氣候變化對(duì)大城市能源消費(fèi)的影響研究——以上海為例.pdf

1、經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生大量能源消費(fèi)，能源消費(fèi)伴隨著大量二氧化碳排放，從而導(dǎo)致全球氣候變化，因而經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)氣候環(huán)境造成外部不經(jīng)濟(jì)影響。隨著世界經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，世界能源消費(fèi)不斷增多，全球氣候逐漸變暖。大城市地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相對(duì)其他地區(qū)更加劇烈，形成了獨(dú)特的城市熱島效應(yīng)，與全球氣候變暖的趨勢(shì)疊加，造成大城市地區(qū)氣候變暖的趨勢(shì)相對(duì)其他地區(qū)更加明顯。大城市地區(qū)人口集中，生活水平相對(duì)較高，對(duì)溫度適宜性要求相對(duì)更高，從而增加了大城市地區(qū)因溫度調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的額外能

2、源消費(fèi)，加劇了能源稀缺性，增加了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)損失，從而影響經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。這樣，就形成了大城市地區(qū)“社會(huì)經(jīng)濟(jì)-氣候環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)之間的惡性循環(huán)。
　　近年來(lái)，全球氣候變暖的基本事實(shí)得到了國(guó)內(nèi)外大多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)可，世界范圍內(nèi)大城市熱島效應(yīng)明顯存在，全球氣候變暖和城市熱島效應(yīng)兩種因素疊加影響而導(dǎo)致城市氣候不斷變暖，日益頻發(fā)的高溫天氣給城市能源供應(yīng)系統(tǒng)造成巨大壓力，導(dǎo)致多個(gè)城市能源供應(yīng)系統(tǒng)拉響警報(bào)。基于上述理論和現(xiàn)實(shí)背景考慮，

3、本文選題定位在于，從定量和定性?xún)蓚€(gè)角度，以上海為例，考察大城市氣候變化特征和形成原因，評(píng)估其對(duì)能源消費(fèi)重點(diǎn)敏感領(lǐng)域的影響，以及帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，并在此基礎(chǔ)上提出減少這種損失的對(duì)策。
　　圍繞這一主旨，本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行了回顧;然后，介紹了相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，如負(fù)外部性理論、能源危機(jī)理論、社會(huì)福利理論、公共產(chǎn)品理論、可持續(xù)發(fā)展理論等，梳理了“社會(huì)經(jīng)濟(jì)-氣候環(huán)境”系統(tǒng)之間的相互影響作用機(jī)制;第三，本文以上海為例，分析了大城市氣

4、候變化的時(shí)間變化和空間分布特征，及其形成原因;第四，由于生活能源消費(fèi)相對(duì)于生產(chǎn)能源消費(fèi)對(duì)城市氣候變化更加敏感，電力消費(fèi)相對(duì)于煤炭、石油、天然氣等其他能源形式對(duì)城市氣候變化更加敏感，因此，本文以上海為例，分別分析了大城市氣候變化對(duì)生活能源消費(fèi)和電力消費(fèi)兩大敏感重點(diǎn)領(lǐng)域的影響;第五，在以上分析基礎(chǔ)上，本文以上海為例，提出了大城市應(yīng)對(duì)氣候變化、減少氣候耗能量的對(duì)策。
　　從關(guān)注的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題上來(lái)講，目前現(xiàn)有關(guān)于氣候變化對(duì)上海能源消費(fèi)影響的研

5、究相對(duì)還不是很多，而且現(xiàn)有研究主要集中于討論上海城市氣溫變化和城市熱島效應(yīng)的基本特征和形成原因，關(guān)于其對(duì)上海能源消費(fèi)的影響研究還缺乏比較完善、具有說(shuō)服力的模型，沒(méi)有很好地回答氣候變化給上海帶來(lái)的能源消費(fèi)量和經(jīng)濟(jì)損失大小及其變化。因此，定量測(cè)算氣候變化對(duì)上海能源消費(fèi)重點(diǎn)領(lǐng)域的影響大小是本文的核心內(nèi)容，也是本文的主要貢獻(xiàn)。從研究方法上來(lái)講，現(xiàn)有研究為本文開(kāi)展關(guān)于氣候變化對(duì)上海能源消費(fèi)重點(diǎn)領(lǐng)域影響的研究提供了隨機(jī)項(xiàng)分解方法、多元線(xiàn)性逐步回歸模

