基于KAYA模型的青島市碳排放及驅(qū)動(dòng)因素分析

[摘要]本文運(yùn)用KAYA模型，對(duì)青島市碳排放及其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了實(shí)證研究。研究發(fā)現(xiàn)，2001-2010年青島市碳排放總量持續(xù)增加，碳生產(chǎn)力不斷提高，以煤炭、石油為主的高碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式仍然沒(méi)有根本改觀。青島市人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、單位能耗碳排放的增長(zhǎng)導(dǎo)致碳排放量的增加，單位GDP能源強(qiáng)度的提高在一定程度上降低了碳排放量。四個(gè)影響因素中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和單位GDP能源強(qiáng)度是影響青島市碳排放的主要因素。根據(jù)實(shí)證結(jié)果，青島市應(yīng)以調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源利用結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，通過(guò)低碳技術(shù)創(chuàng)新和機(jī)制創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]KAYA模型；碳排放；驅(qū)動(dòng)因素；青島市

[中圖分類號(hào)]F207 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1671-8372（2013）03-0084-04

一、引言

與同類城市相比，青島的農(nóng)村大、城市小，農(nóng)民多、市民少，縣域面積占全市總面積的90%，農(nóng)業(yè)人口占全市總?cè)丝诘?0%。2011年青島市的萬(wàn)元GDP能耗0.71噸標(biāo)準(zhǔn)煤，已居全國(guó)前列；一、二、三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的比重為4.6：47.6：47.8，能耗較高的工業(yè)比重依然大于當(dāng)年的全國(guó)平均水平46.8%。因此，本文運(yùn)用實(shí)證分析的方法，考量青島市二氧化碳排放狀況，分析驅(qū)動(dòng)碳排放量增長(zhǎng)的因素，及各個(gè)因素的影響程度。

目前我國(guó)對(duì)二氧化碳排放及其驅(qū)動(dòng)因素的研究成果，大部分集中于某個(gè)區(qū)域或省份二氧化碳及驅(qū)動(dòng)因素。李衛(wèi)兵、陳思（2011）對(duì)中國(guó)中、東、西部三個(gè)經(jīng)濟(jì)帶的碳排放驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析，并通過(guò)區(qū)域?qū)Ρ妊芯堪l(fā)現(xiàn)，中部地區(qū)與東、西部在碳排放驅(qū)動(dòng)因素的影響方向和影響程度上有很大的不同[1]。葉曉佳、孫敬水、董立峰（2011）測(cè)算了浙江省1996—2008年碳排放及各驅(qū)動(dòng)因素對(duì)碳排量的貢獻(xiàn)[2]。張超、任建蘭（2012）利用1990—2009年的數(shù)據(jù)對(duì)山東省能源消費(fèi)二氧化碳排放及驅(qū)動(dòng)因素分析[3]。王兆君、李婷婷（2012）利用KAYA模型，分析了2001—2010年黑龍江國(guó)有林區(qū)碳排放量與人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、單位能耗碳排放、單位GDP能源強(qiáng)度的關(guān)系，提出了減少林區(qū)碳排放的建議[4]。本文利用KAYA模型對(duì)青島市二氧化碳排放及其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行研究，以期為青島市低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策的制定提供依據(jù)。

二、碳排放模型的構(gòu)建及指標(biāo)解釋

（一）模型構(gòu)建

KAYA模型是由日本學(xué)者Kaya Yoichi（1990）提出的，專門(mén)用于研究二氧化碳排放及其驅(qū)動(dòng)因素，揭示二氧化碳排放量的推動(dòng)力[5]。他認(rèn)為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的碳排放量受到人口數(shù)量、人均GDP、單位GDP能源強(qiáng)度以及單位能耗碳排放量四個(gè)因素的影響，反映的是碳排放與人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源利用的關(guān)系。利用KAYA模型，可對(duì)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)碳排放量驅(qū)動(dòng)因素分析，以找出降低碳排放的有效措施。模型的具體形式如下：

二氧化碳排放量=人口數(shù)量×人均GDP×單位GDP能源強(qiáng)度×單位能耗碳排放量 （1）

在KAYA模型原始表達(dá)式（1）的基礎(chǔ)上，構(gòu)建青島市二氧化碳排放及驅(qū)動(dòng)因素分析的模型：

其中，CO2為青島市二氧化碳排放量，P為青島市人口數(shù)量，GDP為青島市生產(chǎn)總值，E為青島市單位GDP能源強(qiáng)度，K為青島市單位能耗二氧化碳排放量。

