東北老工業(yè)基地碳排放與能源結(jié)構(gòu)關(guān)系的實(shí)證研究

(1.東北石油大學(xué) 石油經(jīng)濟(jì)與管理研究所,黑龍江 大慶 163318;2.大慶油田 創(chuàng)業(yè)騰飛建筑安裝公司第四工程處,黑龍江 大慶 163318)

東北老工業(yè)基地碳排放與能源結(jié)構(gòu)關(guān)系的實(shí)證研究

李紹萍1,柳光明1,張學(xué)敏2

(1.東北石油大學(xué) 石油經(jīng)濟(jì)與管理研究所,黑龍江 大慶 163318;2.大慶油田 創(chuàng)業(yè)騰飛建筑安裝公司第四工程處,黑龍江 大慶 163318)

基于東北老工業(yè)基地2006—2015年的數(shù)據(jù),運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析模型對(duì)東北老工業(yè)基地碳排放與能源結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證分析。實(shí)證結(jié)果表明:煤炭能源消費(fèi)與碳排放強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)度最高,依次為石油、天然氣、一次電力。東北老工業(yè)基地應(yīng)創(chuàng)新煤炭利用技術(shù),利用清潔能源區(qū)域優(yōu)勢(shì),加大節(jié)能減排科技投入力度,發(fā)揮政策引導(dǎo)作用。

東北老工業(yè)基地;碳排放;能源結(jié)構(gòu);灰色關(guān)聯(lián)度

1 引言

能源是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的助動(dòng)力,而經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展也會(huì)帶來能源變革。能源作為稀缺資本對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著明顯的制約作用,經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要消費(fèi)大量能源,而能源消費(fèi)不可避免地帶來CO2排放[1]。2007年我國碳排放總量超過美國,成為全球第一大溫室氣體排放國。我國政府在2009年的哥本哈根會(huì)議上向世界承諾,到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量將比2005年下降40%—45%。碳減排的總量任務(wù)需要全國各個(gè)區(qū)域共同完成,東北老工業(yè)基地作為中國重工業(yè)聚集區(qū),自然成為全國碳減排工作的重點(diǎn)。能源消費(fèi)是碳排放的直接原因,能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)成為影響碳排放的直接因素,因此對(duì)東北老工業(yè)基地碳排放與能源結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行分析，對(duì)節(jié)能減排、促進(jìn)東北老工業(yè)基地低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

多年來,眾多學(xué)者對(duì)能源結(jié)構(gòu)與碳排放問題開展了大量的研究,其中國外研究起步較早。例如,美國著名學(xué)者Lester R Brown[3]在《生態(tài)經(jīng)濟(jì)革命》這本書中提出盡快從以石油和煤炭為核心的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴柲芎蜌淠茉礊楹诵牡慕?jīng)濟(jì)是降低碳排放的有效方法;NeilStra-chan、Ramachandran Kannan[4]以英國作為研究對(duì)象,創(chuàng)建了新的MARKAL-MACRO能源結(jié)構(gòu)模型;Reyer Gerlagh[5]從碳排放產(chǎn)生與節(jié)約角度分析了碳排放的內(nèi)源性模型,在勞動(dòng)力、資本及碳排放角度進(jìn)行了發(fā)展;Azar、Lindgren、Andersson[6]以交通部門為研究對(duì)象,討論了以降低二氧化碳排放為目標(biāo)的交通運(yùn)輸燃料的替代問題;ToL[7]通過建立數(shù)學(xué)模型,討論了美國的電源結(jié)構(gòu)與碳排放之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。國內(nèi)方面,Youguo Zhang[8]從能源生產(chǎn)方面分析了與碳排放量相關(guān)的能源結(jié)構(gòu),優(yōu)化了能源供給結(jié)構(gòu),并給出了碳減排的具體方案;何凌云、吳夢(mèng)、尹芳[9]運(yùn)用調(diào)節(jié)效應(yīng)模型分析了可再生能源的投資和結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放的影響效應(yīng),并強(qiáng)調(diào)通過政策手段引導(dǎo)可再生能源的投資;陳盈、李函昱、田立新[10]運(yùn)用logistics模型對(duì)不同能源結(jié)構(gòu)下的碳排放進(jìn)行預(yù)測(cè),認(rèn)為導(dǎo)致碳排放量增加的主要原因是能源消費(fèi)過度依煤炭。這些相關(guān)研究為研究東北老工業(yè)基地能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和碳排放問題提供了有益的借鑒,但大多是從能源生產(chǎn)與供給視角進(jìn)行研究,少有能源消費(fèi)角度的研究。

基于東北老工業(yè)基地2006—2015年的數(shù)據(jù),本文從能源消費(fèi)角度,運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度模型實(shí)證分析東北老工業(yè)基地碳排放與能源結(jié)構(gòu)的關(guān)系,然后針對(duì)研究結(jié)果提出優(yōu)化東北老工業(yè)基地能源結(jié)構(gòu)的政策建議。

