環(huán)渤海地區(qū)碳排放影響因素分解及其差異研究

李赫龍，梁紅梅

（魯東大學(xué) 地理與規(guī)劃學(xué)院，山東 煙臺 264025）

循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展

環(huán)渤海地區(qū)碳排放影響因素分解及其差異研究

李赫龍，梁紅梅

（魯東大學(xué) 地理與規(guī)劃學(xué)院，山東 煙臺 264025）

在Kaya公式的基礎(chǔ)上對環(huán)渤海地區(qū)碳排放影響因素進(jìn)行了分解，并對各省市碳排放狀況進(jìn)行了對比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，環(huán)渤海地區(qū)碳排放量大致呈現(xiàn)持續(xù)均勻的增長趨勢。其碳排放主要受能源結(jié)構(gòu)、碳排放系數(shù)、能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模5個(gè)因素影響。各省市碳排放量均呈加速增長趨勢，能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化。結(jié)合研究結(jié)果，從加強(qiáng)低碳技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、開發(fā)綠色能源、宣傳低碳觀念角度提出了相關(guān)碳減排建議。

碳排放；Kaya公式；低碳經(jīng)濟(jì)；環(huán)渤海地區(qū)

Abstract：Based on the formula of Kaya,The affecting factors of carbon emission in Bohai area was decomposed.Then a comparison analysis was made on carbon emission among these provinces.Results show that carbon emission in Bohai sea region has the generally trend that continuously and uniformly growth.The regional carbon emission is mainly affected by the following five factors:energy structure,carbon emission coefficient,energy intensity,industrial structure,economic scale.All the provinces and cities show a trend of accelerated growth on carbon emissions,the regional energy structure is dominated by coal,and the industrial structure remains to be optimized.Finally,combined with the research results and the actual situation of regional,proposed carbon reduction policy suggestions:strengthening low carbon technology innovation,optimizing the energy consumption structure,developing green energy and so on.

Key words： carbon emission； Kaya model；low-carbon economy； Circum-Bohai Sea Region

自工業(yè)化以來，特別是20世紀(jì)中后期，主 要由CO2排放增加導(dǎo)致的溫室效應(yīng)正在加速全球氣候變暖，影響人類的健康和社會的發(fā)展。為此，如何有效控制溫室氣體排放、緩解氣候變暖成為了當(dāng)前國際社會面臨的重大難題。各國政府在加強(qiáng)合作、締結(jié)公約的同時(shí)，國內(nèi)外學(xué)者分別從不同層面和角度上對碳排放進(jìn)行了諸多探索。在碳排放的影響因素上，Liaskas等人通過對歐盟國家工業(yè)部門的碳排放進(jìn)行分析來研究其影響因素[1]。主春杰等人[2]對中國部分省份、區(qū)域能源消費(fèi)導(dǎo)致的二氧化碳排放量進(jìn)行了分解分析，得出化石燃料的排放系數(shù)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、人均GDP和人口總數(shù)是影響碳排放的主要因素。宋德勇等人[3]基于我國1990-2005年碳排放數(shù)據(jù)，將碳排放影響因素分解為產(chǎn)出規(guī)模、能源結(jié)構(gòu)、排放強(qiáng)度和能源強(qiáng)度4個(gè)方面。對碳排放定量研究的方法主要有Kaya公式分解法[4，5]，LMDI分解法[6，7]和EKC模型[8，9]等。