本文基于上述模型，測(cè)定青島市2001—2010年二氧化碳排放量及變動(dòng)趨勢(shì)，分析各個(gè)驅(qū)動(dòng)因素對(duì)碳排放總量的影響方向和影響程度。數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2001—2011年《青島市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》。這10年正值國(guó)家“十五”計(jì)劃（2001—2005）和“十一五”規(guī)劃（2006—2010）的重要時(shí)期，也是青島市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期。

（二）指標(biāo)解釋

1.人口數(shù)量

人口數(shù)量是影響碳排放的一個(gè)重要指標(biāo)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件不變的情況下，一般來(lái)講人口數(shù)量增長(zhǎng)對(duì)資源和能源的需求量就越大，碳排放量會(huì)增加。

2.人均GDP（GDP/P）

人均GDP是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)，在核算期內(nèi)（通常為一年）實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)總值與所屬范圍內(nèi)的常住人口的比值，是衡量各國(guó)人民生活水平的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)講，在高碳經(jīng)濟(jì)模式下，人均GDP越大，碳排放量越多；而在低碳經(jīng)濟(jì)模式下，人均GDP的增長(zhǎng)可能不會(huì)帶來(lái)碳排量的增加，低碳或無(wú)碳能源和低碳產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的主要力量。

3.單位GDP能源強(qiáng)度（E）

單位GDP能源強(qiáng)度是指每單位GDP消耗能源的數(shù)量。單位GDP能耗越大，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴程度越強(qiáng)，它是衡量能源經(jīng)濟(jì)效率的重要指標(biāo)。

4.單位能耗碳排放量（K）

單位能耗碳排放量是指每消耗一單位的能源排放的二氧化碳量，是衡量碳能源結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。由于熱值和燃燒效率有所差異，不同的能源產(chǎn)生的二氧化碳排放量有很大的不同。單位能耗碳排放量的計(jì)算模型如下：

其中，Ui表示第i種能源消耗量，i表示第i種能源的碳排放系數(shù)，n表示能源的種類。參照2001—2010年的山東省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，根據(jù)《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》的不同能源二氧化碳排放系數(shù)，計(jì)算得到各年的二氧化碳排放總量及單位能耗二氧化碳排放量。

三、青島市碳排放計(jì)算結(jié)果及分析

（一）模型計(jì)算結(jié)果

為了保證數(shù)據(jù)的前后可比性，本文以2000年為基期，用GDP平減指數(shù)對(duì)GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在完成模型構(gòu)建和原始數(shù)據(jù)收集匯總工作以后，利用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、計(jì)算和分析。

根據(jù)模型（2）得到青島市2001—2010年二氧化碳排放總量和增長(zhǎng)速度（見(jiàn)表1）?？梢?jiàn)，青島市二氧化碳排放的增長(zhǎng)速度總體上呈降低趨勢(shì)，10年間的平均增長(zhǎng)速度為7.16%，排放總量緩慢增加。

（二）結(jié)果分析

1.二氧化碳排放規(guī)模與速度分析

由表1可知，青島市二氧化碳排放總量呈上升趨勢(shì)，期間年平均增長(zhǎng)速度為7.16%。從發(fā)展軌跡上來(lái)看，青島市二氧化碳排放大致經(jīng)歷了三輪的螺旋式攀升階段：2001—2004年環(huán)比增長(zhǎng)速度較高，2005—2006年增長(zhǎng)速度有所減緩，2007—2010年增長(zhǎng)速度進(jìn)一步放緩。2001—2004年正處在國(guó)家第十個(gè)五年計(jì)劃的發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了新一輪的快速增長(zhǎng)，這一時(shí)期青島市GDP（可比價(jià)）平均增長(zhǎng)速度維持在14%左右的高水平上，能耗水平較高的工業(yè)比重在47%～51%之間，工業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度在17%～24%之間，此階段人們對(duì)高碳排放的認(rèn)識(shí)不足，單位GDP碳排放水平較高，這種高能耗的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和落后的耗能設(shè)備技術(shù)，是二氧化碳排放快速增長(zhǎng)的主要原因。2005—2006年，工業(yè)經(jīng)濟(jì)比重依舊在51%～52.4%的高水平上，但增長(zhǎng)的速度明顯放慢，增速在20%左右。2007—2010年青島市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整速度加快，能耗高的工業(yè)比重由2006年的52%，降低到2010年的48.7%，工業(yè)的增長(zhǎng)速度進(jìn)一步放慢，在15%上下波動(dòng)?！笆晃濉币?guī)劃中國(guó)家節(jié)能減排的政策力度不斷加強(qiáng)，青島市在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大節(jié)能減排力度，使碳排放增長(zhǎng)速度趨于平緩。

