基于聚類分析的中國碳排放影響因素研究

(華北水利水電大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院 河南 鄭州 450046)

基于聚類分析的中國碳排放影響因素研究

徐青青

(華北水利水電大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院河南鄭州450046)

全球二氧化碳排放量的逐年上升，各國都面臨著巨大的減排壓力，中國作為《京都議定書》的簽字國，亟需找到碳排放的主要影響因素，從而抑制二氧化碳排放。本文通過借鑒國內(nèi)外對碳排放問題的研究成果，得出了影響碳排放的10個(gè)主要因素，并進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，結(jié)合SPSS 19.0對其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了聚類分析，從而將所有影響因素四個(gè)大類，并對聚類結(jié)果做出相關(guān)分析。最后針對結(jié)論提出了碳減排的相關(guān)政策建議。

碳排放；聚類分析；碳減排政策；SPSS 19.0

一、引言

人類進(jìn)入21世紀(jì)以來，氣候變化問題日益成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)的第三次評(píng)估報(bào)告指出，近50年的氣候變暖與人類使用化石燃料所排放的二氧化碳等溫室氣體密切相關(guān)，世界各國共同認(rèn)識(shí)到減少溫室氣體排放的必要性與緊迫性。作為全球最大的發(fā)展中國家，中國的溫室氣體排放量增長速度不斷加快。為此中國政府承受著巨大壓力，于2015年承諾：到2030年，中國碳排放強(qiáng)度比2005年下降60%～65%。中國能否完成這樣的減排目標(biāo)？造成中國碳排放增多的主要因素是什么?明確并理順造成中國碳排放增長的影響因素，對中國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

二、理論綜述

隨著碳減排逐漸成為國際性熱門話題，眾多學(xué)者慢慢把研究的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移到碳排放影響因素上來，采用不同視角不同的方法研究碳排放的動(dòng)因，以尋求針對性的、科學(xué)有效的碳減排措施。Ang等(1998)采用對數(shù)平均指數(shù)分解研究方法(LMDI)對1985～1990年我國工業(yè)部門能源消費(fèi)碳排放進(jìn)行了分解研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出正向促進(jìn)我國碳排放量，而能源強(qiáng)度則反向抑制碳排放量[1]。Schipper et al采用適應(yīng)性加權(quán)迪氏分解法(Adaptive weighting Divisia，以下簡稱AWD)對13個(gè)國際能源機(jī)構(gòu)國家的碳排放強(qiáng)度進(jìn)行了因素分解，認(rèn)為對于大多數(shù)的國家，能源強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)是引起碳排放強(qiáng)度變化的主要因素，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和碳排放系數(shù)的影響效果并不明顯[2]。張騰飛等依托城市化模型和污染模型推導(dǎo)城鎮(zhèn)化、人力資本積累、清潔生產(chǎn)和碳排放之間的作用機(jī)制，結(jié)果表明城鎮(zhèn)化可以通過人力資本積累和清潔生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)碳減排[3]。孫昌龍等根據(jù)全球國家歷史數(shù)據(jù)，按城市化水平把城市化演進(jìn)分為三個(gè)階段，結(jié)合模型評(píng)估不同階段下相關(guān)因子對碳排放的影響作用，結(jié)果表明城市化發(fā)展中后期對碳排放的促進(jìn)作用較強(qiáng)[4]。肖周燕等的研究結(jié)果表明家庭戶的變動(dòng)對碳排放的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大與人口總量對碳排放帶來的影響[5]。馬曉鈺等人的面板數(shù)據(jù)模型檢驗(yàn)結(jié)果表明人口規(guī)模、年齡結(jié)構(gòu)和城市化水平是推動(dòng)我國碳排放的主要人口因素，而家庭結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出大的家庭結(jié)構(gòu)對碳排放的抑制作用[6]。吳賢榮等研究了我國中、東、西三大區(qū) 域農(nóng)業(yè)碳排放效率，并指出東部地區(qū)的碳排放效率的不斷改善主要是技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)，但中部和西部碳排放效率雖有所改善但波動(dòng)性較強(qiáng)[7]。通過上述研究可以看出，碳排放的影響因素是多方面的，如何全而闡述中國碳排放影響因素，分析各影響因素之間的相互關(guān)系，找到降低碳排放的關(guān)鍵代表影響因素是本文所研究的課題。

