不同尺度下水-能-碳系統空間關聯關系分析

鄭靖偉, 孫才志

(1.遼寧師范大學 地理科學學院,遼寧 大連 116029;2.遼寧師范大學 海洋經濟與可持續發展研究中心,遼寧 大連 116029)

隨著全球氣候變化和資源短缺壓力的影響,各個國家不斷加強節水、節能和減排的力度,制定合理的政策和措施。水資源、能源和碳排放伴隨著區域間的貿易聯系而不斷流動,同時三種要素之間也存在一定的關聯關系,例如:各種能源在開發和利用的過程中需要消耗大量的水資源,并排放一定的溫室氣體,其中水資源的開采、運輸和處理等過程,需要能源作為動力支撐,同時排放一定的溫室氣體。在調整水資源政策以滿足消費需求變化和應對氣候變化等方面的過程中,增加能源收入[1],從而增加溫室氣體的排放。因此,厘清“資源-環境-經濟”系統協調下水資源消耗、能源消耗和碳排放之間的交互機制,探討三者的空間轉移規律和產業關聯效應,以及水-能-碳的關聯關系變化,對應對氣候變化和推進綠色可持續發展進程具有重要借鑒意義。

盡管我們對水資源、能源和碳排放管理已經取得了一定的成就,但是對于資源要素之間的協同管理仍然有所欠缺,而這三者的協同管理對環境、經濟和社會的穩定發展具有重要的影響?，F有研究中,對水資源、能源和碳排放協同研究大多集中在其中兩種或三種要素之間。在兩種要素的關聯研究中,水-能關系的研究較為廣泛。關偉等[2]研究了五種能源水足跡的時空演化特征,以及與水資源的空間匹配狀況。王鳳初等[3]、張戴煒[4]運用耦合協調度模型,分析了虛擬水和能源的耦合協調水平。ACKERMAN F等[5]提出四種假設來解決水-能關系所引發的相關資源問題。LEE M等[6]討論了能源使用和溫室氣體排放對城市現有水資源系統的影響,描述了水風險對水-能關系的影響。徐佩琦[7]、曾萌等[8]對水資源開發利用過程的能源和能源生產過程中的水資源消耗量進行了定量分析。除水-能關系以外,還有少量關于水-碳關系和能-碳關系的研究:王小辣等[9]建立并驗證了珠江流域水-碳耦合模擬模型;FANG D L等[10]識別了各個經濟部門的水資源消耗和CO2排放,以及供應鏈中碳足跡的具體路徑;JIA L等[11]探索作物生產對水資源利用和溫室氣體排放的影響;IVANOVA D等[12]首次研究了歐盟各個國家家庭規模的差異對減少能源使用和溫室氣體排放的影響。

水-能-碳關系的研究逐漸豐富,但現有的研究多為少數區域或產業、少量研究區域間因產業關聯造成的資源要素流動情況。馮夢雨[13]、趙榮欽等[14]、VENKATESH G等[15]、GU Y等[16]和余嬌等[17]分別探討了快速城市化、城市水系統、城市供水、城市污水處理等對水-能-碳關聯關系的影響,分析了其與環境和氣候變化之間的相互作用。陸瑤等[18]、余錦如等[19]、WANG X C等[20～21]和LIANG M S等[22]對不同空間尺度的水-能-碳關聯關系進行了評估。杜景新等[23]基于“水-能”關聯關系對河南省48 個典型村莊不同作物灌溉過程的碳排放進行了核算。田沛佩[24]基于MRIO模型對中國各個省份的水-能-碳耦合關系進行定量分析。GHENAI C[25]、LI H等[26]和WANG X C等[27]分別對水-能-碳的關聯關系進行了詳細的綜述,為促進社會經濟系統的可持續性發展具有重要的意義。ALGHAMDI A等[28]和LI R S等[29]分別測算了校園尺度的水、能源和碳的流量,分析水-能-碳的空間格局和空間關聯特征。隨著對電力需求的不斷增加,電力系統的水資源消耗量和碳排放量始終較大,YANG S J等[30]和HAIDER N等[31]分別探討了中國和中巴經濟走廊電力系統的水-能-碳關聯關系,并根據不同情景條件來制定相應的政策措施。TRUBETSKAYA A等[32]和PLATIS D P等[33]分別核算了工業和農業水-能-碳總量以及關聯關系。

