毛禮鑫，王雙美*，秦云虎，朱士飛，徐 輝，吳 蒙

（1.江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院，江蘇徐州 221006； 2.中國煤炭地質(zhì)總局煤系礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州 221006）

0 引言

建筑業(yè)涉及行業(yè)多，對改善居民生活、擴(kuò)大就業(yè)、帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展等有重要作用［1-2］，2012—2022年，我國建筑業(yè)產(chǎn)值年增長率平均為8.54%，高于同期GDP 增長率，2020—2022年在全球疫情影響下仍保持7.29%的增速。然而，建筑業(yè)在推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時造成大量碳排放，我國“十四五規(guī)劃”指出要大力推廣綠色建筑，鼓勵綠色生活方式，建筑業(yè)高碳排放的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)引起足夠重視［3-4］。數(shù)據(jù)顯示，建筑業(yè)碳排放量逐年增加，占我國碳排放總量的17%～33%［5-7］。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程推進(jìn)，建筑業(yè)節(jié)能減排壓力將會不斷增加［8］。因此，研究建筑業(yè)碳排放量的特征與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合關(guān)系對建筑業(yè)低碳綠色發(fā)展和國家雙碳戰(zhàn)略實(shí)施具有現(xiàn)實(shí)意義。

前人對建筑業(yè)碳排放的測算以及與經(jīng)濟(jì)的脫鉤關(guān)系做了大量卓有成效的工作。采用諸如生命周期法［2，9-10］、碳排放系數(shù)法［11］、投入產(chǎn)出法［12］等不同方法測算碳排放，由于邊界范圍、計(jì)算模型不同等原因，計(jì)算結(jié)果存在較大差異［13-14］。劉菁從建筑業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的角度核算碳排放，測算2016 年我國建筑業(yè)碳排放為56.24 億t［15］；徐勇戈等采用碳排放系數(shù)法將建筑材料生產(chǎn)造成的碳排放作為間接碳排放，測算2016 年我國建筑業(yè)碳排放量為16.96 億t［14］。此外，由于生活方式、氣候條件差異等原因，有學(xué)者認(rèn)為建筑行業(yè)的碳排放計(jì)算應(yīng)綜合考慮南北方建筑特點(diǎn)、城鎮(zhèn)和農(nóng)村建筑的差異性［16］。近年來，碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系是學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)，采用的方法主要有脫鉤模型［17-18］、LMDI 方法［19］、STIRPAT 模型［20］等。學(xué)者常采用脫鉤模型來揭示碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，認(rèn)為脫鉤狀態(tài)可作為判斷碳達(dá)峰與否的重要依據(jù)［21］。馬娜將脫鉤狀態(tài)賦值作為低碳經(jīng)濟(jì)水平評價的指標(biāo)［22］；呂靖燁和李玨等將脫鉤狀態(tài)與預(yù)測模型結(jié)合分析碳排放達(dá)到強(qiáng)脫鉤的時間，為碳達(dá)峰提供理論依據(jù)［23］。目前碳排放脫鉤分析多以全國為單位，研究對象多為碳排放總量或者工業(yè)碳排放量。張赫等研究了中國縣域碳排放的脫鉤關(guān)系，認(rèn)為脫鉤狀態(tài)與區(qū)域位置有正相關(guān)性，東西部脫鉤狀態(tài)有待改善［24］；張麗君等重點(diǎn)研究了工業(yè)碳排放的脫鉤機(jī)制，認(rèn)為優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可改善脫鉤狀態(tài)［25］。建筑業(yè)脫鉤分析的結(jié)果表明，中國各地區(qū)建筑業(yè)脫鉤情況差異性明顯，基本處于弱脫鉤狀態(tài)［25-26］，較少有研究聚焦地方建筑業(yè)碳排放的脫鉤特點(diǎn)。

