中國建筑業(yè)二氧化碳排放的影響因素分析

□ 鄒 非 朱慶華 王 菁

(1.大連理工大學 管理與經(jīng)濟學部,遼寧 大連 116024;2.浙江東方職業(yè)技術(shù)學院,浙江 溫州 325011;3.浙江工業(yè)大學 經(jīng)管學院,浙江 杭州 310000)

中國建筑業(yè)二氧化碳排放的影響因素分析

□ 鄒 非1,2朱慶華1王 菁3

(1.大連理工大學 管理與經(jīng)濟學部,遼寧 大連 116024;2.浙江東方職業(yè)技術(shù)學院,浙江 溫州 325011;3.浙江工業(yè)大學 經(jīng)管學院,浙江 杭州 310000)

對中國建筑業(yè)1991年到2013年間的二氧化碳排放進行了計量,運用嶺回歸的方法分析了人口、財富和技術(shù)等因素對建筑業(yè)二氧化碳排放量的影響。結(jié)果表明,建筑業(yè)從業(yè)人員數(shù)量對二氧化碳排放量有正向影響但不顯著,人均GDP對二氧化碳排放量有顯著正影響,萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消費量對二氧化碳排放量有顯著負影響。根據(jù)上述研究,提出了技術(shù)進步是減少建筑業(yè)二氧化碳排放的關(guān)鍵所在,要大力提倡新技術(shù)在建筑領(lǐng)域的運用;深化供給側(cè)改革,做好建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模的加減法;提高建筑人整體素質(zhì),全員減排增效;努力打造建筑業(yè)綠色供應鏈等相應的政策建議。

二氧化碳排放;建筑業(yè);STIRPAT模型;嶺回歸

一、引 言

進入21世紀以來,全球氣候不斷變暖,人們焚燒固體燃料產(chǎn)生的溫室氣體是主要原因,二氧化碳則是溫室氣體的主要組成部分,約占溫室氣體的70%。全球從化石燃料燃燒和工業(yè)過程(水泥和金屬生產(chǎn))中產(chǎn)生的二氧化碳(CO2)排放量,在2013年增加到創(chuàng)記錄的353億噸(GT),排放量增長趨勢放緩,但仍然比2012年增長了2%[1]。世界銀行(WBI)的數(shù)據(jù)表明,2011年全球CO2的排放量達到了人均1 132.940 48公噸,比1990年增加了35.9%,比2000年增加了6.72%[2]。

2014年11月,習近平主席出席20國集團領(lǐng)導人第九次峰會第二階段會議的時候就宣布,中方計劃2030年左右達到二氧化碳排放峰值,這意味著黨和國家已經(jīng)把減少二氧化碳排放列為國家最高發(fā)展戰(zhàn)略計劃之一[3]。2016年3月,中國氣候變化特別代表解振華認為,2015年全球碳排放沒有增加的“主要貢獻是中國”[4]。中國在減少二氧化碳排放方面做了最大努力,但整體二氧化碳排放量還在不斷上升。2014年中國建筑業(yè)產(chǎn)值達到176 713億元,占國民生產(chǎn)總值的27.78%,在國民經(jīng)濟中占有重要地位[5]。同時,建筑業(yè)二氧化碳排放也不容忽視,根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(IPCC)統(tǒng)計,建筑業(yè)在消耗大量能源的同時,碳排放比例高達36%。

本文測算了建筑業(yè)二氧化碳排放量,建立了二氧化碳排放量與其影響因素的關(guān)系,期望為我國建筑業(yè)早日實現(xiàn)低碳、環(huán)保、節(jié)能生產(chǎn)提供理論支撐。

