二氧化碳（CO₂）排放引起的全球气候变化问题已引起各国政府的高度重视。中国明确提出力争在2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和，即“双碳”目标^［1］，不仅体现了中国主动承担应对全球气候变化责任的大国担当，也是加快国内生态文明建设和实现高质量发展的战略抉择。“全球碳计划”数据显示中国2021年化石能源产生的CO₂排放量约占全球的31%^［2］，因此中国控制CO₂排放的任务十分艰巨，准确评估碳排放进而探讨降低碳排放的路径将是未来实现“双碳”目标的工作重点。

要实现“双碳”目标，需要准确评估碳排放并分析其影响因素的方式方法。碳排放的估算方法主要有实测法^［3］、物料衡算法^［4］和清单编制法^［5］等。实测法通过排放源现场实测基础数据计算排放量，该法中间环节少、准确度较高但耗时耗力，更适用于小区域、有能力获取监测数据的自然排放源^［6］。物料衡算法是用输入物料中的含碳量减去输出物料中的含碳量后计算CO₂排放量，优点是系统研究了产生和排放的物质，实施有效性较强，然而由于需要搜集详细的工业生产过程数据，该方法仅适用于数据基础较好的行业。清单编制法出自联合国气候变化委员会，该方法对温室气体的排放考虑全面，有成熟公式、活动数据和排放因子数据库，为计算碳排放提供了较合理的工具，是大区域碳排放估算有效且便于实施的方法^［7］。3种方法综合比较来看，实测法和物料衡算法的碳排放数据虽精确度较高，但仅适用于部分区域或部分行业，省级层面实践指导意义较差，本文碳排放的估算选用大区域数据易获取的清单编制法。根据现有的研究成果，碳排放的影响因素有经济发展水平^［8］、人口因素^［9］、能源强度^［10］、能源结构^［11］和产业结构^［12］等。王中英等^［13］通过相关性分析发现，中国经济增长与碳排放量存在明显的相关性。彭希哲等^［14］发现，人口因素如居民消费水平、人口城市化率和人口规模对中国碳排放总量的变化影响明显。赵敏等^［15］认为能源利用效率的提高和产业结构的调整是上海碳排放强度下降的主要原因。然而，现有碳减排路径方面的研究大部分仅关注宏观层面的经济增长、产业结构等，实践意义有待提高。比如以往产业结构分析只针对第一、二、三产业，而同一产业中的不同行业对碳排放的影响程度以及在经济中的重要性也存在很大差异，因此有必要从细分行业角度对其脱钩情况、能源使用情况以及人口、经济、能源结构、能源强度和产业结构等碳排放影响因素进行具体且全面的分析。

宁夏肩负着黄河流域生态保护和高质量发展的重要任务，在国家绿色发展战略中具有重要地位。然而宁夏产业结构单一、经济增长过分依赖自然资源消耗，是碳排放强度最高的西北省份^［16］，其高质量发展问题亟待解决。作为典型的西北干旱省份之一，宁夏碳排放的研究结果将对西北干旱区实现双碳目标具有较高的借鉴意义。基于此，本文以宁夏为研究区域，旨在解决以下3个科学问题：①宁夏碳排放多年变化趋势。②人口、经济、能源及产业对宁夏碳排放的影响。③行业和能源流动对宁夏碳排放的影响以及宁夏区域减排路径。

宁夏位于中国西北内陆地区，东邻陕西，南连甘肃，西北接内蒙古。总面积6.64万km²，地形分为北部引黄灌区、中部干旱带、南部山区三大区域，地势南高北低，呈阶梯状下降。全区属温带大陆性干旱、半干旱气候，是中国西部重要的生态屏障。区内矿产资源富集，能源产业是经济发展的重要支柱，然而其发展除了受到产业结构单一、经济增长过分依赖自然资源产出、矿产资源不可再生性等资源型城市面临的普遍问题制约外，还面临水资源短缺和生态环境脆弱两大痛点。

