河北省碳排放因素分解及实证分析

2014年第16期 科技管理研究 Science and Technology Management Research 2014 No．16 doi：10．3969／j．issn．1000—7695．2014．16．O44 河北省碳排放因素分解及实证分析 李从欣，李国柱，刘文艳 (石家庄经济学院，河北石家庄50031) 摘要：基于IPCC碳排放恒等式，采用对数平均权重分解法建立河北省人均碳排放的因素分解模型，定量分析河 北省1980—20l1年间能源碳排放强度、单位GDP能源强度、经济发展对人均碳排放的影响。研究结果表明，能 源碳排放强度对人均碳排放影响不显著，单位GDP能源强度在总体上抑制了人均碳排放的增长，经济发展是人 均碳排放增长的主要拉动因素。最后提出减排的政策建议。 关键词：碳排放；因素分解；对数平均权重分解法；经济发展；能源强度 中图分类号：F205 文献标志码：A 文章编号：1000—7695(2014)16—0238—04 The Decomposition Analysis Model and Empirical Study Oil Carbon Emissions for Hebei Province LI Congxin，LI Guozhu，LIU Wenyan (Sh~iazhuang University of Economics，Shijiazhuang 050031，China) Abstract：Based on the identity of carbon emissions，a decompostion model of carbon emissions per capita for Hebei prov— ince is set up by adopting Logarithmic Mean Weight Divisia method．We adopt the model to analyze the influence of carbon intensity，energy intensity and economic development on carbon emissions per capita in Hebei province from 1980 to 201 1． The results show that the contribution rate of carbon intensity to carbon emissions per capita is not significant；the energy intensity restrains the growth of carbon emissions per capita；the economic development is the dominant factor causing the growth of carbon emissions．In the end，the policy suggestions are offered． Key words：carbon emissions；decompostion analysis；LMDI；economic development；energy intensity 据世界能源委员会统计，我国CO，排放量仅次 于美国，居世界第二位。中国能源报告(2008)数 据显示，1997年、2005年河北省SO，排放量均居全 国第二位¨J。河北省作为经济大省、碳排放大省， 对降低碳排放承担重要责任，如何控制与减少碳排 放已经成为一项13益紧迫的重要课题。 1 河北省能源消费状况 自1980年以来，河北省能源消费量持续上升， 1980年能源消费量为3 120．5万t标准煤，2011年 为29 498．29万t标准煤，1980--2011年能源消费量 平均增长率为7．5％ 。河北省能源消费量的发展 经历了两个阶段：第一个阶段为1980--1999年，第 二阶段为2000--2011年。其中，第一个阶段的平均 增长率为5．97％，第二个阶段的平均增长率为 9．23％。能源消费量的阶段划分与河北省经济增长 高度相关。1980--2011年，河北省地区生产总值与 能源消费量的相关系数为0．993；按1980年不变价 格，1980--1999年河北省经济平均增长率为 7．14％，而2000--2011年则高达11．43％ 。从4 种能耗消费量来看，煤炭消费量与能源消费量变动 趋势相同，除少数年份外，煤炭消费量占能源消费 总量的90％以上，2000年以来更是持续上升，2009 年高达92．51％。不过令人惊喜的是，自2010年始， 煤炭消费比重开始下降，2011年下降到90％以下， 水电消费比重超过1％l2 J。总的来看，河北省能源 消费结构给节能减排工作带来了极大压力。 2005--2007年，河北省单位GDP电耗逐年上 升，由14 876．3 kW·h／万元增加到1 579．76 kW· h／万元，但在2008年下降为1 492．81 kW·h／万元， 比2007年下降了5．5％，2009年进一步下降为1 449．94 kW·h／万元，但2010年又反弹为1 677．97 收稿日期：2013—10—10。