China′s Achievement of Carbon Neutrality: Process Evaluation and Practical Challenges
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摘要:
中国实现碳中和目标面临经济结构转型与能源结构调整等严峻挑战。根据2020年中国30个省市自治区的能源消费数据与土地利用数据核算得到其CO2排放量与吸收量，对碳中和进程进行评估。研究认为，2020年中国30个省市自治区平均碳中和进程为5.45%，区域碳中和进程差异较大，呈现出“阶梯状”特征；其中9个高碳中和进程型省市自治区平均碳中和进程为16.66%，而11个低碳中和进程型省市自治区平均进程仅为1.32%。目前，中国实现碳中和面临碳赤字严重、碳汇量缩减以及区域协同不足的实践困境，应根据区域CO2排放与吸收特征，由经济与科研水平具有比较优势的省市自治区研发新型低碳技术，通过区域内部产业承接转移实现结构性减排，同时完善碳汇自然资源价值实现机制推进增汇，配合国家重大区域战略实现区域协同的碳中和。
Abstract:China strives to achieve carbon neutrality goals before 2060, but in practice, it will face severe challenges such as economic restructuring and energy structure adjustment. Based on the energy consumption data and land use data of 30 provinces in China in 2020, their CO2 emissions and absorption are calculated to evaluate the carbon neutrality process. Research suggests that the overall carbon neutrality process in China in 2020 is 5.45%, with significant regional differences in carbon neutrality processes, exhibiting a "stepped" characteristic; The average carbon neutrality process in 9 high carbon neutrality provinces is 16.66%, while in 11 low-carbon neutrality provinces, it is only 1.32%; At present, China is facing practical challences in achieving carbon neutrality, such as severe carbon deficits, shrinking carbon sinks, and insufficient regional coordination. China achieving carbon neutrality should consider regional CO2 emission and absorption characteristics, and develop new low-carbon technologies in regions with comparative advantages in economy and scientific research. Then, CO2 emission reduction should be achieved through regional industrial transfer. At the same time, the mechanism for realizing the value of carbon sink resources should be improved to promote CO2 absorption. Combined with China′s major regional strategies, the regional coordination for carbon neutrality should be achieved.
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一. 问题提出
20世纪以来，气候变化问题成为世界各国面临的共同威胁，以CO2为主的温室气体大量排放导致的全球气候变暖已经成为威胁全人类发展的最大非传统安全挑战。根据国际权威组织联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在2007年发布的第四次综合评估报告，在过去的50年中，传统化石能源消费产生的CO2排放是造成全球气候变暖的重要因素①。随后，IPCC在2023年发布的第六次综合评估报告中指出，世界平均气温在1850年至1900年间增加了约1℃，并且预测在未来20年间世界平均气温或将进一步增加超过1.5℃②。人类如何在控制气候变化前提下实现经济持续发展，已经成为各个国家亟待解决的痛点问题。
① IPCC, https://www.ipcc.ch/report/ar4/syr/。
② IPCC, https://www.ipcc.ch/report/sixth-assessment-report-cycle/。
中国自改革开放以来经济高速增长，创造了令世界瞩目的东方奇迹。国家统计局公布的2023年中国经济运行数据显示，全年国内生产总值超126万亿元。中国作为世界第二大经济体，对世界经济增长贡献率有望超过30%，是世界经济增长的重要引擎①。中国经济的腾飞不可避免地伴随着大量能源消费产生的CO2排放。2022年，中国所有能源消费中化石能源占比为82.5%，尽管该比例较2012年的90.3%有一定程度的下降②，但中国的能源消费结构依旧不合理，随着中国城镇化与工业化的持续发展，如何控制能源消费产生的CO2排放将成为严峻的挑战。
① 人民日报，2023中国经济年报解读，https://www.gov.cn/yaowen/liebiao/202401/content_6926722.htm。
