重慶制造業(yè)能源消費碳排放因素實證研究

孫 建，毛明明

(重慶工商大學 a.經(jīng)濟學院;b.長江上游經(jīng)濟研究中心，重慶 400067)

一、引言

自工業(yè)革命以來，隨著世界人口和經(jīng)濟規(guī)模的日益增長，特別是在經(jīng)濟活動過程中大量開采、燃燒煤炭等化石能源，大氣中的二氧化碳氣體含量急劇增加。全球災難性氣候變化屢屢出現(xiàn)，已經(jīng)嚴重危害到人類的生存環(huán)境和健康安全。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計顯示，中國作為一個制造業(yè)大國，在2007年時的碳排放總量就已經(jīng)超過了美國，成為世界第一大溫室氣體排放國。在2009年的哥本哈根氣候變化大會的前夕，中國向世界作出承諾:到2020年中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放(碳排放強度)比2005年下降40% ～45%。中國碳減排的總量任務(wù)自然就會被分配到各個省區(qū)，重慶是以制造業(yè)為支柱產(chǎn)業(yè)的西部工業(yè)重鎮(zhèn)，研究其制造業(yè)碳排放影響因素對于重慶經(jīng)濟低碳發(fā)展、建設(shè)長江上游生態(tài)屏障具有重要意義。

近年來，國內(nèi)外學者對中國碳排放的影響因素做了較多的實證研究。如張占貞運用KAYA模型，根據(jù)青島市2001—2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)分析了青島市碳排放及其影響因素［1］。任曉松、趙濤運用擴展KAYA公式，采用協(xié)整和誤差修正模型測算了中國1980—2010年碳排放強度及其影響因素之間的關(guān)系［2］。對我國制造業(yè)碳排放影響的研究文獻也比較豐富。潘雄鋒、舒濤和徐大偉對我國制造業(yè)碳排放強度變化趨勢進行了分析，運用因素分解法將碳排放強度變化分解為結(jié)構(gòu)份額與效率份額［3］。孫寧采用LMDI分解方法，定量探討了2003—2008年影響制造業(yè)30個分行業(yè)碳排放的主要因素［4］。尹紅媛運用LMDI完全分解方法對1995—2010年間中國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放做分解分析，把影響制造業(yè)二氧化碳排放變化的因素分解為碳排放因子效應(yīng)、能源強度效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)［5］。王迪和聶銳運用LMDI分解模型，對1995—2007年我國制造業(yè)碳排放變動特征及其影響因素進行了研究，結(jié)果表明我國制造業(yè)碳排放在這期間呈“U”型變動模型，且存在較大的行業(yè)差異［6］。Shenggang Ren、Hongyuan Yin和XiaoHong Chen運用擴展的KAYA公式，采用LMDI分解方法將中國制造業(yè)碳排放變化分解為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、能源強度以及能源結(jié)構(gòu)等因素［7］。Boqing Lin基于LMDI分解方法對1986—2010年中國紡織業(yè)的碳排放變化進行分解，結(jié)果表明影響碳排放變化的主要因素是產(chǎn)業(yè)規(guī)模和能源強度［8］。

上述相關(guān)文獻為研究重慶制造業(yè)能源消費碳排放影響因素提供了有力借鑒，本文研究與上述研究存在著以下不同:首先，本文采用“電(熱)碳分攤”原則對重慶市1999—2012年制造業(yè)碳排放量進行測量，并對比分析了1999年、2012年制造業(yè)中的29個行業(yè)的碳排放總量變動情況;其次，采用LMDI方法將重慶制造業(yè)碳排放量的影響因素分為產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強度以及能源結(jié)構(gòu)4個方面，對重慶制造業(yè)中的29個行業(yè)進行三因素分解分析，即產(chǎn)業(yè)規(guī)模、能源強度和能源結(jié)構(gòu)，并對29個行業(yè)的碳排放影響因素進行了分類總結(jié)。