6、型和日電力消費(fèi)量影響因素模型等統(tǒng)計(jì)分析方法上的借鑒，但隨機(jī)項(xiàng)分解方法存在一定不合理之處，本文計(jì)劃對(duì)這種方法進(jìn)行改進(jìn)。
　　本文主要采用了文獻(xiàn)研究、理論研究、比較研究、空間分析、模型研究等分析方法。在模型研究部分，主要使用了以下統(tǒng)計(jì)分析方法:(1)分別使用單一指標(biāo)和綜合指標(biāo)方法，運(yùn)用相關(guān)分析、散點(diǎn)圖分析和回歸分析方法，對(duì)比分析城市化發(fā)展與熱島效應(yīng)之間的關(guān)系;(2)采用隨機(jī)項(xiàng)分解方法進(jìn)行定性分析，并采用多元線(xiàn)性回歸分析方法進(jìn)行定量測(cè)算

7、，建立城市氣溫變化對(duì)生活能源消費(fèi)量影響關(guān)系模型;(3)主要考慮影響日電力消費(fèi)量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、取暖需求、降溫需求和節(jié)假日等方面因素，采用多元線(xiàn)性回歸分析方法，分別單獨(dú)建立13個(gè)年份的日電力消費(fèi)量影響因素模型，并采用至下而上、逐步匯總的方法，匯總分離出每年降溫耗電和取暖耗電量;(4)在以上13個(gè)日電力消費(fèi)量影響因素模型基礎(chǔ)上，運(yùn)用多元線(xiàn)性回歸分析方法，建立了近年來(lái)上海取暖和降溫季節(jié)溫度調(diào)節(jié)用電量、年度溫度調(diào)節(jié)用電量影響因素模型。
　

8、　本文主要得出以下結(jié)論:(1)近年來(lái)，上海城區(qū)年平均氣溫、郊區(qū)年平均氣溫呈不斷升高的趨勢(shì)，同時(shí)城區(qū)和郊區(qū)年平均氣溫差即城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度也在不斷增強(qiáng)。(2)目前，上海城市熱島效應(yīng)空間分布格局與常住人口分布大致一致，人口集中分布的地區(qū)其熱島效應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)。(3)上海郊區(qū)年平均氣溫變化趨勢(shì)相對(duì)于城區(qū)年平均氣溫與全球陸地平均氣溫的變化趨勢(shì)更加接近，這是因?yàn)樯虾３菂^(qū)同時(shí)受到全球氣候變化和城市熱島效應(yīng)的影響，而上海郊區(qū)受到城市熱島效應(yīng)的影響相對(duì)較

9、弱。(4)上海城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度與城市化發(fā)展各指標(biāo)和綜合指標(biāo)均有比較緊密的同步變動(dòng)的關(guān)系，因此，上海城市化快速發(fā)展是導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)的重要原因。(5)生活能源消費(fèi)量中氣候耗能部分與氣溫之間存在著大致同步變動(dòng)的密切關(guān)系。根據(jù)本文所構(gòu)建的模型估算，目前上海夏季平均氣溫每升高1℃，年生活能源消費(fèi)量增加約12萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。(6)從絕對(duì)量看，目前上海社會(huì)經(jīng)濟(jì)耗電量大于降溫耗電量，降溫耗電量又大于取暖耗電量。從增加倍數(shù)看，目前上海降溫耗電量增加倍數(shù)最大

