腾讯研究院：碳排放的宏观考察、规律总结与数字减排“三大效应”研究

大气网讯:研究摘要（1）宏观事实考察：自工业革命以来，全球二氧化碳排放量持续增长，21世纪后煤炭成为最主要的碳排放源。1960年代以来，全球碳排放强度呈现出稳定下降趋势，但人均碳排放量呈现出稳定上升特征。碳排放强度和人均碳排放量在发达经济体和新兴经济体之间均存在显著的异质性。自上世纪60年代以来，中国碳排放量从7.81亿吨增长到2020年的105亿吨，规模扩大了约14倍，并且具有明显的高行业集中特征，前四大行业约占碳排放总量的80%，区域集中度也较高。全国整体的碳排放强度在逐步下降，人均碳排放量呈现上升趋势。

（2）基本规律剖析：碳排放演变规律的深层原因在于能源消费量、能源消费结构和产业结构的变迁。对全球面板数据和中国面板数据的考察表明，能源消费量越大、能源消费结构中化石能源所占比重越高、产业结构中工业部门所占比重越高，则碳排放量、碳排放强度和人均碳排放量越高；而能源消费结构中清洁能源所占比重越高，碳排放量、碳排放强度和人均碳排放量就越低。

（3）经济理论假说：“环境库兹涅茨曲线”在全球层面和中国层面都具有一定的合理性，但并非放之四海而皆准的普遍真理。无论在全球层面还是在中国层面，“环境库兹涅茨曲线”在碳排放强度与人均GDP的关系中是成立的，但是在碳排放量、人均碳排放量和人均GDP的关系中却面临挑战，碳排放量和人均碳排放量仍然随人均GDP的增长而增长，但是曲线拐点在全球层面出现之前将率先在中国出现。

（4）数字减排效应：数字技术浪潮的兴起与数字经济蓬勃发展为全球和中国的碳减排提供了巨大的潜力，主要体现为三大效应，分别为：降低数字产业自身碳排放的“直接效应”，推动其他产业减少碳排放的“间接效应”，以及通过构建碳市场等产生的“补充效应”。

（5）数字减排政策：我们的实证研究发现，虽然数字化程度与碳排放量正相关，但却与碳排放强度及人均碳排放量呈显著的负相关关系。数字化程度的提升能够从能源互联网，产业和能源结构转型，智慧城市、交通、生活等多种渠道推动碳减排，因此，数字经济的发展将通过降低碳排放强度及人均碳排放量，对碳减排、碳达峰和碳中和贡献重要的力量。未来在做好碳达峰碳中和的工作中，需要进一步加强对数字技术与碳排放关系的研究，加快推进区域与全球能源互联网建设，促进以数字产业为代表的低碳产业发展，以产业数字化带动传统行业智能化转型发展。

全球碳排放的基本事实观察

1.全球二氧化碳排放迅速增长

人类的经济活动向大气中排放了大量的二氧化碳，根据挪威国际气候研究中心（CICERO）[1]估算，1850—2017年这167年间，人类的化石能源消费大约已经排放21000亿吨二氧化碳。如图1所示，自工业革命爆发以来，全球二氧化碳排放量持续增长，从1750年的935.05万吨增长到2020年的340.75亿吨，其中绝大多数排放量是在20世纪以来的120年中产生的。

图1 工业革命以来的全球碳排放量（1750—2020年）

数据来源：Our World in Data.单位：亿吨二氧化碳。

同时，从图1中也可以看出，碳排放受到经济危机或经济衰退的显著影响。如图中所示，在1929—1933年“大萧条”期间，1980—1982年经济危机，1990—1991美国经济危机，1997—1998年亚洲金融危机，2008—2009年国际金融危机，2019—2020年新冠肺炎疫情期间，经济活动大幅减少，全球碳排放量显著下降。

大量研究机构都对全球二氧化碳排放都进行了测算，较为权威的机构包括国际能源署（International Energy Agency，IEA）、世界银行（World Bank，WB）、全球碳计划（Global Carbon Project，GCP）、欧盟委员会（European Commission）等。虽然各方估计出的二氧化碳排放绝对量存在一定的差异，但是其变化趋势基本保持一致，如图2所示，1960—2020年间绝大多数年份均保持增长状态，1980—1982年、2008—2009年以及2019—2020年经济衰退或危机间则保持一致的下降特征。

