文摘
以环渤海地区为研究对象,基于能源消费的相关数据,GDP和能源结构从2000年到2019年,省市的碳排放总量预测从2020年到2050年。碳排放峰值情况每个省份和直辖市的渤海湾地区也进行了分析。比较分析中山峰的省市进行了。结果显示如下:(1)预计,北京将在2025年之前达到碳的峰值。天津预计在2030年之前达到碳的峰值。可再生能源开发利用技术的两个直辖市是至关重要的实现碳峰能源强度已经很低的时候。(2)山东和山西有一个沉重的能源结构,是coal-minded,和能源强度高,而可再生能源的替代率相对较低。山东、山西预计达到碳排放峰值2030左右。辽宁也有沉重的产业结构的问题,并预测在2027年之前达到碳排放峰值。(3)河北本身依赖于北京,和它的可再生能源利用技术相对先进。 It is predicted to reach the carbon peak before 2026. The energy intensity of Inner Mongolia has decreased rapidly, and it is predicted to reach the carbon peak before 2029. Therefore, according to the forecast results and the analysis of the similarities and differences among the provinces and cities, some specific suggestions for the optimization of the energy structure and the development of renewable energy in each province and city have been proposed in order to promote the comprehensive realization of the regional carbon peak goal in the Bohai Rim region.
1。介绍
中国是世界上第二大经济体,世界上最大的能源消费国之一。很长一段时间,最重要的原因之一是中国严重的碳排放问题是能源消费结构以煤炭为主。中国致力于碳高峰和碳减排带来了巨大的国内能源结构转型的压力和挑战。2020年9月22日,中国政府发表重要讲话在第75届联合国大会一般性辩论。中国政府指出,“中国将增加其在全国范围内确定贡献,采取更加有力的政策和措施。二氧化碳排放将努力在2030年之前达到一个峰值,力争到2060年实现碳中和。“能源结构的调整是一个巨大的中国面临的实际问题,包括经济的协调发展,能源,和技术。中国能源结构的改善,有效替代传统能源的新能源、能源结构调整、技术要求和经济发展的方向直接影响碳排放峰值的目标。
环渤海地区是一个重要的在中国沿海经济圈。的土地面积约占中国总面积的60%,国民生产总值约占全国的40%。2015年之后,环渤海地区的能源消费约占中国的43%,和碳排放总量约占中国52%的碳排放。这一地区的发展直接影响中国的整体经济增长,能源消耗和技术发展。环渤海区域的协调发展,促进了中国经济的快速发展。也有一些实际问题,如依赖于传统产业和能源结构不足。这些严重影响中国在2030年碳排放峰值的目标。本文以环渤海地区为研究对象,并使用碳排放预测分析的基本模型的碳排放峰值情况在渤海湾地区省市。
公众越来越关注全球变暖问题,学者们也进行了全面、深入的研究和分析在不同国家碳排放的峰值。大多数学者的研究观点,大多数发达国家已经通过了碳排放的高峰,因为他们的早期工业化。中国是最大的发展中国家,仍处于工业化和现代化的阶段,尚未达到碳排放的顶峰。大量的国内学者使用不同的数学和经济的方法来预测中国未来的碳排放。一些学者直接使用系统模型来预测在未来碳排放的总量。主要方法包括灰色预测模型和可计算的一般均衡(CGE)模型。灰色模型最初是用来预测能源消费需求和供应。后来,灰色模型被用来预测碳排放。Pao et al。