10、，其次是取暖耗電量，社會(huì)經(jīng)濟(jì)耗電量增加倍數(shù)相對(duì)較小。因此，上海包括降溫耗電量和取暖耗電量在內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)用電量雖然絕對(duì)量現(xiàn)在還不是非常大，但是其增加速度非常之快，按照此趨勢(shì)進(jìn)行外推，若干年后上海溫度調(diào)節(jié)用電量將對(duì)城市總電力消費(fèi)量產(chǎn)生更加明顯的影響。(7)近年來(lái)，上海不同年份氣溫耗電量占總電力消費(fèi)量的比重總體上呈持續(xù)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，目前每年上海約12％的電力消費(fèi)量用于夏季降溫和冬季取暖，這對(duì)于上海社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)說(shuō)是一個(gè)可觀的浪費(fèi)。因此，控制

11、上海目前溫度調(diào)節(jié)用電量占總電力消費(fèi)量比重快速提高的趨勢(shì)已經(jīng)變得相對(duì)比較緊迫，這一趨勢(shì)若不能得到有效控制，必將對(duì)上海社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成越來(lái)越嚴(yán)重的影響，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)越來(lái)越大的損失。(8)從相對(duì)量看，目前上海每年用于降溫和取暖耗電量相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)損失相對(duì)于整個(gè)城市經(jīng)濟(jì)總量來(lái)說(shuō)還是比較小的一塊。也就是說(shuō)，從上海城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度看，上海氣溫耗電經(jīng)濟(jì)損失還處于可控的范圍內(nèi)，只要采取及時(shí)有效的措施，城市氣候變暖對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展還不至于造成非常大的影響

12、。(9)上海溫度調(diào)節(jié)耗電量主要受到空調(diào)使用率增加和夏季平均氣溫上升這兩種因素的影響。從理論上來(lái)講，上海春季、秋季和冬季等其他季節(jié)氣溫變化對(duì)年度溫度調(diào)節(jié)用電量也有一定影響，但這種影響相對(duì)于夏季平均氣溫對(duì)上海年度溫度調(diào)節(jié)用電量的影響來(lái)說(shuō)比較小，因而沒(méi)有進(jìn)入模型。
　　本文創(chuàng)新之處在于:(1)從全球氣候變化和局地城市化兩個(gè)角度，結(jié)合現(xiàn)有文獻(xiàn)研究，并運(yùn)用實(shí)證分析方法，全面剖析了大城市熱島效應(yīng)形成的兩個(gè)方面因素的復(fù)合影響，即大城市氣候變化是

13、全球氣候變化和大城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩種力量疊加影響的結(jié)果。相對(duì)于現(xiàn)有研究，本文不僅進(jìn)行了科學(xué)的定性分析，并且建立了相關(guān)模型，更加準(zhǔn)確地刻畫(huà)了城市化對(duì)城市熱島效應(yīng)的影響。(2)從電力和生活能源消費(fèi)兩個(gè)角度，分別建立了城市氣候變化對(duì)電力消費(fèi)量和生活能源消費(fèi)量影響模型，全面考察了城市氣候變化對(duì)能源消費(fèi)影響的重點(diǎn)敏感領(lǐng)域的損失程度。相對(duì)于現(xiàn)有研究，針對(duì)性更強(qiáng)，對(duì)城市氣候變化對(duì)能源消費(fèi)重點(diǎn)領(lǐng)域的影響進(jìn)行了定量測(cè)算，取得了相對(duì)更有說(shuō)服力的結(jié)論。(3)本文

14、對(duì)隨機(jī)項(xiàng)分解方法進(jìn)行了改進(jìn)，剔除了上海氣溫變化中的趨勢(shì)項(xiàng)，然后利用上海年度氣溫變化隨機(jī)項(xiàng)和生活能源消費(fèi)量隨機(jī)項(xiàng)建立模型。相對(duì)于現(xiàn)有研究，模型設(shè)定更為合理，模型效果相對(duì)較好。但由于這種方法原理相對(duì)比較粗糙，本文僅作為定性分析的基礎(chǔ)。(4)由于在年際尺度上氣候因素對(duì)能源消費(fèi)的影響小于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)、生活水平提高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步等其他因素的綜合影響，因而建立年際影響模型往往很難明顯體現(xiàn)城市氣候變化對(duì)能源消費(fèi)的影響，因此本文分別建立