李娜娜 ，趙月 ，王軍鋒

（1. 南開大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300350；2. 南開大學(xué) 循環(huán)經(jīng)濟與低碳發(fā)展研究中心，天津 300350；3. 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心，北京 100029）

0 引言

中國一直在積極努力控制碳排放[1-2]，中國國家主席習近平在2020年9月22日召開的聯(lián)合國大會上表示：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，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(xiàn)碳中和?！边@一目標的制定展現(xiàn)了中國負責任、有擔當?shù)拇髧蜗?，通過國家不斷努力有望提前實現(xiàn)這一目標[3]。長期以來，我國減排任務(wù)的重點聚焦在工業(yè)部門，但隨著工業(yè)能源利用技術(shù)不斷進步，其減排空間正逐漸縮小。已有研究表明，家庭部門逐漸成為減排的焦點部門[4-5]。近幾十年來，中國家庭能源消耗和碳排放保持了快速增長。家庭日常生產(chǎn)生活消費所產(chǎn)生的碳排放量是全球碳排放量的重要組成部分，已經(jīng)成為新的增長點[6]。2014年，中國家庭部門的最終能源消費達到4.06億噸油當量，占最終能源消費總量的20.4%[7]。燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量為3.439億 噸[8]。家庭消費的增加對能源消耗和二氧化碳排放的增長做出了巨大貢獻[9]。

與此同時，中國城市居民收入水平在顯著提升，城市居民儲蓄率也屢創(chuàng)新高。居民收入與家庭碳排放之間的關(guān)系已引起學(xué)者們的高度關(guān)注。雖然收入對家庭碳排放的影響已有一些前期研究，但是相關(guān)研究結(jié)論還有爭議。一些學(xué)者認為家庭碳排放隨著收入水平的提高而增加。Golley & Meng[10]采用投入產(chǎn)出的方法，應(yīng)用2005年中國城市家庭的調(diào)查數(shù)據(jù)探討了城市家庭收入不平等對碳排放的影響，研究結(jié)果表明，收入與碳排放呈正向相關(guān)關(guān)系，高收入家庭會產(chǎn)生更多的碳排放。Han等[11]應(yīng)用分位數(shù)回歸和Shaply分解方法，采用了中國24個城市的樣本，提出城鄉(xiāng)居民收入差異是影響家庭碳排放最重要的決定因素。Yang & Liu[12]采用2013年中國216個地級市的截面數(shù)據(jù)研究了居民能源消費和碳排放的影響因素，結(jié)果表明城市居民收入和城市人口規(guī)模對碳排放具有正向驅(qū)動作用。然而有關(guān)收入水平對家庭碳排放的影響認識并不完全一致。Kerkhof等[13]通過對2000年荷蘭、英國、瑞典與挪威4國的家庭生活碳排放的定量分析發(fā)現(xiàn)，荷蘭與英國的家庭人均碳排放要遠高于瑞典和挪威；荷蘭與英國高收入家庭的碳排放強度比低收入家庭的碳排放強度要小。

基于以往研究的認知，本文將采用排放系數(shù)法估算中國284個地級以上城市的家庭燃氣碳排放、家庭電力碳排放以及家庭熱力碳排放，并結(jié)合固定效應(yīng)模型分析中國城市人均家庭收入與人均家庭儲蓄對不同能源品種人均家庭碳排放的影響?？紤]到中國城市經(jīng)濟發(fā)展水平差異較大，本文將城市樣本分為東中西三個城市群以研究上述關(guān)系的區(qū)域差異性，從而為政策制定提供有益參考。

1 城市家庭直接能耗碳排放的估算

家庭日常生活能源消費如煤、石油、天然氣以及電力和采暖，所產(chǎn)生的碳排放定義為家庭直接碳排放。日常生活消費的其他商品和服務(wù)中隱含能源消費所產(chǎn)生的碳排放稱為居民消費間接碳排放。這部分碳排放主要來自商品的生產(chǎn)以及運輸過程，如家庭日常衣著、食品、居住、出行、家庭設(shè)備使用等過程中所產(chǎn)生的碳排放。需要說明的是，雖然電力在能源轉(zhuǎn)換過程中已實現(xiàn)碳排放的轉(zhuǎn)變，但考慮到電力為二次能源，因此本研究參考段思營[14]的研究，將電力劃到直接碳排放中。

本研究采用排放系數(shù)法[15]對2005—2016年中國284個地級以上城市家庭直接能源消費所產(chǎn)生的碳排放進行核算。將家庭天然氣、液化石油氣以及人工煤氣統(tǒng)稱為家庭燃氣，便于彌補部分年份和省份數(shù)據(jù)的缺失。城市家庭日常能源消費活動主要有炊事、取暖、照明等?；诖耍瑢⒑怂隳茉聪牧恐饕譃槿悾杭彝ト細?、家庭取暖和家庭用電，估算方法如下：

