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          碳中和研究 | 揭示差異化的碳中和政策對中國高碳產業跨區域轉移的關鍵作用機制
          時間:2023-07-25 瀏覽量:196次
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          題目   Uncovering the key mechanisms of differentiated carbon neutrality policy on cross-regional transfer of high-carbon industries in China

          作者   Yu Qi, Xiaotian Ma, Yang Xie, Wen Wang & Junfeng Wang

          期刊   Journal of Cleaner Production

          時間   2023年7月

          一作單位  College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin, ChinaResearch Center for Resource, Energy and Environmental Policy, Nankai University, Tianjin, China

          鏈接  https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137918



          研究簡介

          2020年9月22日,國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上,首次提出中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。2021年9月,《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》正式發布,標志著碳達峰碳中和戰略上升為國家戰略。決策者顯然注意到中國區域差異顯著的特點,提出了碳減排“一省一策”的政策思路,各省根據自身的經濟發展階段、資源稟賦基礎以及環境承載能力等實際情況,陸續出臺了相應政策。

          本文以天津市作為“工業化程度高,新興產業突出的超大城市”的代表,以甘肅省作為“工業化程度低,但有綠色能源潛力的省份”的代表,探討如何統籌中央與地方的減排分工,地方與地方之間的減排責任,真正形成政策合力,成為未來碳減排約束政策動態優化的努力方向。

          已有研究對碳減排約束政策的關注很多,主要從3個維度展開探討,一是空間維度,二是時間維度,三是產業維度。碳減排約束政策研究的核心內容是碳配額,較多的研究是從空間維度入手分析的,從城市級、省級到國家級,碳配額的初始化分配方式也是一個研究焦點。其中一些文獻已經注意到區域差異的存在對于碳減排約束政策實施效果的顯著影響,但這些基于具體學科方法的分析手段多數難以深入分析碳政策影響的整體性、關聯性和區域差異性。很少有文獻對省際間碳減排約束政策產生的協同經濟影響進行分析,特別是這種協同經濟影響可否被作為產業空間轉移的政策工具加以應用,之相對應的,綜合評估模型能夠更全面且定量地模擬自然環境系統與能源經濟系統、社會系統之間的聯動和相互作用,可能是全面分析碳政策協同影響、碳減排路徑優化和碳政策作用機制的更適宜方法。

          本文深入探討典型區域“差異化的碳減排約束政策”對天津市和甘肅省的經濟影響,重點通過對省際調入調出導致的隱含流的對比分析,考察在碳中和政策約束下,這些流動的變化規律,進而提煉碳中和轉型的可行模式,以天津市作為“工業化程度高,新興產業突出的超大城市”的代表,以甘肅省作為“工業化程度低,但有綠色能源潛力的省份”的代表,希望在兩地的對比分析中,探索出不實施碳減排約束政策(BAU情景)、實施無區域差異化的碳減排約束政策(CI情景)和實施有區域差異化的碳減排約束政策(DE情景)3類政策情景作用下3類產業空間轉移的碳政策作用機制。


          研究結果

          兩地碳排放量總體分析

          由圖1可以看出,從兩地碳排放量總體情況看,甘肅省2017年情景134.87Mt,2060年BAU情景132.58Mt,2060年CI情景18.00Mt,天津市2017年情景150.70Mt,2060年BAU情景130.55Mt,2060年CI情景33.51Mt,兩地相比,2060年CI情景即無區域差異化的碳強度約束政策的減排效果,甘肅省比天津市效果明顯很多。從主要的排放部門看,甘肅省碳排放量最主要的部門是電力行業、金屬冶煉業和能源供給業,3類情景三部門合計占比分別為80.94%,74.15%和73.50%,天津市碳排放量最主要的部門同樣是電力行業、金屬冶煉業和能源供給業,3類情景三部門合計占比分別為70.34%,66.92%和61.98%,天津市相比于甘肅省占比稍小。

