谁会达到峰值，以及为什么？中国城市级住宅建筑的碳排放峰值模式及其驱动机制

《Environmental Impact Assessment Review》：Who peaks, and why? City-level residential building carbon emission peaking patterns and driving mechanisms in China

中国290个城市2005-2022年住宅建筑碳排放（RBCE）持续增长，区域差异显著。至2022年，仅13%城市主动达峰，半数因人口减少被动达峰。驱动因素包括能源结构转型（主动）、建筑面积扩张与电气化（增长）及城乡发展差异（被动）。研究为制定差异化控碳策略提供数据支撑。

　　

余艳辉|李瑞|张世聪|李传远|哲顺海|蔡伟光

重庆大学管理科学与房地产学院，中国重庆400044

摘要

住宅建筑碳排放（RBCE）占中国总碳排放的很大比例，是实现国家“双碳”目标的关键所在。尽管许多研究已经从国家或省级层面探讨了RBCE问题，但在城市层面仍缺乏系统的评估，尤其是在其时空分布模式、峰值状态和驱动机制方面。本研究开发了一种方法来估算和评估城市层面的RBCE，并将其应用于2005至2022年中国290个城市的数据集。我们评估了各城市的RBCE峰值状态，并探讨了不同排放阶段背后的驱动因素。结果显示，中国城市的RBCE总体上持续上升，存在显著的地区差异，这些差异受到人口分布、气候区和能源结构的影响。截至2022年，只有13%的城市达到了RBCE峰值，其中近一半是由于被动下降所致。在积极达到峰值的城市中，能源强度的下降是减排的主要贡献因素，而建筑面积的增长和电气化则进一步增加了碳排放。城市和农村地区在峰值模式上存在明显差异，这表明需要采取差异化的碳控制策略。本研究为支持中国建筑行业的碳峰值路径提供了宝贵的数据和政策见解。

引言

全球气候变化由温室气体排放增加所驱动，已成为21世纪最紧迫的挑战之一（Rising等人，2022年；Watts等人，2021年）。建筑运营产生的碳排放约占全球能源相关排放的26%（联合国环境规划署，2025年），使得建筑行业成为低碳转型的关键领域。随着全球城市化的加速和建筑能源使用的增加，该行业对总排放的贡献持续增长（Nejat等人，2015年）。作为世界上最大的发展中国家，中国的建筑运营碳排放（BOCE）位居全球首位（You等人，2023年）。2022年，中国的BOCE达到了23.1亿吨二氧化碳（BtCO₂）的创纪录水平，占全国总量的约22%，其中住宅建筑占了近三分之二（CABEE，2025年）。尽管中国承诺在2030年前实现碳排放峰值，但建筑行业在减排和路径确定方面仍面临重大挑战（Yan等人，2023年）。与商业和公共建筑相比，住宅建筑在电气化和供暖脱碳方面面临更大的压力（Deng等人，2025年；Wang等人，2025年）。因此，在住宅建筑行业实现碳峰值已成为中国气候治理的关键任务。

城市在应对气候变化方面发挥着核心作用，在实现全球气候治理目标和可持续发展目标（SDGs）方面也至关重要（Shen等人，2023年）。在中国，巨大的地理差异、明显的气候梯度和不均衡的区域发展导致各城市在人口规模、建筑密度和能源结构方面存在显著差异（Li等人，2024a；Yang等人，2025年）。这些差异导致了建筑运营碳排放（BOCE）的显著空间变化（Li等人，2021年）。在住宅建筑碳排放持续增长的背景下，识别城市层面的排放特征成为理解中国建筑行业减排路径的重要步骤。

近年来，随着数据可用性的提高，越来越多的研究从国家和省级层面转向城市尺度，旨在揭示建筑运营碳排放（BOCE）的中观空间变化（Huang等人，2024年；Huo等人，2022年）。然而，由于能源统计数据的透明度和可获得性有限，大多数现有研究集中在少数大城市或主要城市群（Li等人，2024b；Wang等人，2019年；Yang等人，2023年），难以实现全国范围内的全面覆盖。一些研究通过开发降尺度能源平衡表和纳入夜间光照数据来扩大城市样本。例如，Wang等人（2023年）和Yu等人（2024b）分别估算了2010–2015年和2015–2020年选定城市的BOCE数据；Wang等人（2024b）将这一方法扩展到了2011–2021年的所有地级市；Ou等人（2025年）提供了过去二十年每五年一次的高分辨率BOCE数据。这些研究显著提高了城市层面数据的空间覆盖范围。然而，缺乏细分终端能源数据（特别是电力数据）限制了长期估算工作，并限制了对碳排放趋势背后机制和驱动力的深入研究。因此，有必要从城市层面系统地评估RBCE的空间和时间模式，以支持建筑行业的低碳转型规划和城市减排政策制定。

