基于LMDI的東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放影響因素實(shí)證分析

李紹萍，王 倩，劉 洋

(1.東北石油大學(xué)石油經(jīng)濟(jì)與管理研究所，黑龍江 大慶 163318;2.東北石油大學(xué)秦皇島分校，河北 秦皇島 066004)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、人口持續(xù)膨脹和工業(yè)化、城市化進(jìn)程的進(jìn)一步推進(jìn)，能源消費(fèi)劇增，生態(tài)環(huán)境日益惡化，特別是溫室氣體排放引起的氣候變暖已嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的生存和發(fā)展，低碳經(jīng)濟(jì)受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注，成為應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的首選戰(zhàn)略［1］。東北老工業(yè)基地是中國(guó)碳排放的重災(zāi)區(qū)，不可避免地成為全國(guó)碳減排的首要對(duì)象，而工業(yè)又是其能源消費(fèi)的主力軍，因此，分析東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量變化的影響因素，找出控制或降低碳排放量的措施，對(duì)于節(jié)能減排、促進(jìn)東北老工業(yè)基地低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量變化的影響因素，利用對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)法(Logarithmic Mean Divisia Index method，LMDI)進(jìn)行因素分解并對(duì)模型展開(kāi)研究，旨在為東北老工業(yè)基地未來(lái)的節(jié)能減排提供實(shí)證參考，據(jù)此提出控制碳排放的政策建議，以促進(jìn)東北老工業(yè)基地低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)東北老工業(yè)基地的振興和長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。

一、分解模型的建立

基于對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)法對(duì)碳排放影響因素分析的優(yōu)越性(全分解、無(wú)殘差、易使用、易理解)，本文采用該方法分析東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量變化的影響因素，因?yàn)長(zhǎng)MDI分解法在理論基礎(chǔ)、適用范圍和結(jié)果表達(dá)等綜合方面相對(duì)較優(yōu)，分解結(jié)果有加法和乘法兩種形式，易于轉(zhuǎn)換且一致，不存在無(wú)法分解的殘差，可以用于絕大多數(shù)情形的分析，所以，LMDI分解法是目前對(duì)能源分析的一種重要分析方法，具有表達(dá)性和實(shí)用性［2］。

工業(yè)碳排放的影響因素很多，鑒于東北老工業(yè)基地的研究重點(diǎn)在人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工業(yè)化率、能源利用效率、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和碳排放系數(shù)對(duì)工業(yè)碳排放量變化的影響，建立下面的工業(yè)碳排放影響因素分解模型

由式(2)可知，碳排放總量C的變化取決于P(人口規(guī)模因素)、Y(經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素)、L(工業(yè)化率因素)、M(能源利用效率因素)、Ni(能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素)、Ri的變化(碳排放系數(shù)因素)［3］。

第t期相對(duì)于基期的碳排放總量變化的影響因素可以分解為6個(gè)因素，具體如下:

加法模式

乘法模式

式(3)中的 ΔCP、ΔCY、ΔCL、ΔCM、ΔCN、ΔCR分別代表各因素變化對(duì)碳排放總量變化的貢獻(xiàn)值;式(4)中的 DP、DY、DL、DM、DN、DR分別代表各因素變化對(duì)碳排放總量變化的貢獻(xiàn)率。

根據(jù)LMDI方法對(duì)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放總量進(jìn)行分解，各影響因素的分解結(jié)果如下［4］:

加法分解模式下有

乘法分解模式下有

以上各變量的含義及描述見(jiàn)表1。

表1 因素分解模型中各變量的定義

二、數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

東北老工業(yè)基地工業(yè)增加值和工業(yè)能源消費(fèi)的原始數(shù)據(jù)來(lái)源于1997—2011年?yáng)|北三省歷年《統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，以原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照以下方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理:

由于工業(yè)總產(chǎn)值中存在固有的雙倍計(jì)量問(wèn)題，本文以工業(yè)增加值來(lái)計(jì)算工業(yè)化率和能源利用效率，同時(shí)，數(shù)據(jù)以1997年為基準(zhǔn)，根據(jù)相應(yīng)的工業(yè)產(chǎn)值指數(shù)統(tǒng)一折算成1997年不變價(jià)格，不變價(jià)工業(yè)GDP=基準(zhǔn)工業(yè)GDP×工業(yè)產(chǎn)值指數(shù)。因?yàn)殡S著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，價(jià)格是不斷變化的，所以，以現(xiàn)價(jià)工業(yè)GDP計(jì)算的碳排放總量是不能直接對(duì)比的［5］。

