湖北省建筑業(yè)碳排放測(cè)度及影響因素研究

蔡 園，劉 琦，陳 俊，陶文超，閃騰宇，胡 純

(武漢輕工大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

1 引言

中國(guó)是世界上第一大碳排放國(guó)，據(jù)2021版《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)表明[1]，2020年我國(guó)CO2排放量達(dá)到9.8993×109t，較2019年增加了0.6%。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)《國(guó)家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出的“制定2030年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案”有著巨大的壓力。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，2020年，我國(guó)建筑業(yè)增加值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重達(dá)到7.2%，建筑業(yè)在我國(guó)CO2排放中所占的比例較高。“十四五”規(guī)劃指出深入推進(jìn)建筑領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型，因此，探究建筑業(yè)碳排放的時(shí)序變化情況及影響因素，不僅有助于各地區(qū)制定科學(xué)的碳減排措施，而且對(duì)于了解建筑業(yè)碳排放的途徑具有極其深遠(yuǎn)的意義。

目前，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者已對(duì)建筑業(yè)碳排放進(jìn)行了測(cè)算與分析。Conrado ADM等[2]測(cè)算了巴西建筑業(yè)CO2減排的成本效益；Kim TH等[3]利用韓國(guó)國(guó)家能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，研究了韓國(guó)建筑業(yè)能源消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體；Huang L等[4]利用世界環(huán)境投入產(chǎn)出表對(duì)全球40個(gè)國(guó)家建筑活動(dòng)造成的CO2排放水平進(jìn)行了探索和比較；趙冬蕾等[5]基于2007～2016年中國(guó)建筑業(yè)碳排放的面板數(shù)據(jù)，采用脫鉤模型分析了能源結(jié)構(gòu)、能源效率、價(jià)值創(chuàng)造、碳排放強(qiáng)度的脫鉤程度，并在此基礎(chǔ)上對(duì)區(qū)域碳排放脫鉤潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)；王幼松等[6]采用SBM模型，計(jì)算了我國(guó)2008～2017年各省建筑業(yè)能源效率；王靜雯[7]通過(guò)構(gòu)建西北五省(區(qū))建筑業(yè)的完全碳排放的測(cè)算模型，估算西北建筑業(yè)的碳排放量，并運(yùn)用LMDI分析4個(gè)驅(qū)動(dòng)因素對(duì)建筑業(yè)完全碳排放的影響；閆輝等[8]建立了建筑業(yè)碳排放強(qiáng)度影響因素多元回歸模型，并以我國(guó)建筑業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行實(shí)證分析。

為完成2030年碳達(dá)峰的宏偉目標(biāo)，必須結(jié)合各省不同的具體情況，分析不同行業(yè)碳排放的影響因素，從而提出具有針對(duì)性的碳減排對(duì)策。湖北省作為我國(guó)中部地區(qū)的重要省份，近年來(lái)，省域經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，同時(shí)建筑業(yè)也發(fā)展迅猛，隨之帶來(lái)了碳排放量不斷增加的溫室效應(yīng)問(wèn)題?；诖?，本文以湖北省為研究對(duì)象，通過(guò)合理選擇主要建筑業(yè)碳排放源，構(gòu)建建筑業(yè)碳排放測(cè)算模型，對(duì)2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放量進(jìn)行估算，運(yùn)用LMDI因素分解模型探討湖北省建筑業(yè)碳排放量的驅(qū)動(dòng)因素。從而為湖北省建筑業(yè)低碳轉(zhuǎn)型探索道路，自下而上全面推動(dòng)落實(shí)國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)的省域碳達(dá)峰行動(dòng)。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究方法

2.1.1 建筑業(yè)碳排放測(cè)度方法

對(duì)于建筑業(yè)碳排放量的核算，參考已有研究理論，將建筑業(yè)碳排放分為直接碳排放與間接碳排放兩部分。直接碳排放為建筑業(yè)本身活動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生的碳排放，主要包括在建筑設(shè)計(jì)、施工等階段直接消耗的石油、煤炭、天然氣以及電力等各種能源所產(chǎn)生的碳排放，建筑業(yè)間接碳排放主要包括鋼材、水泥、木材、玻璃及鋁材等建筑材料在生產(chǎn)及運(yùn)輸中所產(chǎn)生的碳排放。其中，由于鋼材、木材、玻璃和鋁材可以回收利用，實(shí)際碳排放核算需要考慮建筑材料的回收率。

本文根據(jù)IPCC的碳排放估算方法，構(gòu)建了湖北省建筑業(yè)碳排放量的估算模型：

C=Cdir+Cindir=Ce+Cp+Cindir

(1)

式(1)中，C、Cdir、Cindir分別為建筑業(yè)碳排放總量、直接碳排放量和間接碳排放量；Ce、Cp分別為化石能源碳排放量和電力能源碳排放量；Ei、NCVi、Di、Oi分別為第i種化石能源的終端消費(fèi)量、平均低位發(fā)熱值、碳含量、碳氧化率；P和K分別為電力能源消費(fèi)量以及電力CO2排放系數(shù)；Mj、Fj、Rj分別為第j種建筑材料消耗量、建筑材料CO2排放系數(shù)以及建筑材料回收系數(shù)。

