1、    京津冀都市圈低碳城市發(fā)展研究    潘輝+史先念提要 本文基于能源消費(fèi)過(guò)程視角，建立低碳城市發(fā)展模式指標(biāo)體系，采用二階聚類(lèi)法，對(duì)京津冀都市圈13個(gè)主要城市進(jìn)行實(shí)證研究。結(jié)果表明：京津冀低碳城市發(fā)展模式可歸納為四種發(fā)展模式，即源頭低碳化模式、過(guò)程低碳化模式、末端低碳化模式以及混合低碳化模式。最后，針對(duì)四種發(fā)展模式，分析其所包含的城市數(shù)量和類(lèi)型以及發(fā)展路徑，并給出相應(yīng)的對(duì)策建議。關(guān)鍵詞：低碳城市；發(fā)展模式；二階聚類(lèi)；京津冀都市圈基金項(xiàng)目：天津城鎮(zhèn)化與新農(nóng)村建設(shè)研究中心開(kāi)放基金資助項(xiàng)目（編號(hào)：kfjj17-11）：f291.1 ：a收錄日期：2017年

2、12月12日為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化和環(huán)境污染，低能耗、低排放、低污染的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。城市作為人類(lèi)生產(chǎn)和生活的中心，在社會(huì)發(fā)展中起著重要的作用。當(dāng)前世界一半以上的人口居住在城市中，城市的人均能耗是農(nóng)村地區(qū)的3.5倍，超過(guò)75%的溫室氣體從城市產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的城市化水平已經(jīng)從1978年的17.9%快速增長(zhǎng)到2013年的53.7%，城市能耗已達(dá)到總能耗的55.48%，碳排放量達(dá)到總排放量的58.84%，城市已經(jīng)成為能源消耗和碳排放的主體。因此，城市作為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的核心單元，不可避免地成為中國(guó)低碳發(fā)展的關(guān)注重點(diǎn)。我國(guó)對(duì)低碳城市發(fā)展的研究和實(shí)踐雖然取得了一定成果，但仍

3、處于探索性的階段。由于我國(guó)城市類(lèi)別眾多，特征各有不同，存在較大的差異，不同類(lèi)型的城市低碳發(fā)展的定位、思路、模式和路徑選擇也有所區(qū)別，因此尚未形成一個(gè)低碳城市發(fā)展模式的體系。這就決定了在低碳城市發(fā)展中不能千篇一律的復(fù)制和模仿，必須在城市化進(jìn)程中探索適合自身的低碳發(fā)展模式。一、低碳城市發(fā)展模式低碳城市是針對(duì)碳排放量而言的一種城市發(fā)展新模式，從城市微觀(guān)層面的能源輸入、轉(zhuǎn)化和污染物輸出的全過(guò)程來(lái)看（即過(guò)程論，是按低碳產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通、消費(fèi)、循環(huán)利用的整個(gè)過(guò)程），低碳城市包含三個(gè)方面的內(nèi)容：一是在能源使用前，使用可再生能源和清潔能源，替代煤、石油等高碳能源來(lái)減少碳排放量；二是在能源使用中，提高工業(yè)、建筑

4、、交通三大耗能領(lǐng)域的能源利用效率，減少高碳能源的消耗；三是能源使用后，通過(guò)保護(hù)森林和構(gòu)建城市綠色空間來(lái)吸收能源使用過(guò)程中排放的二氧化碳等溫室氣體，促進(jìn)碳匯增加并提高碳捕捉能力。總之，低碳城市就是在能源使用過(guò)程中達(dá)到碳排放最小化以及碳吸收最大化，見(jiàn)圖1。（圖1）基于以上視角，本文將我國(guó)低碳城市發(fā)展模式分成四種模式：源頭低碳化模式、過(guò)程低碳化模式、末端低碳化模式以及混合低碳化模式。源頭低碳化模式是指某一城市針對(duì)自己的特點(diǎn)，在發(fā)展低碳化過(guò)程中將重點(diǎn)放在能源使用前，改變?cè)械哪茉赐度虢Y(jié)構(gòu)，使用可再生能源和清潔能源，替代煤、石油等高碳能源來(lái)減少碳排放量，從而實(shí)現(xiàn)低碳城市目標(biāo)的一種發(fā)展方式。過(guò)程低碳化模式