綜上可知，前人對建筑行業(yè)碳排放特征與脫鉤狀態(tài)研究側(cè)重于碳排放總量，然而建筑業(yè)直接碳排放和間接碳排放的演化特征、影響因素均不盡相同，與經(jīng)濟(jì)的脫鉤狀態(tài)存在不同步現(xiàn)象，影響建筑業(yè)減碳措施的精準(zhǔn)制定。此外，前人的研究對象多以全國、省份或者省會等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市為主，忽視省界邊緣地區(qū)的研究。因此，本研究選擇蘇、魯、豫、皖四省交界的淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)為對象，聚焦淮海中心城市的建筑業(yè)碳排放演化特征，采用Tapio 脫鉤模型分別研究建筑業(yè)不同來源碳排放的脫鉤狀態(tài)，并從能耗減排、技術(shù)減排、生活減排角度闡述脫鉤機(jī)制，以期為城市建筑業(yè)低碳發(fā)展的精準(zhǔn)發(fā)力提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)位于蘇、魯、豫、皖四省邊界處，是我國經(jīng)濟(jì)東靠西移的接力站，主要由徐州、連云港、宿遷、濟(jì)寧、棗莊、臨沂、商丘、淮北、宿州等城市組成?；春＝?jīng)濟(jì)區(qū)多以資源型城市為主，能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中第一、二產(chǎn)業(yè)占比高，碳排放現(xiàn)狀需要引起重視?；春＝?jīng)濟(jì)區(qū)建筑業(yè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢保持一致，建筑業(yè)產(chǎn)值占地區(qū)生產(chǎn)總值的3.77%～10.74%，平均占比達(dá)7.40%，高于全國平均水平（圖1）。徐州市是淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)中心城市，地區(qū)生產(chǎn)總值和建筑業(yè)產(chǎn)值明顯高于其他城市，建筑業(yè)產(chǎn)值占比高于淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)平均值。由此表明，以徐州市為代表的淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)的建筑業(yè)對推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有更為重要的作用。

2 建筑業(yè)碳排放測算與演化特征

2.1 碳排放測算方法與數(shù)據(jù)處理

（1）測算方法

將建筑業(yè)碳排放總量（Qsum）分為直接碳排放（Qdir）和間接碳排放（Qind）。直接碳排放指建筑生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的碳排放，其碳排放計(jì)算依據(jù)建筑施工以及拆除的過程中煤炭、汽油等化石能源以及用電產(chǎn)生的碳排放。間接碳排放包括建筑材料生產(chǎn)運(yùn)輸（Qind-材料）和建筑運(yùn)行（Qind-使用）造成的碳排放，前者主要包括水泥、鋼材、鋁材等建筑材料生產(chǎn)和運(yùn)輸時耗能產(chǎn)生的碳排放，依據(jù)比例0.95∶1 和1∶0.075推算所有建筑材料生產(chǎn)造成的碳排放以及運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的碳排放［27-28］；后者指建筑內(nèi)居民取暖、照明、餐飲以及建筑維護(hù)等耗能導(dǎo)致的碳排放。

式中：Ci為建筑生產(chǎn)活動中化石能源的直接消耗量；mi、fi、ni分別為化石能源的凈熱值、單位熱值排放因子、碳氧化率［7］；q1為建筑生產(chǎn)過程中的用電量；fd為電力CO2排放因子，取華東地區(qū)電網(wǎng)排放因子數(shù)值（0.804 6 kg CO2/kWh）。Kj指建筑材料的使用量；fj指建筑材料生產(chǎn)的碳排放因子［4］；ξi指各種建筑材料回收系數(shù)［29］；Mh指建筑運(yùn)行中消耗的化石能源量；q2為建筑使用運(yùn)行過程中的用電量。

（2）數(shù)據(jù)來源

根據(jù)需要，整理建筑材料、化石能源使用、電力消耗以及建筑業(yè)產(chǎn)值、建筑面積等數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)主要來源于國家統(tǒng)計(jì)局、江蘇省統(tǒng)計(jì)局、徐州市統(tǒng)計(jì)局等相關(guān)網(wǎng)站。其中，建筑材料根據(jù)徐州市與江蘇省建筑施工面積比值折算，江蘇省鋁材數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站。建筑生產(chǎn)過程中化石能源的直接消耗量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，建筑使用過程中的能耗主要統(tǒng)計(jì)了家用天然氣、煤氣、液化石油氣以及家庭用電情況。

2.2 建筑業(yè)碳排放特征刻畫

（1）建筑業(yè)碳排放總量特點(diǎn)

整體上徐州市建筑業(yè)碳排放量呈現(xiàn)先增后減然后趨于平穩(wěn)的特征（圖2）。2010—2014年建筑業(yè)碳排放量不斷增加，2014 年達(dá)到最大值2253.2 萬噸，可能是因?yàn)槭軜鞘蟹砰_政策影響，建筑業(yè)發(fā)展迅速，隨之造成碳排放增加；2015—2018 年高質(zhì)量發(fā)展成為主流，建筑業(yè)發(fā)展速度減緩，碳排放量逐漸減少；2019—2021 年碳排放量小幅度波動，年平均碳排放量1 861.3 萬t。碳排放量年增長率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，平均值為4.3%。增長率的變化趨勢與江蘇省類似，其中，2010—2015 年徐州市建筑業(yè)碳排放的增長率高于江蘇省，2016 年以后碳排放變化幅度減小，且增長率低于江蘇省。