1利用伯努利非线性灰色模型(NGBM)预测碳排放的三个指标,能源消耗和实际产出。预测结果表明,从2011年到2020年,中国的平均年复合排放,能源消耗,和GDP增长到4.47%,−0.06%,和6.67%,分别。小王,你们(2)利用非线性灰色多元模型预测中国化石能源消费的碳排放。黄等。3]探索16潜在的碳排放影响因素,利用灰色关联分析来确定碳排放密切相关的因素。你们et al。4)提出了一个新颖的时滞多变量灰色模型测量有限公司2中国交通行业排放的积累的影响。朱和凌5用来计算一般均衡理论,构建一个动态CGE模型,得出的结论的碳减排政策,促进产业结构优化。李等人。6)使用广义分裂指数法发现GDP累积贡献率最高的碳排放在我国的建筑行业。
此外,格罗斯曼和克鲁格(7]讨论了环境库兹涅茨曲线(EKC”的缩写)环境条件和经济增长之间的关系。Debdatta和Subrata8]研究了二氧化碳排放量之间的协整关系和经济活动和测试环境库兹涅茨曲线(EKC)假说。林和江9)使用传统的EKC模型模拟和二氧化碳排放预测和比较研究和预测中国的二氧化碳排放。江et al。10)使用环境库兹涅茨曲线定量研究煤炭消耗量之间的关系,经济发展,和碳排放量,结果表明,中国尚未达到“拐点”。
然而,大多数学者分解和碳排放的影响因素进行分析,然后使用场景分析预测未来碳排放。的主要模型分解碳排放的影响因素包括埃尔利希和霍尔德伦(提出的一个11),环境(I)的模型等于人口(P)的产物,富裕(A)和技术(T)(简称“IPAT”)。随机影响模型的回归在人口、财富和技术略“STIRPAT”。对数平均本指数(简称为“LMDI”)的二氧化碳排放驱动因素分解方法提出了Ang et al。12]。曲和郭13]STIRPAT模型用来预测未来对中国碳排放达到峰值并提出,如果经济和社会发展保持一个合理的碳排放强度下降,中国的峰值时间应在2020年和2045年之间。王等人。14)使用扩展STIRPAT模型基于经典IPAT身份确定新疆能源碳排放的主要因素。林等。15)关注的影响扩展STIRPAT模型对二氧化碳排放量在non-high-income国家城市化和经济发展。Chang et al。16)使用STIRPAT模型来研究人口规模的影响,不同地区人均GDP、能源结构、能源强度、城市化水平、工业化水平有限公司2排放。关丽珍et al。17]采用LMDI分解影响碳排放的因素分解模型的物流产业。茶和徐18)进行了一次深入分析中国实现四个路径和场景的排放总量控制和排放峰值IAMC模型的基础上,仔细测试的相关条件,并提出合理的建议在此阶段目标。李等人。19)建立一个评估框架的省级碳排放驱动程序使用系统动力学建模。研究的一部分也将直接使用场景分析预测未来碳排放(20.- - - - - -24]。
2。模型结构、参数确定和数据源
2.1。分解综合碳排放系数基于IPAT模型
碳排放预测的研究方法主要包括IPAT模型中,岩石的身份,STIRPAT模型和跳跃模型。合理优化IPAT方程有潜在的碳排放预测。IPAT方程被埃尔利希等人在1971年首次提出。它系统地反映了人口之间的关系、经济、技术和环境。模型可以分解,根据实际情况和影响因素分析可以明确哪些因素对环境的影响最大。的影响是最大的,方程的一般形式如下:
其中,(影响)代表人口对环境的影响,(人口)代表的人口研究区域,(富裕)代表人均产出(技术)代表单位经济产出对环境的影响,这是由技术进步水平。当研究人口对环境的影响,我们使用排放,水平和单位的能耗来代替 , ,和 。公式如下所示:
此外,考虑到能源结构对排放的影响,岩石(25]提出了岩石方程,分解影响因素通过构造一个链产品进一步提高结果的准确性。计算公式如下:
其中,代表了能源消费总量, , 代表的碳排放系数我th能量,表明消费类型我能量, 表示能源结构。此外,当使用IPAT模型进行预测,未来人口变化周期必须首先预测。这也是一个因素,导致预测结果之间存在较大的差异。因此,公式(3)简化:
从公式(4),我们知道短期内碳排放的变化只受经济总量的影响,能源强度和能源结构。假设的年增长率是由和是单位的能耗的降低率 。让代表的综合碳排放系数能源结构的调整,也就是说,优化能源结构的系数。基于模型的改进,朱et al。26)结合的定义的单位能源消耗的还原速度 ,的单位能耗之间的关系在当前时期和单位的能耗时期t可以表示为
也就是说, 。
因此,二氧化碳排放量可以表示为
从(5)(7之间的关系),当前二氧化碳排放和二氧化碳排放t可以推导出:
在公式(8),我们引入率的变化所带来的综合碳排放系数的优化能源结构。其中, , 代表着全面的碳排放系数t期间,代表基期的综合碳排放系数,代表了二氧化碳排放总量中t期,代表总二氧化碳排放基础时期。
根据目前的技术水平和技术发展,考虑到能源结构优化的驱动因素,可再生能源的替代是最重要的因素。由于nonrenewability传统能源,替代能源的发展和新能源的开发和利用已成为研究的重点。Bastianoni et al。27)使用可再生能源和不可再生能源建立一个模型,并得出结论,实现经济社会可持续发展的唯一途径是使用传统的不可再生能源,同时增加替代可再生能源的投资。实现可持续发展,改善能源结构。因此,优化能源结构,一方面,传统的优化配置能源,如煤和石油,另一方面,增加可再生能源的替代率。我们分解综合碳排放系数变化比率带来的优化能源结构的两种效果的总和,也就是说,
其中,N代表可再生能源在一次能源消费的总消费,包括水电等清洁能源,生物能源,太阳能,核能,代表碳排放系数的变化率的影响改变在可再生能源的替代率,然后表明碳排放的变化比例系数的优化配置煤炭、石油等传统能源在能源结构。在二氧化碳排放t最终表示为
2.2。数据源和参数预测
2.2.1。数据源
人类活动产生的二氧化碳排放主要来自能源消耗。在大量的先前的研究,学者们利用二氧化碳排放量的能源消费总量代表一个特定区域的碳排放总量。摘要渤海周边省份的碳排放也以这种方式计算,并计算了每个省的实际碳排放量的能源消耗成本每个省及其相应的碳排放系数。的实际碳排放量在渤海沿岸省市计算基于从2000年到2018年各种主要能源的消费和相应的碳排放指标。主要的能源来源包括煤炭、石油和天然气的消费是基于统计年鉴的相关数据(2001 - 2020)的所有省份在渤海湾地区。国家二氧化碳排放计算使用碳排放系数法。碳排放系数的煤炭、石油和天然气碳/公斤标准煤0.7476公斤,0.5825公斤碳/公斤标准煤,和0.4435公斤碳/千克标准煤,分别和相关数据公布的国家发展和改革委员会能源研究所采用计算国家碳排放。
图1显示了计算的省份的实际碳排放量的变化从2000年到2018年渤海沿岸。计算结果表明,山东和山西大人口和能源,以及山东、山西的碳排放总量更比该地区其他省份,总体趋势是逐年增加。山东省碳排放总量在2013年大幅下降。在今年,山东省委、省政府高度重视空气污染的预防和控制,先后实现了山东省2013 - 2020年空气污染预防和控制计划,和空气污染预防和控制计划第一阶段(2013 - 2015)行动计划取得了一定成果。由于地理因素,自己的气候,和工业发展,河北省的碳排放总量相对较高,而在内蒙古和辽宁是略低。北京和天津,在京津冀地区两个主要城市,低碳排放总量比该地区其他省份,但总体趋势是缓慢增加。
图2显示实际的碳排放量变化率的省份渤海湾地区从2000年到2019年。可以看出整个环渤海地区的碳排放增长率逐年下降。山西省和山东省负碳排放总量的增长在2014年和2015年,分别。辽宁省和内蒙古2013年碳排放总量也经历了负增长。碳排放的增长速度在北京一直处于相对较低的水平。2020年,北京的碳排放强度预计将下降23%以上,在2015年,超过13五年计划的目标。碳排放量最低的国家的省份。北京是在中国的第一个省市开展碳排放交易试点项目。2013年,碳市场正式启动。截至2020年底,有843个重点碳排放单位纳入北京试点碳市场管理,涉及8个产业包括电力、供热、和航空。 The overall growth rate of carbon emissions in Tianjin has shown a downward trend year by year and achieved negative growth in 2017.