二、文獻回顧

隨著時代的進步,建筑業(yè)低碳綠色環(huán)保理念逐漸深入心,學者們對此展開了深入的研究。

Sandanayake等[6]建立了基于流程的定量方法來估算建筑業(yè)材料、運輸和使用設(shè)備的溫室氣體排放,通過層次分析法獲得了溫室氣體排放影響因子的權(quán)重:材料,設(shè)備和運輸?shù)臏厥覛怏w排放的比重平均分別達到67%,19%和14%;基礎(chǔ)施工中設(shè)備和運輸?shù)臏厥覛怏w排放的比重較高。Lu等[7]通過計算中國建筑業(yè)1994到2012年的碳排放,認為中國的建筑行業(yè)所大量使用的材料和設(shè)備是CO2排放的主要影響因素。Zhang和Wang[8]運用流程分析法,分析了2005至2012年間中國建筑業(yè)一個生命周期(包括建材制造,建材運輸,建筑施工,建設(shè)運營,建筑物拆除以及拆建(C&D)垃圾處理六個階段)的二氧化碳排放,結(jié)果表明,中國建筑業(yè)的二氧化碳排放量自2005年溫和上升,2010年以后上升較快,全部CO2排放主要源于建材制造階段(73%)和建筑作業(yè)階段(24%)。Si m等[9]以韓國公寓樓為研究對象,測量了公寓樓一個生命周期的7種類型的氣體排放,該研究評估了廢氣排放,結(jié)果顯示二氧化碳排放量最大。Chou和Yeh[10]以建筑業(yè)為例,開發(fā)了二氧化碳排放評價體系和環(huán)境成本計算方法,模擬考慮化石燃料,電力和水的消耗。At maca[11]以土耳其加濟安泰普為例,研究了建筑物施工、運營和拆遷三個階段,發(fā)現(xiàn)住宅建筑的主要能源的使用和排放分別落在約10～40 GJ/m2和1～10 t CO2/m2。Jacobsen和Kotchen[12]研究了美國住宅電力和天然氣的消費,評估了能源代碼應用于電力和天然氣的住宅計費數(shù)據(jù)的影響,能源代碼的變化與4%的電力消耗的降低和與6%天然氣消耗的降低相關(guān)聯(lián)。

張宏艷等[13]研究了北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對其碳減排目標的影響;胡穎和諸大建[14]利用L MDI分解模型,對我國建筑業(yè)CO2排放的影響因素進行了分解;馮博等[15]以省際建筑業(yè)為研究對象,發(fā)現(xiàn)我國各省建筑業(yè)二氧化碳排放量和能源效率均存在較大差異,其影響因素有建筑業(yè)規(guī)模、人口比重、建筑材料流動性和城市化率等。

從已有文獻可以看到,學者們對建筑業(yè)的節(jié)能減排研究越來越重視,分別從宏觀層面和微觀層面對影響建筑業(yè)的二氧化碳排放因素進行了探討,但已有文獻對建筑業(yè)二氧化碳排放與環(huán)境之間的關(guān)系研究較少。本文以STIRPAT模型為基礎(chǔ),測算我國建筑業(yè)二氧化碳排放量,探討影響二氧化碳排放量的因素。

三、理論基礎(chǔ)

(一)建筑業(yè)二氧化碳排放與環(huán)境之間的關(guān)系

研究環(huán)境影響因素的經(jīng)典方法是Ehrlich和Holdr en[16]提出的IPAT模型。該模型將影響因素歸納為人口、富裕度和技術(shù)水平。在此基礎(chǔ)上,Dietz和Rosa[17]、Yor k等[18]分別在1994年和2003年提出了基于IPA T模型的隨機回歸影響模型,即STIRPAT模型:

在上式中,I表示二氧化碳排放量,P表示人口數(shù)量,A代表人均財富,T代表技術(shù)水平,t為相應時間,ε為隨機干擾項,a為常數(shù)項,b,c和d分別為P(人口)、A(富裕度)和T(技術(shù)水平)對應的系數(shù)。

