一系列分析方法测算了长三角地区的碳排放效率，研究结果显示碳排放效率的区域差异较明显。孙义等（2020）[4]在研究影响能源消费碳排放的因素时，建立了STIRPAT 模型，最终得出居民生活水平的提高和人口数量的增加均对碳排放量有显著的正向影响的结论。从研究方法看，主要是利用一些方法对碳排放量进行估算，如IPCC 方法、投入产出法等，其中IPCC 法运用较多；或利用空间相关性分析等研究碳排放的时空变化特征。马远和刘真真（2021）[5]在对不同的土地利用类型的碳排放进行估算时选取了IPCC 方法，并进一步对黄河流域碳排放的时空变化情况进行分析。彭璐璐等（2021）[6]利用投入产出法并结合结构分解分析的方法，测算了2002—2017 年中国居民消费间接碳排放水平，并对其进行空间相关性分析。

关于产业集聚发展水平的测算，国内外学者也有较多研究。潘宇峰（2021）[7]在分析我国战略性新兴产业与商贸流通业的互动机制中，使用区位熵测算了中国东部、东北、中部与西部地区的战略性新兴产业的集聚程度；许佳彬和李翠霞（2021）[8]等采用区位熵指数法测度了黑龙江省畜牧业的产业集聚情况，并在此基础上研究畜牧业产业集聚对县域经济增长的影响，结果表明二者之间存在“U”型关系。此外也有学者运用赫芬达尔指数、E-G 指数、区域基尼系数等来衡量产业的集聚程度。

根据文献梳理，可以看出人类生产生活以及经济发展都会带来对能源的大量消耗，因此一个地区的产业发展状况以及人口规模等均会影响该地区的碳排放水平，从而造成不同地区碳排放的差异化。并且浙江省制造业在发展过程中逐步形成了集聚式的发展模式，为浙江省的经济建设做出了巨大贡献，因此本文从制造业集聚的角度出发，对浙江省的碳排放状况进行分析，以期为浙江省的低碳化产业、经济发展提供理论支撑。文章第一部分为引言，概括研究背景并对相关文献进行综述。第二部分介绍本文使用的研究方法，主要包括制造业集聚程度的测算、Moran's I 指数的测算、核密度的分析方法等。第三部分对测算结果进行分析，最后得出结论，并提出浙江省制造业发展的对策建议。

二、研究方法

（一）数据来源

本研究使用的碳排放数据主要来源于CEADS发布的1997—2017 年中国区县以及地级市的化石能源消费CO2排放数据，其他与论文相关数据来源于《浙江省统计年鉴》以及相关地级市的统计年鉴。

（二）制造业集聚程度的测度

在衡量产业集聚程度的众多方法中，区位熵因其测算方法简便、便于理解等原因在众多学者的研究中使用较为普遍，它可以体现某一产业在研究区域内相对于高水平地区的专业化程度，更能体现出该产业在此地区的发展状况，也能够较好地反映该产业在研究区域内的集中水平，由于本文需要研究具体地区的制造业发展状况，并结合数据的可获得性，本文选择利用区位熵来衡量浙江省产业集聚水平，具体的计算公式如下：

式（1）中LQij为区位熵，即产业i 在地区j 的集聚程度，qij表示产业i 在地区j 的产值、就业人数等指标表示地区j 全部产业的产值、就业人数等指标表示产业i 在全国的产值、就业人数等指标，表示全国所有产业的产值、就业人数等指标。本研究以浙江省11 个市区为研究对象，选择以制造业就业人数与总就业人数为指标计算浙江省各市制造业相对于全省的集聚程度，熵值大于1 意味着该地区的制造业在全省范围内集聚程度较好，小于1 表示从全省范围来看，该地区制造业的集聚水平不高。

（三）分析碳排放的空间集聚特征的Moran's I指数

Moran's I 指数在区域碳排放的时空变化研究中应用较为广泛，它包括全局Moran's I 指数和局部Moran's I 指数（LISA）。全局Moran's I 指数（式1）可以反映研究区域总体的碳排放空间集聚特征，它的值介于-1～1 之间，大于0 表示区域间的碳排放具有空间聚集特性，当接近于1 时，聚集特征最强；小于0 时区域间的碳排放表现为空间分散的特征，当接近于-1 时，分散特征最强；当值为0 时，表示不存在空间相关性。局部Moran's I 指数（LISA）可以反映局部不同区域间碳排放的空间集聚特征，分为“高—高”聚集、“高—低”聚集、“低—高”聚集和“低—低”聚集四类。