2.2.2。参数预测
(1)国内生产总值(gdp)。本文采用二次抛物线模型yt=一个+英国电信+ct2国内生产总值预测。从新的正常阶段到高质量的发展阶段,环渤海地区的GDP增长率在6%左右徘徊。近年来,山东省的平均GDP增长率,辽宁,河北,山西,内蒙古,北京,天津大约有7.3%,4.5%,7.1%,6.5%,5.6%,7.2%,和6.1%,分别。采用二次抛物线法和时间占GDP的预测,有三个场景从2000年到2020年,2005年到2020年,和2010年到2020年,国内生产总值从2021年到2050年预计(2005年不变价格计算)。GDP的年增长率的三个基础时期从每个省份的GDP预测计算,如表所示1和2。
(2)能源强度。本文采用一种改进的GM(1,1)模型来预测每个省的能源强度。GM(1,1)和部分分离积累模型是一个单变量的一阶微分方程。一个非负序列 。本文指的是灰色模型方法和提出的分级分离导数燕et al。28),可以改善传统的灰色模型的预测精度。有巨大差异各省能源强度及其变化的影响因素如人口、地理环境、经济和社会发展水平。三种情况与2000 - 2020,2005 - 2020,和2010 - 2020年为基准年用于预测每个省的能源强度从2021年到2050年。其他省份也以同样的方式对待,和能源强度的年平均下降率在每个省的三种情况下计算如表所示3。
根据各省的能源强度的预测,可以看出,山西省矿产资源丰富,储量超2767.85亿吨的煤炭。能源消费总量相对较大。从2000年到2010年,平均每年的能源强度达到96000吨标准煤/ 1亿元,使其成为省最高的能源强度在渤海湾。主要原因是山西省在大力发展重工业,和重型经济带来了高能源消耗,导致能源消费快速增长。然而,能源强度基本上逐年呈下降趋势。2010年以后,山西省国家资源型经济转型综合配套改革试验区被正式批准。“十三五年计划”期间,提高能源利用效率和山西产业结构的不断调整,能源强度下降的趋势是显而易见的。
自2000年以来,山东省的能源强度,北京市,天津市没有超过20000吨标准煤/ 1亿元。他们保持了一个相对稳定的下降趋势。特别是,北京达到21000吨标准煤/ 1亿元于2019年。近年来,中国政府继续促进产业结构优化和清洁能源转换。活力一直努力缓解noncapital功能,和煤炭消费已大大下降。作为第一批试点省市开展碳排放交易,中国政府自2013年正式启动碳市场。总共843重点碳排放单位纳入北京试点碳市场管理。到2020年底,北京的碳排放强度预计将下降23%以上,在2015年,超过“第十三个五年计划的目标。“成功的试点在北京为环渤海省份提供了一定的经验。碳排放交易的发展有效的促进了能源强度的降低,从而进一步研究在特殊碳减排计划基于碳中立的愿景。
内蒙古自治区的能源强度,辽宁省,河北省都稳步下降的范围8000到25000吨标准煤/ 1亿元。他们是相对落后的河北省的地理因素和技术发展。然而,近年来,内蒙古自治区的能源结构进一步优化,和绿色生产煤矿煤矿占1/3。辽宁省已经加入了大学和其他研究机构,不断探索能源领域的科技创新来提高能源利用效率。近年来,辽宁省的能源强度略有下降。在2019年与2018年相比,增加了能源强度。
比较能源强度的年均减少每个省的比较表,它可以发现,山东省近年来还原速度相对较高,近年来和其他省份的还原速度比往年低。北京的高速率降低能源强度在2010年之前,它一直保持近年来稳步下降的趋势。辽宁省能源强度降低率最低的渤海湾地区2010年之后。其他省市降序排列的内蒙古、天津、北京、山西、河北和山东。辽宁省和内蒙古自治区低利率降低能源强度由于地理因素和相对落后的技术发展。直辖市人民政府、天津和北京能源强度相对较低,下降的程度已经放缓。山西和河北依靠能源结构的调整和产业的升级换代,和能源强度下降到一个相对较高的水平。山东省能源资源丰富,强调产业结构,突出的问题,如高的煤炭消费比例。然而,在“13日五年计划”期间,山东省抓住机会迅速促进新能源和可再生能源项目的建设。显著的成就已经过渡到绿色和低碳能源结构。 Since 2020, the province’s installed capacities of photovoltaic power generation and biological power generation have both ranked first in the country, and the energy intensity has fallen sharply.