同时，碳峰值是实现中国“双碳”目标的关键里程碑——即在2030年前实现碳排放峰值，并在2060年前实现碳中和。因此，明确识别城市层面的碳峰值进展和状态至关重要。以往的研究主要集中在预测未来的排放峰值，以评估各种低碳发展路径的可行性（Qiao等人，2025年），而相对较少有研究评估城市是否已经实现了历史峰值（Lin等人，2023年；Zhao等人，2025年）。近年来，随着中国接近其碳峰值时间表，研究人员开发了更全面的评估框架，广泛应用了Mann-Kendall（MK）趋势检验（Sang和Shen，2024年；Wang等人，2022年）、Tapio脱钩模型（Shan等人，2021年；Wu和Xu，2022年）以及碳库兹涅茨曲线（CKC）分析（Liu等人，2024年；Ruan等人，2024年）来研究中国城市的碳峰值情况。研究发现，一些城市由于经济增长放缓、人口稳定和产业结构调整，已经进入了平台期甚至实现了碳峰值（Cheng等人，2025年）。然而，许多城市仍处于快速增长阶段，面临巨大的减排压力（Ma等人，2024年；Shan等人，2022年）。尽管取得了这些进展，建筑行业的碳峰值分析仍主要停留在省级层面，对地级市规模的RBCE峰值评估有限（Huo等人，2024a；Huo等人，2024b；Li等人，2023年）。此外，很少有研究关注一种特定的峰值类型：在人口持续减少的萎缩城市中，总碳排放可能已经达到峰值或下降，而碳强度却仍在上升——这种模式被称为被动下降（Shan等人，2022年；Yang等人，2024年）。这种非主动节能或减排努力驱动的峰值形式可能对未来的碳中和努力构成重大挑战（Gro?mann等人，2013年；Liu等人，2020年）。因此，系统地识别城市是否以及何时达到RBCE峰值，并了解它们所处的阶段，对于评估中国建筑行业的峰值潜力和支持地方政府制定差异化的碳控制策略至关重要。

此外，RBCE峰值路径的差异往往反映了多种复杂和多维的驱动机制。在宏观层面，人口增长、住宅建筑面积的扩大、能源效率的提高以及能源结构的变化等因素都在不同程度上促成了RBCE的演变（Hu等人，2022年；Yu等人，2024a）。现有的研究大多在省级层面进行，使用了如对数平均分解指数（LMDI）模型和STIRPAT模型等方法来系统分析RBCE的驱动因素（Chen等人，2023年；Huo等人，2024a；Lin和Liu，2015年）。然而，在城市层面，不同类型峰值背后的排放轨迹和驱动机制仍待探索——特别是积极达到峰值的城市与被动下降的城市之间的区别（Guo等人，2025年）。这种理解上的差距限制了对建筑行业碳峰值路径的全面把握，阻碍了地方缓解政策的精准设计和资源的有效分配。

为应对上述挑战并填补现有研究的空白，本研究以中国290个城市作为分析对象。我们开发了一种城市层面的RBCE核算方法和趋势识别框架，以系统评估RBCE的历史峰值状态。此外，我们分析了不同峰值阶段背后的驱动因素，并探讨了城市和农村地区之间的差异。本研究重点关注以下三个关键问题：

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中国各城市的RBCE时空模式如何演变？

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不同城市的RBCE峰值状态和阶段特征是什么？

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不同峰值状态的城市之间，排放轨迹和驱动机制有何差异？

本研究的创新和贡献有三方面：（1）构建了2005至2022年中国290个城市的长期城市层面RBCE数据集，填补了省级研究和短期城市样本之间的空白；（2）提出了一种新的峰值状态识别框架，结合了单位面积和人均排放量，区分了“主动达到峰值”和“被动下降”，并将其与特定阶段的驱动因素联系起来；（3）系统评估了RBCE峰值状态和城乡差异的演变，从而为建筑行业的差异化减排策略提供了新的见解。

本文的结构如下：第2节介绍研究方法和数据来源。第3节展示了城市层面的RBCE估算和峰值评估结果。第4节深入讨论了RBCE峰值过程、驱动机制和城乡差异，以及研究的局限性。

章节片段

碳排放估算

对于每个城市，2005–2022年的建筑运营碳排放是使用排放因子方法计算的，公式如下：$\mathrm{RBCE}={\sum }_n{\mathrm{AD}}_n\times {\mathrm{EF}}_n$其中 $\mathrm{AD}$ 表示建筑运营能耗；$n$ 表示能源类型，包括化石燃料、电力和区域供暖；$\mathrm{EF}$ 是相应的碳排放因子。

详细的数据来源和排放因子的具体数值见补充说明1。最新的RBCE数据集可以

城市层面RBCE的时空模式

从时间上看，如图2所示，290个城市的总RBCE在研究期间翻了一番，从2005年的6.47亿吨二氧化碳（MtCO₂）增加到2022年的12.97亿吨，年均增长率为4.18%。在此期间，全国的主要排放源从化石燃料转向了电力：2005年，煤炭和电力分别占RBCE总量的36%和34%，而到2022年，电力占比已超过一半（54%）

城市中RBCE峰值的过程

中国首次在其2015年提交的初始国家自主贡献（NDC）中宣布了在2030年前实现碳排放峰值的意向（中国国务院，2015年）。2020年，这一目标通过“双碳”目标得到了进一步明确，并在2021年更新的NDC中得到重申（联合国气候变化框架公约，2021年）。为了研究近年来建筑行业碳峰值的进展，并评估其与中国NDC目标的一致性，我们应用了RBCE峰值评估框架

结论

本研究开发了一个综合评估框架，用于分析中国城市层面的住宅建筑碳排放（RBCE）峰值。该框架整合了碳排放估算、峰值识别和驱动因素分解。利用290个城市的长期数据，研究揭示了RBCE的时空演变、峰值状态的分布及其背后的驱动机制。这些发现填补了文献中的一个关键空白

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了国家社会科学基金（23FJYB014）和中国留学基金委员会项目（项目编号202406060144）的支持。