依靠技術(shù)進(jìn)步實(shí)行制造業(yè)碳減排
——基于制造業(yè)30個(gè)分行業(yè)碳排放的分解分析

孫 寧

（南京信息工程大學(xué)中國制造業(yè)發(fā)展研究院，江蘇 南京 210044）

依靠技術(shù)進(jìn)步實(shí)行制造業(yè)碳減排
——基于制造業(yè)30個(gè)分行業(yè)碳排放的分解分析

孫 寧

（南京信息工程大學(xué)中國制造業(yè)發(fā)展研究院，江蘇 南京 210044）

采用LMDI分解分析方法定量探討了2003—2008年影響制造業(yè)30個(gè)分行業(yè)二氧化碳排放的主要因素。結(jié)果表明技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致的能源強(qiáng)度降低是使得制造業(yè)所有分行業(yè)碳排放減少的最主要因素，充分印證了技術(shù)進(jìn)步具有顯著的碳減排效應(yīng)，是制造業(yè)實(shí)行碳減排的根本途徑。最后依據(jù)上述研究結(jié)果，提出了我國制造業(yè)依靠技術(shù)進(jìn)步實(shí)行碳減排的相關(guān)政策建議。

制造業(yè)；LMDI方法；碳減排；技術(shù)進(jìn)步

1 引言

IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）報(bào)告［1］顯示2004年化石能源消費(fèi)導(dǎo)致的二氧化碳排放量占全球溫室氣體總排放量的56.6%，可見化石能源消費(fèi)是二氧化碳排放最主要的來源，也是導(dǎo)致全球氣候變化的主因，因此碳減排的關(guān)鍵就在于如何減緩化石能源消費(fèi)所排放的二氧化碳。對(duì)于我國來講，制造業(yè)是化石能源消費(fèi)大戶，據(jù) 《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2008》統(tǒng)計(jì)，2007年我國能源消費(fèi)總量的92.7%來自于化石燃料，當(dāng)年我國制造業(yè)能源消費(fèi)量占總量的58.79%，消耗了36.42%的煤炭，98.32%的焦炭，95.95%的原油和47.93%的天然氣。顯然，制造業(yè)是我國主要的碳排放源，是重點(diǎn)減排對(duì)象。

當(dāng)前我國制造業(yè)正面臨著日益嚴(yán)峻的碳減排壓力。2009年11月26日我國政府已經(jīng)明確提出了碳減排目標(biāo)：到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，并且此碳減排目標(biāo)已經(jīng)作為約束性指標(biāo)納入我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長期規(guī)劃，這就意味著未來我國制造業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將直面來自碳減排壓力的考驗(yàn)。因此制造業(yè)作為二氧化碳排放大戶，針對(duì)其展開有關(guān)碳減排的研究對(duì)于我國碳減排工作的科學(xué)開展以及未來碳減排目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)意義重大。

雖然目前有關(guān)碳減排研究方興未艾，但是這些研究大多聚焦在國家、區(qū)域、碳密集部門等宏觀方面［2］，如陳文穎等［3-4］采用中國 MARKAL-MACRO 模型，研究實(shí)施不同碳減排目標(biāo)對(duì)中國能源系統(tǒng)以及GDP增長的可能影響；何建坤等［5］探討了我國碳減排的近期形勢(shì)和遠(yuǎn)期發(fā)展趨勢(shì)；魏一鳴等［6］剖析了我國碳排放的現(xiàn)狀和未來趨勢(shì)、探討了我國限排增匯的潛力、可行的減排措施以及實(shí)施不同的減排政策對(duì)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響；潘家華等［7］基于維護(hù)發(fā)展中國家人文發(fā)展權(quán)的需要，以人均累積排放概念作為分析工具設(shè)計(jì)了各種不同的碳排放權(quán)分配方案。這些研究都是在宏觀層面揭示我國實(shí)行碳減排工作的重要性和必要性，并提出相應(yīng)的碳減排政策建議。但是從行業(yè)中觀層面展開的碳減排研究尚不多見，具體深入地分析有關(guān)制造業(yè)碳減排的研究就更少。

