中國碳排放因素分解:基于LMDI分解技術3

郭朝先

(中國社會科學院工業(yè)經(jīng)濟研究所,北京100836)

中國碳排放因素分解:基于LMDI分解技術3

郭朝先

(中國社會科學院工業(yè)經(jīng)濟研究所,北京100836)

碳排放是當前全球關注的熱點問題,如何評估各種因素在碳排放中的貢獻程度對于抓住其中的關鍵因素,促進碳減排具有重要意義。本文構建了一個基于經(jīng)濟總量、經(jīng)濟結構、能源利用效率、能源消費結構、碳排放系數(shù)的碳排放恒等式,運用LMDI分解技術,對中國1995-2007年的碳排放從產(chǎn)業(yè)層面和地區(qū)層面進行了分解。結果表明:經(jīng)濟規(guī)模總量的擴張是中國碳排放繼續(xù)高速增長的最主要因素,能源利用效率的提高則是抑制碳排放增長最主要的因素,產(chǎn)業(yè)結構或者地區(qū)結構的變化、傳統(tǒng)能源結構的變化對碳排放影響有限,潛力還沒有發(fā)揮出來。我國碳減排需要進一步的努力:短時間內,在產(chǎn)業(yè)內部推進產(chǎn)業(yè)內升級,特別是工藝創(chuàng)新和工藝升級等是提高能源利用效率的有效途徑;從長遠來看,產(chǎn)業(yè)結構調整和產(chǎn)業(yè)結構升級則是降低二氧化碳排放的可行選擇;通過大力發(fā)展可再生能源和新能源來優(yōu)化能源結構才有可能真正達到減排的目的。

碳排放;LMDI分解技術;產(chǎn)業(yè)分解;地區(qū)分解

當前,我國正處于快速工業(yè)化推進進程中,二氧化碳排放仍保持快速增加態(tài)勢,控制和削減二氧化碳排放形勢十分嚴峻。到底是什么原因促進了我國碳排放持續(xù)快速增長,值得探討。分解分析作為研究事物的變化特征及其作用機理的一種分析框架,在環(huán)境經(jīng)濟研究中得到越來越多的應用。將排放分解為各因素的作用,定量分析因素變動對排放量變動的影響,成為研究這類問題的有效技術手段。通行的分解方法主要有兩種,一種是指數(shù)分解方法IDA(Index Decomposition Analysis),一種是結構分解方法SDA(Structural Decomposition Analysis)。相對于SDA方法需要投入產(chǎn)出表數(shù)據(jù)作為支撐,IDA方法因只需使用部門加總數(shù)據(jù),特別適合分解含有較少因素的、包含時間序列數(shù)據(jù)的模型,在環(huán)境經(jīng)濟研究中得到廣泛使用。本文采用IDA類中的LMDI(Log Mean Divisia Index,對數(shù)指標分解方法)對我國碳排放因素進行分解分析。

1 碳排放因素分解:模型構建與分解技術

有關二氧化碳排放的恒等式很多,鑒于我們的關注重點在經(jīng)濟總量、經(jīng)濟結構、能源利用效率和能源消費結構對碳排放的影響,本文采用下述恒等式對我國二氧化碳排放軌跡進行分析:

其中,i表示產(chǎn)業(yè)(或地區(qū)),j表示一次性能源消費種類(煤炭、石油、天然氣);C表示二氧化碳排放總量,Cij表示i產(chǎn)業(yè)(或地區(qū))消耗j種能源的二氧化碳排放量;Q和Qi分別表示經(jīng)濟總量和i產(chǎn)業(yè)(或地區(qū))增加值;E,Ei,Eij分別表示能源消耗總量、i產(chǎn)業(yè)(或地區(qū))的能源消費總量、i產(chǎn)業(yè)(或地區(qū))j種能源的消費量;Si表示i產(chǎn)業(yè)(或地區(qū))增加值所占比重;Ii表示i產(chǎn)業(yè)(或地區(qū))能源消費強度;Mij表示j種能源在i產(chǎn)業(yè)中所占的比重,Uij表示i產(chǎn)業(yè)中消費j種能源的二氧化碳排放系數(shù)。

