楊洋　張倩倩

摘要：分析了影響京津冀地區(qū)碳排放的因素，構(gòu)建了京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，以2017年碳排放量比2012年減少122億噸為絕對(duì)量約束目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，得到了可行性減排路徑，即當(dāng)2017年京津冀地區(qū)實(shí)現(xiàn)第一、二、三次產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資比例為00285：02458：07257，單位GDP科技投入達(dá)到3125%或者3145%，生產(chǎn)中煤、石油、天然氣、電力及新能源比例為05262：01759：00836：02143時(shí)或者05762：01759：00836：01643時(shí)，可完成2017年目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟(jì)；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；京津冀地區(qū)

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.11.23

中圖分類號(hào)：F1245；F0622；F127文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-8409（2015）11-0105-05

Abstract：This paper analyzes the influence factors of carbon emissions in BeijingTianjinHebei， and builds up the System Dynamics model on low carbon economy and simulated the system by the goal of carbon emissions in 2017 decreased by 122 million tons than 2012. Results show that， the goal of 2017 cant be reached by keeping the energy structure， industrial structure and science and technology investment unchanged. At last， it provids feasible path to reduce carbon emissions， that is， the goal of 2017 can be reached when proportions of fixed assets investment in the primary， secondary and tertiary industry are 0.0285：0.2458：0.7257， research investment of per unit GDP reaches 3.125%， proportions of coal， oil， gas， electricity and other new energies in production are 0.5262：0.1759：0.0836：0.2143. Perhaps， the goal can also be achieved when proportions of fixed assets investment in the primary， secondary and tertiary industry are 0.0285：02458：0.7257， research investment of per unit GDP reaches 3.145%， proportions of coal， oil， gas， electricity and other new energies in production are 0.5762：0.1759：0.0836：0.1643.

Key words：low carbon economy； System Dynamics model； BeijingTianjinHebei region

京津冀地區(qū)在國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要地位，在降低單位GDP碳排放量的基礎(chǔ)上，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)更高目標(biāo)的絕對(duì)量碳減排任務(wù)?！吨袊?guó)低碳發(fā)展報(bào)告（2014）》中提出了2017年京津冀地區(qū)碳排放量比2012年減少122億噸的絕對(duì)量減排目標(biāo)，這對(duì)于京津冀地區(qū)而言具有較大壓力。而北京、天津、河北碳排放量差異很大，天津市和河北省都面臨著巨大的減排壓力。雖然三個(gè)地區(qū)碳排放情況不同，但為促進(jìn)區(qū)域協(xié)同一體化發(fā)展，必須將京津冀地區(qū)作為整體來(lái)研究其碳排放現(xiàn)狀及減排路徑。另外，當(dāng)前北京、天津、河北在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和科技發(fā)展水平上也存在很大差異。

已有學(xué)者對(duì)碳排放的影響因素進(jìn)行了研究1～5，關(guān)于京津冀地區(qū)的碳排放現(xiàn)狀及低碳發(fā)展對(duì)策，Zhaohua Wang 和Lin Yang[6]認(rèn)為京津冀地區(qū)碳排放量主要受第二產(chǎn)業(yè)的影響；Kuishuang Feng等[7]認(rèn)為資本積累是北京、天津等大型城市城市化過(guò)程中碳排放產(chǎn)生的主要原因；Feng和Zhang[8]認(rèn)為建筑業(yè)和交通行業(yè)將成為未來(lái)北京市控制能源消費(fèi)和碳排放的關(guān)鍵行業(yè)；張煥波、齊曄[9]提出產(chǎn)業(yè)集群、區(qū)域分工與協(xié)作、構(gòu)建低碳城市聯(lián)盟、政府加強(qiáng)管制、發(fā)展分散型小城市以促進(jìn)京津冀經(jīng)濟(jì)圈低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；孫乾、周耀光[10]計(jì)算了京津冀地區(qū)的碳排放走勢(shì)，提出了低碳發(fā)展產(chǎn)業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)鏈模式；王彥超等[11]構(gòu)建了低碳經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)京津冀及周邊地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平進(jìn)行了初步評(píng)估，得到了北京屬于中碳發(fā)展水平區(qū)，天津、河北屬于高碳水平區(qū)的結(jié)論；葉堂林、曾夢(mèng)華[12]分別對(duì)北京、天津、河北產(chǎn)業(yè)低碳化升級(jí)的優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行分析，認(rèn)為北京應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展低碳科技和高端服務(wù)業(yè)，天津重點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)并提升服務(wù)業(yè)，河北應(yīng)利用高新技術(shù)改造、提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)并發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)。

