河南省碳排放因素分解及關(guān)聯(lián)分析

李炎麗，梁 浩，梁保松

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與管理科學(xué)學(xué)院，河南鄭州450002)

氣候變暖已嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的生存與發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的惡化也給人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展敲響了警鐘.在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)日益受到各國(guó)的關(guān)注.發(fā)展低碳技術(shù)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的低碳發(fā)展道路將成為人類(lèi)應(yīng)對(duì)氣候變化的最根本、最現(xiàn)實(shí)的選擇.中國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中的、負(fù)責(zé)任的大國(guó)，也對(duì)碳減排做出了積極的承諾.哥本哈根會(huì)議上，中國(guó)政府承諾到2020年中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量比2005年下降40% ～50%.碳排放及其影響因素的分解研究一直是碳排放領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，研究理論日漸完善，研究方法日趨成熟，研究?jī)?nèi)容也更加廣泛.在宏觀層面上，徐國(guó)泉等［1］采用對(duì)數(shù)平均權(quán)重Divisia分解法分析了能源結(jié)構(gòu)、能源效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素的變化對(duì)中國(guó)人均碳排放的影響;王中英等［2］采用相關(guān)分析方法探討了中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)與碳排放量的關(guān)系;胡初枝等［3］基于EKC模型，采用平均分配余量的方法探究了經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和碳排放強(qiáng)度對(duì)碳排放的貢獻(xiàn).在區(qū)域?qū)用嫔希w欣等［4］采用LMDI分解法分析了江蘇省經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步與能耗結(jié)構(gòu)4個(gè)因素對(duì)其碳排放增量的影響;帥通等［5］采用IPCC提出的碳排放計(jì)算方法探討了上海市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)對(duì)其碳排放量的影響.本研究以IPCC［6］(Intergovernmental Panel on Climate Change)碳排放計(jì)算指南和灰色關(guān)聯(lián)度分析方法為基礎(chǔ)，利用河南省1995—2009年的數(shù)據(jù)，分析了河南省的碳排放現(xiàn)狀，探究了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源效率、能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)特征4個(gè)因素對(duì)河南省碳排放的影響與關(guān)聯(lián)度，并提出了相關(guān)減排建議.

1 河南省碳排放現(xiàn)狀與碳排放測(cè)算

1.1 河南省碳排放現(xiàn)狀

河南是名副其實(shí)的碳排放大省，2010年《河南統(tǒng)計(jì)年鑒》［7］數(shù)據(jù)顯示，2009年，全省 SO2排放量135.50 萬(wàn) t，煙塵排放量59.70 萬(wàn) t，工業(yè)粉塵排放量24.91萬(wàn)t，工業(yè)固體廢物生產(chǎn)量10 786萬(wàn)t，廢水排放總量333 980萬(wàn)t，化學(xué)需氧量(COD)排放量626 228 t，氨氮排放量75 241 t.全省能耗總量近1.98億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭消費(fèi)比重達(dá)到88.2%.

1.2 河南省碳排放測(cè)算

碳排放包括人工排放和自然排放.本研究?jī)H對(duì)煤、石油、天然氣能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放進(jìn)行測(cè)算.根據(jù)IPCC碳排放計(jì)算指南，按文獻(xiàn)［8］的研究成果，能源消費(fèi)碳排放量計(jì)算公式為

式中:A為碳排放量，以萬(wàn)t碳衡量;Bi為能源i的消費(fèi)量，按萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算;Ci為能源i碳排放系數(shù);i為能源種類(lèi).數(shù)據(jù)來(lái)自2010年《河南統(tǒng)計(jì)年鑒》和1995—2010年《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中的河南能源平衡表，并以各類(lèi)能源對(duì)標(biāo)準(zhǔn)煤的參考系數(shù)進(jìn)行處理(表1).根據(jù)文獻(xiàn)［9，10］，收集有關(guān)能源消耗的碳排放系數(shù)(表2)，最終取其平均值作為各能源消耗碳排放系數(shù).