綜上所述,近幾年關于水-能-碳的研究大多集中在基于最終消費所產生的水、能消耗量和碳排放量以及其間的關聯關系,且研究尺度大多集中在某一區域或產業,較少有研究在不同空間和時間尺度下具體分析水-能-碳的消耗情況和相互作用關系,探討由于產業關聯造成的水資源、能源和碳排放的空間關聯格局和重要產業鏈接路徑,區分“生產者”和“消費者”在貿易往來中所承擔的責任。因此,本文以中國的30個省份為研究區域,采用多區域投入產出模型,從本地、省際和國際三個空間尺度,研究本地、省際流動和國際進出口所產生的水和能消耗情況和與碳排放的關聯關系。通過產業關聯效應強度和鏈接路徑流量變化情況,分析三種要素影響較大的重點產業,識別水資源壓力、能源壓力和碳排放壓力的主要區域和產業,并通過相關產業的水資源、能源和碳排放強度的關系,進一步分析水-能-碳的關聯關系,為制定節水、節能、減排以及水-能-碳協同管理政策和措施提供一定的理論支撐。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 農業綠水資源

由于綠水資源在農作物生長過程中發揮了較大作用,為了能更加準確地體現農業耗水量,在農業藍水資源的基礎上,加入了農作物和農畜產品綠水資源消耗量。中國30個省份(不包括西藏、香港、澳門和臺灣)的農作物綠水資源消耗量根據彭曼公式計算得出,由于缺乏各個省份部分農畜產品的詳細數據,因此本文只計算牛、羊和奶類的綠水資源消耗量,具體的計算過程[21]已在以往的研究成果[34]中詳細說明,不再做過多的描述。

1.1.2 多區域投入產出模型

運用多區域投入產出模型,從本地、省際和國際三個尺度上研究中國水、能、碳三者的關聯,如圖1所示。

圖1 三尺度多區域投入產出分析

三個尺度投入產出表的構建過程見文獻[35],多區域投入產出模型的具體計算如下:

直接消耗系數:

(1)

(2)

直接消耗系數矩陣為:

(3)

(4)

完全消耗系數:

δ=∑σ[I-A]-1。

(5)

式中:δ是區域完全水資源和能源消耗、碳排放系數矩陣;I是單位矩陣。

最終資源消耗量:

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

1.2 數據來源

多區域投入產出模型數據可分為三大類。第一類為投入產出表。本文2002年、2007年和2012年多區域投入產出表來源于國家統計局,2017年多區域投入產出表來源于文獻[36],世界多區域投入產出表來源于EXIOBASE數據庫,對以上數據進行合并,各部門名稱及其代碼見表1。第二類為各個區域和產業的直接用水數據,30個省份農業藍水資源、工業和服務業數據來源于《中國水資源公報》,農作物綠水資源所需要的數據來自中國氣象數據網(http://data.cma.cn/),世界各國各產業直接用水數據來源于EXIOBASE數據庫。第三類為各個區域和產業的直接能源消耗數據,30個省份的42個產業碳排放數據來源于中國碳核算數據庫,世界各國的能源消耗數據來源于EXIOBASE數據庫。

表1 各產業及其代碼

2 結果分析

2.1 各省份水足跡、能源足跡與碳足跡貿易

中國30個省份水足跡貿易情況如圖2所示。絕大部分省份當地的水足跡占比最大,流入、流出和出口水足跡總量分別下降了48.24%、58.82%和45.77%,進口水足跡量逐漸增大,從433.81 億m3增長到1 888.81 億m3。流入、出口和進口水足跡較高的省份主要集中在中國東部地區,流出水足跡較高的省份大多分布在中國中部地區,少數分布在中國東部和西部地區。凈流入和凈進口數值較高的省份主要分布在中國東部地區,到研究末期,幾乎所有省份均為凈進口地區,凈流出和凈出口省份在中國中部和西部地區分布較多,表明中國水資源空間轉移的重心始終分布在東部地區,通過產業關聯效應,從其他地區調入大量的水資源。盡管省際產業鏈接路徑的流量大幅度縮減,但進口水足跡量呈直線上升趨勢,少數省份的進口水足跡量要高于國內其他省份流入水足跡量,而中國水資源分布東多西少,現有的空間轉移格局仍然不利于改善中國水資源空間分布不均衡的現象。同時,中國水足跡貿易結構已經發生了很大的轉變,省際水足跡貿易不斷縮減,中國從水資源凈出口國轉變為凈進口國。通過進口高耗水產品,特別是產業01和06(這兩個產業并不是進口總值最高的產業,卻是進口水足跡較高的產業),在一定程度上緩解了中國水資源短缺的現狀,減緩了中國中部和西部地區的部分水資源壓力同時,可能會加重部分國家的水資源壓力,加強了中國對其他國家水資源的依賴程度。

