甘肃省“双碳”数据可视化网站设计与应用

罗云中，陈春霞，王怀诗

（兰州大学管理学院，甘肃 兰州 730000）

0 引言

作为能源和资源大省的甘肃，能源和矿产资源的开采利用是其经济发展的重要驱动力。在碳达峰与碳中和（以下简称“双碳”）的愿景要求下，甘肃省面临着经济发展和环境约束的双重困境，要实现绿色循环低碳协调发展，更需要科学合理地规划。而规划的前提是对甘肃省的“双碳”进程和水平有着科学而清晰的认知。提高“双碳”相关数据的有效利用，一个重要的途径就是利用可视化技术方法对“双碳”相关数据进行高效地展示，以便发现和挖掘数据中隐藏的信息、知识和规律。然而，尽管现在已有许多碳排放数据库，但政府部门和相关企业却忽略了数据有效性和可视化等问题。许多“双碳”数据呈现形式较为单一，多维关联不足，多为Excel表格形式或者简单文字描述，不利于数据的挖掘和价值的发挥。同时，目前“双碳”情景下的数据可视化多用于政府和企业内部监测指挥平台，缺乏一个服务于广大人群、便捷的“双碳”数据可视化平台，以调动更广泛的学术研究、政府决策、企业行为等助力于“双碳”目标的实现。

因此，搭建面向多对象的甘肃省“双碳”数据可视化网站，集中展示甘肃省“双碳”数据，有助于各相关主体深入了解甘肃省“双碳”进程，提高低碳意识；也便于分析甘肃省“双碳”实现进程的特点及面临的突出问题，提出有针对性的模型和解决对策，促进甘肃省节能减排工作有序开展，也为其他地区提供一定的借鉴。

1 数据可视化网站设计

1.1 需求性分析

通过问卷调查法对网站需求进行调研。在对“双碳”认知方面，大部分人处在“听过，不了解”（43.11%）和“有点了解”（32.85%）状态。在个人与“双碳”的关系认知方面，74.30%的人认为“双碳”与个人自身生活密切相关，“双碳”目标的实现也离不开个人的努力，这表明大众基本认同“双碳”政策，对完成国家“双碳”目标的个人责任感较高。

可见，“双碳”信息的可获得性与公众对于“双碳”问题的关切度之间存在着较大差距。对于不了解“双碳”的原因，大部分人表示信息复杂，数据意义晦涩难懂及自身知识局限。为满足用户对“双碳”数据的可视化需求，在网站设计时主要关注以下两点：一是网站面向的人群应较为广泛，由于对“双碳”的认知参差不齐，因此信息的呈现和传达要易读易懂；二是严格选择指标和筛选数据，并以合适的数据可视化形式进行展现，系统和科学地展示“双碳”的实施过程及发展趋势。

1.2 总体框架设计

网站使用“前端页面+Flask框架、后端+MySQL数据库”的框架进行设计。使用Python进行数据爬取等方法获取数据并进行转化处理，后写入MySQL数据库。当前端页面向后端页面发送Ajax请求后，Flask为之提供数据服务调用的接口，将所需的数据传给前端。之后利用Echarts组件生成对应的图表，进行数据可视化呈现。

1.3 功能设计

网站主要关注4个主题方面的信息：“双碳”概况、近期情况、能源数据、个人碳足迹。其中，“双碳”概况部分包括从全国、省、市、县4个层级展现碳排总量和碳排强度；近期情况部分包括能源消费数据和电力生产和消费状况；能源数据部分包括甘肃省的能源清单和城乡、工业耗能、生活耗能、供暖等方面的能源消耗；个人碳足迹部分主要提供个人碳排放计算功能。数据来源有中国统计年鉴、甘肃省统计年鉴及月度数据、中国碳核算数据库、中国城市温室气体工作组数据等。

2 数据可视化网站实现

结合上文的网站框架设计和功能设计方案，基于中国“双碳”大数据指数体系，对甘肃省“双碳”数据可视化网站进行搭建。

2.1 “碳总览”板块

此板块主要包括全国的碳排放情况、各地区碳排总量、碳排强度和人均碳排放情况、甘肃省主要能源消耗、气温变化情况、环境空气质量综合指数等信息。其中，以地图的形式展示市级的碳排总量和碳排强度，直观呈现甘肃省不同地区的碳排放情况，便于分区域地认识和管理施策。增加2022年各市州级的环境空气质量综合指数，将民众生活和“双碳”目标有机联系起来，如图1所示。

图1 总体碳排界面

2.2 “碳感知”板块

此板块分为2个部分，分别是“近况”和“能源”。具体如下：生产和生活是碳排放的主要来源。“近况”展示了2022年每月的发电量和用电量情况、每月发电量类型占比情况、每月各主体用电量占比情况等信息。其中，每月的发电量和用电量统计采取表格交互的形式，用折线图呈现一定时间范围内的变化情况，饼图呈现每个月的发电量类型占比情况和各主体用电量占比情况，便于人们快速了解当前的发电结构和用电结构，如图2所示。