图2 全球二氧化碳排放量（1960-2020年）

数据来源：世界银行（WB），国际能源署（IEA），全球碳项目（GCP），欧盟委员会（EC）

单位：亿吨二氧化碳

尤其是2019年新冠肺炎疫情大流行以来，导致有史以来全球碳排放量的最大下降。国际能源署（IEA，2021）[2]估计，2020年全球一次能源消费下降近4%，与能源有关的二氧化碳排放减少了近20亿吨，同比下降了5.8%；全球碳项目（GCP，2021）[3]和联合国环境规划署（2020）[4]则均预计2020年与能源相关的碳排放同比下降了7%，下降幅度超过1929—1933年经济“大萧条”期间的减少量。这主要是由于疫情防控所需的流动限制导致全球运输业碳排放显著下降，在2020年的全球碳减排量中，运输业占比最大，碳排放量同比下降了近一半。但是现在还不能判定2021年的碳排放情况，因为各国为应对疫情采取的经济刺激措施将对全球碳排放的长期趋势产生重要影响，从而使得2021年碳排放量取决于各国经济刺激政策。

2.进入21世纪后煤炭成为最主要的碳排放源

全球二氧化碳排放最主要的来源是化石能源燃烧，主要包括煤炭、石油和天然气，其中煤炭和石油所占的份额最大。在20世纪六十年代末至21世纪初的近40年时间内，石油燃烧所产生的二氧化碳始终大于煤炭燃烧的排放量，但是在2003—2005年前后，煤炭成为化石能源碳排放中最大的排放源。不同种类化石能源的碳排放量如图3所示，其中实线代表国际能源署（IEA）估计数据，虚线代表全球碳项目（GCP）估计数据。2019年新冠肺炎疫情大流行导致全球能源的生产、供应和消费受到全面影响，2020年全球石油消费大幅下降约8.6％，煤炭消费下降约4％，其中石油的年度减排量是有史以来最大的，约使全球碳排放量减少了1100吨（国际能源署，2021）[5]。

图3 全球按燃料类型分的二氧化碳排放量（1959-2020年）

数据来源：国际能源署（IEA），全球碳项目（GCP）

单位：亿吨二氧化碳

3.碳排放的主要集中在电力、运输和工业部门

1990年以来，在全球的碳排放部门中，始终集中在电力热力、交通运输和工业制造等三个部门。如图4所示，1990—2018年间，电力与热力的生产供应业、交通运输业和工业行业的碳排放量分别从7622吨、4609吨、3955吨增长到13978吨、8258吨、6158吨，占全行业部门排放总量的比重也分别从 37.15%、22.47%、19.28%（三项合计78.89%）上升到2018年的41.71%、24.64%、18.37%（三项合计84.72%），其他行业部门的碳排放量则基本维持在20亿吨以下。

图4 按行业分类全球碳排放量变动情况（1990-2018年）

数据来源：国际能源署（IEA）

单位：吨二氧化碳

4.全球碳排放格局的深刻变化

工业革命以来，世界主要国家的碳排放量趋势和特征发生明显变化。根据Our World in data网站提供的数据，如图5所示，在第一次产业革命（1750—1850年）时期，由于其核心国家主要集中在英国等欧洲国家，因此，全球碳排放也主要以欧盟28国为主[6]，从1750年的935.05万吨增长到1850年的17679.42万吨，占全球的比重长期高于90%。从19世纪中叶开始，随着第二次产业革命的核心国家转移到美国，美国的碳排放量也开始逐步增长，在1916年超过欧盟28国排放总量，成为世界碳排放量最多的国家。20世纪50年代后，随着第二次世界大战结束，第三次产业革命集中在美国爆发，以及新中国成立后开始实施重工业战略，全球碳排放格局发生深刻变化。

一方面，第三次产业革命是以信息通信技术（Information CommunicationTechnology，ICT）部门为主导的，是特征显著的低碳产业，因此，欧美日等发达国家的碳排放在这一时期相继达峰，其中欧盟28国在1979年达峰，美国在2005年达峰，日本在2013年达峰，达峰后发达国家的碳排放量开始负增长。

另一方面，新中国实施重工业战略，碳排放逐渐增加，尤其是在加入世界贸易组织（World Trade Organization，WTO）后，伴随着国际贸易重心转移和产业分工格局变迁，碳排放量迅速增长，分别于1954年、1991年、2003年、2006年超越日本、俄罗斯、欧盟28国、美国，成为世界上碳排放量最大的国家，占全球碳排放的比重也从1950年的1.31%提高到2019年的27.92%；其他新兴经济体如印度和俄罗斯的碳排放量也呈现出稳定的上升趋势。