為了計算方便,通常對STIRPAT模型兩邊取對數(shù),即:l nI t=l na+bl nP t+cl nA t+dl nT t+l nεt

本文以我國1991—2013年建筑業(yè)二氧化碳排放量I(噸)、從業(yè)人口數(shù)量P(萬人)、從業(yè)人均國內(nèi)生產(chǎn)總值A(chǔ)(萬元/人)和技術(shù)水平T(以萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消費量為衡量標準,噸標準煤/萬元)為研究樣本,對我國建筑業(yè)二氧化碳排放強度與從業(yè)人口、人均財富和技術(shù)水平之間的動態(tài)關(guān)系進行測度。

(二)二氧化碳排放總量的計算方法

為計算燃料類能源排放的二氧化碳總量,本文采用2006年政府間氣候變化專門委員會(IPCC)制定的國家溫室氣體清單指南第二卷(能源)給出的參考計算方法:

公式中,TC n表示各類能源的消費量;C n表示各類能源的碳排放系數(shù)(tc/TJ);C on表示各類能源碳氧化率(%),本文設(shè)定為1;表示二氧化碳的相對分子質(zhì)量與碳的相對原子質(zhì)量之比;J n表示相應能源平均低位發(fā)熱量;n=1,2,…,8分別代表以上8種燃料能源。由于本文采用的是平均低位發(fā)熱量數(shù)據(jù),故CO2排放系數(shù)取95%置信區(qū)間下限的數(shù)值。

此外,由于一般建筑企業(yè)都采用外購電的方式作業(yè),參考中國臺灣電力公司有關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù),外購電力的CO2排放系數(shù)定為0.62噸CO2/M W H。

四、數(shù)據(jù)來源說明和相關(guān)計算

(一)能源消耗的數(shù)據(jù)來源

建筑業(yè)各類能源消耗的數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》。根據(jù)國家統(tǒng)計局[19]的解釋,建筑業(yè)能源消費總量定義為:一定區(qū)域內(nèi)(國家或者地區(qū))建筑業(yè)行業(yè)在一定時期消費的各種能源的總和。由于早期部分年份能源統(tǒng)計沒有對“能源消費總量”進行統(tǒng)計,因此缺失的數(shù)據(jù)利用“終端能源消費量”代替。其中1995年、2000—2013年的數(shù)據(jù)來自于“分行業(yè)能源消費總量”部分,1991—1994年、1996—1999年的數(shù)據(jù)來源于“中國能源平衡表(實物表)終端消費量”。

按照能源統(tǒng)計年鑒的統(tǒng)計口徑,將能源分為煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣、電力來匯總計算。

建筑業(yè)GDP、人口數(shù)量、萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消費量(噸標準煤/萬元)數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國建筑統(tǒng)計年鑒》。為消除通貨膨脹影響,本文將各年GDP的數(shù)值折算成基準年1991年的不變價格。各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

(二)相關(guān)計算

根據(jù)STIRPA T模型,數(shù)據(jù)全部采用對數(shù)形式,可以有效減少異方差;各時間序列分別記為l nI、

表1 建筑業(yè)CO2排放、從業(yè)人員數(shù)、建筑業(yè)人均GDP、萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消費量

圖1 1991—2013年建筑業(yè)STIRPAT模型數(shù)據(jù)趨勢

首先對數(shù)據(jù)進行線性回歸,結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?盡管調(diào)整R2和F統(tǒng)計值尚可,但VIF的檢驗值均大于10,據(jù)此推斷該模型存在多重共線性,所得回歸結(jié)果不可靠。

表2 直接線性回歸結(jié)果

針對這種情況,本文采取嶺回歸的方法進行解決。嶺回歸分析是一種改良的最小二乘法,是一種專門用于共線性數(shù)據(jù)分析的有偏估計回歸方法,其本質(zhì)就是用增加一個偏倚量,使得模型估計更加穩(wěn)定和顯著。當自變量間存在多重共線性,|X′X|≈0時,給X′X加上一個正常數(shù)據(jù)矩陣k I(k＞0),那么X′X+k I接近奇異的程度就會比X′X接近奇異的程度小得多。在計算時,首先對數(shù)據(jù)進行標準化處理,目的是統(tǒng)一量綱,標準化后的設(shè)計陣仍然用X表示,定義為:

上式為β的嶺回歸估計,其中k為嶺參數(shù),得到的嶺回歸估計^β(k)實際上是回歸參數(shù)β的一個估計族,嶺參數(shù)k不是唯一確定的。當嶺參數(shù)k在(0,∞)內(nèi)變化時,^βj(k)是k的函數(shù),根據(jù)其描畫的曲線稱為嶺跡。嶺回歸的關(guān)鍵在于確定嶺參數(shù)k值,可以采取嶺跡法、方差擴大因子法、由殘差平方和確定k值等方法[20]。本文采用嶺跡法估計k值,在SPSS中新建一個syntax(語法)窗口,調(diào)入嶺回歸語句。所用語法如下:

本文采用SPSS軟件和Evie ws軟件相結(jié)合進行嶺回歸分析,由Eviews軟件計算VIF值,其余參數(shù)SPSS由軟件給出。輸出結(jié)果如表3所示,相應的嶺跡圖如圖2所示。計算嶺參數(shù)k對應的l nP、l nA、l nT方差膨脹因子(VIF),如表3所示。

表3 中國建筑業(yè)能源消耗嶺跡表(R-SQUARE and Beta Coefficients f or Esti mated Values of K)

圖2 嶺跡圖(Ridge Trace)

表4 嶺參數(shù)k對應ln P、ln A、ln T的方差膨脹因子(VIF)

表5 嶺回歸估計結(jié)果

根據(jù)輸出結(jié)果,所得嶺回歸方程為:

(三)結(jié)果分析

根據(jù)嶺回歸方程,可以看到中國建筑業(yè)人口數(shù)量、財富和技術(shù)對該行業(yè)二氧化碳排放量的影響。

人口與中國建筑業(yè)二氧化碳排放量是正相關(guān)關(guān)系,有一定影響,但不顯著。當建筑業(yè)從業(yè)人員增加一個單位時,二氧化碳排放量增加0.053 1。建筑業(yè)企業(yè)從業(yè)人員數(shù)已從1991年的1 058.3萬增加到2013年的4 528.36萬,人員增加了4倍,導致對能源的需求增加,從而造成二氧化碳排放量增加。這說明中國建筑業(yè)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展吸納大量勞動力的同時,也增加了對環(huán)境的壓力,但人員因素并非二氧化碳排放量增加的主要因素。

財富與中國建筑業(yè)二氧化碳排放量是顯著正相關(guān)關(guān)系,影響較大。當建筑業(yè)人均GDP增加一個單位時,二氧化碳排放量增加0.144 7。建筑業(yè)的人均GDP已經(jīng)從1991年的1.478(萬元/人),猛增到2013年的35.414(萬元/人),年均增幅達到16%;建筑業(yè)已經(jīng)在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有舉足輕重的地位,能源的消耗必然不斷增加,進而導致二氧化碳的排放量不斷增加。

技術(shù)與中國建筑業(yè)二氧化碳排放量是顯著負相關(guān)關(guān)系,影響巨大。當建筑業(yè)萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消費量增加一個單位時,二氧化碳排放量就減少0.214 83。1991年建筑業(yè)萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消費量是5.12(噸標準煤/萬元),到2013年則降低到了0.8(噸標準煤/萬元),降幅顯著,技術(shù)進步是關(guān)鍵因素。建筑業(yè)在綠色節(jié)能材料的使用、生產(chǎn)工藝的革新、清潔能源的使用等方面的進步,降低了能源的消耗,從而有效的減少了二氧化碳的排放。