這樣,在基期和報告期的碳排放量差異可表示為乘法模式和加法模式:

上述分項中分別代表經(jīng)濟活動(經(jīng)濟規(guī)模擴張)、經(jīng)濟結構、能源消耗強度、能源結構和碳排放系數(shù)的變動對總的排放水平的影響。

對于上述公式的因素分解屬于IDA分解分析范疇,主要包括Laspeyres IDA與Divisia IDA兩大類。其中,LMDI屬于Divisia IDA的一個分支,由于具有全分解、無殘差、易使用,以及乘法分解與加法分解的一致性、結果的唯一性、易理解等優(yōu)點而在眾多分解技術中受到重視,目前在許多領域得到廣泛應用。LMDI的主要缺陷在于無法處理具有0值和負值的數(shù)據(jù),但B.W.Ang等人使用“分析極限”(analytical limit)的技巧成功地解決了這一問題。在實際問題中,一般不會出現(xiàn)負值,而對于0值,則可以用一個任意小的數(shù)代替(比如10的-10～-20次方)而不會影響計算結果。

根據(jù)LMDI分解方法(詳細推導過程可參閱B.W.Ang,etc(2003)等),在乘法分解模式下,則有:

在加法分解模式下,則有:

2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文收集了1995,2000,2005和2007年分產(chǎn)業(yè)增加值和各地區(qū)G DP,并根據(jù)相應的G DP平減指數(shù)統(tǒng)一折算成2000年不變價格。同時,收集上述4個年度的分產(chǎn)業(yè)和各地區(qū)煤炭、石油、天然氣消費量,并將它們統(tǒng)一折算成標準量(t標煤)。鑒于各種能源在不同年份碳排放系數(shù)變化率較小以及測度碳排放系數(shù)的技術困難,這里假定它們是不變的,統(tǒng)一使用IPCC提供的默認值測算二氧化碳排放數(shù)據(jù)。因此,在接下來的因素分解過程中,碳排放系數(shù)的變化被假定為貢獻率為0。另外,需要注意的是,這里所指的能源結構僅僅指煤炭、石油、天然氣三種化石能源的結構,不包括其他能源如水電、核電、太陽能、風能等新能源和可再生能源。主要的數(shù)據(jù)來源包括:歷年《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》,以及IPCC提供的《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》。

3 中國碳排放的產(chǎn)業(yè)分解

根據(jù)計算,1995,2000,2005和2007年全國產(chǎn)業(yè)排放的二氧化碳分別為29.4億t,31.4億t,51.1億t和61.1億t。1995-2007年分產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放量及其增長情況見表1。表1顯示,電力、熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)、石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)、化學原料及化學制品制造業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)和煤炭開采和洗選業(yè)6個產(chǎn)業(yè)是最主要的排放大戶。數(shù)據(jù)顯示,1995,2000,2005和2007年這6個產(chǎn)業(yè)分別占到當年總排放量的79.1%,83.7%,89.5%和90.7%。從表1還可以看出,1995-2007年多數(shù)產(chǎn)業(yè)碳排放呈增長態(tài)勢,尤其是6個主要產(chǎn)業(yè)碳排放增長明顯。從碳排放強度看,多數(shù)產(chǎn)業(yè)碳排放強度有所下降,表現(xiàn)出一種向好的發(fā)展態(tài)勢,但下降幅度還比較有限(見表1)。