          值得關注的是,甘肅省農業碳排放量雖然占比不高,但是一個重要的碳排放產業,3類情景分別為1.85Mt、3.58Mt和0.33Mt。交通運輸業碳排放量同樣占比不高,但在2060年也會成為重要的碳排放源,3類情景分別為9.04Mt、7.49Mt和1.25Mt。天津市服務業碳排放量占比由2017年情景的4.42%大幅提高到2060年BAU 的10.27%,表明到2060年會成為主要的碳排放源。

          圖1 兩地碳排放量分析


          兩地重點產業碳排放量趨勢對比分析

          以能源供給業這一高耗能產業為例,甘肅省直接碳排放3類情景分別為12.83Mt、18.41Mt和1.72Mt,2060年BAU情景較2017年情景不降反升而且升幅達到43.49%,說明在沒有碳減排約束政策影響下,能源供給業中產業鏈的中低端環節在甘肅省有較大規模的擴張;但隱含碳3類情景分別為5.46Mt、3.19Mt和0.04Mt, 2060年BAU情景較2017年情景下降41.58%,說明在沒有碳減排約束政策影響下,能源供給業中產業鏈的高端環節即最終產品呈現較大幅度的下降。

          為了考察是否存在產業轉移現象,需進一步對比天津市的相應情況,天津市的能源供給業直接碳3類情景分別為15.69Mt,11.54Mt和2.73Mt, 2060年BAU情景較2017年情景下降26.45%,說明在沒有碳減排約束政策影響下,能源供給業中產業鏈的中低端環節在天津市有一定幅度的收縮;隱含碳3類情景分別為7.36Mt,2.17Mt和0.15Mt, 2060年BAU情景較2017年情景下降70.52%,能源供給業中產業鏈的高端環節即最終產品呈現大幅度的下降。

          對比甘肅省和天津市在沒有碳減排約束政策影響下的2060年BAU情景,可以看到產業發展趨勢是產業鏈的中低端環節有從東部向西部轉移的趨勢,甘肅省很大程度上是作為能源類中間產品即原料生產基地,而產業鏈的高端環節甘肅省能源類最終產品更多的轉為出省外供,天津市則可能是是產業結構的優化升級導致對能源類最終產品的需求大幅減少。

          繼續對比2060年CI情景發現,甘肅省直接碳2060年CI情景較2017年情景下降86.59%,隱含碳2060年CI情景較2017年情景下降99.27%,天津市直接碳2060年CI情景較2017年情景下降82.60%,隱含碳2060年CI情景較2017年情景下降97.96%,說明碳減排約束政策影響下均會大幅降低高耗能產業的產能,但產業轉移趨勢相較于沒有碳減排約束政策時很不顯著。

          再以金屬冶煉業這一高耗能產業為例,甘肅省直接碳3類情景分別為34.04Mt,17.71Mt和1.86Mt,2060年BAU情景較2017年情景下降47.97%,隱含碳3類情景分別為2.84Mt、17.73Mt和2.05Mt, 2060年BAU情景較2017年情景大幅提高524.30%,說明在沒有碳減排約束政策影響下,產業結構的調整趨勢是產業升級,即減少產業鏈的中低端環節產能,轉而大比例增加高端環節產能。

          為了考察是否存在產業轉移現象,需進一步對比天津市的相應情況,天津市的金屬冶煉業直接碳3類情景分別為16.69Mt,21.43Mt和4.49Mt,2060年BAU情景較2017年情景上升28.40%,隱含碳3類情景分別為15.73Mt,2.45Mt和0.55Mt,2060年BAU情景較2017年情景下降84.42%,產業結構調整的趨勢是大幅降低最終產品的產能。說明金屬冶煉業在甘肅省整體呈轉入趨勢,在天津市整體呈轉出趨勢,存在產業轉移現象。

          甘肅省直接碳2060年CI情景較2017年情景下降94.54%,隱含碳2060年CI情景較2017年情景下降27.82%,天津市直接碳2060年CI情景較2017年情景下降73.10%,隱含碳2060年CI情景較2017年情景下降96.50%,說明碳減排約束政策影響下均會大幅降低高耗能產業的產能,產業轉移趨勢相較于沒有碳減排約束政策時很不顯著。