② 新京报，多地用电破纪录：能源求变，风光装机崛起进行时，https://www.bjnews.com.cn/detail/1690298902129111.html。
中国作为有责任、有担当的大国，始终在降低CO2排放方面付出大量的努力。2009年，时任国家主席胡锦涛出席联合国气候变化峰会时提出，中国力争在2020年时单位国内生产总值CO2排放(简称“碳强度”)较2005年时显著下降③。2014—2015年，国家主席习近平与时任美国总统奥巴马分别两次发表了中美气候变化联合声明。中方在声明中指出，2030年中国碳强度较2005年下降60%~65%，森林储蓄量较2005年增加约45亿立方米，并提出了一系列推进生态文明建设的措施，诸如绿色电力调度、启动全国碳排放交易体系、低碳建筑与低碳交通建设等④。中国在世界范围内的政治承诺始终付诸国家治理的实践之中。2010年，国家发展和改革委员会将我国的五省八市划分为低碳试点省市，各试点省市将应对气候变化纳入其“十二五”规划之中⑤。2012年，党的十八大报告中首次将“美丽中国”建设作为执政理念提出⑥；2017年，习近平总书记在党的十九大报告中指出要加快生态文明体制建设，建设美丽中国⑦；2020年9月，在纽约联合国总部召开的第七十五届联合国大会一般性辩论上，国家主席习近平做出重要讲话，提出中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争于2030年前实现碳达峰，努力争取2060年实现碳中和⑧。自党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央在生态文明建设方面做出了前所未有的努力，极大程度改善了生态环境质量，碳强度显著降低。中国生态环境部公布数据显示，截至2019年，中国碳强度较2005年降低约48.1%⑨，初步完成了CO2的相对减排目标。
③ 胡锦涛在联合国气候变化峰会开幕式上讲话，https://www.gov.cn/ldhd/2009-09/23/content_1423825.htm。
④ 中美元首气候变化联合声明，https://www.gov.cn/xinwen/2015-09/26/content_2939222.htm。
⑤ 中华人民共和国国家发展和改革委员会，国家发展改革委关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知，https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/201008/t20100810_964674_ext.html。
⑥ 胡锦涛在中国共产党第十八次全国代表大会上的报告，https://www.gov.cn/ldhd/2012-11/17/content_2268826.htm。
⑦ 习近平指出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国，https://www.gov.cn/zhuanti/2017-10/18/content_5232657.htm。
⑧ 习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话，http://www.cppcc.gov.cn/zxww/2020/09/23/ARTI1600819264410115.shtml。
⑨ 我国提前完成碳减排2020年目标较2005年降低约48.1%，http://env.people.com.cn/n1/2020/1028/c1010-31909469.html。
2022年，党的二十大报告中提出“积极稳妥推进碳达峰碳中和”，“双碳”目标已经纳入中国国家重大战略和生态文明建设的整体布局⑩。目前，中国在降低碳强度方面取得了一定成果，但在“双碳”目标的实践方面仍然面临巨大的挑战，主要体现在三个方面。一是中国目前的经济结构转型压力较大，粗放型产业占多数，对能源的需求十分旺盛，而我国蕴含的能源以煤炭为主、石油与天然气含量较少，经济发展对于煤炭的依赖短时间内难以扭转。二是中国的经济体量与人口规模均位居世界前列，经济体量与人口规模既带来了众多优势，但对能源的巨大需求也是必须面对的挑战。三是中国低碳技术发展仍然处于起步阶段，低碳技术对于提升能源效率与直接碳消除具有重要意义，但低碳技术创新面临投入大、回报慢、风险强等困难，需要行之有效的激励措施鼓励低碳技术创新发展。中国实现“双碳”目标不仅满足了人民群众日益增长的对优美生态环境的需求、促进人与自然的和谐共生，还体现出中国主动担当大国责任、推进人类命运共同体建设的决心。因此，中国如何确实有效的推进“双碳”目标顺利实现将是“十四五”规划期间以及未来实现中国式现代化建设的重要内容，具有重要意义。
⑩ 习近平，高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗——在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告，https://www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm。
二. 文献综述
气候变化作为威胁全人类发展的最大非传统安全挑战，世界范围内多个国家与地区均在其长期发展目标中提出了要在2050年前后实现碳中和或气候中和的目标, 但发达国家与发展中国家提出的目标与承诺各不相同，大部分欧洲发达国家通过立法确认了其碳中和实现年份、阶段目标与路径措施，而大部分发展中国家仅通过政策文件或声明承诺提出了其实现碳中和目标的大致年限⑩。
⑩ Energy & Climate Intelligence Unit, Net Zero Scorecard, https://eciu.net/netzerotracker。