環(huán)渤海地區(qū)是我國最有活力和最具發(fā)展前景的地區(qū)之一。然而，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背后，能源和環(huán)境問題也變得日益突出。環(huán)渤海地區(qū)高碳產(chǎn)業(yè)的持續(xù)存在、能源結(jié)構(gòu)不盡合理的現(xiàn)狀以及對能源資源的過度依賴性，使得該地區(qū)在碳減排問題上面臨著巨大壓力。在低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，如何有效協(xié)調(diào)處理環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，成為了環(huán)渤海地區(qū)急待解決的問題。綜觀目前關(guān)于碳排放的研究，筆者發(fā)現(xiàn)，以我國環(huán)渤海三省兩市作為研究對象，分析其碳排放影響因素并對比其省市間碳排放影響因素的差異尚不多見。根據(jù)Ang和Pandiyan研究得出，CO2排放系數(shù)不會受時(shí)間和地域的影響而改變[10]。為此，在環(huán)渤海地區(qū)大背景下，基于Kaya公式對該地區(qū)2000-2010年碳排放影響因素進(jìn)行分解，并對該地區(qū)各省市影響因素進(jìn)行對比分析，以期找出該地區(qū)碳排放內(nèi)在驅(qū)動因素和發(fā)展規(guī)律，為環(huán)渤海地區(qū)協(xié)調(diào)處理環(huán)境與經(jīng)濟(jì)關(guān)系提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源及說明

研究對象為環(huán)渤海地區(qū)3省2市：河北、遼寧、山東、北京、天津。各省市能源數(shù)據(jù)來自各省市2001-2011年統(tǒng)計(jì)年鑒，其中河北省能源數(shù)據(jù)來自《河北經(jīng)濟(jì)年鑒》。部分能源總量及能源消費(fèi)來自《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)整和計(jì)算。各類能源折算成標(biāo)準(zhǔn)煤的系數(shù)參照2011年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，見表1。

在計(jì)算碳排放量時(shí)，根據(jù)IPCC的假定，可以認(rèn)為某種能源的碳排放系數(shù)是不變的。目前不同的研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的碳排放系數(shù)有一定差異，國外主要有美國能源部DOE/EIA、日本能源研究所，國內(nèi)有國家科委氣候變化項(xiàng)目、國家發(fā)改委能源研究所等。不同碳排放系數(shù)的選取會造成碳排放量計(jì)算結(jié)果的不同，此研究中碳排放系數(shù)采用國家發(fā)改委能源研究所的參考數(shù)值，見表2。

表1 各種能源折算標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)[11] kg標(biāo)準(zhǔn)煤

表2 各類能源的碳排放系數(shù)[12] t碳/萬t標(biāo)準(zhǔn)煤

2 碳排放影響因素分解

2.1 碳排放分解模型選取及因素分解

碳排放量反映了一個(gè)地區(qū)在一定時(shí)間段CO2的排放總量，主要跟地區(qū)能源使用情況和使用總量有關(guān)，其計(jì)算公式為：

式中，ζi為i類能源碳排放系數(shù)，Ei為i類能源消費(fèi)量。

為了清楚地研究碳排放內(nèi)在影響因素，目前大多學(xué)者采用碳排放因素分解法。在Kaya恒等式的基礎(chǔ)上構(gòu)建了碳排放分解模型，以揭示各影響因素與碳排放之間的關(guān)系。其Kaya公式[13]為：

式中，C指碳排放量，E為一次性能源消費(fèi)量，GDP為國內(nèi)生產(chǎn)總值，P為總?cè)丝凇?/p>

由于不同能源和不同產(chǎn)業(yè)碳排放影響因素的差異性，公式（2）可以進(jìn)一步分解為：

在式（3） 中，Ci表示第i類能源碳排放量，Yj表示第j產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值，Y為地區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值。公式揭露了碳排放主要受能源結(jié)構(gòu)、碳排放系數(shù)、能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模5個(gè)因素影響。其中，能源結(jié)構(gòu)主要反映地區(qū)某一時(shí)間段各能源使用比例狀況，即Ei/E，清潔能源使用比例越高，碳排放量越低。碳排放系數(shù)指單位能源燃燒或使用過程所產(chǎn)生的碳排放量，即Ci/Ei，表示第i類單位能源所產(chǎn)生的碳排放量。能源強(qiáng)度指單位GDP能耗狀況，即E/Y，能源強(qiáng)度越低，能源利用效率越高。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指地區(qū)不同產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占總產(chǎn)值比重，表達(dá)式為Yj/Y。經(jīng)濟(jì)規(guī)模Y反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，也與地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長速度有關(guān)。