二、因素分解模型

目前，對于碳排放的分解分析，常用的分解分析方法主要有指數(shù)分解法(IDA)和結(jié)構(gòu)分解法(SDA)兩種。其中，結(jié)構(gòu)分解法是以投入產(chǎn)出表的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，指數(shù)分解法是利用不同類別的數(shù)據(jù)進行加總，能夠較為方便地對含有較少因素的時間序列數(shù)據(jù)進行分析［9］。通常使用的指數(shù)分解法包括基于Laspeyres因素分解法的方法和基于Divisia因素分解法的方法。Ang等對IDA的兩類方法進行了比較分析，發(fā)現(xiàn)對數(shù)平均Divisia因素分解方法(LMDI)相對于其他分解方法表現(xiàn)出很好的因素分解特性［10-11］。本文基于對數(shù)平均Divisia因素分解法(LMDI)，建立了重慶市制造業(yè)行業(yè)能源消費碳排放量的因素分解模型，并結(jié)合相關(guān)的統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，對影響重慶市制造業(yè)行業(yè)的能源消費碳排放量的影響因素進行了計算分析。

分解模型的具體形式見式(1):

其中:CT代表全行業(yè)碳排放總量，Cij代表第i類行業(yè)消耗的第j類能源產(chǎn)生的碳排放量，VT代表全行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值，代表產(chǎn)業(yè)規(guī)模因素，Vi代表第i類行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值，Ei代表第i類行業(yè)消耗的能源量，Eij代表第i類行業(yè)消耗的第j類能源的量，Pi代表第i類行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值占全行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值的比重，代表產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素，Ii代表第i類行業(yè)的能源強度，代表產(chǎn)業(yè)技術(shù)因素，sij代表第i類行業(yè)消耗的第j類能源占該行業(yè)總能耗的比，代表能源結(jié)構(gòu)因素，F(xiàn)ij代表第i類行業(yè)消耗的第j類能源的碳排放系數(shù)，代表能源技術(shù)因素。▽CTVT、DTVT代表全行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模因素，其中▽CTVT為貢獻值，DTVT為貢獻率;▽CTPi、DTPi代表全行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素，其中▽CTPi為貢獻值，DTPi為貢獻率;▽CTsij、DTsij代表全行業(yè)能源強度因素，其中▽CTsij為貢獻值，DTsij為貢獻率;▽CTrsd、DTrsd代表全行業(yè)能源結(jié)構(gòu)因素，其中▽CTsij為貢獻值，DTsij為貢獻率;▽CTrsd、DTrsd代表分解余量，其中▽CTrsd為貢獻值，DTrsd為貢獻率;有兩種分解模式，分別為加法模式、乘法模式。記C0表示在基年的碳排放總量，Ct表示在t年的碳排放總量，則全行業(yè)在第t年相對于基年的碳排放變化量和碳排放變化率可以分別表示為加法模式和乘法模式，即公式(2)和公式(3)。

按照Ang等提出的LMDI方法推導的各因素的分解結(jié)果，在加法模式下的結(jié)果見式(4)，乘法模式下的結(jié)果見式(5)。

三、核算方法與數(shù)據(jù)處理

重慶制造業(yè)碳排放計算方法基于IPCC《國家溫室氣體排放清單指南》2006版。如式，其中ηj為第j類能源的碳排放系數(shù)。鑒于統(tǒng)計的各種能源的原始數(shù)據(jù)為實物統(tǒng)計量，測算碳排放時需將其轉(zhuǎn)化為標準統(tǒng)計量。根據(jù)《重慶市統(tǒng)計年鑒》口徑，將能源種類劃分為7類，包括原煤、焦炭、汽油、煤油、柴油、天然氣和電力。7類能源的轉(zhuǎn)換系數(shù)及碳排放系數(shù)如表1所示［12］，轉(zhuǎn)換系數(shù)的計量單位天然氣為噸標準煤/萬立方米、電力為噸標準煤/萬千瓦時，其余能源的單位為噸標準煤/噸，碳排放系數(shù)的單位為噸碳/噸標準煤。涂正革［13］認為核算工業(yè)行業(yè)二氧化碳的排放量，首先計算中間環(huán)節(jié)和終端環(huán)節(jié)的碳排量，再根據(jù)終端能源消費中各行業(yè)電力與熱能消費的比例，將火力發(fā)電(制熱)所排放的二氧化碳分攤到各個行業(yè)，稱之為“電(熱)碳分攤”原則。張偉［14］認為在計算終端能源消費碳排放時需要對終端能源消費數(shù)據(jù)進行調(diào)整。本文對重慶制造業(yè)碳排放的測算也采用了這些學者的觀點，即采用“電(熱)碳分攤”原則來測定制造業(yè)各行業(yè)碳排放量。