中国碳达峰、碳中和目标提出后，立刻成为学界各学科研究的前沿热点问题。邓旭等(2021)对世界各国提出的碳中和、气候中和等目标的范围与内涵进行了总结归纳，并对与中和相关的四种表述做出了辨析，即气候中和(climate neutrality)、碳中和(carbon neutrality)、净零碳排放(net-zero carbon emissions)和净零排放(net-zero emissions)[1]。岳婷等(2022)总结归纳了1991年至2021年间国内外碳中和相关的研究，揭示了相关研究的热点问题与演进趋势。21世纪以来，碳中和成为全球热点问题，中国关于碳中和的研究从2021年开始爆炸式增长，碳中和研究主要围绕3个重大科学问题，即基础研究与动态监测评价、技术研发与应用和政策设计与路线图，研究热点内容主要包括碳足迹、能源、碳捕捉与封存技术、生命周期评价、碳交易市场与全球治理等[2]。陈迎(2022)对碳中和这一概念进行了进一步辨析，指出在中文语境下碳中和的狭义理解仅为CO2的中和，而广义理解则包含CO2中和、其他温室气体中和与气候中和等相关概念，此外他还对碳中和的对象、实施主体和主要实现路径做出了界定。实现碳中和的途径分为碳减排和碳移除，碳减排即减少人类活动直接向大气中排放的CO2，而碳移除则是通过人为活动从大气中吸收CO2，包括以下三种手段：基于自然的碳移除、基于技术的碳移除以及混合型技术[3]。
一方面，学界认为实现碳中和目标需要从碳排放入手，研究如何减少CO2排放量；另一方面，则需要从碳吸收入手，研究如何提升生态系统固碳能力增加CO2的吸收量，以及开发新技术直接吸收大气中的CO2[4-5]。目前，中国实现碳中和有关碳排放方面的研究，主要集中于碳排放的影响因素和对未来碳排放的预测。王雅楠等(2019)采用EIO-LCA模型分析得出交通运输、仓储邮政、零售与批发行业是中国能源消费的主要碳排放来源，而在生产链视角下，建筑业则是隐含碳排放最大的行业，在此基础上构建模型分析产业结构调整的减排潜力[6]。王育宝等(2020)测算了中国30个省市自治区生产与消费侧产生的碳排放以及进出口隐含碳，发现东部地区对西部地区存在净碳转移，认为各地区应制定差异化的减排政策[7]。大量学者通过构建情景模型对中国未来碳排放量做出了预测，如张帆等(2021)对不同共享社会经济路径下中国2020至2100年间的碳排放量做出了预测[8]，於世为(Yu)等(2018)构建了经济-碳排放-就业多目标优化模型对中国能源碳排放进行了预测[9]，还有大量的学者针对中国不同省份与地区能源消费产生的碳排放进行情景模拟预测[10-11]。在中国实现碳中和有关碳吸收方面的研究中，刘萍等(2021)的研究指出中国仅依靠提高技术水平与零碳能源技术很难实现碳中和目标，需要大力发展负排放技术。其中自然碳汇是成本最低的碳吸收措施但减排潜力有限，碳捕获、利用与封存(CCUS)技术是最有潜力的负排放技术，直接空气碳捕获和储存(DACCS)技术甚至具有无限脱碳潜力，但此类技术存在技术不成熟、研发周期长、研发成本高等问题，短期内难以大规模应用[12]。杨晴等(2022)对中国火电、钢铁与水泥三大典型行业的CCUS技术发展现状、使用成本、部署情况与未来发展潜力进行了研究，三大典型行业的CCUS技术发展与应用还处于初期阶段，CCUS技术的使用成本、环境条件、潜在风险与协同效应(主要包括火电厂能耗增加、水泥厂中与产品的反应)均限制了CCUS技术的规模化应用[13]。因此，我们可知，基于生态系统的自然碳移除手段是中国目前实现碳中和目标最切实可行、最具经济性的碳移除手段，以森林、草原和水域等为主的陆地生态系统自身和其内部生物量的增加会从空气中吸收大量的CO2，并将其储存在自身的植物组织中，此过程被称作碳汇。全球陆地生态系统在2007年至2016年间，平均每年从大气中吸收36.1亿吨碳，可以抵消人为产生碳排放量的33.7%[13]，陆地生态系统的碳汇能力对实现碳中和具有重要意义。于贵瑞等(2022)的研究表明，中国陆地与海洋生态系统的碳汇能力约为10亿~13亿吨/年，并指出通过生态保护与国土空间优化等手段，辅以新型技术的开发与应用，有望使中国区域生态系统碳汇能力在2060年前达到20亿~25亿吨/年[14]。学界已经从定性与定量的角度针对碳排放与碳吸收做出了大量研究，这也为碳中和进程研究提供了坚实的理论与数据基础。
学界关于碳中和的研究仍然呈现出持续增长的趋势，目前研究热点问题是“双碳”目标的实现路径与实践困境。学者对部分发达国家实现碳中和目标的路径做出了梳理，并对中国碳中和实现路径做出了借鉴[15-16]。胡鞍钢(2021)的研究为中国2030年实现碳达峰目标提出了20个方面的主要实现路径与政策建议，助力中国实现高质量发展中经济社会的绿色转型，其中除调整能源结构、推进新能源发展等直接减少碳排放的措施外，还重点强调了加快建立碳市场、提升碳汇能力与完善碳交易机制等间接减排措施[17]。然而，学界现有针对碳中和路径的研究大多以定性研究为主[18-20]，碳中和路径的定量研究相对较少且多采用情景预测的方法对未来情景做出预测。黄贤金等(2021)基于IPAT和IBIS模型对中国人为碳排放和陆地生态系统碳汇量做出了预测，并探讨了中国2060年实现碳中和的可行性以及不同土地利用方式承载的碳汇分布情况，在此基础上提出了面向碳中和的低碳国土开发利用模式[21]。许蕊等(2022)在研究中提出了碳中和度这一概念用以研究黄河流域内蒙古段的碳中和进程，模拟预测了多种情境下2018年至2060年的CO2排放与吸收情况，并针对该研究区域的碳中和路径提出了政策建议[22]。此外，学者的研究已经开始关注碳达峰、碳中和的区域差异性。涂正革等(2012)的研究就将中国30个省市自治区按照能源强度等因素划分为四类排放区域并因地制宜的提出“共同但有区别”的碳减排政策[23]。学界针对碳排放端的区域差异研究已经相对成熟[24-25]，但综合考虑碳排放端与吸收端的研究还相对薄弱。王深等(2021)的研究以中国主要耗煤行业与森林碳汇量为研究对象，构建多目标模型研究了低成本碳达峰、碳中和路径，但其研究结论主要针对能源化工与交通等行业[26]。杨帆等(2023)的研究以成都市为研究对象构建了一套面向城市的碳中和发展路径流程与定量研究方法，但并没有将碳吸收纳入研究内容[27]。
综上所述，学界针对“双碳”目标的研究已经较为成熟，产生了大量针对CO2排放量、吸收量的影响因素与核算方法的研究，但针对CO2吸收端的研究相对落后于排放端，缺少受到广泛认可的统一核算标准，且大部分研究仍然聚焦于单一对象，将CO2排放端与吸收端相结合的研究相对缺乏；同时，学界虽然针对中国碳中和实现路径的研究十分丰富，但普遍是从宏观角度的定性分析，缺乏针对性，而且针对碳中和路径的定量研究则是以对未来的情景预测为主，或是针对单一地区、单一行业的研究。因此，本文对中国的碳中和进程现状做出了定量研究，综合考虑了CO2排放端与吸收端，有的放矢地提出了中国实现碳中和实践过程中遇到的困境，以期为因地制宜地制定碳中和路径提供建议，助力“双碳”目标的实现。