3 環(huán)渤海地區(qū)碳排放省際比較

鑒于碳排放系數(shù)是固定的，根據(jù)（3） 式分解的碳排放影響結(jié)果，現(xiàn)主要從碳排放總量演進(jìn)、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模5個(gè)方面對環(huán)渤海3省2市碳排放省際差異進(jìn)行對比分析。

3.1 碳排放總量省際對比分析

圖1顯示了2000-2010年我國環(huán)渤海3省2市碳排放量演進(jìn)狀況。從圖1可知，環(huán)渤海各省市碳排放量均呈增加趨勢。從排放量來看，2010年山東碳排放量最高，河北次之，北京最低，僅為山東省的14%。山東碳排放量從2003年超越河北后，一直位居前列。從演進(jìn)趨勢來看，山東增長幅度最大，河北、遼寧平穩(wěn)增長，天津、北京緩慢增長。其中增長率最快的省份為山東，河北次之，北京最低，年增長率僅為4%。

圖1 2000-2010年環(huán)渤海地區(qū)各省市碳排放總量

3.2 能源結(jié)構(gòu)省際對比分析

圖2顯示了2000年和2010年環(huán)渤海各省市能源結(jié)構(gòu)狀況。在能源結(jié)構(gòu)上，各省差異顯著。在煤炭使用上，比重最高的省份為河北，其次為山東、遼寧，其比重介于70%～80%之間。使用比重最低的為北京，2010年僅為37.08%，不及山東同期使用比重的1/2。在石油使用上，除河北使用比重低于10%外，其他省市使用比重相差不大，介于20%～50%之間。在天然氣使用上，各省市使用比重普遍偏低。在水電使用上，各省市差異顯著。2010年北京水電使用比重高達(dá)20.12%，而山東同期僅為0.09%。2010年北京人均碳排放量為1.86 t，山東人均碳排放量為2.68 t。由于水電碳排放系數(shù)為0.0，煤炭的碳排放系數(shù)為0.747 6 t碳/萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，這就從一定程度上解釋了北京與山東人均碳排放量差異的現(xiàn)象。從各省能源結(jié)構(gòu)變化上來看，北京能源結(jié)構(gòu)調(diào)整幅度最大，天津次之，遼寧、山東、河北3省變化不明顯。北京除煤炭比重下降外，其他3種能源比重均有所上升，但天然氣增加比重不大。天津能源結(jié)構(gòu)主要是煤炭比重下降，石油比重上升，天然氣和水電提高的幅度不大。遼寧、山東、河北3省在能源結(jié)構(gòu)中仍以煤炭為主，石油變化不大，而天然氣，特別是水電所占的能源消耗比重依然很小。這些現(xiàn)象反映了3省能源結(jié)構(gòu)仍以能值低、碳值重的煤炭為主，表明了該3省在發(fā)展清潔能源、降低碳排放量上仍有很長的路要走。