2.碳生產(chǎn)力分析

碳生產(chǎn)力是衡量碳排放效率的重要指標(biāo)，指一段時(shí)期內(nèi)每單位二氧化碳排放創(chuàng)造了多少GDP，反映了單位碳排放所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效率，因?yàn)楹w了“低碳”和“經(jīng)濟(jì)發(fā)展”兩大目標(biāo)，所以它成為衡量低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的一個(gè)最具代表性的指標(biāo)。碳生產(chǎn)力的提高意味著單位物質(zhì)能源消耗創(chuàng)造了更多的社會(huì)財(cái)富，碳生產(chǎn)力的增長(zhǎng)率也常被用于衡量一個(gè)國(guó)家或區(qū)域在降低二氧化碳排放量、應(yīng)對(duì)氣候變化方面所取得的成效。根據(jù)原始數(shù)據(jù)，計(jì)算2001—2010年青島市、山東省碳生產(chǎn)力及增長(zhǎng)情況（見(jiàn)表2，圖1）。

由表2、圖1可見(jiàn)，2001—2010年青島市碳生產(chǎn)力在循環(huán)波動(dòng)中不斷提高，2001—2010年碳生產(chǎn)力增加總量1.28萬(wàn)元/噸，年均增長(zhǎng)速度約為7.57%，其中，2004年、2007年、2010年的增長(zhǎng)速度最快。碳生產(chǎn)力的發(fā)展趨勢(shì)大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段（2001—2003年），青島市碳生產(chǎn)力緩慢提高，增速在2.2%～3.5%，即每噸碳排放產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益增加額為246.66萬(wàn)元；第二階段（2004—2010年），青島市碳生產(chǎn)力增速不斷提高，增速最低的2009年也達(dá)到4.18%。從總體趨勢(shì)來(lái)看，10年間青島市碳生產(chǎn)力不斷提高，意味著碳排放效率不斷增強(qiáng)。

與山東省總體水平比較，不管是碳生產(chǎn)力還是其增長(zhǎng)速度，青島市的水平高于全省平均水平，主要是因?yàn)榍鄭u市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)于全省的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。2010年山東省工業(yè)比重為48.2%，其中重工業(yè)比重高達(dá)67.61%，青島市工業(yè)比重為48.7%，其中重工業(yè)比重為61%。同時(shí)，青島市在節(jié)能減排、生態(tài)城市建設(shè)等方面的成績(jī)比較突出。

3.碳排放驅(qū)動(dòng)因素分析

根據(jù)因素分析法計(jì)算可得，人口數(shù)量、人均GDP、單位GDP能源強(qiáng)度以及單位能耗二氧化碳排放量對(duì)青島市二氧化碳排量的影響方向和影響程度（見(jiàn)表3，圖2）。

由表3、圖2數(shù)據(jù)，可以對(duì)人口數(shù)量、人均GDP、單位GDP能源強(qiáng)度以及單位能耗碳排放量四個(gè)因素做以下分析：

（1）人口效應(yīng)。人口數(shù)量對(duì)青島市碳排放量基本產(chǎn)生正向影響，影響程度總體來(lái)看相對(duì)較小，2003—2006年相對(duì)顯著。從原始數(shù)據(jù)來(lái)看，主要是青島市10年間人口總數(shù)波動(dòng)不大，不會(huì)造成碳排放量的顯著變化。