          兩地重點產業碳排放量變化因素對比分析

          電力部門是兩地共同的碳排放重點產業,“碳排放強度變化效應”起主導作用,說明技術、管理等方面的創新是降碳的主要驅動力,“投入產出系數變動效應”均為碳排放量增加的正向驅動力,天津市占比36.34%,甘肅省占比73.30%,說明在碳減排約束政策影響下,兩地的能源結構同向電力部門升級,甘肅省是天津市的約2倍,說明甘肅省的升級需求更迫切;同時,甘肅省煤炭開采行業的“投入產出系數變動效應”為負向驅動力,占比43.14%,說明在碳減排約束政策影響下,甘肅省的能源結構有顯著的調整,成為碳減排的關鍵因素。

          甘肅省向天津市的調入中,電力部門起主導作用的是“最終需求變動效應”,天津市的最終需求變動成為甘肅省電力部門的正向驅動力,占比80%,說明對東部省份的碳減排約束政策會通過省際調入影響西部省份,發生顯著的產業轉移,以及相對應的碳排放溢出效應。

          圖2 兩地重點產業碳排放量變化因素


          對兩地高碳經濟總體影響對比分析

          碳減排約束政策對于兩地高碳經濟影響很大,如圖3所示,天津市2060年BAU情景GDP為2769百萬美元,2060年CI情景為2391百萬美元,下降13.65%,甘肅省2060年BAU情景GDP為1245百萬美元,2060年CI情景為754百萬美元,下降39.43%,下降幅度是天津市的近3倍,說明無區域差異化的碳強度約束政策對于以甘肅省為代表的西部省份經濟的影響大于以天津市為代表的東部省份,碳政策的影響具有產值異質性。

              天津市損失最大的是電力產業,下降了100.44百萬美元,降幅為75.32%,第二位是能源供給業,下降了70.15百萬美元,降幅為55.25%,第三位是化工業,下降了69.01百萬美元,降幅為38.83%,均為高碳產業,碳政策效果較為精準,甘肅省損失最大的是能源供給業,下降了169.74百萬美元,降幅為86.11%,第二位是電力行業,下降了87.35百萬美元,降幅為84.22%,第三位是紡織業,下降了50.80百萬美元,降幅為82.63%,碳政策效果有偏差,一定程度上說明無區域差異化的碳政策約束效果存在西部省份和東部省份的產業結構異質性。

          2060年DE情景下,天津市GDP為2069.66百萬美元,下降25.25% ,甘肅省GDP為1147.08百萬美元,下降7.89%,下降幅度僅為天津市的三分之一左右,說明給以甘肅省為代表的西部省份更多的碳配額,對于經濟的沖擊要比以天津市為代表的東部省份小得多,區域差異化的碳政策能夠起到顯著的經濟效果,即具有較強的產值異質性。

          2060年DE情景下,天津市損失最大的化工產業,下降了159.30百萬美元,降幅為69.49%,第二位是制造業,下降了146.67百萬美元,降幅為27.42%,第三位是金屬冶煉業,下降了128.77百萬美元,降幅為68.92%,甘肅省損失最大的是制造業,下降了41.80百萬美元,降幅為28.70%,第二位是金屬冶煉業,下降了38.30百萬美元,降幅為27.15%,第三位是服務業,下降了32.44百萬美元,降幅為6.33%,通過對比可以看出,區域差異化的碳政策更為顯著的降低了天津市高碳產業的比重,說明碳政策影響具有較強的產業結構異質性。

