湖北省工業(yè)碳排放的灰色斜率關(guān)聯(lián)度分析

薛云霞，鄒祖緒

(武漢輕工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢430023)

全球氣候變暖、冰川融化等極端天氣的頻繁發(fā)生，再次給人們敲響了警鐘——重視環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系。研究數(shù)據(jù)表明，氣候變化主要是由近200年來(lái)人類活動(dòng)所引起的，溫室氣體的大量排放是全球氣溫上升的驅(qū)動(dòng)因素，其中63%的增溫效應(yīng)是由二氧化碳排放造成的［1］。湖北省作為“中部崛起”戰(zhàn)略的支點(diǎn)，具有承東啟西的戰(zhàn)略地位，研究發(fā)現(xiàn)，湖北省的二氧化碳排放情況一直處于九省市中游水平，湖北省工業(yè)是最主要的碳排放產(chǎn)業(yè)，其中能源供應(yīng)業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、輕紡工業(yè)和冶金工業(yè)是最大的排碳部門。研究分析各個(gè)行業(yè)的碳排放情況，有利于對(duì)比各行業(yè)的碳排放量和經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)情況，能夠?yàn)槠髽I(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，省市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和碳排放交易制度的制定提供一定的參考。

在工業(yè)碳排放的研究上，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者做了很多相關(guān)研究，Ang BW運(yùn)用平均Divisia指數(shù)分解法進(jìn)行因素分解，結(jié)果認(rèn)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是二氧化碳排放的主要來(lái)源，能源強(qiáng)度是減少二氧化碳排放的最重要的因素［2］;Wood和Richard則利用投入產(chǎn)出比較靜態(tài)技術(shù)將結(jié)構(gòu)效應(yīng)從二氧化碳排放中分解出來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)研究［3］;王怡從環(huán)境規(guī)制的視角對(duì)我國(guó)的工業(yè)碳排放進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境規(guī)制對(duì)工業(yè)碳排放產(chǎn)生較大影響［4］;李健等運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，研究了我國(guó)碳排放強(qiáng)度與第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性，得出第二產(chǎn)業(yè)是影響地區(qū)碳排放強(qiáng)度的主要因素的結(jié)論［5］。張曉平，孫磊基于改進(jìn)的差值分解法，對(duì)我國(guó)工業(yè)內(nèi)部36個(gè)部門的能源消費(fèi)強(qiáng)度變化進(jìn)行分解，結(jié)果顯示，部分產(chǎn)業(yè)部門的效率對(duì)降低全國(guó)工業(yè)能源消費(fèi)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大［6］。在此基礎(chǔ)上，由于工業(yè)產(chǎn)值的區(qū)域性和行業(yè)差別較大，涉及能源和行業(yè)種類繁多，其間的灰度較大，本文試圖通過(guò)研究湖北省的工業(yè)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)值能耗情況，利用灰色斜率關(guān)聯(lián)度模型進(jìn)行主要排碳行業(yè)的篩選，以此提出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)、轉(zhuǎn)移的路徑和對(duì)策建議，實(shí)現(xiàn)低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 工業(yè)碳排放量測(cè)算及動(dòng)態(tài)分析

《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》中，將溫室氣體的“源”定義為“向大氣排放溫室體、氣溶膠或溫室氣體前體的任何過(guò)程或活動(dòng)"，溫室氣體的“源”主要有人為源和自然源，人為源是溫室氣體的主要來(lái)源，而工業(yè)碳源又是其中所占比重較大的部分，工業(yè)碳源來(lái)自各種能源的消耗，包括原煤、洗清煤、其他洗煤、煤制品、焦炭、焦?fàn)t煤氣、天然氣、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、熱力、電力等［7］。由于從統(tǒng)計(jì)年鑒中不能直接搜集到碳排放量的數(shù)據(jù)，需要對(duì)碳排放量進(jìn)行估算。根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府氣候?qū)ｉT委員會(huì)IPCC(2006)國(guó)家溫室氣體清單指南中提供的二氧化碳估算公式為［8］:

其中，CO2代表估算的二氧化碳排放量，i代表估算的第i種能源消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放量，根據(jù)湖北省工業(yè)能源消耗特征，選取原煤、焦炭、石油、天然氣等8種主要消耗能源品種進(jìn)行估算分析;Ei表示各種能源消耗量;NCVi是各能源平均低位發(fā)熱量;CEFi為IPCC(2006)溫室氣體清單提供的單位熱值碳排放系數(shù)，COFi即碳氧化因子((取自《中國(guó)溫室氣體清單研究》);44/12是碳量轉(zhuǎn)化為二氧化碳量的分子系數(shù)。計(jì)算得出各能源的二氧化碳排放系數(shù)如表1所示。