(3)制定可再生能源和其他参数的替换率。的基础上计算可再生能源替代率的数量2000 - 2020,2005 - 2020,和2010 - 2020年,根据预测的能源强度在三种情况下,比例的变化的碳排放系数替换率的影响可再生能源和比例的变化的碳排放系数影响的优化配置等传统能源煤和石油在能源结构在三种情况下,设置如表所示4 和表5 。
3所示。碳排放量的预测在渤海湾地区各省
上述国内生产、能源强度、可再生能源替代率变化比率,和煤炭、石油等传统能源优化配置影响碳排放的能源结构的速度系数的碳排放系数带公式(11)。碳排放的总量在三种情况下的省份和各省份的碳排放的峰值数据所示3- - - - - -5。
基于上述预测结果,可以得出以下结果:(1)2020年之后,总碳排放预测省市的渤海湾从高到下:山西、山东、河北、辽宁、内蒙古、天津和北京。虽然有不同的碳排放总量的增长在省市中,环渤海地区的碳排放总量的比例并没有改变多少。山东省、山西省人口最多的省份和能源省、碳排放总量高于其他省份。减少排放的压力相对更大的未来。北京和天津是直辖市人民政府和他们的碳排放总量低于该地区其他省份。在接下来的几年里,应优先考虑实现“碳中和”作为战略目标。中国政府还建立了中国第一个“碳中性”公园形成一个基准的经验“碳中性”尽快提供一个参考进一步减排渤海周围其他地区。(2)的前提,所有省市在渤海湾地区继续促进和维护高质量的发展,所有省市可以达到碳排放峰值约2030三个预测场景下。然而,有明显的每个省的峰值情况的差异。(3)北京预计,它将在2025年达到碳的峰值。如果背景下2000年的基本期,北京可能会在2021年达到碳的峰值。近年来,中国政府继续促进产业结构的优化和过渡到清洁能源,煤炭的消耗也显著下降。在这种情况下,可再生的替代能源和可再生能源的发展是至关重要的实现碳排放峰值。天津和北京非常相似的碳排放,达到顶峰,他们预计将在2024年达到顶峰。如果2010年的基本期,它将在2030年达到顶峰。面对碳排放峰值的目标,天津城市仍有相当大的压力和挑战。(4)山东省预计将在2028年之前达到碳的峰值。如果在2010年的基本期,目标将在2031年达到峰值。山东省本身是一个能源消耗大省,也是一个大燃煤。偏向煤炭能源结构,能源强度太高,可再生能源的替代率相对较低。峰值的过程仍需要积极降低能源强度,同时,开发可再生能源。山西,山东也有类似的问题。山西省预计到达高峰在2027年,甚至2030年。作为一个大型工业省份,辽宁省也有问题,其产业结构和能源强度高。据预测,碳将在2027年达到峰值。(5)作为一种重要的省份来缓解北京的noncapital压力,河北省是减排的压力。然而,依靠北京本身、可再生能源利用技术相对先进。近年来,产业结构不断优化,能源强度迅速下降。据预测,碳将会在2026年达到峰值。内蒙古自治区预测碳将在2025年达到峰值。然而,在2010年的场景为基础,碳预计在2029年达到峰值。能源强度迅速降低,但可再生能源的利用率增加缓慢。
4所示。结论和建议