式中：C為家庭直接碳排放量，E為家庭部門能源消耗量，EC為各能源碳排放因子，i表示不同能源品種，j表示各地級以上城市。城市人口規(guī)模變化對于家庭碳排放來說是最為直接的影響因素，人口規(guī)模越大的城市，家庭碳排放量一般越高。本研究將人均家庭二氧化碳排放量作為因變量納入模型中，以降低人口規(guī)模對于城市家庭碳排放的影響?；诖?，核算家庭部門不同能源消費品種的人均直接碳排放量：

式中：CPHCF為人均家庭燃氣碳排放；E1、E2、E3分別為城市家庭煤氣、液化石油氣和天然氣用量，EC1、EC2、EC3分別為煤氣、液化石油氣和天然氣的碳排放因子；CPHCH為人均家庭采暖碳排放，H為供暖面積，E4為單位面積供暖耗煤量，EC4為標準煤耗碳排放因子；CPHCE為人均家庭用電碳排放，E5為城市家庭用電量，EC5為電網(wǎng)碳排放因子；Pop為年末總?cè)丝凇?/p>

2 影響因素選擇、數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 城市家庭碳排放的影響因素選擇

城市家庭能源消費相關(guān)的碳排放是由居民做飯、洗澡和取暖等直接能耗引起的。對城市居民住宅能耗結(jié)構(gòu)進行了研究，主要分為燃氣（人工煤氣、液化石油氣和天然氣）、電力和供暖。影響家庭直接碳排放的主要因素有四個：家庭收入儲蓄特征、家庭能源消費選擇特征、家庭人口特征以及家庭所在城市的社會經(jīng)濟特征[16]。

在本研究中，將人均家庭工資性收入作為衡量家庭經(jīng)濟特征的一個重要因素。收入是消費支出的前提，其變化會影響能源消費數(shù)量和結(jié)構(gòu)的變化。一般來說，高收入的家庭具有更豐富的需求類型和規(guī)模，這些都可能是家庭能源消耗和碳排放的重要來源。家庭工資性收入作為核心解釋變量，是衡量一個地區(qū)家庭生活水平的重要標志。隨著居民生活水平的提高，生活能源消費更加多元化，能源消費量及相關(guān)碳排放會隨之發(fā)生變化，這一指標體現(xiàn)了個體消費者決策的家庭背景。家庭儲蓄作為反映家庭經(jīng)濟水平的一個顯著因素，也間接影響著家庭的碳排放。據(jù)2006—2017年的《中國統(tǒng)計年鑒》顯示，2000—2016年，中國家庭儲蓄率基本保持在30%～45%的范圍內(nèi)。此外，家庭儲蓄余額也呈現(xiàn)增長趨勢。儲蓄的積累對家庭能源消費的規(guī)模和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生潛在的影響。

家庭能源結(jié)構(gòu)是影響家庭碳排放的主要因素。家庭能源消耗類型主要包括燃料、電力和采暖。在本文中，使用燃料（天然氣、液化石油氣、煤氣）的家庭數(shù)量變化反映了家庭能源消費的變化趨勢，并且家庭數(shù)量的增加也會直接導(dǎo)致家庭用能的增加。因此，家庭能源消費的選擇分別選取了城市家庭使用氣態(tài)燃料的戶數(shù)和人均家庭能源消費量來表征。三種氣態(tài)燃料用氣戶數(shù)的變化在一定程度上可以反映家庭部門用能結(jié)構(gòu)調(diào)整的趨勢。另外，由家庭碳排放核算公式可知，人均家庭能源消耗量也是影響家庭碳排放的重要因素，因此將其納入到解釋變量中。

家庭人口特征是影響家庭能源消費的重要因素。主要通過集約化的居住模式來降低人均家庭用電量，因此更高的人口密度可以促進居民能源消費的變化。除此之外，還必須了解家庭外部環(huán)境變化，例如家庭所處城市的社會經(jīng)濟背景等如何影響家庭直接能耗碳排放，基于此，我們將城市家庭所在區(qū)域的人均GDP和人口密度作為控制變量納入模型中，以分別考慮該區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平與該區(qū)域人口密集程度對能源消費和碳排放的影響，以提高模型的解釋能力。

