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2023年第 11 期

SHANGHAI ENERGY SAVING

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SHANGHAI ENERGY CONSERVATION

上海节能

SHANGHAI ENERGY CONSERVATION

2018 年第 07 期

DOUBLE CARBON COLUMN﹃双碳

﹄专栏

例中，可以看出无论是哪种形式的建筑都想融入碳

减排观念，提高效能，但在现实操作中还是面临诸

多困境，如相关人员观念缺失、技术标准体系支撑

不够等。解决这些问题的关键首先在于如何增强

相关人员在建筑中的碳减排观念。相关人员包括

以下几个类别：

1）建筑设计（咨询）人

作为一个设计者或是项目管理者，在设计中融

入碳减排观念，能够有效节省投资成本。若设计者

的规划不够科学合理，后续建设也将与此观念毫无

干系。设计师不仅要利用资源的整合塑造出聚合

产品，更要符合居住、办公或生产使用条件。利用

有限资源打造绿色建筑，不仅仅是一个概念的界

定，更是一种智慧的融合。

2）建筑施工（建造）人

设计者终归是蓝图的描绘者，再好的理念都要

靠建设者的实施变为现实。对于设计师方案中的

方案、要求，建设者的理解程度直接关系到建筑最

后的落成情况，这些都对建设者的理念掌握程度提

出了要求。同时，因为超低能耗建筑、绿色建筑区

别于传统建筑，采用了大量的新材料、新工艺、新设

备、新系统，势必对建造提出更高要求，即对建造者

提出了更高要求。因此施工（建造）人碳减排观念

的增强是其中的关键环节。

3）建筑运营维护人

项目的真实落地，需要不同链接的传递，项目

整个生命周期经过了设计、建造阶段，后期的大部

分时间都是建筑的运营维护，其中涉及专业技术、

设备系统、材料等多方面应用维护。传统的建筑运

营维护缺乏碳减排意识，因此建筑运营维护人碳减

排观念的增强也至关重要。

3.4.2 加大建筑碳减排的宣传

加大建筑碳减排技术宣传要求施工部门重视

与使用碳减排技术，强化低碳技术创新。建筑施工

过程中要想有效应用碳减排技术，需要发挥其优势

所在，带动其他相关部门，增强对其重视程度。同

时，也可将此项技术的利处让更多消费者认可，从

需求的角度推动其发展。另外，相关监督管理部门

可制定相关规章制度和标准要求，与施工过程双向

结合发展，效果更加显著。

4 结语

绿色建筑的发展，离不开其与碳减排理念和技

术的融合。在当下环境问题突出的前提下，高质量

发展绿色建筑更是势在必行。本文基于对绿色建

筑和低碳减排的分析，运用例证法、对比分析法等，

研究了怎样在建筑中应用低碳减排的理念进行技

术创新与能源利用，强调加强建筑工作人员的碳减

排意识，加大对碳减排观念的宣传力度。研究内容

对建筑中的碳排放量和建筑质量问题起到一定的

解决作用，有利于落实碳减排方略，改善空气质量，

促进人们的身体健康，缓解碳污染对人们生活质量

造成的影响。

参考文献

［1］魏一鸣, 余碧莹, 唐葆君, 等. 中国碳达峰碳中和时间表与路线图研

究［J］. 北京理工大学学报(社会科学版), 2022, 24(4): 13-26.

［2］熊川岛. 浅析绿色建筑施工管理及在建筑施工管理中的应用［J］. 门

窗, 2015（3）: 191-192.

［3］赵静. 绿色建筑材料在建筑结构主体中的应用［J］. 陶瓷, 2022（3）:

127-129.

［4］李张怡, 刘金硕. 双碳目标下绿色建筑发展和对策研究［J］. 西南金

融, 2021（10）: 55-65.

［5］甘彬霖, 谯钰. 基于全生命周期的可持续建筑实践路径探讨［J］. 城市

住宅, 2020, 27(12): 97-100.

低碳减排促进绿色建筑高质量发展的实施路径研究

1619

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2023

DOUBLE CARBON COLUMN

“双碳”目标推动生态文明建设的底层

逻辑与路径研究

沈占胜 周 贺

北华大学

摘要：生态文明建设功在当代，利在千秋。“双碳”目标的提出是生态文明建设过程中的重要助力。弄清

楚现阶段为什么提出“双碳”目标，为什么建设生态文明，搞清楚这一问题的底层逻辑便于制定方向目

标。清楚为什么之后，就要开始实践，只有在具体的实践活动中才能发现“双碳”目标推动生态文明建设

的机遇与挑战，辨析好机遇与挑战之间的关系，有利于推动生态文明建设，有利于加快实现社会主义现

代化。

关键词：碳达峰；碳中和；生态文明建设；路径；逻辑

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.11.007

Research on the Underlying Logic and Path of Promoting

Construction of Ecological Civilization under \"Double

Carbon\" Goal

SHEN Zhansheng, ZHOU He

Beihua University

Abstract: The construction of ecological civilization is beneficial for the present and the future. The proposal of

the \"Double Carbon\" goal is an important boost in the process of ecological civilization construction. Figure out

why the \"Double Carbon\" goal is proposed at this stage, why the construction of ecological civilization, and figure out the underlying logic of this issue is convenient to formulate direction goals. After understanding why, it

is necessary to start practicing. Only in specific practical activities, the \"Double Carbon\" goal to promote the

construction of ecological civilization opportunities and challenges can be found, distinguish the relationship be收稿日期：2022-12-13

作者简介：沈占胜（1997-06-），男，硕士在读，主要从事马克思主义基本原理研究

周贺（1992-10-），女，硕士在读，主要从事马克思主义基本原理研究

1620

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DOUBLE CARBON COLUMN﹃双碳

﹄专栏

0 前言

传统的发展观最注重的是GDP的提升，新中国

刚建立初期为了提高GDP，砍伐树木，开采矿产，填

海填湖，对环境造成了一定的破坏。要改变传统的

发展观，建立新发展理念，则要求创新、协调、绿色、

开放、共享五个方面协同发展。人类要想长久地健

康发展，就要和自然实现和谐共生，要主动修复被

破坏的自然环境。

1 生态文明建设的底层逻辑

生态文明建设的主要内容就是要处理好人与自

然的关系问题。人来源于自然，同时人又超脱自然。

自然创造了人，同时自然又“需要”人。在理论上辨析

好人与自然的关系是建设生态文明的重中之重。

1.1 马克思主义生态观

“自然是一个包容了一切存在也包容了人的巨

大全体，一切都在自然之中、属于自然所有。”［1］

人来

源于自然，生存在自然之中，同其他动物一样，人类

要受到自然法则的制约，并一时一刻不能脱离自然

而存在。石器时代的人们用自然中现存的石头进

行生产活动，青铜时代的人们开始锻造金属用于生

产，铁器时代的人们发现生铁的硬度大更适于生

产。无论是石头、铜矿、铁矿都是自然的造物。21

世纪的今天亦是如此，我们人类发展所需要的一切

物质也都是取之于自然。

人类是很软弱的，害怕山崩、害怕海啸、害怕地

震、害怕水火灾等自然灾害，但是人类都能从这些

灾难中幸存下来并且还能发展得这么好，这里有个

值得我们深思的问题，人是哪里来的这么大力量能

同自然灾害抗衡呢？其实，人所凭借的不是别的什

么神奇的力量，归根结底，依靠的还是大自然的力

量。马克思在《1844 年经济学哲学手稿》中指出：

“自然界,就它本身不是人的身体而言,是人的无机

的身体。人靠自然界生活。”［2］

人是高等生物。我们

是会从事实践活动的生物。我们可以从实践活动

的特点来理解为什么我们与自然灾害抗衡的力量

还是来源于自然。人要改造外界对象，把它变成

“为我的存在”，就必须首先把人自身的本质对象化

为存在，人只有这样的对象化才能把对象的自然转

化为为人所用的属人的力量。人以实践的方式占

有对象，不像动物那样去直接占有，而总是先把自

我的本质投射于对象之中，然后才去占有对象。这

是一种本性外投的对象化活动，也可以看作先让自

我为对象占有。而当人的本质和力量对象化于外

部存在之时，对象因而就被人化，变成如马克思所

说“人的无机的身体”。这就是我们人类能够与自

然“抗衡”的巨大力量之源，它还是源于自然。

1.2 习近平生态文明思想的现实基础

自然孕育了我们，而我们为了自身的生存发展

却把自然给“伤害”了，伤害了我们的自然母亲，对

我们人类的长远发展是有利的吗？答案是显而易

见的，当然是不。

水污染的危害是不言而喻的。水体污染,水质

恶化对动植物的健康和人类的生产、生活都带来了

严重的危害。拿上海人的母亲河黄浦江来说，上世

纪50年代的时候它是一条水质清澈,鱼虾成群的河

道，由于发展的需要，各个工厂为了效益，肆意排放

工业废水。60年代开始，黄浦江的水质开始受到污

染，清澈的江水逐渐变成了臭气熏天的污水。经济

发展得越快，环境破坏得越多。水是人类生存的重

要资源,洁净的水资源能给人们带来美丽如画的优

美环境。被污染了的水资源则会给人们带来痛苦、

恐怖和灾难。

tween opportunities and challenges, is conducive to promoting the construction of ecological civilization, is conducive to accelerate the realization of socialist modernization.

Key words: Carbon Peaking; Carbon Neutrality; Ecological Civilization Construction; Path; Logic

“双碳”目标推动生态文明建设的底层逻辑与路径研究

1621

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2023

DOUBLE CARBON COLUMN

土地是所有生物赖以生存的基础，土地被破坏

将直接影响我们的生活。土地污染不像空气污染、

水污染容易被发现，而且土地污染产生的危害远远

超过其他形式的污染。土地污染不是肉眼可见的，

并且它的破坏力是持久的，修复起来将要花费大量

的时间。就如河南“镉麦”事件，正是由于土壤中镉

元素过多，造成新乡市大片区的麦子因镉超标而无

法食用，只能当成垃圾处理掉。土地污染的案例非

常多，只要因土地污染发生的事故往往都是触目惊

心的，所以保护土地安全是我们每个人的职责。

“人类的保护伞”正在被破坏。臭氧层被誉为

“人类的保护伞”，因为它为人类吸收了来自宇宙的

大部分辐射。臭氧层位于对流层的上方，厚约

30 km，它为地球上的生物吸收掉了99%的太阳辐

射，使得世间万物能够健康成长。没有臭氧层会是

什么样呢?没有臭氧层，地球上的生物将无法生存，

人类也不可能存在。我们来看看南极臭氧洞下的

生物是什么样的。没有臭氧层吸收辐射，动物们患

上了白内障，羊成了“盲羊”，兔子成了“盲兔”，鸟

儿成了“盲鸟”。“盲”了的动物轻而易举地就能被

猎人抓获。南极的人同样也受到了辐射的“迫害”，

患上了皮肤病等疾病。造成这一现象的正是我们

自己，臭氧洞的罪魁祸首是在工业和生活中使用频

繁的制冷剂氯氟烃。近半个世纪以来，由于工业的

发展，人们越来越广泛地使用氯氟烃类物质来做致

冷剂、喷雾剂、发泡剂及清洗剂，这些物质可以在大

气中长期存在并破坏臭氧层，危害人类健康。

无论是水、土还是空气污染对生物的危害都是

极大的。习近平总书记洞察到了这一问题的重要

性，并建设性地提出：“我们要深怀对自然的敬畏之

心，尊重自然、顺应自然、保护自然，构建人与自然

和谐共生的地球家园”［3］

。由于我们极具破坏力的

发展使得大自然已然千疮百孔，面对这样的局况，

习近平总书记指出，我们不能“只讲索取不讲投入、

只讲发展不讲保护、只讲利用不讲修复的老路走下

去”［4］

，我们“要学习和实践马克思主义关于人与自

然关系的思想”［5］

。我们发展所需的一切物质都来

源于自然，同样，我们也应该像爱护自己父母一样

爱护自然。“双碳”目标是改善和修复环境的有力之

举，是生态文明建设的重要一环，是实现人与自然

和谐共生的必由之路。

2“双碳”目标下生态文明建设的“危与机”