圖2 2010—2021年建筑業(yè)碳排放總量及年增長率Figure 2 Total carbon emission and growth rate of construction industry from 2010 to 2021

（2）建筑業(yè)碳排放組成特點(diǎn)

如圖3所示，徐州市直接碳排放量Qdir呈現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，占建筑業(yè)碳排放總量的比例為2.4%～2.8%。間接碳排放是建筑業(yè)碳排放的主要來源，占比高達(dá)97.2%～97.6%，其中，建筑材料造成的間接碳排放量表現(xiàn)為先增加后減少，然而占碳排放總量的比例逐漸增加，由2010年的60.0%增加至2021年的73.4%；建筑的使用過程中產(chǎn)生的碳排放逐年增加，占建筑業(yè)碳排放總量的比例為18.7%～32.8%。

圖3 2010—2021年建筑業(yè)直接、間接碳排放量Figure 3 Direct and indirect carbon emissions of construction industry from 2010 to 2021

不同來源的碳排放量增長率差異明顯。直接碳排放與建筑材料碳排放的增長率先增后減，最大超過30%，2015—2019 年為負(fù)值，表明碳排放量開始降低，其變化趨勢與建筑業(yè)碳排放總量增長率變化趨勢保持一致（圖2、圖4），這與該部分碳排放占比較高有關(guān)。建筑運(yùn)行碳排放的增長率為正值（2014年除外），2019年后增長幅度有減緩趨勢。

圖4 2011—2021年建筑業(yè)直接、間接碳排放量增長率Figure 4 Growth rates of direct and indirect carbon emissions from the construction industry from 2011 to 2021

綜上可看出，徐州市建筑業(yè)碳排放呈現(xiàn)階段性特點(diǎn)。第一階段（2010—2015），建筑業(yè)碳排放增長率波動大，數(shù)值大于同期江蘇省建筑業(yè)碳排放增長率，不同來源的碳排放均逐年增加；第二階段（2015—2018），建筑業(yè)碳排放總量開始減少，增長率波動不大，小于同期江蘇省建筑業(yè)碳排放增長率，直接碳排放與建筑材料碳排放呈負(fù)增長；第三階段（2019—2021），碳排放總量趨于穩(wěn)定，增長速度放緩，增長率低于或略高于同期江蘇省建筑業(yè)碳排放變化率，直接碳排放與建筑材料碳排放增長率由負(fù)增長轉(zhuǎn)為正增長。

3 碳排放與經(jīng)濟(jì)脫鉤關(guān)系分析

根據(jù)Tapio 脫鉤指數(shù)模型計(jì)算建筑行業(yè)碳排放總量、直接碳排放、間接碳排放的脫鉤指數(shù)。類似，計(jì)算了能源消耗、技術(shù)進(jìn)步、生活水平與建筑業(yè)碳排放的彈性關(guān)系。

式中：T指碳排放脫鉤指數(shù)；ΔQ、ΔGDP、ΔE、ΔK、ΔS量分別指碳排放量、建筑業(yè)產(chǎn)值、建筑能耗、專利申請授權(quán)量、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的增長量，Q0、ΔGDP0、ΔE0、ΔE0、ΔS0是其基期的數(shù)值。

3.1 建筑業(yè)碳排放脫鉤狀態(tài)分析

（1）建筑業(yè)產(chǎn)值與碳排放演化特征

與江蘇省對比能直觀顯示建筑業(yè)發(fā)展進(jìn)程，以江蘇省建筑業(yè)碳排放和建筑業(yè)產(chǎn)值的增長率為基準(zhǔn)，將徐州市分為高產(chǎn)值高排放期（產(chǎn)值增長率和碳排放增長率均大于江蘇?。?、低產(chǎn)值高排放期（產(chǎn)值增長率小于江蘇省但碳排放增長率大于江蘇?。?、高產(chǎn)值低排放期（產(chǎn)值增長率大于江蘇省但碳排放增長率小于江蘇省）、低產(chǎn)值低排放期（產(chǎn)值增長率和碳排放增長率均小于江蘇?。?。如圖5所示，2011—2014 年，徐州市多表現(xiàn)為高產(chǎn)值高排放期I，2015—2018多為低產(chǎn)值低排放期（II1）（碳排放增長率降低），2019—2021 表現(xiàn)為低產(chǎn)值低排放期（II2）（碳排放增長率升高）。