表1 各種能源折標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)Table 1 Reference coefficient of converting different energy into standard coal

表2 各類(lèi)能源的碳排放系數(shù)Table 2 Carbon emission coefficient of different energy

根據(jù)公式(1)，利用河南省1995—2009年的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，得河南省的碳排放量、碳排放強(qiáng)度(單位GDP碳排放量)和人均碳排放量(表3)，以及3個(gè)產(chǎn)業(yè)的碳排放量和碳排放強(qiáng)度 (表4).其中，第1產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)主要包括農(nóng)、林、牧、漁、水利;第2產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)主要包括工業(yè)和建筑業(yè);第3產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)主要包括交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、郵政業(yè)、批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，生活消費(fèi)和其他.3個(gè)產(chǎn)業(yè)的碳排放量依據(jù)其能源消費(fèi)量進(jìn)行測(cè)算.能源消費(fèi)量是指《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中的終端能源消費(fèi)量.

1.3 結(jié)果與分析

由表3看出，河南省的碳排放量由1995年的4 551.41 萬(wàn) t增長(zhǎng)到 2009 年的 13 815.96 萬(wàn) t，年平均增長(zhǎng)8.41%.碳排放增加是由于能源消費(fèi)增多所致，將碳排放量與能源消費(fèi)量對(duì)比發(fā)現(xiàn)，碳排放量與能源消費(fèi)量增長(zhǎng)趨勢(shì)相同(圖1).尤其是2003以來(lái)，能源消費(fèi)碳排放量顯著增長(zhǎng)，能源消費(fèi)

量增幅顯著，2003年河南省能源消費(fèi)量(以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))為10 595萬(wàn)t，2009年增長(zhǎng)到19 751萬(wàn)t.碳排放強(qiáng)度反映其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)對(duì)減緩氣候變化的貢獻(xiàn).河南省1995—2009年的碳排放強(qiáng)度持續(xù)下降，1995 年碳排放強(qiáng)度為 1.523 t·萬(wàn)元－1，2009年下降到0.709 t·萬(wàn)元－1.與碳排放強(qiáng)度表現(xiàn)特征相反，人均碳排放量以7.71%的年增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng)，1995年河南省人均碳排放量為0.50 t·人－1，2009 年增至 1.39 t·人－1.總體來(lái)看，河南省碳排放量增幅較大，人均碳排放量與碳排放強(qiáng)度需要進(jìn)一步降低.

表3 河南省1995—2009年碳排放量、碳排放強(qiáng)度和人均碳排放量Table 3 Carbon emissions，carbon emission intensity and per capita carbon emissions of Henan Province in 1995—2009

由表4看出，河南省1995—2009年3個(gè)產(chǎn)業(yè)終端能源利用的碳變化中，與1995年相比，2009年河南省第1產(chǎn)業(yè)碳排放增長(zhǎng)42.91%，第2產(chǎn)業(yè)碳排放增長(zhǎng) 211.15%，第 3產(chǎn)業(yè)碳排放增長(zhǎng)35.44%，第2產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)最快.2003年以來(lái)，第2產(chǎn)業(yè)碳排放量迅速增加，而且第2產(chǎn)業(yè)的碳排放量遠(yuǎn)大于第1產(chǎn)業(yè)和第3產(chǎn)業(yè).河南省能源消耗以煤炭為主，同時(shí)煤炭的碳排放系數(shù)較大，河南省終端能源利用的碳排放主要在第2產(chǎn)業(yè)，2009年河南省第2產(chǎn)業(yè)碳排放量為4 582.33萬(wàn)t，占3大產(chǎn)業(yè)碳排放總量的79.88%.

從碳排放強(qiáng)度來(lái)看，河南省3個(gè)產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度都呈下降趨勢(shì)，這與技術(shù)進(jìn)步、能源效率的提高有很大的關(guān)系.與1995年相比，2009年河南省第1產(chǎn)業(yè)碳排放強(qiáng)度下降60.62%，第2產(chǎn)業(yè)碳排放強(qiáng)度下降60.58%，第3產(chǎn)業(yè)碳排放強(qiáng)度下降80.27%，第3產(chǎn)業(yè)的下降幅度最大.從整體來(lái)看，第2產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度明顯高于第1產(chǎn)業(yè)和第3產(chǎn)業(yè)，2009年第2產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度為0.42 t·萬(wàn)元－1，第1產(chǎn)業(yè)和第3產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度分別僅為0.05 t·萬(wàn)元－1和 0.18 t·萬(wàn)元－1.由此說(shuō)明，河南省終端能源碳排放強(qiáng)度的降低主要在第2產(chǎn)業(yè).