长远目标已经定下，那就是实现人与自然的和

谐共生。为了实现这一目标，习近平总书记依据现

阶段我国生态文明建设的具体情况，建设性地提出

了“双碳”目标。“双碳”目标对生态文明建设既提供

了许多机遇，同时也给生态文明建设带来了些许挑

战。危与机就如一张纸的两面，不可分割。我们要

正确看待他们，辩证认识他们的关系，才能促进“双

碳”目标的完成，加快生态文明的建设。

2.1“双碳”目标下生态文明建设的机遇

2.1.1“双碳”目标将推动能源转换

“双碳”目标最重要一步是降低 CO2、SO2等气

体的排放。传统能源，即煤炭、石油等能源的使用

会产生大量的CO2、SO2气体，所以我们必须要进行

能源转换，并且需要加快能源转换的步伐。我们应

该大力推行风力发电、太阳能发电、水力发电，在合

适的地方应尽量多地建立风力发电场、太阳能发电

场、水力发电厂，并且要安全地开发核电，积极推动

高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先

进堆型示范工程，开展核能综合利用示范。风能、

水能、太阳能、核能等都是清洁能源，在合适的地方

建立清洁能源发电站是很有必要的。清洁能源的

广泛发展和使用，是实现“双碳”目标的必由之路，

是生态文明建设的助力之手。

2.1.2“双碳”目标将促进环境改善

在实现“双碳”目标的过程中，我们的生活环境

也必将得到改善。现今的我们不像以前，为了发展

随意破坏森林、土地，造成土地沙漠化。现在我们

提倡植树造林，大力发展绿色产业，使我们的衣食

住行都干净环保起来。这样做的成果也是显著的，

就拿雾霾天气来说，十年前的雾霾和如今的相比，

对我们造成的危害减少了太多。以前因雾霾天气

1622

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DOUBLE CARBON COLUMN﹃双碳

﹄专栏

导致司机能见度受限而发生的交通事故数不胜

数。经过近几年我们实施“双碳”计划，雾霾这一本

来就是人类造成的自然灾害已经被我们自己初步

解决。没有雾霾，我们的生活环境会更好，我们的

幸福指数会更高。

2.1.3“双碳”目标将优化我们的出行方式

电动汽车、油电混合汽车和氢能源汽车的快速

发展，将极大地优化我们的出行方式。电动汽车、油

电混合汽车在传统燃油汽车的基础上进行改进，科

学家发明它们的初衷是为了尽可能减少石油的使

用，进而保护环境，优化我们的出行方式。氢能源汽

车的制造更是如此。驾驶新能源汽车，践行绿色低

碳的出行方式，对我们个人、社会、国家都是有益的。

2.2“双碳”目标下生态文明建设的挑战

2.2.1 时间紧、任务重

要在三四十年内完成“双碳”目标，对我们来说

是一件异常艰难的任务。在国际大环境中，多数发

达国家，例如美国、英国以及欧盟各国等，都率先实

现碳达峰，并且计划在 2050 年实现碳中和。对于

2019年的排碳量占世界总排放量的28%，位居世界

第一的我国，要想摆脱这个“第一”，要想用发达国

家一半的时间实现“双碳”目标，我们需要全方位的

减碳、降碳，国家、社会、个人都应作出相应的努力。

2.2.2 科技创新要求高

要想短时间实现“双碳”计划，对科技创新的要

求必然很高。传统工业、企业的传统设备已经不能

满足新时代发展的要求了。那些高能耗的机器要

根据实际情况分批替换掉，换成节能低碳的优质设

备。新设备的产生不是一朝一夕的事情，需要广大

科研工作者的不断努力，生产出来的产品要经过不

断地优化才能应用，这一过程是漫长的。不仅设

备需要创新，清洁能源的运输工具、运输手段都需

要创新。要想实现“双碳”目标，科技创新是关

键。但我国由于技术等原因，高科技产品多数还

是依靠进口，购买这些高科技产品不仅需要高额

的费用，还经常因为技术原因被别人刁难，因此，

科技创新迫在眉睫。

2.2.3 偏远地区绿色低碳设备少

“双碳”目标的实现需要各地区的共同努力。

由于偏远地区，例如内蒙古、新疆、东北等地区，本

身发展水平不高，但它们每年要消耗的能源却很

多。地处偏远地区，每年冬天需要大量的煤炭来发

电、发热，才能度过寒冬。这样大量的用碳将会产

生大量的 CO2气体，这很不利于“双碳”目标的实

现，并且偏远地区还是老工业设备较多，这些设备

的运作需要消耗大量的高碳能源。由于“双碳”目

标的提出，有些偏远地区为了响应国家号召，停止

“燃碳发电”，开始“拉闸限电”，影响了民生、政府的

公信力受到了影响。

3“双碳”目标融入生态文明建设的践行路径

“双碳”是以习近平同志为核心的党中央统筹

国内国际两个大局作出的重大战略决策，是着力解

决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展

的必然选择，是构建人类命运共同体的庄严承诺。

同时，习近平总书记强调，实现碳达峰、碳中和是一

场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达

峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局［6］

。

3.1 政府与市场齐头并进

“双碳”目标的实现有助于加快生态文明建设

的脚步，在完成“双碳”目标的过程中，处理好政府

与市场之间的关系是很有必要的。政府和市场应

该协同去完成“双碳”目标，应发挥各自的职能尽力

去助力“双碳”目标的完成。

政府应该出台相应的政策，做好顶层设计。

对于那些践行绿色低碳的工厂、企业给予减少税

负的奖励，对于发明新的节能环保的设备、仪器的

高科技人才给予奖励，对于绿色产业的认证要标

准化、合理化、透明化，对于温室气体的监控要加

大监督和检验。同时，对于排碳高的工厂、企业要

求整改，对于恶意阻碍绿色低碳方案实施的企业

“双碳”目标推动生态文明建设的底层逻辑与路径研究

1623

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或个人给予处罚。市场应该尽力完善碳交易市

场。科学合理的定价是市场的一大职责，绿色低

碳的产品定价应尽量低，能够让广大人民群众或

企业工厂有能力用上绿色低碳的产品。通过合理

地制定价格，有效地应对碳市场因价格波动而产

生的一系列问题，并且通过合理定价达到刺激市

场进行碳减排的目的。

3.2 经济与低碳协同发展

发展绿色低碳的能源，就是在发展经济。改变

传统碳资源的使用方法，更科学地使用有限的碳资

源，并且开发新能源。水电、核电的安全化生产和

使用是解决温室气体危害的重要举措。它们的安

全使用不仅能够产生巨大的能量，而且没有污染，

是我们应该大力研发的技术。高效、低碳、绿色的

能源能够使我们的经济发展更加迅速。如果清洁

能源的问题得到解决并且能够大量地推广使用，让

广大群众能够用得起这些干净清洁能量大的能源，

将极大地激发人们的消费投资积极性。绿色低碳

能源的大量使用，CO2的排放量大幅降低，十分有利

于“双碳”目标的完成。

3.3 碳减排与碳增汇两头兼顾

在碳减排的同时也要注重碳增汇，二者应同时

进行才能尽快实现“双碳”目标。

碳增汇主要是靠生态系统实现的，所以现阶段

我们应该加大生态系统的保护与修复，让大自然发

挥自己应有的“职能”。海洋、湖泊、山川、草地都是

固碳的能手。大自然的一草一木都能够吸收CO2，

我们应该充分利用大自然的自然属性，让大自然来

吸收空气中的CO2。但由于我们对环境的破坏，乱

砍伐树木，随意填湖填海，导致自然吸收CO2的能力

大大减弱，所以我们应该保护大自然，主动修复山水

林田，提升生态系统的稳定性。我们应大力培育森

林资源、修复海岸线生态系统、加强污水治理和湖泊

生态系统修复、加强农田管理。保护大自然就是保

护我们自己，我们要时刻谨记习近平总书记的有关

论述，要做到保护大自然就像保护我们的眼睛一样。

3.4 积极参与全球治理

作为有责任有担当的泱泱大国，在治理全球气

候变化问题中，中国也展现了大国气派。主动参与

应对气候问题的国际会议，提出中国方案，拿出中

国态度，积极响应联合国的号召主动作出相应的努

力。我们呼吁发达国家承担更多的碳减排责任，提

倡发展中国家进行产业技术改革，帮助发展较慢的

国家，给他们提供技术和资金等支持。借助“一带

一路”等国际大平台，宣传我国的绿色发展理念，推

动国内外投资建设绿色低碳项目。我们依据自身

的发展经验，结合发展中国家的特点，义务地向他

们提供建设绿色低碳发展规划的一系列经验和教

训，并向他们提供新能源的援助，帮助他们也发展

新能源，包括技术和设备。只有各国共同努力，才

能建设清洁美丽的世界。

4 结语

生态文明建设不是一朝一夕能够完成的任

务，它需要我们每一个人的全力以赴。现阶段我

们应出台相应政策，助力绿色低碳产品的研发、生

产与销售，让广大人民群众都能用上节能环保的

产品。加大清洁能源的制造、运输，让企业、工厂

用上清洁能源。“双碳”目标按时高质量地完成，能

够对生态文明建设起到极大的推动作用，能够改善

我们的生态环境，让我们生活在干净卫生、美丽和

谐的环境中。

参考文献

［1］高清海.高清海哲学文存:第2卷［M］.长春：吉林人民出版社，1997.

［2］卡尔·马克思,弗里德里希·恩格斯.马克思恩格斯文集:第1卷［M］.中

共中央马克思恩格斯列宁斯大林著作编译局,译.北京:人民出版社,

2009:161.

［3］习近平.习近平出席《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人

峰会并发表主旨讲话［N］.人民日报,2021-10-13(1).

［4］习近平.习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话［N］.

人民日报,2020-9-23(3).

［5］中共中央党史和文献研究院.十九大以来重要文献选编:上［G］.北京:

中央文献出版社,2019:431.

［6］黄润秋.把碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局［J］.中国生态文

明,2021(6):9-11.

1624

新疆产业结构优化与

碳排放的动态关系研究

李新英 靳亚婷 相松延

新疆财经大学经济学院

摘要：选取新疆2000-2020年的时间序列数据，从产业结构高级化和产

业结构合理化两方面测度产业结构优化水平，构建灰色关联模型分析新

疆产业结构与碳排放的关联关系，并通过 VAR 模型分析新疆产业结构

优化与碳排放的动态关系。研究发现，从灰色关联度结果看，产业结构

优化与碳排放的关联程度最高。从格兰杰因果检验结果看，产业结构合

理化和碳排放强度互为格兰杰因果关系，碳排放强度是产业结构高级化

的格兰杰原因。从脉冲响应结果看，产业结构优化对碳排放的影响呈现

出阶段性特征，产业结构优化在初期可能会增加碳排放，但从长期看产业

结构优化会降低碳排放。从方差分解结果看，产业结构高级化对碳排放

的贡献率不高，长期保持在5%左右，产业结构合理化对碳排放的贡献率

逐渐上升到42.9%，从长期看产业结构对碳排放的影响主要依赖于产业

结构合理化。因此，提出促进产业结构合理化与高级化协同发展，实现产

业低碳化转型；调整能源消费结构，提高能源利用效率；设立碳排放权交

易市场，倒逼产业结构和能源结构调整等建议，推动新疆经济绿色发展。

关键词：产业结构优化；碳排放强度；灰色关联模型；VAR模型

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.11.008

Research on Dynamic Relationship between Industrial Structure Optimization and Carbon Emissions in Xinjiang

收稿日期：2023-05-14

基金项目：新疆财经大学研究生科研创新项目“制造业服务化对区域经济韧性的影响研究”

（XJUFE2023K002）；“微观家庭资本对农户相对贫困的影响与对策研究”（XJUFE2022K26）

作者简介：李新英（1972-02-），女，教授，博士，研究方向为经济理论与区域经济发展

靳亚婷（1996-12-），女，硕士研究生，研究方向为城市与区域经济发展

相松延（1998-11-），男，硕士研究生，研究方向为农村相对贫困

SHANGHAI ENERGY SAVING

上海节能 No.11

2023

ENERGY SAVING FORUM

SHANGHAI ENERGY CONSERVATION

上海节能 No.08

2018

节能论坛

LI Xinying, JIN Yating, XIANG Songyan

College of Economics, Xinjiang University of Finance and Economics

Abstract: This paper selects the time series data of Xinjiang from 2000 to 2020, measures the optimization

level of industrial structure from two aspects: the upgrading of industrial structure and the rationalization of industrial structure. It constructs a grey relational model to analyze the correlation between Xinjiang's industrial

structure and carbon emissions, and analyzes the dynamic relationship between Xinjiang's industrial structure

optimization and carbon emissions through a VAR model. The study found that from the perspective of grey relational degree results, the correlation between industrial structure optimization and carbon emissions is the

highest. From the Granger causality test results, industrial structure rationalization and carbon emission intensity are mutually Granger causal, and carbon emission intensity is the Granger cause of industrial structure upgrading. From the impulse response results, the impact of industrial structure optimization on carbon emissions

presents a stage characteristic. Industrial structure optimization may increase carbon emissions in the early

stage, but in the long run, industrial structure optimization will reduce carbon emissions.From the variance decomposition results, the contribution rate of industrial structure upgrading to carbon emissions is not high, and it

remains at around 5% in the long run. The contribution rate of industrial structure rationalization to carbon emissions gradually rises to 42.9%, and the impact of industrial structure on carbon emissions in the long run mainly

depends on industrial structure rationalization.Therefore, it is proposed to promote the coordinated development of industrial structure rationalization and upgrading, realize the sustainable development of the industrial

structure, and reduce carbon emissions. Low carbon transformation of industries;adjusting the energy consumption structure and improving energy efficiency; establishing a carbon emission trading market to force the

adjustment of industrial structure and energy structure and other suggestions to promote the green development of Xinjiang's economy.

Key words: Industrial Structure Optimization; Carbon Emission Intensity; Grey Relational Model; VAR model

0 引言

在新的时代背景下，世界各国对碳排放所引起

的环境问题逐渐重视。中国是世界上最大的碳排

放国家，2020年我国碳排放量达到98.99亿t，占全

球总量的31%，是全球主要国家中碳排放份额仍在

增长的国家。2020年9月，习近平主席在重要国际

会议上提出中国“双碳”目标。党的二十大报告指

出推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量

发展的关键环节，这体现出碳减排对我国经济增长

和绿色发展的重大意义。而产业结构优化是实现

低碳经济发展的关键举措，它可以通过调整产业结

构来提高资源配置效率和能源的利用效率，减少能

源损耗，从而降低碳排放，推进绿色低碳发展。因

此，要实现碳减排目标，发展低碳经济，必须更加重

视产业结构优化升级。

新疆处于丝绸之路经济带核心区，是我国重要

的能源和工业基地。2000年实行西部大开发战略

以来，新疆实现了经济的快速增长，但经济发展很

大程度上依赖于能源资源消耗，重工业化趋势明

显。2000 年的新疆能源总消费量为 3 316 万 tce，

2020年为18 981.8万tce，年均增长9.12%。2000

年煤炭占能源消费总量的比重为63.6%，2020年为

68.9%，形成了以煤炭为主的能源消费结构。“疆煤

东运”“疆电外送”等国家性工程，正将新疆的资源

优势转化为产业与经济优势，但经济规模逐年扩大

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坛

的同时，碳排放量也逐年上升。“十四五”期间，新疆

积极响应“一带一路”重大倡议，加快建设国家“三

基地一通道”，在这种形势下，发展经济与碳减排之

间的矛盾将更加突出。如果不调整产业结构，粗放

式发展会造成碳排放量进一步上升，造成更大的减

排压力。因此，研究新疆产业结构优化与碳排放之

间的动态关系，对促进新疆经济绿色发展和我国碳

减排目标的实现都有重要意义。

1 文献综述

1.1 碳排放的影响因素研究

现有文献对碳排放影响因素的研究主要集中

在能源结构、产业结构、经济增长等。张友国

(2010)

［1］

基于投入产出的结构分解方法研究发现，

生产部门能源强度的下降使得中国碳排放强度下

降90.65%。虞义华等(2011)

［2］

采用我国29个省市

区1995-2007年的面板数据，通过广义最小二乘法

(FGLS)模型分析得出第二产业占比越高，碳排放强

度越高。杨恺钧和杨甜甜(2018)

［3］

同样认为第二

产业比重增加不利于碳减排，并且产业结构对碳排

放强度的影响存在显著的门槛效应。徐成龙等

(2014)

［4］

运用LMDI分解方法分析1994-2010年山

东省产业结构调整对碳排放的影响，并结合 LEAP

模型预测未来产业结构的调整有助于减少碳排

放。何永贵和于江浩(2018)

［5］

运用STIRPAT改进模

型对我国碳排放和产业结构关系进行研究，结果发

现工业对碳排放影响最大，运输邮电业对碳排放影

响 最 小 。 Okushima 和 Tamura(2007) ［6］ 利 用

1970-1995 年日本的能源消耗量和 CO2排放量数

据，通过多种校准分解分析法研究发现技术进步明

显降低了能源消耗量和CO2排放量。姚君(2015)

［7］

运用自向量回归模型研究发现经济增长、能源消费

对CO2排放作用明显。

1.2 产业结构优化与碳排放关系的研究

产业结构优化与碳排放关系的相关研究大多

采用投入产出分析、分解分析和计量模型分析等。

Li等(2017)

［8］

基于投入产出分析和社会网络分析建

立综合评价模型，探究中国和日本产业结构的变化

趋势与各部门产生的碳排放之间的关系。结果显

示与日本等发达国家的产业结构特征相比，中国产

业结构逐步改善，但工业网络密度较高，产业结构

有待优化。顾阿伦和吕志强(2016)

［9］

基于投入产出

表的结构分解法对碳排放进行分解，发现国民经济

中的基础性行业多为高耗能行业，未来减排重点需

要逐步降低第二产业在国民经济中的比重。张琳

杰和崔海洋(2018)

［10］

基于 1997-2016 年长江中游

城市群数据，建立静态面板模型分析产业结构优化

对碳排放的影响，结果显示相较于产业结构合理

化，产业结构高级化的碳减排效果更大。龚海林和

周子龙(2017)

［11］

研究发现在不同经济状态下产业结

构高级化对碳排放的影响不同。孙攀等(2018)

［12］

基

于1999-2014年中国30个省域的面板数据建立空

间杜宾模型，研究发现产业结构合理化与高级化均

有利于碳减排且碳排放存在空间溢出效应。曾海

鹰和岳欢(2022)

［13］

以长江三角洲41个地级市为研

究对象，发现产业结构高级化和产业结构合理化会

降低本地区的碳排放量，但会增加邻近地区的碳排

放量。李国平和吕爽(2022)

［14］

分析1997年以来京

津冀的碳排放特征，认为优化产业结构有助于“双

碳”目标的实现。

现有研究成果大多从国家整体层面研究产业

结构对碳排放的影响，而研究我国各省份，尤其是

研究新疆产业结构优化与碳排放关系的文献较

少。因此，本文选取新疆作为研究对象，从产业结

构高级化和产业结构合理化两方面测度新疆产业

结构优化水平，构建灰色关联模型分析两者的关联

关系，并通过VAR模型分析两者的动态关系。本研

究可能的贡献：

1）在“碳达峰碳中和”目标下，为新疆产业结构

调整提供思路，对加快构建具有新疆特色的现代化

产业体系、实现“双碳”目标以及推动新疆经济绿色

发展具有重要意义。

2）分析新疆产业结构优化对碳排放的影响，挖

掘地区碳减排潜力，并提出产业低碳化发展建议，

为相关部门的政策决策提供参考。

新疆产业结构优化与碳排放的动态关系研究

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3）探讨产业结构高级化和产业结构合理化

对碳排放的具体影响，为减碳机制形成新的逻辑

解释。

2 模型设定与变量选取

2.1 模型设定

VAR 模型通常用于预测相关时间序列系统和

随机扰动对变量系统的动态影响，将模型中全部当

期变量对所有变量的若干期滞后变量进行回归，不

以严格的经济理论为依据，根据时间序列的统计特

性，估计内生变量之间的动态关系。本文基于新疆

2000-2020年产业结构高级化、产业结构合理化、

碳排放强度的相关数据，采用向量自回归模型

（VAR）分析新疆产业结构优化与碳排放之间的互动

关系。构建一个三元的VAR(p)系统：

lnCIt = α10 + ∑i = 1

p

α1i lnCIt - i +∑i = 1

p

β1i lnTSt - i + ∑i = 1

p

γ1i lnTLt - i + ε1t

（1）

lnTSt = α20 + ∑i = 1

p

α2i lnCIt - i +∑i = 1

p

β2i lnTSt - i + ∑i = 1

p

γ2i lnTLt - i + ε2t

（2）

lnTLt = α30 + ∑i = 1

p

α3i lnCIt - i +∑i = 1

p

β3i lnTSt - i + ∑i = 1

p

γ3i lnTLt - i + ε3t

（3）

其中，CI表示碳排放强度，TS表示产业结构高

级化，TL表示产业结构合理化。对CI、TS、TL取自

然对数，降低变量时间序列数据中的异方差，得到

新的时间序列变量 lnCI、lnTS、lnTL。 α10 、α20、α30

是 常 数 项 ，α1i 、α2i、α3i、β1i 、β2i、β3i 、γ1i 、

γ2i、γ3i 是待估系数矩阵，p 是滞后阶数，ε1t 、

ε2t、ε3t 为随机扰动向量。

2.2 变量选取

本文从产业结构高级化（TS）和产业结构合理

化（TL）两方面测度地区产业结构优化水平。产业

结构合理化是高级化的前提，产业结构高级化是产

业结构从合理化状态上升到更高层次合理化的发

展过程。

2.2.1 产业结构高级化

产业结构高级化指的是产业结构从低级向高

级过渡。关于产业结构高级化的测度方法通常有

产业产值比重法、产业结构层次系数法［15］

、Moore

结构变动指数法和夹角余弦法四种，夹角余弦法是

对 Moore 结构变动指数法的改进。本文参考付凌

晖(2010)

［16］

的空间向量夹角法，通过研究空间解析

几何三维向量夹角的思路，来表示产业结构提升程

度。首先测度第一、第二、第三产业增加值与地区

生产总值的比值，作为空间向量中的一个分量，构

成一组三维向量 X0 = (x1,0,x2,0,x3,0) ，然后分别测

度 X0 与产业从低到高排列的向量 X1 = (1,0,0) 、

X2 = (0,1,0) 、X3 = (0,0,1) 的夹角 θ1、θ2 、θ3 ，用

式（4）表示。产业结构高级化用TS表示，TS越大，

产业结构越高级，公式为式（5）。

θj = arccos

æ

è

ç

ç

ç

ç

ç

ç

ç

ç

ö

ø

÷

÷

÷

÷

÷

÷

÷

∑ ÷ i = 1

3

( xi,j

,xi,0)

æ

è

ç ö

ø ∑ ÷ i = 1

3

( xi,j )2 1/2

∑i = 1

3

( xi,0 )2 1/2

, j = 1,2,3 （4）

TS = ∑

k = 1

3

∑

j = 1

k

θj = 3θ1 + 2θ2 + θ3 （5）

2.2.2 产业结构合理化

产业结构合理化衡量的是产业间的协调程度

和产业资源配置效率，本文借鉴干春晖等(2011)