（2）經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)。人均GDP的變化對(duì)碳排放量產(chǎn)生重要的正向影響，在四個(gè)影響因子中，人均GDP的影響程度最大。其歷年對(duì)碳排放量的影響無(wú)論是在數(shù)量上還是從比重上都是最大的，且每年影響程度除2003年、2004年為87.85%、97.77%外，多數(shù)年份的影響比重均在116%以上，2008年達(dá)到頂峰值246.31%。10年經(jīng)濟(jì)發(fā)展共產(chǎn)生了增量二氧化碳4508.16萬(wàn)噸，占10年二氧化碳增量總量的近146%，這主要是由青島市目前發(fā)展的高碳產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的。據(jù)相關(guān)研究，第三產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放強(qiáng)度遠(yuǎn)低于第二產(chǎn)業(yè)，而在第二產(chǎn)業(yè)中，先進(jìn)制造業(yè)的二氧化碳排放強(qiáng)度也遠(yuǎn)低于以電力、石油加工為代表的傳統(tǒng)能源加工轉(zhuǎn)換部門(mén)以及以鋼鐵、化工為代表的能源密集型工業(yè)部門(mén)。因此，青島市在未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，應(yīng)通過(guò)不同層面的結(jié)構(gòu)調(diào)整，進(jìn)一步降低二氧化碳的排放強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。

（3）單位GDP能源強(qiáng)度效應(yīng)。該指標(biāo)對(duì)青島市碳排放產(chǎn)生了顯著的負(fù)向影響，單位GDP能源強(qiáng)度的降低對(duì)抑制碳排放量有著重要意義。從GDP結(jié)構(gòu)上來(lái)看，2001—2010年第二產(chǎn)業(yè)在青島市GDP中的比重大致在47%—52%之間波動(dòng)，2004—2008年都在50%以上，高碳經(jīng)濟(jì)的特征明顯。因此，青島市如何優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，加快低碳和零碳能源的開(kāi)發(fā)利用，加快高能耗設(shè)備的技術(shù)改造，直接影響到青島市低碳城市和藍(lán)色經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（4）單位能耗碳排放效應(yīng)。該指標(biāo)對(duì)青島市碳排放有正向作用，但影響程度不大，只有少數(shù)年份出現(xiàn)負(fù)影響。這主要是受當(dāng)年的能源結(jié)構(gòu)變化的影響，從青島市2001—2010年的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看，原煤和原油的消耗量占近99%以上，天然氣比重不到1%。這種能源結(jié)構(gòu)不僅會(huì)增加碳排放還會(huì)制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，如何優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展和利用新能源成為青島市發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵。

四、研究結(jié)論與建議

本文運(yùn)用KAYA模型，對(duì)青島市碳排放及其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了實(shí)證分析。實(shí)證結(jié)果顯示，2001—2010年青島市碳排放總量持續(xù)增加，碳生產(chǎn)力不斷提高，以煤炭、石油為主的高碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式仍然沒(méi)有根本改觀。四個(gè)影響因素中，人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、單位能耗碳排放三個(gè)因素對(duì)青島市碳排放量基本為正向影響，即如果當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不變，人口增長(zhǎng)、人均GDP增長(zhǎng)、單位能耗碳排放增長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致青島市碳排放量的增加。單位GDP能源強(qiáng)度則主要為負(fù)向影響，體現(xiàn)出青島市能源利用效率的提高，一定程度上減少了碳排放水平。從影響程度上看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和單位GDP能源強(qiáng)度是影響青島市碳排放的主要因素，而人口數(shù)量和單位能耗碳排放對(duì)碳排放影響較低。從最終結(jié)果來(lái)看，總的正向驅(qū)動(dòng)效應(yīng)大于總的負(fù)向驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，從而使青島市碳排放量呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)。

青島市的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是影響碳排放的主要因素。未來(lái)青島市低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展應(yīng)依據(jù)長(zhǎng)期的碳強(qiáng)度控制目標(biāo)，制定低碳發(fā)展戰(zhàn)略。以調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)為突破點(diǎn)，改變目前的高碳發(fā)展模式；提高低碳技術(shù)創(chuàng)新能力和能源利用效率，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建低碳能源體系；通過(guò)機(jī)制創(chuàng)新和相關(guān)政策體系的完善，營(yíng)造良好的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境，并逐步建立起“低碳交易市場(chǎng)”，在政府、企業(yè)、市場(chǎng)“三位一體”監(jiān)管機(jī)制的約束下，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo)。

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[責(zé)任編輯 張桂霞]