          圖3 兩地GDP變化分析


          兩地重點產業對比分析

          以服務業這一低耗能產業為例,服務業是甘肅省第一大產業,3類情景占比分別為41.18%,45.51%和41.88%,均達到4成以上,第二大產業是制造業, 3類情景占比分別為11.70%,12.58%和9.05%,第三大產業是金屬冶煉業, 3類情景占比分別為11.33%,7.12%和15.64%,服務業占比遠遠高于制造業和金屬冶煉業,說明甘肅省工業化程度較低,碳傾斜政策并沒有從根本上改變這一特征;同時,2060年DE情景與BAU情景、2060年CI情景相差無幾,一定程度上反映出給甘肅省更多的碳配額,并不會促使產業結構向非服務業的方向調整,從而實現工業化程度的提高,而2060年CI情景高于BAU情景4.33%,反映出無區域差異的碳約束政策會強化服務業的主導地位。此外,金屬冶煉業的2060年CI情景明顯低于BAU情景,2060年DE情景明顯高于BAU情景,說明對于高耗能產業,有區域差異的碳傾斜政策正向作用效果明顯,而無區域差異的碳約束政策負向影響更大。

          服務業同樣是天津市第一大產業, 3類情景占比分別為42.36%,47.56%和52.89%,第二大產業是制造業, 3類情景占比分別為19.32%,19.48%和18.76%,第三大產業是化工業, 3類情景占比分別為8.28%,5.38%和3.38%,服務業占比遠遠高于制造業和化工業。值得關注的是,2060年DE情景比BAU情景高出10.53%,說明給天津市更少的碳配額,會極大的促進服務業這樣的低耗能產業發展,產業結構朝著低碳的方向升級,同時2060年CI情景比BAU情景高出5.20%,說明無區域差異的碳約束政策也會一定程度上促進服務業的發展,碳政策對于以天津市為代表的東部地區向低碳化的產業結構升級效果顯著。此外化工業隨著碳約束政策越來越嚴厲,占比也越來越小,說明對高耗能產業的限制作用很靈敏。


          碳排放溢出效應

          如圖4所示,總體上看,天津市服務業,制造業和電力部門等的需求引致的外省碳排放較高,主要有江蘇省,安徽省,河北省等;2060年BAU情景下天津市省際調入貿易隱含碳排放顯著高于省際調出,在CI情景下延續了這一特征。外省服務業,制造業和金屬冶煉業需求引致甘肅省碳排放較高,主要有江蘇省,安徽省,河北省等;甘肅省在碳強度約束情景下與外省貿易碳排放明顯降低,省際調出隱含碳也不再顯著高于省際調入隱含碳。

          綜合多省貿易碳排放的數據,可以大體看出東、西部地區受碳政策影響的共性趨勢,天津市2060年BAU情景和2060年CI情景的貿易隱含碳省際調入均顯著高于省際調出,說明碳強度約束政策對天津市這種工業化程度較高、新興產業突出的特大城市來說,其產業結構的貿易碳優勢影響較??;相反,甘肅省2060年BAU情景貿易隱含碳省際調出顯著高于省際調入,但是2060年CI情景兩者差距明顯縮小,說明碳強度約束政策對甘肅省這種工業化程度低,但有綠色能源潛力的省份來說,彌補其產業結構的貿易碳劣勢幫助很大,而且數值明顯下降,說明降碳潛力較大,但同時省際貿易水平的下降對于產業發展的長期潛在影響應給予關注。產業方面,兩地的服務業和制造業均是影響貿易碳地位的主要產業,特別對甘肅省的影響尤為重要。以上分析一定程度上成為甘肅省“產業轉移”的隱含碳證據。

          圖4 兩地省際貿易隱含碳排放


          如圖5所示,雖然兩地之間貿易隱含碳排放總量不大,但通過3類情景的比較,能夠看出產業結構調整及產業轉移的趨勢,例如,甘肅省通過省際調入天津市方面,DE情景相比于CI情景,甘肅省電力部門和金屬冶煉業的貿易隱含碳排放顯著提高,說明給予甘肅省較高的碳排放配額,高耗能產業以貿易隱含碳的方式從天津市向甘肅省轉移,又如,天津市通過省際調出甘肅省方面,BAU情景相比于CI情景和DE情景,天津市制造業和金屬冶煉業的貿易隱含碳排放顯著降低,說明對天津市進行碳排放配額限制,某種程度上促使高耗能產業向甘肅省轉移,從而誘導高耗能產業通過省際調入和省際調出實現產業轉移的“疊加效應”。