［17］

修改后的泰尔指数（TL）对产业结构合理化程度进

行度量，公式如式（6）所示：

TL= ∑i = 1

3 æ

è

ç ö

ø

÷ Yi

Y ln

æ

è

ç ö

ø

÷ Yi/Y

Li/L （6）

式（6）中，Y 表示地区生产总值，L 表示总就业人

数；i 代表第 i 产业；Yi/Y 表示产业结构，Li/L 表

示劳动力就业结构。当经济处于均衡状态时，

Yi/Y = Li/L ，此时 TL= 0 。泰尔指数与产业结构

合理化水平成反比，泰尔指数越趋向于0，经济体偏

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离均衡的程度越小，资源配置越合理，产业结构合

理化程度越高。

2.2.3 碳排放强度测算

现有文献通常以 CO2为主要研究对象或直接

将控制CO2排放作为碳减排的首要目标，本文也使

用 CO2排放量来表示碳排放。由于没有官方的数

据，因此采用IPCC提供的计算公式估算碳排放量，

以原煤、焦炭、燃料油、原油、汽油、煤油、柴油、天然

气8种能源作为终端消费，由于不同能源终端消费

量采用的单位不同，因此将其消费量折算成标准煤

的能源消费量，再乘各自 CO2排放系数，得到地区

CO2排放量（Cit）:

Cit = ∑

j = 1

n

Eijt*Kj （7）

式（7）中，Cit 为 i 地区 t 年的碳排放量，Eijt 是 i

地区第 j 种能源在第 t 年折算成标准煤的能源消

费量。 Kj 是第 j 种能源的 CO2排放系数。碳排

放强度（CIit）用该地区的 CO2排放量与生产总值

的比值表示，即单位GDP的CO2排放量：

CIit = Cit

GDPit

（8）

2.3 数据来源

变量数据主要来源于2001-2021年《新疆统计

年鉴》，平均低位发热量和折标煤系数来源于《综合

能耗计算通则》(GB/T 2589-2020)，单位热值含碳

量和碳氧化率来源于《省级温室气体清单编制指

南》(发改办气候［2011］1041 号)，CO2排放系数根

据平均低位发热值、单位热值含碳量和碳氧化率数

据计算得出（见表1）。

表1 各类能源的折标准煤系数和CO2排放系数

能源

名称

原煤

焦炭

燃料油

原油

汽油

煤油

柴油

天然气

平均低位发热量

(kJ/kg或m3

)

20 934

28 470

41 868

41 868

43 124

43 124

42 705

38 979

折标煤系数

(kgce/kg或m3

)

0.714 3

0.971 4

1.428 6

1.428 6

1.471 4

1.471 4

1.457 1

1.330 0

单位热值含碳量

（tC/TJ）

26.37

29.5

21.1

20.1

18.9

19.6

20.2

15.3

碳氧化

率

0.94

0.93

0.98

0.98

0.98

0.98

0.98

0.99

CO2排放系数

（kgco2/kg或m3

）

1.902 7

2.863 9

3.174 4

3.024 0

2.928 7

3.037 2

3.099 8

2.164 9

3 新疆产业结构优化与碳排放分析

3.1 产业结构变化趋势

随着新疆经济社会的不断发展，产业结构也在

不断地调整。从图 1 新疆 2000-2020 年三次产业

构成可以看出，一产占比在 2000-2020 年缓慢下

降 ，从 20.1% 下 降 至 14.4% 。 二 产 占 比 在

2012-2020 年下降明显，从 44.9%下降至 34.4%。

三产占比在2010-2020年有所上升，从35.1%上升

至51.2%。从三大产业增加值变化趋势可以看出，

2004-2012年新疆产业结构处于“二三一”的结构

分布，处于工业化发展阶段。2013年新疆第三产业

比重超过第二产业比重，2018年之后第三产业比重

超过第一、二产业比重之和。2020年三次产业结构

为 14.4∶34.4∶51.2。2013-2020 年新疆产业结构

处于“三二一”的结构分布，从工业化发展转变为高

效益的综合发展阶段。

3.2 碳排放变化趋势

从图 2 可以看出，随着能源消耗的增加，新疆

2000-2020 年 CO2排放总量和人均 CO2排放量呈

上升趋势，碳排放增长率在 2000-2014 年相对较

新疆产业结构优化与碳排放的动态关系研究

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高，反映出在西部大开发战略的推动下，内需和投

资不断扩大，能源消费快速增长，进入重工业阶

段。从碳排放强度变化看，总体呈下降趋势。其中

2008-2009年碳排放强度大幅提高，这与实施的4

万亿投资计划和国家十大产业振兴规划有关。新

增的投资主要流向基础设施建设和重化工业，导致

能源消耗和碳排放增加。2011-2016 年碳排放强

度缓慢提高。从 2011 年起，中央大力支持新疆发

展，对口援疆全面展开，在推进新疆工业化进程中，

东部一些高耗能企业向西部区域转移，导致能源消

费大幅增加，提高碳排放强度。2016年以后，碳排

放强度明显下降，与国家积极推进供给侧结构性改

革有关，各地加大污染防控力度，大力发展低碳经

济，积极推进“电化新疆、气化新疆”等项目，发展战

略性新兴产业，促进经济发展方式转变，降低碳排

放强度。

3.3 产业结构高级化、产业结构合理化和碳排放

强度

图 3 根据新的时间序列变量 lnTS、lnTL、lnCI，

绘制产业结构高级化、产业结构合理化和碳排放强

度的时序图。从图3中可以看出新疆产业结构优化

图1 新疆三产占比与三产增加值变化趋势

图2 新疆2000-2020年CO2排放总量、人均CO2排放量、CO2排放强度变化趋势

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和碳排放强度呈现如下特征：

1）lnTS呈缓慢上升趋势，说明新疆产业结构逐

渐实现高级化，呈现“三二一”的结构分布。

2）lnTL波动幅度较大，2011年之后下降趋势明

显，说明产业结构合理化程度不断提高，资源配置

更加合理。2018 年之后泰尔指数下降幅度更大，

说明随着供给侧结构性改革的深入，“三去一降一

补”成效明显，全面提升了新疆新型工业化发展水

平，各产业的产业结构和劳动力就业结构逐渐趋于

合理。

3）lnCI 波动较为平缓，总体呈下降趋势，在

2000-2008年和2016-2020年下降明显且持续时

间长。

3.4 产业结构与碳排放关联度分析

在样本量较少的情况下，用灰色关联度分析得

到的结果较可靠。灰色关联度所对应的数值代表

在动态关系中两因素间的关联度。本文将碳排放

强度作为参考数列，将三次产业增加值、产业结构

高级化和产业结构合理化作为比较数列，建立灰色

关联模型，分析2000-2020年间新疆碳排放强度与

产业结构之间的关联关系，并对关联度进行排序，

为产业结构调整提供方向：

1）数据的无量纲化处理。由于各指标单位不

同不具有可比性，因此计算之前需要对序列数据进

行无量纲化处理。常见的方法有极值化、标准化、

均值化等，本文通过均值化法对数据进行处理，均

值化计算公式如式（9）：

f (xi) = xi

1

n∑i = 1

n

xi

（9）

2）计算参考序列与比较序列的灰色关联系

数。计算公式如式（10）：

ξi(k) =

min

i min

k | x0(k) - x | i(k) + ρmax

i max

k | x0(k) - x | i(k)

| x0(k) - x | i(k) + ρmax

i max

k | x0(k) - x | i(k)