圖2 2002—2017年中國30個省份水足跡貿易

中國能源足跡貿易結構均有不同程度的變化態勢,如圖3所示。絕大多數省份當地能源足跡占比最大,且均有不同程度的增長,各省區流入與流出能源足跡在2007年大幅下降,之后保持穩定增長趨勢,但占比始終最小。出口和進口能源足跡總量均呈先上升后下降的趨勢,但始終保持較高數值。能源足跡數值流入與流出較高的省份始終集中在經濟規模較大或者能源密集型產業較多的東部或中部地區,能源足跡數值流入較高的省份如:北京、天津、上海、江蘇、廣東等地;流出能源足跡數值較高的地區如:河北、山西、內蒙古、遼寧、廣東等地。進出口能源足跡較高的省份大多集中在經濟規模較大且交通便利的東部沿海地區,如:上海、江蘇、浙江、廣東、山東等。研究期間,能源足跡凈流入省份不斷增加,且主要集中在東部地區,到研究末期,所有省份均為能源凈進口地區,且數值較高的省份主要集中在東部地區,表明中國能源貿易空間轉移的重心主要分布在東部地區,特別是與其他國家的產業貿易區。

圖3 2002—2017年中國30個省份能源足跡貿易

盡管中部和西部能源足跡的貿易總量在不斷增長,各省份的省際產業關聯路徑流量的差異不斷縮減,但較高的進口能源足跡不利于中國能源空間均衡發展趨勢,也不利于中國乃至全球節能減排目標的推進。因此,在保障能源安全的前提下,仍需繼續完善能源交易體系和制度,加快推進產業結構升級。

圖4顯示了碳足跡貿易的構成變化情況。絕大部分省份的當地和出口碳足跡量大致呈增長趨勢,流入、流出和進口碳足跡量均有不同程度減少。流入碳足跡數值較高的省份主要集聚在東部地區,特別是天津、上海、江蘇、山東、河北等地,流出碳足跡較高的省份主要聚集在中國中部地區與東部地區少數省份,特別是河北、山西、內蒙古、江蘇等。出口和進口碳足跡較多的省份主要聚集在東部地區,如廣東、江蘇、上海、浙江、山東等。碳足跡凈流入省份較少,高數值主要分布在中部地區與東部地區少數省份。幾乎所有省份均是碳足跡凈出口地區,且東部沿海地區絕大多數省份的數值較大,說明中國碳排放空間轉移的重心位于東部地區,出口碳足跡在一定程度上加大了碳排放空間分布的不均衡性,并且,中國從碳排放凈進口國,轉變為碳排放凈出口國,承擔了世界其他國家的部分碳排放量,從而加重了中國碳排放的壓力。

圖4 2002—2017年中國30個省份碳足跡貿易

2.2 中國30個省份水-能-碳系統關聯

為了更深入地厘清“資源-環境-經濟”系統協調下水資源消耗、能源消耗和碳排放之間的交互機制,找尋三種要素協同管理的方向和措施,本文參照以往的研究成果,通過計算水資源、能源生產部門單位產出消耗的能源、水資源、碳排放,分析水-能-碳系統關聯關系。選取產業27(水的生產和供應業)分析水生產部門單位產出的能源足跡和碳足跡,選取產業02(煤炭采選業)、03(石油和天然氣開采業、11(石油、煉焦產品和核燃料加工業)、25(電力、熱力的生產和供應業)、26(燃氣生產和供應業)等能源相關產業,分析能源產業單位產出的水足跡和碳足跡。