三. 研究设计
碳中和的定义是将一定时间段内国家、企业、个人的活动和产品生产直接或间接排放的CO2或温室气体总量，通过节能减排、植树造林与碳捕获、利用与封存等方式抵消，实现CO2或温室气体的净排放为零。目前，碳捕获、利用与封存技术受到全世界各国的高度重视，但因受到技术以及成本的限制，产业化进展缓慢，并未开展大规模应用，对中国碳中和进程的影响可以忽略不计。根据碳中和的狭义定义，碳中和是指CO2的净排放量为零，碳中和进程可以通过CO2的净排放量进行评估，计算公式如式(1)：
$$ C_{\text {net }}=C_{\text {source }}-C_{\text {sink }}=C_E+C_I+C_A+C_{\text {other }}-3.667\left(S_{\text {land }}+S_{\text {ocean }}\right) $$ (1) 在公式(1)中，Cnet代表净CO2排放量，Csource与Csink分别代表CO2排放量与CO2吸收量，CE代表能源活动产生的CO2排放量，CI代表其他工业活动产生的CO2排放量，CA代表农业活动产生的CO2排放量，Cother代表其他活动产生的CO2排放量，Sland代表陆地碳汇量，Socean代表海洋碳汇量。根据IPCC的科学基础报告中的注释，碳汇量指吸收的碳元素量，每吸收1吨碳元素约等于吸收3.667吨CO2①。
① IPCC.https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/。
净CO2排放计算公式中CO2排放量共分为4类：能源活动产生的CO2排放量、其他工业生产活动(如石灰生产中碳酸钙中释放等)产生的CO2排放量、农业活动产生的CO2排放量与其他活动产生的CO2排放量。4种排放类型中，能源活动产生的CO2排放量占总排放量的比例超过90%，同时考虑到能源消费数据较为充足且较易获得，因此本文以能源活动产生的CO2排放量代表总排放量进行碳中和进程评估。同样，净CO2排放计算公式中CO2吸收量也分为陆地碳汇与海洋碳汇两大类，陆地碳汇还可以进一步划分为森林碳汇、草地碳汇、湿地碳汇等。本文的主要研究对象为中国30个省、自治区、直辖市的碳中和进程，西藏、香港、澳门与台湾数据未统计，因此用陆地碳汇量代表CO2吸收量进行碳中和进程的评估。综上所述，本文通过陆地生态系统CO2吸收量对能源活动产生的CO2排放量的抵消程度来评估碳中和进程，当净CO2排放量为零时，代表实现了碳中和目标，碳中和进程达到100%。因此本文设定的碳中和进程评估公式如式(2)：
$$ \text { Carbon Neutrality }=\left(1-\frac{C_E-3.667 S_{\text {land }}}{C_E}\right) \times 100 \% $$ (2) 公式(2)中能源活动CO2排放量计算方法主要参考单钰理(Shan)等(2016)提出的表观排放核算法[28]，具体公式如式(3)：
$$ C E_i=A D_i \times E F_i $$ (3) 在公式(3)中，CEi指i类型化石能源燃烧产生的CO2排放量，ADi指在省、自治区、直辖市内燃烧的i类型化石能源总量，EFi指i类型化石能源的排放系数，通过加总各类型化石能源燃烧产生的CO2排放量得到总排放量。本文使用的能源消耗数据来源于国家统计局公布的中国能源统计年鉴，中国各类化石能源的碳排放系数采用刘竹等(2015)在IPCC公布的碳排放系数与国家发改委公布的碳排放系数基础上修正过的符合中国现实的碳排放系数[29]，具体数据详见表 1。
表 1 不同机构的中国化石能源碳排放系数化石能源类型 IPCC碳排放系数 发改委碳排放系数 修正的碳排放系数 原煤 0.713 0.518 0.499 进口原煤 0.713 0.518 0.508 原油 0.838 0.839 0.838 天然气 0.521 0.591 0.590 公式(2)中陆地生态系统碳汇量的计算采用张赫等(2020)提出的测算方法[30]，陆地生态系统的碳汇量可以通过不同类型土地利用产生的碳汇量计算，公式如式(4)：
$$ C_s=\sum s_i=\sum\limits_{i=1}^n A_i \alpha_i $$ (4) 在公式(4)中，Cs代表陆地生态系统的碳汇总量；Si代表第i种土地利用类型产生的碳汇量；Ai代表第i种土地利用类型的面积，αi代表第i种土地利用类型的碳汇系数。中国30个省市自治区的土地利用数据来源于中国土地利用现状遥感监测数据库，栅格数据精确度为1 km。中国科学院公布的土地利用类型共6个一级指标，分别为耕地、林地、草地、水域、建设用地以及未利用地。在本测算方法中耕地与建设用地被视作碳源，因此土地利用碳汇主要包括林地、草地、水域与未利用地的碳汇量。将林地按照郁闭度分为有林地、灌木林、疏林地和其他林地这4个二级指标并分别确定其碳汇系数；将草地按照覆盖度分为高覆盖度草地、中覆盖度草地和低覆盖度草地这3个二级指标并分别确定其碳汇系数；将水域分为河渠、湖泊、水库坑塘、滩涂和滩地这5个二级指标并分别确定其碳汇系数，未利用地主要包括沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石质地和其他未利用地，未利用地的碳汇能力均较弱，甚至有些二级类型是碳源，因此所有未利用地取相同的碳汇系数。中国各种土地利用类型一级、二级指标所对应的碳汇系数详见表 2。
表 2 中国土地利用类型一级、二级指标碳汇系数土地利用一级指标 土地利用二级指标 碳汇系数/(t·hm-2·a-1) 林地 有林地 0.87 灌木林 0.23 疏林地 0.58 其他林地 0.232 7 草地 高覆盖度草地 0.138 中覆盖度草地 0.046 低覆盖度草地 0.021 水域 河渠 0.671 湖泊 0.303 水库坑塘 0.303 滩涂 0.567 滩地 0.567 未利用地 0.000 5 四. 中国碳中和进程评估