首先,根據(jù)LMDI乘法分解方法,對中國產(chǎn)業(yè)碳排放進行分解,結果如表2所示。表2顯示,1995-2007年,中國碳排放增長2.080 9倍,其中,產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長(經(jīng)濟總量)導致碳排放增長2.929 7倍,產(chǎn)業(yè)結構的變化導致碳排放增長1.046 6倍,能源利用效率的提高使碳排放保持在原來的0.683 9倍的水平上,能源結構的變動也有助于減排,使碳排放保持在原來的0.992 4倍的水平上。在其中的不同時間段內,產(chǎn)業(yè)規(guī)模的增長始終是導致碳排放增長的主要因素;一般情況下,能源利用效率(能源強度)是促使碳排放減少的主要因素,但在2000-2005年例外,這期間能源利用效率的下降導致碳排放增長1.014倍;從碳排放的角度看,我國的產(chǎn)業(yè)結構處于不斷“劣化”的過程中,產(chǎn)業(yè)結構的“劣化”導致碳排放增長,而能源結構處于不斷“優(yōu)化”的過程中,能源結構的“優(yōu)化”導致碳排放相對減少,但是這兩個因素的貢獻相對都比較小。

其次,根據(jù)LMDI加法分解方法,對中國產(chǎn)業(yè)碳排放進行分解,結果如表3所示。表3顯示,1995-2007年,中國碳排放增加317 388萬t,其中,產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長(經(jīng)濟總量)導致碳排放增加465 555萬t,產(chǎn)業(yè)結構的變化導致碳排放增加19 727萬t,能源利用效率的提高和能源結構的變動分別使碳排放減少164 579萬t和3 316萬t。從碳排放增長的貢獻率來看,1995-2007年產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長的貢獻率為146.7%,產(chǎn)業(yè)結構的貢獻率為6.2%,能源強度的貢獻率為-51.9%,能源結構的貢獻率為-1.0%。如同乘法分解一樣,在其中的不同時間段內產(chǎn)業(yè)規(guī)模的增長始終是導致碳排放增長的主要因素,能源利用效率(能源強度)一般促使碳排放減少(但2000-2005年例外),產(chǎn)業(yè)結構的“劣化”導致碳排放增長,能源結構的“優(yōu)化”導致碳排放相對減少,但后兩個因素的貢獻相對都比較小。

考核是對實習工作的總結和升華.實習考核主要包括實習出勤情況、實習過程中的表現(xiàn)和實習報告的質量等方面.考核工作對學生是有益的促進作用，學生們普遍都表示通過認識實習對化工過程有了一定的了解，對化工原理課程的學習是有幫助的.也有人通過小論文的形式作為考核的辦法，提高選題寫作的能力[5].

表1 1995-2007年不同產(chǎn)業(yè)的CO2排放總量、排放強度與排放因素分解Tab.1 1995-2007 quantity,intension and decomposition of carbon dioxide emission according to industry classification

表2 1995-2007年中國產(chǎn)業(yè)碳排放因素分解(乘法)Tab.2 1995-2007 Decomposition of China’s industrialcarbon emissions(multiplication)

分產(chǎn)業(yè)看,大多數(shù)產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)為:產(chǎn)業(yè)規(guī)模是導致碳排放增長最主要的因素,而能源利用效率的提高是促使碳排放減少的主要因素(見表1)。在6個最主要的碳排放“大戶”產(chǎn)業(yè)中,規(guī)模因素均導致了碳排放增長,電力熱力的生產(chǎn)和供應業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延業(yè)、化學原料及化學制品制造業(yè)、煤炭開采和洗選業(yè)由于在經(jīng)濟結構中的份額增加而使其碳排放進一步增長,石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)由于在經(jīng)濟結構中的份額減少而使其碳排放減少,能源利用和能源結構因素一般使得產(chǎn)業(yè)碳排放減少,但是石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)屬于例外情況。

表3 1995-2007年中國產(chǎn)業(yè)碳排放因素分解(加法)Tab.3 1995-2007 decomposition of China’s industrial carbon emissions(addition)