（四）核密度分析

为考察1997—2017 年浙江省地区碳排放的动态演变特征，可以使用核密度分析方法进行刻画。该方法可以测算某一具体要素在它附近邻域中的密度。通过对具体数据进行核密度分析，可以得到其分布的一些特征，如数据的聚集状况。其原理是以P点为圆心，以带宽h 为半径，统计该圆范围内的要素点的数量并除以圆的面积[9]，其方程式如下：

该式就是以P 点为圆心的碳排放量核密度方程，n 表示距离尺度内所含区县数量，h 为距离带宽，即核密度估计法的尺度[10]，d（x，xi）为两点之间的欧式距离，k 为核密度函数。

三、研究结果

（一）浙江省内制造业集聚分析

本文基于2003—2018 年浙江省以及各市区制造业就业人数以及总就业人数根据（1）式计算出的区位熵如表1 所示，总体上看，2003—2018 年嘉兴、宁波、杭州三市区位熵全部大于1，说明该地区的制造业集聚程度位居全省前列；其次是绍兴，其区位熵除了在2003 年和2018 年小于1 之外，其他年份都大于1，也表示绍兴的制造业集聚程度较高，发展较好；温州在2003—2009 年间区位熵大于1，从2010 年开始小于1 并呈逐渐下降的趋势，说明温州的制造业发展逐渐衰退；而湖州相反，其区位熵在2009 年之前大都小于1，之后基本上大于1，表示湖州制造业发展势头较好，趋向于集聚；其他市区的制造业集聚水平相对不高，但台州和金华的区位熵呈逐年上升的趋势，舟山在2013—2016 年间区位熵大于1，丽水与衢州变化趋势不明显。

表1 浙江省11 市的制造业集聚程度

从各市区具体的制造业发展情况看，杭州经过多年发展，制造业集聚已形成一定规模。其中萧山区的化学纤维制造业、余杭区的机械制造业等领先于浙江省内其他地区；宁波也是全国领先的制造业基地，镇海区的石油加工炼焦及核燃料加工业、废气资源和废旧材料回收加工业、慈溪的电器机械及器材制造业等呈集聚发展模式；嘉兴地处浙江与上海、苏州的接壤之处，制造业集聚程度较高，经济发展较好。其中纺织、化工、家具等行业在省内具有明显优势，例如海宁的皮革行业、桐乡的石油炼化、涤纶纤维制造等行业；湖州也地处环杭州湾地区，经济发展也位居浙江省前列，长兴县的非金属矿物制品业、安吉县的家具制造业、吴兴区的黑色金属冶炼及压延加工等发展较好；而温州在2003—2009 年的制造业发展是处于领先地位的，因此集聚程度也较高，但是近些年，温州制造业的发展面临诸多问题，如资源短缺、不注重科研投入等，导致制造业发展逐渐衰退；此外绍兴的纺织业、舟山的船舶修造业以及金华义乌的工艺品制造业等都呈规模化发展；丽水、衢州等地制造业也有一定程度的发展，但集聚程度较低。

基于以上对浙江省各地区制造业集聚程度的分析，可以发现浙江省东北部地区的制造业集聚程度一直处于较高水平，而发达的制造业也会引起能源消耗问题，因此在此背景下，将进一步分析浙江省碳排放的时空演变特征。

（二）浙江省碳排放的时间演化特征

如图1 显示了浙江省11 个城市的碳排放量各自占全省碳排放总量的比重，从1997—2017年间，杭州、宁波、温州、嘉兴的碳排放量之和占浙江省总体碳排放量的比重约为50%，其中杭州碳排放量比重从1997—2002 年间趋于递减，2002 年之后无显著变化；宁波从1997—1999 年间碳排放量比重逐年递减，之后稳步上升，2013 年之后又出现逐年下降的趋势；温州碳排放量所占比重总体上呈波动下降的趋势；而嘉兴则呈波动上升的趋势。此外，金华、绍兴、台州的碳排放量也位居前列，其中金华碳排放量比重大体呈上升趋势，而绍兴、台州的比重变化较为稳定，碳排放量比重最小的仍然为舟山市。

图1 1997—2017 年浙江省各市区碳排放量比重图

（三）浙江省县域碳排放空间相关性分析

本文在对浙江省县域碳排放进行空间相关性分析时，选取了两种方法来构建空间权重矩阵，分别是基于queen 标准和rock 标准，通过对结果进行分析比较，发现前者计算得出的全局Moran's I 指数最大，效果更好，因此本文选用该空间权重矩阵进行接下来的分析。