（10）

其中，ξi(k) 表示灰色关联系数，是第 k 个时刻

比较序列 xi(k) 与参考序列 x0(k) 的相对差值。

min

i min

k | x0(k) - x | i(k) 为 两 极 最 小 差 ，

max

i max

k | x0(k) - x | i(k) 为两极最大差，参考序列

x0(k) 表示碳排放强度，比较序列 xi(k) 表示三次产

业增加值、产业结构高级化以及产业结构合理化，ρ

为分辨系数，取值区间为(0，1)，一般取值为0.5。

3）计算灰色关联度。将灰色关联系数的平均

值作为关联度，分析各指标与碳排放强度之间的关

图3 新疆产业结构高级化、产业结构合理化和碳排放强度的时间趋势图

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联程度，计算公式如式（11）：

ξi = 1

n∑

k = 1

n

ξi(k) （11）

其中，ξi 表示灰色关联度，取值范围为(0，1)，值

越大说明碳排放强度与该指标的关联度越高。

4）评价分析。对灰色关联度进行排序，为产业

结构调整提供方向。

表2 新疆碳排放强度与各指标的灰色关联度

指标

第一产业

第二产业

第三产业

产业结构高级化

产业结构合理化

关联度

0.606 9

0.601 7

0.570 3

0.874 8

0.823 8

排名

3

4

5

1

2

从表2各项指标与碳排放强度的关联程度排序

可以看出，不同产业对碳排放强度的影响存在差

异，第一、二产业对碳排放的影响较大，第三产业影

响较小。因此在产业低碳化转型时应重点调整第

一、二产业。近年来，新疆第一产业比重逐渐下降，

农业发展所产生的碳排放却不断增加，给生态环境

带来更严峻的压力。为实现新疆农业低碳可持续

发展，需要增加农业机械化，提高农业效率，推动传

统农业向生态循环式农业发展方式转型，以减少碳

排放。工业发展模式的高排放、高污染对新疆碳排

放也造成了一定程度的影响。需要加快调整工业

内部生产结构，发展低碳产业来降低碳排放。虽然

新疆第三产业比重逐渐上升，但相比于第一、二产

业，对碳排放的影响要小，因此将第三产业作为未

来产业结构优化的主要发展方向。

新疆产业结构优化与碳排放的关联程度最高，

说明产业结构合理化和高级化水平与碳排放高度

相关，因此通过产业结构调整可以达到减少碳排放

量的目的。在进行产业结构调整时应向第三产业

倾斜，以取代传统的重工业和其他高耗能、高污染

的行业。促进产业结构更加合理化和高级化的同

时减少碳排放量。

4 新疆产业结构优化与碳排放的实证分析

4.1 平稳性检验

为避免直接利用现实经济数据建立 VAR 模型

出现伪相关而导致估计偏误，在建立模型之前需

要对时间序列的平稳性进行检验。对原时间序列

变量 lnCI、lnTS、lnTL 进行平稳性检验，检验结果

如 表 3 所 示 ：lnCI、lnTS、lnTL 的 ADF 值 分 别

为-1.676、-0.497、-0.080，均大于 1%、5%和 10%

显著性水平下的临界值，不能拒绝“存在单位根”的原假

设，原时间序列是不平稳的。对变量作一阶差分再次

检验，此时ADF值分别为-4.815、-4.173、-5.123，

均小于 1%、5%和 10%显著性水平下的临界值，

拒绝“存在单位根”的原假设，新的时间序列变

量 D.lnCI、D.lnTS、D.lnTL 是平稳的，均服从一阶

单整。

表3 单位根检验结果

变量

lnCI

lnTS

lnTL

D.lnCI

D.lnTS

D.lnTL

ADF值

-1.676

-0.497

-0.080

-4.815

-4.173

-5.123

1%水平下的

临界值

-3.750

-3.750

-3.750

-3.750

-3.750

-3.750

5%水平下的

临界值

-3.000

-3.000

-3.000

-3.000

-3.000

-3.000

10%水平下的

临界值

-2.630

-2.630

-2.630

-2.630

-2.630

-2.630

P值

0.443 5

0.892 6

0.951 4

0.000 1

0.000 7

0.000 0

结论

不平稳

不平稳

不平稳

平稳

平稳

平稳

注：D.表示一阶差分

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4.2 协整检验

本文采用Johansen检验方法中的协整秩迹检

验法和最大特征值检验法对时间序列 lnCI、lnTS、

lnTL 进行一阶差分后的数据进行协整检验。当迹

统计量大于 5%的临界值，则拒绝原假设。当迹统

计量小于 5%的临界值，无法拒绝原假设。包含常

数项与时间趋势项的协整秩迹检验结果表明（见表

4），在原假设为无协整关系时，迹统计量值为

49.095 5，大于5%临界值34.55，拒绝原假设，认为

变量之间至少存在一个协整关系。在原假设为最

多有一个协整关系时，迹统计量值为 17.541 7，小

于5%临界值18.17，无法拒绝原假设，即认为只有1

个线性无关的协整向量（表4中打星号）。最大特征

值检验结果显示可以在 5%的水平上拒绝“协整秩

为0”的原假设，但无法拒绝“协整秩为1”的原假设，

即认为有1个线性无关的协整向量。综上所述，变

量之间存在长期的动态均衡关系。

4.3 向量自回归模型（VAR）的建立与稳定性检验

建立VAR模型前，需要根据信息准则确定模型

的最优滞后阶数，保证能够反映所构建模型的动态

特征。阶数过大将损失较多样本容量。阶数过小

不能保证扰动项为白噪声，即扰动项可能存在自相

关。本文采用AIC、HQIC、SBIC准则确定模型的滞

后阶数，由检验结果（见表5）确定VAR模型的最优

滞后阶数为3。

表4 Johansen协整检验结果

零假设：协整项目数量

None

At most 1

At most 2

特征值

0.826 74

0.478 29

协整秩迹检验

迹统计量

49.095 5

17.541 7*

5.830 0

5%临界值

34.55

18.17

3.74

最大特征值检验

最大特征值

31.553 8

11.711 6

5.830 0

5%临界值

23.78

16.87

3.74

表5 VAR模型最优滞后阶数的检验结果

Lag

0

1

2

3

LogL

92.455 6

98.233 1

112.773

136.748

LR

11.555

29.079

47.951*

FPE

5.4e-09

8.1e-09

4.8e-09

1.2e-09*

AIC

-10.524 2

-10.145 1

-10.796 8

-12.558 6*

HQIC

-10.509 6

-10.086 6

-10.694 5

-12.412 5*

SBIC

-10.377 1

-9.556 92

-9.767 51

-11.088 2*

注：*表示根据相应信息准则选择的滞后阶数

通过建立 VAR(3)模型，得到关于 lnCI、lnTS、

lnTL三者之间的估计式，R2

分别为0.571 9、0.956 7、

0.757 2，方程拟合效果较好，将模型估计式改写为

矩阵形式：

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

lnCIt

lnTSt

lnTLt

=

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

-0.005 8

0.009 4

0.054 1

+

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

-0.335 0 0.623 5 -0.355 7

-0.080 2 0.205 4 -0.038 8

1.301 3 -7.639 7 0.039 4

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

lnCIt - 1

lnTSt - 1

lnTLt - 1

+

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

0.002 0 -2.165 5 -0.213 9

0.105 6 -0.215 9 -0.037 9

1.451 3 -2.266 9 0.767 4

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

lnCIt - 2

lnTSt - 2

lnTLt - 2

+

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

0.865 9 -1.480 8 0.428 7

0.160 8 -0.698 2 0.042 8

-0.438 0 1.054 3 -0.327 5

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

lnCIt - 3

lnTSt - 3

lnTLt - 3

+

æ

è

ç

ç

ö

ø

÷

÷

ε1t

ε2t

ε3t

（12）

新疆产业结构优化与碳排放的动态关系研究

1633

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从式（12）VAR模型回归结果可知：lnTS滞后1

期和滞后3期对碳排放强度当期作用效果不显著，

lnTS 滞 后 2 期 对 碳 排 放 强 度 当 期 作 用 系 数

为-2.165 5，在 10%水平上通过显著性检验，即产

业结构高级化对碳排放有负向抑制作用。lnTL 滞

后1期和滞后2期对碳排放强度当期作用系数分别

为-0.355 7和-0.213 9，在10%水平上通过显著性

检验；lnTL滞后3期对碳排放强度当期作用系数为

0.428 7，在1%水平上通过显著性检验，说明泰尔指

数与碳排放先负相关后正相关，即产业结构合理化

先对碳排放起促进作用，随着产业结构合理化程度

不断提高对碳排放起到抑制作用。

VAR(3)模型建立后，需要对VAR系统的稳定性

进行检验。图 4 显示 VAR 系统中所有特征值均落

在单位圆以内，说明VAR(3)模型具有稳定性。

图4 VAR(3)模型稳定性的判别图

4.4 格兰杰因果检验

变量之间是否存在统计上的相互影响关系需

要进行因果检验。本文对lnTS、lnTL和lnCI３个变

量之间的因果关系进行格兰杰因果检验（见表6），

在以lnCI为被解释变量的方程中，检验变量lnTS系

数的联合显著性，其卡方统计量为4.309 7，相应的

p值为0.230，接受原假设，可认为产业结构高级化

不是碳排放强度的格兰杰原因。检验变量 lnTL 系

数的联合显著性，其卡方统计量为17.091，相应的p

值为 0.001，可认为产业结构合理化是碳排放强度

的格兰杰原因。类似地，在以lnTS为被解释变量的

方程中，碳排放强度和产业结构合理化是其格兰杰

原因。在以lnTL为被解释变量的方程中，碳排放强

度和产业结构高级化是其格兰杰原因。

表6 Granger因果关系检验结果

原假设

lnTS不是lnCI的原因

lnTL不是lnCI的原因

lnTS、lnTL都不是lnCI的原因

lnCI不是lnTS的原因

lnTL不是lnTS的原因

lnCI、lnTL都不是lnTS的原因

lnCI不是lnTL的原因

lnTS不是lnTL的原因

lnCI、lnTS都不是lnTL的原因

卡方统计量

4.309 7

17.091

19.654

161.16

81.778

305.14

19.132

14.182

40.717

P值

0.230

0.001

0.003

0.000

0.000

0.000

0.000

0.003

0.000

结论

接受

拒绝

拒绝

拒绝

拒绝

拒绝

拒绝

拒绝

拒绝

综上所述，新疆产业结构合理化和碳排放强度

互为格兰杰因果关系，产业结构高级化和产业结构

合理化互为格兰杰因果关系，碳排放强度是产业结

构高级化的格兰杰原因，如图5所示。

图5 产业结构高级化、产业结构合理化和碳排放强度的关系示意图

4.5 脉冲响应分析

脉冲响应反映了受到冲击时或误差项发生变

化时模型中某一变量对其自身及其他变量产生的

动态影响，可以用来全面预测和分析变量之间的短

期和长期动态互动关系。本文采用脉冲响应函数

对建立的VAR(3)模型进行脉冲响应分析（见图6），

其中横轴表示滞后期长度，纵轴表示对冲击的响应

程度，线条为单位脉冲冲击的脉冲响应轨迹。

1）碳排放对产业结构优化的冲击

第一行的三个图均以lnCI为脉冲变量，分别描

1634

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节

能

论

坛

绘lnCI对自身、lnTS和lnTL的动态效应。lnCI对自

身冲击产生递减的正向效应，在第3期正向影响递

增之后趋于平稳；在短期内，lnTL 对其冲击响应较

为激烈，先是产生递增的正向效应，在第2期正向影

响递减，第3期至第5期产生负向影响，之后转为正

向影响并在第8期转为负向效应；lnTS对其冲击响

应并不明显。说明新疆碳排放对产业结构合理化

的冲击大于碳排放对产业结构高级化的冲击。

2）产业结构优化对碳排放的冲击

第二行的三个图均以lnTL为脉冲变量，lnCI对

其冲击产生负向效应，在第2期之后转为正向影响

并逐渐趋于平稳，说明产业结构合理化在初期增加

了CO2排放，随着产业结构的逐渐合理化，CO2排放

强度将会降低；lnTL 对其自身冲击产生正、负两种

影响，中长期内响应激烈；lnTS 对其冲击响应并不

明显。第三行的三个图均以lnTS为脉冲变量，lnCI

对其冲击先产生正向效应后转为负向最后趋于平

稳，说明产业结构高级化在初期增加了 CO2排放，

随着时间的推移，产业结构的高级化转变为有利于

碳减排；lnTL对其冲击产生负向效应，在第3期转为

正向影响后趋于平稳；lnTS对其自身冲击响应并不

明显。

综上所述，新疆产业结构合理化对碳排放的冲

击大于产业结构高级化对碳排放的冲击。新疆产业

结构优化对碳排放的影响呈现出阶段性特征，产业

结构优化在初期可能会增加碳排放强度，但从长期

看，产业结构高级化和合理化会降低碳排放强度。

4.6 方差分解分析

脉冲响应函数能够描述一个变量的冲击因素

对另一个变量的动态影响路径，方差分解可分析一

个时间序列变量的波动有多少来自自身冲击，又有

多少来自系统中扰动因素的冲击，得到每个独立来

源的贡献度。因此，采用方差分解法，分析产业结

构优化与碳排放强度中每一个结构冲击对其变化

的贡献度。方差分解结果如表7所示。在lnCI的方

图6 正交化脉冲响应图

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差分解中，lnCI对自身的贡献率较大，但随着时间推

移有下降的趋势；lnTS对lnCI的贡献率长期维持在

较低水平；lnTL对lnCI的贡献率有上升的趋势，从0

逐渐上升到42.9%，说明从长期看产业结构对碳排

放的影响主要依赖于产业结构合理化。在lnTS的

方差分解中，lnCI对lnTS的贡献率随着时间推移先

上升后下降；lnTS 对自身的贡献率逐年递减；lnTL

对lnTS的贡献率呈上升趋势。在lnTL的方差分解

中，lnCI 对 lnTL 的贡献率波动较为频繁，但总体呈

现上升的趋势；lnTS对lnTL的贡献率较低，且随着

时间推移有下降的趋势；lnTL 对自身的贡献率最

大，但随着时间推移呈下降的趋势。

5 结论和对策建议

5.1 结论

本文基于新疆2000-2020年产业结构高级化、

产业结构合理化、碳排放强度的相关数据，从产业

结构高级化和产业结构合理化两方面测度产业结

构优化水平，构建灰色关联模型分析新疆产业结构

与碳排放的关联关系，并通过VAR模型分析新疆产

业结构优化与碳排放的动态关系。研究发现：

1）从产业结构高级化、产业结构合理化和碳排

放强度的时间趋势图结果看，产业结构逐渐实现高

级化，呈现“三二一”的结构分布；产业结构合理化

程度不断提高，各产业的产业结构和劳动力就业结

构逐渐趋于合理；碳排放强度波动较为平缓，总体

呈下降趋势。从灰色关联度结果看，不同产业对于

碳排放的影响存在差异，相对于第三产业，第一产

业和第二产业对碳排放的影响较大，产业结构优化

与碳排放的关联程度最高。

2）协整检验显示产业结构高级化、产业结构合

理化、碳排放强度之间存在长期稳定的均衡关系。

VAR模型回归结果表明：lnTS滞后2期对碳排放强

度当期作用系数为-2.1655，说明产业结构高级化

对碳排放有负向抑制作用。lnTL 滞后 1 期、滞后 2

期、滞后 3 期对碳排放强度当期作用系数分别

为-0.355 7、-0.213 9和0.428 7，说明产业结构合

理化先对碳排放起促进作用，随着产业结构合理化

程度不断提高对碳排放起到抑制作用。

3）格兰杰因果检验结果表明新疆产业结构合

理化和碳排放强度互为格兰杰因果关系，碳排放强

度是产业结构高级化的格兰杰原因。脉冲响应分

析结果显示，新疆碳排放对产业结构合理化的冲击

大于碳排放对产业结构高级化的冲击。产业结构

合理化对碳排放的冲击大于产业结构高级化对碳

排放的冲击。新疆产业结构优化对碳排放的影响

呈现出阶段性特征，产业结构优化在初期可能会增

加碳排放强度，但从长期看产业结构优化会降低碳

排放强度。方差分解分析表明，新疆产业结构高级

化对碳排放的贡献率不高，长期保持在 5%左右。

产业结构合理化对碳排放的贡献率有上升的趋势，

从0逐渐上升到42.9%，说明从长期看产业结构对

表7 方差分解结果（%）

预测期

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

lnCI的方差分解

lnCI

100.000 0

66.342 4

65.716 9

54.886 6

52.457 6

52.655 3

52.280 9

51.743 9

51.653 0

51.777 3

lnTS

0.000 0

4.847 4

5.064 5

5.475 5

5.317 0

5.380 3

5.345 2

5.308 5

5.329 2

5.318 8

lnTL

0.000 0

28.810 2

29.218 6

39.637 9

42.225 4

41.964 3

42.373 9

42.947 6

43.017 8

42.904 0

lnTS的方差分解

lnCI

25.321 5

33.718 1

48.304 8

56.947 4

38.723 4

31.961 7

32.519 1

30.886 4

29.281 7

29.130 0

lnTS

74.678 5

27.941 7

20.007 0

16.849 5

13.341 2

12.184 1

12.044 2

11.605 3

11.117 4

11.064 4

lnTL

0.000 0

38.340 2

31.688 3

26.203 2

47.935 4

55.854 2

55.436 7

57.508 2

59.600 9

59.805 6

lnTL的方差分解

lnCI

2.305 6

22.516 1

35.124 9

31.046 4

25.201 6

25.256 0

26.490 0

26.400 5

26.405 7

26.764 4

lnTS

11.395 7

11.786 5

10.861 0

9.298 2

8.682 7

8.705 1

8.536 3

8.330 5

8.330 1

8.291 6

lnTL

86.298 7

65.697 4

54.014 2

59.655 4

66.115 8

66.038 9

64.973 7

65.269 0

65.264 3

64.944 0

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论

坛

碳排放的影响主要依赖于产业结构合理化。

5.2 对策建议

5.2.1 促进产业结构合理化与高级化协同发展，实

现产业低碳化转型

1）发挥资源优势，促进农业高效绿色发展

新疆应该充分发挥棉花、畜产品、林果等特色

农产品资源和原料供应优势，发展绿色农业、有机

农业，优化种植结构，引导产业链向下游延伸，提升

产业链水平。将生态环保、节约资源放在农业生产

首位，推广现代化农业技术和节水灌溉技术的应

用，推进农业机械化和信息化建设，提高农业生产

效率。利用低碳技术改善农业生产，推动传统农业

向生态循环式农业发展方式转型，发展绿色、有机、

无公害农产品，打造高端高质高新的农业品牌，提

升农业生产效益，促进农业高效绿色发展。

2）发展低碳技术，促进工业增效升级

新疆应该加快调整工业内部生产结构，尤其要

注意高排放的行业。需要分层分批处理高耗能以

及重化工业等一些传统产业，尽快推广低碳技术的

应用，依托节能减耗技术、清洁生产技术、污染治理

技术和资源综合利用技术降低能耗和污染物排放，

实现高碳产业“低碳化”发展。政府部门应出台相

关政策来促进低能耗企业的发展，降低低碳企业的

融资难度，为发展初期的低碳企业提供政策性投

资、投资补偿和其他补助等优惠政策。政府应当制

定具体的排污指标，严格控制重化工企业的碳排放

量，进行及时监管。减少高能耗企业的数量，降低

高能耗企业在第二产业中所占的比重，通过发展绿

色低碳产业来降低碳排放。

3）发展高附加值服务业，推动产业结构高级化

由于新疆产业结构高级化对碳排放的贡献较

弱，经济“服务化”程度较低。与第一、第二产业相

比，第三产业对资源的依赖程度较低，对生态环境

的破坏较小，就业弹性较高，所以新疆应该大力发

展第三产业，重点发展生产性服务业和现代服务业

等，催生新型服务业，促进产业结构高级化发展，逐

步减少对高能耗产业的依赖，推动资源密集型产业

向技术、资本密集型产业转型，以此减少碳排放。

新疆可以依托西部大开发和“一带一路”等优惠政

策，结合地区的区位优势和资源优势，发展交通运

输、物流仓储、旅游等第三产业，推动第三产业提质

扩量，带动区域经济增长。

4）强化科技创新驱动，促进产业融合

推进—二三产业融合发展，使产业链涉及生

产、加工、流通以及服务业等上下游产业体系，促进

传统产业与新兴产业、工业与生产性服务业协同发

展。加强关键核心技术攻关，利用人工智能、云计

算、大数据等新兴产业的技术优势精准发力，赋能

改造传统产业，推进全产业链大数据建设，促进传

统产业向数字化、信息化转型，提升整体产业体系

竞争力。增加研发投入，支持企业自主研发，培育

科技型中小微企业和高新技术企业，培育一批“专

精特新”技术企业，推动高技术产业化。

5.2.2 调整能源消费结构，提高能源利用效率

转变发展方式，由依赖能源消费转变为依靠资

金、技术、人才、创新的发展方式。在调整产业结构

的同时改变不合理的能源消费方式，优化调整能源

结构，提高能源利用效率。构建清洁低碳、安全高

效的能源体系，推进清洁能源替代传统能源发展。

新疆光热资源丰富，具有发展光伏产业得天独厚的

优势。通过建设新能源产业基地，培育发展“光

伏+”产业，推动能源绿色低碳转型，助力新疆实现

“双碳”目标。改革能源价格机制，逐步提高能源价

格，减少能源消费浪费。对使用清洁能源成本高的

问题，政府要实行税收优惠补贴政策，减少光伏企

业研发成本，营造创新环境，推动企业的持续创

新。增加风能、潮汐能、水能和太阳能等新能源开

发的资金投入，降低传统能源消费的同时提高可再

生能源的比例，使能源消费结构多样化。

5.2.3 设立碳排放权交易市场，倒逼产业结构和能

源结构调整

加快推进新疆碳排放权交易市场建设，通过市

场机制促进低碳技术的应用和能源结构调整。制

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定奖励和惩罚机制，增加传统产业碳排放成本，促

使企业减少碳排放，推进低碳技术创新。确定各行

业和企业的碳排放限额和配额，进行公开透明的分

配；建立碳排放核算和监测体系，完善数据采集和

统计分析，确保碳排放量准确可靠。建立能源消耗

强度和碳排放量双控指标体系，促进实施节能减排

措施。加大财政、税收等政策支持力度，加强对清

洁能源产业的支持，提高清洁能源在能源结构中的

比重，鼓励企业使用可再生能源和低碳技术。制定

有针对性的法规政策，限制高能耗、高排放行业的

发展，鼓励绿色低碳产业的发展，推动生态文明建

设，实现可持续发展目标。

参考文献

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2010,45(4):120-133.

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国省级面板数据分析［J］.经济理论与经济管理,2011(3):72-81.

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动作用的双重视角［J］.工业技术经济,2018,37(12):115-123.

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究［J］.环境工程,2018,36(7):174-178+184.

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1638

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节

能

论

坛

物联技术在配电网监测应用中的实践

和展望

郭佳婧 陈 明 袁遵航 岳 克 李 应 方 平

国网上海市南供电公司

摘要：通过一个实际的研究项目实践过程，来尝试利用物联网技术，对传统的配电网络，提供一种监测和

管理的方法，用以高效发现和定位配电网络故障，保障配电网的供电质量和提高供电可靠性，减少电网维

护的人工成本。具体的研究项目是通过对用户地下变电站排水泵运行监测装置设计研究及应用，在用户

地下变电站排水泵运行状态异常时能够立即告警，水泵失电时上报失电事件，通知相对应物业管理部门

和电力抢修部门。同时，针对防台防汛期间用户地下变电站和排水泵进行电压、电流以及温度、湿度、水

位等数据监测，预判地下变电站由于水位异常时产生的故障情况，及时推送异常告警到客户经理和物业

负责人，尽可能避免故障停电报修，提高供电可靠性。最终将通过研究项目的实际效果，预设提升监测装

置的功能，并展望应用到其他场景。

关键词：物联网；电压电流监测；排水泵运行监测；事故预警；配电网

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.11.009

Practice and Prospect of Inernet of Things Technology in

Power Distribution Network Monitoring Applications

GUO Jiajing, CHEN Ming, YUAN Zunhang, YUE Ke, LI Ying, FANG Ping

State Grid Shanghai Shinan Electric Power Supply Company

Abstract: Through a practical research project, this article attempts to use Internet of Things technology to

provide a monitoring and management method for the traditional power distribution networks, which can effectively detect and locate power distribution network faults, ensure power supply quality and improve power supply reliability, and reduce manual costs for power grid maintenance. The specific research project is designed

through the research and application of user underground substation drainage pump operation monitoring device, which can immediately alarm when the user underground substation drainage pump operation status is

abnormal, report the power loss event when the pump loses power and notify the corresponding property man收稿日期：2023-10-25

第一作者（通讯）：郭佳婧（1989-01-），女，硕士，主要从事用电检查专业工作

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0 引言

物联网（IoT）技术在配电网络监测中的应用为

提高电力系统的可靠性、稳定性和智能化水平带来

了革命性的变革。通过在配电网络中部署大量的

传感器、通信设备和智能计量设备，实时地收集数

据。物联网技术为电力系统提供了全面、实时的监

测和管理能力。

以实际的“用户地下变电站排水泵运行监测装

置”的设计案例，讲述如何利用物联网技术，针对一

些老旧电器电路加装监测手段提升管控能力，并对

这套装置未来的应用场景作一些拓展性思考。

1 案例研究的背景及技术分析

1.1 监测装置研究背景与意义

近年来，由于全球气候变暖，厄尔尼诺和拉尼

娜现象交替变换，城市化进程加快等因素影响，极

端天气事件频发，特别是强降雨引发的城市内涝现

象愈发严重，不仅给市民的生活带来诸多困扰和不

便，还对基础设施和生态环境造成了难以估量的破

坏。例如，在 2021 年全球多地遭受了城市内涝事

件，其中以中国河南郑州的洪灾最为严重。根据新

华社报道 1

，截至 2021 年 7 月 27 日，河南省受灾人

口达1 252.46万人，直接经济损失约为667亿元人

民币，造成至少数十人丧生。

依托物联网技术，推进用户地下变电站排水泵

运行监测装置设计研究及应用，系统化考量、无死

角覆盖，完成电力物联网建设，达到对用户地下变

电站排水泵运行状态无间断管控，以“物联设备”管

控“电网设备”。通过数字化科技手段赋能，提高工

作效率，提升数字化应用场景，可实现保电人员减

负，有效地提高供电企业的优质服务水平，进而满

足客户全方位卓越服务体系的要求。

利用物联网技术，实时监控用户地下变电站排

水泵的供电和运行情况，探索一种以物联设备管控

电力设备的方式，进而可将此类技术推广到电力电

路远程监控、维护保养，以及其他场景，如鱼塘、重

要低压线路、重要设备等。

1.2 物联网技术及物联电力应用的现状

1.2.1 无线通信技术应用

在物联网系统中，无线通信技术具有举足轻重

的地位，它承担着物联网设备间通信和数据传递的

任务。常见的物联网无线通信技术包括Wi-Fi（无

线局域网）、蓝牙（Bluetooth）、Zigbee、LoRaWAN

（低功耗广域网）、NB-IoT（窄带物联网）等。由于

LoRa的低功耗远距离通信的特性，以及NB-IoT的

基建成熟条件，本项目采用NB-IoT和LoRa通信技

术，实现数据联网功能。

1.2.2 泛在物联网应用

泛在物联网（Ubiquitous Internet of Things）［1］

1 新华网报道http://www.xinhuanet.com/politics/2021-07/27/c_1127686967.htm，2021/7

agement department and power repair department. At the same time, during the period of typhoon prevention

and flood prevention, the voltage, current, temperature, humidity, water level and other data monitoring of the

user underground substation and drainage pump are carried out, and the fault situation caused by abnormal

water level in the underground substation is predicted. The abnormal alarm is timely pushed to the customer

manager and property owner, so as to avoid the fault power outage repair as much as possible and improve

the power supply reliability. Finally, through the actual effect of the research project, the function of the monitoring device is improved and the application to other scenarios is expected.