          圖5 兩地貿易隱含碳排放


          圖6展現了三類情景下兩地省際調出貿易隱含碳的變化情況。在2060年CI情景下,天津市多數行業省際調出隱含碳降低,其中化工業降幅最大,下降了63%,甘肅省多數行業的下降幅度遠大于天津市,其中電力部門降幅最大,下降了99%。在2060年DE情景下,天津市的電力部門省際調出隱含碳進一步下降,但服務業會顯著上升,而甘肅省的電力部門和能源供給業顯著上升,分別為2783%和577%,服務業進一步下降,說明“轉移的產業”帶有高耗能特點。

          圖6 兩地省際調出貿易隱含碳變化


          討論與政策建議

          產業跨區域轉移的碳政策作用機制

          通過前文對產業跨地區轉移的討論,綜合對比甘肅省和天津市的BAU、CI和DE政策情景,總結出3類產業跨地區轉移的碳政策作用機制。

          1、不實施碳減排約束政策(BAU情景),兩地高耗能產業會自發實現產業轉移化結構化的變化趨勢。

          以能源供給業這一高耗能產業為例,我們觀察到的現象是,甘肅省產業鏈的中低端環節在甘肅省有較大規模的擴張,但產業鏈的高端環節即最終產品呈現較大幅度的下降;天津市產業鏈的中低端環節在天津市有一定幅度的收縮,同時產業鏈的高端環節即最終產品呈現大幅度的下降。說明產業發展趨勢是產業鏈的中低端環節有從東部向西部轉移的趨勢,甘肅省很大程度上是作為能源類中間產品即原料生產基地,而產業鏈的高端環節甘肅省能源類最終產品更多的轉為出省外供,即從西部向東部轉移的趨勢,天津市則可能是是產業結構的優化升級導致對能源類最終產品的需求大幅減少。

          再以金屬冶煉業這一高耗能產業為例,甘肅省產業結構的調整趨勢是產業升級,即減少產業鏈的中低端環節產能,轉而大比例增加高端環節產能;天津市產業結構調整的趨勢是大幅降低最終產品的產能。說明產業發展在甘肅省整體呈轉入趨勢,在天津市整體呈轉出趨勢,存在產業轉移現象。

          2、實施無區域差異化的碳減排約束政策(CI情景),會對兩地高耗能產業產生本地化結構化影響,分別大幅降低兩地高耗能產業的產能,但跨地區的產業轉移趨勢并不顯著,對能源供給業和金屬冶煉業的重點考察均存在相似的趨勢。

          3、實施有區域差異化的碳減排約束政策(DE情景),“轉移的產業”帶有高耗能特點,能夠誘導高耗能產業通過省際調入和省際調出實現顯著的產業轉移的“疊加效應”。例如,甘肅省通過省際調入天津市,DE情景相比于CI情景,甘肅省電力部門和金屬冶煉業的貿易隱含碳排放顯著提高,說明給予甘肅省較高的碳排放配額,高耗能產業以貿易隱含碳的方式從天津市向甘肅省轉移,又如,天津市通過省際調出甘肅省, DE情景相比于BAU情景,天津市制造業和金屬冶煉業的貿易隱含碳排放顯著提高,說明對天津市進行碳排放配額較為嚴格的區域差異化限制,某種程度上促使高耗能產業向甘肅省轉移。


          政策啟示

          本研究的目標,是希望在天津市和甘肅省兩地的對比分析中,探討典型區域“差異化的碳減排約束政策”對兩地高碳經濟的影響,進而提煉碳中和轉型的可行模式,以天津市作為“工業化程度高,新興產業突出的超大城市”的代表,以甘肅省作為“工業化程度低,但有綠色能源潛力的省份”的代表,就目前的工作進展看,能夠較為清晰的看到,碳中和轉型的“產業轉移模式”,它的運行機理是:給甘肅?。òl展中地區)更多的碳配額,即實施有區域差異化的碳減排約束政策,通過更多的省際調出,實現產業的空間轉移。例如,在碳排放溢出效應分析中,在2060年DE情景下,天津市的電力部門省際調出隱含碳進一步下降,但服務業會顯著上升,而甘肅省的電力部門和能源供給業顯著上升,分別為2783%和577%,服務業進一步下降,說明“轉移的產業”帶有高耗能特點。又如,在碳減排路徑分析中,通過對比分析發現,在2060年DE情景下,給予甘肅省這樣的GDP較低省份較高的碳排放配額,通過更多的省際調出,外省對于甘肅省高碳行業的需求上升,說明存在一定的產業轉移,而且通過DE情景與CI情景的比較,發現DE情景下產業轉移的程度更高。