本文根据2020年中国30个省、自治区、直辖市(西藏、香港、澳门和台湾未统计)的CO2排放量、吸收量对碳中和进程进行了评估，并通过自然断点分级法将CO2排放量、吸收量与碳中和进程划分为了高、中、低3个类型。本文为了直观展示出CO2排放量、吸收量与碳中和进程的空间特征，需要对各省市自治区所属区域进行划分，按照国务院发展研究中心发展战略和区域经济研究部发布的《中国(大陆)区域社会经济发展特征分析》中的八大区域进行划分。八大区域共包括东北地区(辽宁、吉林、黑龙江)、北部沿海地区(北京、天津、河北、山东)、东部沿海地区(上海、江苏、浙江)、南部沿海地区(福建、广东、海南)、黄河中游地区(陕西、山西、河南、内蒙古)、长江中游地区(湖北、湖南、江西、安徽)、西南地区(云南、贵州、四川、重庆、广西)和西北地区(甘肃、青海、宁夏、新疆)。这一划分方法保证区域内部省市自治区自然条件、资源禀赋结构相近、经济发展水平接近且经济上联系紧密，通常也面临相似的发展问题，适合展开区域研究与政策分析。
一 2020年中国CO2排放分析
2020年，中国30个省市自治区的CO2排放总量达到了109.67亿吨，平均CO2排放量为3.66亿吨，有11个省市自治区超过了全国的平均值。其中，2020年CO2排放量最高的是河北，排放量达到了9.39亿吨；排名第2的山东与河北排放量接近，达到了9.31亿吨；此外内蒙古与江苏的CO2排放量也较大程度超出其余省市自治区的排放量，二者分别为8.40亿吨与7.74亿吨。2020年，CO2排放量倒数3名分别是北京、青海与海南，排放量分别为0.77亿吨、0.48亿吨与0.40亿吨；北京的CO2排放量仅有倒数第4的重庆排放量的1/2，甚至不足前4名CO2排放量的1/10。因而，2020年，中国30个省市自治区CO2排放量存在较大差异(详见图 1)。
中国CO2排放存在较为明显的“北高南低、东高西低”特征，同时高CO2排放型省市自治区存在一定的集聚性；除新疆与广东外，其余高、中CO2排放型省市自治区大多聚集在北部沿海、东部沿海以及黄河中游地区这些经济发展水平较高、人口密度较大的区域；同时，根据自然断点分级法可以看出，3种CO2排放类型的省市自治区数量分别为4个、7个和19个，平均CO2排放量分别为8.71亿吨、4.91亿吨和2.13亿吨。这表明，2020年，中国30个省市自治区的CO2排放量之间存在较大差距，高CO2排放型的排放量远超其他CO2排放类型(详见表 3)。
表 3 2020年中国30个省市自治区CO2排放类型与所属区域高CO2排放型 中CO2排放型 低CO2排放型 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 河北 北部沿海地区 山西 黄河中游地区 湖北 长江中游地区 山东 北部沿海地区 广东 南部沿海地区 陕西 黄河中游地区 内蒙古 黄河中游地区 辽宁 东北地区 四川 西南地区 江苏 东部沿海地区 河南 黄河中游地区 湖南 长江中游地区 新疆 西北地区 福建 南部沿海地区 安徽 长江中游地区 黑龙江 东北地区 浙江 东部沿海地区 广西 西南地区 贵州 西南地区 江西 长江中游地区 云南 西南地区 宁夏 西北地区 吉林 东北地区 上海 东部沿海地区 甘肃 西北地区 天津 北部沿海地区 重庆 西南地区 北京 北部沿海地区 青海 西北地区 海南 南部沿海地区 二 2020年中国CO2吸收分析
2020年，中国30个省市自治区通过各种土地利用类型产生的碳汇共吸收了5.98亿吨CO2，平均CO2吸收量为1 993.74万吨，同样有11个省市自治区超过了全国平均的CO2吸收量(详见图 2)。其中，2020年CO2吸收量最高的是内蒙古，吸收量达到了6 343.03万吨，排名第二的黑龙江与内蒙古的CO2吸收量接近，达到了6 201.34万吨，这二者均较大程度领先其他省市自治区的CO2吸收量。2020年，中国CO2吸收量排名后3位的是宁夏、天津与上海，其CO2吸收量分别为94.50万吨、36.38万吨与32.65万吨，倒数第3的宁夏CO2吸收量不足倒数第4吸收量的1/2，但却是天津与上海吸收量的2倍，天津与上海的CO2吸收量仅为内蒙古吸收量的5%。由此可见，中国省市自治区间CO2吸收量的差异性较排放量更进一步扩大。
2020年，中国30个省市自治区的CO2吸收呈现出“南北高、中间低”的空间特征，这是由于中国碳汇自然资源分布特点造成的。根据中国土地利用类型的碳汇系数可以发现，森林、草地、水域以及未利用地的碳汇能力逐步减弱，具备丰富森林资源区域碳汇吸收能力强，因此大部分高、中CO2吸收型省市自治区均集中在东北与西南地区，而草地碳汇吸收能力仅次于森林碳汇，因此内蒙古与新疆同样具备较强的CO2吸收能力，而其余中CO2吸收型省市自治区大多集中在中国东南部，例如，东部沿海、南部沿海与长江中游地区，这些区域拥有大量的湖泊、湿地，具备一定程度的碳汇能力。其他15个位于“中间区域”的省市自治区由于碳汇自然资源的匮乏均属于低CO2吸收型。2020年时中国30个省市自治区中6个高CO2吸收型的平均吸收量为4 838.72万吨；9个中CO2吸收型的平均吸收量为2 311.64万吨；15个低CO2吸收型的平均吸收量为665.02万吨(详见表 4)。
表 4 2020年中国30个省市自治区CO2吸收类型与所属区域高CO2吸收型 中CO2吸收型 低CO2吸收型 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 内蒙古 黄河中游地区 广东 南部沿海地区 青海 西北地区 黑龙江 东北地区 江西 长江中游地区 陕西 黄河中游地区 云南 西南地区 吉林 东北地区 甘肃 西北地区 四川 西南地区 湖北 长江中游地区 山西 黄河中游地区 广西 西南地区 福建 南部沿海地区 河北 北部沿海地区 湖南 长江中游地区 浙江 东部沿海地区 安徽 长江中游地区 新疆 西北地区 重庆 西南地区 辽宁 东北地区 河南 黄河中游地区 贵州 西南地区 海南 南部沿海地区 山东 北部沿海地区 江苏 东部沿海地区 北京 北部沿海地区 宁夏 西北地区 天津 北部沿海地区 上海 东部沿海地区 三 2020年中国碳中和进程
根据中国30个省市自治区的CO2排放量与吸收量评估得到的碳中和进程结果显示，2020年，中国平均碳中和进程为5.45%，30个省市自治区中共有16个超过了全国平均的碳中和进程。其中，碳中和进程最高的是青海，碳中和进程达到了28.11%；黑龙江与云南排在第2位和第3位，碳中和进程分别为22.71%和20.41%，均超过了20%；广西、吉林、四川、海南、湖南与江西的碳中和进程均超过了10%，但其碳中和进程均在13%左右，与前3名存在一定差距；碳中和进程排名倒数10名的省市自治区中，辽宁、北京、安徽、山西、河南与河北的碳中和进程普遍在2%左右，而宁夏、山东、江苏、天津与上海碳中和进程仅在0.3%左右(详见图 3)。