本文選取的樣本為1999—2012年重慶市的能源消耗量，數(shù)據(jù)來源于《重慶市統(tǒng)計年鑒》。為了保持數(shù)據(jù)的可比性，需要對各年的制造業(yè)總產(chǎn)值進行不變價折算，本文選取1999年為基期。

四、重慶制造行業(yè)碳排放核算結(jié)果分析

(一)重慶制造業(yè)碳排放量分析

圖1描述了重慶市1999—2012年制造業(yè)碳排放總量變動情況?？梢钥闯觯?999年以來，重慶市制造業(yè)碳排放量以每年9.65%的增速逐年遞增。1999—2012年制造業(yè)的碳排放量增加了1 491.79萬噸，年平均增加114.75萬噸。并且從圖1可以看出2005年前碳排放量增速較緩，以年均7.00%的增速增長，2005—2012年碳排放量增速較快，以年均11.96%的速度增長。

(二)重慶制造業(yè)分行業(yè)碳排放量分析

圖2描述了重慶制造業(yè)各行業(yè)碳排放情況。從制造業(yè)中29個行業(yè)來看，化學原料及制品制造業(yè)、非金屬礦物制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、交通運輸設(shè)備制造業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)以及造紙及紙質(zhì)品業(yè)的碳排放量占制造業(yè)總排放量的四分之三以上，1999年占76.12%，2012年占85.10%。其中，化學原料及制品制造業(yè)的碳排放量從1999年的162.32萬噸，增加到597.83萬噸，增幅高達3倍，其碳排放量占總制造業(yè)的碳排放量的比重由1999年的26.13%上升到2012年的27.98%;非金屬礦物制造業(yè)的碳排放量所占總制造業(yè)的比重在下降，由1999年的31.78%下降到25.67%。

圖1 1999—2012年重慶市制造業(yè)碳排放量

表1 各類能源的標準煤轉(zhuǎn)換系數(shù)和碳排放系數(shù)

圖2 1999、2012年重慶市制造業(yè)分行業(yè)碳排放量

(三)重慶制造業(yè)碳排放影響因素分析

根據(jù)對重慶制造業(yè)碳排放的LMDI模型分解，各因素貢獻值如圖3所示。從圖3可以看出，全行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大對碳排放增加的貢獻最大，是最主要的拉動因素;制造業(yè)全行業(yè)能源強度的提高對于減少制造業(yè)全行業(yè)的碳排放具有重要作用，并且其抑制作用的效果越來越好。能源強度指標常用來反映技術(shù)進步水平［15-18］，說明重慶制造業(yè)技術(shù)進步水平不斷提高能夠有效降低其碳排放量。制造業(yè)全行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)對碳排放量的增加也有一定的貢獻，但是效果不是很明顯，原因在于重慶市當前的能源結(jié)構(gòu)仍以原煤為主，原煤的消耗量所占的比重在40%左右，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整尚未達到減少制造業(yè)全行業(yè)碳排放量的標準;行業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對碳排放量的降低效果不明顯。