基于目前研究的相對(duì)缺失以及制造業(yè)對(duì)于我國碳減排工作的重要意義，本文擬采用LMDI分解分析方法來定量探討影響30個(gè)制造業(yè)分行業(yè)CO2排放變化的主要因素，據(jù)此印證技術(shù)進(jìn)步的碳減排效應(yīng)，并提出相應(yīng)的制造業(yè)依靠技術(shù)進(jìn)步實(shí)行碳減排的政策建議。

2 研究方法介紹

2.1 制造業(yè)CO2排放估算方法

本文的研究首先要估算制造業(yè)各行業(yè)終端能源消耗所導(dǎo)致的CO2排放，為了得到相對(duì)準(zhǔn)確的估算結(jié)果，采用如下方法：

（1）基本估算公式：根據(jù)制造業(yè)行業(yè)消耗的化石能源量，各能源的固碳率取1，可估算：

其中E的種類同歷年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》中統(tǒng)計(jì)各分行業(yè)能源消耗量時(shí)的統(tǒng)計(jì)種類，β根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中的熱值數(shù)據(jù)和碳排放系數(shù)計(jì)算所得，具體如表1所示。

（2）考慮碳氧化率：碳氧化率即碳原子氧化成為CO2的比率，制造業(yè)30個(gè)分行業(yè)的碳氧化率很難找到，根據(jù)前人的研究結(jié)果，采用部分行業(yè)的平均值代替，如表2所示。

（3）考慮電力消耗產(chǎn)生的CO2排放：我國的電力生產(chǎn)主要靠火電（基本上是靠燒煤），因此制造業(yè)消耗電力實(shí)際上就是在消耗化石能源，因此全面考量制造業(yè)的CO2排放情況有必要將其電力消耗產(chǎn)生的部分也計(jì)算在內(nèi)，我們按照（2）式將制造業(yè)電力消耗折算成煤炭消耗：

其中，當(dāng)年火電比重依據(jù)歷年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》中的“電力平衡表”計(jì)算；折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)與折煤炭系數(shù)來自《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2008》。

2.2 LMDI分解分析方法

有關(guān)碳排放影響因素的分解分析方法很多，目前尚沒有一種公認(rèn)的特別有優(yōu)勢(shì)的方法。Ang對(duì)比了一些常用的方法，認(rèn)為LMDI法具備扎實(shí)的理論背景、且可操作性強(qiáng)比較實(shí)用，不失為一種相對(duì)較好的分解方法［8］。近年來該方法在碳排放研究領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用，如 Lan-cui Liu 等［9］采用 LMDI方法分析了1998—2005年我國36個(gè)工業(yè)部門能源消耗導(dǎo)致的碳排放的影響因素；Shrestha R.M.等［10］同樣采用該方法研究了15個(gè)國家能源部門的碳排放影響要素分解。同時(shí)Ang［11］亦指出LMDI方法沒有殘差，并且能夠處理出現(xiàn)零值的情況。正好我國制造業(yè)的一些行業(yè)的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)存在零值，因此選用LMDI法就顯得特別合適。

制造業(yè)CO2排放變化可以分解為自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化、終端能源強(qiáng)度變化、不同能源品種的碳排放系數(shù)變化（本文僅討論電力碳排放率的變化），具體如（3）和（4）式所示：

