基于LMDI模型的江蘇省碳排放強(qiáng)度影響因素分解研究

王夢(mèng)凱， 白艷萍

(1.中國財(cái)政科學(xué)研究院，北京 100142； 2.首都師范大學(xué) 管理學(xué)院，北京 100089)

各國在追求經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，面臨著由于碳排放增加而導(dǎo)致的全球氣候變化等一系列生態(tài)問題.中國作為《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方的一員，早已將控制碳排放納入社會(huì)發(fā)展規(guī)劃中[1].因此，在低碳經(jīng)濟(jì)的背景下，如何解決經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間的關(guān)系已成為各國迫切需要解決的問題.目前，國內(nèi)外學(xué)者分析碳排放影響因素的方法多種多樣，主要有灰色關(guān)聯(lián)度分析、結(jié)構(gòu)分析、多因素計(jì)量模型等方法.徐國泉等通過構(gòu)建多因素分解模型研究能源效率、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等因素對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響[2—4].李健等用灰色相對(duì)關(guān)聯(lián)度分析方法研究中國碳排放強(qiáng)度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系[5].吳開亞等通過投入產(chǎn)出技術(shù)的SDA模型分析上海市居民消費(fèi)的間接碳排放及影響因素[6].張麗峰借助EKC與STIRPAT模型計(jì)算北京市碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系[7].在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)碳排放強(qiáng)度影響的研究中，運(yùn)用最多的是對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)分解法(LMDI).范玲、趙選民、郭沛、李政通等分別對(duì)我國浙江省、陜西省、山西省及東北三省的碳排放因素特征進(jìn)行分解，通過LMDI模型對(duì)人口總量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源效率及能源結(jié)構(gòu)等因素對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響進(jìn)行實(shí)證分析[8—11].文獻(xiàn)顯示，國內(nèi)關(guān)于碳排放強(qiáng)度的研究主要基于全國碳排放強(qiáng)度排放的分解，或是各部門碳排放強(qiáng)度的分解，研究范圍是針對(duì)浙江省、北京市、新疆等特定地區(qū).江蘇省作為中國的經(jīng)濟(jì)大省和能源消耗大省，能源消耗總量一直居于全國前列，“碳減排”的壓力遠(yuǎn)高于其他省市，但有關(guān)其碳排放影響因素的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)以及定量分析的研究較少.筆者通過LMDI模型，旨在分析影響江蘇省碳排放強(qiáng)度的主要驅(qū)動(dòng)因素，從而根據(jù)各因素對(duì)降低碳排放強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率提出對(duì)策方案.該研究結(jié)果可為江蘇省經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展和減少溫室氣體排放研究提供參考.

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 碳排放的測(cè)算

選取原煤、石油、天然氣的消費(fèi)總量代替總能源的消費(fèi)量，將能源消費(fèi)行業(yè)主要分為5個(gè)模塊：農(nóng)林牧漁水利業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、服務(wù)業(yè)以及生活消費(fèi).借鑒叢建輝等的計(jì)量方法[12]，采用的碳排放量測(cè)算公式：

(1)

式中：C為二氧化碳的排放總量；Ej為第j類能源的消費(fèi)量；Aj為第j類能源的碳排放系數(shù)，具體取值見表1.

表1 各種能源折標(biāo)系數(shù)及碳排放系數(shù)

1.2 碳排放強(qiáng)度的分解模型

1.2.1碳排放強(qiáng)度的測(cè)算 影響某一地區(qū)碳排放強(qiáng)度的因素很多，筆者借鑒顧阿倫等的測(cè)算模型[13]，基于現(xiàn)有研究成果，重點(diǎn)研究能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度的影響，具體模型：

(2)

式中:I為碳排放強(qiáng)度(t/萬元);C為碳排放量(萬t);G為經(jīng)濟(jì)總量(萬元);i為產(chǎn)業(yè)；j為能源(原煤、石油、天然氣)；Cij為i產(chǎn)業(yè)第j種能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放量(萬t)；Ei為i產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)總量(kg)；Eij為i產(chǎn)業(yè)第j種能源的消費(fèi)量(kg);Si為i產(chǎn)業(yè)占經(jīng)濟(jì)總量的比例(%)；Qi為i產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值所消耗的能源量即能源強(qiáng)度(kg/萬元)；Fij為i產(chǎn)業(yè)第j種能源占該產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)總量的比例(%)；Aij為各種能源的碳排放系數(shù).