从图2 中可以看出，1997—2017 年间浙江省县域地区全局Moran's I 指数介于0.2～0.35 之间，说明浙江省县域碳排放存在正相关性，空间集聚性较强，聚集程度从1997 年的0.331 下降到0.274，之后便呈现缓慢上升的趋势，从2000 年的0.278 增长到2013年的0.283，最后从2014 年开始下降。

图2 1997—2017 年浙江省县域碳排放全局Moran's I 指数

本文选择1997 年、2005 年、2010 年、2017 年四个年份作为样本年份，来分析浙江省县域碳排放量在空间上的相互关系。根据研究区域与其相邻地区之间的空间关系，可以将不同城市之间的局部空间集聚体征分为四类：高—高（H-H），表示核心地区与周围地区的碳排放量均处于较高水平，并且彼此之间存在正相关关系；低—低（L-L），表示核心地区与周围地区碳排放量水平均较低，且彼此存在正相关关系；低—高（L-H），表示核心地区本身的碳排放量处于较低水平，而周围地区的碳排放量较高，高值区域包围低值区域，彼此呈负相关关系；高—低（H-L），代表核心地区自身碳排放量处于较高水平，而周围地区碳排放量水平较低，低值区域包围高值区域，彼此之间存在负相关关系。

1997 年，高高聚集区有13 个，主要包括富阳市、德清县、桐乡市，海盐县和余姚市等浙江省东北部地区，且主要分布在杭州市、宁波市等经济水平相对较高的地区，这些地区的碳排放量较多，并且与邻近地区的碳排放联系密切，有较强的空间集聚性；低低聚集区有10 个，主要包括龙泉市、松阳县、平阳县和文成县等浙江省西南部地区，且主要分布在丽水市、温州市，这些地区经济发展状况处于较低水平，碳排放量较少，与周围地区的联系较弱；低高聚集区有6 个，主要包括象山县、嵊州市和安吉县等；高低聚集区仅有2 个，分别是永嘉县和莲都区。2005 年，高高聚集区有12 个，相较于1997 年有所减少，范围也发生了明显的变化，并拓展到了嵊州市、诸暨市等地区，低低聚集区有所减少，但整体变化不明显。2010 年高高聚集区进一步减少，低低聚集区增加到了13 个，并在2005 年的基础上扩展到了云和县、莲都区，高低聚集区仅剩衢江区。2017 的高高聚集区为9 个，相对于2010 年增加了安吉县，减少了海盐县、镇海区等，总体无显著变化。

（四）浙江省县域碳排放时空演变

采用ArcGIS 的自然间断法将浙江省的碳排放量划分为五个级别，分别为低碳排放（<38 万t）、较低碳排放（38 万t～87 万t）、中等碳排放（87 万t～181万t）、较高碳排放（181 万t～303 万t）和高碳排放（>303 万t），如图3 所示。

图3 1997 年（a）、2005 年（b）、2010 年（c）和2017 年（d）浙江省县域LISA 图

从1997 年、2005 年、2010 年和2017 年的碳排放时空分布来看，浙江省地区CO2排放量呈现持续增长的态势，具体可以概括为以下三个特征。

1.较高碳排放地区空间分布较为稳定，主要分布在城市中心地带。较高碳排放地区主要集中在长兴县、吴兴区、余杭区、萧山区、慈溪市、余姚市、上虞区等浙江东北部区域，并且长期以来有所增加。究其原因，这些地区主要集中在湖州、杭州、宁波以及金华等市区，在这些地区中污染密集型产业分布较为广泛，制造业集聚程度高，城市经济发展水平较快，基础设施建设也比较完善，并且人口数量较多，意味着对能源的消耗量较大，从而导致较高碳排放量地区主要集中在市中心。

2.中等碳排放地区环绕在较高碳排放地区周围，且范围变动较小。1997 年，中等碳排放主要集中在安吉县、海盐县、东阳市、宁海县等地；2005 年，东阳市、义乌市转变为较高碳排放地区，柯桥区转变为较低碳排放地区，中等碳排放地区有所减少，2010年又增加了桐庐县、象山县、柯桥区等地，2017 年，中等碳排放地区进一步扩大，金东区、路桥区、越城区、秀洲区等地也步入中等碳排放地区。由此可见中等碳排放地区主要集中在中心城市附近，制造业集聚程度相对较高，并且受中心城市的辐射带动作用较强，因此，中等碳排放地区便会环绕着碳排放较高的地区，范围也逐渐扩大。