2.1.2 建筑業(yè)碳排放影響因素分解模型

為了厘清湖北省建筑業(yè)碳排放的驅(qū)動(dòng)因子，本文結(jié)合建筑業(yè)碳排放核算體系包括直接排與間接排放，采用Ang改進(jìn)的LMDI 因素分解模型。并將其與擴(kuò)展后的Kaya恒等式相結(jié)合，模型分解出能源消費(fèi)直接碳排放強(qiáng)度、單位面積能耗、單位產(chǎn)值創(chuàng)造能力、間接碳排放強(qiáng)度、建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模5個(gè)建筑業(yè)碳排放影響因素指標(biāo)?；诤怂惴椒ǖ母倪M(jìn)，將建筑業(yè)間接碳排放作為單獨(dú)的因素，從而研究它的影響，擴(kuò)展模型為：

C=Cdir+Cindir

=F×H×I×GDPcons+K×GDPcons

(2)

根據(jù)Ang提出的LMDI分解法，假設(shè)C0和Ct分別表示基期和第t期湖北省建筑業(yè)碳排放總量，則第t 期相對(duì)于基期的碳排放總值的變化值可以表示為：

ΔC=Ct-C0

=ΔCF+ΔCH+ΔCI+ΔCK+ΔCGDPcons

(3)

湖北省建筑業(yè)碳排放增量在 LMDI 模型下被完全分解，具體分解結(jié)果如下：

能源消費(fèi)直接碳排放強(qiáng)度因素：

(4)

單位面積能耗因素：

(5)

單位產(chǎn)值創(chuàng)造力因素：

(6)

間接碳排放強(qiáng)度因素：

(7)

建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模因素：

(8)

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文涉及的主要數(shù)據(jù)如湖北省建筑業(yè)原煤、汽油、柴油、燃料油、電力等5種能源的消費(fèi)量來(lái)自歷年《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。各種能源的平均低位發(fā)熱量來(lái)源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，碳含量參考《2006 IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》，碳氧化率的數(shù)據(jù)參考我國(guó)編制的《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》。電網(wǎng)碳排放因子來(lái)源于我國(guó)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2019年度減排項(xiàng)目中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》。

湖北省地區(qū)生產(chǎn)總值與湖北省建筑業(yè)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)來(lái)自于歷年《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》，考慮到湖北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中價(jià)格變化的因素，本文將建筑業(yè)生產(chǎn)總值以2006 年為基期進(jìn)行可比價(jià)處理。湖北省主要建筑材料消耗量和房屋施工面積數(shù)據(jù)來(lái)自于歷年《中國(guó)建筑業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》。建筑材料碳排放系數(shù)及回收系數(shù)參考孫文[9]、馮博[10]等人研究，如表1所示。

表1 主要建筑材料碳排放系數(shù)和回收系數(shù)

3 結(jié)果與分析

3.1 湖北省建筑業(yè)碳排放時(shí)序演變規(guī)律分析

依據(jù)上述建筑業(yè)碳排放核算模型，計(jì)算得到湖北省建筑業(yè)碳排放時(shí)序結(jié)果，如表2所示。2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放總量變化分3 個(gè)階段，呈先上升后下降趨勢(shì)。2006～2010年處于穩(wěn)中有升階段，2011～2014 年處于急劇增長(zhǎng)階段，2015～2019年處于波動(dòng)下降階段。其中2014年建筑業(yè)碳排放總量達(dá)到峰值17651.99萬(wàn)t，其次是2016年，2008年最低為3242.35 萬(wàn)t。2011與2012年碳排放的迅猛增加是由于我國(guó)有效應(yīng)對(duì)國(guó)際金融危機(jī)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，投資基建，增加全社會(huì)固定資產(chǎn)投入；同時(shí)，隨著居民居住條件改善，房地產(chǎn)行業(yè)蓬勃發(fā)展，我國(guó)建筑業(yè)產(chǎn)值高速增長(zhǎng)?！笆濉币詠?lái)，隨著生態(tài)文明理念的逐步實(shí)施，國(guó)家積極推進(jìn)溫室氣體減排政策，從而使得湖北省建筑業(yè)碳排放量逐步回落。

表2 2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放量時(shí)序變化

從碳排放構(gòu)成上可以看出，2006～2019年湖北省建筑業(yè)間接碳排放占比逐漸提高，間接排放是建筑業(yè)碳排放的主要來(lái)源，其中2012～2019年間接排放占比均超過(guò)95%。