雖然已有一些關(guān)于京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑的研究，但已有研究未能通過(guò)模型展示低碳經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中各因素之間的相互影響關(guān)系，也未能定量分析某一影響因素具體變化到何種程度時(shí)可實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展目標(biāo)。通過(guò)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法能實(shí)現(xiàn)對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)定量與定性分析的統(tǒng)一[13～16]。因此，本文將通過(guò)構(gòu)建京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型展現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各因素的相互影響關(guān)系，將2017年碳排放量比2012年減少122億噸作為絕對(duì)量約束目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展目標(biāo)提供具體的路徑。

1京津冀低碳經(jīng)濟(jì)影響因素分析

11京津冀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

京、津、冀三地在經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上具有較大差異。京津冀地區(qū)中，北京市經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)最為合理，處于后工業(yè)化階段；自天津?yàn)I海新區(qū)被納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略以來(lái)，天津經(jīng)濟(jì)取得了飛速發(fā)展。航空航天、裝備制造、石油化工、電子信息等支柱產(chǎn)業(yè)極大地帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但2008～2013年第二產(chǎn)業(yè)比例一直高于50%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化；河北省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率波動(dòng)較大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和工業(yè)為主，畜牧、蔬菜、果品業(yè)是三大農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，鋼鐵、食品、石油化工、裝備制造、醫(yī)藥、建材、紡織是七大工業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。但河北省第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化；受河北影響，京津冀地區(qū)整體的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率也呈現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)，第三產(chǎn)業(yè)比例在2009年后雖過(guò)半，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍有很大的優(yōu)化空間。

12 京津冀能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

受資源稟賦限制以及產(chǎn)量大且價(jià)格低等特點(diǎn)使得煤炭一直是我國(guó)的主要能源，就京津冀地區(qū)而言，煤炭消耗量更大，其“煤耗空間密度”是全球平均值的30倍之多[17]。為實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，京津冀地區(qū)必須逐步減少耗煤比例。

2005～2012年，北京市煤炭消費(fèi)比例迅速下降，石油、天然氣、電力及新能源所占比例逐年上升，能耗結(jié)構(gòu)趨于合理；天津市能源消費(fèi)以煤炭和石油為主，天然氣和電力及新能源所占比例非常小，自2009年后煤炭比例雖呈下降趨勢(shì)，但仍居于主導(dǎo)地位；河北省是我國(guó)的產(chǎn)煤省之一，具有較為豐富的煤炭資源，這決定了其以煤為主的能耗結(jié)構(gòu)，2010～2013年煤炭消費(fèi)比例雖呈下降趨勢(shì)，但2013年仍達(dá)到887%。天津和河北巨大的耗煤量使得京津冀地區(qū)整體的煤耗比例高于全國(guó)平均水平，不利于低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

13科技投入水平

京津冀地區(qū)的科技發(fā)展水平懸殊很大，2005～2013年京津冀地區(qū)科技投入占GDP的比例，單位GDP科技投入在北京、天津和河北雖均呈逐年上升趨勢(shì)，但差異巨大。北京單位GDP科技投入遠(yuǎn)大于天津和河北，2013年達(dá)608%，天津和河北分別為298%和1%。2013年京津冀地區(qū)整體的單位GDP科技投入達(dá)305%，整體科技投入比例不高，天津市和河北省科技發(fā)展水平比較落后，是制約低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大因素。

另外，本文認(rèn)為在研究京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)時(shí)還需考慮京津冀地區(qū)人口增漲因素、林業(yè)碳匯因素、社會(huì)固定資產(chǎn)投資情況和京津冀區(qū)域政策等因素。

2 低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建

21系統(tǒng)邊界的確定

本文將京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)作為研究對(duì)象，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)上文提出的京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響因素，將京津冀低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)分為人口子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和碳排放子系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要變量見表1。

22因果回路圖

本文根據(jù)人口子系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和碳排放子系統(tǒng)之間的關(guān)系，建立京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。因果回路圖如圖1所示。

23存量流量圖

在因果關(guān)系圖的基礎(chǔ)上，繪制出存量流量圖，共涉及4個(gè)狀態(tài)變量、4個(gè)速率變量、6個(gè)常量以及40個(gè)輔助變量，如圖2所示。

3碳減排絕對(duì)量約束目標(biāo)下低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展路徑分析

本文以2017年碳排放量比2012年減少122億噸為京津冀地區(qū)的碳減排絕對(duì)量約束目標(biāo)，2013～2017年的固定資產(chǎn)投資比例、能耗結(jié)構(gòu)和科技投入比例保持2012年不變，對(duì)2013～2017年碳排放情況進(jìn)行模擬，得到了2017年碳減排量不為零的結(jié)論。表明按照當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)、能耗結(jié)構(gòu)和科技投入情況，京津冀地區(qū)不能完成2017年的碳減排目標(biāo)。故本節(jié)通過(guò)分別調(diào)整三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、單位GDP科技投入、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)置不同情景，分析京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可行性路徑。

