陜西省能源消費碳排放及影響因素分析

韓紅珠　王小輝　馬高

摘要：研究陜西省能源消費碳排放對陜西省減少碳排放、發(fā)展低碳經(jīng)濟有重要意義。本文基于Kaya恒等擴展式和LMDI因素分解模型，應用LMDI分解方法對能源消費碳排放進行因素分解。定量分析陜西省2000～2011年人口、人均GDP、能源消費結構、能源消費強度、產(chǎn)業(yè)結構等5方面的因素對能源消費碳排放的貢獻大小。結果表明：人均GDP增長是陜西省碳排放量增加最大的因素，其次是能源消費強度；人口效應和能源消費結構對碳排放量的增加有較微弱的拉動作用；產(chǎn)業(yè)結構效應對陜西省碳排放量增加產(chǎn)生負作用；產(chǎn)業(yè)結構和能源消費結構需要進一步調(diào)整與優(yōu)化以抑制碳排放量增長。

關鍵詞：陜西??；碳排放；能源消費；LMDI；影響因素

中圖分類號：S181：X24 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2015）01-0082-06

Abstract The research of energy consumption carbon emission has important significance to reducing carbon emissions and developing the low-carbon economy in Shaanxi Province. Based on the Kaya identity extended equation and LMDI factorization model， the factors influencing energy consumption carbon emission were decomposed using LMDI method. The contribution of population， per capita GDP， energy consumption structure， energy consumption intensity and industrial structure to energy consumption carbon emission were quantitatively analyzed in Shaanxi from 2000 to 2011. The results showed that the growth of GDP per head was the most important factor influencing Shaanxi carbon emissions increase， and the second one was energy consumption intensity； population and energy consumption structure had fain pulling effects on the increase of carbon emissions， while the industrial structure had negative effect. The industrial structure and energy consumption structure should be regulated and optimized to curb the increase of carbon emissions.

Key words Shaanxi Province； Carbon emission； Energy consumption； LMDI； Influencing factor

由于溫室氣體過量排放造成全球氣溫升高一直是人們關注的熱點問題。為了應對這一日趨嚴重的環(huán)境問題，中國向世界承諾2020年單位GDP二氧化碳排放量將比2005年下降40%～45%的減排目標，且在“十二五”規(guī)劃中明確提出要“降低溫室氣體排放強度”、“單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放降低17%”。為了響應國家的減排政策，陜西省也在“十二五”規(guī)劃綱要中提到2015年“全省萬元生產(chǎn)總值能耗下降到0.95噸標準煤（按2005年價格計算），比2010年的1.129噸標準煤下降16%”，確保實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排約束性目標。要實現(xiàn)這一目標，必須因地制宜，深入分析了解陜西省能源消費碳排放的主要影響因素，提出針對性強并切實有效的減排策略。

目前陜西省在能源消費碳排放方面的研究主要有：馬蓓蓓等（2010）從經(jīng)濟總量、產(chǎn)業(yè)結構、消費特征、能源消費結構和利用效率等方面對影響陜西省碳排放變化的主要因素進行分析并提出了低碳化發(fā)展的建議[7]；邵峰祥等（2012）研究指出技術進步使碳排放減少，經(jīng)濟發(fā)展水平、能源消費強度、產(chǎn)業(yè)結構、工業(yè)結構重型化和制度因素使碳排放增加[8]；杜笑典等（2011）分析了陜西省碳排放的現(xiàn)狀，探討了能源消費結構和產(chǎn)業(yè)結構變動對碳排放量的影響，并通過卡亞公式對2009～2020年能源碳排放量趨勢進行了預測[9]；吳文潔等（2011）通過分析 1995～2009 年陜西省三大產(chǎn)業(yè)能源消費碳排放總量及六大部門碳排放變化情況，以及該段時間內(nèi)產(chǎn)業(yè)結構、經(jīng)濟規(guī)模與能源消費結構三大因素對能源消費碳排放的影響，從中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)濟規(guī)模效應、產(chǎn)業(yè)結構效應是正向決定性因素，能源消費結構效應是負向決定性因素[10]。上述研究基本都測算了不同時間尺度的陜西省碳排放總量，并選取對碳排放有影響的指標利用統(tǒng)計學的方法通過計算表示出各種指標對碳排放量影響的程度大小，但是并沒有量化各因素對碳排放的增加值。鑒于此，本研究測算了陜西省2000～2011年的能源消費碳排放量，并利用LMDI分解方法對能源消費碳排放進行因素分解，定性和定量地描述了各因素對碳排放總量的影響。