圖2 環(huán)渤海各省市能源結(jié)構(gòu)對比

3.3 能源強(qiáng)度省際對比分析

圖3反映了2000-2010年各省市能源強(qiáng)度變化趨勢。從圖3可以看出，環(huán)渤海各省市能源強(qiáng)度均呈下降態(tài)勢。2000年，環(huán)渤海各省市能源強(qiáng)度平均值為1.66，低于該值的省市分別為山東、北京、天津。其中，山東最低，河北最高。2010年時(shí)，低于平均值的省市只有京津2市。從曲線發(fā)展軌跡和變化幅度來看，環(huán)渤海地區(qū)能源強(qiáng)度平均值大致呈光滑曲線緩慢降低。北京和天津2市都是平穩(wěn)逐漸降低，且發(fā)展軌跡大致平行，降低幅度大致相當(dāng)，表明2市能源利用效率平穩(wěn)協(xié)調(diào)提高。北京從2001年低于山東后一直處于最低位置，天津從2003年后開始低于山東，處于第二低水平。河北和遼寧2省能源強(qiáng)度呈階梯狀下降，且下降幅度較大。河北從2000-2003年間，能源強(qiáng)度近乎不變，從2003年之后才有了較快下降。遼寧的能源強(qiáng)度下降趨勢可分為4個(gè)階段：從2000-2002年的緩慢下降到2002-2004年的幾乎停滯，之后在2004-2005年陡然降低，然后2005年以后開始逐漸以環(huán)渤海平均速度緩慢下降。與其他省市相比，山東能源強(qiáng)度的發(fā)展是環(huán)渤海地區(qū)唯一一個(gè)呈拉長的倒“U”字型曲線先上升、后下降，并逐漸高于平均值的省份。山東能源強(qiáng)度從2000年開始平穩(wěn)上升，于2005年達(dá)到其最高值1.32 t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，但此時(shí)仍低于同期環(huán)渤海平均水平。2005年之后開始緩慢下降，于2008年后一直高于環(huán)渤海平均值。

圖3 2000-2010年各省能源強(qiáng)度折線圖

3.4 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)省際對比分析

圖4反映了2010年環(huán)渤海地區(qū)各省市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源消耗比重。其中，第一產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)、林、牧、漁和水利業(yè)；第二產(chǎn)業(yè)包括工業(yè)和建筑業(yè)；第三產(chǎn)業(yè)包括交通運(yùn)輸、倉儲和郵政業(yè)，批發(fā)、零售業(yè)和住宿、餐飲業(yè)，以及其他行業(yè)。從圖5可以看出，在產(chǎn)業(yè)能源消耗上，大部分省市第一產(chǎn)業(yè)所占比重小，第二產(chǎn)業(yè)所占比重大，除北京外，其他省市之間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差別不大。在第一產(chǎn)業(yè)上，各省市能源消耗比重普遍偏低，除河北外，其他省市都相差不大，維持在2%以下。在第二產(chǎn)業(yè)上，除北京外，其他省市第二產(chǎn)業(yè)能耗比重都維持在80%左右。在第三產(chǎn)業(yè)上，其他省市所占比重不大，基本保持在8%～20%之間，而北京該產(chǎn)業(yè)高達(dá)41.67%，甚至高出第二產(chǎn)業(yè)2.46個(gè)百分點(diǎn)。2010年北京第三產(chǎn)業(yè)占生產(chǎn)總值比重為75.1%，河北同期第三產(chǎn)業(yè)所占比重僅為34.9%，而山東、遼寧同期也分別僅為36.6%、37.1%。在低碳發(fā)展的大趨勢下，河北、山東、遼寧應(yīng)適當(dāng)降低高耗能、高碳排放的第二產(chǎn)業(yè)比重，兼顧各產(chǎn)業(yè)之間平衡關(guān)系的同時(shí)，大力發(fā)展清潔工業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，積極引導(dǎo)制造業(yè)向技術(shù)化和低碳化方向發(fā)展。在生活消費(fèi)方面，各省市能耗比重相差不大。比重最高的為北京17.68%，最低為山東5.8%。

