寧夏電力行業(yè)碳排放驅(qū)動(dòng)因素及脫鉤效應(yīng)研究
——基于廣義迪氏指數(shù)模型

于 波 余 濤 王曉瑜 王雅嫻

(1.國網(wǎng)寧夏電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,寧夏 銀川 750004;2.國網(wǎng)寧夏電力有限公司,寧夏 銀川 750001;3.北京物資學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院,北京 101149;4.北京物資學(xué)院雙碳研究院,北京 101149)

電力行業(yè)碳排放占全國碳排放總量的40%以上,是我國碳排放最多的行業(yè)。盡管實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)碳達(dá)峰碳中和(“雙碳”)需要全國一盤棋地進(jìn)行系統(tǒng)謀劃,但也絕不是全國所有省份“齊步走”,而是要立足各自的發(fā)展階段和資源能源稟賦,因地制宜地探索省級電力行業(yè)的碳減排路徑并制定綠色低碳發(fā)展策略。

近年,學(xué)者們對省級電力行業(yè)碳排放的研究主要集中在兩個(gè)方面:(1)電力產(chǎn)出與碳排放的脫鉤效應(yīng)[1-4];(2)電力行業(yè)的碳排放驅(qū)動(dòng)因素分解[5-9]。其中,脫鉤效應(yīng)的研究主要采用Tapio脫鉤模型,因?yàn)樵撃Ｐ湍軌蛴行Ы鉀Q數(shù)據(jù)的敏感性問題[10];驅(qū)動(dòng)因素的研究大多采用對數(shù)平均迪氏指數(shù)分解分析方法(LMDI),但該方法未能考慮各因素之間在形式上的相互依賴性,且僅能包含一個(gè)絕對因素和較少相對因素。因此,VANINSKY[11]和YAN等[12]分別構(gòu)建了八因素和五因素的廣義迪氏指數(shù)模型(GDIM),不僅可以識別所有的絕對因素和較為全面的相對因素,還能揭示各驅(qū)動(dòng)因素之間復(fù)雜的非線性關(guān)系,八因素模型相對五因素模型有時(shí)會出現(xiàn)無意義的指標(biāo),因此五因素的GDIM更為準(zhǔn)確。目前,GDIM多用于國家層面[13-17]和區(qū)域?qū)用鎇18],還鮮有針對省級碳排放驅(qū)動(dòng)因素的研究。

寧夏作為我國“西電東送”的重要起送端,擔(dān)負(fù)著向全國十多個(gè)省份輸送電力的任務(wù)。因此,本研究構(gòu)建五因素GDIM剖析寧夏電力行業(yè)碳排放的驅(qū)動(dòng)因素,并用Tapio脫鉤模型分析寧夏電力產(chǎn)出與碳排放之間的脫鉤狀態(tài),以期為“雙碳”戰(zhàn)略下省級電力碳減排策略的制定與實(shí)施提供參考建議。

1 研究方法

1.1 碳排放量核算

(1)

燃料消耗量和燃料熱值數(shù)據(jù)均來自歷年中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒。燃料的單位熱值含碳質(zhì)量來自《2006年IPCC國家溫室氣體排放清單指南》。根據(jù)《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》(發(fā)改辦氣候〔2011〕1041號),本研究各種燃料的碳氧化率均取1。

1.2 基于GDIM的碳排放驅(qū)動(dòng)因素分解

采用改進(jìn)的五因素GDIM[19],選取能源消耗量(燃料的消耗量換算成標(biāo)準(zhǔn)煤即為能源消耗量)和電力產(chǎn)出量為絕對因素,單位能源消耗量的碳排放量、單位電力產(chǎn)出量的碳排放量和單位電力產(chǎn)出量的能源消耗量為相對因素,使用R語言編程進(jìn)行每年的碳排放總量變化分解。

各種燃料的標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)和電力產(chǎn)出量也均來自中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.3 基于Tapio脫鉤模型的脫鉤狀態(tài)評價(jià)