圖5 徐州市經(jīng)濟(jì)、碳排放增長率Figure 5 Growth of economic and carbon emissions in Xuzhou

（2）碳排放總量脫鉤特征

為直觀顯示脫鉤狀態(tài)的變化，將脫鉤狀態(tài)擴(kuò)張負(fù)脫鉤、增長連結(jié)、弱脫鉤、強(qiáng)脫鉤、衰退脫鉤、衰退連結(jié)、弱負(fù)脫鉤、強(qiáng)負(fù)脫鉤分別賦值1～8。如圖6a為建筑業(yè)碳排放總量與建筑業(yè)生產(chǎn)總值的脫鉤關(guān)系，徐州市建筑業(yè)碳排放脫鉤狀態(tài)與江蘇省類似，以增長連接、弱脫鉤、強(qiáng)脫鉤為主，脫鉤狀態(tài)整體上較為理想。脫鉤系數(shù)經(jīng)歷平穩(wěn)-波動-平穩(wěn)的變化，脫鉤狀態(tài)先變差后優(yōu)化。2011—2014 年，徐州市經(jīng)濟(jì)與碳排放高速增長，脫鉤系數(shù)先增加后減小，大于同期江蘇省建筑業(yè)脫鉤系數(shù)，脫鉤狀態(tài)主要為增長連接、弱脫鉤。2015—2018 年，建筑業(yè)產(chǎn)值低速增長，碳排放逐漸降低，脫鉤狀態(tài)理想，多為強(qiáng)脫鉤。2019—2021 年，建筑業(yè)產(chǎn)值和碳排放增長率呈增加趨勢，脫鉤狀態(tài)由弱負(fù)脫鉤逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿趺撱^，脫鉤狀態(tài)得到改善。

圖6 建筑業(yè)碳排放總量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤特征Figure 6 Decoupling characteristics of total carbon emissions from construction industry and economic development

（3）不同來源碳排放脫鉤特征

除2019年外，徐州市建筑業(yè)直接碳排放和間接碳排放的脫鉤演變特征與江蘇省相似（圖6b、6c、6d）。其中，直接碳排放脫鉤狀態(tài)在2019年之前主要為強(qiáng)脫鉤和弱脫鉤，脫鉤狀態(tài)理想，2020年、2021年為擴(kuò)張負(fù)脫鉤（圖6b），即碳排放增長率大于經(jīng)濟(jì)增速，可能原因是新冠疫情期間施工成本增加，由于停工等原因影響建筑業(yè)產(chǎn)值。建筑材料脫鉤狀態(tài)與碳排放總量保持一致，這與該部分碳排放量占比最大有關(guān)（圖6c）。建筑使用階段碳排放脫鉤狀態(tài)經(jīng)歷穩(wěn)定-較差-改善的過程（圖6d），2011—2014 年主要為弱脫鉤，2015—2018 年脫鉤狀態(tài)與江蘇省同期相比較差，表現(xiàn)為擴(kuò)張負(fù)脫鉤，2019—2021年脫鉤狀態(tài)逐步改善，由2019年的強(qiáng)負(fù)脫鉤變?yōu)?021年的弱脫鉤。

3.2 脫鉤驅(qū)動機(jī)制分析

建筑業(yè)減排主要通過降低能耗和技術(shù)創(chuàng)新等手段，而生活水平對碳排放的影響多被忽視，筆者以專利授權(quán)數(shù)量、城鎮(zhèn)居民可支配收入分別作為衡量技術(shù)創(chuàng)新、生活水平的參數(shù)，分析能耗、技術(shù)、生活水平對建筑業(yè)碳排放的影響（表1）。建筑業(yè)碳排放總量與能耗、技術(shù)、生活水平的脫鉤狀態(tài)呈現(xiàn)為較差-優(yōu)化的過程：2011—2014 年，建筑業(yè)碳排放總量與能耗、技術(shù)、生活水平的脫鉤狀態(tài)主要為擴(kuò)張負(fù)脫鉤，即碳排放總量增速大于能耗增速、技術(shù)進(jìn)步增速以及生活水平提升程度；2015 年后，脫鉤狀態(tài)改善，以強(qiáng)脫鉤、弱脫鉤為主。“十三五”期間，徐州市部分煤礦陸續(xù)關(guān)閉、能源利用效率提高，進(jìn)而減少碳排放；此外，市政府加大科技投入，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值提高10%以上，技術(shù)創(chuàng)新對建筑業(yè)減排正向作用明顯。