文中采用《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中的碳排放系數(shù)，故因素分解中碳排放系數(shù)變化的貢獻(xiàn)率為零.

1.2.2LMDI模型 在研究能源消費(fèi)與碳排放強(qiáng)度的指數(shù)分解中，借鑒李紹萍等的研究成果[14]，根據(jù)對(duì)數(shù)平均權(quán)重分解，碳排放強(qiáng)度的計(jì)算公式：

(3)

為了便于計(jì)算，通過LMDI加法分解計(jì)算分析.基期和報(bào)告期的碳排放強(qiáng)度差異可分解：

ΔI=ΔIS+ΔIQ+ΔIF+ΔIA，

(4)

式中：ΔI為碳排放強(qiáng)度的變化總量;ΔIS，ΔIQ，ΔIF，ΔIA分別為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、能源強(qiáng)度變化、能源結(jié)構(gòu)變化及碳排放系數(shù)變化對(duì)碳排放強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)值，其中ΔIA=0.ΔIS，ΔIQ，ΔIF由公式(5)～(8)計(jì)算得到，分別為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、能源強(qiáng)度效應(yīng)和能源結(jié)構(gòu)效應(yīng).

其中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響；能源強(qiáng)度效應(yīng)是指單位產(chǎn)值減少的能源消費(fèi)和碳排放，主要是指因技術(shù)發(fā)展而提高能源利用效率；能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)是指由于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響，如新型能源和清潔能源的使用比例增加可以明顯降低碳排放強(qiáng)度.

(5)

(6)

(7)

(8)

1.3 數(shù)據(jù)來源

用于計(jì)算碳排放強(qiáng)度的原煤、石油和天然氣的消費(fèi)量Ej來自于《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2015年).經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)來自于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒》(2001—2015年)，GDP按2000年不變價(jià)格計(jì)算.碳排放系數(shù)Aj依照《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》提供的參考值，氧化率默認(rèn)為1.各種能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)取自《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒 2015》.

2 結(jié)果與分析

2.1 碳排放量和碳排放強(qiáng)度

根據(jù)公式(1)～(2)，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可分別計(jì)算出2000—2014年江蘇省碳排放總量(C)和碳排放強(qiáng)度(I)(圖1).

圖1 2000—2014年江蘇省碳排放總量和碳排放強(qiáng)度

由圖1可知，江蘇省能源消費(fèi)引起的碳排放總量總體上呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，尤其是從2003年起漲幅較大，至2012年碳排放總量達(dá)74 448.53萬t.碳排放強(qiáng)度則總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，其中，2005年后降幅明顯增大，從2000年的2.50 t/萬元下降到2014年的1.14 t/萬元，降幅達(dá)54.4%.2005年江蘇省的碳排放強(qiáng)度為2.30 t/萬元.我國政府在《巴黎協(xié)定》中做出承諾，到2020年碳排放強(qiáng)度比2005年降低40%～45%[15]，因此江蘇省要在2020年使碳排放強(qiáng)度降至1.27～1.38 t/萬元.

2.2 各產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度

根據(jù)公式(1)計(jì)算各個(gè)產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放量，并結(jié)合各產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)總量，根據(jù)公式(2)計(jì)算五大產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度(圖2).

圖2 2000—2014年江蘇省各行業(yè)的碳排放強(qiáng)度

由圖2可知，江蘇省工業(yè)的碳排放強(qiáng)度最高，并且遠(yuǎn)高于其他行業(yè)，主要原因在于該行業(yè)化石能源的使用量占總能源使用量的比例較大，但觀察近15年的碳排放強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)總體上呈下降的趨勢(shì).交通運(yùn)輸和郵政以及住宿餐飲等服務(wù)業(yè)、農(nóng)林牧漁水利業(yè)以及生活消費(fèi)的碳排放強(qiáng)度總體上趨于平穩(wěn)并伴有小幅下降，主要原因在于這些行業(yè)本身能源消耗量較少，可降低的空間較小.值得注意的是，建筑業(yè)的碳排放強(qiáng)度總體上有一個(gè)上升的跡象，尤其在2006年達(dá)到了近年來的最高值(0.50 t/萬元)，這一方面歸結(jié)于政策的影響，另一方面也在于建筑業(yè)的迅速發(fā)展.從整體上看，按照目前的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不變，江蘇省的碳排放強(qiáng)度將在未來一段時(shí)間內(nèi)呈平穩(wěn)下降趨勢(shì)，這得益于各產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新，更多的清潔能源和可再生能源不斷投入使用且占有越來越大的比例.