本研究根據(jù)Tapio脫鉤模型(見式(2))構(gòu)建碳排放量與電力產(chǎn)出量之間的脫鉤關(guān)系。

(2)

式中:D為碳排放量與電力產(chǎn)出量的脫鉤彈性;ΔC為當(dāng)年相對于基準(zhǔn)年的碳排放總量變化量,萬t;C為基準(zhǔn)年的碳排放總量,萬t;ΔP為當(dāng)年相對于基準(zhǔn)年的電力產(chǎn)出量變化量,億kW·h;P為基準(zhǔn)年的電力產(chǎn)出量,億kW·h。

脫鉤狀態(tài)評價(jià)參照文獻(xiàn)[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 寧夏電力行業(yè)碳排放狀況

2000—2020年寧夏電力行業(yè)碳排放量以及影響碳排放的驅(qū)動(dòng)因素如圖1所示,為方便比較,把碳排放量、能源消耗量、電力產(chǎn)出量、單位能源消耗量的碳排放量、單位電力產(chǎn)出量的碳排放量和單位電力產(chǎn)出量的能源消耗量都換算成了相對于2000年的相對量。

圖1 寧夏電力行業(yè)碳排放量及驅(qū)動(dòng)因素變化Fig.1 Dynamics of carbon emissions and driving factors of Ningxia electric power industry

2000—2020年寧夏電力行業(yè)的碳排放量、能源消耗量和電力產(chǎn)出量均呈現(xiàn)出不斷上升趨勢,年平均增長率分別為12.45%、12.28%、14.76%。其中,碳排放量經(jīng)歷了快速增長(2000—2011年)、平穩(wěn)增長(2012—2016年)和高速增長(2017—2020年)3個(gè)階段。單位電力產(chǎn)出量的能源消耗量和單位電力產(chǎn)出量的碳排放量大致呈下降趨勢,年平均增長率分別為-2.01%、-2.16%,說明2000—2020年寧夏電力行業(yè)的能源使用效率和碳減排技術(shù)有所提升,但提升效果不明顯。單位能源消耗量的碳排放量年平均增長率為0.16%,表明寧夏電力行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)仍有較大的提升空間。

2.2 碳排放量驅(qū)動(dòng)因素分解分析

各驅(qū)動(dòng)因素對寧夏電力行業(yè)碳排放總量變化的貢獻(xiàn)率分解結(jié)果如圖2所示。整體而言,對寧夏電力行業(yè)碳排放起到促進(jìn)作用的驅(qū)動(dòng)因素是單位能源消耗量的碳排放量、能源消耗量和電力產(chǎn)出量,這3個(gè)因素2001—2020年的平均貢獻(xiàn)率分別為57.3%、51.1%、0.2%;起到抑制作用的驅(qū)動(dòng)因素是單位電力產(chǎn)出量的碳排放量和單位電力產(chǎn)出量的能源消耗量,平均貢獻(xiàn)率分別為-6.4%、-2.1%。其中,單位能源消耗量的碳排放量和能源消耗量是驅(qū)動(dòng)寧夏電力行業(yè)碳排放增長的最主要因素,這意味著寧夏電力行業(yè)能源結(jié)構(gòu)亟需調(diào)整和升級。單位電力產(chǎn)出量的碳排放量和單位電力產(chǎn)出量的能源消耗量雖然能夠助力寧夏電力行業(yè)碳減排,但兩者的貢獻(xiàn)率較小,這說明寧夏電力行業(yè)的新能源發(fā)電有所發(fā)展,但火力發(fā)電仍然是主要的電力供應(yīng)模式。

圖2 各驅(qū)動(dòng)因素對寧夏電力行業(yè)碳排放總量變化的貢獻(xiàn)率Fig.2 Contribution rates of driving factors on total carbon emission variations of Ningxia electric power industry