2020年，中国30个省市自治区的碳中进程呈现出“阶梯式”特征，北部沿海地区碳中和进程普遍较低，以其为中心向外扩散，碳中和进程逐渐升高。中国碳中和进程的空间特征与CO2吸收量的空间特征较为相似，可以看出影响碳中和进程类型的主要因素是CO2吸收能力的强弱。9个高碳中和进程的省市自治区平均碳中和进程为16.66%；10个中碳中和进程的省市自治区平均碳中和进程为6.05%；11个低碳中和进程的省市自治区平均碳中和进程为1.32%，这说明中国区域碳中和进程差异巨大(详见表 5)。
表 5 2020年中国30个省市自治区碳中和进程类型与所属区域高碳中和进程 中碳中和进程 低碳中和进程 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 青海 西北地区 福建 南部沿海地区 辽宁 东北地区 黑龙江 东北地区 内蒙古 黄河中游地区 北京 北部沿海地区 云南 西南地区 湖北 长江中游地区 安徽 长江中游地区 广西 西南地区 贵州 西南地区 山西 黄河中游地区 吉林 东北地区 甘肃 西北地区 河南 黄河中游地区 四川 西南地区 重庆 西南地区 河北 北部沿海地区 海南 南部沿海地区 广东 南部沿海地区 宁夏 西北地区 湖南 长江中游地区 浙江 东部沿海地区 山东 北部沿海地区 江西 长江中游地区 新疆 西北地区 江苏 东部沿海地区 陕西 黄河中游地区 天津 北部沿海地区 上海 东部沿海地区 四 中国碳中和进程区域特征
本文根据2020年中国30个省市自治区的CO2排放与吸收特征和碳中和进程的研究可以发现，中国30个省市自治区间碳中和进程差异巨大，碳中和进程在不同区域具有不同的区域特征。
东北地区具有丰富的碳汇自然资源，CO2吸收能力较强，黑龙江为高CO2吸收类型，吉林与辽宁属于中CO2吸收类型。尽管东北地区是中国重要的工业基地，但由于整体经济体量相对较小，因此CO2排放的问题并不严峻，仅辽宁为中CO2排放类型，黑龙江与吉林属于低CO2排放类型。与东北地区相似，西南区域高CO2排放产业较少，并且具有丰富的森林资源，区域内部均为低CO2排放型类型，其中四川、云南与广西为高CO2吸收类型，贵州为中CO2吸收类型，重庆作为直辖市缺乏碳汇自然资源因此为低CO2吸收类型。东北与西南地区均为CO2吸收能力强且CO2排放较少的区域，具有较大减排增汇潜力，可以作为中国碳中和实现的核心生态承载区。
北部沿海地区中北京与天津作为直辖市，面积小导致人口相对较少、能源消费量同样较少，故其属于低CO2排放类型，而河北与山东均为人口大省，能源消费量高导致其属于高CO2排放类型。由于北部沿海地区碳汇自然资源匮乏，CO2吸收能力薄弱，故区域内均属于低CO2吸收类型。北部沿海地区在中国实现碳中和过程中面临最严峻的挑战，其CO2减排压力巨大，同时几乎不具备碳汇吸收潜力。
东部沿海地区中上海受限于面积与人口，属于低CO2排放、低CO2吸收类型；江苏经济发展水平较高，蕴含的碳汇自然资源相对较少，CO2吸收能力较弱，因此属于高CO2排放、低CO2吸收类型；浙江经济发展水平位居全国前列，但产业结构合理、高排放产业少，同时具有大量森林、竹林等碳汇能力强的自然资源，故属于中CO2排放、中CO2吸收类型。南部沿海地区中福建与广东属于中CO2吸收类型，海南由于碳汇自然资源限制属于低CO2吸收类型。在CO2排放方面，广东属于中CO2排放类型，其他为低CO2排放类型。与东部沿海地区相似，南部沿海地区存在一定的CO2减排压力，但其同样蕴含丰富的水域碳汇自然资源，有一定的增汇潜力。
长江中游、黄河中游与西北地区由于幅员辽阔，区域内经济水平、人口规模、资源禀赋等方面的差异较大，因此应当因地制宜的分析其碳中和特征。以西北与黄河中游地区为例，这两个地区内部省市自治区的CO2排放量与吸收量较低，但新疆与内蒙古的CO2排放量与吸收量普遍较高。与之相似的是长江中游地区普遍CO2排放量较低、吸收量较高，但安徽CO2排放量较高、吸收量较低。这三个地区与东部沿海和南部沿海地区相似，存在一定的CO2减排压力，同时也具有各类碳汇自然资源带来的增汇潜力。
五. 中国碳中和实践困境
中国政府提出力争要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，为了顺利实现“双碳”目标，不仅需要采取优化、调整能源与产业结构等方法尽快实现CO2排放量的达峰，还需要通过优化国土空间布局增加碳汇自然资源等手段尽快实现CO2排放量的中和。根据中国30个省市自治区CO2排放量、吸收量与碳中和进程的研究结果，中国实现碳中和面临三大实践困境。
一 碳赤字严重
中国实现碳中和面临的第一个实践困境是碳赤字严重。中国预计在2030年实现碳达峰目标，考虑到部分地区的现实情况，其实际的碳达峰时间可能会在2030年之后，因此在未来几年内的CO2排放量还会持续增长，碳赤字可能进一步加大。CO2排放量的差异主要是由经济发展水平所决定的。中国目前经济发展存在较为明显的区域发展不平衡、不协调问题，经济发达地区势必会伴随着大量能源消费产生的CO2排放，然而这不代表地区经济发展水平与其CO2排放量呈现正相关。以江苏与内蒙古为例，根据国家统计局数据显示，2020年，江苏GDP达到了10.28万亿元，位列全国第2位；而内蒙古GDP仅有1.72万亿元，位列全国第22位①，但2020年内蒙古的CO2排放量却超越了江苏的排放量；同样，2020年，新疆GDP排名全国第24位，其CO2排放量超越了GDP排名第4的浙江。本文认为，造成这一问题的原因是东部沿海地区等区域经济发展起步较早，具备成熟合理的产业结构，而西北地区等区域由于经济发展起步较晚，粗放型产业占比较大。因此，中国实现碳中和需要正确认识省市自治区CO2排放现状，经济体量大、产业结构合理、能源利用效率高的区域减少CO2排放量的难度更大；反之经济发展体量小、产业结构不合理、能源利用效率低的区域减少CO2排放量的难度更小(详见图 4)。
① 国家统计局国家数据，https://data.stats.gov.cn/index.htm。
二 碳汇量缩减