圖4 2010年環(huán)渤海各省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能源消耗比重

圖5 2000-2010年環(huán)渤海各省經(jīng)濟(jì)總量及變化趨勢

3.5 經(jīng)濟(jì)規(guī)模對碳排放影響省際對比分析

在環(huán)渤海各省市經(jīng)濟(jì)總量及變化趨勢上，各省市經(jīng)濟(jì)總量均呈快速發(fā)展?fàn)顩r，見圖5。特別是山東，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢呈準(zhǔn)“J”字形，且與各省市經(jīng)濟(jì)總量的差距有拉大的趨勢。在很大程度上，經(jīng)濟(jì)總量的增加促進(jìn)了碳排放量的不斷增長。2000-2010年，山東生產(chǎn)總值增長率達(dá)470%，天津、河北、遼寧經(jīng)濟(jì)總量增長率也分別達(dá)到542%、404%、395%。值得一提的是，北京經(jīng)濟(jì)總量增長率2000-2010年高達(dá)446%，而碳排放的增長率卻只為150%。主要原因是北京經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在促進(jìn)碳排放量增長的同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的不斷應(yīng)用和節(jié)能減排措施的不斷推行，使得該地區(qū)碳排放量的快速增長受到抑制和減緩。因此，其他省市在積極發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高地區(qū)生產(chǎn)總值的同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動作用，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展向低碳經(jīng)濟(jì)方向轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)語

環(huán)渤海地區(qū)是繼珠三角、長三角之后的另一個(gè)中國經(jīng)濟(jì)引擎，如何在快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，有效降低碳排放量，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展向低碳邁進(jìn)成為了該區(qū)域各省市急需面對和迫切解決的難題。筆者基于Kaya公式對環(huán)渤海地區(qū)碳排放影響因素進(jìn)行了分解，并結(jié)合各影響因素分解結(jié)果對各省市進(jìn)行了對比探究。通過分析發(fā)現(xiàn)：

（1）影響環(huán)渤海地區(qū)碳排放量的主要因素為能源結(jié)構(gòu)、碳排放系數(shù)、能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模。

（2） 在環(huán)渤海各省市碳排放總量、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟(jì)規(guī)模對碳排放影響的省際對比中，京津兩市總體能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對協(xié)調(diào)，碳排放總量相對較低，經(jīng)濟(jì)規(guī)模對碳排放的影響相對較弱。而山東、河北以及遼寧3省盡管在發(fā)展過程中開始向低碳轉(zhuǎn)變，但目前仍是碳排放量大，能源利用效率低，高碳產(chǎn)業(yè)明顯，經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍以能值低、碳值重的煤炭能源為主，清潔工業(yè)和低碳經(jīng)濟(jì)仍有很大的發(fā)展空間。

針對以上存在的問題，為了使環(huán)渤海地區(qū)有效協(xié)調(diào)處理環(huán)境與經(jīng)濟(jì)關(guān)系，環(huán)渤海地區(qū)應(yīng)著力從生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展內(nèi)涵入手，通過加大科技投入力度，提高能源利用效率。各企業(yè)和各部門應(yīng)深入挖掘能源利用內(nèi)涵，充分節(jié)約能源，使能源利用的各個(gè)環(huán)節(jié)和方式得到最低消耗和最優(yōu)發(fā)展。調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展清潔工業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，積極引導(dǎo)制造業(yè)向技術(shù)化和低碳化方向發(fā)展，促使經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)向“雙贏”協(xié)調(diào)化階段邁進(jìn)。與此同時(shí)，開發(fā)綠色能源，降低高碳能源依賴性；提高低碳宣傳力度，加強(qiáng)公眾參與廣度，使公眾粗放消費(fèi)的方式得到改善，節(jié)約能源、低碳消費(fèi)的行為得到自覺維護(hù)。

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（編輯：程 ?。?/p>

Research on Carbon Emission's Influence Factor Decomposition and Its Differences in Bohai Area

Li Helong,Liang Hongmei
（College of Geography and Planning,Ludong University,Yantai Shandong 264025,China）

X321

A

1008-813X（2013）06-0033-05

10.3969 /j.issn.1008-813X.2013.06.010

2013-10-01

魯東大學(xué)2013年大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（13057）；魯東大學(xué)校專項(xiàng)基金項(xiàng)目《中國種植業(yè)區(qū)域優(yōu)勢測度及其優(yōu)勢區(qū)域識別》 （LY2012001）

李赫龍（1990-），男，湖南祁陽人，魯東大學(xué)地理與規(guī)劃學(xué)院資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)在讀本科生。