本研究的数据区间是2005—2020年。人口、GDP、三次产业产值、分行业增加值及构成、生产总值指数（上年为100）、能源消费构成等数据来自历年宁夏统计年鉴。其中，GDP、三次产业增加值均以2005年不变价表示。碳排放量数据来自中国碳核算数据库（CEADs）^［17-20］，数据库中省级清单数据分别计算了以能源为主的直接排放和与电力相关的间接排放，本研究仅考虑直接排放中与能源相关的部分，通过使用化石燃料活动数据乘以各自的排放系数计算所得。活动数据采用“表观消费”方法重新计算中国的能源消费^［21］：

表观能源消费量=本地生产量+进口量-

排放系数是通过中国主要煤矿区采集的602个煤样本分析所得，更贴近中国实际煤质情况。

宁夏实际碳排放量根据《IPCC 2006国家温室气体排放清单指南》^［22］中的方法测算，即所有人为消耗化石燃料带来的碳排放，计算公式^［19］如下：

式中：CE指的是能源相关CO₂排放量；i代表燃料品种；j代表行业类别；AD_ij 是j行业对燃料i的消耗量；NCV_i 代表单位燃料i燃烧产生的净热值；CC_i 是燃料i产生单位净热值的CO₂排放量；O_ij 指j行业内燃料i燃烧过程中的氧化率。

本研究碳排放用以下4个指标衡量：年碳排放量、碳排放强度、人均碳排放量和单位面积碳排放量。年碳排放量代表某评估单位（如国家、省份等）一年内的CO₂排放总量，是衡量碳排放总体规模和水平的指标，也是评估碳达峰与碳中和的常用指标。碳排放强度常和经济挂钩，代表单位GDP的CO₂排放量，是衡量经济发展质量水平的重要指标，碳排放强度高表示地区经济发展是以牺牲环境利益实现的，碳排放强度越低则表示低碳经济发展越好。人均碳排放量是消除人口基数影响的年碳排放量，单位面积碳排放量是消除区域面积影响的年碳排放量，二者常用作不同区域之间的横向对比。

本研究采用对数平均迪氏指数分解法（LMDI）和相关性分析，从人口、经济、能源及产业结构等方面探究年碳排放量的影响因素（表1）。

LMDI加法分解公式^［23］如下：

公式（3）中：C为CO₂排放量；P表示人口；GDP表示地区生产总值；i表示煤炭、石油和天然气3种能源品种；EGDP表示单位GDP的能源消费强度；EiE表示能源品种i在能源消费结构中的占比；CiEi表示能源品种i的碳排放强度。公式（4）中：∆C代表年碳排放量变化；Ct和Ct-1别为第t年和第t-1年的碳排放量，∆CP、∆CGP、∆CEI、∆CS分别对应人口、GDP、能源强度和能源结构效应，若上述变化量为负值，说明抑制了年碳排放量的过快增长，反之则表现为促进作用^［23］。

2002年经济合作与发展组织（OECD）提出了“脱钩”（Decoupling）概念，用来形容经济增长与资源消耗或环境污染之间的关系，主要是CO₂排放和GDP的关系^［24］。宁夏年碳排放量与GDP的关系分为绝对脱钩、相对脱钩和负脱钩3类。其中，绝对脱钩表示碳排放随着GDP增长而有所下降，相对脱钩表示碳排放随着GDP的增长而增长但增幅小于GDP增幅，负脱钩表示碳排放随着GDP的增长而增长且增幅大于GDP增幅。计算公式^［23］如下：

式中：DC,Y是年碳排放量与GDP增长的脱钩弹性值，即GDP每变动一个百分点所导致的年碳排放量变化；ΔC'和ΔY'分别为年碳排放量和GDP的变化速率；C_t+1 和Y_t+1 分别为t+1年的年碳排放量和GDP；C_t和Y_t 分别为t年的年碳排放量和GDP。当脱钩弹性值小于0为绝对脱钩，脱钩弹性值大于0且小于1为相对脱钩，脱钩弹性值大于1为负脱钩。