2 碳排放與能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

能源結(jié)構(gòu)指能源總消費(fèi)量或總生產(chǎn)量中各類一次能源、二次能源的構(gòu)成與比例關(guān)系[11]。結(jié)合分析需要,參考相關(guān)年份的《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》的能源分類標(biāo)準(zhǔn),本文主要考慮煤炭、石油、天然氣和一次電力,其中一次電力是指核電、水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電所發(fā)出的電力。歷史經(jīng)驗(yàn)表明,探究碳排放與能源結(jié)構(gòu)的關(guān)系,順應(yīng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的歷史潮流,必將有助于降低碳排放,促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[12]。

目前我國并沒有官方公布的碳排放量數(shù)據(jù),無法直接獲得東北老工業(yè)基地碳排放量的數(shù)據(jù)[13]。在現(xiàn)有的學(xué)術(shù)研究中,經(jīng)常用到的碳排放量測(cè)算方法有決策樹法、模型模擬法、排放系數(shù)法、物料衡算法、生命周期法、系統(tǒng)仿真法、實(shí)測(cè)法等[14]。在上述方法中,系統(tǒng)仿真法條件設(shè)定較多,很難被廣泛接受;實(shí)測(cè)法安裝成本較高,且監(jiān)測(cè)對(duì)象通常是環(huán)境總體要素;碳排放系數(shù)法計(jì)算所需數(shù)據(jù)能夠從相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒獲得,效率較高,適用性較強(qiáng),在各種研究中被廣泛運(yùn)用,因此本文采用排放系數(shù)法對(duì)碳排放量進(jìn)行測(cè)算。由于碳排放主要是因?yàn)榛茉吹南M(fèi),且除一次電力以外的其他電力能源消耗是在發(fā)電環(huán)節(jié)消耗化石能源發(fā)生碳排放的,所以在測(cè)算碳排放量時(shí)本文主要考慮煤炭、石油和天然氣這三種化石能源,計(jì)算公式為:

(1)

式中,Pi為能源i的消費(fèi)量;Ri為能源i的碳排放系數(shù);i=1,2,3分別為煤炭、石油和天然氣;Pi是通過查閱2016年《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》、2016年《吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒》、2016年《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》和歷年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》獲得;Ri取值借鑒了國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)研究(表1)。查閱有關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒得到東北老工業(yè)基地三種化石能源的消費(fèi)情況,通過表1的碳排放系數(shù)計(jì)算得到東北老工業(yè)基地2006—2015年的碳排放量(圖1)[15]。

表1 碳排放系數(shù)

從圖1可見,受“振興東北老工業(yè)”基地戰(zhàn)略的影響,碳排放量持續(xù)增加。從2009年開始,碳排放量增速加快,這主要是由于國家“四萬億”投資計(jì)劃促使能源消費(fèi)猛增。從2012年開始,碳排放量開始下降,由2012年的41364.71萬t下降到2015年的37395.39萬t,主要是受我國“十二五”規(guī)劃的影響。“十二五”規(guī)劃提出,單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量2015年比2010年下降17%,首次將單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放作為約束性指標(biāo)納入規(guī)劃。通過查閱資料計(jì)算得到東北老工業(yè)基地歷年能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)比例(表2)。由表2可見,十年來東北老工業(yè)基地能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)并沒有變化，但水電、風(fēng)電、核電等一次電力和天然氣等可再生能源在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重不斷擴(kuò)大，可見東北老工業(yè)基地的能源結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化,正在發(fā)展清潔能源[16]。

圖1 東北老工業(yè)基地2006—2015年碳排放量

表2 東北老工業(yè)基地2006—2015年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

3 碳排放水平與能源結(jié)構(gòu)關(guān)系實(shí)證分析

由于樣本量大小對(duì)灰色關(guān)聯(lián)度分析法沒有影響,并且一般情況下通過該方法得到的定量和定性結(jié)果是一致的,因此本文選擇該方法對(duì)東北老工業(yè)基地碳排放水平與能源結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行實(shí)證分析[17]。

3.1 數(shù)據(jù)的選取

目前相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒公布的最新數(shù)據(jù)為2015年數(shù)據(jù),所以選取2006—2015年十年來的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。碳排放強(qiáng)度能夠反映一個(gè)地區(qū)的碳排放水平,所以選取碳排放強(qiáng)度為參考序列,并選取東北老工業(yè)基地煤炭、石油、天然氣和一次電力的能源消費(fèi)量分別占東北老工業(yè)基地能源消費(fèi)總量的比重為行為序列。