2.2 數(shù)據(jù)來源

由于數(shù)據(jù)的限制，本研究的范圍包括2005—2016年中國280個地級市和4個直轄市的284份統(tǒng)計數(shù)據(jù)。使用人工煤氣、液化石油氣、天然氣的家庭數(shù)量以及家庭燃氣消耗量、家庭用電量取自于2005—2016年的《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》?；茉凑郜F(xiàn)煤炭系數(shù)取自《中國能源統(tǒng)計年鑒》，碳排放系數(shù)取自IPCC（2006）、國家氣候變化政策協(xié)調(diào)小組辦公室、國家發(fā)改委能源研究所（2007）。人均收入、人均儲蓄、年末總?cè)丝?、人均GDP以及人口密度均來自《中國城市統(tǒng)計年鑒》。各單元采暖區(qū)耗煤量以《中國民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（采暖住宅建筑）》數(shù)據(jù)為依據(jù)。各變量描述如表1所示，描述性統(tǒng)計沒有明顯的偏差，數(shù)據(jù)較為合理。

表1 各變量定義及描述性統(tǒng)計

2.3 固定效應(yīng)模型

固定效應(yīng)模型，即固定效應(yīng)回歸模型，是一種面板數(shù)據(jù)分析方法。它是指實證分析只比較模型內(nèi)變量間的交互影響而不涉及模型中未包含在內(nèi)的影響因子。固定效應(yīng)回歸是一種空間面板數(shù)據(jù)中隨個體變化但不隨時間變化的一類變量方法，固定效應(yīng)模型公式如下：

在本研究中，為了估計變量對人均家庭直接碳排放的影響，計量經(jīng)濟模型設(shè)計如下：

式中：Yit為是第i個地級市第t年不同能源品種人均家庭碳排放量；α是常數(shù)項；β是模型回歸系數(shù)；ui是第i個地級市的個體效應(yīng)，用來控制各地級市不可觀測的且不隨時間改變的特有性質(zhì)；eit為誤差項；pincome為人均家庭收入；psaves為人均家庭儲蓄；house為家庭用氣戶數(shù)；pgdp為人均GDP；energy為人均能源消耗量；dencity為人口密度。

3 實證結(jié)果與分析

3.1 中國城市家庭能耗碳排放的空間分布與區(qū)域差異

根據(jù)家庭不同能源品種碳排放的估算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)中國城市人均家庭碳排放水平存在著較為明顯的區(qū)域差異。通過分析中國284個地級以上城市人均家庭燃氣碳排放、人均家庭用電碳排放以及人均家庭采暖碳排放的區(qū)域分布，我們發(fā)現(xiàn)以下幾個特點：

第一，284個城市家庭燃氣碳排放變化具有顯著的區(qū)域差異。自2005年開始，東部沿海地區(qū)大部分城市均呈現(xiàn)較高的人均家庭燃氣碳排放，尤其是上海市和廣州市。呼和浩特市雖不在東部沿海，但是其排放量也位居前三。隨著時間推移，中國東部城市人均家庭燃氣碳排放顯著下降，而西南地區(qū)部分城市則呈現(xiàn)出增加趨勢。雖然東部沿海地區(qū)人均家庭燃氣碳排放雖有下降，但是珠三角城市群和長三角城市群仍是中國高碳排放的聚集區(qū)。

第二，北方地區(qū)城市居民冬季采暖引起的碳排放空間集聚明顯，是城市家庭碳排放不可忽視的重要因素。

第三，對于城市家庭用電碳排放來說，東部沿海的增長速度最快，比如寧波市、溫州市、上海市位列全國前三名。我國中部地區(qū)的鄂爾多斯市與呂梁市也是家庭用電碳排放增速較快的兩個地級市。

3.2 城市居民收入快速增加對家庭不同能源品種碳排放的影響效應(yīng)

表2展示了線性模型固定效應(yīng)的估計結(jié)果，其中，模型（1）、（3）、（5）為城市人均家庭收入對人均家庭碳排放的影響。由表2的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國城市人均家庭收入水平的提升與三種不同能源品種的人均家庭碳排放升高存在顯著相關(guān)關(guān)系。具體而言，人均家庭收入升高與家庭燃氣碳排放之間存在負相關(guān)關(guān)系，彈性系數(shù)為-0.653，意味著人均家庭收入每增加1%，家庭燃氣碳排放將減少0.653%，表明城市人均家庭收入的增加有利于家庭燃氣碳排放的降低。在對家庭電力碳排放模型的回歸中，我們發(fā)現(xiàn)，城市人均家庭收入的彈性系數(shù)是0.242，這意味著城市人均家庭收入增加1%可以產(chǎn)生0.242%的家庭電力碳排放升高。同樣，城市人均家庭收入提升對家庭采暖碳排放增長有顯著推動作用，其影響系數(shù)為0.233。