31調(diào)節(jié)京津冀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

調(diào)整三次產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資比例來(lái)實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，情景設(shè)置見表2，代入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型后，可以得到2013～2017年不同的碳減排量和GDP增長(zhǎng)率。

32 調(diào)節(jié)單位GDP科技投入

科技進(jìn)步在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)可以降低單位GDP能耗，調(diào)整單位GDP科技投入的情景設(shè)置見表4，代入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型后，可以得到2013～2017年不同的碳減排量和GDP增長(zhǎng)率。

當(dāng)單位GDP科技投入比2012年增加04%時(shí)，2017年碳減排量為0，完成了減排目標(biāo)。由表5可知，隨著單位GDP科技投入的增加，京津冀地區(qū)2013～2017年的GDP增長(zhǎng)率逐漸增大，但增幅較小。方案4中，其他變量保持不變，單位GDP科技投入比2012年增加04%時(shí)，京津冀地區(qū)2017年碳減排量為0，且GDP增長(zhǎng)率為1144%，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)。

在方案4情景下，2017年的碳減排量為0，即當(dāng)2017年京津冀地區(qū)生產(chǎn)能耗結(jié)構(gòu)中煤、石油、天然氣、電力及新能源的比例為00262：01759：01836：06143時(shí)，可實(shí)現(xiàn)2017年的減排目標(biāo)，如圖5所示。由表7可知不同生產(chǎn)能耗結(jié)構(gòu)下的GDP增長(zhǎng)率變化不大，五種情景下2017年京津冀地區(qū)GDP增長(zhǎng)率都達(dá)到9%以上，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)以較快速度平穩(wěn)發(fā)展，2017年京津冀地區(qū)可達(dá)到減排和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙重目標(biāo)。

34三種因素綜合調(diào)節(jié)

本節(jié)綜合上述三種調(diào)節(jié)因素為京津冀地區(qū)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展提供可行性路徑。不同的情景設(shè)計(jì)見表8，代入系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，得到了不同情景下的碳減排量和GDP增長(zhǎng)率情況。

在方案4和方案5兩種情景下，京津冀地區(qū)2017年的碳減排量為0，達(dá)到了減排目標(biāo)，如圖6所示。由表9可知，在方案4和方案5中，GDP增長(zhǎng)率一致，且二者都達(dá)到2017年的碳減排目標(biāo)，所以方案4和方案5都是京津冀地區(qū)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的可行性路徑。

綜上，當(dāng)2017年京津冀地區(qū)實(shí)現(xiàn)第三產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資所占比例比2012年增加15%，單位GDP科技投入比2012年增加026%，生產(chǎn)能耗中煤炭所占比例減少20%，天然氣比例增加5%，電力及新能源比例增加15%時(shí)，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)保增長(zhǎng)與碳減排的雙重目標(biāo)；或者，當(dāng)2017年京津冀地區(qū)實(shí)現(xiàn)第三產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資所占比例比2012年增加15%，單位GDP科技投入增加028%，生產(chǎn)能耗中煤炭所占比例減少15%，天然氣比例增加5%，電力及新能源比例增加10%時(shí)，同樣可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)保增長(zhǎng)與碳減排的雙重目標(biāo)。

4結(jié)論

本文分析了京津冀地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)的影響因素并構(gòu)建了低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，以2017年碳排放量比2012年減少122億噸為碳減排絕對(duì)量目標(biāo)，代入系統(tǒng)進(jìn)行仿真。通過(guò)改變系統(tǒng)關(guān)鍵變量進(jìn)行仿真模擬，得到了當(dāng)2017年京津冀地區(qū)實(shí)現(xiàn)第一、二、三次產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資比例為00285：02458：07257，單位GDP科技投入達(dá)到3125%，生產(chǎn)中煤炭、石油、天然氣、電力及新能源比例為05262：01759：00836：02143時(shí)，京津冀地區(qū)可完成2017年碳排放量比2012年減少122億噸的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)保增長(zhǎng)與碳減排的雙重性目標(biāo)；或者，當(dāng)2017年京津冀地區(qū)實(shí)現(xiàn)第一、二、三次產(chǎn)業(yè)固定資產(chǎn)投資比例為00285：02458：07257，單位GDP科技投入達(dá)到3145%，生產(chǎn)中煤炭、石油、天然氣、電力及新能源比例為05762：01759：00836：01643時(shí)，京津冀地區(qū)同樣可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)保增長(zhǎng)與碳減排的雙重性目標(biāo)。

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（責(zé)任編輯：楊銳）