參考序列:碳排放強(qiáng)度是衡量一個(gè)地區(qū)碳排放水平的綜合指標(biāo),指單位生產(chǎn)總值的碳排放量。伴隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),如果單位生產(chǎn)總值所帶來的碳排放量下降,則這一地區(qū)實(shí)現(xiàn)了低碳發(fā)展。東北老工業(yè)基地碳排放強(qiáng)度計(jì)算公式為:

X0=地區(qū)碳排放總量(t)/地區(qū)生產(chǎn)總值(萬元)

(2)

式中,X0={X0(k),k=1,2,…,n},n表示參考序列及行為序列的長(zhǎng)度,在此n=10。

行為序列:本文的行為序列為東北老工業(yè)基地四大類能源消費(fèi)量占東北老工業(yè)基地能源消費(fèi)總量的比重,變量依次為X1、X2、X3、X4,計(jì)算公式為:

Xi=(某類能源的消費(fèi)量/能源消費(fèi)總量)×100%

(3)

式中,i=1,2,3,4;Xi={Xi(k),k=1,2,…,n}。

3.2 碳排放水平與能源結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)關(guān)系分析

基礎(chǔ)數(shù)據(jù):根據(jù)歷年的《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》、《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》的相關(guān)數(shù)據(jù),通過計(jì)算得到東北老工業(yè)基地碳排放研究模型所需數(shù)據(jù),見表3。

表3 2006—2015年東北老工業(yè)基地碳排放研究模型所需數(shù)據(jù)

無量綱化:因?yàn)椴煌笜?biāo)有著不同的物理含義,所以在量綱上存在著差異。異量綱性對(duì)事物評(píng)價(jià)具有重要影響,這一問題的主要解決手段就是無量綱化處理[18]。對(duì)沒有明顯升降趨勢(shì)的數(shù)據(jù),均值化算子是常用的方法,所以論文采用該方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理:

(4)

(5)

通過計(jì)算得到均值化序列,見表4。

表4 均值化序列

求差值序列:首先求參考序列與各個(gè)比較序列的差,并取絕對(duì)值,然后從中找出最大值Δmax和最小值Δmin,見表5。計(jì)算公式為:

Δ0i(k)=|Yi(k)-Y0(k)|

(6)

最大值Δmax為0.94530，最小值Δmin為0.00101。

關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算公式為:

ξ0i(k)=(Δmin+ρΔmax)/(Δ0i(k)+ρΔmax)

(7)

式中,ξ0i(k)為關(guān)聯(lián)系數(shù)；ρ為分辨系數(shù),為防止關(guān)聯(lián)系數(shù)失真,本研究中ρ=0.5[19]。關(guān)聯(lián)系數(shù)見表6。

表6 關(guān)聯(lián)系數(shù)

表6中每列用下式求均值:

(8)

式中,i=1,2,3,4;n=11。r0i表示能源i的消費(fèi)比例相對(duì)于碳排放強(qiáng)度的灰色關(guān)聯(lián)度,r0i值越大,表明關(guān)聯(lián)度越大。r01=0.75367、r02=0.65745、r03=0.54010、r04=0.50624,即r01gt;r02gt;r03gt;r04。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

總體來看,當(dāng)前東北老工業(yè)基地能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在逐漸優(yōu)化,煤炭和石油在能源消費(fèi)總量中所占比重呈下降趨勢(shì),天然氣和一次電力所占比重呈上升趨勢(shì),但仍存在兩方面問題:一是嚴(yán)重依賴煤炭這種碳排放系數(shù)高、利用效率低的能源。雖然煤炭在能源消費(fèi)總量中的比重呈下降趨勢(shì),但煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重始終維持在70%左右,現(xiàn)在或?qū)砻禾咳匀皇悄茉聪M(fèi)的主力。二是水電、風(fēng)電等清潔能源的開發(fā)利用嚴(yán)重不足,在能源消費(fèi)總量中始終占據(jù)極小部分。究其原因,可能是清潔能源的開發(fā)利用難度大,技術(shù)不成熟,投資成本相對(duì)較高。

4.2 對(duì)策建議

創(chuàng)新煤炭利用技術(shù):實(shí)證分析結(jié)果表明,煤炭和石油在東北老工業(yè)基地近幾十年的發(fā)展當(dāng)中是絕對(duì)的主力能源，但煤炭的過度使用會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣、廢渣和廢水,對(duì)環(huán)境造成非常大的影響。因此,建議東北老工業(yè)基地在逐漸削減煤炭消費(fèi)數(shù)量,增加清潔能源消費(fèi)數(shù)量,優(yōu)化以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的同時(shí)要不斷創(chuàng)新煤炭的利用技術(shù),將儲(chǔ)量相對(duì)豐富的煤炭轉(zhuǎn)化成為高效和清潔的能源,實(shí)施清潔生產(chǎn),使?jié)崈裘禾考夹g(shù)在未來能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中扮演重要的角色。