表1 二氧化碳排放系數(shù)

通過(guò)查閱湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒，搜集得到2005—2012年規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)的能源消耗、工業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)［9］，結(jié)合表一中的二氧化碳排放系數(shù)可以計(jì)算得到湖北省的能源消耗、碳排放量和工業(yè)產(chǎn)值的之間的關(guān)系，結(jié)果如表2所示。其中碳排放強(qiáng)度代表碳排放量與工業(yè)總產(chǎn)值的比值，反應(yīng)出單位產(chǎn)值的CO2排放量，能源強(qiáng)度用能源消耗與工業(yè)總產(chǎn)值的比值表示，反應(yīng)單位產(chǎn)值所消耗的能源。碳排放量和碳排放強(qiáng)度變化趨勢(shì)如圖1所示。

表2 湖北省2005—2012年碳排放量和碳排放強(qiáng)度

圖1 碳排放量和碳排放強(qiáng)度變化趨勢(shì)圖

由表2和圖1可以看出2005年以來(lái)能源消耗和工業(yè)總產(chǎn)值呈現(xiàn)連續(xù)上漲的趨勢(shì)，其中工業(yè)總產(chǎn)值呈現(xiàn)直線上漲，碳排放量的變化與工業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)密切相關(guān)，同時(shí)能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度在逐漸下降，證明隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、能源利用效率的提高，單位產(chǎn)值所消耗的能源和產(chǎn)生的CO2在逐步下降，可見(jiàn)湖北省在“十二五”期間推進(jìn)的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；透叨嘶l(fā)展策略取得了一定的成效，在加快實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展的第十二個(gè)五年期間，在工業(yè)行業(yè)中篩選出和CO2排放量關(guān)聯(lián)較大的行業(yè)顯得尤為重要和迫切。

2 工業(yè)各行業(yè)碳排放的灰色斜率關(guān)聯(lián)度分析

2.1 工業(yè)各行業(yè)碳排放情況

“十二五”以來(lái)，湖北省產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平穩(wěn)步上漲，但也存在著一產(chǎn)偏“老”，勞動(dòng)生產(chǎn)率低下;二產(chǎn)偏“重”，工業(yè)總體規(guī)模水平較低、產(chǎn)業(yè)鏈條不夠完善、創(chuàng)新能力不強(qiáng);三產(chǎn)偏“弱”，服務(wù)業(yè)總體規(guī)模不大、以生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)為代表的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展不足等突出問(wèn)題［10］。根據(jù)湖北省2013年統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，可以得到2012年規(guī)模以上企業(yè)分行業(yè)能源消費(fèi)量［9］，由碳排放量測(cè)算公式可以計(jì)算出各行業(yè)的碳排放量，具體數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 湖北省2012年各行業(yè)能源消耗及CO2排放量

續(xù)表

表中數(shù)據(jù)顯示，原煤的消耗在碳排量中所占比例為66.7%，超出了半數(shù)的份額，而電力所占比例次之，為32.6%，其他石油和柴油所占比例較小，可以看出湖北省的工業(yè)產(chǎn)值主要依賴煤炭和電力，而石油、柴油的利用能力較低。據(jù)了解湖北省的能源結(jié)構(gòu)頗顯尷尬:一級(jí)能源短缺，缺煤少油無(wú)氣，二級(jí)能源水電雖然豐富，但受季節(jié)性影響較大，而火電卻經(jīng)常在用電高峰時(shí)“等煤下鍋”，數(shù)據(jù)顯示:湖北年消耗煤炭7000多萬(wàn)t，該省僅自產(chǎn)800萬(wàn)t，其余都需國(guó)家調(diào)配和外省支援。而煤炭、電力的消耗主要集中在化工、非金屬礦業(yè)、熱力供應(yīng)這些部門，需要進(jìn)一步進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析。

2.2 工業(yè)各行業(yè)碳排放的灰色斜率關(guān)聯(lián)度分析

斜率關(guān)聯(lián)度分析法是一種目前比較先進(jìn)、準(zhǔn)確的灰色關(guān)聯(lián)分析方法，與其他灰色關(guān)聯(lián)分析方法相比，它滿足一致性和對(duì)稱性，且無(wú)量綱化后具有保序性。該方法通過(guò)斜率關(guān)聯(lián)度來(lái)表征兩個(gè)序列的相關(guān)程度［11］。但是由于這種關(guān)聯(lián)度不能反映正、負(fù)相關(guān)關(guān)系，現(xiàn)在需要對(duì)灰色斜率關(guān)聯(lián)度進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的模型如下:

(1)首先對(duì)序列進(jìn)行無(wú)量綱化處理，一般采用初值或者均值處理數(shù)據(jù)。

(2)設(shè)參考序列為:

(3)比較序列為:

(4)則在區(qū)間［k －1，k］(k=1，2，3…m －1)上的斜率為:

(5)參考序列和比較序列的關(guān)聯(lián)度系數(shù)ε為:

(5)由上式可得灰色斜率關(guān)聯(lián)度系數(shù)為:

為研究湖北省的工業(yè)各行業(yè)碳排放情況，選取2008-2012年37個(gè)行業(yè)的碳排放量作為分析對(duì)象，以每年總的碳排放量作為參考序列，各行業(yè)的碳排量作為比較序列，根據(jù)灰色斜率關(guān)聯(lián)度公式(1—5)可得各行業(yè)的斜率關(guān)聯(lián)度。各行業(yè)的碳排放量及關(guān)聯(lián)度結(jié)果如表4和表5所示。

表4 湖北省2008—2012年各行業(yè)碳排放量 /萬(wàn)t

續(xù)表

表5 湖北省37個(gè)行業(yè)灰色斜率關(guān)聯(lián)度

通過(guò)上表的計(jì)算結(jié)果顯示，湖北省工業(yè)各行業(yè)的碳排放量與總的碳排放量呈現(xiàn)不同程度的相關(guān)關(guān)系，其中石油和天然氣開(kāi)采業(yè)、木材加工業(yè)、化學(xué)原料、造紙業(yè)及橡膠業(yè)、電力、熱力生產(chǎn)、金屬冶煉、制品業(yè)與碳排放量的關(guān)聯(lián)度達(dá)到0.9以上，屬于高排放、高消耗型行業(yè)，要重點(diǎn)治理和改進(jìn)這些行業(yè)的生產(chǎn)工藝和技術(shù);對(duì)于食品加工、石油加工、醫(yī)藥制造、化纖制造及交通運(yùn)輸行業(yè)與總的碳排放量的關(guān)聯(lián)度為0.5左右，可視為次要碳排放影響行業(yè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)較大，可大力發(fā)展;煙草制品業(yè)、皮革、文化辦公機(jī)械、工藝品制造業(yè)等行業(yè)的斜率關(guān)聯(lián)度小于0.1，屬于低排放、低消耗型行業(yè)。

3 結(jié)論和建議

綜合湖北省2005—2012年工業(yè)產(chǎn)值、能源消耗和碳排放情況，雖然碳排放量的上升率在逐年下降，碳排放總量卻在逐年上升。隨著城市化水平的推進(jìn)，人口增加，生存環(huán)境的惡化，降低二氧化碳排放量，尤其是工業(yè)碳排放量顯得愈加刻不容緩。

通過(guò)灰色斜率的關(guān)聯(lián)度分析，可以將工業(yè)各個(gè)部門分為三個(gè)類別，高排放、高消耗型;中排放、中消耗型;低排放、低消耗型產(chǎn)業(yè)，由此可以從以下三個(gè)方面來(lái)減低碳排放量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)、健康發(fā)展。

(1)湖北省各工業(yè)部門間碳排放水平差異較大，工業(yè)二氧化碳排放主要集中于以電力、熱力、石油、金屬冶煉為代表的幾大行業(yè)，而食品、醫(yī)藥和化纖工業(yè)處于中等排放水平，目前還沒(méi)得到大力扶持。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，應(yīng)根據(jù)斜率關(guān)聯(lián)度來(lái)進(jìn)行內(nèi)部的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，擴(kuò)大第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

(2)鑒于湖北省能源缺乏的現(xiàn)狀，應(yīng)大力發(fā)展核電裝備、智能電網(wǎng)、太陽(yáng)能光伏等高科技產(chǎn)業(yè);開(kāi)發(fā)潮汐和風(fēng)力等清潔能源，強(qiáng)化能源資源節(jié)約和高效利用，進(jìn)一步完善節(jié)能減排管理機(jī)制和體系，降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)化。

(3)開(kāi)展低碳經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)，在湖北省建立低碳經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)示范區(qū)，探索區(qū)域低碳發(fā)展模式和有效運(yùn)行機(jī)制。加快推進(jìn)新型工業(yè)化，做大做強(qiáng)電子、生物等主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，保持鋼鐵、石化和汽車等支柱產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)地位，同時(shí)加快推進(jìn)紡織服裝、食品和造紙等傳統(tǒng)輕工業(yè)的改造升級(jí)，爭(zhēng)取使現(xiàn)代服務(wù)業(yè)取得突破性進(jìn)展。

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