5、是城市在發(fā)展低碳過(guò)程中，針對(duì)現(xiàn)有的能源使用情況，努力提高工業(yè)、建筑、交通三大耗能領(lǐng)域的能源利用效率，減少高碳能源的消耗的發(fā)展方式。末端低碳化模式是指為了實(shí)現(xiàn)低碳城市，在能源使用的末端，通過(guò)保護(hù)森林、增加城市綠地面積以及構(gòu)建城市綠色空間來(lái)吸收能源使用過(guò)程中排放的二氧化碳等溫室氣體，促進(jìn)碳匯增加并提高碳捕捉能力的一種發(fā)展方式。混合低碳化模式屬于以上三種低碳發(fā)展模式的結(jié)合，由于有些城市的現(xiàn)狀介于以上三種低碳模式的中間狀態(tài)，不完全適用于一種發(fā)展模式，而是兩種或者三種模式的綜合，因此本文將其定義為混合低碳化模式。二、低碳城市發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建城市的低碳發(fā)展涉及到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等領(lǐng)域，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)

6、工程。基于以上研究，借鑒相關(guān)文獻(xiàn)，本文依據(jù)能源使用過(guò)程論，從能源使用前（源頭）、能源使用中（過(guò)程）、能源使用后（末端）三個(gè)階段建立了低碳城市發(fā)展模式指標(biāo)體系，見(jiàn)圖2，并利用相關(guān)數(shù)據(jù)研究我國(guó)低碳城市發(fā)展的有效模式。（圖2）（一）能源使用前（源頭）。近幾年，我國(guó)煤炭、石油和天然氣的碳足跡快速增加，直接導(dǎo)致城市環(huán)境壓力越來(lái)越大。因此，本文選取煤炭占能源消費(fèi)總量的比重、石油占能源消費(fèi)總量的比重、天然氣占能源消費(fèi)總量的比重以及水電、風(fēng)電、核電占能源消費(fèi)總量的比重作為指標(biāo)，來(lái)反映城市低碳發(fā)展能源投入消耗結(jié)構(gòu)情況的指標(biāo)，通過(guò)以上指標(biāo)可以反映出城市低碳發(fā)展中傳統(tǒng)能源和可再生能源的使用情況。（二）能源使用中（過(guò)

7、程）。在能源使用過(guò)程中，工業(yè)、建筑和交通是城市能源消耗的主要領(lǐng)域。本文選取工業(yè)能源消耗（萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤）、房屋建筑總面積（萬(wàn)平方米）和汽車(chē)擁有量（萬(wàn)輛）作為指標(biāo)直接或間接地反映三大能耗行業(yè)的能源消耗量的實(shí)際情況。其中，建筑領(lǐng)域的能耗分為生產(chǎn)能耗和消費(fèi)能耗，由于其能耗結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且統(tǒng)計(jì)口徑、計(jì)算方法不盡相同，所以本文選取房屋建筑總面積來(lái)間接反映建筑領(lǐng)域能耗狀況，房屋建筑總面積為房屋施工面積和房屋竣工面積之和。（三）能源使用后（末端）。本文選取森林覆蓋率和城市綠化率作為指標(biāo)來(lái)反映城市低碳發(fā)展的碳匯能力。三、低碳城市發(fā)展模式實(shí)證分析（一）研究方法。本文使用二階聚類(lèi)分析法，基于能源的使用過(guò)程角度，對(duì)研

8、究對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)。二階聚類(lèi)分析法是聚類(lèi)算法的一種形式，作為一種數(shù)據(jù)探究工具，可以用來(lái)對(duì)一個(gè)未知數(shù)據(jù)集進(jìn)行自然數(shù)據(jù)分組、聚類(lèi)。相比其他聚類(lèi)方法有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)：一是采用對(duì)數(shù)似然值作為距離測(cè)量指標(biāo)，對(duì)不同尺度類(lèi)型的變量適用，能夠同時(shí)處理基于分類(lèi)變量和連續(xù)變量的聚類(lèi)問(wèn)題；二是不僅可以自動(dòng)判斷結(jié)果中適宜的類(lèi)別數(shù)，而且可以表述變量的重要性。二階聚類(lèi)分析法在算法上使用的是分層聚類(lèi)中birch算法。birch算法通過(guò)聚類(lèi)特征（cf）對(duì)簇的信息進(jìn)行匯總描述，利用各個(gè)簇之間的距離，然后采用層次方法的平衡迭代對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行規(guī)約和聚類(lèi)。（二）研究對(duì)象。本文選取北京、天津以及河北省的11個(gè)地級(jí)市（石家莊、唐山、邯鄲、秦皇