2.3 碳排放強(qiáng)度的LMDI分解

通過LMDI的加法分解方法即公式(4)～(7)，對(duì)江蘇省各產(chǎn)業(yè)及能源的碳排放進(jìn)行分解，分解結(jié)果如表2所示.由表2可知，江蘇省碳排放強(qiáng)度在2000—2014年呈平穩(wěn)下降的趨勢(shì)，并且累積降低1.116 6 t/萬元.其中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致碳排放強(qiáng)度降低0.000 5 t/萬元，影響并不顯著，而能源強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的碳排放強(qiáng)度分別降低0.429 6,0.686 6 t/萬元.

2.3.1產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素分析 通過公式(2)可求得江蘇省各年度的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，即各產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)總量占全省經(jīng)濟(jì)總量的比例Si，從而進(jìn)一步計(jì)算出江蘇省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化(表3).

表2 2000—2014年江蘇省碳排放強(qiáng)度的LMDI分解結(jié)果

表3 2000—2014年江蘇省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化

由表3可知，除了農(nóng)林牧漁水利業(yè)所占比例有明顯的下降、生活消費(fèi)所占比例明顯提高外，各產(chǎn)業(yè)的比例總體變化不大.結(jié)合表2可知，江蘇省整體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響雖然是負(fù)值，即對(duì)碳排放強(qiáng)度降低有貢獻(xiàn).但由2000—2014年的分階段變化可知，2000—2005年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)引起的碳排放強(qiáng)度變化呈正值，說明碳排放強(qiáng)度不減反增.2005年后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)其影響呈負(fù)值，表明其對(duì)碳排放強(qiáng)度降低有所貢獻(xiàn).因此，雖然短時(shí)間內(nèi)工業(yè)仍然占江蘇省整個(gè)經(jīng)濟(jì)總量的大部分，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放強(qiáng)度變化的影響潛力尚未完全發(fā)揮.

2.3.2能源強(qiáng)度因素分析 通過公式(2)計(jì)算五大產(chǎn)業(yè)的能源強(qiáng)度Qi(圖3).

圖3 2000—2014年江蘇省各產(chǎn)業(yè)的能源強(qiáng)度

由圖3可知，江蘇省工業(yè)的能源強(qiáng)度最高，即單位產(chǎn)值所消費(fèi)的化石能源最多，這與我國的國情以及江蘇省的發(fā)展現(xiàn)狀相一致.農(nóng)林牧漁水利業(yè)、包括交通運(yùn)輸?shù)仍趦?nèi)的服務(wù)業(yè)以及生活消費(fèi)等產(chǎn)業(yè)的能源強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)平穩(wěn)下降的趨勢(shì)，但是建筑業(yè)的能源強(qiáng)度卻呈現(xiàn)小幅上升趨勢(shì)，預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)下滑.

對(duì)比圖3與圖2，能源強(qiáng)度與碳排放強(qiáng)度的關(guān)系基本上呈現(xiàn)一個(gè)正相關(guān)的關(guān)系，即能源強(qiáng)度的下降帶來碳排放強(qiáng)度的降低，這也可從表2中看到.2000—2014年，江蘇省各產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度的變化導(dǎo)致碳排放強(qiáng)度下降0.429 6 t/萬元，能源強(qiáng)度對(duì)碳排放強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)率達(dá)38.47%，因此能源強(qiáng)度是一個(gè)重要的影響因素.能源強(qiáng)度的下降很大程度上是由于能源利用效率的提高和其他清潔能源以及可再生能源的使用.因此根據(jù)國家及相關(guān)政府部門對(duì)能源使用提出的一些規(guī)定和要求，預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間內(nèi)能源強(qiáng)度仍然是影響江蘇省碳排放強(qiáng)度的一個(gè)主要因素.

2.3.3能源結(jié)構(gòu)因素分析 將江蘇省歷年能源使用總量以及3種主要能源(原煤、石油、天然氣)的實(shí)際使用量通過相關(guān)公式換算成標(biāo)準(zhǔn)量，具體數(shù)值如表4所示.