图5 世界主要国家二氧化碳排放量（1750—2019年）

数据来源：Our World in Data

单位：亿吨二氧化碳

从碳排放量的国别结构来看，2019年，全球碳排放量前十位的国家分别为中国、美国、印度、俄罗斯、日本、德国、伊朗、韩国、印尼及沙特，如图6所示，前十国碳排放量在全球占比超过2/3，前五国占比接近60%，中、美、印三国占比超过50%。如果将欧盟28国视为整体，排名前四位的排放国（中国、美国、欧盟28国、印度）的二氧化碳排放量（不包括土地利用变化）占全球排放总量的58.6%，前六位的排放国（包括俄罗斯联邦和日本）排放量占全球总量的66.3%。这些数据均表明，全球碳排放的国别集中度较高，控制少数国家的碳排放量，即可有效控制全球碳排放总量。中国的减排政策，对于全球碳排放量的控制至关重要。

图6 全球碳排放量国别结构（2019年）

数据来源：欧盟委员会《全球碳排放报告》

但是在考虑单位GDP碳排放量和人均排放量时，国家的排名发生了巨大变化。单位GDP碳排放量又称为碳排放强度，用以衡量一国或地区每单位GDP的产出所产生的二氧化碳排放。自上世纪60年代以来，全球碳排放强度呈现出稳定的下降趋势，如图7所示，世界主要国家中，欧美日等发达国家和地区的碳排放强度均低于世界平均水平，表明其每单位GDP产出所排放的二氧化碳更少，而中国、印度和俄罗斯等为代表的新兴经济体的碳排放强度则高于世界平均水平，每单位GDP产出所排放的二氧化碳较高，新兴经济体与发达经济体之间仍存在较大碳排放强度差距。尤其是如美国和欧盟及其与俄罗斯之间的比较，虽然美国和欧盟的碳排放量高于俄罗斯，但是其碳排放强度则远远低于俄罗斯。

图7 世界主要国家碳排放强度（1960—2019年）

数据来源：碳排放数据来自Our World in Data，GDP数据来自World Bank

单位：吨二氧化碳/现价千美元

图8 全球碳排放强度前十位国家（2019年）

数据来源：欧盟委员会《全球碳排放报告》

2019年全球碳排放强度最高的十个国家依次是帕劳、新喀里多尼亚、库拉索、叙利亚、土库曼斯坦、蒙古、特立尼达和多巴哥、巴巴多斯、伊朗、波黑，如图8所示，除经济体量很小的岛国（如帕劳）外，强度较高的国家主要为以化石能源为支柱的国家，如叙利亚、土库曼斯坦、伊朗依赖石油开采，蒙古、波黑依赖煤炭开采，特立尼达和多巴哥依赖天然气开采。

人均碳排放量则是指将一国或地区的碳排放量平均到全国人口中所显示出的碳排放情况，如图7所示，1960年以来世界平均水平的人均碳排放量呈现出稳定的上升特征，但是却在发达经济体和新兴经济体之间存在显著的异质性。一方面，以欧盟、美国和日本为代表的发达经济体的人均碳排放量在1960—2019年间呈现出先上升后下降的“倒U型”特征，表明发达经济体不仅在绝对碳排放量上已经达峰，而且在人均碳排放量上也已呈现达峰特征。另一方面，以中国、印度和俄罗斯为代表的新兴经济体的人均碳排放量在1960—2019年间则呈现上升特征，其中俄罗斯由于1991年前苏联解体并对经济采取“休克疗法”，对经济活动产生严重冲击，绝对碳排放量的下降同时引致人均碳排放量的下降，但是自1997年左右开始，俄罗斯的人均碳排放量重新开始呈现稳定的上升趋势。对于中国而言，2001年加入WTO后，外商直接投资和国际贸易扩张均导致碳排放量迅速增长，同时也引致人均碳排放量的显著上升，但是随着中国环境治理能力的不断提升，人均碳排放量的增速在2011年左右开始明显放缓。

图9 世界主要国家人均碳排放量（1960—2019年）

数据来源：碳排放数据来自Our World in Data，人口数据来自World Bank

单位：吨二氧化碳/人

2019年全球人均碳排放量最高的十个国家依次是帕劳、新喀里多尼亚、卡塔尔、库拉索、特立尼达和多巴哥、科威特、阿联酋、巴林、直布罗陀、阿曼，如图10所示，人均碳排放量的特征与碳排放强度类似，依赖石油的卡塔尔、科威特、阿联酋、巴林、阿曼等中东国家均榜上有名。

图10 全球人均碳排放量前十位国别（2019年）

数据来源：欧盟委员会《全球碳排放报告》