9、島、保定、張家口、承德、廊坊、滄州、衡水和邢臺(tái)）作為研究對(duì)象，區(qū)域面積占全國(guó)的2.3%，人口占全國(guó)的7.2%。endprint（三）數(shù)據(jù)來(lái)源。本文研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2016年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒、2016年北京、天津、河北省統(tǒng)計(jì)年鑒及2016年京津冀各城市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。（四）結(jié)果與分析1、低碳城市聚類(lèi)分析。本文利用spss20.0軟件對(duì)京津冀地區(qū)13個(gè)城市進(jìn)行二階聚類(lèi)分析。從表1中可以看出，京津冀地區(qū)的13個(gè)城市被分成五類(lèi)，第一類(lèi)包含一個(gè)城市，占城市總數(shù)的7.7%；第二類(lèi)有2個(gè)城市，占城市總數(shù)的15.4%；第三類(lèi)包含4個(gè)城市，占城市總數(shù)的30.8%；第四類(lèi)和第五類(lèi)各包含3個(gè)城市，其所占比

10、例都為23.1%。每一類(lèi)中各個(gè)城市的頻率和百分比見(jiàn)表2。由表2可知，第一類(lèi)城市中只包括北京；第二類(lèi)城市中有唐山和天津；第三類(lèi)城市包括滄州、邯鄲、石家莊和邢臺(tái)；第四類(lèi)城市有保定、衡水和廊坊；承德、秦皇島和張家口為第五類(lèi)城市。（表1、表2）2、低碳城市發(fā)展模式分析。通過(guò)對(duì)低碳城市發(fā)展模式各指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)分析，各指標(biāo)均值和標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表3，從中可以看出：第一類(lèi)城市中，低碳城市指標(biāo)中房屋建筑總面積的均值達(dá)到23，768.9萬(wàn)平方米，汽車(chē)擁有量的均值為495.7萬(wàn)輛，這兩項(xiàng)指標(biāo)明顯高于其他四類(lèi)城市，說(shuō)明此類(lèi)城市的建筑產(chǎn)業(yè)和交通業(yè)能源消耗量及碳排放量是最高的。而水電、風(fēng)電和核電占能源消費(fèi)總量的比重高于其他四類(lèi)城

11、市，說(shuō)明此類(lèi)城市發(fā)展中可再生能源的使用情況要比其他城市好。城市綠化率指標(biāo)也優(yōu)于其他四類(lèi)城市，這說(shuō)明，在低碳末端進(jìn)行碳匯的能力比較強(qiáng)。因此，這類(lèi)城市屬于過(guò)程低碳化模式，在低碳發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該更加重視能源使用階段的問(wèn)題，即通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、有效管理等方法提高能源使用效率，減少碳排放總量。（表3）第二類(lèi)城市中，工業(yè)能耗量均值為5，174.73萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，明顯高于其他四類(lèi)城市，所以第二類(lèi)城市的工業(yè)能源消耗量及碳排放量是最大的。而可再生能源占比、汽車(chē)擁有量、房屋建筑總面積以及城市綠化率要高于第三、第四、第五類(lèi)城市。所以，此類(lèi)城市和第一類(lèi)城市比較相似，同樣屬于過(guò)程低碳化模式，在低碳發(fā)展過(guò)程中也應(yīng)更加重視能源使用

12、階段的問(wèn)題。第三類(lèi)城市中，能源投入中煤炭、石油、天然氣占總能源消耗比例以及可再生能源比例居于五類(lèi)城市的中間值；工業(yè)能源消耗、汽車(chē)擁有量以及房屋建筑總面積幾項(xiàng)指標(biāo)低于第一、第二類(lèi)城市，但高于第四、第五類(lèi)城市；而且森林覆蓋率和城市綠化率也處于較低水平，所以此類(lèi)城市的在能源使用的源頭、過(guò)程和末端階段都存在較大問(wèn)題，城市低碳發(fā)展模式不能適用單一模式，它屬于混合低碳發(fā)展模式。第四類(lèi)城市中，能源消耗結(jié)構(gòu)中水電、風(fēng)電、核電所占比例在五類(lèi)城市中居中，工業(yè)、建筑業(yè)以及交通能耗量都處于較低水平，但是森林覆蓋率和城市綠化率都處于五類(lèi)城市中最低水平，所以此類(lèi)城市屬于末端低碳化模式，在城市低碳發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該把重點(diǎn)放在能

13、源使用后階段，增加城市綠化率和森林覆蓋率，從而加強(qiáng)碳排放吸收能力和碳匯能力。第五類(lèi)城市中，森林覆蓋率的均值為0.45，是這五類(lèi)城市中最高的。說(shuō)明此類(lèi)城市具有良好的低碳末端的碳匯能力，能夠有效地降低含碳量。而能源結(jié)構(gòu)中的煤炭和石油占比均值是這五類(lèi)城市中比例均值最高的，水電、風(fēng)電、核電占比的均值為0.01，較其他城市來(lái)說(shuō)是其均值為較低的，所以在第五類(lèi)城市中的傳統(tǒng)能源使用率最高，可再生能源的使用率是最低的，能源結(jié)構(gòu)不合理。同時(shí)，工業(yè)能源消耗總量、汽車(chē)擁有量以及房屋建筑總面積比其他四類(lèi)城市低。因此，此類(lèi)城市屬于源頭低碳化模式，在城市低碳發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該把重點(diǎn)放在能源使用前階段，調(diào)整能源投入結(jié)構(gòu)，提高可再