本研究覆盖国民经济核算47个部门^［25］中的39种行业。由于数据缺失未考虑的8个行业是：有色金属矿采选业（无增加值数据）、其他矿物采选业（无增加值数据）、木材和竹子的采伐和运输（无增加值数据）、其他制造业（无增加值数据）、开采辅助活动（无碳排放数据）、化学纤维制造业（无碳排放数据）及城市和乡村（无增加值数据）。本研究涉及的39种行业中，碳排放量或碳排放强度较高的十个行业的排放量占宁夏总碳排放的97%（具体数据见表2），说明选择的39种行业至少可以代表宁夏97%的碳排放，8个数据缺失的行业对宁夏碳排放状况的影响不超过3%。由于行业种类较多，为了便于产业结构分析，以2020年的GDP和年碳排放量数据为基础，将39个行业的GDP按照千亿元、百亿元、十亿元及十亿元以下的标准分为超高产值、高产值、中产值及低产值行业，行业碳排放量按照亿t、千万t、百万t及百万t以下的标准分为超高排放、高排放、中排放及低排放行业。

2005—2020年宁夏年碳排放量、人均碳排放量及单位面积碳排放量均呈现出显著的逐年上升趋势（P<0.05，图1），而碳排放强度呈现出先升后降又回升的波动趋势。年碳排放量从2005年的51.7 Mt增至2020年的225.9 Mt，同期人均碳排放量从8.7 t增至31.3 t，单位面积碳排放量从7.8 t·hm^-2增至34.0 t·hm^-2，碳排放强度从2005年的8.9 t·万元^-1增至2020年的10.4 t·万元^-1。16年间上升速率存在差异，2005—2011年碳排放量、人均碳排放量及单位面积碳排放量的年均增速分别为18.58%、16.90%和18.58%，2011—2016年无显著增加或降低趋势（P>0.05），随后升高趋势

放缓，增速分别为13.13%、12.06%和13.13%。宁夏的碳排放强度在2005—2011年和2016—2020年均为增长趋势，年均增速分别为6.08%和6.56%，2011—2016年有所下降，年均降低速率为8.04%。

从各个产业的碳排放情况来看，第二产业是宁夏碳排放的主要来源（占比91%~97%），其碳排量远超过第一产业（占比<0.5%）和第三产业（占比2.8%~9.5%）。第一产业的碳排放量和碳排放强度在2010年之前为升高趋势，2010年之后均开始下降。第二产业的碳排放量在2011—2016年保持平稳，随后又继续增长，碳排放强度也在2016年开始出现回升。第三产业的碳排放量在16年间稍有增加，但碳排放强度逐年降低。对比宁夏碳排放总体变化和分产业碳排放变化情况可以看出，宁夏碳排放的年际变化基本由第二产业主导。

2005—2020年宁夏人口和GDP呈显著的逐年增加趋势（P<0.05，图2）。从多年能源消费情况可以看出，宁夏能源消费总量逐年增加，其中2011—2016年增长明显放缓。能源结构以煤炭消费为主，其消费量在增加但比例略有降低，清洁能源的消费比例在“十二五”之后有所提高，说明宁夏能源结构正在优化。第二产业对宁夏GDP的贡献占有绝对优势，约占45%～50%，第三产业和第一产业占比较小，但2015年开始宁夏第三产业的比重逐年上升，第一产业和第二产业的比例均有所下降。