2.2.1 水生產部門的能源消費

水生產部門完全能源消耗量(能源足跡)如圖5所示。各個省份產業27的每萬元產出能源足跡僅在2002年數值較高,之后始終保持穩定的低水平狀態,但能源足跡較高的省份在研究期間有所差異,2002年依次為青海(78.72 GJ/萬元)、甘肅(38.98 GJ/萬元)、新疆(17.48 GJ/萬元),2007年依次為內蒙古(0.65 GJ/萬元)、河南(0.44 GJ/萬元)、海南(0.43 GJ/萬元),2012年依次為吉林(1.18 GJ/萬元)、天津(0.94 GJ/萬元)、廣東(0.53 GJ/萬元),2017年依次為廣東(3.40 GJ/萬元)、上海(3.01 GJ/萬元)、陜西(2.70 GJ/萬元)。產業27與其他省份的產業關聯強效應主要集中在產業2、產業12～14、產業25、產業27～29,特別是產業27和29,通過生產鏈的不同層級增加了產業27的能源消耗總量。絕大多數省份的產業27與其他產業關聯存在普遍的弱效應,甚至存在較多省份的產業27與其他省份產業沒有任何關聯效應。強效應更多地集中在省內各個產業間,少數集中在個別省份間產業關聯路徑上,特別是到2017年,這種關聯效應更加明顯,如廣東-上海(產業27～31、33～40)、浙江(產業27、28、31)、河南(產業1～21、25、26、28～42)、陜西-江蘇(產業1～42)、吉林-江蘇(產業2～42)、山東-上海(產業12、27、28、30、31)、江蘇(產業6～10、12～21、25、27～31、33～42)等。盡管產業鏈接路徑流量有所減少,但生產鏈的中下游省份多為經濟規模和需求量較大的東部地區,生產和消費需求的變化會通過鏈接路徑反饋到上游省份,影響這些省份產業27的能源消耗總量。

圖5 2002—2017年中國30個省份水的生產和供應業能源足跡

由圖5可知,2002年青海的能源足跡最高,且之后下降幅度較大,主要原因在于,2002年青海的水生產產業具有相對較高的總產出,雖然直接能源消耗系數相對較小,但完全耗能系數在研究期間最大,因此該產業的間接消耗較大,從而造成單位產出的能源足跡較大。從整體來看,中國各個省份水生產產業每萬元產出的完全能源消耗強度較低,說明各個省份水生產產業的完全用能效率較高,在經濟總產值不斷增長的同時,水資源在省際產業關聯路徑上流量不斷減少,與水資源生產相關的耗能量也隨之減少。但到研究末期,所有省份產業27每萬元產出能源足跡呈小幅度上升趨勢,直接能源消耗強度也有所上升,且直接能源消耗強度遠高于完全能源消耗強度,這不僅與本地的消費需求有關,生產技術條件和貿易結構也在一定程度上促進了生產能源消耗。因此,各省份應根據生產和消費需求,制定合理的政策和措施,促進水生產部門的節能發展。

2.2.2 水生產部門的碳排放

圖6為2002—2017年水生產產業的完全碳排放量(碳足跡)的變化情況。

圖6 2002—2017年中國30個省份水的生產和供應業碳足跡

與能源消耗相似,絕大多數省份的產業27每萬元產出碳足跡僅在2002年數值相對較高,之后保持穩定的較小數值,并且在研究末期呈小幅度上升趨勢,但碳足跡較高的省份與能源足跡有所差異。2002年依次為寧夏(6.67 t/萬元)、青海(5.50 t/萬元)、海南(5.54 t/萬元),2007年依次為山西(0.03 t/萬元)、遼寧(0.02 t/萬元)、四川(0.02 t/萬元),2012年依次為吉林(0.17 t/萬元)、甘肅(0.13 t/萬元)、廣東(0.13 t/萬元),2017年依次為甘肅(5.38 t/萬元)、新疆(3.21 t/萬元)、陜西(3.15 t/萬元)。碳排放總量的變化與能源類型、消耗總量和利用率有密切的關系,能源消費結構不斷發生變化,傳統能源使用占比從75.81%下降到64.27%,在一定程度上減少了碳排放總量,而產業27的完全能源消耗量呈穩定的低水平狀態,產業27碳排放的關聯產業與能源關聯產業相同,產業關聯強效應主要集中于產業2、產業12～14、產業25、產業27～29。綜上來看,中國絕大多數省份生產萬元水資源的完全碳排放強度相對較低,說明絕大多數省份完全用能效率較高,特別是東部地區,除此之外,少數省份的完全碳排放效率在研究末期呈現出下降的趨勢,如天津、吉林、上海、陜西、甘肅等。因此,需要結合各個省份的實際情況,找出水生產產業完全碳排放強度上升的具體原因,同時需繼續向綠色低碳轉型,增加低碳能源的使用占比。