          同時,無區域差異化的碳減排約束政策實施效果同樣值得關注,在對能源供給業的考察中,對比甘肅省和天津市在沒有碳減排約束政策影響下的2060BAU情景,可以看到產業發展趨勢是產業鏈的中低端環節有從東部向西部轉移的趨勢,甘肅省很大程度上是作為能源類中間產品即原料生產基地,而產業鏈的高端環節甘肅省能源類最終產品更多的轉為出省外供,天津市則可能是是產業結構的優化升級導致對能源類最終產品的需求大幅減少;在對金屬冶煉業的考察中,對比甘肅省和天津市在沒有碳減排約束政策影響下的2060BAU情景,產業結構調整的趨勢是大幅降低最終產品的產能,說明金屬冶煉業在甘肅省整體呈轉入趨勢,在天津市整體呈轉出趨勢,存在產業轉移現象 。但對比甘肅省和天津市在沒有區域差異化的碳減排約束政策影響下的2060CI情景,發現均會大幅降低高耗能產業的產能,但產業轉移趨勢相較于沒有碳減排約束政策時很不顯著。

          綜上,將產業跨地區轉移的碳政策作用機制概括為:1、不實施碳減排約束政策(BAU情景),兩地高耗能產業會自發實現產業轉移化結構化的變化趨勢。2、實施無區域差異化的碳減排約束政策(CI情景),會對兩地高耗能產業產生本地化結構化影響,分別大幅降低兩地高耗能產業的產能,但跨地區的產業轉移趨勢并不顯著。3、實施有區域差異化的碳減排約束政策(DE情境),“轉移的產業”帶有高耗能特點,能夠誘導高耗能產業通過省際調入和省際調出實現顯著的產業轉移的“疊加效應”。

          2022年7月,甘肅省發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的實施意見》中明確,到2025年,全省綠色低碳循環發展的經濟體系初步形成,重點行業能源利用率大幅提升,非化石能源消費比重達到30%,風電、太陽能發電總裝機容量達到8000萬千瓦以上。圍繞電力部門相關產業鏈的能源利用效率提高和綠色電力替代,是甘肅省近期降低碳排放強度的典型路徑。以發展中地區甘肅省和發達地區天津市為代表的結對型綠色電力傳輸交易,是兩地貿易隱含碳分析成果在未來碳達峰碳中和實踐中的重要政策應用。此外,兩地的傳統高碳產業在碳減排約束政策影響下有比較大的損失,著力催生和培育低碳政策環境下的新興產業,以便更早地切換經濟發展動能,避免掉入低碳陷阱。


          局限和未來研究展望

          本研究采用CGE模型開展了對中國31省經濟指標和碳排放指標進行了基礎性模擬工作,特別是使用EEBT方法核算區域間貿易隱含碳流動情況,并建立省際碳排放流動關聯模型反映產業轉移趨勢。但是,本文存在一些局限性,確切地說,目前模型評估的是對傳統產業的消除效應,因此經濟損失顯得很大。但模型還不能刻畫新興產業的彌補效應,因此要對文中的數據進行合理解讀,并不能認為兩地未來就會受這么大損失,而是兩地的傳統高碳產業會有這么多損失,政策含義是要立刻催生、培育低碳環境下的新興產業,以便更早地切換增長動能,避免掉入低碳陷阱。未來,我們會開展中國發達省份和發展中省份新興產業碳減排競爭力的評估和比較研究。


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