Key words: Internet of Things; Voltage and Current Monitoring; Drainage Pump Operation Monitoring; Accident Warning; Power Distribution Network

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图1 传感器模块

是一种将物联网技术融入日常生活和各工业领域

的智能及自动化系统。它包含了不同设备、传感

器、网络以及系统之间的连接与互动，实现了智能

化、自动化和设备互联的应用场景。

利用物联网技术，电力供应商可以与消费者更好

地进行互动和管理。通过智能计量设备和家庭能源

管理系统，消费者可以实时监测和管理能源使用，并

参与能源管理决策，从而实现节能和能源成本优化。

1.3 监测装置主要研究内容

1.3.1 研发一套用户地下变电站排水泵运行监测装置

用户地下变电站排水泵运行监测装置可以接

入多组传感器终端，并采用成熟的 LoRa 通信技术

标准，组建无线局域网络，进行数据采集，由专用

物联网无线路由（网关）上传至云端服务。网关与

云端服务通信采用 NB-IoT 通信技术，在云端完成

数据归集与分析，并通过互联网为用户侧提供信

息化服务。

建立标准化模具，安装简单、维修方便，设备带

底座，损坏后可以直接进行拔插更换，提高工作效

率。安装使用后，可将停电信息迅速推送，当电压、

电流监测到错误信息或有用电安全隐患数据显示

（如湿度过高、水位异常）及时预判提醒，立即告警

并通知到指定的客户经理和物业相关负责人，告知

电力公司相关责任人员及时处理，提高了对断电故

障的快速响应能力。

1.3.2 监测装置具体研究内容分为以下几个方面

1）研发用户地下变电站排水泵运行监测装置，

对用户地下配电间运行可靠性精细化感知方法。

2）地下变电站排水泵运行监测装置具有对水

泵的运行状态进行判断的特性，通过获取电压、电

流、水位等数据判断水泵是否处于正常状态。通过

水位传感器得出抽水量与排水量变化异常变化情

况及时通知用户。

3）用户地下变电站排水泵运行监测装置的组

网方法，结合设备可靠性标签，实时监测用户地下

变电站运行异常风险动态预警。

4）地下变电站排水泵运行监测装置可以接入

多组传感器，采用成熟的无线局域网络技术组网，

在用户侧加装数据采集终端，对终端设备进行数据

采集，采用成熟的 LoRa通信技术标准（无线 LoRa

具有传输距离长，信号稳定等特点），组建无线局域

网络，进行数据采集，由专用物联网无线路由（网

关）上传至云端服务。

5）通过数字化科技手段赋能，建立可靠性预警

平台，提升供电可靠性和优质服务水平。

1.4 监测装置的技术方案

针对前述研究内容，本项目采取的技术方案主

要包含以下几部分：

1）传感器模块

实现温度、液位、三相电压电流监控，定时数据

上报、失电事件上报，通过 LoRa 无线传输数据，并

采用边缘计算方式，实现阈值参数可配与报警逻辑

（见图1）。

2）路由模块

实现LoRa无线数据接收，通过局域网或NB网

络向外传输数据，传输方式为二选一模式。路由本

地有web服务，可在同一局域网段内直接查看当前

传感器数据。

基于互联网云端服务，实现云端数据收集和设

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备监控。

2 监测装置的硬件详细设计

2.1 传感器模块

2.1.1 MCU选型方案

选 用 STM32L051C8 作 为 主 控 制 微 控 制 器

（MCU），其内部集成了ARM Cortex-M0内核，主频

为 32 MHz，工作电压范围在 1.65~3.6 V 之间。具

有 64 KB 的程序存储空间以及 8 KB 的总 RAM 容

量。这款芯片属于ST系列中的低功耗产品，为设备

的续航能力提供了强大支持。其采用LQFP-48封

装（9×9 mm），外围设备种类繁多，包括常见的

UART、SPI、IIC接口等。

2.1.2 LoRa通信设计方案

本方案选择了国际知名的SEMTECH公司的产

品作为核心芯片，其集成电路（IC）在通信、计算机

及计算机接口、自动检测设备、工业及其他商业应

用中广泛使用。此次选用的是 SX1276 芯片，在

LoRa应用领域被广泛应用。

2.1.3 温湿度传感设计方案

本方案所选用的传感器是广泛应用于各领域

且已成为行业标准的数字湿度传感器，即SHT2x系

列。它适用于各种大批量应用，除了需要接触空气

的湿度敏感区域外，整个芯片被完全封装，使电容

式湿度传感器免受外界影响，具备优良的长期稳定

性。每个传感器都经过单独校准和测试。本方案

选择SHT20作为温度和湿度二合一的传感器，其温

度测量范围为-40~125 ℃，精度为±0.3 ℃。湿度

测量范围为0~100%RH，精度为±3.0%RH。

为方便实际使用，采用的是拖线式设计，导线

长度有1 m。用户可以把探头安装到自己期望采集

的位置附近。

2.1.4 三相（单相）电压电流传感设计方案

电压电流传感芯片 RN7302 是一款具有多功

能、高精度、高可靠性以及低功耗特点的三相计量

专用芯片。这款芯片在智能电表、能源消耗分析和

电力监测等领域具有广泛的应用适用性。

芯片特性适用于三相三线、三相四线制，支持

三相三线及三相四线自适应具有电源监控功能、

内置 1.25 V ADC 基准电压，温度系数典型值±

5 ppm/℃，也可外接基准电压，具有高速 SPI接口，

传输速率可达3.5 Mbps，提供burst读波形缓存和

burst读寄存器功能。

2.1.5 电源管理设计方案

设计双电源供电方案。常规采用220 V供电，经

过稳压电源提供5 V电源，再有LDO转成3.3 V供到

整个系统，同时为内置的锂电池充电。当市电停电

了，主板内部设置了一个自动切换电路，可以实现快

速切换到内置的锂电池供电，保证产品可靠供电。

锂电池充电有专用的充电IC，加上锂电池模块

上安装的保护板，让锂电池始终工作在合理的工

况，不会出现过充、过放、过压、过流等问题。

2.2 线性液位传感器

本方案选用的是液位传感器，把传感器投入到

液体中，探测液体的压力来检测水位的深度。测试

范围 0~255 cm，精度±1.5 cm。传感器本体 IP68

防水设计，采用304不锈钢，可以在液体中长期工作

和使用（见图2）。

图2 液位传感器

2.3 网关路由模块

2.3.1 MCU选型方案

选择 STM32F407VE 作为主控制芯片。该芯

片内置 ARM Cortex-M4 CPU 内核，最大主频为

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168 MHz，工作电压范围为1.8~3.6 V，程序存储容

量为 512 KB，总 RAM 容量为 192 KB。此 MCU 具

备所需的多路 SPI、MII 和 UART 接口，且其主频性

能满足处理要求。

2.3.2 LoRa通信设计方案

同采集节点的LoRa方案一致。

2.3.3 NB-IoT通信设计方案

在 NB-IoT 通信方面，选用国内优秀品牌移远

的BC260Y-CN模块。BC260Y-CN是一款具有高

性能和低功耗特点的 NB-IoT 模块。通过采用

NB-IoT 无 线 通 信 协 议（符 合 3GPP Rel-13 和

3GPP Rel-14 标准），该模块能够与网络运营商的

基础设施建立通信。

BC260Y的系统框图见图3。

2.3.4 LAN通信设计方案

本方案选择了 LAN8720A，这款小型、低功耗

以及高性能的以太网物理层收发器，能自动适应

10/100 Mbps 的通信速率。这款收发器专为消费

类电子产品和企业应用而设计。在 PHY+MAC 的

配 合 下 ，同 时 采 用 LWIP 开 源 协 议 栈 ，实 现 了

TCP-IP所有的通信和握手过程（见图4）。

图3 BC260Y的系统框图

图4 LAN8720A

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2.3.5 告警模块设计方案

在无线消息包，用一个字段已经定义为告

警。网关硬件会实时查询收到的数据，如果网关

检测到数据异常，会输出 5 V 电压至外部一个连

接器上。如果此时，接有报警器，报警会发出声音

或者光。

2.3.6 电源管理设计方案

同采集模块一样的设计方案。

2.3.7 内嵌Web服务设计方案

Web server 设计涉及 Web server 通信、CGI

和SSI相关的应用方法和技术。当网关接入有线局

域网后，可以通过固定的IP地址192.168.1.220，在

电脑浏览器打开内嵌的Web server页面。查询传

感器节点上报的消息内容，也可以配置网关自己的

IP地址，服务器IP地址。

图5是网关实时上报监测数据的展示网页。

图5 网关实时上报监测数据

图6是网关IP地址设置页面。

图6 网关IP地址设置页面

3 监测装置的软件详细设计

3.1 软件功能定义

3.1.1 功能清单

路由网关可以将传感器数据分别上报给局域

网管理端或云端管理端，其中云端管理端为电力部

门使用，适用于用户侧对本地信息管理非保密必要

原则的用户。局域网端为用户侧使用，适用于用户

侧对本地信息保密要求严格的用户。功能清单见

图7。

3.1.2 系统拓扑图

系统拓扑图见图8。

3.2 系统框架设计

3.2.1软件编码框架设计

本项目采用前后端分离架构［2］

，将软件系统的

用户界面（前端）和业务逻辑、数据处理（后端）分离

成独立的部分。后端使用 RESTful API 的设计方

式，为前端提供数据和服务接口。通过使用 HTTP

请求（如 GET、POST、PUT、DELETE 等方法），实现

与前端之间的数据交互。这样前后端可以独立开

发，通过API接口进行数据的传递和处理。

1）前端

前端负责用户界面和互动，涵盖了网页设计、

布局及交互效果的开发。运用 HTML、CSS 和 JavaScript等技术以实现友好且易用的界面，在前后

端分离的架构下，前端通常采用单页应用（SPA）设

计，通过异步请求（如AJAX）与后端API交互完成数

据的读取和更新。使用前端框架，例如 Marcin

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图7 功能清单

图8 系统拓扑图

Wardziński［3］

，可以让开发过程更高效和模块化。

2）后端

后端主要负责处理业务逻辑、数据存储、服务

器端操作等功能。后端采用 Java 编程语言和

MySQL数据库。后端的职责是处理用户请求，实现

数据的处理和存储，提供稳定、高效的服务。

3.2.2 云端服务器框架设计

本项目使用 CentOS+Nginx+Tomcat+JDK+

MySQL 高负载均衡服务器集群架构。这种架构在

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移动应用和物联网应用中广泛应用，代表了当前非

常成熟和先进的系统级服务器集群架构，具有较长

的生命周期、扩展能力，并且是安全可靠的集群服

务体系，可在未来长期提供可延展的服务（见图9）。

4 监测装置研究成果

利用物联网技术实时监控用户侧地下室排水

泵的供电状态，可以检测三相或单相电压、电流，并

根据预设阈值产生高频报警事件。

利用物联网技术实时监控用户侧地下室排水

泵的水位状态，上报线性变化数据，并可根据预设

阈值产生高频报警事件。

利用物联网技术实时监控用户侧地下室的温

湿度，上报线性变化数据，并可根据预设阈值产生

高频报警事件。

采用成熟的 LoRa 无线通信技术，实现传感器

与物联网关的组网功能，实现远距离数据通信。

无线网关支持本地报警开关，可对接用户侧本

地报警电路。

无线路由和传感器支持内部电池供电能力，在

电力电路故障时不影响使用。

系统支持局域网与云端数据采集两种后台部

署模式，方便灵活满足用户侧的需求，以及敏感数

据的安全性（见图10和11）。

图9 云端服务器框架

图10 监测装置成果实图

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图11 监测装置实图

5 结论与展望

5.1 结论

通过本套装置的研究与实践，已经可以通过物

联技术实现对于地下变电站排水泵的监测功能，包

括水位、电压电流、环境温度变化等，并可依据阈值

及时将故障状态信息报警到用户侧或电力维护部

门，从而大大减轻了设备故障风险和配电网络的运

维成本。

5.2 展望

1）提升老旧电路的监测能力

通过本系统可以延展推广到其他商业用户侧

的电路监控领域，例如学校、医院、工厂、园区、大型

商场等，尤其是老旧配电线路，可以在多个配电箱

里安装电压电流传感器，任何一路分支线路，在断

电保护器工作前后，对于失压或过流时，可以快速

报警并锁定故障范围，这也是利用IoT技术来监测

传统老旧电路的一种探索，具备一定的经济价值。

2）引入人工智能技术提升监测能力

结合人工智能和物联网技术，实现对电力设备

的智能监测与分析。利用深度学习算法，设备能自

动检测异常并发出预警和提供相应建议。

3）增加加密算法提高数据的安全性

随着物联网技术的普及，电压电流监测设备所

产生的大量数据需要得到安全的存储和传输。加

强数据加密和访问权限控制，可以保障监测数据的

安全性。

4）增加控制功能实现设备的自主修复能力

通过引入自主诊断和故障自愈技术，电压电流

监测设备可以自动检测和修复设备故障，提高设备

的可靠性和可用性。增加设备间通信与协作，通过

物联网技术实现设备间通信与协作，有效实现故障

转移。当某一设备出现故障时，其他设备可以自动

承担该设备的任务，同时配合完成故障设备的修复

工作。

参考文献

［1］Daeyoung Kim，Sangkeun Yoo, et al.Ubiquitous Internet of Things: Vision, Ecosystem, Technologies, and Challenges (《泛在物联网：愿景、

生态系统、技术与挑战》［) J］.2015.

［2］Xiaohua Cao.Design and Implementation of Web Application Architecture Based on Front-end and Back-end Separation［G］.2018，13.

［3］Marcin Wardziński, Piotr Andruszkiewicz, Kamil Werbecki.A Comparative Analysis of the Vue.js Framework［G］.2020，20.

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新冠疫情和俄乌冲突对欧盟碳排放权

波动率的影响

靳慧娜 张金良 白 祥

河南科技大学数学与统计学院

摘要：通过 GED 分布的 GARCH(1,1)模型测度碳排放权波动率，利用 Quantile-on-Quantile 回归探究两

次突发事件对碳排放权波动率的影响，分析了新冠疫情和俄乌冲突期间相关政策的有效性。研究证实两

个事件都导致碳市场波动加剧。新冠疫情的影响在发展阶段达到顶峰后迅速下降，而俄乌冲突保持着持

续增长的趋势。研究还指出，7 500亿欧元的绿色复苏计划和“REPowerEU”能源计划对稳定碳市场发挥

了积极的作用。

关键词：新冠疫情；俄乌冲突；碳排放权波动率；影响

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.11.010

Impact of COVID-19 and Russia-Ukraine Conflict on

Volatility of EU Carbon Emission Rights

JIN Huina, ZHANG Jinliang, BAI Xiang

School of Mathematics and Statistics, Henan University of Science and Technology

Abstract: The GARCH (1,1) model of GED distribution is used to measure the volatility of carbon emissions,

and the Quantile-on-Quantile regression is used to explore the impact of two emergencies on the volatility of

carbon emission rights and to analyze the effectiveness of relevant policies during the COVID-19 and the Russia-Ukraine conflict. Research confirms that both events have led to increased volatility in the carbon market.

The impact of the COVID-19 epidemic declined rapidly after reaching its peak in the development stage, while

收稿日期：2023-06-09

基金项目：国家自然科学基金（51675161）

作者简介：靳慧娜（1998-12-），女，硕士生，主要从事金融数学问题研究

张金良（1966-02-），男，教授，主要从事非线性数学物理、金融数学问题研究

白祥（1998-06-），男，硕士生，主要从事金融数学问题研究

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欧盟碳排放权交易市场是全球最成熟的碳排

放权交易市场，每年的成交量超过10亿t二氧化碳

（CO2）等温室气体。近年来，“黑天鹅”事件频发，如

2020年的新冠疫情、2022年的俄乌冲突，对欧盟碳

市场造成了剧烈冲击，碳排放权价格大幅波动。厘

清近年来国际环境动荡背景下碳市场的波动及可

能原因，弄清各突发事件对碳排放权价格波动的影

响机理和程度，有利于欧盟更好地践行绿色发展理

念，推进碳中和事业。

碳排放权价格是欧盟碳排放交易体系发展的

风向标，合理的价格是保证排放交易体系发挥减排

作用的重要影响因素［1］

。研究表明，有效的碳价格

可以增加财政收入和绿色产业，而价格过低会挫败

市场参与者的信心，影响减排的效率［2-4］

，稳定的碳

价格是排放交易系统健康运行的核心。收益率和

波动率是衡量碳价格表现的两个重要指标，根据

Glosten等［5］

的研究，信息流或流动性变化会引起收

益率或波动率小幅度变化，而重大事件，包括金融

危机、政策变化和自然灾害会使其大幅度跳跃。如

果碳波动率过大，将直接影响欧盟减排目标的实

现，不利于社会的可持续发展［6］

，因此学者开始围绕

碳排放权价格驱动因素展开研究。Guo 等［7］

使用

GARCH 模 型 分 析 了 第 一 阶 段 和 第 二 阶 段 欧

盟-ETS 排放公告对交易行为和价格的影响，研究

结果证实了欧盟经济转型体系在第二阶段的成熟

度。Fan等［8］

分析了欧盟排放交易体系中50项政策

公告对碳价格的影响，只有部分政策影响了碳价

格。Wang 等［9］

证明碳市场的所有外部性，能源价

格和政策公告，通过交易影响碳排放许可证的需求

和供应，来影响碳价格。高平宏等［10］

认为碳排放权

价格波动受宏观经济、政策调整和气候环境的影

响。此外，由于欧盟承诺的减排目标预先规定了排

放限制，欧盟-ETS 很容易受到突发事件的影响。

随着研究的深入，学者们逐渐开始关注重大突发事

件对碳市场冲击的影响。在突发公共卫生事件上，

新冠疫情对欧洲碳市场产生了巨大冲击。Dong等［11］

运 用 New-West 回 归 证 实 新 冠 疫 情 的 暴 发 和

“7 500亿欧元的绿色复苏计划”都对欧盟碳价格产

生了重大影响。Adhurim H等［12］

研究表明，新冠疫

情期间欧洲电力部门用电量降低19%，碳排放量减

少 34%。刘娇娇［13］

量化分析了新冠疫情对我国 4

个碳市场价格收益波动的影响，并证实由于各地政

策、应对风险机制的差异不同碳市场对此次冲击的

敏感度不同。在突发军事冲突事件上，2022年，俄

乌冲突已对欧盟乃至全球能源市场造成了巨大冲

击。欧盟对俄罗斯实施的多轮制裁也反噬着欧洲

众多国家，如禁止使用俄罗斯运送的煤炭、石油及

天然气，使欧洲多国陷入能源危机。法国、德国、意

大利等多国相继宣布重启煤电生产或采取措施支

持煤电项目［14-15］

。Duan等［16］

利用分位数回归揭示

了欧盟能源价格对碳价格变化的边际影响，即在较

低的碳分位数中，影响更大，而在较高的分位数下，

影响相对较小。

通过梳理国内外文献发现，近年来在突发事件

与碳排放权市场关系的研究中，国内外学者多关注

新冠疫情对碳市场价格波动的影响程度和影响机

制。但是尚未有通过实证分析俄乌冲突对欧盟碳

排放市场冲击的文献。已有文献多使用线性回归

the Russia-Ukraine conflict maintained a trend of sustained growth. The study also pointed out that the 750 billion euro green recovery plan and the \"REPowerEU\" energy plan have played a positive role in stabilizing the

carbon market.