1 陜西省能源利用現(xiàn)狀

陜西省是能源大省，其能源消費主要為煤炭、石油、天然氣以及水電。據(jù)《陜西統(tǒng)計年鑒》，煤炭、石油、天然氣、電力分別占能源消費總量的71.3%、23.3%、3.1%、2.3%。2011年的能源消費總量為10 128.41萬噸標準煤（當量值），其中，煤炭、石油、天然氣、電力分別占能源消費總量的74.66%、16.06%、8.21%、1.07%。陜西省2000～2011年能源消費總量保持年均13.09%的增長之勢。因陜西省煤炭資源豐富，煤炭儲量居全國第四，2000～2011年間煤炭占陜西省能源消費的比例一直保持在70%左右，石油消費比例略有下降，天然氣的消費比例有所上升，電力消費比例一直在1%～3%之間?？梢?，目前乃至今后的很長時間里煤炭仍將是陜西省能源消費的主體，由煤炭消費帶來的碳排放量增加的局勢在短期內(nèi)亦不會改變。因此，將能源消費的碳排放進行因素分解研究對減少陜西省碳排放有至關重要的作用。endprint

2 研究方法

2.1 基于擴展的Kaya恒等式

Kaya恒等式由日本教授Yoichi Kaya于IPCC的一次研討會上首次提出，Kaya恒等式建立起經(jīng)濟、政策和人口等因素與人類活動產(chǎn)生CO2之間的聯(lián)系[1]。

式中： C、E、G和P分別為CO2、Energy、GDP、People的英文首字母，分別代表CO2排放量、一次能源消費總量、國內(nèi)生產(chǎn)總值以及國內(nèi)人口總量。

該恒等式結構簡單，易于操作，但因其考察的變量數(shù)目有限，所能得到的研究結果基本僅限于CO2排放與能源、經(jīng)濟及人口在宏觀上的量化關系[1]。因此本文借鑒了朱勤等[1]的擴展恒等式，其恒等式將能夠代表產(chǎn)業(yè)結構、能源消費結構及能源效率的變量引入Kaya恒等式對其進行了擴展，擴展后的恒等式能更全面地分析碳排放的影響因素。擴展后的Kaya恒等式為：

式中：P代表人口，fij代表第i產(chǎn)業(yè)第j種能源的碳排放系數(shù)，eij代表第i產(chǎn)業(yè)第j種能源的消費比例，mi代表第i產(chǎn)業(yè)的能源消費強度，ni代表第i產(chǎn)業(yè)的GDP比例，g代表人均GDP。 故本文就碳排放系數(shù)、人口、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結構、能源消費結構及能源消費強度六個因素對陜西省能源消費碳排放的影響進行分析。

2.2 LMDI因素分解法

對數(shù)平均迪氏分解（Logarithmic Mean Divisia Index， LMDI）因素分解法分為“乘法分解”和“加法分解”兩種。因為兩種分解方法最終表達的意思一致，所以本文選用LMDI“加法分解”方法。表述如下：

式中：△Ctot是基期C0與第T期CT之間的能源消費碳排放量之差，也就是基期與T期間的能源消費碳排放量增量?！鰿p、△Cf、△Ce、△Cm、△Cn、△Cg分別表示能源消費碳排放中的人口效應、碳排放系數(shù)效應、能源消費結構效應、能源消費強度效應、產(chǎn)業(yè)結構效應和人均GDP效應。由于各能源碳排放系數(shù)基本保持不變，因此碳排放系數(shù)效應△Cf=0[2]。