图2 甘肃省发电与用电结构信息界面

能源结构及其消耗是影响“双碳”目标实现的重要因素。“能源”部分涵盖综合能源平衡表，能源消耗变化情况，能源生产和消费情况，甘肃省生活能源消费情况等信息。图3着重展示了分行业的能源消耗情况，设置下链呈现功能，展示每种能源在各行业的消耗情况。此外，以12年的时间跨度对甘肃省总体能源消耗情况、城乡能源消耗、供暖能源消耗进行横纵的对比。

图3 能源碳排信息界面

2.3 “碳足迹”板块

通常进行碳减排的第一步是对个人碳排放有着清晰的认知。此板块为用户提供个人碳足迹计算器，从住宅、交通、生活、绿色习惯方面测算个人年度的碳排放情况，并给出所排放的碳所需的抵偿成本（图4），让用户能够通过自己的生活数据对个人碳排放有具体的认知，引导用户进行绿色生活。

图4 碳足迹板块

3 数据可视化及其分析

3.1 总体概况

总体上，甘肃省碳排量并不算高，但碳排放强度较大[1]。根据中国城市温室气体工作组2019年的统计，甘肃省碳排放量的全国排名位列第26位。中国碳核算数据库数据显示，2000—2019年，人均碳排放量和总排放量走势基本一致。甘肃省碳排总量不断升高，2009—2011年总排放量增长速度最快，2012年后总排放量逐渐减缓，基本维持在170至185百万t。可见，2009年以前，甘肃省经济发展基本上是粗放式的，高耗能重化工业加速发展，对化石能源需求很大。但随着西部大开发、西部新开发和“一带一路”合作倡议的实施，甘肃省经济得到可持续发展，人均GDP稳定增长，但甘肃省当时所面临的最大任务是实现经济快速增长，其所处的发展阶段和在全国经济发展中的地位决定了当时碳排放是生存型排放。2009年之后，甘肃省工业化和城市化发展，人们的生活水平也随之不断提高，而带来的结果就是生活耗能不断增长，碳排放和人均碳排放量保持高位增长。

值得注意的是，由于发展理念及举措的调整与完善，近年来碳排放效率不断提高，碳排放强度正呈现出下降趋势。这说明近些年来，甘肃省科学技术水平在进步，尤其是能源利用效率得到一定程度的提高。

3.2 能源碳排放情况

中国统计年鉴显示，2000—2019年，甘肃省能源主要为原煤、原油、天然气3种，能源碳排放量不断保持上升的趋势，2011年以后有小幅度浮动，碳排放量基本保持在同一水平。这表明甘肃省主要能源碳排量逐渐趋于饱和。一方面，在主要能源中，煤炭是大部分碳排放的来源。但随着甘肃省实施相关调整政策，天然气在能源结构中的比重逐渐上升。另一方面，即便能源消耗总量碳排放量的增速在2011年后逐步放缓，原煤在3种能源中的占比却不降反升，由2011年的67.33%增加至2019年的69.93%，能源结构优化成效并不显著。

3.3 电力生产和消费情况

甘肃省统计年鉴和月度数据显示，甘肃省主要有4种发电类型，分别是火电、水电、风电和光电。火电占比显著高于其他3种，几乎占当月发电总量的一半；光电占比最低，通常保持在当月总发电量的8%～9%。甘肃省的发电总量与火电发电量的变化起伏基本一致，火电仍旧是甘肃省最重要的发电来源。因此，甘肃省可通过优化电力供应结构、提高电力生产清洁化比率来为降低电力源碳排放量提供可行性和必要性。

与月发电量相比，甘肃省月用电量基本保持稳定且略低于当月发电量，存在21.6亿kW·h的月均过剩产能；其中，第二产业耗电量显著高于第一、第三产业和居民生活用电，月占比均超过70%。2022年11月，规模以上工业企业能源消耗量达到437.3万t标准煤，较上个月增长了7.3%。有色金属冶炼及压延加工业消耗了114.8万t标准煤，较上个月增长了6.5%。这些都表明甘肃省目前经济增长仍旧依赖于金属冶炼及压延加工业等耗能企业，并在一定程度上延缓和阻碍了“双碳”目标的实现。

4 甘肃省“双碳”问题及对策分析

4.1 甘肃省“双碳”问题

结合数据可视化结果，针对甘肃省碳排放水平和特点进行访谈，探讨现象和问题背后的成因，可归结为以下3个方面的突出矛盾。

4.1.1 经济发展和“双碳”目标之间的矛盾

从目前阶段来看，甘肃省现有的产业结构承担着经济发展和社会就业的双重任务。甘肃省的产业结构以第二产业为主，第一产业次之，第三产业发展相对落后，石油化工等高污染的传统行业对省内经济发展具有重大推动作用。能源如煤油等的使用产生的温室气体会造成气候变暖等问题，同时也制约了经济的可持续发展；而经济发展又需要能源的开发和利用，环境和生态保护与经济和社会发展会形成目标上的约束性。在生态环境保护和经济高质量发展之间的正负反馈需要寻求一个平衡点。因此，甘肃省一直面临着经济发展需要和低碳转型的两难境地[2]。