基于上述预测结果的分析和比较的碳排放渤海周围的省份和城市,本文提出以下建议:(1)近年来,中国政府继续促进产业结构的优化和过渡到清洁能源。煤炭燃烧的数量已经明显下降,能源强度相对较低。北京的碳排放强度下降明显是碳排放交易试点工作开展以来。2020年,北京的碳排放强度预计将在2015年下降超过23%。成功的试点在北京环渤海省份提供了一定的经验。碳排放交易的发展有效的促进了减少碳排放强度。中国政府还建立了中国第一个“碳中性”公园形成一个基准的经验“碳中性”尽快提供一个参考进一步减排渤海周围其他地区。因此,我们将进一步开展研究特殊的碳减排计划基于碳中立和优先考虑的愿景的实现“碳中和”作为战略目标。(2)基于措施由北京、天津要结合“14日五年计划”的峰值目标轮廓,“双重控制”的目标,能源消耗和重大工程项目。天津应该完善科研指标体系,形成一个完整的行动计划。我们必须做一份好工作不仅在增加可再生能源而且搞好减少煤炭消费的“减法”。密切关注关键领域的高能源消耗和环境保护提供一个良好的发展环境产业如光伏发电、氢能源,绿色节能。河北省应牢牢把握高科技和使用人工智能和大数据平台,积极推进建设carbon-inclusive飞行员和丰富低碳奖励机制。(3)山东能源消耗大省,在达到峰值目标面临一定的挑战。然而,近年来,它建立了煤电厂的能源结构调整目标,新能源和可再生能源,电力从外面。这提供了进一步的依据山东省能源结构的调整。山东海阳已成为中国第一个“零碳”加热城市使用核能技术。因此,山东应该加速尽快核能源的综合利用,核能的发展作为一个重要的起点为促进能源结构优化和保证能源安全。山西,山东也有类似的问题。山西省也应该大力发展清洁能源,促进“三个县和一个城市”的变换清洁加热根据当地条件,并加速访问关键的煤矿企业特殊的铁路。山西应多关注减排的关键领域能源消耗高,找出排放的来源,并提供特殊的减排的指导在重点行业重点企业。(4)辽宁是东北工业大省。关注煤炭、能耗和工业结构不均匀。碳排放峰值的任务是非常困难的。有必要进一步了解碳排放的现状和制定具体的行动计划。低碳转型升级在能源、工业、建筑、农业和林业应协调和提升。坚决遏制高能耗和高排量的盲目发展项目。积极开展创建低碳试点示范。促进零碳排放示范项目的建设和碳中性的示范区域。提供一个模型对辽宁省尽快达到峰值。(5)内蒙古自治区应积极借鉴北京的相关措施。鼓励企业加快实施碳排放管理,积极参与即将到来的碳排放交易市场。加强相关专业培训各级管理人员和阶段,碳排放和减少碳排放的总量从企业的行业。有一些挑战,实现的目标实现碳峰环渤海地区作为一个整体。应该是先进的驱动向后,关注山东的三个省份,山西,辽宁,很难达到峰值。积极尝试实施措施,形成一个有效的减排模型可以被复制,以充分实现环渤海区域减排目标。
数据可用性
之前报道的数据被用来支持这项研究和可用http://tjj.shandong.gov.cn/col/col6279/index.html,http://tjj.hebei.gov.cn/hetj/tjsj/jjnj/,http://tjj.beijing.gov.cn/tjsj_31433/,http://stats.tj.gov.cn/tjsj_52032/tjnj/,http://tjj.ln.gov.cn/tjsj/sjcx/ndsj/,http://tjj.shanxi.gov.cn/tjsj/tjnj/,http://tj.nmg.gov.cn/datashow/index.htm。
伦理批准
不适用。
同意
不适用。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
Chuanhui王概念研究、开发方法,写了初稿,导致融资收购。Mengzhen赵调查研究,管理项目,表现形式分析。伟峰锣表现形式分析和审查和编辑文章。Zhenyue风扇和李了雯雯共同收集和整理数据。
确认
这项研究得到了教育部人文社会科学青年基金会中国(批准号。18 yjczh034)。