三、碳排放影響因素的聚類分析

(一)數(shù)據(jù)來源與指標(biāo)選擇

本文基于先前學(xué)者的研究，我們選取人口、人均GDP、城鎮(zhèn)化率、工業(yè)化水平、第三產(chǎn)業(yè)比重、能源消費(fèi)量、勞動(dòng)適齡人口比重、單位GDP能耗、能源產(chǎn)量以及化石燃料能耗比重作為中國碳排放量的主要影響因素，并搜集到1995-2015年相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。

1.數(shù)據(jù)來源

本文所采用的數(shù)據(jù)均來源于國家統(tǒng)計(jì)年鑒和國家統(tǒng)計(jì)局，如表1。

表1 碳排放相關(guān)影響因素1995-2015年數(shù)據(jù)

續(xù)表：

表1 碳排放相關(guān)影響因素1995-2015年數(shù)據(jù)

(二)聚類分析

聚類分析指將物理或抽象對象的集合分組成為由類似的對象組成的多個(gè)類的分析過程。聚類分析的目標(biāo)就是在相似的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)來分類。聚類分析是一種很常見的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，它的主要作用是用于揭示數(shù)據(jù)庫中未知的對象類。簡單地說，就是對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，使得同一類別的數(shù)據(jù)之間的相似度盡可能大、相異度盡可能小，而不同類別之間的數(shù)據(jù)的相似度要盡可能小、相異度盡可能大。聚類分析的本質(zhì)特征就是按照事物的所有特征來構(gòu)建組，每組的成員應(yīng)該顯示出盡可能類似的結(jié)構(gòu)。聚類分析來的目的是為了在眾多對象中確定對象的同質(zhì)性。

系統(tǒng)聚類分為Q型聚類和R型聚類兩種：Q型聚類是對樣本進(jìn)行聚類，它使具有相似特征的樣本聚集在一起，使差異性大的樣本分離開來；R型聚類是對變量進(jìn)行聚類，它使差異性大的變量分離開來，相似的變量聚集在一起，這樣就可以在相似變量中選擇少數(shù)具有代表性的變量參與其他分析，實(shí)現(xiàn)減少變量個(gè)數(shù)、降低變量維度的目的。在本文中進(jìn)行的是Q型聚類。

(三)實(shí)證分析過程

由于各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)時(shí)采取的測量單位均不同，不能直接進(jìn)行分析，故在分析前要對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱帶來的干擾。

聚類分析結(jié)果通過運(yùn)用SPSS 19.0軟件得到縱向21年碳排放10個(gè)影響因素的標(biāo)準(zhǔn)化聚類(最短距離法)情況如下表：

表3 聚類表

表3顯示的是聚類表，該表反映的是每一階段聚類的結(jié)果，系數(shù)表示的是“聚合系數(shù)”，第2列和第3列表示的是聚合的類。

圖1 完整連接的樹狀圖

圖1的樹狀圖顯示的是數(shù)據(jù)分析的最終結(jié)果，詳細(xì)分析見3.4結(jié)果分析。

(四)結(jié)果分析

圖1的聚類結(jié)果表明：

第一類是人口、單位GDP能耗、適齡勞動(dòng)人口以及人均GDP。這一類主要反映了我國人口眾多且消費(fèi)方式高碳化。雖然我國實(shí)施了一系列的人口政策，但是由于人口基數(shù)很大，降低的增長率都會(huì)導(dǎo)致絕對值的較高增長，治標(biāo)不治本。所以，我們應(yīng)該從根本上改變?nèi)藗兊纳罘绞胶托袨?。居民的價(jià)值取向和生活模式對我國溫室氣體排放的影響重大，低碳意識(shí)的提高能夠大大促進(jìn)中國降低碳排放進(jìn)度的加快。

第二類是城鎮(zhèn)化率、化石燃料能耗和能源產(chǎn)量。我國已探明的能源儲(chǔ)量中，煤炭占到90%以上，石油與天然氣的比重較小，這種煤炭占主導(dǎo)地位的能源資源條件，是我國不得不把煤炭作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源，而煤的高碳密集度使我國降低碳排放強(qiáng)度難度大大增加。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程也逐步增速，城區(qū)面積迅速增加導(dǎo)致大量的耕地被占用，公交密度的整體下降，私人交通工具的增多不可避免的使得碳排放量大大增加。