利用清潔能源區(qū)域優(yōu)勢(shì):實(shí)證結(jié)論表明,東北老工業(yè)基地存在水電、風(fēng)電等清潔能源開發(fā)與利用嚴(yán)重不足的問題,應(yīng)積極開發(fā)利用東北老工業(yè)基地具有優(yōu)勢(shì)的清潔能源,扭轉(zhuǎn)能源生產(chǎn)與消費(fèi)的被動(dòng)局面。同時(shí),充分發(fā)揮東北老工業(yè)基地不同地區(qū)清潔能源的區(qū)域優(yōu)勢(shì),如黑龍江省的太陽能和水能較豐富,遼寧灣地區(qū)的潮汐能較豐富,各地應(yīng)因地制宜地進(jìn)行清潔能源的開發(fā)與推廣,促進(jìn)清潔型、多元化的能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)的形成[20]。

加大節(jié)能減排科技投入力度:節(jié)能減排離不開科技的不斷創(chuàng)新,只有科技創(chuàng)新才能對(duì)源頭和過程進(jìn)行控制,才能促進(jìn)化石能源向可再生能源和新能源不斷轉(zhuǎn)化和進(jìn)步。針對(duì)東北老工業(yè)基地的能源利用效率和開發(fā)水平較低的情況,應(yīng)積極利用現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù),引進(jìn)國外發(fā)達(dá)國家先進(jìn)技術(shù),加大核電技術(shù)、煤炭清潔開采技術(shù)、光伏發(fā)電、氫能、燃料電池和污染治理等技術(shù)的研發(fā)投入,提高能源的使用效率和開發(fā)水平。

積極發(fā)揮政策引導(dǎo)作用:調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、降低碳排放需要充分發(fā)揮政策在財(cái)政、金融、稅收領(lǐng)域的引導(dǎo)與扶持作用。首先,在財(cái)政方面,政府應(yīng)設(shè)立低碳發(fā)展專項(xiàng)財(cái)政資金。一方面,以補(bǔ)貼或優(yōu)惠資金形式投向風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿刃滦途G色資源和可再生資源的基礎(chǔ)設(shè)施和公用事業(yè)建設(shè),用以改善低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境;另一方面,對(duì)引進(jìn)低碳設(shè)備和低碳技術(shù)進(jìn)行低碳生產(chǎn)的企業(yè)給予財(cái)政補(bǔ)貼,降低企業(yè)成本。其次,在金融領(lǐng)域,對(duì)自愿進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)、設(shè)備改造、技術(shù)創(chuàng)新的高碳企業(yè)提供專項(xiàng)貸款,可采用低利率甚至零利率。第三,對(duì)化石能源和清潔能源實(shí)行增值稅、消費(fèi)稅和資源稅的彈性差別稅率,大幅度提高碳排放強(qiáng)度大的煤炭、石油等化石能源的稅率,降低天然氣等清潔能源的稅率;對(duì)采用清潔能源進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)在增值稅、所得稅等方面給予優(yōu)惠,調(diào)整車輛購置稅、車船使用稅政策,對(duì)以清潔能源為動(dòng)力、符合節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的車輛,可按適當(dāng)比例減征車輛購置稅和車船使用稅[21]。

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EmpiricalResearchonRelationshipBetweenCarbonEmissionandEnergyStructureinNortheasternRustBelt

LI Shao-ping1,LIU Guang-ming1,ZHANG Xue-min2
(1.Institute for Petroleum Economics and Management Studies,Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China; 2.Daqing Oil Field Entrepreneurship Tengfei Construction amp; Installation Corporation No.4 Engineering Department,Daqing 163318,China)

Based on the data of northeastern rust belt during 2006-2015,and by means of grey correlation analysis model,the empirical analysis was carried out on the relationship between carbon emission and energy structure in northeastern rust belt.The empirical result showed that,the correlation degree between consumption of coal energy and carbon emission was the highest,followed by petroleum and natural gas,and electric power ranked the last.Northeastern rust belt should innovate the coal utilization technology,fully play the regional advantages of clean energy,strengthen the science and technology input into energy conservation as well as emission reduction,and made the policy playing a guiding role.

northeastern rust belt;carbon emission;energy structure;grey correlation degree

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.08.008

X321

A

1005-8141(2017)08-0938-04

2017-06-27；

2017-07-15

2012年國家社科基金項(xiàng)目(編號(hào):12BJY076)的階段成果;2014年國家社科基金項(xiàng)目(編號(hào):14BJY028)的部分成果。

李紹萍(1964-),女,吉林省雙遼人,博士,教授,碩士生導(dǎo)師,從事區(qū)域經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展和財(cái)稅政策研究。

柳光明(1991-)，男，吉林省遼源人，碩士研究生，研究方向?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展及財(cái)稅政策。