3 數(shù)據(jù)來源與處理

碳排放主要產(chǎn)生于三大產(chǎn)業(yè)的能源消費，因此本文著重計算農(nóng)業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)、交通運輸業(yè)、倉儲及郵電通訊業(yè)、批發(fā)和零售貿(mào)易業(yè)以及餐飲業(yè)的能源消費產(chǎn)生的碳排放，不考慮生活消費等的碳排放。能源消費數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》中陜西省能源平衡表中的終端能源消費量（除去用于加工轉(zhuǎn)換二次能源消費量和損失量以后的能源數(shù)量）；人口、GDP、產(chǎn)業(yè)結構數(shù)據(jù)來源于《陜西省統(tǒng)計年鑒》，其中GDP以2000年的不變價格計算。最后匯總各方數(shù)據(jù)并整理計算得到能源消費強度和能源消費結構數(shù)據(jù)。

3.1 陜西省終端能源消費碳排放量

陜西省碳排放量計算根據(jù)IPCC碳排放計算指南和《2011年省級溫室氣體清單編制指南》，結合本文的研究內(nèi)容采用以下公式計算：

式中：Ctot表示碳排放總量，Eij表示第i產(chǎn)業(yè)第j種能源的消費量，rij表示第i產(chǎn)業(yè)第j種能源的標準煤折算系數(shù)，fij表示第i種產(chǎn)業(yè)第j種能源的碳排放系數(shù)。

根據(jù)陜西省能源消費特征，選取化石能源為主的能源品種進行分析，各種能源的碳排放系數(shù)及標準煤折算系數(shù)見表1。其中標準煤折算系數(shù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》，碳排放系數(shù)采用IPCC碳排放計算指南缺省值。經(jīng)整理計算得到陜西省2000～2011各年間的終端能源消費總量和能源消費產(chǎn)生的碳排放量（表2）、各能源消費量比例（表3）及各能源消費碳排放量比例（表4）。

3.2 陜西省碳排放LMDI分解

本文以2000年為基期，運用上述LMDI因素分解模型對陜西省2000～2011年的碳排放量進行因素分解，得到歷年人口、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結構、能源消費結構、能源消費強度對陜西省碳排放的逐年效應（表 5）及累積效應（表6），同時計算得到各因素的逐年貢獻度（圖1）和累積貢獻度（圖2）。

4 結果與分析

4.1 陜西省2000～2011年能源消費及其碳排放

陜西省2000～2011年間的終端能源消費總量和碳排放總量整體呈增長趨勢（見表2）。其中，原煤占陜西省能源消費比例最高，其次是焦炭，這兩種能源的年均消費比例之和在75%以上；其他各項能源消耗隨年份不同消費比例排名有所變化（見表3）。2000～2011年能源消費比例之和由大到小排序為：原煤>焦炭>柴油>洗精煤>汽油>燃料油>原油>煤油>天然氣>液化石油氣。其中，原油、柴油、天然氣的消費呈現(xiàn)增長趨勢；洗精煤、汽油、煤油、燃料油的消費比例呈現(xiàn)下降趨勢。

原煤在各年中的消費比例均達到了55%以上，2006年消費比例最高，為74.1%，消費呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢。洗精煤的消耗比例從2000年開始逐步上升至2005年達到最高消費比例12.7%后開始下降，2008年以后消費比例開始穩(wěn)定在1.0%～1.3%。焦炭的年均消費比例為12.1%，是除原煤外的第二大能源消耗種類。原油的消費比例在2000～2007年間平均為0.4%，2007年以后有所上升，2008～2011年平均消費比例達到2.3%。汽油的最大消費比例出現(xiàn)在2000年為8.4%，最小消費比例為2008年的2.6%，2009～2011年消費比例穩(wěn)定在4%左右。煤油的消費比例出現(xiàn)兩個不同的階段，2000～2006年年均消費比例為1.6%，2007～2011年均消費比例僅為0.2%，后5年比前6年的消費比例下降了1.4個百分點。柴油消費比例同樣呈現(xiàn)兩個階段，2000～2007年年均消費比例為8.1%，2008～2011年年均消費比例為12.2%。燃料油在2000～2004年有明顯的消耗，2005年以后消費量趨于0。液化石油氣消費是陜西省2000～2011年間消費量最少的能源品種。天然氣作為清潔能源，消費比例逐年上升，最后穩(wěn)定在1%左右。