表2 線性回歸結(jié)果

3.3 城市居民儲蓄水平上升對家庭不同能源品種碳排放的影響效應(yīng)

考慮到家庭居民儲蓄水平的提升，我們在表2的模型（2）、（4）、（6）中加入了城市人均家庭儲蓄指標來測試對三種家庭能源消費碳排放的不同影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：城市人均家庭儲蓄增長與家庭燃氣碳排放、家庭電力碳排放和家庭采暖碳排放顯著相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為-0.090（5%）、0.220（1%）、0.141（1%）。

具體來說，第一，對于家庭燃氣碳排放，無論是城市中使用燃氣的家庭數(shù)量因素，還是城市人均家庭能源消耗水平因素對城市家庭碳排放水平增加都表現(xiàn)出顯著的促進效應(yīng)，尤其是城市家庭用氣戶數(shù)因素對城市家庭碳排放水平增加的解釋更強，在1%的顯著水平下達到0.787。相反的是，城市人均家庭收入和人均儲蓄水平提高對于抑制家庭燃氣碳排放增長是有利的，尤其是城鎮(zhèn)居民人均收入的碳排放抑制效應(yīng)更顯著。

第二，家庭采暖碳排放增長與模型中所有解釋變量呈顯著的正向相關(guān)關(guān)系，其中城市人均GDP增長與家庭采暖碳排放的增長相關(guān)系數(shù)最大，在1%顯著水平下達到0.405。

第三，對家庭電力碳排放有正向影響的是城市人均家庭收入、人均家庭儲蓄、人均家庭能耗、人口密度和人均GDP。其中，城市人均GDP對家庭電力碳排放的影響系數(shù)最大，即城市人均GDP每增加1%，家庭電力碳排放增加0.387%。通過對比城市人均家庭儲蓄變量加入前后的模型估計結(jié)果，可以看出，加入城市人均家庭儲蓄這一變量后，城市人均家庭收入對家庭電力碳排放的解釋力有所下降。

3.4 城市居民收入和儲蓄水平家庭碳排放效應(yīng)的區(qū)域差異

我國城市家庭能源消費及其碳排放存在明顯的空間不均衡。因此，為進一步分析城市居民收入和儲蓄水平對家庭碳排放影響的區(qū)域差異，本文進一步分成東、中、西三個經(jīng)濟區(qū)域[17]進行討論。

表3為我國東部地區(qū)101個城市人均家庭碳排放回歸結(jié)果。模型（7）、（9）、（11）依次為城市人均家庭收入增加對家庭燃氣碳排放、家庭采暖碳排放以及家庭電力碳排放的影響，模型（8）、（10）、（12）為加入城市人均家庭儲蓄因素后的估計結(jié)果。結(jié)果表明，城市人均家庭收入增長抑制了家庭燃氣碳排放的增加，這一結(jié)果通過了1%的顯著性檢驗，彈性系數(shù)為-0.320。與之不同的是，城市人均家庭收入的增加對家庭采暖碳排放、家庭電力碳排放具有顯著的促進作用。在加入城市人均家庭儲蓄變量后，城市家庭居民收入因素對城市家庭燃氣碳排放和城市家庭電力碳排放的影響程度均有所下降，說明儲蓄因素與收入因素共同解釋了城市家庭能源碳排放的增加。

表3 東部地區(qū)城市家庭直接碳排放回歸結(jié)果

為研究中部地區(qū)城市居民收入和儲蓄對人均家庭碳排放的影響，本文選取了109個中部地區(qū)的地級市進行估計，如表4所示，城市居民收入和儲蓄水平的增加對人均家庭碳排放的影響與東部地區(qū)的影響趨勢較為一致，然而收入的相關(guān)影響系數(shù)都有大幅提高，這說明中部地區(qū)城市居民收入對家庭碳排放的影響貢獻度比東部地區(qū)更大。在中部地區(qū)，對于家庭燃氣碳排放來說，家庭用氣戶數(shù)的增加對其促進影響最為顯著，彈性系數(shù)為0.922。而對于家庭采暖碳排放來說，除了城市人均家庭收入和儲蓄的增加促進碳排放的增加外，人均GDP和人均家庭能源消耗量的增加也表現(xiàn)為正向的促進作用。對家庭電力碳排放來說，城市人均家庭收入、城市人均家庭儲蓄、城市人均GDP與城市人均家庭能源消耗水平等因素的增加會促進其增加。加入人均儲蓄變量后發(fā)現(xiàn)模型中各變量的影響系數(shù)變化幅度較小，其中值得關(guān)注的是對于家庭燃氣碳排放來說，收入對家庭碳排放的影響貢獻度變大。