中国实现碳中和面临的第二个实践困境是碳汇量缩减。根据中国科学院中国土地利用现状遥感监测数据库公布的1990年至2020年间每5年一期的土地利用数据测算得出的中国30个省市自治区的总碳汇量显示，在1990至2020年这30年间由于各种土地利用的变化导致了碳汇量的减少，1990年时中国的总碳汇量为18 019.21万吨，每年可以抵消66 076.43万吨CO2排放，而到2020年时，中国的总碳汇量降低为17 882.51万吨，每年可以抵消的CO2排放量也降低至65 575.18万吨(详见图 5)。
中国预计在2060年前实现碳中和目标，考虑到目前CCUS技术还难以投入大规模应用，因此以植树造林、退耕还林、退耕还草等政策和土地的集约利用等国土资源优化措施带来的生态增汇是当前中国实现碳中和的重要措施。1990年至2020年间中国各种土地利用类型产生的碳汇量变化趋势显示，虽然1990年至2020年间各种土地利用类型碳汇量的变化趋势各不相同，但均出现了一定程度上的减少。由于各种碳汇自然资源产生的CO2吸收是中国实现碳中和的重要手段，因此东北和西南地区这两处森林碳汇自然资源丰富的区域、新疆和内蒙古等草地碳汇自然资源资源丰富的区域、以及长江中游、东部沿海和南部沿海地区这些水域碳汇自然资源丰富的区域应当承担起更多的CO2吸收任务。此外，各区域不能盲目地增加碳汇自然资源数量，需要合理评估自身的经济水平与土地开发程度，例如东部沿海地区普遍建设用地占比大于西北、西南与东北地区等区域，因此西北、西南与东北地区等区域就拥有更好的条件与潜力去通过开发碳汇生态产品、发展清洁能源产业等方式提升CO2吸收能力(详见图 6)。
三 碳中和区域协同不足
中国实现碳中和面临的第三个实践困境是碳中和区域协同不足。在碳中和实践中，不同地区面临着不同的挑战，低收入地区可能会面临更加严峻的碳中和任务。例如，内蒙古与山西等传统能源富集省市自治区，其经济发展水平相对落后，且产业结构与能源结构不够合理，存在大量粗放型的高CO2排放产业，经济发展转型压力巨大。因此在碳中和路径的顶层设计时应当充分考虑到区域内部与区域间的协同，制定具有不同侧重点的碳中和任务。党的二十大报告中提出要促进区域协调发展，深入实施区域协调发展战略，碳中和实践应当与国家重大区域战略相结合，因此在碳中和的顶层设计中应当充分考虑自身与区域的CO2排放与吸收特点因地制宜地制定碳中和路径。例如经济较为发达的东部沿海与北部沿海地区碳汇自然资源有限、几乎不存在任何增汇潜力，其实现碳中和的主要手段应当考虑大力发展清洁能源、布局可再生能源，实现能源替代；东北和黄河中游地区由于产业结构以能源密集型产业为主，其实现碳中和重点任务应当为提升能源效率、优化产业结构；而西北与西南地区经济发展水平相对落后但具有大量潜力去发展碳汇自然资源，其实现碳中和应当在保证经济增长的基础上，充分发挥其碳汇自然资源蕴含的CO2吸收潜力，以绿色低碳生活方式、布局绿色国土资源等方式推进生态文明建设，助力实现碳中和。
六. 结语
“双碳”目标是以习近平同志为核心的党中央向世界做出的郑重承诺，这一重大战略目标既是实现中华民族伟大复兴的必然选择，也体现了中国对于构建人类命运共同体的大国担当。本文通过2020年中国30个省、自治区、直辖市的能源消费数据和土地利用数据核算了CO2排放量与吸收量，对其碳中和进程进行了评估，总结了目前中国碳中和实现过程中遇到的三个实践困境，提出了相应的政策建议。
一 结论
一方面，2020年中国30个省市自治区的总CO2排放量和吸收量分别为109.67亿吨和5.98亿吨，平均碳中和进程为5.45%；另一方面，中国碳中和进程差异明显，2020年碳中和进程最高的是青海，其碳中和进程(28.11%)是排名最末的上海碳中和进程(0.18%)的150余倍。中国30个省市自治区中有9个属于高碳中和进程类型、10个属于中碳中和进程类型、11个属于低碳中和进程类型，各类型平均碳中和进程分别为16.66%、6.05%和1.32%。另外，中国区域碳中和进程的差异呈现出“阶梯式”特征，北部沿海地区碳中和进程普遍较低，以其为中心向外扩散，区域碳中和进程逐渐升高。中国实现碳中和主要面临三大实践困境，即碳赤字严峻、碳汇量缩减以及区域协同不足。
二 建议
根据中国实现碳中和的实践困境，我们应当从减碳源和增碳汇两方面入手，根据经济发展、产业结构、地理区位和自然禀赋差异导致的区域间减源增汇能力与潜力的差异，实现区域协同的碳中和，因此，本文提出两个方面建议。
1 以减碳源为目标制定科学合理的减排策略
目前，中国绝大多数省市自治区依然处于城镇化与工业化的快速发展阶段，CO2排放量仍然处于增长阶段，因此制定CO2的减排策略时不能“一刀切”，应当充分考虑自身经济发展水平与碳中和进程的差异、结合所属区域碳中和实践情况制定具有区域特色的分批次减排策略。经济发展水平较高、科技创新实力雄厚的省市自治区应承担起区域碳中和实现的重点任务，优先推动碳中和，带动区域其他省市自治区的碳中和进程。以北部沿海地区为例，北部沿海地区中河北、山东、北京与天津均属于低CO2吸收类型，其中河北与山东2020年的CO2排放量排名全国前2，碳中和实现面临严峻挑战。北京与天津属于直辖市，由于面积与人口导致CO2排放量较低，但相应的也不具备生态增汇能力，不过其经济发展水平较高，同时具有多所高水平大学，科研水平在全国范围内处于较为领先的位置，应当加快低碳技术的研究。低碳技术的进步在实现碳中和中具有决定性作用，低碳技术的创新发展可以实现能源替代，用太阳能、氢能等清洁能源替代传统化石能源，而关于CCUS技术的研究还可以直接捕获大气中的CO2。除此之外，具有经济与科研优势的省市自治区实现低碳技术创新后还有利于实现产业转移，帮助区域内其他省市自治区实现产业转型。例如，河北与山东属于人口与能源消费大省，碳汇自然资源数量却十分匮乏，实现碳中和困难重重，故其碳中和进程可以在一定程度上放缓，协助北京与天津做好产业承接转移工作，不断优化自身产业与能源结构逐步推进碳中和进程。党的二十大报告中提出要促进区域协调发展，深入实施区域协调发展战略 ①。因此，我国各省市自治区碳中和实践应当与国家重大区域战略相结合，充分发挥都市圈、城市群在区域发展中的优势，城市群可以在区域经济发展中统筹规划资源的整体配置，加强区域内低碳基础设施建设以发展低碳产业，同时发挥区域协同与辐射作用，利用规模优势实现产业结构优化，实现区域范围内CO2的结构性减排。例如，不同区域对于能源与电力的需求不同，经济体量大的区域希望可以获取到更多清洁、便宜的电能来支持经济发展，而能源资源丰富的区域则希望将资源优势转化为经济发展。因此我国应当加强电网建设、加快电网布局，依托电网跨区域输送能力实现区域间的供需平衡，通过区域协同推动碳中和目标的实现。