2.2.3 能源生產產業的水資源消耗

研究期間,五個能源生產部門每萬元產出的完全用水量(水足跡)呈動態變化趨勢,如圖7所示。整體上,絕大多數省份產業02、03、11的水足跡總量呈直線下降趨勢,產業25和26呈波動下降,五個產業之間完全用水強度差值在2017年達到最小。2002年,幾乎所有省份的產業02、03、11、25每萬元產出的水足跡總量遠高于產業26,特別是產業25,如寧夏(4 168.69 m3/萬元)、安徽(2 985.68 m3/萬元)、河南(2 290.46 m3/萬元),產業26數值較高的省份依次為吉林(54.01 m3/萬元)、福建(44.73 m3/萬元)、江西(38.39 m3/萬元)。2007年,產業02、03、25的水足跡量較小,產業11和26的水足跡數值較大,安徽(926.31 m3/萬元)、云南(891.90 m3/萬元)、廣西(813.84 m3/萬元)為產業26的水足跡數值較高的省份,江西(225.35 m3/萬元)、寧夏(194.05 m3/萬元)、陜西(141.35 m3/萬元)為產業02水足跡數值較高的省份。2012年,產業02、03、11、26的水足跡數值大幅度下降,并且絕大多數省份產業02的單位產出水足跡量最小,幾乎所有省份產業25的水足跡數值大幅度上升,數值遠超過2002年最高數值,如貴州(6 710.71 m3/萬元)、安徽(5 807.21 m3/萬元)、湖南(5 745.96 m3/萬元),與水足跡最小值產業之間的差值達到最大,產業02的水足跡數值較高的省份依次為青海(52.91 m3/萬元)、北京(49.31 m3/萬元)、黑龍江(44.31 m3/萬元)。2017年,五個能源生產部門的水足跡數值達到最小值,幾乎所有省份產業25數值最大,產業02的水足跡數值最小,兩者之間的差值在研究期間達到最小值,陜西(73.16 m3/萬元)、廣西(70.31 m3/萬元)、湖南(61.29 m3/萬元)為產業25的水足跡數值最高的省份,寧夏(11.47 m3/萬元)、山西(2.85 m3/萬元)和云南(2.10 m3/萬元)為產業02的水足跡數值最高的省份。

圖7 2002—2017年中國30個省份能源生產部門水足跡

綜上可知,能源生產產業每萬元產出完全用水量最高的產業幾乎均是產業25,主要原因在于:①電力和熱力生產與供應業需要水資源作為其生產過程的一部分原料,造成產業25有較多的水資源投入。②產業25與各個產業之間通過生產鏈的鏈接路徑,存在普遍的產業關聯效應,強效應主要集中在產業02～06、12～14、25、28～31之間,特別是東部和中部地區的絕大部分省份,產業25與各個產業之間均存在較強的產業關聯效應,通過生產鏈增加了產業25的生產耗水量。各個省份產業02和11與其他省份的絕大多數產業之間也存在普遍且較強的產業關聯效應,產業02通過鏈接路徑將大量的水資源流向產業02、11～14、25、28,產業11的強效應主要集中在產業11～14、28～30。產業03和26的產業關聯效應最弱,且多集中在少數省份內,從而造成兩者的用水量也較小。

