水泥工業(yè)碳排放強(qiáng)度及脫鉤彈性分析

石建屏，徐黎黎，孫會(huì)寧，王忠祥，申?yáng)|

(1.綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系，四川綿陽(yáng) 621000；2.綿陽(yáng)師范學(xué)院資源環(huán)境工程學(xué)院，四川綿陽(yáng) 621000)

水泥工業(yè)碳排放強(qiáng)度及脫鉤彈性分析

石建屏1，徐黎黎1，孫會(huì)寧1，王忠祥1，申?yáng)|2

(1.綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系，四川綿陽(yáng) 621000；2.綿陽(yáng)師范學(xué)院資源環(huán)境工程學(xué)院，四川綿陽(yáng) 621000)

水泥工業(yè)是CO2的主要排放源，采用IPCC碳排放模型測(cè)算2006—2015年水泥工業(yè)碳排放量及碳排放強(qiáng)度，并運(yùn)用Tapio脫鉤指標(biāo)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放脫鉤彈性進(jìn)行測(cè)評(píng)，為水泥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃、制定節(jié)能減排政策提供依據(jù)。研究表明，單位GDP碳排放強(qiáng)度從2006年的0.37 t/萬元下降到2015年的0.23 t/萬元，“十一五”、“十二五”期間分別下降了21.89%和22.83%；2015年我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與水泥工業(yè)碳排放呈現(xiàn)強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，表明減少碳排放具有明顯效果，主要原因是水泥產(chǎn)量出現(xiàn)顯著下降。

水泥工業(yè)；碳排放；排放強(qiáng)度；GDP；脫鉤彈性

2015年我國(guó)水泥產(chǎn)量23.48億t，約占世界水泥總產(chǎn)量的60%，人均水泥累計(jì)消費(fèi)量已經(jīng)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家峰值水平。尤其值得關(guān)注的是，2015年水泥需求量呈現(xiàn)出25年來首次大幅度的負(fù)增長(zhǎng)，比2014年減少1.3億t，同比增速下滑超過5%，我國(guó)水泥消費(fèi)進(jìn)入飽和或下降期的特征已顯現(xiàn)。水泥生產(chǎn)消耗大量資源及煤、電等能源，釋放出CO2溫室氣體[1]。水泥工業(yè)是工業(yè)部門中CO2的主要排放源之一[1-2]。許多學(xué)者從人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等角度研究了水泥工業(yè)碳減排問題，建立數(shù)學(xué)模型并測(cè)算碳排放量及其強(qiáng)度，提出了一系列減少碳排放量的有效措施及對(duì)策建議[3-7]。同時(shí)，國(guó)內(nèi)學(xué)者應(yīng)用Tapio脫鉤指標(biāo)對(duì)全球CO2排放最多的18個(gè)國(guó)家和中國(guó)部分省市在研究期內(nèi)的碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤彈性進(jìn)行了比較分析[8-9]。本文主要根據(jù)2006—2015年中國(guó)水泥產(chǎn)量、綜合能耗、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值和人口等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算水泥工業(yè)“十一五”和“十二五”期間碳排放量及其強(qiáng)度，并應(yīng)用Tapio脫鉤理論分析節(jié)能減排效果，以期為實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 碳排放強(qiáng)度與脫鉤彈性研究方法

1.1 碳排放計(jì)算公式

根據(jù)水泥生產(chǎn)基本原理，水泥工業(yè)CO2排放主要由燃料燃燒、碳酸鹽分解、電能消耗、有機(jī)碳燃燒4部分構(gòu)成。在實(shí)際生產(chǎn)中，電能消耗產(chǎn)生的CO2僅占4%，有機(jī)碳燃燒產(chǎn)生的CO2僅占1.23%，兩者所占比例很小[1-2]。基于聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)《國(guó)家溫室氣體排放清單指南》CO2排放量數(shù)學(xué)模型[8]，結(jié)合我國(guó)水泥實(shí)際生產(chǎn)情況，將CO2排放強(qiáng)度分為兩部分：原料煅燒時(shí)的CO2排放強(qiáng)度E1；水泥加工中的CO2排放強(qiáng)度E2。

(1)

式中，TE為水泥工業(yè)碳排放量，t；E為水泥單位產(chǎn)品碳排放強(qiáng)度，t/t；Q為水泥工業(yè)產(chǎn)量，t；ei為第i種燃料或原料的碳排放系數(shù)，t/t；ri為單位水泥產(chǎn)品第i種燃料或原料的消耗定額，t/t。[1-2]

單位GDP碳排放強(qiáng)度是指碳排放量與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的比值(t/萬元)，反映了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)高能耗產(chǎn)業(yè)的依賴程度，是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2 脫鉤彈性模型