其中CO2指我國制造業(yè)CO2排放量；ΔCO2指我國制造業(yè) CO2排放 0-T年的變化；ΔCO2ecd、ΔCO2str、ΔCO2eni、ΔCO2mix、ΔCO2emf分別指 0-T年的制造業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（規(guī)模變化）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、能源強(qiáng)度變化、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化、CO2排放率變化對(duì)CO2排放的影響；i指不同的制造業(yè)分行業(yè)，i=1,2…30；j指能源種類，包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣、電力，j=1,2…9；Q指制造業(yè)總產(chǎn)值；Qi指i行業(yè)產(chǎn)值；Ei指i行業(yè)能源消費(fèi)總量；Eij指i行業(yè)能源j的消費(fèi)量；CO2ij指i行業(yè)j能源消費(fèi)產(chǎn)生的CO2排放量；Si等于，指i行業(yè)產(chǎn)值占制造業(yè)總產(chǎn)值的比重；Ii等于,指i行業(yè)的能源強(qiáng)度；eij等于，指i行業(yè)能源j消費(fèi)量占該行業(yè)總能源消費(fèi)量的比重；Rij等于，指i行業(yè)能源j的CO2排放率。

3 LMDI分解結(jié)果分析

運(yùn)用LMDI法的時(shí)間序列分解方式［9］對(duì)2003—2008年我國制造業(yè)30個(gè)分行業(yè)CO2排放的影響因素進(jìn)行分解，得到了這些影響因素對(duì)制造業(yè)CO2排放變化的定量貢獻(xiàn)，如表3所示。

3.1 經(jīng)濟(jì)增長的影響

從表3看，顯然經(jīng)濟(jì)增長是制造業(yè)各行業(yè)碳排放增加的主要因素，這與我國近年來制造業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張較快有關(guān)。其中“石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)”、“黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)”、“化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)”和“非金屬礦物制品業(yè)”這4個(gè)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長使得制造業(yè)CO2排放增加了約287142.79萬噸CO2，占制造業(yè)經(jīng)濟(jì)增長導(dǎo)致CO2排放增量的84.44%?？梢娺@4個(gè)行業(yè)是制造業(yè)碳排放密集行業(yè)，應(yīng)該成為重點(diǎn)減排行業(yè)。

3.2 能源強(qiáng)度的影響

能源強(qiáng)度下降，說明能源利用效率提高，這主要是由于技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致的。表3顯示所有制造業(yè)分行業(yè)都由于能源強(qiáng)度下降而使得其CO2排放減少，2003—2008年制造業(yè)由于能源強(qiáng)度下降減排的CO2達(dá)204107.54萬噸，這就反映了技術(shù)進(jìn)步的碳減排效應(yīng)。其中上述4個(gè)碳排放密集行業(yè)的CO2排放減量最大，達(dá)169713.64萬噸，占能源強(qiáng)度導(dǎo)致的制造業(yè)CO2總減量的83.15%；由此可見，依靠技術(shù)進(jìn)步努力提高制造業(yè)各行業(yè)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平、提高清潔能源的利用率以便提高能源利用效率，從而促進(jìn)制造業(yè)能源強(qiáng)度的進(jìn)一步下降，是制造業(yè)實(shí)行碳減排的根本途徑。

3.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響

2003—2008年我國制造業(yè)有16個(gè)行業(yè)由于其產(chǎn)值比重下降使得制造業(yè)CO2排放減少，多數(shù)為輕工業(yè)部門，總減量約為6044萬噸，減量顯著的為“紡織業(yè)”、“造紙及紙制品業(yè)”、“化學(xué)纖維制造業(yè)”等。其余14個(gè)行業(yè)由于其產(chǎn)值比重增加而使得制造業(yè)CO2排放增加，總增量約為41239萬噸，其中“黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)”的增量最大，達(dá)23993.44萬噸，占產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化總增量的68.17%。此外“有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)”、“石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)”、“化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)”的增量也比較大?？梢娢覈圃鞓I(yè)碳排放的總體產(chǎn)業(yè)格局還是以碳排放密集的重化工業(yè)部門為主，因此進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步淘汰碳排放密集的落后重化工業(yè)，對(duì)于制造業(yè)碳減排有著積極的作用。