2.3 碳排放量與電力產(chǎn)出量的脫鉤狀態(tài)分析

2001—2020年寧夏電力行業(yè)碳排放量與電力產(chǎn)出量的脫鉤狀態(tài),如表1所示。整體而言,寧夏電力行業(yè)碳排放量與電力產(chǎn)出量的脫鉤狀態(tài)大多呈弱脫鉤、增長連結(jié)和增長負(fù)脫鉤狀態(tài),表明寧夏電力行業(yè)碳排放量與電力產(chǎn)出量之間存在一定關(guān)系,這是因?yàn)槭苜Y源稟賦和能源結(jié)構(gòu)限制,寧夏電力行業(yè)仍依賴于煤炭等化石能源,碳減排技術(shù)對能源利用效率的提升作用有限。2002、2012、2016年出現(xiàn)了強(qiáng)脫鉤狀態(tài),可能是寧夏2012年成立了我國首個(gè)新能源綜合示范區(qū),新能源發(fā)電迅速發(fā)展,碳減排技術(shù)不斷提升,電力行業(yè)的能源使用效率有所提高,但并不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定強(qiáng)脫鉤,不過從2012年以后的趨勢來看還是有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定強(qiáng)脫鉤的。

表1 寧夏電力行業(yè)碳排放量與電力產(chǎn)出量的脫鉤狀態(tài)Table 1 Decoupling state of carbon emissions and electricity output of Ningxia electric power industry

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

2000—2020年寧夏電力行業(yè)的碳排放量、能源消耗量和電力產(chǎn)出量呈不斷上升趨勢,年平均增長率分別為12.45%、12.28%、14.76%;單位電力產(chǎn)出量的能源消耗量和單位電力產(chǎn)出量的碳排放量大致呈下降趨勢,年平均增長率分別為-2.01%、-2.16%;單位能源消耗量的碳排放量年平均增長率為0.16%,幾乎沒有變化。GDIM分解結(jié)果表明,單位能源消耗量的碳排放量、能源消耗量和電力產(chǎn)出量對寧夏電力行業(yè)碳排放起促進(jìn)作用,單位電力產(chǎn)出量的碳排放量和單位電力產(chǎn)出量的能源消耗量起抑制作用,其中單位能源消耗量的碳排放量和能源消耗量是導(dǎo)致寧夏電力行業(yè)碳排放增長的最主要因素。2001—2020年寧夏電力行業(yè)碳排放量與電力產(chǎn)出量的脫鉤狀態(tài)大多呈弱脫鉤、增長連結(jié)和增長負(fù)脫鉤狀態(tài),表明寧夏電力行業(yè)碳排放量與電力產(chǎn)出量之間仍存在一定關(guān)系,隨著我國首個(gè)新能源綜合示范區(qū)的成立,寧夏電力行業(yè)碳排放量有望與電力產(chǎn)出量脫鉤。

3.2 建 議

寧夏電力結(jié)構(gòu)仍依賴火力發(fā)電,新能源稟賦未能得到高效利用,電力行業(yè)仍面臨較大的碳減排問題。寧夏政府及電力相關(guān)部門應(yīng)著力于優(yōu)化升級能源結(jié)構(gòu),加強(qiáng)新能源領(lǐng)域開發(fā)力度,盡早實(shí)現(xiàn)新舊能源轉(zhuǎn)換;改進(jìn)碳減排技術(shù),限制燃煤用量,減少機(jī)組熱源損失,提高能源使用效率,同時(shí)加快探索便于綠色電力交易的新技術(shù)、新途徑,從而推動(dòng)綠色電力交易發(fā)展;完善省際電力互濟(jì)政策,與電力受入省份聯(lián)合制定和完善碳減排政策和電力互濟(jì)政策,從發(fā)電側(cè)和用電側(cè)共同構(gòu)建不同維度的碳減排發(fā)展模型,助力寧夏乃至全國的電力行業(yè)碳減排。