3.较低碳排放地区主要集中在浙江西南部，范围变化趋势不明显。浙江省衢州市（开化县、常山县、江山市等县域）和丽水市（遂昌县、松阳县、云和县等县域）的碳排放量一直处于研究区域的较低值。这些地区制造业集聚程度不高，制造业发展水平不及杭州、宁波等城市，并且受城市功能定位的影响，第一产业及相关延伸产业占据重要地位，因此碳排放量少。

图4 1997 年（a）、2005 年（b）、2010 年（c）和2017 年（d）浙江省县域空间碳排放等级

（五）浙江省县域碳排放的空间结构演化特征

通过对浙江省县域碳排放进行核密度分析，得到了如图5 所示的浙江省地区碳排放核密度。可以看出1997 年浙江省的碳排放空间格局呈现“两主两副四核”结构，双主核心地区包括以杭州、嘉兴为中心的市区以及邻近地区和宁波市区以及邻近地区，双副核心地区包括台州、温州市区以及邻近地区。2005 年在1997 年“四核”结构的基础上，增加了以金华市区及周边县区为主的副核心区，随后在该地区逐步形成潜在的碳排放核密度较高值地区，并且以杭州、嘉兴市区及周边区县为主的主核心区域有所收缩，而以宁波市区及周边区县为主的主核心区域呈现出扩张的趋势。2010 年，浙江省提出要进一步推进生态文明建设，大力发展生态经济，推动形成高附加值、低排放、低消耗的产业结构，在一系列政策与措施的实施下，碳排放进一步得到控制，双主核心区域范围进一步减少，以台州、温州市区为主的副核心区域范围也有收缩的趋势。2017 年高核密度值地区持续收缩，较高核密度值地区有轻微的扩张趋势，总体空间范围基本不变。总体来看，主核心区域一直集中于嘉兴、杭州、宁波、绍兴等制造业集聚程度较高的地区，而制造业发展水平较弱的衢州、丽水等地核密度一直处于较低值。

图5 1997 年（a）、2005 年（b）、2010 年（c）和2017 年（d）浙江省地区碳排放核密度分析

四、结论与讨论

（一）结论

2003—2018 年间浙江省杭州、宁波、嘉兴等地区制造业集聚程度一直处于较高水平，因此碳排放量也较高。浙江省东北部地区的碳排放量也具有明显的空间集聚性，高高集聚区分布在湖州市、嘉兴市、宁波市以及杭州市等地区，这些地区自身的碳排放量和周围地区碳排放量均处于较高水平，彼此之间有着紧密的正向关联。低低集聚区分布在经济相对落后的浙江西南部地区，这些地区自身的碳排放量和周围地区的碳排放量处于较低水平，且彼此之间存在正向关联。

浙江省碳排放状况具有明显的空间特征，其中较高碳排放量集中在浙江东北部，这些地区的制造业集聚程度较高，中等碳排放量紧邻较高碳排放量地区，而西南部地区的碳排放量一直处于较低水平，这些地区的制造业集聚程度较低。碳排放空间格局从“两主两副四核结构”逐步演变为“五核结构”，并且以杭州、宁波为中心的主核心区域逐渐收缩，以温州、台州为中心的副核区域呈扩张趋势。

（二）讨论

浙江省地区在未来经济发展过程中应加强对碳排放影响因素的关注，如人口规模、产业结构等，加大对践行环保低碳的生活方式的宣传力度，增强居民的环境保护意识，树立绿色可持续的消费理念，积极鼓励居民进行绿色消费，让低碳发展深入人心。加大环境规制力度，严格控制企业的高排放项目投资审批，发展低碳绿色行业，促进新技术的研发与应用。逐步转变能源消费结构，在生产生活中减少对高消耗、高污染的化石能源的使用，如煤炭、石油等，加大对清洁能源（太阳能、生物能、风能等）推广与使用力度，积极推动产业结构向节能化、高级化发展，从而实现经济发展方式的实质性转变。对绿色低碳产业的发展给予大力支持，加大对绿色低碳技术的研发与使用力度，在制造业集聚区域内部建立符合低碳标准的绿色产业园区等，以点带面，推动全省实现制造业以及全产业的低碳化发展，为推动我国节能减排工作、实现双碳目标做出贡献。