圖3 1999—2012年各因素對制造業(yè)碳排放量的貢獻值趨勢圖

由分析可知，重慶制造業(yè)碳排放的拉動因素可以認為是產(chǎn)業(yè)規(guī)模以及能源結(jié)構(gòu)，其中產(chǎn)業(yè)規(guī)模為最主要的拉動因素;抑制因素為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及能源強度，其中能源強度為最主要的抑制因素。為了增強各拉動因素與抑制因素之間的可比性，將抑制因素的貢獻率取倒數(shù)，成為全行業(yè)碳排放量降低的貢獻率。各因素貢獻率的結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，在2006年以前，拉動因素的貢獻率和抑制因素的貢獻率差距較小，全行業(yè)的碳排放量增長較慢。在2006年以后，拉動因素中產(chǎn)業(yè)規(guī)模的貢獻率開始出現(xiàn)大幅度增長，而抑制因素中能源強度的貢獻率則在平緩提高，二者之間的差距越來越大。因此，在2006年之后，全行業(yè)的碳排放量表現(xiàn)出快速增長的趨勢。

圖4 1999—2012年各因素對制造業(yè)碳排放量的貢獻率趨勢圖

(四)重慶制造業(yè)分行業(yè)碳排放影響因素分析

根據(jù)LMDI分解模型，對1999—2012年重慶制造業(yè)的29個行業(yè)碳排放的影響因素進行分解，將影響因素分為產(chǎn)業(yè)規(guī)模、能源強度和能源結(jié)構(gòu)3個方面，相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 重慶制造業(yè)29個行業(yè)碳排放因素分解 億噸

續(xù)表

從表2可以看出:1999—2012年重慶市制造業(yè)中大部分行業(yè)的碳排放量都呈現(xiàn)出增長的趨勢，其中化學原料及制品制造業(yè)、非金屬礦物制造品業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工、交通運輸設(shè)備制造業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工以及造紙及紙制品業(yè)的碳排放量變化的幅度較大。這6個行業(yè)使得重慶市制造業(yè)的碳排放增加了7 700.5萬噸，可見這6個行業(yè)是制造業(yè)碳排放的密集行業(yè)，應(yīng)該成為重點減排行業(yè)。而化學纖維制造業(yè)和電器機械及器材制造業(yè)的碳排放量整體上呈下降的趨勢。此分析與上面重慶制造業(yè)分行業(yè)碳排放量的分析大致類似。

從表2可以看出:重慶市制造業(yè)29個分行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模對碳排放量的影響幾乎呈現(xiàn)出促進作用，僅化學纖維制造業(yè)和其他制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模對碳排放量的影響是抑制作用，但是抑制作用較不明顯。在產(chǎn)業(yè)規(guī)模起促進作用的行業(yè)中，非金屬礦物制造品業(yè)、化學原料及制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工、有色金屬冶煉及壓延加工、交通運輸設(shè)備制造業(yè)以及電器機械及器材制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模的促進作用尤為顯著，這6個行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模使得重慶市制造業(yè)的碳排放量增加了14 365.5萬噸，應(yīng)重點考慮適時的減小其產(chǎn)業(yè)規(guī)模。而且這些行業(yè)屬于大型制造業(yè)，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模一般情況下都比較大，其對碳排放的影響也比較明顯。而家具制造業(yè)、文體教育用品制造業(yè)、塑料制品業(yè)等行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，對碳排放的影響也較小。

從表2可以看出:重慶市制造業(yè)中除其他制造業(yè)中28個行業(yè)的能源強度對碳排放量的影響幾乎呈現(xiàn)出抑制作用，其中非金屬礦物制造品業(yè)、化學原料及制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工、電器機械及器材制造業(yè)以及有色金屬冶煉及壓延加工等行業(yè)的能源強度對減少碳排放的影響最為明顯，1999—2012年，這5個行業(yè)的能源強度使得重慶市制造業(yè)的碳排放降低了7 941.8萬噸;而食品制造業(yè)、服裝及其他纖維制品制造業(yè)、皮革毛皮羽絨及其制品業(yè)、印刷業(yè)、記錄媒介的復制、文體教育用品制造業(yè)和塑料制品業(yè)的能源強度對碳排放的影響不明顯。對此應(yīng)著重考慮提高這些行業(yè)的技術(shù)水平，改善其能源強度。