3.4 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的影響

表3的結(jié)果說明制造業(yè)終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化尚未表現(xiàn)出碳減排效應(yīng)，2003—2008年其變化導(dǎo)致CO2增排了約14295萬噸，占制造業(yè)CO2排放總增量的4.53%，主要是因?yàn)?004—2006年期間制造業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)沒有延續(xù)優(yōu)化的趨勢(shì)，煤炭類能源消費(fèi)比重略有上升所致。分析各分行業(yè)的情況發(fā)現(xiàn)，25個(gè)行業(yè)的終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化均使得CO2排放增加，其中“石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)”和“黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)”這2個(gè)碳排放密集行業(yè)的增量最大，占能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)總增量的43.23%。僅“造紙及紙制品業(yè)”、“食品制造業(yè)”等5個(gè)行業(yè)由于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化而使得制造業(yè)CO2排放減少。這充分印證了優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，尤其是降低煤炭類能源消費(fèi)比重是制造業(yè)碳減排的有效途徑。

3.5 電力碳排放系數(shù)的影響

由于火電比重的下降，使得電力碳排放系數(shù)的變化對(duì)制造業(yè)各行業(yè)的碳排放有所減少，因?yàn)橄陆档姆容^小，同時(shí)各行業(yè)的電力消耗量占能源消耗總量的比重較低，故其產(chǎn)生的減排總量僅為1277.29萬噸，不足能源強(qiáng)度下降導(dǎo)致減排量的0.63%。但隨著我國以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變以及電力特別是清潔電力能源使用份額的增加，電力碳排放系數(shù)尚有較大的下降空間，其碳減排效應(yīng)不容小視。

4 總結(jié)和建議

本文主要采用LMDI的時(shí)間序列分解方法分析了影響制造業(yè)30個(gè)分行業(yè)碳排放的主要因素，并得到了這些因素的定量分解結(jié)果。結(jié)果顯示，技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致的能源強(qiáng)度降低使得制造業(yè)碳排放減少明顯，說明技術(shù)進(jìn)步是制造業(yè)實(shí)行碳減排的根本途徑。根據(jù)本文的研究結(jié)果，筆者認(rèn)為制造業(yè)依靠技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行碳減排可從以下幾方面著手：

（1）加強(qiáng)能源利用技術(shù)的開發(fā)。從LMDI分解的結(jié)果可以看出，大多數(shù)制造業(yè)分行業(yè)的能源強(qiáng)度已經(jīng)不同程度地顯示出對(duì)制造業(yè)碳減排的積極作用，其中能源強(qiáng)度變化的減排作用最為顯著，是制造業(yè)碳減排最主要的因素。這是我國在制造業(yè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及未實(shí)行嚴(yán)格的碳減排措施情況下取得的減排成果，充分體現(xiàn)了這兩種方式的可行性和有效性。要降低能源強(qiáng)度，關(guān)鍵是降低碳排放密集行業(yè)的能源強(qiáng)度；要優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是減少煤炭類能源的消費(fèi)比重。

（2）重點(diǎn)開發(fā)針對(duì)制造業(yè)碳排放密集行業(yè)的低碳技術(shù)。文中所示的4個(gè)碳排放密集行業(yè)是制造業(yè)碳減排的核心陣地，這些行業(yè)能耗總量高、能源強(qiáng)度大，是制造業(yè)CO2排放的最大貢獻(xiàn)者，其中尤以“石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)”、“黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)”這2個(gè)行業(yè)為減排重中之重。針對(duì)這些行業(yè)進(jìn)行低碳技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，無疑可以起到立竿見影的碳減排效果。