五、結(jié)論與政策建議

本文對中國建筑業(yè)1991年到2013年的二氧化碳排放總量排放量進行了計量,運用嶺回歸的方法定量分析了人口、財富和技術(shù)等因素對建筑業(yè)二氧化碳排放量的影響。結(jié)果表明,建筑業(yè)從業(yè)人員數(shù)量對二氧化碳排放量有正向影響但不顯著;建筑業(yè)人均GDP對建筑業(yè)二氧化碳排放量有顯著正影響;建筑業(yè)萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消費量對建筑業(yè)二氧化碳排放量有顯著負影響。

基于以上結(jié)論,提出如下建議。

第一,技術(shù)進步是減少建筑業(yè)二氧化碳排放的關(guān)鍵所在,要大力提倡新技術(shù)在建筑領(lǐng)域的運用。本文的研究證明,技術(shù)對減少二氧化碳排放起著決定性的作用,要大力提倡先進技術(shù)的應用,改變粗放的生產(chǎn)方式。在工業(yè)4.0時代即將到來之際,建筑業(yè)要迎頭趕上,在清潔能源、綠色環(huán)保材料、先進施工設(shè)備使用等方面動腦筋,想辦法。在技術(shù)創(chuàng)新方面要引進來與走出去相結(jié)合,即一方面加大引進先進的技術(shù)工藝、設(shè)備,吸收消化再創(chuàng)新;一方面自主創(chuàng)新并及時把先進成果應用于生產(chǎn)實踐。盡量使用節(jié)能環(huán)保建筑材料,在源頭上就遏制二氧化碳的排放。

第二,深化供給側(cè)改革,做好建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模的加減法。進入21世紀以來,我國建筑業(yè)GDP的平均增長速度達到了20.8%,遠超工業(yè)等傳統(tǒng)第二產(chǎn)業(yè)的水平,發(fā)展勢頭迅猛,為國民經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻。然而,與此同時,除個別年份建筑業(yè)二氧化碳排放增幅略有降低外,其他年份均是增長態(tài)勢,建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模對二氧化碳排放有重要影響。因此,政府應深化建筑業(yè)供給側(cè)改革,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),注重適度控制規(guī)模,鼓勵行業(yè)龍頭企業(yè)做大做強,控制產(chǎn)能過剩類行業(yè)工程的增加,適時對“低、小、散”企業(yè)進行轉(zhuǎn)型升級。

第三,提高建筑人整體素質(zhì),全員減排增效。從本質(zhì)上講,人的活動會絕對增加二氧化碳的排放量,同時,人又是生產(chǎn)中活的要素,其能動性對生產(chǎn)非常重要,處理好人與減排工作的關(guān)系非常重要。企業(yè)要建立良好的文化氛圍,從精神、制度、物質(zhì)等三個層次建設(shè)節(jié)能環(huán)保文化,加強宣傳教育,使節(jié)能減排意識深入人心。因此,要教育建筑人從我做起,人人爭當環(huán)保標兵,做減排模范。要注重提高員工整體素質(zhì),適當控制人員數(shù)量,提高勞動生產(chǎn)率。另外,除了建筑業(yè)員工本身身體力行外,還要把好的環(huán)保意識和作風帶到每個家庭,讓家庭成員也都樹立起減排意識,以良好的家風帶動整個社會的環(huán)保減排。

第四,努力打造建筑業(yè)綠色供應鏈。建筑業(yè)不僅要做好自身節(jié)能減排工作,還要帶動整個供應鏈條積極參與減排活動。建筑業(yè)龍頭企業(yè)要率先示范,要加強對供應鏈上下游企業(yè)的指導,比如要求上游供應商通過各類相關(guān)行業(yè)標準認證才有資格參與招投標,對下游客戶大力宣傳節(jié)能減排的重要意義并進行適當激勵。由于建筑業(yè)中小企業(yè)眾多,情況千差萬別,其節(jié)能減排工作難度很大。因此,建筑行業(yè)中規(guī)模較小企業(yè)要結(jié)合自身特點,采取各類措施,盡可能減少二氧化碳的排放。建筑業(yè)綠色供應鏈的打造將有助于實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的減排,對整體減排增效有重要意義。

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A

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