14、生能源的使用比例，從源頭降低碳的消耗量，從而更有效地實(shí)現(xiàn)低碳城市的目標(biāo)。因此，通過(guò)低碳城市聚類(lèi)和發(fā)展模式分析，可以得出，第一、第二類(lèi)城市屬于過(guò)程低碳化模式，典型代表為北京、天津和唐山；第三類(lèi)城市屬于混合低碳化模式，代表城市包括石家莊、邯鄲、滄州和邢臺(tái)；第四類(lèi)城市屬于末端低碳化模式，包括保定、衡水和廊坊；第五類(lèi)城市屬于源頭低碳化模式，以承德、秦皇島和張家口為代表。四、結(jié)論及建議本文基于能源消費(fèi)過(guò)程的視角，建立低碳城市發(fā)展模式指標(biāo)體系，運(yùn)用二階聚類(lèi)研究方法，對(duì)京津冀都市圈主要城市進(jìn)行了實(shí)證研究，針對(duì)不同類(lèi)型的城市在發(fā)展低碳過(guò)程中應(yīng)該選擇的模式和路徑進(jìn)行了深入分析，這對(duì)盡快實(shí)現(xiàn)京津冀地區(qū)低碳城市的發(fā)

15、展目標(biāo)和推動(dòng)低碳城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐意義。（一）承德、秦皇島和張家口屬于源頭低碳化模式，其城市的低碳政策的重點(diǎn)應(yīng)是控源，提高可再生能源和清潔能源的使用率。另外，在此基礎(chǔ)上，大力推進(jìn)節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和資源綜合的高效利用，并且在保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，可以通過(guò)技術(shù)手段減少化石能源的需求。（二）北京、天津和唐山屬于過(guò)程低碳化模式，這三個(gè)城市應(yīng)該把重點(diǎn)放到提高能源在使用過(guò)程中的效率，降低碳排放量。北京的建筑產(chǎn)業(yè)和交通業(yè)能源消耗量最高，而天津和唐山的工業(yè)能源消耗量最高，因此，北京應(yīng)該著重加大力度降低建筑業(yè)和交通業(yè)的能耗和碳排放量，而天津和唐山低碳發(fā)展的重點(diǎn)是在工業(yè)領(lǐng)域中降低能耗和碳

16、排放量。（三）保定、衡水和廊坊屬于末端低碳化模式，其側(cè)重點(diǎn)是加強(qiáng)碳匯能力。一是通過(guò)低碳技術(shù)的發(fā)展提高城市碳匯能力；二是植樹(shù)造林，保護(hù)植被，增加綠地面積，建設(shè)袖珍公園，從而最大限度地吸收碳排放，達(dá)到低碳的目標(biāo)。（四）滄州、邯鄲、石家莊和邢臺(tái)屬于混合低碳模式，是過(guò)程低碳化和末端低碳化的混合體，所以其城市低碳政策重點(diǎn)應(yīng)兼顧過(guò)程低碳和末端低碳的內(nèi)容。綜上所述，建立低碳城市模式是低碳城市發(fā)展的基礎(chǔ)，我國(guó)城市多元化、差異化和非后工業(yè)化的特點(diǎn)決定了其不能完全模仿發(fā)達(dá)國(guó)家低碳城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和政策舉措，也不能千篇一律、完全復(fù)制國(guó)內(nèi)城市同樣的發(fā)展套路，而是必須選擇符合自身特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)的低碳城市發(fā)展模式。同時(shí)，更需要注意的是，在低碳城市發(fā)展過(guò)程中必須有所側(cè)重，不能“眉毛胡子一把抓”，應(yīng)該分析城市所屬低碳發(fā)展模式，集中控制對(duì)低碳發(fā)展影響最大的因素或方面。總之，各地政府需要通過(guò)合理的規(guī)劃，充分利用知識(shí)、資金、技術(shù)等資源，因地制宜地制定符合城市低碳發(fā)展的政策，從而優(yōu)化能源消耗結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，降低碳排放量，這樣可以更客觀(guān)、更科學(xué)、更有效地實(shí)現(xiàn)低碳城市的目標(biāo)。主要參考文獻(xiàn)：1nannan wang，yen-chiang chang.the evolution of low-carbon development strategies in chinaj.energy，2014.68.2xia kunbao.d