由于能源種類(lèi)過(guò)多，且有些種類(lèi)消費(fèi)量較低，本文按照一次能源終端消費(fèi)的分類(lèi)將工業(yè)能源消費(fèi)劃分為原煤、原油、天然氣三種能源種類(lèi)進(jìn)行碳排放總量的分析。

目前，東北老工業(yè)基地還沒(méi)有碳排放量的直接檢測(cè)數(shù)據(jù)，本文通過(guò)能源消費(fèi)量來(lái)估算碳排放量:C由于原始數(shù)據(jù)中各種能源消費(fèi)均為實(shí)物統(tǒng)計(jì)量，單位各不相同，不便于比較，因此，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)首先需要將各種能源消費(fèi)實(shí)物量按照一定的系數(shù)統(tǒng)一折算成標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量，然后再乘以各自的碳排放系數(shù)，即可得到各種能源消費(fèi)的碳排放量［6］。各種能源的標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù)和碳排放系數(shù)見(jiàn)表2和表3。

表2 各種能源標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù) kg標(biāo)準(zhǔn)煤

表3 各種能源碳排放系數(shù)噸碳/噸標(biāo)準(zhǔn)煤

鑒于各種能源在不同年份碳排放系數(shù)變化較小，可以忽略不計(jì)，假定它們是不變的，本文在因素分解過(guò)程中碳排放變化的貢獻(xiàn)值都是0，貢獻(xiàn)率都是1［7］。

經(jīng)過(guò)上述程序后，計(jì)算整理得到東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放影響因素分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表4。另外，本文用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

表4 1997—2011年?yáng)|北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

三、實(shí)證結(jié)果及分析

通過(guò)整理得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)上述加法和乘法計(jì)算公式，對(duì)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量進(jìn)行因素分解，可以得到1998—2011年各影響因素對(duì)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量變化的貢獻(xiàn)值和貢獻(xiàn)率及貢獻(xiàn)值和貢獻(xiàn)率趨勢(shì)圖，見(jiàn)表5、圖1、圖2。

表5 1998—2011年?yáng)|北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量變化的影響因素分解效果

(一)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量的總體變化趨勢(shì)

從表5和圖1中可以看出，東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量的總體變化趨勢(shì)大致表現(xiàn)為明顯的兩階段特征:第一階段為碳排放減少階段(1997—2002)，但整體下降速度變緩，且2000年出現(xiàn)了一個(gè)拐點(diǎn)，碳排放量增加了476.2萬(wàn)噸;第二階段為碳排放增加階段(2002—2011)，整體增加速度變快，2008年出現(xiàn)了一個(gè)拐點(diǎn)，碳排放量減少了513.0萬(wàn)噸，這可能是受綠色奧運(yùn)等外部因素的影響，使碳排放量有所下降?？傮w而言，東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量是不斷增加的，雖然在1997—2002年期間有所下降，但其后一直呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這表明近年來(lái)隨著振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的實(shí)施和進(jìn)一步推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)得以迅速發(fā)展的同時(shí)，能源消耗量劇增，東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量也呈現(xiàn)出較快增長(zhǎng)的趨勢(shì)［8］。

(二)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量的影響因素分析

為了進(jìn)一步分析東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量變化的內(nèi)在機(jī)理，找出控制或降低工業(yè)碳排放量的措施，下面對(duì)各影響因素進(jìn)行具體分析。一般而言，貢獻(xiàn)率大于1是碳排放量增加的拉動(dòng)因素，反之貢獻(xiàn)率小于1是其抑制因素。

1.人口規(guī)模因素分析

由表4可知，2011年?yáng)|北老工業(yè)基地人口數(shù)為10815.5萬(wàn)人，較1997年增加了387.3萬(wàn)人，說(shuō)明近年來(lái)東北老工業(yè)基地人口增長(zhǎng)較為緩慢。而根據(jù)LMDI分解結(jié)果可以看出，人口規(guī)模因素對(duì)工業(yè)碳排放量的貢獻(xiàn)值較小，且其貢獻(xiàn)率大于1，見(jiàn)表5，說(shuō)明人口規(guī)模因素是工業(yè)碳排放量增加的拉動(dòng)因素，但在其變動(dòng)不大的情況下，貢獻(xiàn)值和貢獻(xiàn)率都比較小，且保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素分析