2 河南省碳排放影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析步驟

灰色關(guān)聯(lián)分析是分析灰色系統(tǒng)中各因素間關(guān)聯(lián)程度的一種量化方法［11］，碳排放受社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然、生態(tài)、技術(shù)等多方面的影響，是一個(gè)隨機(jī)變化的灰色量，非常適合灰色關(guān)聯(lián)分析，其步驟如下:

(1)選擇參考序列和比較序列

式(2)為參考序列;式(3)為比較序列;k為觀測(cè)值數(shù)，k=1，2，…，n;i為比較序列個(gè)數(shù)，i=1，2，…，m.

(2)指標(biāo)值規(guī)范化處理規(guī)范后的數(shù)列x'0(k)作為參考序列，x'i(k)作為比較序列.

(3)計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

式中:ξi(k)為關(guān)聯(lián)系數(shù)(i=1，2，…，m;k=1，2，…，n);ζ為分辨系數(shù)，ξ∈(0，1)，一般取 ζ=0.5.

(4)計(jì)算關(guān)聯(lián)度

按照計(jì)算出的關(guān)聯(lián)度大小排列關(guān)聯(lián)序，關(guān)聯(lián)度越大，說(shuō)明比較序列對(duì)參考序列的影響越大.

2.2 數(shù)據(jù)描述及關(guān)聯(lián)度分析

2.2.1 數(shù)據(jù)描述 以已測(cè)算的河南省1995—2009年碳排放總量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，選取河南省1995—2009年的人口、經(jīng)濟(jì)、能源數(shù)據(jù)，用人均GDP度量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，用單位GDP能耗表示能源效率，用第2產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重表示產(chǎn)業(yè)特征［12］，用煤炭消費(fèi)在一次能源消費(fèi)中的比例表示能源結(jié)構(gòu)，分析河南省碳排放受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源效率、能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)特征4個(gè)因素的影響程度.

以河南省1995—2009年碳排放量為參考序列，河南省1995—2009年人均 GDP、單位GDP能耗、能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)特征作為比較序列，按照公式(6)計(jì)算，河南省碳排放與人均GDP的關(guān)聯(lián)度為0.603 9，與單位 GDP 能耗的關(guān)聯(lián)度為 0.895 9，與能源結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度為0.833 5，與產(chǎn)業(yè)特征的關(guān)聯(lián)度為 0.905 9.

2.2.2 碳排放關(guān)聯(lián)分析 碳排放與產(chǎn)業(yè)特征的關(guān)聯(lián)度(0.905 9)最大，這說(shuō)明產(chǎn)業(yè)特征對(duì)河南省碳排放影響最大.河南省作為一個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省和新興工業(yè)大省，其低效農(nóng)業(yè)和低效工業(yè)都對(duì)河南省碳排放的增量有重大貢獻(xiàn).河南省1995—2009年第2產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重持續(xù)增長(zhǎng)，始終保持在50%左右，尤其自2005年以來(lái)，河南省第2產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重增至50%以上，2009年河南省第2產(chǎn)業(yè)的比重已達(dá)到56.52%，而第3產(chǎn)業(yè)的比重始終在30%左右.2009年河南省第3產(chǎn)業(yè)的比重僅為29.26%，說(shuō)明河南省未來(lái)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)任重道遠(yuǎn).

碳排放與能源效率的關(guān)聯(lián)度(0.895 9)也很大，這說(shuō)明河南省能源利用效率不高.從能源強(qiáng)度來(lái)看，產(chǎn)業(yè)不同能源強(qiáng)度也不同，耗能低的產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度低.在同行業(yè)中，技術(shù)水平低的能源強(qiáng)度高.河南省1995—2009年單位GDP能耗逐年降低，2009降到1.01 t· 萬(wàn)元－1，但從整體來(lái)看，河南省能源利用效率的降低力度不夠，有待進(jìn)一步提高，尤其要著重從第2產(chǎn)業(yè)的能耗利用強(qiáng)度入手，降低重工業(yè)的比重.同時(shí)，在固定資產(chǎn)投資方面，需要進(jìn)一步降低化工產(chǎn)業(yè)、設(shè)備制造業(yè)、金屬冶煉業(yè)等高碳排放行業(yè)的投資份額.

碳排放與能源結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度(0.833 5)也很大，這說(shuō)明河南省的能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整和優(yōu)化.在一定程度上，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的碳排放量高低主要取決于其能源結(jié)構(gòu)，能源結(jié)構(gòu)合理，高排放的能源所占比例低，則碳排放量就小.河南省是一個(gè)典型的能源生產(chǎn)大省和能源消費(fèi)大省，且能源結(jié)構(gòu)中以高碳能源為主，煤炭仍舊占主導(dǎo)地位，1995—2009年煤炭消費(fèi)比重均在86.5%以上.河南省應(yīng)大力發(fā)展新能源，特別是太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等清潔能源，加強(qiáng)引進(jìn)和吸收先進(jìn)的節(jié)能技術(shù).

碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的關(guān)聯(lián)度(0.603 9)較大，這說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也是影響碳排放增長(zhǎng)的一個(gè)重要因素.人均GDP的高低反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展刺激能源消費(fèi)，導(dǎo)致碳排放逐年增加.一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)庫(kù)茲涅茨曲線，環(huán)境壓力與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間呈倒“U”型曲線關(guān)系(EKC曲線).在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期，環(huán)境會(huì)伴隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而不斷惡化，經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段，環(huán)境惡化會(huì)得到遏止，并隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展而好轉(zhuǎn).按照河南省目前的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)情況，河南省碳排放量將隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而增加，其中尤以工業(yè)增長(zhǎng)碳排放最為顯著.

3 結(jié)論與對(duì)策

3.1 結(jié)論

1)河南省1995—2009年能源利用碳排放總量持續(xù)增長(zhǎng)，并與能源消費(fèi)量增長(zhǎng)趨勢(shì)相同，2009年碳排放總量達(dá)到13 815.96萬(wàn)t.同時(shí)，碳排放強(qiáng)度持續(xù)下降，2009年碳排放強(qiáng)度降到 0.71 t·萬(wàn)元－1.

2)河南省終端能源利用碳排放量的增長(zhǎng)與碳排放強(qiáng)度的降低均主要在第2產(chǎn)業(yè).河南省第2產(chǎn)業(yè)的比重較大，形成“2﹥3﹥1”順序的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，表明河南省減排壓力仍然很大.

3)采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，定量分析了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源效率、能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)特征4個(gè)因素對(duì)碳排放的影響程度.研究顯示，4個(gè)因素對(duì)河南省碳排放的影響程度依次是產(chǎn)業(yè)特征、能源效率、能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平.

3.2 對(duì)策與建議

1)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu).一方面，減少產(chǎn)業(yè)部門(mén)對(duì)能源的依賴(lài)程度，限制和淘汰高碳產(chǎn)業(yè)，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè).尤其在工業(yè)領(lǐng)域，通過(guò)結(jié)構(gòu)性調(diào)整減少能源消耗，加大科技創(chuàng)新的力度，大力發(fā)展能耗低的機(jī)械、電子、汽車(chē)等現(xiàn)代裝備制造業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè).同時(shí)，加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)控力度，使低碳排放產(chǎn)業(yè)如服務(wù)類(lèi)產(chǎn)業(yè)在在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮更大的作用.此外，適當(dāng)運(yùn)用政策引導(dǎo)，鼓勵(lì)并扶持綠色產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)，制定高碳產(chǎn)業(yè)等稅收政策，發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，繼續(xù)增加第3產(chǎn)業(yè)的比重.

2)提高能源利用效率.減少單位GDP能耗是減少碳排放量的重要選擇.一方面，大力發(fā)展高新節(jié)能技術(shù)，吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的能源利用和碳減排技術(shù)，建立技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，提高能源利用效率的技術(shù)創(chuàng)新步伐，加速現(xiàn)有技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，尤其是在高耗能的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品上面，應(yīng)增加科研投入，創(chuàng)造低能耗的技術(shù)和產(chǎn)品.同時(shí)，深入開(kāi)展清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)以及碳捕捉和碳封存技術(shù)能力建設(shè).此外，還應(yīng)積極建立促進(jìn)能源高效利用的引導(dǎo)和激勵(lì)機(jī)制，制定節(jié)能的相關(guān)制度、政策，不斷完善節(jié)能減排的評(píng)價(jià)、管理體制.

3)調(diào)整能源結(jié)構(gòu).改善能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，碳排放將得到極大的緩解.一方面，改變以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，降低煤類(lèi)能源所占比重，增加石油、天然氣、水電、核電所占比重，尤其是熱、電能源的比重，將對(duì)碳減排起很大貢獻(xiàn).同時(shí)，大力發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、水電、生物質(zhì)能等清潔能源，提高可再生資源的比例.在增加能源總量的同時(shí)，更注重能源的品質(zhì)，這不僅有助于減少碳排放量，而且有助于能源的長(zhǎng)期供應(yīng)和能源安全.

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