4 中國碳排放的地區(qū)分解

匯總各個地區(qū)碳排放量,得到1995、2000、2005和2007年全國產(chǎn)業(yè)排放的二氧化碳分別為33.5億t,36.2億t,62.6億t和75.4億t,這些遠比從產(chǎn)業(yè)層面匯總得出的數(shù)據(jù)高。由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺乏,分地區(qū)數(shù)據(jù)不包括西藏數(shù)據(jù)。重慶在成為直轄市之前的1995年數(shù)據(jù)是根據(jù)四川省重慶市相關數(shù)據(jù)估算而來。這種差異主要來源于兩個途徑:一是統(tǒng)計口徑的差異,地區(qū)層面的統(tǒng)計包括生活消費能源排放的二氧化碳,而產(chǎn)業(yè)層面不包括;二是統(tǒng)計部門不一致,全國產(chǎn)業(yè)層面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計由國家統(tǒng)計局負責,地區(qū)層面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計由地方統(tǒng)計部門負責,由于這種不一致,使得相同年度的能源消費全國數(shù)據(jù)和地方匯總數(shù)據(jù)出入很大,地方匯總數(shù)據(jù)往往大于全國數(shù)據(jù)。這種差異并不妨礙接下來的分析,因為地區(qū)層面的因素分解主要用于說明地區(qū)排放問題,不涉及產(chǎn)業(yè)排放問題。

從地區(qū)二氧化碳排放總量來看,2007年,山東、山西、河北排放超過5億t,河南、遼寧、江蘇排放超過4億t,內蒙古、廣東、浙江超過3億t,這些地區(qū)同時也是1995-2007年排放增幅最大的地區(qū)。上述9個地區(qū)二氧化碳排放量占到全國排放總量的一半以上份額,就1995-2007年排放增幅而言,上述9個地區(qū)增幅占到全國增幅的6成以上。從碳排放強度看,除寧夏和海南外,碳排放強度均出現(xiàn)下降,表現(xiàn)出一種向好的發(fā)展態(tài)勢,但下降幅度總體來說比較有限,存在進一步下降的巨大空間。

根據(jù)LMDI乘法分解方法,對中國地區(qū)碳排放進行分解,結果如表4所示。表4顯示,1995-2007年,中國碳排放增長2.247 8倍,其中,經(jīng)濟總量的擴張導致碳排放增長為原來的3.660 3倍,地區(qū)結構的變化、能源利用效率的提高和能源結構的變動分別使碳排放減少到0.988 1倍、0.623 1倍和0.997 1倍的水平上。分時間段看,地區(qū)經(jīng)濟總量的擴張始終是導致碳排放增長的主要因素,能源利用效率的提高是促使碳排放減少的主要因素,地區(qū)結構和能源結構變動因素對碳排放增長影響都很小。

表4 1995-2007年中國地區(qū)碳排放因素分解(乘法)Tab.4 1995-2007 Decomposition of China’s regional carbon emissions(multiplication)

根據(jù)LMDI加法分解方法,對中國地區(qū)碳排放進行分解,結果如表5所示。表5顯示,1995-2007年,中國碳排放增加418 309萬t,其中,地區(qū)經(jīng)濟總量擴張導致碳排放增加670 131萬t,產(chǎn)業(yè)結構的變化、能源利用效率的提高和能源結構的變動導致碳排放分別減少6 208萬t、244 288萬t和1 524萬t。從碳排放增長的貢獻率來看,1995-2007年產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長的貢獻率為160.2%,產(chǎn)業(yè)結構的貢獻率為-1.5%,能源強度的貢獻率為-58.4%,能源結構的貢獻率為-0.4%。如同乘法分解一樣,在其中的不同時間段內地區(qū)經(jīng)濟規(guī)模的增長始終是導致碳排放增長的主要因素,能源利用效率始終是促使碳排放減少的主要因素,地區(qū)結構因素和能源結構因素傾向于減少碳排放(個別時間段例外),但這兩個因素的貢獻相對都很小。

分地區(qū)看,各地區(qū)經(jīng)濟規(guī)模的增長無一例外地導致碳排放增長;除寧夏、海南外,能源強度因素均導致碳排放減少;東北地區(qū)和部分中西部地區(qū)的省份由于在全國經(jīng)濟總量中所占份額下降,使得地區(qū)結構因素促使其二氧化碳排放減少,而大多數(shù)地區(qū)能源結構的變化導致二氧化碳排放減少,但后兩個因素所發(fā)揮的作用一般都較小(見圖1)。