從表2可以看出:1999—2012年，各行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)對于各行業(yè)的碳排放的影響結(jié)果不同。其中，食品加工業(yè)、食品制造業(yè)、飲料制造業(yè)、煙草加工業(yè)、服裝及其他纖維制品制造業(yè)、皮革毛皮羽絨及其制品業(yè)、印刷業(yè)、記錄媒介的復制、塑料制品業(yè)、電氣機械及器材制造業(yè)的能源結(jié)構(gòu)對其碳排放量起到抑制作用，減少了115.16萬噸的碳排放量;其余行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)均促進了二氧化碳的排放量，其中黑色金屬冶煉及壓延加工、化學原料及制品制造業(yè)以及非金屬礦物制造品業(yè)的能源結(jié)構(gòu)明顯增加了碳排放量，1999—2012年，這3個行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)對碳排放量的貢獻值為1 017.7萬噸;而對重慶市整個制造業(yè)，全行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)對碳排放量的貢獻值為1 043.8萬噸，說明整個行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)仍需進一步優(yōu)化。

五、結(jié)論及建議

本文通過考察重慶制造業(yè)1999—2012年的碳排放量的總體趨勢以及分行業(yè)碳排放量，并基于LMDI的方法建立了重慶制造業(yè)及制造業(yè)內(nèi)部各行業(yè)的能源消費碳排放因素分解模型。通過分析，可以得到如下結(jié)論:

第一，重慶制造業(yè)1999—2012年的碳排放量總體呈現(xiàn)增長的趨勢，其中2005—2012年碳排放量增速較快;重慶制造業(yè)各行業(yè)中，化學原料及制品制造業(yè)、非金屬礦物制造品業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工、交通運輸設(shè)備制造業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工及造紙機紙制品業(yè)為碳排放的密集行業(yè)。

第二，產(chǎn)業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴大是重慶市制造業(yè)碳排放量增加的最主要的拉動因素，特別對碳排放密集行業(yè);能源強度的提高對于減少碳排放量具有重要的意義。其中，非金屬礦物制造品業(yè)、化學原料及制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工、電器機械及器材制造業(yè)以及有色金屬冶煉及壓延加工等行業(yè)的能源強度對減少碳排放的效果優(yōu)于食品制造業(yè)、服裝及其他纖維制品制造業(yè)、皮革毛皮羽絨及其制品業(yè)、印刷業(yè)、記錄媒介的復制、文體教育用品制造業(yè)和塑料制品業(yè)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)對重慶制造業(yè)碳排放的影響效果較弱。

根據(jù)上述有關(guān)結(jié)論，重慶制造業(yè)要實現(xiàn)低碳發(fā)展，可以考慮如下建議:適度控制制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，轉(zhuǎn)變制造業(yè)的增長模式是降低碳排放的主要途徑。而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對碳排放的減排效果不明顯，故在控制制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模時，可考慮調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尤其應(yīng)該在化學原料及制品制造業(yè)、非金屬礦物制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、交通運輸設(shè)備制造業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)以及造紙及紙質(zhì)品業(yè)等高排放行業(yè)中縮小其產(chǎn)業(yè)規(guī)模;在碳減排的道路上，應(yīng)繼續(xù)開發(fā)利用先進的技術(shù)，提高能源的利用效率，以提高能源強度對降低碳排放的力度;行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)需要進一步優(yōu)化，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以煤炭作為主要能源的生產(chǎn)方式，應(yīng)開發(fā)清潔能源技術(shù)，逐步增加新能源在制造業(yè)中使用的比例，以減少行業(yè)的碳排放量［19］。在能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程中，應(yīng)重點轉(zhuǎn)變黑色金屬冶煉及壓延加工、化學原料及制品制造業(yè)以及非金屬礦物制造品業(yè)的能源結(jié)構(gòu)，以使得這些行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)利于減少其碳排放量。

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