各能源消耗產(chǎn)生的碳排放情況見表4：原煤因在消費量上占絕對優(yōu)勢，帶來的碳排放量最高，其次是焦炭；2000～2011年各能源消費碳排放比例之和由大到小排序為：原煤>焦炭>柴油>天然氣>汽油>洗精煤>燃料油>煤油>原油>液化石油氣。總體來說某種能源消費量越大，碳排放量相應越大，但也存在能源消費量與碳排放量排名不一致的情況，如天然氣、洗精煤等，這可能是在計算能源消費碳排放時受到標準煤折算系數(shù)和碳排放系數(shù)的影響。endprint

4.2 陜西省2000～2011年碳排放的LMDI分解

從表5看出，人口效應除2010年為負值外，其余都為正值，整體絕對值偏低且穩(wěn)定，出現(xiàn)負值的原因是陜西省的人口自2000年以來一直上升但到2010年人口自然增長率卻比上年下降0.28個千分點，人口減少37萬人，因此2010年碳排放的人口效應有所下降；就整體而言，人口變化對碳排放量增長有微弱的拉動作用。人均GDP的效應全部為正值且絕對值逐年增大。產(chǎn)業(yè)結構對碳排放逐年的影響主要分為兩個階段，一是2007年以前逐年效應多數(shù)為正值，產(chǎn)業(yè)結構效應表現(xiàn)為拉動碳排放量增長；二是2007年及以后全為負值，產(chǎn)業(yè)結構效應對碳排放量的作用由拉動轉(zhuǎn)變?yōu)橐种?。能源消費結構逐年效應波動明顯，2001、2003、2005、2006、2009年為正值，其余年份為負值；能源消費強度逐年效應總體趨勢是每年遞減。

從表6可看出，以2000年為基期，到2011年陜西省的碳排放量增加了2 485.2058萬噸。人口、人均GDP、能源消費結構、能源消費強度對碳排放量增加產(chǎn)生正影響，產(chǎn)業(yè)結構產(chǎn)生負影響，對陜西省2000～2011年間的碳排放累積效應分別為32.3080、1 431.5930、19.9395、1 104.8812和-103.516萬噸?？梢姡司鵊DP是產(chǎn)生碳排放的最大因素，其次是能源消費強度、人口和能源消費結構；產(chǎn)業(yè)結構是唯一有抑制碳排放量增長效應的因素。

從圖1可以看出，人口效應對碳排放的逐年貢獻度都比較低；人均GDP的貢獻度前兩年并不明顯，2003年以后逐漸增大；產(chǎn)業(yè)結構的逐年貢獻度也普遍較低，較為明顯的是2009年的貢獻度為-21.8%，是產(chǎn)業(yè)結構逐年效應絕對值最大的年份，究其原因是相比上年在這一年第二產(chǎn)業(yè)GDP比例有所下降，第三產(chǎn)業(yè)GDP比例有所增加，而第二產(chǎn)業(yè)的主要代表行業(yè)工業(yè)一直是能源利用產(chǎn)生碳排放的大部門，因此第二產(chǎn)業(yè)GDP比例波動對碳排放量有較明顯的影響；能源消費結構的逐年貢獻度有明顯的波動；能源消費強度效應的逐年貢獻度變化明顯，前兩年的貢獻度都達到80%以上，之后雖有所下降，但絕對值普遍偏大，最后穩(wěn)定在20%水平。