2.2.4 能源生產部門的碳排放

能源生產部門每萬元產出完全碳排放量(碳足跡)呈波動的變化趨勢,如圖8所示。

圖8 2002—2017年中國30個省份能源生產部門碳足跡

從整體來看,5個能源生產部門在研究期間碳排放呈下降的趨勢,到2017年達到最小值,各產業之間的碳排放量差值逐漸縮減。從產業層面來看,不同區域和產業的能源需求量、使用結構、利用效率等不同,造成區域和產業的碳排放總量與強度有明顯差異性。研究期間,產業25始終是絕大多數省份單位產出碳足跡最高的能源部門,并且呈波動變化趨勢,數值較高的省份分別為2002年的河北(652.16 t/萬元)、山西(567.51 t/萬元)和河南(294.36 t/萬元),2007年的四川(0.12 t/萬元)、重慶(0.09 t/萬元)和新疆(0.09 t/萬元),2012年的青海(225.24 t/萬元)、貴州(116.60 t/萬元)和云南(110.89 t/萬元),2017年的山西(19.13 t/萬元)、海南(13.07 t/萬元)和新疆(6.31 t/萬元)。其余四個產業始終保持著較低的碳排放數值,產業26僅在2002年為碳足跡數量最小的產業,數值較高的省份分別為寧夏(38.96 t/萬元)、海南(1.96 t/萬元)和山西(0.74 t/萬元)。2007年、2012年和2017年為產業03碳足跡數值最低的年份,數值較高的省份依次為:2007年的湖北(0.07 t/萬元)、青海(0.04 t/萬元)和江蘇(0.03 t/萬元),2012年的江蘇(5.13 t/萬元)、北京(1.59 t/萬元)和寧夏(1.50 t/萬元),2017年的新疆(5.36 t/萬元)、青海(2.29 t/萬元)和北京(1.08 t/萬元)。綜上來看,盡管完全碳排放量最低與最高的部門之間的完全碳排放存在一定差距,但完全碳排放最高的數值不斷下降,且與完全碳排放最低部門的數據的差值大幅度縮小,說明中國不斷針對性的解決能源生產部門的碳排放問題,并取得了很大的進展。

2.3 中國水-能-碳系統協同發展

水資源、能源和碳排放的協同管理對促進區域可持續發展具有重要意義,節約水資源可以緩解用水壓力,減少因過度開采水源而造成一系列的環境和氣候問題,節約能源可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放,有利于碳達峰和碳中和的實現,緩解全球氣候變化所產生的一系列問題,社會經濟也不斷朝著更安全、更綠色、可持續性和高質量發展。

根據上述分析可知,節水、節能和減排已經取得了一定的進展,三種要素的直接和完全消耗總量均有不同程度的減少,利用效率不斷提升,并且節水政策實施的過程中并沒有造成能源消耗和碳排放量的劇增,在低碳發展和綠色轉型的背景下,能源結構轉型的過程中也沒有導致水資源消耗和碳排放量的劇增。除了上述的水生產產業和能源生產部門之外,其他產業的水資源消耗強度、能源消耗強度和碳排放強度也需格外注意,如產業01直接和完全水資源消耗強度始終最大,能源消耗和碳排放強度雖然不是最大的,但始終保持較高的數值,加之產業01的產業關聯效應較強,中游和下游各產業對產業01的反饋作用,在很大程度上影響產業01的各種資源要素消耗變化;其次為產業06、12、25,三種資源要素消耗高于大部分產業。少數產業雖然耗水量較少,但是能源消耗強度和碳排放強度較高,如產業04、05、30。因此,對于不同地區不同產業的節水、節能和減排政策應該不斷根據實際情況做出及時調整和更新,在當下轉變生產方式和調整產業結構的進程中,還應該根據不同產業的特性和產業關聯效應,合理調控敏感產業的資源要素,加強對重點產業的綠色改造和升級工程,堅持從生產-流通-分配-消費-再生產的全過程來促進發展方式和消費模式的轉變,從而推動中國乃至全球社會經濟高質量發展的進程。

中國作為面積和人口眾多的發展中國家之一,積極落實全球節水、節能、減排的目標要求,同時在應對全球氣候變化中,做出了積極的努力和貢獻。為緩解中國水資源分布南多北少的空間現狀,啟動并實施了南水北調等大型水利工程。作為碳排放量較多的國家之一,中國積極落實節能減排工作,2015年向聯合國提交了應對氣候變化國家自主貢獻目標,確定在2030年碳排放達到最大值。2020年新的國家自主貢獻目標:CO2排放量力爭于2030年前達到峰值,到2030年,單位國內生產總值CO2排放量比2005年的下降65%以上。并且,在40國全球氣候變化峰會上做出承諾:力爭2030年實現碳達峰,2060年實現碳中和。因此,中國根據不同階段經濟發展狀況和節能減排壓力,制定了相應的節能減排目標和重點工程,旨在積極應對全球氣候變化影響,促進自身經濟結構轉型,從而為其他國家提供一條低碳可持續發展示范路徑,促進全球加快轉型。