表4 2000—2014年江蘇省3種主要能源的消費(fèi)量

由表4可知，3種主要能源(原煤、石油、天然氣)的消費(fèi)量總體上均呈逐漸增加的趨勢(shì)，這與江蘇省近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān).結(jié)合公式(2)可進(jìn)一步計(jì)算出2000—2014年江蘇省各行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)(圖4).

圖4 2000—2014年江蘇省的能源結(jié)構(gòu)

由圖4可知，雖然原煤占能源消費(fèi)總量最多，但3種能源的消費(fèi)比例不斷變化.原煤的消費(fèi)比例總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，從2000年的72.91%下降至2014年的57.4%，其中， 2009—2011年的消費(fèi)比例有所回升，主要原因可能是全球金融危機(jī)引起的相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化，從而導(dǎo)致能源消費(fèi)比例發(fā)生變化.石油的消費(fèi)比例也呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，從2000年的23.61%下降至2014年的14.58%.同時(shí)，天然氣的消費(fèi)比例呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，從2000年的不及0.01%增長(zhǎng)至2014年的0.56%，這與西氣東輸?shù)认嚓P(guān)政策的實(shí)施有關(guān).除了這3種主要化石能源外，其他能源的消費(fèi)比例也有明顯的提升，從2000年的3.48%攀升至2014年的27.46%.這些成果得益于政府對(duì)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境相關(guān)政策的貫徹落實(shí)，使多種清潔能源和可再生能源正逐步普及到社會(huì)生產(chǎn)和生活中.

結(jié)合表2可知，能源結(jié)構(gòu)的變化對(duì)碳排放強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率最大(61.48%)，因此能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對(duì)江蘇省降低碳排放強(qiáng)度有較大的意義.綜合整個(gè)分析過程，筆者只分析2000—2014年碳排放強(qiáng)度的變化及其主要影響因素，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)尚未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)關(guān)系.因此以后需要進(jìn)行時(shí)間跨度更長(zhǎng)的實(shí)證分析與驗(yàn)證，以體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)碳排放強(qiáng)度下降的正面效應(yīng)，從而更好地把握碳排放強(qiáng)度降低的驅(qū)動(dòng)因素.

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

1)2000—2014年，江蘇省碳排放量呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)，但是碳排放強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì).其主要原因在于，江蘇省的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值增長(zhǎng)較快，技術(shù)的進(jìn)步使能源利用效率提高，碳排放量增速低于經(jīng)濟(jì)總值的增長(zhǎng)速度.

2)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放強(qiáng)度的降低均表現(xiàn)為正向的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，即有利于碳排放強(qiáng)度的降低.其中,能源結(jié)構(gòu)是降低碳排放強(qiáng)度的最主要因素，能源強(qiáng)度下降也是另一重要因素.目前，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響并不顯著，但是從長(zhǎng)期來看，其對(duì)碳排放強(qiáng)度的下降也會(huì)起到一定的積極作用.

3.2 建議

1)大力推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能和生物能源等清潔能源的開發(fā)使用技術(shù)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu).各種能源的碳排放系數(shù)不盡相同，如果繼續(xù)大量使用高碳排放的化石能源，會(huì)造成碳排放強(qiáng)度不減反增.清潔能源的碳排放量相對(duì)較少，如果在能源結(jié)構(gòu)中提高清潔能源的使用比例，有利于降低碳排放強(qiáng)度.

2)繼續(xù)提高能源利用效率，加快產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提升產(chǎn)業(yè)能源產(chǎn)出水平.能源強(qiáng)度是驅(qū)動(dòng)碳排放強(qiáng)度變化的重要因素，尤其是對(duì)于能源密集型的工業(yè)和建筑業(yè)等，節(jié)能減排、提高能源利用效率是降低碳排放強(qiáng)度的關(guān)鍵所在.

3)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)降低碳排放強(qiáng)度的作用并不明顯，但是從更長(zhǎng)的時(shí)間跨度看，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化會(huì)加快碳排放強(qiáng)度的降低.因此產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整重點(diǎn)在于整合高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)，限制高碳產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)低碳產(chǎn)業(yè)，從根本上降低江蘇省碳排放強(qiáng)度，完成經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)“綠色GDP”的形成和發(fā)展.