Key words: COVID-19; Russia-Ukraine Conflict; Volatility of Carbon Emission Rights; Influence

新冠疫情和俄乌冲突对欧盟碳排放权波动率的影响

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和 GARCH 模型测度外部冲击对碳市场波动的影

响是否显著［17-18］

，而Quantile-on-Quantile回归方

法［19-21］

结合分位数回归和局部线性回归的非参数估

计，可以将一个变量的分位数回归到另一个变量分

位数从而估计两个变量之间的非线性关系。因此，

本文在新冠疫情和俄乌冲突大背景下，以欧盟碳配

额期货（EUA）日收盘价为研究对象：

1）通过构建GED分布的GARCH（1，1）模型测

度欧盟碳配额期货（EUA）收益率波动率。

2）通过百度搜索指数量化分析了互联网对新

冠 疫 情 、俄 乌 冲 突 的 关 注 度 ，通 过 Quantile-on-Quantile回归方法研究新冠疫情和俄乌冲

突对欧盟碳配额期货（EUA）收益率波动率的影响。

3）分析新冠疫情、俄乌冲突期间相关政策对碳

排放权价格波动的影响。

1 理论基础

1.1 分位数回归

分位数对分位数（Quantile-on-Quantile）回归

方法有助于捕捉变量在条件分布的每个点上的关系

变化，提供依赖关系的清晰完整的图像。本文通过

选择多个不确定性分位数，分析和估计新冠疫情、俄

乌冲突对碳排放权波动在不同分位数的局部影响。

1.2 GARCH(1,1)模型

在研究新冠疫情、俄乌冲突对碳排放权价格收

益率影响时，使用GED分布的GARCH(1,1)模型进

行建模和预测可以具备以下优点：

1）能更好地拟合非正态分布的资产收益率，

GED分布比正态分布更适用于描述一些存在大量

极端值的非正态分布。

2）能更准确地预测碳排放权价格收益率的波

动性，GARCH(1,1)模型可以很好地描述资产收益

率的波动性聚集效应，即当波动性较大时，未来波

动性也可能较大，反之亦然。

3）具有较高的预测精度和稳定性，GED 分布

的 GARCH(1,1)模型考虑了资产收益率的非正态

性和波动性聚集效应，提高了模型的预测准确度

和稳定性。

2 实证分析

在欧盟碳市场交易中，期货交易所占份额大于

现货交易，所以本研究选取2018年1月2日至2023

年 3 月 29 日的欧盟碳配额期货（EUA）收盘价。数

据处理分析采用Rstudio软件。

2.1 描述性统计分析

对欧盟碳排放配额期货（EUA）收盘价历史数

据进行处理，通过：

rt = ln( pt pt + 1) （1）

计算欧盟碳排放配额期货（EUA）日收益率。收益

率序列的 J-B 统计值为 1 307.7，显著拒绝符合正

态分布的原假设，说明欧盟碳排放配额期货（EUA）

日收益率序列不符合正态分布。

2.2 GARCH模型建模

在对收益率序列建模前，分别进行了平稳性检

验、自相关检验与异方差检验，以确保收益率序列

符合 GARCH 模型建模标准并用于下文分析。平

稳性检验结果ADF 测试值为-10.837，小于0.01显

著性水平的临界值，拒绝收益率序列是非平稳的原

假设，即收益率序列平稳具有良好统计性质。

ARCH-LM 检验结果显示收益率序列存在 ARCH

效应，可以进行 GARCH 建模。欧盟碳排放配额期

货（EUA）日收益率序列不符合正态分布，本文通过

建立 GED 分布的 GARCH（1，1）模型，提取欧盟碳

排放配额期货（EUA）日收益率序列的条件异方差

来测度收益的波动。

图1是2018年1月3日至2023年3月29日的

欧盟碳排放配额期货（EUA）收益率的波动率（简称

“波动率”）。据报道，欧洲新冠病例最早于2020年

2月20日出现在意大利，3月份欧洲疫情进入高峰

期，新冠疫情的暴发对全球经济活动造成冲击，碳

市场也未能幸免。由图1可以看出2020年3月19

日波动率达到峰值 0.077（较前一周平均波动水平

0.037上涨了0.04）。2022年2月24日俄乌冲突的

1650

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爆发给世界各国的能源市场和碳排放市场都带来

了冲击和影响。俄乌冲突爆发后，碳排放权波动率

波 动 幅 度 便 大 于 2022 年 3 月 9 日 达 到 最 大 值

0.075。表 1 是四个场景即新冠疫情前（2019 年 1

月2日-2020年2月20日）、新冠疫情后（2020年2

月21日-2021年3月22日）、俄乌冲突前（2021年

3月23日-2022年2月23日）和俄乌冲突后（2022

年2月24日-2023年3月29日）的波动率描述性统

计结果。新冠疫情和俄乌冲突爆发后波动率均值

均 由 0.027 增 加 到 0.03，波 动 率 标 准 差 分 别 从

0.003 5增加到0.007 8、0.005 8增加到0.007 9，说

明两次冲击过后，波动率的变化情况更加复杂。

2.3 新冠疫情、俄乌冲突对碳排放权波动率的影响

金融学中的“有限注意”理论认为个体的注意

力是有限的，只有在外部冲击切实影响到个体生活

时，个体才会倾向于主动获取外部冲击的信息，在

互联网高速发展的当今时代，通过互联网搜索是一

种最普遍且高效的方式。新冠疫情、俄乌冲突的严

重程度以及相关的限制性政策会刺激公众对其关

图1 欧盟EUA期货收益率波动图

表1 波动率描述统计结果

mean

std

min

25%

50%

75%

max

skewness

kurtosis

疫情前

0.027 122

0.003 526

0.021 397

0.024 589

0.026 485

0.028 787

0.040 087

1.17

1.37

疫情后

0.030 14

0.007 836

0.022 585

0.025 435

0.027 440

0.031 388

0.076 659

2.71

9.42

俄乌前

0.027 644

0.005 81

0.021 402

0.024 035

0.026 182

0.029 109

0.058 038

2.37

7.59

俄乌后

0.030 101

0.007 934

0.023 038

0.025 685

0.027 827

0.031 636

0.074 997

3.23

12.55

注度的变化，影响对两者的搜索。为进一步探究新

冠疫情、俄乌冲突对欧盟碳排放权波动率复杂的影

响，本节以百度搜索引擎中单一词汇“新冠疫情”

“俄乌冲突”的 PC 端与移动端搜索量来构建新冠疫

情搜索指数（2020年2月11日-2022年2月17日）

和俄乌冲突搜索指数（2022年2月11日-2023年3

月29日），通过Quantile-on-Quantile回归分析两

次冲击与碳排放权波动率之间复杂的相依关系。

新冠疫情和俄乌冲突对欧盟碳排放权波动率的影响

1651

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图 2 和 图 3 Z 轴 上 的 值 分 别 代 表 了 使 用

Quantile-on-Quantile回归方法得到的新冠疫情、

俄乌冲突对碳排放权波动率的影响的估计值。搜

索指数（在不同的分位数）对碳排放权波动率（在不

同分位数）的影响显示出差异。当碳排放权波动率

的分位数较低时，两次冲击对碳排放权波动的影响

较小。碳排放权波动率分位数的增加，对碳排放权

波动的影响越大。分位数从0到1变化，新冠疫情

和俄乌冲突对碳排放权波动率的影响呈现正向影

响趋势。俄乌冲突对欧盟碳排放权波动率在0.9分

位数，影响最大为 14.73。在新冠疫情搜索指数的

0.3到0.6分位数和碳排放权波动率的0.8分位数，影

响最大为1.83。当新冠疫情和俄乌冲突的热度达到

峰值时，俄乌冲突对欧洲碳市场波动影响更大。相

比之下，当两次冲击处于发展阶段时，新冠疫情对碳

排放权波动的影响已经达到顶峰，随后影响力开始

迅速下降，没有出现持续的高影响。而俄乌冲突对

欧洲碳排放市场的波动保持着较高的增长率。

图2 新冠疫情影响系数

图3 俄乌冲突影响系数

2.4 新冠疫情、俄乌冲突期间相关政策对碳排放权

波动的影响

2020年3月16日，欧盟就限制跨国边境旅行、

加强卫生防疫措施等协商达成一致后，欧盟各国陆

续进入封锁状态，例如 2020 年 3 月 17 日，意大利

全国封锁，2020 年 3 月 23 日，英国实施全国封锁，

2020 年 3 月 24 日，法国开始实施封锁，2020 年 3

月 28 日，西班牙进入紧急状态封锁。封锁状态导

致生产活动减少，许多重要的气候会议被推迟。也

导致公众对碳期货投资预期持悲观态度，碳排放权

价格开始迅速下跌，2020 年 3 月 19 日波动率达到

最大，碳排放权价格下跌持续到5月份，在此期间，

碳排放权波动率波动剧烈，最大值达到 0.077，如

图4所示。

为了加强欧盟应对新冠疫情的能力，欧盟委员

会在2020年5月27日公布了一项总值达7 500亿

欧元的绿色复苏计划，该计划涉及一系列支持绿色

转型的措施。其中三分之一的资金用于成员国向

绿色经济转型，为欧盟成员国的绿色经济转型奠定

了丰厚的资金基础。该计划还积极引导个人投资，

充分发挥个人投资对经济复苏的带动作用。2020

年7月21日，欧盟各成员国领导人达成一致，同意

拨款7 500亿欧元以帮助经济复苏。在一系列绿色

复苏刺激措施之后，公众开始对碳期货市场的前景

感到乐观，投资意愿也有所增强。如图4所示，碳价

格开始逐渐平稳上升，波动率稳定在0.03~0.04之

间，绿色复苏计划显著稳定了碳市场。

自俄乌冲突爆发以来，欧盟对俄罗斯先后采取

了多轮能源制裁，如表2所示。从图5可以看出多

轮能源制裁，使得欧盟碳排放权波动剧烈，波动幅

度大，波峰持续时间长。欧盟碳配额 EUA 价格自

2022年2月25日连续暴跌，在3月7日跌至58.08

欧元/t，比两周前的 95 欧元/t 价位跌近一半。但碳

市场相对稳定，碳排放权价格保持在 85 欧元/t 上

下，波动率维持在0.03左右，与欧盟2022年5月提

出“REPowerEU”能源计划密切相关，该计划旨在尽

快减少对俄罗斯天然气和石油的依赖，在 2030 年

1652

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前远离俄罗斯的化石燃料，并提出了一系列措施，

大幅加快清洁能源转型，同时提高整个欧盟能源系

统的弹性，对碳市场的稳定具有正向作用。2022年

9月，北溪天然气管道意外在波罗的海海底发生爆

炸，欧盟天然气供应不足，碳排放权价格跌至65欧

元/t左右。

欧洲对俄罗斯能源方面的多次制裁使得欧盟

诸多国家陷入能源危机，欧洲多数国家重启煤电生

产或采取措施支持煤电项目。国际能源署（IEA）发

布的《煤炭市场报告》显示，煤炭总需求在 2022 年

创造新纪录，并在未来两年保持最高水平。本文选

择了可以代表国际煤炭价格整体变化趋势的欧洲

ARA 港动力煤来观察分析国际煤价的走势（见图6）。

2022年后煤炭需求量增加，导致供需不平衡，从而

推高煤炭价格。由于煤炭是一种高碳能源，燃烧煤

炭会排放大量的CO2等温室气体，燃烧煤炭的企业

需要购买更多的碳排放权来弥补排放的温室气

体。碳排放权的需求或将持续增加，导致碳排放权

价格上涨，这正是欧盟每次对俄罗斯实施能源制裁

后，碳排放权波动的原因。

图4 新冠疫情后欧盟碳排放权价格和波动率趋势

图5 俄乌冲突后欧盟碳排放权价格和波动率趋势

新冠疫情和俄乌冲突对欧盟碳排放权波动率的影响

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表2 能源制裁表

序号

1

2

3

4

5

6

7

时间

2022-02-25

2022-03-15

2022-03-21

2022-04-08

2022-05-31

2022-06-02

2022-09-28

制裁内容

禁止向俄罗斯出售、供应、转让或出口特定的炼油产品和技术，并对相关服务的提供进行限制，旨在打击俄罗斯的石油行业

欧盟理事会宣布禁止对俄罗斯能源部门进行新的投资，并全面限制能源行业的设备、技术和服务的出口

削减俄罗斯天然气出口配额，取消一些能源合同

禁止从俄罗斯进口煤炭和其他固体化石燃料

在2022年内减少多达九成的俄罗斯原油的进口

在石油方面的制裁有所放松，对俄石油实施部分禁运

禁止欧盟企业向俄罗斯出口能源、航天和运输方面的商品和技术

图6 欧洲ARA动力煤价格走势图

3 结论

本文以欧盟碳排放配额期货日收盘价格为研

究对象，建立了GED分布的GARCH(1，1)模型，度

量其在新冠疫情和俄乌冲突期间收益率波动情

况。基于Quantile-on-Quantile回归，探究了新冠

疫情以及俄乌冲突对欧盟碳排放权波动率的影

响。最后分析两次危机期间相关政策的有效性。

研究结果显示：新冠疫情、俄乌冲突均加剧了碳市

场的波动，俄乌冲突表现为持续增加碳市场波动。

并证实了新冠疫情期间“7 500 亿欧元绿色复苏计

划”以及俄乌冲突期间颁布的“REPowerEU”能源计

划的有效性。

参考文献

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carbon price variations: evidence from a quantile-on-quantile approach

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1654

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能

论

坛

145-164.

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［J］. Economic Research-Ekonomska Istraživanja, 2022, 35:

1686-1706.