由上述測(cè)度可以得出2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放強(qiáng)度的時(shí)序動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，圖1可以看出：研究期間湖北省建筑業(yè)碳排放強(qiáng)度呈下降-上升-下降的波動(dòng)態(tài)勢(shì)。由2006年的 7.76 t/萬(wàn)元逐年減小至 2010年的 4.95 t/萬(wàn)元，年均下降率9.05%；隨后湖北省建筑業(yè)碳排放強(qiáng)度暴增至2012年的16.74 t/萬(wàn)元，年均增長(zhǎng)率119.09%；近年來(lái)，碳排放強(qiáng)度穩(wěn)步回落，下降至2019年的8.87 t/萬(wàn)元，這表明建筑業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)率大于碳排放的增長(zhǎng)率。

圖1 2016～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放強(qiáng)度

3.2 湖北省建筑業(yè)碳排放影響因素分析

為了清晰地反映碳排放影響因素隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，在時(shí)間維度上分解2006～2019年間湖北省建筑業(yè)碳排放的影響因素。結(jié)合碳排放LMDI因素分解模型，實(shí)證分析能源消費(fèi)直接碳排放強(qiáng)度、單位面積能耗、間接碳排放強(qiáng)度、建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模等5個(gè)影響因素的逐年效應(yīng)及綜合效應(yīng)，如表3所示。

表3 湖北省建筑業(yè)碳排放LMDI因素分解結(jié)果 萬(wàn)t

由分解結(jié)果可知，能源消費(fèi)直接碳排放強(qiáng)度、單位產(chǎn)值創(chuàng)造力、間接碳排放強(qiáng)度以及建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模是促進(jìn)湖北省建筑業(yè)碳排放增加的因素，是正效應(yīng)；而相反單位面積能耗是抑制湖北省建筑業(yè)的碳排放增加的因素，是負(fù)效應(yīng)。從影響程度上看，根據(jù)絕對(duì)值大小判斷，2006～2019年間5項(xiàng)影響因素的影響程度大小排序?yàn)椋航ㄖI(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模>單位面積能耗>單位產(chǎn)值創(chuàng)造力>能源消費(fèi)直接碳排放強(qiáng)度。建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的增長(zhǎng)是拉動(dòng)湖北省建筑業(yè)碳排放增加的主導(dǎo)因素。間接碳排放強(qiáng)度的累積效應(yīng)雖然最小，但是年度效應(yīng)波動(dòng)較大，有正有負(fù)。

各個(gè)碳排放影響因素在不同年份對(duì)湖北省建筑業(yè)碳排放變化的影響程度是不同的。從分解結(jié)果逐年效應(yīng)來(lái)看，能源消費(fèi)直接碳排放強(qiáng)度對(duì)湖北省建筑業(yè)碳排放增加有促進(jìn)作用，除了在2008～2009、2010～2011為負(fù)值，其它年度變化均為正值，表明建筑行業(yè)能源消費(fèi)量在研究時(shí)序區(qū)間逐漸增加。單位面積能耗在抑制湖北省建筑業(yè)碳排放方面起了不可忽視的作用，表明“十二五”與“十三五”期間湖北省建筑業(yè)節(jié)能水平逐步提高，單位建筑面積的能耗大幅下降。單位產(chǎn)值創(chuàng)造力對(duì)湖北省建筑業(yè)碳排放有一定的促進(jìn)影響，特別在“十二五”與“十三五”期間正影響較大，表明近年來(lái)湖北省房屋建造能力逐漸提升。間接碳排放強(qiáng)度在“十一五”期間均為負(fù)值，大大抑制了湖北省建筑業(yè)碳排放，在“十二五”與“十三五”變化較大，表明受?chē)?guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)影響，湖北省建筑業(yè)材料消耗量波動(dòng)較大。建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的各年度效應(yīng)均為正值，且絕對(duì)值較大，表明建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)湖北省建筑業(yè)碳排放的增長(zhǎng)起到了持續(xù)拉動(dòng)的作用，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的溫室氣體。

4 結(jié)論

本文通過(guò)測(cè)度湖北省 2006～2019年間的建筑業(yè)碳排放量，進(jìn)而運(yùn)用LMDI模型對(duì)建筑業(yè)碳排放的影響因素進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論。

(1)2006～2019年間湖北省建筑業(yè)碳排放總量呈先上升后下降趨勢(shì)，從2006年的3242.35 萬(wàn)t上升到2014年的峰值17651.99 萬(wàn)t，隨后逐步回落到2019年的14897.75 萬(wàn)t。其中，間接排放是建筑業(yè)碳排放的主要來(lái)源。

(2)2006～2019年間湖北省建筑業(yè)碳排放強(qiáng)度呈先下降、隨后上升再下降的波動(dòng)態(tài)勢(shì)。近年來(lái)湖北省建筑業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)率大于碳排放的增長(zhǎng)率。

(3)2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放影響因素中，有4個(gè)因素對(duì)建筑業(yè)碳排放增加起促進(jìn)作用，有1個(gè)因素對(duì)建筑業(yè)碳排放增加起抑制作用，其中建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模是湖北省建筑業(yè)碳排放增加的最主要影響因素，單位面積能耗是有效抑制建筑業(yè)碳排放增加的重要因素。