脫鉤是一個(gè)衡量經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、物質(zhì)消耗和生態(tài)環(huán)境間的現(xiàn)狀關(guān)系，衡量經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展的工具。脫鉤彈性是一種對(duì)脫鉤狀態(tài)的具體數(shù)值衡量，主要指碳排放變化率相對(duì)于地區(qū)GDP的變化比率。根據(jù)脫鉤彈性值的大小可以將脫鉤分成不同狀態(tài)，其中所區(qū)分的不同狀態(tài)即為脫鉤指標(biāo)。Tapio在研究1970—2002年歐洲經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間的關(guān)系時(shí)，引入交通運(yùn)輸量作為中間變量，將脫鉤彈性分解為GDP與交通運(yùn)輸量之間的脫鉤彈性和交通運(yùn)輸量與碳排放總量之間的脫鉤彈性[9]，脫鉤彈性計(jì)算公式為：

e(CO2,GDP)=(ΔCO2/CO2)/(ΔGDP/GDP)

(2)

式中，e(CO2, GDP)表示CO2排放與GDP增長(zhǎng)之間的脫鉤彈性。依據(jù)彈性值的大小，Tapio將脫鉤劃分為8種不同的狀態(tài)，分別稱之為強(qiáng)脫鉤、弱脫鉤、衰退脫鉤、強(qiáng)負(fù)脫鉤、弱負(fù)脫鉤、擴(kuò)張負(fù)脫鉤、增長(zhǎng)連結(jié)、衰退連結(jié)，如表1所示[9]。

表1 Tapio 8個(gè)等級(jí)與彈性值比照表

2 水泥工業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)脫鉤分析

2.1 水泥產(chǎn)量與GDP動(dòng)態(tài)特征

2006—2015年我國(guó)水泥產(chǎn)量與GDP動(dòng)態(tài)變化情況如圖1所示。2006—2014年我國(guó)水泥產(chǎn)量連續(xù)增加，“十一五”、“十二五”期間增長(zhǎng)率分別為12.06%和4.68%，其增長(zhǎng)幅度逐步放緩，2013—2014年較為明顯，尤其是2015年水泥產(chǎn)量23.48億t，比2014年減少1.3億t，同比下滑超過5%。2015年對(duì)于水泥行業(yè)的發(fā)展而言是非同尋常的一年，水泥需求呈現(xiàn)出25年來的首次大幅度負(fù)增長(zhǎng)。近10年來，我國(guó)城鎮(zhèn)化率以每年一個(gè)百分點(diǎn)的速度不斷提升，城市建設(shè)必不可少的水泥的年消費(fèi)量隨之持續(xù)增長(zhǎng)[1,10]。我國(guó)目前水泥人均累計(jì)消費(fèi)量已經(jīng)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家峰值水平(20～22 t)，水泥消費(fèi)進(jìn)入飽和階段，即下降期拐點(diǎn)的特征已經(jīng)顯現(xiàn)。

注：數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2006—2015)。圖1 2006—2015年中國(guó)水泥產(chǎn)量與GDP動(dòng)態(tài)變化情況Fig.1 Dynamic change between cement output and GDP in China from 2006 to 2015

2.2 水泥工業(yè)碳排放強(qiáng)度動(dòng)態(tài)特征

2006—2015年水泥工業(yè)碳排放量和碳排放強(qiáng)度如圖2所示，水泥生產(chǎn)燃料或原料的消耗定額(ri)和碳排放系數(shù)(ei)來源于2006—2015年《中國(guó)水泥統(tǒng)計(jì)年鑒》等文獻(xiàn)資料。由圖2可以看出，2006—2014年水泥工業(yè)碳排放量逐年增長(zhǎng)，而2015年碳排放絕對(duì)值出現(xiàn)下降拐點(diǎn)，為15.29億t。2006—2015年，水泥工業(yè)碳排放強(qiáng)度呈波動(dòng)式下降趨勢(shì)，單位GDP碳排放強(qiáng)度從2006年的0.37 t/萬元下降到2015年的0.23 t/萬元，“十一五”、“十二五”期間分別下降了21.89%和22.83%，下降幅度沒有明顯變化?！笆濉逼陂g，隨著我國(guó)水泥消費(fèi)量達(dá)到峰值并進(jìn)入飽和下降階段，預(yù)計(jì)碳排放量也將逐年降低，對(duì)于我國(guó)碳排放量絕對(duì)減排和單位GDP碳排放強(qiáng)度下降具有重要意義。

圖2 2006—2015年水泥工業(yè)碳排放量和強(qiáng)度動(dòng)態(tài)變化情況Fig.2 Carbon emission amount and intensity of cement industry from 2006 to 2015

2.3 水泥工業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤動(dòng)態(tài)特征

基于以上討論與分析，分別計(jì)算2006—2015年我國(guó)水泥工業(yè)碳排放量變化率和GDP變化率，應(yīng)用脫鉤彈性模型計(jì)算得到10年間我國(guó)水泥工業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤彈性值，并把脫鉤彈性值e依據(jù)Tapio脫鉤指標(biāo)的8種狀態(tài)進(jìn)行劃分，判定各年份碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤關(guān)系，如表2所示。