表4 中部地區(qū)家庭碳排放回歸結(jié)果

西部地區(qū)中共有74個地級市納入模型中，回歸結(jié)果見表5。與東、中部地區(qū)不同的是，城市人均家庭收入對家庭碳排放的影響顯著性僅在人均家庭燃氣和采暖碳排放中體現(xiàn)，分別通過了5%和1%的顯著性檢驗。對于家庭燃氣碳排放來說，人均城市能源消耗水平與家庭用氣戶數(shù)的增加對其促進影響最為顯著，彈性系數(shù)分別為0.388和0.806。而對于家庭采暖排放來說，除了城市人均家庭收入和儲蓄的增加促進了其增加外，城市用氣家庭戶數(shù)的增加也表現(xiàn)為正向的促進作用。城市人均家庭儲蓄、城市人均GDP與城市人均家庭能源消耗水平等因素的增加會促進家庭電力碳排放的增加。

表5 西部地區(qū)家庭直接碳排放回歸結(jié)果

3.5 城市家庭收入與儲蓄增長對中國氣候治理政策的影響

第一，中國城市碳達峰和碳中和戰(zhàn)略應(yīng)該充分評估家庭收入增長對氣候治理目標的影響，尤其要妥善處理好城市家庭收入增長帶來的能源增長挑戰(zhàn)。

第二，城市氣候治理政策制定不但要關(guān)注城市家庭收入增長的碳排放效應(yīng)，也應(yīng)該考慮到家庭儲蓄余額這一家庭財富積累量對家庭能源消費碳排放的影響，應(yīng)科學(xué)預(yù)測其與收入因素引起的協(xié)同碳排放效應(yīng)。

第三，在低收入地區(qū)，要利用多元化方式推動收入水平較低的家庭不斷積累自身財富，獲得更多的能源選擇權(quán)利，更快實現(xiàn)家庭能源消費結(jié)構(gòu)的優(yōu)化帶來的碳減排效益。

第四，科學(xué)制定城市能源轉(zhuǎn)型規(guī)劃，加快城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加城市清潔能源比重，有效帶動家庭能源供給系統(tǒng)的零碳化發(fā)展趨勢。

第五，要秉承統(tǒng)籌區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，堅持和而不同的原則，針對具有高家庭碳排放量的東部沿海發(fā)達地區(qū)，應(yīng)該加強家庭部門碳排放的管控，通過適當?shù)恼深A(yù)來引導(dǎo)家庭部門節(jié)能減排。對于中西部地區(qū)來說，在關(guān)注居民將儲蓄轉(zhuǎn)化為消費需求的變化趨勢的同時，制定科學(xué)有效的激勵政策，將低碳和節(jié)能政策落實到居民的消費行為中。

第六，倡導(dǎo)節(jié)能電器的使用，宣傳普及節(jié)能措施。家庭電力碳排放在經(jīng)濟發(fā)達城市中占有較高的比重，居民收入和儲蓄的增長會增加家用電器的消費和使用，從而增加家庭部門的電力消費碳排放。在推動清潔能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的同時，要做好節(jié)能低碳家電產(chǎn)品的宣傳和消費，全面落實階梯電價政策，引導(dǎo)居民理性消費。

4 結(jié)論

本文采用固定效應(yīng)回歸模型，識別了城市家庭居民收入和儲蓄因素對城市家庭碳排放的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：城市人均家庭收入和儲蓄的增加會減弱城市家庭燃氣碳排放。對于城市家庭用電碳排放和家庭采暖碳排放來說，城市人均家庭收入和儲蓄增長均表現(xiàn)出顯著的促進作用。

本文還發(fā)現(xiàn)我國家庭直接碳排放的影響因素具有區(qū)域差異性。首先，對中國東部地區(qū)來說，城市人均家庭收入每增加1%，城市家庭燃氣碳排放減少0.320%，而居民收入增加對城市家庭用電碳排放的正向驅(qū)動作用十分顯著。其次，對于中國中部地區(qū)來說，城市人均家庭收入和儲蓄對家庭用電碳排放的正向影響較大，但是城市居民儲蓄對于家庭燃氣碳排放沒有顯著影響。最后，對于中國西部地區(qū)來說，城市居民收入和儲蓄對城市家庭燃氣碳排放和家庭采暖碳排放均有顯著影響，且城市居民收入和儲蓄對家庭采暖碳排放有顯著的促進作用，然而城市居民收入對城市家庭用電碳排放的影響并沒有顯著性。