宁夏能源结构以原煤为主，一定程度依赖洗煤、焦炭等煤制品以及电力、原油、天然气等能源。宁夏碳排放量或碳排放强度较高的十个行业中，除交通运输、仓储和邮政业外，其余9个行业均来自第二产业。从行业性质来看，宁夏十大高排放行业由5个能源生产业、3个重工业、1个轻工业和1个服务业组成；对能源使用情况的分析发现，宁夏3个主要耗能大户中，电力、热力的生产和供应业（41.7%）基本以原煤为主，石油加工、炼焦和核燃料加工业（28.3%）以原煤、洗煤和原油3种能源为主，化学原料和化学制品制造业（20.4%）除了原煤一种主要能源外还有多种其他能源的使用（图3），造成宁夏整体能耗构成中原煤占比远远高于其他能源品种，一定程度依赖洗煤、焦炭等煤制品以及电力、原油、天然气等能源。与其他能源相比，原煤、洗煤和焦炭都属于热值低而碳含量高的燃料，而天然气的热值高且碳含量低，是一种相对清洁的化石燃料。

相关性分析结果表明：人口因素与年碳排放量之间无显著相关性（P>0.05、r=0.04，图4），经济因素及产业结构因素与年碳排放量之间均存在显著正相关（P<0.05，r=0.96；P<0.05，r=0.81），能源强度及能源结构因素与年碳排放量之间存在显著负相关（P<0.05，r=-0.86；P<0.05，r=-0.98）。

LMDI分析表明：人口和经济增长呈现显著的正效应，2005—2019年累计贡献约142.5 Mt CO₂，能源结构和能源强度整体均为负效应，分别贡献约-9.3 Mt CO₂和-9.0 Mt CO₂，其中能源强度效应自2017年开始变为正效应，这可能与能源消费总量大幅度增加有关。总体来看，经济增长是宁夏碳排放增长的主要驱动力，能源结构清洁化和由此带来的能源强度下降对碳排放增长呈现一定的负效应，抵消了部分由经济发展带来的碳排放增长（图4）。

从碳排放变化与GDP的脱钩情况来看，2011年之前宁夏碳排放与GDP未脱钩，2011—2016年碳排放与经济增长相对脱钩，2017年至今为负脱钩状态（表2，图5），说明未来几年随着宁夏经济增长仍依赖能源消耗，碳排放量仍会继续增加。

对宁夏所有47种行业中的39种行业的分析发现，宁夏脱钩的行业数量在不断增加。2010、2015、2020年碳排放量与GDP绝对脱钩的行业占比由2010年的26%增加到2020年的46%（还有18%处于相对脱钩），未脱钩的行业主要是电力、热力生产和供应业、黑色金属冶炼和压延加工业等。

根据2020年碳排放量和GDP将39种行业分为以下8种类型：①超高排放高产值行业，即电力、热力生产和供应业，该行业占年排放量的78.75%，是碳排放量和碳排放强度最高的行业。②高排放中产值行业，即黑色金属冶炼和压延加工业，是第二大碳排放行业。③中排放中产值行业，包括非金属矿物制品业、燃气生产和供应业。④中排放高产值行业，包括石油加工、炼焦和核燃料加工业，化学原料和化学制品制造业，交通运输仓储和邮政业，煤炭开采和洗选业。⑤低排放超高产值行业，即其他服务业（包括金融业、房地产业、教育等），GDP约占总产值的39%，而碳排放量仅占0.21%。⑥低排放高产值行业，包括建筑业、批发、零售和住宿、餐饮业和农林牧渔业。⑦低排放中产值行业，包括食品制造业、通用设备制造业及有色金属冶炼和压延加工业等11个行业。⑧低排放低产值行业，包括黑色金属矿采选业、非金属矿采选业及造纸和纸制品业等16个行业。