4.1.2 资源优势与技术贮备的矛盾

甘肃省有着较好的资源和能源禀赋，能源结构具有“富煤、贫油、少气、风光优渥”的特点。这为西北地区进行低碳减排转型提供了良好的先天条件。河西走廊地区地广人稀，有大片戈壁荒漠，为大规模开发可再生能源提供了良好的地质和地理基础。

但目前，甘肃省绿色低碳和新能源开发技术领域的发展情况还远不能满足能源结构调整和产业结构转型的需求，许多前沿性、原创性的研发成果、核心技术等发展不成熟。企业创新活力不足，研发及产业化能力有待提高。总的来说，甘肃省现有技术贮备和技术创新不足，无法将优厚的资源转化为经济转型的持续动能，节能减排的潜力巨大[3]。

4.1.3 需求侧减碳的实践有待提高

“双碳”涉及一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。实现“双碳”不仅仅是国家层面的任务，更是每一个社会成员的责任。甘肃省要实现“双碳”目标不能仅仅依靠生产端的节能减排，更要关注消费端的绿色低碳。

但当前整个社会层面普遍存在着“双碳”知识普及不够、居民低碳消费意识不强、公众对碳减排的参与积极性不足等问题。对于甘肃而言，在需求侧碳减排探索上还存在许多误区，如对需求侧相关减排实践仍未形成完整和清晰的认识，实践不够成熟且规模有限，绿色低碳消费供给不足和政策法规不完善，并由此制约需求侧低碳实践选择的偏差；而需求侧减碳的实践不足又反过来影响到甘肃省供给侧的绿色变革。

4.2 甘肃省“双碳”对策分析

针对上述问题，提出了以下模型（图5）。

图5 甘肃省低碳发展措施屋模型

4.2.1 结合实际，重视过程

西北地区是重要的能源基地，也是东部地区传统产业转移重要的目的地，对于经济发展和能源安全具有重大的历史和现实意义。因而，甘肃省实现“双碳”目标需正视发电、发热等行业的“牛鼻子”部门，做好产业增量的同时也要控制好碳排放，科学谋划产业结构的优化和调整方向[4]。

甘肃省现在正处于经济赶超型达峰区[5]。因此，甘肃省应从自身碳排放影响因素和影响动因出发，把握节奏，重视过程；同时利用系统性思维，抓主要矛盾，对重点、难点、热点和支点进行集中突破。在发挥优势的同时，也能尽快补齐短板[6]。

4.2.2 多方参与，协同发展

实现“双碳”目标的美好愿景离不开政府、企业和个人的共同努力。政府通过制定和完善相关的行业标准和创新激励政策，向企业传递明确信号，促使企业积极进行工艺改进，结构转型等。企业要给予政府及时反馈，推动政府做出政策调整与完善。政府应加强“双碳”的管理服务工作和绿色消费的激励引导，促进消费者低碳消费习惯的形成。需求侧减碳的实践反过来促进供给侧的绿色变革，并由此形成一个多方参与、环环相扣的良性发展格局。

4.2.3 立足优势，区域合作

地区差异性为区域间通过合作产生协同提供了可能性。西部地区可以向东部地区输送能源，承接东部的碳密集型产业，提供碳密集型产品，促进东部的低碳发展。而东部地区可为西部地区提供节能技术、智力支持等，促进西部地区产业结构低碳转型及新能源发展[7]。东西互助，区域合作，前端减排，末端减量，这些都有利于形成绿色创新共同体，推动“双碳”目标在全国层面上的实现[8]。

在区域合作的同时，一方面需要坚持国家总目标，划分每个地区贡献度，进行指标拆解，进行碳交易，统一大市场；另一方面需要执行差异化政策，根据自身条件，有选择性地借鉴东部地区的成功经验。如东部地区现在主要面临瓶颈期，在市场、经济、人才条件优越下，需着重技术创新。中部地区主要是以工业为主，需要着重调整产业结构，转化新动能，淘汰落后产能。西部地区有天然能源优势，可进行能源转型，减少化石等矿产的依赖性，同时与中东部地区优势互补。尽管每个地区侧重点不同，但最后都需达到均衡发展。

综上所述，甘肃省碳排总量较低，但强度较大，甘肃省应科学处理各种矛盾，把握好能源大省的地位和优势，关注供给侧和需求侧共同减排，有计划、分阶段地进行低碳转型，形成甘肃减排特色，为“双碳”目标贡献甘肃智慧与方案。