3 結論

1)中國水資源、能源和碳排放空間轉移的重心均位于東部地區,三者的凈流入和凈進口數值較高的省份主要集中在東部地區。盡管省際水足跡、能源足跡和碳足跡貿易在產業關聯路徑的流量不斷縮減,但國際貿易產業關聯路徑流量的增加不利于改善中國資源空間分布不均衡的問題。研究末期,幾乎所有省份均為水足跡凈進口地區,所有省份均為能源足跡凈進口地區和碳足跡凈出口地區。

2)中國30個省份水生產部門每萬元產值的完全能源消耗量已經保持在較為穩定的低水平,而直接能源消耗量呈動態的變化趨勢,且數值仍然高于完全能源消耗量。完全用能效率高于直接用能效率,并且水生產部門的直接與完全能源消耗量較高的省份有所差異。水生產部門每萬元產出的完全碳排放量高于直接碳排放量的情況居多,但兩者的數值均保持在較為穩定的低水平狀態,絕大多數省份直接和完全碳排放效率較高。水生產部門直接與完全碳排放量較高省份的空間分布大致相似。

3)五個能源生產部門每萬元產出直接和完全用水量與碳排放量均呈下降的趨勢,最高與最低部門之間的差值較大,差值在研究期間呈上升-下降的趨勢,且下降幅度較大。電力和熱力的生產和供應業始終是直接和完全用水量與碳排放量最高的部門,且直接用水與碳排放量高于完全用水和碳排放量,完全碳排放量最高的產業的數據不斷發生變化,但是數值均大幅度下降,同時,完全碳排放量最低產業的完全碳排放量在研究末期有超過直接碳排放量的趨勢。

4 討論與建議

本文從本地、省際和國際三個空間尺度,研究水-能-碳消耗情況和關聯關系,分析重點消耗、排放區域及其構成成分,并通過相關關聯產業,進一步分析水-能-碳的關聯關系,對于掌握水資源消耗、能源消耗和碳排放規律,制定相應的節水、節能和減排措施具有一定的理論支撐,對于調控重點消耗、排放地區和產業,改善不合理消耗、排放空間格局具有一定的實踐意義。同時,有利于協同管理水資源-能源-碳系統,協調社會經濟系統和生態環境系統的可持續發展。

由于本文使用的多區域投入產出表的編制過程較為繁瑣,數據更新較慢,以五年為周期更新數據,最新的數據只到2017年,使研究結果的時效性有所不足,在之后的研究中,會不斷關注數據的更新,及時更新最新數據的研究結果。

水資源消耗、能源消耗和碳排放主要集中在東部和中部地區,但各構成部分的占比有所差異,因此在制定節水、節能和減碳政策和措施時,要具體問題具體分析,根據資源消耗、碳排放的主導成分和產業關聯效應,結合各個省份在資源消耗、碳排放網絡中的地位和作用,制定中國整體的宏觀政策和目標,各個地區在宏觀的基礎上因地制宜地制定微觀政策和目標。

水資源和能源進口發揮著一定的補給作用,對于碳排放,出口發揮著較大的貢獻力。隨著“雙循環”發展格局的形成,不能單單只調控國內資源循環,國際資源循環同樣發揮著不可替代的作用,這就對我們現階段資源調控增加了新的要求,要形成良性且高質量的“雙循環”格局,充分發揮資源空間流動在實現中國資源空間均衡方面的重要作用。

社會經濟貿易聯系包含資源的空間流動,產業關聯效應的強弱在很大程度上影響著資源消耗、碳排放的空間關聯性,進而影響資源消耗、碳排放空間格局的形成。因此,要不斷協調資源生態系統與社會經濟系統之間的關系,在節水、節能、減排的進程中,保障社會經濟穩定且高質量的持續發展,實現資源生態系統與社會經濟系統的可持續發展。