第三類是能源消費(fèi)量和工業(yè)化水平。我國能源消費(fèi)的一個(gè)主要特征就是以煤炭消費(fèi)為主，與另外兩種能源石油和天然氣相比較而言煤炭的利用效率較低且單位能源產(chǎn)生的二氧化碳排放量最高。另外，在我國，第二產(chǎn)業(yè)的能源強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他產(chǎn)業(yè)，特別是一些高耗能行業(yè)，如石油加工業(yè)、煉焦業(yè)、電力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等產(chǎn)品的耗能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界水平。

第四類是第三產(chǎn)業(yè)比重。我國正處于工業(yè)化和城市化中期，第三產(chǎn)業(yè)增加值比重不足50%，而世界的平均水平在67%左右，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)超過70%。我國第三產(chǎn)業(yè)比重明顯偏低，這也是碳排放總量高的一個(gè)原因。

四、建議

本文通過對碳排放影響因素的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，把有共性的因素歸為一類，使對碳排放問題的分析更加簡明，更容易從重要的點(diǎn)切入。針對本文的結(jié)果，提出以下結(jié)論：

(1)人口方面來看，在減排的道路上僅僅有人口政策是不能從根本上解決人口帶來的碳排放增加的，我們要做的是轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊纳钕M(fèi)行為，鼓勵(lì)低碳生活，低碳消費(fèi)。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)必須在消費(fèi)領(lǐng)域制定合理的政策，引導(dǎo)低碳消費(fèi)潮流，使低碳消費(fèi)成為社會(huì)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。在消費(fèi)領(lǐng)域，可以通過采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼政策和獎(jiǎng)勵(lì)政策，并制定相應(yīng)的強(qiáng)制性法律法規(guī)，推行低碳消費(fèi)理念和生活方式。

(2)我國能源消費(fèi)的一個(gè)特征就是以煤炭消費(fèi)為主，而與另外兩種能源(石油和天然氣)相比，煤炭的利用效率最低，單位能源產(chǎn)生的二氧化碳排放量最高。從這個(gè)方面來看，降低煤炭的消費(fèi)比例，提高石油和天然氣的消費(fèi)比例是有效的減排方法，但實(shí)際情況是，受到資源賦存條件的限制，再加上資金和技術(shù)等方面的制約，在短期內(nèi)，我國很難改變以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，所以積極增加石油和天然氣的進(jìn)口量，加大力度開發(fā)新能源和可再生能源，逐步減少能源消費(fèi)中煤炭的比例，這應(yīng)是我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的長期目標(biāo)。

(3)我國的能源消費(fèi)量和工業(yè)化水平都比較高，但是能源使用效率卻很低，因此，通過提高能源效率來降低碳排放強(qiáng)度的空間仍十分大。能源利用效率的提高離不開高科技的支持，加速發(fā)展煤炭清潔利用技術(shù)，通過更新設(shè)備、采用先進(jìn)工藝等措施充分挖掘高耗能行業(yè)的減排潛力。同時(shí)可以因地制宜、重點(diǎn)發(fā)展太陽能光電和光熱利用技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)等新能源和清潔能源技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)我國能源供應(yīng)和消費(fèi)的多元化?？梢酝ㄟ^加大對節(jié)能技術(shù)和新能源的傾斜性投資，來推動(dòng)能源開發(fā)利用各個(gè)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新性技術(shù)的研發(fā)和推廣，并盡快促成相關(guān)節(jié)能法律的貫徹力度，從法律層面保障能源效率的持續(xù)提高。

(4)盡管中國第三產(chǎn)業(yè)處于高速發(fā)展階段，但仍然面臨著占比少、結(jié)構(gòu)不合理等問題。發(fā)達(dá)國家的第三產(chǎn)業(yè)主要以金融、保險(xiǎn)、技術(shù)服務(wù)等高附加值新興產(chǎn)業(yè)為主，反觀中國的第三產(chǎn)業(yè)，餐飲業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)占據(jù)了40% 以上的比例，這些行業(yè)仍然是碳排放較高的行業(yè)。因此，雖然中國第三產(chǎn)業(yè)的總量已經(jīng)很大，但是對于碳排放強(qiáng)度降低的效果并不十分理想。在中國“穩(wěn)發(fā)展、調(diào)結(jié)構(gòu)”的背景下，需要加大對第三產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整，發(fā)展低碳排放的新興產(chǎn)業(yè)，為碳排放強(qiáng)度的下降提供積極地作用。

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