從各因素的累積貢獻度（圖2）可以看出，人均GDP的累積貢獻度高達53.17%，占整個碳排放增量的1/2以上；其次分別為能源消費強度41.04%，產(chǎn)業(yè)結構-3.85%，人口效應1.2%和能源消費結構0.74%。其中人均GDP增長和能源消費強度的累積貢獻度之和達到94.21%，說明人均GDP和能源消費強度變化是拉動碳排放量增長的最主要因素。

5 結論與討論

本文對《中國能源統(tǒng)計年鑒》中陜西能源消費量進行了收集和整理，計算了陜西省2000～2011年的碳排放量，并利用LMDI因素分解模型將其分解并分析了人口、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結構、能源消費結構、能源消費強度對陜西省碳排放增長的影響。總體上，人口、人均GDP、能源消費結構、能源消費強度對碳排放量增加產(chǎn)生正影響，產(chǎn)業(yè)結構產(chǎn)生負影響。不管是從累積效應還是從累積貢獻度來看，人均GDP和能源消費強度都是拉動碳排放量增長的最主要因素，因此陜西省的碳減排工作應該多關注這兩個領域。產(chǎn)業(yè)結構是唯一有負影響的因素，應該繼續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構進一步減少碳排放量的增加。雖然人口和能源消費結構對碳排放量產(chǎn)生正影響，但作用比較微弱，今后仍需進一步控制人口數(shù)量的增加使其對碳排放的增量影響始終保持在一個較低的水平；而對能源消費結構應實施調(diào)整和優(yōu)化并最終使其對碳排放量的影響轉(zhuǎn)變?yōu)樨撝怠?/p>

各因素的逐年效應變化顯示，人口變化對碳排放量增長有微弱的拉動作用；人均GDP除2001和2002年的正影響微弱外，后面貢獻度都逐年上升，說明經(jīng)濟增長的同時伴隨著大量的碳排放，陜西仍是以高碳排放的方式來拉動經(jīng)濟增長；產(chǎn)業(yè)結構總體上在2007年以后趨于合理，應當繼續(xù)保持并尋求更加優(yōu)秀的產(chǎn)業(yè)結構布局以達到增強產(chǎn)業(yè)結構對碳排放抑制能力的目的。能源消費結構逐年效應正負波動明顯，但其累積效應增量為19.9395萬噸，說明在這11年里能源消費結構使碳排放量增加；2003和2006年陜西省能源消費總量較前年有所下降，但能源消費結構效應增量在這兩年卻為正值，說明陜西省的能源消費結構不夠優(yōu)化，碳排放系數(shù)較高的化石能源品種使用量大；而2010、2011年能源消費總量明顯上升，能源消費結構效應增量卻為負值，說明碳排放系數(shù)較低的天然氣等能源品種使用量增大，所以陜西省應積極調(diào)整能源消費結構提高高效且低碳排放的能源品種的使用比例，進一步優(yōu)化能源消費結構；能源消費強度逐年效應總體趨勢是每年遞減，最后兩年穩(wěn)定在20%左右，碳排放增量為70萬～80萬噸之間，其中比較突出的是2003和2006年，逐年貢獻度分別達到-70.1%和-51.44%且是唯一能源消費強度產(chǎn)生負影響的兩年，也是這兩年中對碳排放量增長起主要抑制作用的因素，這是因為這兩年的碳排放強度是陜西省2001～2011年間的最低水平，由此可見碳排放強度下降對碳排放量增長有較強的抑制作用，應該深入分析陜西省2003年和2006年碳排放強度下降的原因并加以利用從而抑制不斷增加的碳排放。

本文的不足之處：（1）本文在測算能源消費碳排放量時，選取的能源品種雖然有代表性但是卻未涵蓋所有的能源品種，因此計算的碳排放量可能比實際的碳排放量偏低。（2）利用人口、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結構、能源消費結構、能源消費強度作為分解碳排放的因素還不夠細化，未來應該以此為基礎更加深入分析，尋求更多具有代表性的因素并引入模型中，將碳排放分解為更小的部分，以期更有利于科學合理地實施碳減排工作以實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的雙贏。

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