全球最大“绿氢+”煤制烯烃项目全线封顶

日前，由山东电建一公司承建的全球最大“绿氢+”煤制烯烃项目——内蒙古宝丰煤基新材料项目五台

主厂房全部封顶，标志着山东电建一公司在“以氢换煤、减碳增效”领域的建设中迈出了关键一步，为下一步

按期交付安装打下了坚实基础。

该项目位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗苏里格经济开发区图克工业项目区，一期投资478亿元，

采用绿氢与现代煤化工融合协同生产工艺，烯烃总产能为300万t/a，建设260万t/a煤制烯烃和配套40万t/a

植入绿氢耦合制烯烃工程，是目前全球单厂规模最大的煤制烯烃，也是全球唯一一个规模化用绿氢替代化

石能源生产烯烃的项目。

内蒙古宝丰煤基新材料项目是山东电建一公司响应国家清洁能源发展战略号召，积极助力“双碳”目标

实现，瞄准市场新机会，深入拓展新业务、新领域的重要实践。公司主要承担项目动力厂（一至五标段）的建

安工程，其中1~5号主厂房设计为ABCD四列、1~30轴，主体结构框架总高度35.58 m、总长度262 m，为公

司同期承建的最大的单体建筑物。

据悉，该项目计划于2023年3月前完成各项施工准备工作，项目全面开工建设，18个月建成投产，实现

以氢换煤、减碳增效。

2022年11月23日，生态环境部下发《关于内蒙古宝丰煤基新材料有限公司一期260万t/a煤制烯烃和

配套40万t/a植入绿氢耦合制烯烃项目环境影响报告书的批复》（环审〔2022〕183号），同意宁夏宝丰能源集

团股份有限公司控股子公司内蒙古宝丰煤基新材料有限公司在内蒙古鄂尔多斯市乌审旗苏里格经济开发

区图克工业项目区新建260万t/a煤制烯烃和配套40万t/a植入绿氢耦合制烯烃工程。

（来源：氢云链）

新冠疫情和俄乌冲突对欧盟碳排放权波动率的影响

1655

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相变蓄能在热泵系统中的应用研究

周 易1，2 张时华2 徐笑锋1，2

1. 上海交通大学机械与动力工程学院

2. 上海海立电器有限公司

摘要：“双碳”目标要求2030年达到碳达峰。供热与供冷能耗占据着碳排放的较大比例。热泵技术是实

现节能减排的有效技术手段，但是热泵系统受环境温度、系统流程等影响较大。相变储能技术可有效地

提升热泵系统能效，并解决低品位能量在时间、空间上的不匹配问题。结合相变储能技术与热泵系统，从

热泵制冷、热泵供热及热泵除霜三方面对相关技术与研究进行了归纳总结，并着重对相变材料的性能进

行了阐述。针对目前相变储能技术在热泵系统中的应用问题进行了探讨，发现提高材料储能密度、强化

换热、结构优化等方面是未来的发展趋势，为进一步推广相变储能技术在热泵系统中的应用提供依据与

支持。

关键词：“双碳”目标；热泵系统；相变蓄能；相变材料

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.11.011

Application Research on Phase Change Energy Storage in

Heat Pump System

ZHOU Yi1,2

, ZHANG Shihua2

, XU Xiaofeng1,2

1. School of Mechanical and Power Engineering, Shanghai Jiaotong University

2. Shanghai Haili Electric Appliance Co., Ltd.

Abstract: The \"Double Carbon\" goal requires reaching carbon peaking by 2030. Heating and cooling energy

consumption accounts for a large proportion of carbon emissions. Heat pump technology is an effective technical means to achieve energy saving and emission reduction, but heat pump systems are greatly affected by environmental temperature and system processes. Phase change energy storage technology can effectively improve the energy efficiency of heat pump systems and solve the problem of mismatch between low-grade en收稿日期：2023-04-14

第一作者：周易（1969-10-），男，博士生，正教授级高级工程师，长期从事热泵领域压缩机技术的研发工作

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论

坛

0 前言

国际能源署在会议报告中指出，全球化石能源

危机加快了能源转型，需要缩小能源生产和消费之

间的差距。风能和太阳能等可再生能源的使用量

持续增长，但是其能源占比不足 15%（如图 1 所

示）。热泵技术是一种充分利用低品位热能的高效

节能装置，是实现碳达峰、碳中和目标的有效技术

手段［1］

。目前，我国已将热泵技术划入可再生能源

范畴，并在“十三五”计划中有所体现，但热泵受环

境温度影响，在系统效率波动，冷热源利用等方面

存在一定问题。

图1 我国能源消耗的构成占比（%）

相变储能技术是以潜热储能为主要载体，提供

较高的能量储存密度，与传统的显热储能系统相

比，潜热储能系统需要更小的重量和在给定能量下

的物质体积。另外，潜热储能有能力在一个常数或

接近恒定的温度下释放能量［2］

，同时热泵作为节能、

高效、低碳的设备，广泛应用于室内供暖和热水供

应领域，但本身的技术短板限制了应用场景，如低

温环境工况下能耗比低，换热器表面结霜，热水箱

占地大。为解决热泵技术短板，多数学者开发了蓄

热型热泵系统，提高了热泵能耗性能，应用范围进

一步扩展。

本文根据相变储能技术和热泵技术的结合应

用，分析相变储能应用于热泵系统的可行性。从相

变储能应用于热泵供冷系统、相变材料应用于热泵

供热系统以及热泵除霜等方面对现有研究进行归

纳，梳理了相变材料应用于热泵系统的重要影响因

素与系统流程，并重点针对相变材料的热物性进行

了重点阐述，论证相变储能技术在热泵供热系统中

应用的有效性。

1 相变材料的分类

相变材料可分为有机物、无机盐和共晶金属三

种，其材料特性如表1所示。相变温度必须与应用

温度操作范围相匹配。相变储能技术对相变材料

筛选要求其具有相变潜热高、体积变化小、导热系

数高、化学稳定性高、无腐蚀、无毒、难燃、可重复成

ergy in time and space. Combined with phase change energy storage technology and heat pump system, the

relevant technologies and research are summarized from three aspects: heat pump refrigeration, heat pump

heating, and heat pump defrosting, and the performance of phase change materials is emphasized. The current

application problems of phase change energy storage technology in heat pump systems are discussed, and it

is found that improving material energy storage density, strengthening heat exchange, and optimizing structure

are the future development trends, providing basis and support for further promoting the application of phase

change energy storage technology in heat pump systems.

Key words: \"Double Carbon\" Goal; Heat Pump System; Phase Change Energy Storage; Phase Change Material

相变蓄能在热泵系统中的应用研究

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核而无相分析、过冷度低、价格低、供应充足等优良

性能［3］

。

相变储能技术的高效性与相变材料换热性能

是密不可分的。目前，大多数研究围绕着复合相变

材料的强化相变传热，优化单一材料的短板，用于

提升相变蓄热装置传热效果。其主要有五种方法

（如图2所示）：

1）加翅片或者肋片，增大换热面积［4］

。

2）加入高导热系数材料，如纳米金属，形成符

合相变材料，增大导热系数［5］

。

3）加入多孔介质，如金属泡沫网，制备复合相

变材料，强化导热路径，增大换热系数［6］

。

4）用聚合物包裹材料形成相变微胶囊，增大换

热面积的同时，防止材料泄漏或中断与周边反应［7］

。

5）多温区相变材料组合构造，改善蓄热装置内不

同换热单元相变速率的均匀性，提高了换热效率［8］

。

图2 各种物质热导率的范围

为进一步探求相变材料的熔融特性和传热分

析，相关学者从宏观尺度和微观层面分别展开试

验。Zheng 等［9］

利用定向加热和可视化试验，探求

加热布局对泡沫铜-石蜡复合相变材料换热性能的

线性关系。Jin等［10］

使用不同孔径泡沫铜和饱和石

蜡配置复合材料。观测相变过程中温度场典型时

间刻度瞬态变化，从宏观尺度进行可视化试验，可

以直观地观测相变过程，优化复合相变材料的配

置，利用电子显微镜研究相变材料的微观层面，推

演相变过程。Wang 等［11］

制备一种碳结构相变微胶

囊，得到了不同质量分数膨胀石墨与复合材料导热

系数的数学模型。通过晶体分析，Sari 等［12］

得到相

变转变过程中形貌特征，预测相变进行时长，与无

相变材料的换热流体相比，提高了换热流体的比热

容，由于增加了分散相的面容积比而提高了换热速

率，减少了换热器和系统网络。综上所述，在寻求

适合热泵系统的相变材料同时，提高相变材料的储

热密度与传热特性仍是当下面临的较大问题。

2 相变材料应用于热泵供冷系统

相变储能技术应用在空调系统中可提高能源

利用效率。夜间通常使用相变蓄冷材料、复合冰进

行蓄冷，白天使用可以克服高峰和非高峰时段的能

量需求不匹配问题。复合冰是指使用低于冰点3~

6 ℃的乙二醇或盐水溶液，通过冰罐或去离子水封

装的塑料球循环产生的二元混合相变蓄冷材料。

由于在充冷循环中消除了聚变潜热，从而使水转化

为冰时获得更高的存储容量。吴赞侠等［13］

利用热

力学软件对符合冰和相变蓄冷材料进行了蓄冷和

放冷仿真模拟，分析对比两种材料在相变过程中蓄

冷量和蓄冷时间的变化规律。潜热值的影响使得

相变材料蓄冷量更大。在相同体积下，冰蓄冷放冷

速率高，放冷更快，相变材料导热系数的影响使其

表1 相变材料潜热蓄热特性研究

相分离

化学稳定性

体积变化

热导率

在热能中的应用存储

有机石蜡化合物

无

稳定

约10%

低

广泛应用

有机糖醇

无

稳定

约10%

低

广泛应用

无机盐水合物

严重

高温时失水，不稳定

约10%

高

广泛应用

无机金属

无

稳定

无

高

应用率低

1658

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能

论

坛

放冷时间长，温度较稳定。

针对蓄冷空调系统换热系数较低的情况，李天

阳［14］

提出耦合相变材料与换热装置形成蓄冷器，模

拟换热过程，分析了载冷剂进口质量流量对蓄冷速

率和出口温度的影响。在蓄冷过程中，相变材料完

成度无法预知。王聪［15］

设计了一种管肋状蓄冷换

热器，探索中心部分材料相变进度影响因素。设计

是由管内载热流体与外壁相变材料换热，建立相应

的传热数学模型，利用热力学软件分析相变材料温

度变化过程和相界面移动状况。

大多数蓄冷型空调系统采用球形胶囊填充床

储能，利用每单位体积的储能单元容量高。Fang

等［16］

用直径 100 mm、壁厚 1 mm 的聚合物球形胶

囊填充水作为相变材料填料床蓄热单元，对蓄冷空

调系统的性能进行了实验研究。实验系统由制冷循

环 回 路 (1-4-3-2)、充 冷 循 环 回 路 (4-18,

17-9-6-15 - 12)、放冷循环回路(6-15-13-7-9)

和供冷循环回路(7-8-11)组成（如图 3 所示）。结

果表明，在相变材料潜热蓄冷期间，系统蒸发器和

冷凝器压力降低，系统性能系数在4.1 ~ 2.1之间变

化。蓄冷箱放冷速率在8.5 ~ 3.4 kW之间变化，在

放冷期间放冷量逐渐增加到45 MJ。实验表明采用

球形胶囊填料床的蓄冷空调系统具有更好的性能，

在充放冷期间能够稳定工作。

Paramesh 等［17］

对可持续性热能储存(包括建

筑应用的潜热能和冷热能)进行了理论研究，得出

了不同的建筑结构和暖通空调设备相结合的蓄热

材料性能评估，微纳米封装的相变材料将提高热能

储存的整体性能，被动式建筑设计可达到约10%~

15%的节能效果，主动技术可达到45%~55%的节

能效果。

冰蓄冷空调发展较为成熟，因其蓄冷材料价格

低廉、储能密度大的优点已经实现规模化应用。大

多数学者专家将蓄冷材料应用于系统蒸发段进行

潜热蓄冷，不仅大大提升了热泵供冷系统的能效，

更提高了制冷量，减小了压缩机工作负荷。目前，

用于热泵供冷系统的蓄冷材料温度区间多集中在

5 ℃左右，但是其强化传热、系统循环稳定性仍是研

究热点。

3 相变材料蓄热供热

蓄热型空气源热泵是对传统热泵的优化改

进。环境温度高时，热泵制热能力高，同时将多余

热量存储，环境温度过低时，将这部分储存的热量

利用到热泵系统中，缓解供需不匹配的矛盾。

马素霞等［18］

设计开发了相变蓄热式空气源热

泵装置，环境温度较低时，利用相变蓄热器有效解

决除霜和启动延迟问题。相变蓄热装置是由蓄热

图3 蓄冷空调多功能试验系统循环图

1.压缩机 2.冷凝器 3.节流膨胀装置 4.蒸发器 5.预热器 6.蓄冷桶 7.板式换热器 8.室内风机盘管机组 9~11.循环泵 12~19.电磁阀 20~22.开关阀

相变蓄能在热泵系统中的应用研究

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材料、冷凝盘管和橡塑保温层组成。系统设置了供

热—蓄热—放热—除霜几种模式。在焓差实验室

内以环境温度为控制变量，分析装置的蓄放热速率

和除霜特性效果。实验结果可知，蓄热式热泵设备

的蓄放热能力可以满足低温工况下的供热需求，有

效解决传统热泵供需矛盾，同时除霜功能有效地缩

短了50%除霜时间，提高整体装置的供热性能。刘

梦云［19］

通过经济体系模型和实际工况模拟分析蓄

热型热泵供暖系统，提出相变蓄热器承担建筑热负

荷的蓄热比定义。当蓄热比为60%时，经济模型年

值最低，经济性较好，同时谷电费用占比近70%，一

定程度上可以缓解城市弃电时间段问题，整体系统

具有良好的市场前景。

传热热泵热水器在设备安装和用户使用方面

存在一定的问题。安装空间需求大，同时热水箱占

地较大，出水时需要配合热水循环泵，后期维护成

本高。商用大功率热泵机组配置开放式水箱，水箱

水温变化幅度较大和箱体腐蚀泄漏问题对整体系

统运行存在重大隐患。

LONG 等［20］

优化传统热泵热水器结构，设计了

相变蓄热式热泵热水机组，从系统原理图4看出，该

系统充分利用环境温度源作为低温端，蒸发器内制

冷剂蒸发吸收低温段热量，再用压缩机压缩成高温

高压的气态，通过冷凝盘管放热给相变材料，进行

相变储能。当用户端盘管用水时，高温相变材料进

行逆过程释放热量，达到加热冷水的目的。实验测

得系统热泵输入功率和相变材料释放热量总值，得

出系统能效比值超过3.08。

图4 相变储热式热泵热水器系统

为选择最合适的蓄热材料用于蓄热型热泵热

水器,巫江虹等［21］

对三水醋酸钠和石蜡的蓄热性能

进行比较。研究采用添加增稠剂和成核剂,复合相

变材料的储(放)热时间比石蜡的大幅度减少。所制

备的相变材料应用于复叠式蓄热型空气源热泵热

水器［22］

，分析耦合系统的蓄热和放热过程。实验发

现，蓄热阶段系统电功率快速上升，机组瞬时能效

比缓慢减低。水箱中测量点的温度变化速率不一

致，水箱内呈现出分层加热现象。放热阶段，相变

材料的温度变化比同高度的水温波动较慢，相变材

料固液相变时内部热阻高，换热有延迟（见图5）。

热泵供热系统中，相变储能技术多用于冷凝段

与压缩机端的热量回收利用。压缩机出口温度最

高可达 90 ℃以上，该部分热能的利用不仅可提高

系统能效，还可以提高整体系统的㶲效率。大多数

学者针对热泵供热制备了55~80 ℃的相变材料，其

潜热值较蓄冷材料较低，且循环稳定性未知。蓄热

式热泵供热系统多利用无机相变材料，其腐蚀性与

毒性也是限制其应用的关键因素。

图5 复叠式储热型空气源热泵热水器原理图

4 相变材料蓄热除霜

空气源热泵系统优化和节能技术的关键是除

霜和抑制结霜。蒸发器表面结霜主要的影响因素

是空气露点温度和蒸发器管壁温度。蒸发器的总

传热系数、取热量和空气温度等因素决定了蒸发温

1660

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能

论

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度，理论设计中结霜的进程是根据空气的干球温度

和相对湿度判定。空气源热泵在低温高湿地区供

热，室外蒸发器会结霜，霜层堵塞翅片间隙，减小了

空气的流速，增加了换热热阻，影响了机组的制热

性能。抑制结霜首先可以改变蒸发端周边空气参

数，其次改变热泵系统内热流体的流程，再者直接

从霜的结构入手，添加外在驱动力干涉成形。

电除霜的电耗能占比过大，经济性较低。逆循

环除霜对用户体验影响较大。热气旁通法可以有

效解决除霜且不会降低室内用户舒适性，但由于其

除霜时间过长，所损失的能耗较大，节能效果不

佳。蓄热除霜可以分为水蓄热和相变蓄热。水蓄

热利用显热蓄热，经济性好，比热较小，蓄热占用体

积过大。相变蓄热除霜利用相变材料高潜热值，蓄

热器体积可控，结合热泵系统布局，有较好的除霜

效果。与其他除霜技术对比，蓄热除霜同时提高了

压缩机的吸排气压力和系统稳定性。

丁艳等［23］

搭建了相变除霜系统，利用热力学软

件对系统传热模型进行分析，探讨蓄热器换热管数

量、换热温度差对除霜效果的影响。研究发现，换

热管数量的增加对换热性能的提升有着显著效果，

提高管内制冷剂温度与相变材料的温度差，能耗对

比除霜效果成正比关系。董建锴等［24］

针对多联机

空气源热泵系统，设计相变蓄能除霜系统，对换热

结构和强化换热方法进行实验分析，对比了翅片管

型和盘管型蓄能器的性能特性。实验结果显示，热

泵机组满负荷运行时，相变蓄能装置蓄热，盘管型

换热结构有效降低了换热时间，制冷剂流程较长。

从蓄放热整体供热周期对比发现，翅片式换热结构

对系统供热影响更小。除霜过程中, 翅片管型系统

的吸气温度最低位-6.2 ℃, 接近于正常供热的吸气

温度，而螺旋盘管型相变蓄能器系统的最低吸气温

度降低至-19.9 ℃, 并持续较长时间（见图6）。

研究表明，相变储能技术可有效地解决热泵系

统的结霜问题。多数学者设计的蓄热除霜系统较

为稳定可靠，较传统的热气旁通除霜与电除霜系统

COP可升高5%与35%左右。但是因为相变材料的

储热密度有限，干燥剂的再生存在一定问题。

图6 翅片管型相变蓄能器和螺旋盘管型相变蓄能器

5 结论

本文从相变材料分类、热泵供冷、热泵供热及

热泵除霜等方面总结了相关研究，对相变储能技

术应用于热泵系统的现状进行了分析阐述，探索

了相关系统当下的发展现状与问题，主要得出以

下结论：

1）相变储能材料的导热率、过冷度和相分离问

题存在着一定的性能优化空间。

2）相变材料用于热泵供冷需要进一步可行性

研究，材料放冷速率和系统匹配性需要大量实验

论证。

3）热泵供热系统利用储能技术，使得热水供

热更加稳定，对原有储罐式水箱进行了极大的体

积优化。同时，对提高相变材料热转换率，提高相

变材料的循环稳定性，解决腐蚀性等问题有待进

一步研究。

4）使用相变储能系统，有效地缓解热泵除霜问

题，提高了整体系统的能效比。干燥剂再生问题是

未来研究的重点方向。

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相变蓄能在热泵系统中的应用研究

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除霜性能影响［J］.太阳能学报,2016,37(9):2332-2337.