本研究的碳排放计算采用了4个指标，可以应用于排放量的评估、解析与经济的耦联关系以及区域之间横向对比等方面。从碳排放来看，宁夏年碳排放量在西北地区处于中等。2018年内蒙古、新疆、甘肃和青海碳排放量分别为552.6、466.6、198.2、55.0 Mt^{［23，26-28］}，同期宁夏约191.6 Mt，但与中部和东部城市相比均偏高，分别比湖北和上海高约36%和90%^［29-30］。由于宁夏人口稳定增长（图2A）且省域面积保持不变，因此人均碳排放量和单位面积碳排放量的增加均由年碳排放量主导。而宁夏年碳排放量的变动基本由第二产业主导，这是由于宁夏作为资源型省份，除了国务院确定的国家级宁东能源化工基地外，在“十三五”期间建成投产的神华宁煤煤制油等煤化工项目也直接导致全区第二产业碳排放量的迅速升高^［31］。从碳排放强度来看，由于GDP一直增加（图2B），2005—2011年和2016—2020年碳排放强度的上升是由于年碳排放量的增率大于GDP增速，即这两个时间段内GDP增长是以牺牲环境利益实现的。2011—2016年碳排放量无显著增加或降低趋势，GDP增加导致了碳排放强度降低，做到了既保持经济增长又维持碳排放不变的状态。

本文用到的2种碳排放影响因素分析方法，结果基本一致，但不同之处在于，LMDI可以展示每一年不同因素对年碳排放量影响的程度，而相关性分析结果是不同影响因素与年碳排放量多年变化之间的整体相关性，2种方法有一定的互补性，同时分析可达到全面理解各因素如何影响年碳排放量的目的。分析发现，经济增长和产业结构是宁夏年碳排放量持续攀升的主要驱动力，而人口因素的促进作用较小，能源结构和能源强度对碳排放增长具有一定的抑制作用。对比之下，相邻省份甘肃的人口数量较大但产业结构中高碳强度行业比重偏低，因此人口规模对甘肃碳排放是增量效应，产业结构对甘肃碳排放是减排效应^［27］。

脱钩分析表明，年碳排放量与经济增长整体仍处于负脱钩状态，由于2005年以来宁夏经济处于增长状态，经济增长依然是以高强度碳排放为代价，是年碳排放量持续增加的主要驱动力。然而，细分行业分析发现，近年来脱钩的行业数量在不断增加（表2），这说明通过技术改革或者发展新产业可以逐步降低经济增长对能源消耗的依赖。宁夏的十大高排放行业中除交通运输、仓储和邮政业外，其余行业均来自第二产业，其共同特点是行业规模大且大多属于涉及民生的经济支柱产业，在产生高经济贡献的同时也带来了大量的碳排放，以煤消费为主又是这些行业高碳排放的重要原因，因此这些行业是宁夏着手降低碳排放的重中之重。

虽然宁夏碳排放量在全国范围来看不是最高的，但由于人口数量和省份面积较小，其平均碳排放量已达到较高水平，未来面临着较大的减排压力。为了降低碳排放实现双碳目标，未来宁夏可从以下几个方面寻求发展：首先，继续开展能源结构改革，加快发展水电、核电等新能源，保障清洁电力供应，在电力系统安全稳定运行的前提下，动态协调电力低碳转型发展节奏。其次，加大对超高排放行业和中高排放行业的技术研发投入，提升高碳排放民生支柱行业能源利用效率。电力行业要通过完善能源品种价格的市场化形成机制，优化差别化电价、分时电价、居民阶梯电价政策，交通行业须推广应用低碳运输装备，提高运输组织效率，建设“集约、高效、绿色、智能”的城市货运配送服务体系^［32-33］。最后，推进产业结构优化，逐步发展壮大低排放超高产值和低排放高产值行业，加快低排放中低产值行业的科技创新、增强产品市场竞争力。地方政府要根据宁夏自身优势和特色建立不同类型的特色产业并出台配套发展政策，加强专业人才的培养，提升人才吸引力和市场竞争力，形成在全国范围内独具特色的地方服务业。

本文虽然对宁夏细分行业的碳排放情况进行了全面分析，但未能充分考虑各行业间的相互关联及影响。另外，数据资料的滞后一定程度上影响了计算结果的时效性与可参考性，未来在优化产业结构从而实现深度减碳方面还需开展进一步研究。