從分解結(jié)果中可以看出，經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直是東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量增加的主要貢獻(xiàn)因素，且其貢獻(xiàn)值呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，由1998年的204.3萬(wàn)噸增加到2011年的577.9萬(wàn)噸，其貢獻(xiàn)率則由1998年的1.08增長(zhǎng)到1.12，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展始終是推動(dòng)?xùn)|北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量增加的主要因素，對(duì)碳排放量的影響最大，且其拉動(dòng)作用越來(lái)越顯著，呈不斷增強(qiáng)的趨勢(shì)。

3.工業(yè)化率因素分析

工業(yè)化率對(duì)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量的貢獻(xiàn)值有正也有負(fù)，1997—2004年貢獻(xiàn)值為負(fù)，2004—2011年貢獻(xiàn)值除2006年為負(fù)外，其他年份都為正，且每階段內(nèi)具有一定的變化幅度，這是因?yàn)樽?004年初國(guó)家正式實(shí)施振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略后，東北老工業(yè)基地迅猛發(fā)展，工業(yè)化率不斷提高，工業(yè)能源消耗增加，這在一定程度上導(dǎo)致了工業(yè)碳排放量的增加。

4.能源效率因素分析

能源效率對(duì)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量的貢獻(xiàn)值整體為負(fù)(除2000、2004和2006年3個(gè)拐點(diǎn)外)，且其貢獻(xiàn)值的絕對(duì)值較大，其中2008年能源效率對(duì)工業(yè)碳排放量的抑制作用最大，使碳排放量減少了1077.6萬(wàn)噸，這說(shuō)明能源效率是減緩工業(yè)碳排放量最重要的因素，是實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)最關(guān)鍵的可行因素。

5.能源結(jié)構(gòu)因素分析

能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量的貢獻(xiàn)同時(shí)存在正效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)，且其對(duì)碳排放量增加的抑制作用較小，其貢獻(xiàn)值基本保持在一定的范圍內(nèi)，反映了近年來(lái)東北老工業(yè)基地能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)未能得到有效改善，有待進(jìn)一步優(yōu)化，以充分發(fā)揮其對(duì)工業(yè)碳排放量增加的抑制作用。

四、結(jié)論

在東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放影響因素分解的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)各影響因素的實(shí)證分析，本文主要得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:

人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)化率因素是東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量增加的拉動(dòng)因素，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展是工業(yè)碳排放量增加的最主要原因，工業(yè)化率的貢獻(xiàn)值和貢獻(xiàn)率次之，人口規(guī)模對(duì)工業(yè)碳排放影響的變化不大。

能源利用效率和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素是東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量增加的抑制因素，其中能源利用效率因素的抑制作用大于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素，能源利用效率是減緩工業(yè)碳排放量最重要的因素，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)工業(yè)碳排放影響的變化不大。

總體來(lái)講，東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量不斷增加，呈現(xiàn)出較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)，這主要是因?yàn)殡S著振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的實(shí)施和進(jìn)一步推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)化率因素的拉動(dòng)作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于能源利用效率和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素的抑制作用。

通過(guò)以上對(duì)影響東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量變化因素的分析，筆者認(rèn)為，在未來(lái)的工業(yè)發(fā)展中，應(yīng)從以下幾方面來(lái)控制或減少東北老工業(yè)基地工業(yè)碳排放量:一是引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和高效節(jié)能設(shè)備，對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行更新與改造，提高能源利用效率;二是進(jìn)一步優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，多使用天然氣、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能以及地?zé)崮艿惹鍧嵞茉?三是大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，適當(dāng)降低工業(yè)化率，特別是降低工業(yè)高能耗行業(yè)的比重。

綜上所述，東北老工業(yè)基地在未來(lái)的工業(yè)發(fā)展中只有堅(jiān)持走以低能耗、低污染、低排放為基本特征的低碳工業(yè)發(fā)展模式，才能實(shí)現(xiàn)東北老工業(yè)基地的可持續(xù)發(fā)展。

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