表1 2011—2021年建筑業(yè)能耗減排、技術(shù)減排、生活減排脫鉤狀態(tài)Table 1 Decoupling state of energy consumption emission reduction，technology emission reduction and domestic emission reduction in the construction industry from 2011 to 2021

由于建筑運(yùn)行造成的間接碳排放量逐年增加，脫鉤狀態(tài)最差，分析該部分碳排放的影響因素有助于建筑行業(yè)的減排。如表1所示，能耗減排和科技減排的脫鉤狀態(tài)以弱脫鉤與擴(kuò)張負(fù)脫鉤交替出現(xiàn)，脫鉤狀態(tài)差，2019—2021年脫鉤狀態(tài)有改善趨勢，但是仍有強(qiáng)負(fù)脫鉤、增長連接狀態(tài)出現(xiàn)，說明建筑運(yùn)行過程中能耗較高，綠色建材使用率需要進(jìn)一步提升。2011—2018 年，生活減排脫鉤狀態(tài)較差，以擴(kuò)張負(fù)脫鉤為主，說明隨著生活水平提高，冬季供暖耗能、家用電器用電、燃?xì)饬康扔兴黾?，隨之造成碳排放增加。2019—2021年，脫鉤狀態(tài)改善，近年來徐州市貫徹落實(shí)國家“雙碳目標(biāo)”，廣泛宣傳低碳、綠色的生活理念，生活水平提升對建筑物運(yùn)行碳減排展現(xiàn)出積極作用。

4 結(jié)論

1）徐州市建筑業(yè)碳排放以間接碳排放為主，占比達(dá)97.2%～97.6%。2010—2015 年，直接碳排放和間接碳排放為增加趨勢；2015—2018 年，碳排放總量減少，增長率穩(wěn)定；2019—2021 年，碳排放總量小幅度增長，直接碳排放與建筑材料碳排放變化率由負(fù)增長轉(zhuǎn)為正增長。研究期內(nèi)建筑運(yùn)行造成的碳排放基本呈現(xiàn)增加趨勢。

2）徐州市建筑業(yè)碳排放與產(chǎn)值的脫鉤關(guān)系先惡化后改善。高產(chǎn)值高排放期（2011—2014 年）脫鉤狀態(tài)主要為增長連接、弱脫鉤；低產(chǎn)值低排放期（2015—2018 年）脫鉤狀態(tài)理想，多為強(qiáng)脫鉤；低產(chǎn)值低排放期（2019—2021 年），由弱負(fù)脫鉤轉(zhuǎn)變?yōu)槿趺撱^，脫鉤指數(shù)趨于平穩(wěn)。

3）建筑業(yè)不同來源碳排放脫鉤狀態(tài)差異明顯。建筑業(yè)直接碳排放脫鉤狀態(tài)較為理想，近兩年受新冠疫情影響表現(xiàn)為擴(kuò)張負(fù)脫鉤。間接碳排放中建筑材料碳排放的脫鉤狀態(tài)與碳排放總量高度相似，間接碳排放中建筑運(yùn)行碳排放脫鉤狀態(tài)經(jīng)歷穩(wěn)定-較差-改善的過程。

4）能耗、技術(shù)、生活水平對碳排放總量和建筑運(yùn)行碳排放的減排效果不同。2015 年前，建筑業(yè)碳排放總量與能耗、技術(shù)、生活水平的脫鉤狀態(tài)主要為擴(kuò)張負(fù)脫鉤；2015 年后，能源利用、技術(shù)創(chuàng)新、生活水平提升對碳減排正向作用明顯。建筑運(yùn)行碳排放的能耗減排、技術(shù)減排和生活減排正向作用有限，近年來稍微改善。因此，建筑業(yè)碳排放應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注間接碳排放，通過提高能源利用效率、加強(qiáng)科技創(chuàng)新減排、推廣綠色建材應(yīng)用以及宣傳低碳生活理念等方式促進(jìn)建筑業(yè)的低碳化發(fā)展。