（上接封三）

该平台将通过构建“一张地图”把握全区能源和“双碳”情况，主抓重点用能建筑和重点用能单位“两个重

点”，覆盖“三个领域”建筑、企业和交通三大核心，全方面提高区内能源消费和碳排放监测预警能力，形成区

级能源、碳排放数据统计、管理和对外发布的权威平台。

本次论坛从建设领域管理、绿色技术介绍、城市更新实例、绿色城区建设以及既有建筑改造等5个不同

角度设立主题演讲，系统介绍静安区碳排放全领域全过程管理思路，以及全区重点用能建筑和重点用能单

位的管理模式，展示静安区“双碳”工作成效，形成示范效应，积极推进绿色低碳的更好发展。

上海市、区各相关部门，上海市节能协会，区分项计量重点楼宇、区重点用能单位代表受邀参加论坛。

（来源：上海节能宣传）

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绿色建筑的推广影响因素研究

黄炜炜 李晓娟 林成鑫

福建农林大学

摘要：随着世界经济的发展和人口的快速增长，大量能源消耗产生的CO2使环境问题日益突出，给社会发

展带来一定的挑战。作为三大能源消费和排放大户之一的建筑业，必然要作出改变的，倡导“绿色建筑”

的理念，降低总体能耗并减少CO2排放。通过分析绿色建筑推广现状、推广影响因素，对绿色建筑推广提

出相应对策，具有一定的参考价值。

关键词：绿色建筑；影响因素；可持续发展

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.11.012

Study on Influencing Factors of Green Building Promotion

HUANG Weiwei, LI Xiaojuan, LIN Chengxin

Fujian Agriculture and Forestry University

Abstract: With the development of the world economy and the rapid growth of population, the CO2 generated

by the consumption of a large amount of energy has made environmental problems increasingly prominent,

bringing certain challenges to social development. As one of the three major energy consumption and emission

industries, the construction industry must make changes and advocate the concept of \"green building\" to reduce overall energy consumption and CO2 emissions. By analyzing the current situation and influencing factors

of the promotion of green buildings, this article proposes corresponding countermeasures for the promotion of

green buildings, which has certain reference value.

Key words: Green Buildings; Influencing Factors; Sustainable Development

收稿日期：2023-05-17

基金项目：住建部科技计划软科学基金（2021R046）

作者简介：黄炜炜（1998-03-），男，硕士生，工程管理专业

李晓娟（1979-10-），女，博士，教授，硕士生导师，主要从事项目管理及工程可持续研究

林成鑫（1999-12-），男，硕士生，工程管理专业

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0 引言

随着社会的进步，绿色建筑已受到人们的重

视。相关产业不断发展壮大，对国内生产总值的

持续增长起着不可估量的作用，引起了世界各国

的关注。2015 年，中国建筑业占全社会能源消费

总量的 28％，CO2排放量居世界第一。目前，中国

现有建筑面积超过500亿m2

，节能措施不到4%。

建筑业和房地产业促进了我国的经济繁荣，带来

了巨大的效益，但也造成了能源的浪费和生态环

境的破坏。如何摆脱建筑能耗猛增、环境污染严

重的局面，是我国目前迫切需要解决的问题。

Komurlu R等［1］

研究了不同国家地区关于绿色

建筑技术的标准和规范。同时，通过社会、经济、环

境和技术方面对建筑物从建造到拆除的所有阶段

的能源性能进行评估，以此为其他国家地区推广绿

色建筑技术提供参考。在Champagne C L［2］

、Teo

T A［3］

等的研究中，对绿色建筑管理机制进行了充分

讨论并提出了相关意见和建议。Shi Q［4］

、Deng Y［5］

等也对建筑的技术创新、技术成本、公益事业和建

筑增量发展作了相应的陈述，并扩展到一些地区

和国家的研究，促进了绿色建筑运营管理的发展

和认可。

1 绿色建筑的理论依据

国内绿色建筑研究起步较晚，主要是绿色建筑

的推广、技术和管理。在推广绿色建筑方面，刘戈

等［6］

从节能、节水，节省材料、选址和室内外环境质

量 5个方面比较了中国、英国和美国绿色建筑的最

新评价标准，总结了每个标准系统的特点。通过这

样的比较，为政府决策提供一些建议，以修改和完

善绿色建筑评价标准。陶爱民［7］

提出，绿色建筑推

广过程中的主要影响因素是技术、环境、经济、法

律、政治和社会因素。刘佳等［8］

提出，区域经济因素

与绿色建筑活动的水平紧密相关，收入较高且房地

产市场健全的大都市可能拥有更多的绿色建筑。

在对绿色建筑发展趋势研究方面，其中徐振强［9］

、杨

勇［10］

、张德胜［11］

等分析研究绿色建筑的发展趋势和

管理方法，绿色建筑的设计和施工过程以及基于产

业价值链理论的一些建议。

基于系统性文献综述，重点关注过去相关绿

色建筑推广影响因素的实证研究。梳理国内外绿

色建筑的发展史和发展规律，以及影响其推广的

对策和因素。通过对以往研究成果的总结，掌握

现状和研究瓶颈，为绿色建筑推广研究提供有效

信息。

2 绿色建筑推广现状

2.1 中国绿色建筑推广概况

2013年发布了国家绿色建筑行动计划，在5年

内建设超过100万m2

的新建国标建筑，其次是省级

绿色建筑行动计划，促进绿色建筑的国家和地方战

略。其中包括强制措施，以强制政府资助的项目和

公共项目，用来满足绿色建筑要求，开发商或投资

者的激励计划，专家发展绿色建筑设计的举措，建

立评估标准，激励研究人员开发创新的绿色建筑技

术等。绿色建筑行动计划将绿色建筑提升到国家

战略层面，中国尚处于起步阶段，所有利益相关方

应共同努力，推动绿色建筑运动。

2.2 中国绿色建筑推广存在的问题

在取得成就的同时，绿色建筑的推广仍需面对

许多问题。例如：绿色建筑政策体系不健全，绿色建

筑标准体系缺乏适应性，监管体系不完善，公众对绿

色建筑的了解不足，技术单一、落后没有有效推广。

2.2.1 绿色建筑体系不健全

政府在绿色建筑的推广中发挥着重要作用，而

由于我国长期积累下来的制度性问题，导致绿色建

筑在调控机制、市场调节上存在着很多问题，如过

度依赖强制性政策和行政手段、缺乏激励性政策、

没有充分考虑相关主体的利益等，未能有效地激发

建设绿色建筑的积极性。

2.2.2 绿色建筑意识薄弱

绿色建筑意识是绿色建筑推广的基础，只有对

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绿色建筑有全面客观的认识，才能正确指导绿色建

筑推广。一些中国领先的开发商，如万科、万达都是

绿色建筑的早期支持者，他们对绿色建筑的理解是

建立在个人价值观和品牌建设基础上的。万达是最

大的商业房地产开发商，对绿色建筑的管理和运营

成本节省十分重视，因为它管理着大部分自有房

产。万科也是如此，一些开发人员也参与绿色建筑

工作以获得新建筑技术方面的专业知识。然而，这

些开发人员只占极少数，绿色建筑仍然是自愿计划。

在2015年10月由住房和城乡建设部进行的问卷调

查中，61%的受访者表示他们不了解绿色建筑，同时

只有33％的受访者愿意承担绿色建筑的转型成本。

中国绿色建筑的推广起步较晚，绿色概念尚未普及，

企业和公众都缺乏对推广绿色建筑的正确认识。

2.2.3 绿色建筑技术落后

绿色建筑的技术采用已经获得了全球广泛关

注。然而，绿色建筑在发展中国家仍处于起步阶

段，只有解决绿色建筑技术障碍，才能促进绿色建

筑的成功和广泛采用。我国现在技术层面，技术单

一，绿色建筑是一个综合的技术体系，其中包括节

能、节水、隔热、保暖等技术，只有与这些技术有效

结合的建筑才能称为绿色建筑。其次，缺乏创新

性，传统建筑技术会造成大量污染，与绿色建筑要

求的环保、可持续发展背道而驰。相对传统建筑技

术，绿色建筑的技术工艺更加复杂，研发成本高，一

些企业为了减少研发成本直接从国外购买技术，许

多大型外国绿色建筑技术公司来到中国以高价出

售绿色建筑技术，这导致普通民众对绿色建筑产生

高成本、高科技的误解。事实上，一些技术既昂贵

又不实用，中国应该尽快扭转这种被动局面，加大

对技术创新的投入。

3 绿色建筑推广影响因素分析

3.1 政策因素

绿色建筑推广离不开政府层面的有效干预，而

政策无疑是政府对绿色建筑推广进行有效干预的

重要手段，完善的绿色建筑政策可以引导绿色建筑

更好地推广；反之，不完善的绿色建筑政策则会阻

碍其推广。关于绿色建筑的具体立法，引入节能标

准和技术使用的具体法律规定是基础工作，明确企

业在节能减排和环境保护方面的法律责任；政府放

宽土地规划，容积率，批准和奖励的条件，并为绿色

建筑提供税收和信贷优惠。在适当的政策偏好下，

增加财政补贴，帮助企业调动绿色建筑项目的积极

性。在鼓励发展绿色建筑项目的同时，促进当地绿

色建筑的长期稳定发展。

3.2 观念因素

绿色建筑具有高环保性能，如提高能源效率，

改善室内环境空气质量，减少环境污染。而且在绿

色建筑中生活或工作比传统建筑更舒适，更健康，

这也为居住者带来更高的整体满意度。用户的使

用行为与习惯将会影响整个建筑的资源消耗，现在

许多用户还没形成良好的行为习惯，比如家用电器

停止使用后不关闭电源，空调温度过低，水龙头没

有拧紧，等等，虽然这都是一些小习惯，但聚少成多

对整个建筑的资源消耗却是不容忽视的。绿色建

筑的推广需要全民参与，从身边的小事做起，在日

常生活中养成良好的习惯，只有公众具备了较高的

绿色观念，才能真正地认可绿色建筑，进而加快绿

色建筑的推广。

3.3 技术因素

绿色建筑技术是绿色建筑推广的核心因素，资

源利用率高、环保、节能的技术现在被广泛认为是

主流。幕墙、绿色屋顶、遮阳设备、太阳能热水器、

灰水处理厂和高效空气调节系统等创新技术在建

筑行业得到了广泛认可。“技术是提高绩效的基

石”，这解释了为什么绿色建筑技术对于解决建筑

行业可持续性的需求至关重要。所以我国应建立

完整的绿色建筑技术体系，促进绿色建筑的推广。

4 绿色建筑推广对策

4.1 发挥好政府的作用

首先，政府应减少对市场微观层面的行政干

绿色建筑的推广影响因素研究

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SHANGHAI ENERGY SAVING

上海节能 No.11

2023

ENERGY SAVING FORUM

SHANGHAI ENERGY CONSERVATION

上海节能 No.08

2018

节能论坛

预，应让市场机制起主导作用，政府发挥引导和监

督作用。其次，政府应加强对市场的宏观调控，宏

观调控最重要的一点就是体现民主。第三，政府应

鼓励绿色建筑产业的发展，支持绿色建筑技术的研

究、开发、成果转化和推广应用，以较低的初始成本

交付绿色建筑，低生命周期成本运营。最后，政府

根据国家和地方财政预算，为绿色建筑项目建立政

府资金，制定激励政策，为建筑行业提供资金支持，

对建筑企业进行经济补贴。

4.2 加强绿色建筑标准体系建设

中国的气候、资源、经济、社会、政策和习俗各

地差别很大，绿色建筑标准应根据当地情况进行调

整，并针对不同情况提供不同的指导，包括区域经

济发展建立和完善绿色建筑标准，制定有针对性的

政策措施时，必须考虑到水平、资源量、气候条件和

建设特点。此外，为了与建筑技术的进步保持一

致，必须不断更新建筑法规。

4.3 以法律加强监管

立法是推动绿色建筑的基础。多年来已经颁

布了许多标准，但这些标准尚未达到其预期的效

果。中国住房和城乡建设部在2015年对3 000多

个项目进行了调查，结果显示，只有58.53％的项目

设计了相关的能效标准，只有 23.25％的项目建成

匹配能效标准。因此，严格执行建筑节能标准，并

将执行说明发送到违反强制标准的项目。建筑节

能标准的发布，必须使用法律方法来保证新建筑能

效标准的运行。

4.4 加强绿色建筑观念培育

应该向消费者明确和广泛地公布绿色建筑对

社会的潜在价值、长期成本效益和内在贡献。对绿

色建筑的认识和需求将创造一个需求市场，对于很

多人口密度大的城市，市民对可居住空间的渴望是

有偏见的，只关注建筑面积的大小，而没有考虑空

间和环境的质量，必须改变这一观念，以配合不断

增强的可持续发展理念。由于消费者的态度和行

为对绿色建筑的推广具有重要影响，加强宣传和教

育是提高公众可持续性发展意识以及客户购买绿

色建筑意愿的有效途径。这些任务可由专业机构、

非政府组织和政府机构共同承担。

4.5 加强绿色建筑技术研发

许多机构支持节能技术的研究和开发，然而，

由于缺乏有效的推广、展示和沟通平台，许多创新

技术仍处于研究阶段而尚未商业化。发达国家在

绿色建筑技术研究方面取得了很好的成果，在长期

发展过程中已经形成了完整的技术体系，因此必须

加强与发达国家的技术研究和交流，以获得一些经

验，在最短的时间内获得更多的收获。然后建立技

术推广平台，负责引进、交流和推广新材料和新技

术，并让所有的技术研发机构都加入进来，共同努

力，共同进步。

5 结论

以我国绿色建筑推广影响因素为研究对象，

采用文献研究法，在绿色建筑理论的基础上，分

析国内外绿色建筑相关方面的研究现状，从政

策、监管等方面推广绿色建筑，并指出中国绿色

建筑推广中存在的问题。可以预见，在未来一

段时间内，这些因素将成为影响中国绿色建筑

推广的主要风险因素，并针对这些因素提出了

有针对性的对策建议，以促进我国绿色建筑的

推广。

由于世界各地对可持续建筑的需求，绿色建

筑在过去几年中展现了显著的发展势头。绿色建

筑的构建成本比普通的要高一些，但是完成后，绿

色建筑可以为其占用者节省 8%~9％的运营成

本，并且随着时间的推移，将可节省大量金钱。而

且绿色建筑可以保护环境，减少污染，为人们提供

健康、舒适和有效的空间利用，与自然和谐相处，

是可持续发展中重要的一环，能源和全球变暖问

题促进了绿色建筑的快速发展。所以，深入了解

绿色建筑推广影响因素，对推广绿色建筑具有重

要意义。

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SHANGHAI ENERGY SAVING

上海节能

SHANGHAI ENERGY SAVING

2023年第 11 期

SHANGHAI ENERGY CONSERVATION

上海节能

ENERGY SAVING FORUM

SHANGHAI ENERGY SAVING

2018 年第 08 期

节

能

论

坛

参考文献

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用［J］.广东社会科学,2015(2):31-37.

东方氢能牵头打造国内首个液氢示范区

11月6日，攀枝花液氢应用示范区交流座谈会暨项目签约仪式成功举行，现场签订国内首个液氢应用

示范区项目合作协议。攀枝花市委书记张正红、东方氢能总经理黄果、一汽解放汽车有限公司副总经理兼

新能源事业部总经理季一志、航天推进技术研究院总经济师王枫、四川省特种设备检验研究院副院长殷鹰

出席会议并讲话。攀枝花市委副书记、市长范继跃主持会议。

东方氢能与一汽解放汽车有限公司、攀枝花钒钛高新技术产业开发区管理委员会、航天推进技术研究

院、四川省特种设备检验研究院共同签订了《液氢应用示范区（攀枝花）合作协议》。各方约定，将充分发挥

自身在氢能产业方面的优势，携手将国内首个液氢应用示范区项目——攀枝花液氢应用示范区项目建设

好，推动液氢商业化应用进程，打造全国氢能产业发展新典范。

张正红代表攀枝花市委、市政府对东方电气长期以来给予攀枝花发展的关心和支持表示感谢，希望合

作各方充分发挥各自优势，在氢能产业布局、新能源汽车应用、产学研融合发展、科技人才支撑等方面与攀

枝花开展深入交流、广泛合作，在携手合作中抢抓机遇、共享红利、共赢发展。

黄果表示，攀枝花液氢应用示范区项目成功签约，是央地深化氢能产业合作的又一硕果。东方氢能将

在大型液氢化装备开发、液氢储存容器研制、液氢加氢站设备研制及工程建设、车载液氢及供氢应用等领域

持续发力，加快推动液氢及相关领域关键核心技术突破，助推攀枝花打造氢能产业示范城市。

此次合作，是东方氢能与攀枝花市继国内首个管道输氢母子加氢站项目落成后的再次携手。液氢应

用示范区建成后，将充分发挥液氢储运优势，推动液氢产业商业化应用进程，打造“氢能产业示范城市”新

的标杆。

（来源：氢云链）

绿色建筑的推广影响因素研究

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上海某大厦制冷机房系统

节能诊断分析

任天宇

上海电力设计院有限公司

摘要：以上海某大厦的制冷机房节能改造为例，通过对安装在制冷机房

的数据采集系统记录的相关数据进行节能诊断分析，发现制冷机房内主

机和辅机的运行规律，同时针对现有系统运行存在的问题进行了节能潜

力分析，并提出相应的节能优化控制策略。通过对制冷机房新增一套物

联网智控节能优化控制系统，改造后制冷机房系统综合节能率19.1%，为

既有建筑的空调系统节能降耗提供了一种高效可行的解决方案。

关键词：制冷机房；节能；建筑；物联网智控

DOI: 10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2023.11.013

Energy Saving Dagnosis and Analysis

of Refrigeration Room System in

Some Building in Shanghai

REN Tianyu

Shanghai Electric Power Design Institute Co., Ltd.

Abstract: Taking the energy saving renovation of a refrigeration room

of a building in Shanghai as an example, through energy saving diagnosis and analysis of the relevant data recorded by the data acquisition system installed in the refrigeration room, the operating rules of

收稿日期：2023-03-22

基金项目：中国电力建设股份有限公司科技项目经费资助（DJ-ZDZX-2021-01）

作者简介：任天宇（1988-02-），男，硕士，工程师，主要从事能效提升、节能改造工作