從表2中可以得出以下結(jié)果：2006—2008年和2010—2012年，碳排放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展均處于弱脫鉤狀態(tài)，碳排放的增長(zhǎng)率小于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，說明這幾年低碳效果明顯；2009年出現(xiàn)擴(kuò)張負(fù)脫鉤，碳排放的增長(zhǎng)率大于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，說明2009年低碳效果差；2013年碳排放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤關(guān)系出現(xiàn)增長(zhǎng)連結(jié)，說明碳排放增長(zhǎng)率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率間的大小出現(xiàn)波動(dòng)，低碳減排效果也出現(xiàn)變化；2015年出現(xiàn)強(qiáng)脫鉤，表明該年的碳排放總量低于上一年的碳排放總量，而經(jīng)濟(jì)卻保持持續(xù)增長(zhǎng)。

表2 2006—2015年中國(guó)水泥工業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤彈性計(jì)算結(jié)果

2.4 相關(guān)結(jié)果分析

水泥產(chǎn)量下降的主要原因是我國(guó)過去以固定資產(chǎn)投資拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的發(fā)展模式正在發(fā)生改變。2015年，在水泥需求下游行業(yè)中，房地產(chǎn)和基建整體表現(xiàn)乏力，尤其是房地產(chǎn)投資增速出現(xiàn)斷崖式下滑，從2014年的10.3%直線下降到2015年的1%，房地產(chǎn)投資增速降幅已經(jīng)連續(xù)兩年接近10個(gè)百分點(diǎn)，這是導(dǎo)致水泥需求快速減少的直接原因[10]。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)水泥總量的需求由平緩增長(zhǎng)逐步轉(zhuǎn)為平穩(wěn)下降。發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，水泥消費(fèi)量在隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而增長(zhǎng)到一定程度后，將處于穩(wěn)定或開始回落狀態(tài)。人均水泥累計(jì)消費(fèi)量與城鎮(zhèn)化率存在關(guān)聯(lián)性，2015年我國(guó)城鎮(zhèn)化率達(dá)到56.1%，人均水泥累計(jì)消費(fèi)量已達(dá)到美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的水泥消費(fèi)峰值[11]。水泥需求總量的降低為確保我國(guó)在巴黎會(huì)議承諾的2030年實(shí)現(xiàn)CO2總量絕對(duì)減排的目標(biāo)創(chuàng)造了條件。水泥工業(yè)面對(duì)產(chǎn)能過剩加劇導(dǎo)致的市場(chǎng)惡性競(jìng)爭(zhēng)，行業(yè)利潤(rùn)水平下降，企業(yè)經(jīng)營(yíng)陷入困境，產(chǎn)業(yè)提升是可行途徑之一。

3 結(jié)論

(1)2015年，我國(guó)水泥工業(yè)碳排放量為15.29億t，出現(xiàn)下降拐點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)CO2的絕對(duì)減排，為我國(guó)水泥工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)造了良好機(jī)會(huì)。主要原因是我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)正處于轉(zhuǎn)型期，房地產(chǎn)投資增速出現(xiàn)大幅度下滑。

(2)水泥工業(yè)單位GDP碳排放強(qiáng)度從2006年的0.37 t/萬元下降到2015年的0.23 t/萬元，“十一五”、“十二五”期間分別下降了21.89%和22.83%，對(duì)于我國(guó)完成2020年單位GDP碳減排任務(wù)具有重要作用。

(3)2015年我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與水泥工業(yè)碳排放呈現(xiàn)強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，表明該年度在減少產(chǎn)能過剩、碳減排方面取得明顯效果。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，未來我國(guó)水泥工業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤狀態(tài)可能在強(qiáng)脫鉤和弱脫鉤之間變化。

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Analysis on Carbon Emission Intensity and Decoupling Elasticity of Cement Industry in China

SHI Jian-ping1, XU Li-li1, SUN Hui-ning1, WANG Zhong-xiang1, SHEN Dong2

(1.Department of Materials Engineering, Mianyang Occupation Technical College, Mianyang 621000, China; 2.School of Natural Resource and Environmental Engineering, Mianyang Normal University, Mianyang 621000, China)

The cement industry is a major emission source of greenhouse gas-carbon dioxide (CO2). The methodology provided by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) was used to estimate the amount and intensity of carbon dioxide (CO2) emission in China’s cement industry from 2006 to 2015. Tapio decoupling model was used to study the decoupling relationship between the economic growths and carbon emissions, and this provided references for development-planning and policy-making of carbon emission reduction in the cement industry. The results indicated that the carbon emission intensity per GDP decreased from 0.37 ton/10 000 yuan in 2006 to 0.23 ton/10 000 yuan in 2015, by 21.89% and 22.83% in comparison with the 11thand 12thFive-Year-Plan periods. The relationship between economic growth and carbon emissions in 2015 appeared to be high-intensity decoupling status, which showed clear effect in carbon emission reduction. The reason for this was the significant output drop in cement industry.

cement industry; carbon emission; emission intensity; GDP; decoupling elasticity

2016-06-02

全國(guó)建材職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)科研課題(JCZY1509)；四川省教育廳科研項(xiàng)目(16ZB0461)

石建屏(1963—)，女，四川巴中人，教授，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，E-mail：lixinshijianping@163.com

10.14068/j.ceia.2017.01.009

X22

A

2095-6444(2017)01-0035-03