① 习近平，高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗——在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告，https://www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm。
2 以增碳汇为目标完善碳汇自然资源的价值实现机制
中国是世界上碳汇自然资源最为丰富的国家之一，通过增加碳汇以抵消排放的CO2是中国目前最为经济可行的碳中和实现手段。本文根据对省市自治区CO2吸收类型的研究发现2020年中国共有6个高CO2吸收型省市自治区，分别为内蒙古、黑龙江、云南、四川、广西与湖南，经济发展水平都相对落后，结合其余省市自治区的CO2吸收类型也可以看出中国省市自治区的经济发展水平与CO2吸收能力存在一定程度的负相关，碳汇自然资源丰富的区域与经济欠发达区域在地理位置上高度重叠。目前，中国大量的碳汇自然资源并未得到充分利用，完善碳汇自然资源的价值实现机制不仅有利于实现碳中和目标，还有助于实现共同富裕。碳汇自然资源作为一种生态产品，其市场机制不够完善，为了实现碳汇自然资源所蕴含的价值，中国首先应当做好资源底数核查并对其产权进行界定，开展碳汇资源的确权登记并做好信息监测，对存量做好动态监管；其次应当搭建起国家层面甚至国际层面的碳汇交易平台，配合绿色金融服务支撑体系，建立起完善的碳汇市场机制；最后还应当健全碳汇交易的购买激励约束机制，提升企业与个人等多元主体参与碳汇交易的积极性，完善碳汇自然资源的价值实现机制有助于碳汇自然资源丰富区域将其资源优势转化为经济效益。因此，中国实现碳中和中应充分考虑区域现实情境，政府在国土空间优化布局过程中可以通过政策补贴等方式让碳汇自然资源丰富的区域承担重点增汇任务，以实现区域整体碳中和进程。
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表 1 不同机构的中国化石能源碳排放系数
化石能源类型 IPCC碳排放系数 发改委碳排放系数 修正的碳排放系数 原煤 0.713 0.518 0.499 进口原煤 0.713 0.518 0.508 原油 0.838 0.839 0.838 天然气 0.521 0.591 0.590 
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表 2 中国土地利用类型一级、二级指标碳汇系数
土地利用一级指标 土地利用二级指标 碳汇系数/(t·hm-2·a-1) 林地 有林地 0.87 灌木林 0.23 疏林地 0.58 其他林地 0.232 7 草地 高覆盖度草地 0.138 中覆盖度草地 0.046 低覆盖度草地 0.021 水域 河渠 0.671 湖泊 0.303 水库坑塘 0.303 滩涂 0.567 滩地 0.567 未利用地 0.000 5
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表 3 2020年中国30个省市自治区CO2排放类型与所属区域
高CO2排放型 中CO2排放型 低CO2排放型 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 河北 北部沿海地区 山西 黄河中游地区 湖北 长江中游地区 山东 北部沿海地区 广东 南部沿海地区 陕西 黄河中游地区 内蒙古 黄河中游地区 辽宁 东北地区 四川 西南地区 江苏 东部沿海地区 河南 黄河中游地区 湖南 长江中游地区 新疆 西北地区 福建 南部沿海地区 安徽 长江中游地区 黑龙江 东北地区 浙江 东部沿海地区 广西 西南地区 贵州 西南地区 江西 长江中游地区 云南 西南地区 宁夏 西北地区 吉林 东北地区 上海 东部沿海地区 甘肃 西北地区 天津 北部沿海地区 重庆 西南地区 北京 北部沿海地区 青海 西北地区 海南 南部沿海地区
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表 4 2020年中国30个省市自治区CO2吸收类型与所属区域
高CO2吸收型 中CO2吸收型 低CO2吸收型 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 内蒙古 黄河中游地区 广东 南部沿海地区 青海 西北地区 黑龙江 东北地区 江西 长江中游地区 陕西 黄河中游地区 云南 西南地区 吉林 东北地区 甘肃 西北地区 四川 西南地区 湖北 长江中游地区 山西 黄河中游地区 广西 西南地区 福建 南部沿海地区 河北 北部沿海地区 湖南 长江中游地区 浙江 东部沿海地区 安徽 长江中游地区 新疆 西北地区 重庆 西南地区 辽宁 东北地区 河南 黄河中游地区 贵州 西南地区 海南 南部沿海地区 山东 北部沿海地区 江苏 东部沿海地区 北京 北部沿海地区 宁夏 西北地区 天津 北部沿海地区 上海 东部沿海地区
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表 5 2020年中国30个省市自治区碳中和进程类型与所属区域
高碳中和进程 中碳中和进程 低碳中和进程 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 省市自治区 所属区域 青海 西北地区 福建 南部沿海地区 辽宁 东北地区 黑龙江 东北地区 内蒙古 黄河中游地区 北京 北部沿海地区 云南 西南地区 湖北 长江中游地区 安徽 长江中游地区 广西 西南地区 贵州 西南地区 山西 黄河中游地区 吉林 东北地区 甘肃 西北地区 河南 黄河中游地区 四川 西南地区 重庆 西南地区 河北 北部沿海地区 海南 南部沿海地区 广东 南部沿海地区 宁夏 西北地区 湖南 长江中游地区 浙江 东部沿海地区 山东 北部沿海地区 江西 长江中游地区 新疆 西北地区 江苏 东部沿海地区 陕西 黄河中游地区 天津 北部沿海地区 上海 东部沿海地区
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