5 結 論

本文構建了一個包括經(jīng)濟總量、經(jīng)濟結構、能源利用效率、能源結構等變量的碳排放恒等式:C=ΣijQSiIiMijUij,運用LMDI方法對1995-2007年中國碳排放進行了產(chǎn)業(yè)層面和地區(qū)層面的因素分解,結果發(fā)現(xiàn):

(1)經(jīng)濟規(guī)?？偭康臄U張是中國碳排放繼續(xù)高速增長的最主要原因。

(2)能源利用效率的提高是抑制碳排放增長最主要的因素,但是某些時間段、部分產(chǎn)業(yè)和個別地區(qū)做的并不好,存在能源利用效率下降導致碳排放增長的情況。

圖1 1995-2007年各地區(qū)二氧化碳排放因素分解Fig.1 1995-2007 Decomposition of regional carbon dioxide emission

(3)經(jīng)濟結構(產(chǎn)業(yè)結構和地區(qū)結構)的變化對碳排放增長有影響作用,但總體而言,作用相對較小,潛力還沒有發(fā)揮出來。

(4)能源結構(這里指煤炭、石油、天然氣三種化石能源的結構)的變化對碳排放增長影響十分有限。

考慮到未來一段時間內中國經(jīng)濟還將繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢,當前各地區(qū)在促進地方經(jīng)濟高速增長方面均持十分積極的態(tài)度,因此,試圖通過調整經(jīng)濟發(fā)展速度和地區(qū)經(jīng)濟結構的方法來控制中國二氧化碳排放是不現(xiàn)實的。由于中國是一個發(fā)展中的大國,當前各種產(chǎn)業(yè)都有其存在發(fā)展的空間,因此,短時間內試圖通過調整產(chǎn)業(yè)結構來顯著降低二氧化碳排放也是不可能的,但是,在產(chǎn)業(yè)內部大力推進產(chǎn)業(yè)內升級,特別是工藝創(chuàng)新、工藝升級達到節(jié)能減排的目的則是可能的,這實際上是提高能源利用效率的途徑。不過,從長遠來看,產(chǎn)業(yè)結構調整和產(chǎn)業(yè)結構升級來降低二氧化碳排放則是一個可行的選擇。中國能源資源的稟賦決定了試圖調整化石能源內部結構來達到減排的目的也是不現(xiàn)實的,但是,通過大力發(fā)展可再生能源和新能源來優(yōu)化能源結構達到減排的目的則是可能的。由此可見,當前降低二氧化碳排放最主要的途徑是提高能源利用效率,從歷史情況看,我國能源利用效率狀況不容樂觀,但這也為未來提高能源利用效率提供了巨大空間。

表5 1995-2007年中國地區(qū)碳排放因素分解(加法)Tab.5 1995-2007 Decomposition of China’s regional carbon emissions(addition)

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Decomposition of Chinaπs Carbon Emissions:Based on LMDI Method

GUO Chao2xian
(Institute of Industrial Economics of Chinese Academy of Social Sciences,Beijing 100836,China)

Carbon emission is a hot issue nowadays.How to evaluate various factorsπ contribution to carbon emission is important in finding some key factors to reduce carbon emission.The paper constructs a carbon emission identity,based on economic gross,economic structure,energy efficiency,energy consumption structure,emissions parameters,and uses LMDI method to decompose Chinaπs carbon emissions in 1995-2007 at industrial and regional levels.The results show that expansion of economic scale is the most important factor for the continuous carbon emissions growth and the improvement of energy efficiency is the most important to inhibit carbon emissionsπgrowth.The changes of industrial structure,regional structure and fossil energy structure have limited impact on carbon emissions and their potentials have not been realized.Finally,the paper proposes some advice for the next step.

carbon emission;LMDI method;industrial decomposition;regional decomposition

F206

A

1002-2104(2010)12-0004-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.12.002

2010-11-14

郭朝先,博士,副教授,主要研究方向為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、安全生產(chǎn)、資源環(huán)境等。

3該文是國家社會科學基金重大項目(編號:09&ZD035)以及中國社會科學院重大課題“全球競爭格局變化與中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢”的階段性成果。

(編輯:李 琪)