（3）扶持中高技術(shù)產(chǎn)業(yè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。我國制造業(yè)的碳排放格局決定了只有當(dāng)制造業(yè)中碳排放密集行業(yè)的比重下降，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的碳減排效應(yīng)才會(huì)變得顯著。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的內(nèi)在要求決定了取代那些碳排放密集行業(yè)的必然是低能耗低排放的中高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。因此從一定意義上講，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是技術(shù)進(jìn)步的宏觀表現(xiàn)。政府應(yīng)該通過政策、資本等多種渠道對(duì)中高技術(shù)的制造業(yè)行業(yè)進(jìn)行扶植，以便促進(jìn)制造業(yè)的碳減排。

（4）大力發(fā)展清潔能源技術(shù)。這里的清潔能源是指可再生的無排放的能源，以水電、核電、風(fēng)電為代表。本研究指出電力的CO2排放系數(shù)變化具有一定的碳減排效應(yīng)，制造業(yè)通過增加清潔電力的消費(fèi)比重，降低火電（主要是煤電）比重，能夠有效降低制造業(yè)的CO2排放。

［1］IPCC.Climate Change 2007:The physical science basis-summary for policymakers ［EB/OL］.http://www.ipcc.ch.

［2］魏一鳴,范英,劉蘭翠等.中國能源報(bào)告2008：碳排放研究［D］.北京：科學(xué)出版社,2008.

［3］陳文穎,高鵬飛,何建坤.用MARKAL-MACRO模型研究碳減排對(duì)中國能源系統(tǒng)的影響［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004,44（3）:342 346.

［4］陳文穎,高鵬飛,何建坤.二氧化碳減排對(duì)中國未來GDP增長的影響［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004,44（6）:744-747.

［5］何建坤,劉濱.我國減緩碳排放的近期形勢(shì)與遠(yuǎn)期趨勢(shì)分析［J］.中國人口·資源與環(huán)境,2006,16（6）:153-157.

［6］魏一鳴,范英,王毅等.關(guān)于我國碳排放問題的若干對(duì)策與建議［J］.氣候變化研究進(jìn)展,2006,2（1）:15-20.

［7］潘家華，陳迎.碳預(yù)算方案:一個(gè)公平、可持續(xù)的國際氣候制度框架［J］.中國社會(huì)科學(xué),2009,（5）:83-97.

［8］Ang B.W..Decomposition analysis for policymaking in energy:which is the preferred method?［J］.Energy Policy,2004,（32）:1131-1139.

［9］Lan-Cui Liu,Ying Fan,Gang Wu,Yi-Ming Wei.Using LMDI method to analyze the change of China’s industrial CO2emissions from final fuel use:an empirical analysis［J］.Energy Policy,2007,35:5892-5900.

［10］Shrestha R.M.et al..Factors affecting CO2emission from the power sector of selected countries in Asia and the pacific［J］.Energy Policy，（2009），doi:10.1016/j.enpol.2009.01.032.

［11］Ang B.W..The LMDI approach to decomposition analysis:a practical guide［J］.Energy Policy，2005，（33）:867-871.

（責(zé)任編輯 譚果林）

Carbon Emission Reduction of Manufacturing Rely on Technical Progress

Sun Ning
（China Manufacturing Development Study Department,Nanjing University of Information&Science,Nanjing 210044，China）

In this paper the LMDI method is used to study the main factors which impacted on the 30 manufacturing industries’carbon emission from 2003 to 2008.The results show that the mitigation of energy intensity caused by technical progress is the most important reason which lead to the reduction of carbon emission.Therefore,the effect of technical progress about carbon emission reduction is confirmed,and it could be the fundamental way to reduce carbon emission of manufacturing.Finally,this paper puts forward some political recommendations about how to reduce carbon emission depending on technical progress.

manufacturing； LMDI； carbon emission reduction； technical progress

F204

A

國家自然科學(xué)基金“全球氣候變暖的碳減排壓力下我國制造業(yè)發(fā)展研究”（70873063）。

2010-09-16

孫寧（1981-）男，江蘇宜興人，南京信息工程大學(xué)博士生；研究方向：制造業(yè)創(chuàng)新管理及碳減排。