修回日期：2014—03—13 基金项目：河北省科技计划项目“河北省能源、环境与经济增长的脱钩效应及对策研究”(13457695D)；国家软科学重点课题“节能减排 目标下河北省发展低碳经济的战略选择”(2011GXS2D016)；河北省社科基金项目“河北省战略新兴产业发展中的矿产资源供 给保障问题研究”(HB13JJ027)；河北省社会科学发展研究重点课题“河北省产业结构调整与节能减排研究”(2014021409) 李从欣等：河北省碳排放因素分解及实证分析 239 kW·h／万元 。自2005年开始，单位GDP能耗和 单位工业增加值能耗均逐年下降，单位GDP能耗由 2005年的1．96 t标准煤／万元降为2010年的1．583 t 标准煤／万元，单位工业增加值能耗由2005年的 4．41 t标准煤／万元降为2010年的2．733 t标准煤／万 元 。由表1可以看出，河北省各年的单位工业增 加值能耗均大于相应年份的单位GDP能耗，但单位 工业增加值能耗下降百分比均大于相对应年份单位 GDP能耗下降百分比。 表1河北省单位GDP能耗等指标 (2005~2010年) ，c 篓 注：数据来源于2006--2011年《中国统计年鉴》 2河北省碳排放测算 根据IPCC 碳排放计算指南，碳排放量采用如 下的计算公式： c=∑E (1) 式中，c代表由于能源消费引起的碳排放量， E表示各种一次性能源的消费量， 表示各种能源 的碳排放系数。 碳排放的基础是碳排放系数的确定。目前各研 究机构确定的碳排放系数并不相同，本文采用多个 机构的平均值计算(见表2)。 表2各类能源的碳排放系数 根据公式(1)可计算出河北省198O-2011年 碳排放量；在此基础上，将碳排放量除以按1978年 价格计算的河北省各年份GDP，可得到河北省单位 GDP碳排放量，即碳排放强度；将碳排放量除以各 年平均人口，可得到人均碳排放量。这3个指标的 具体数据见表3所示。 表3 河北省碳排放总量、单位GDP碳排放量及 人均碳排放量(1980—20l 1) 碳排放单位GDP人均碳 碳排放单位GDP人均碳 年份 总量 碳排放量排放量 年份 总量 碳排放量排放量 (万t) (b Ti~)(t／人) (万t) ( 万元) (t／人) 1980 2193．40 10．O0 0．43 1996 6380．37 5．36 0．99 198l 2585．94 11．68 0．50 1997 6449．35 4．8l 0．99 l982 2781．82 l1．24 O．52 1998 6524．65 4．40 1．O0 l983 2973．44 10．77 0．55 1999 6692 75 4．14 1．02 1984 3163．83 10．02 0．58 20()o 8011．52 4．52 1．21 1985 3239，81 9 12 0．59 2o01 8690．94 4．51 1．30 1986 3608．53 9．66 O．65 20o2 9600．39 4．55 1．43 1987 3930．39 9．43 0．69 20o3 10998．40 4．67 1．63 1988 4249．43 8．99 0．74 2004 12417．24 4．67 1．83 1989 4398．70 8．77 0．75 2o05 14223．45 4．72 2．O8 1990 4359．04 8 21 0 72 20o6 15619．39 4．57 2．27 I991 46II．90 7．83 0．75 2007 16935 86 4．39 2．45 】992 4895．03 7．19 0．78 2oo8 17455．32 4．11 2．5l 1993 5594．47 6．98 0．89 2oo9 18243．92 3．90 2．60 1994 5829．50 6．33 0．92 2010 19549．12 3．73 2．75 1995 6345 65 6 05 0．99 2011 2O841．O1 3．57 2．89 根据测算结果可知，1980年以来，河北省碳排 放总量以年均7．58％的增速逐年递增，并以2000年 为分界点历经两个增长阶段：2000年以前年平均增 长率为6．05％，2000年后碳排放量陡然增加，以年 均10．55％的增长率快速增长，至2011年碳排放总 量达20 841．O1万t。单位GDP碳排量总体上呈下降 趋势，1980年为10万t碳／万元，2011年为3．57万 t碳／万元，降幅为64．3％；与此相反，人均碳排放 量持续增长，1980年人均碳排放量为0．43t碳／人， 2011年增至2．89 t碳／人，增幅达572．1％。 从碳排放结构来看，碳排放总量的变动趋势由 煤炭消费的碳排放量决定，煤炭消费碳排放量占碳 排放总量的93．37％，石油消费碳排放量占碳排放总 量的6．07％，天然气消费碳排放量仅占碳排放总量 的0．56％。 3河北省碳排放因素分解 3．1 能源碳排放恒等式 基于不同的碳排放恒等式可以有不同的分解方 法，目前常用的碳排放恒等式有两个：一是IPCC碳 排放恒等式，一是日本学者Kaya提出的碳排放恒 等式。 IPCC碳排放恒等式 为： c ：y c：=∑ ；× cil× ；× Y x P(2) 式中，c 为t期能源碳排放总量，c：为t期第i 种能源碳排放量，E 为t期消费的能源总量， 为t 期第i种能源的消费量，y为t期的国内生产总值， P为t期的人口数。 趵 ● 盯 cf 哪 4 4 3 9 9 卯 帆 ∞ 窨} 勰 王 啪 L L L L 晰 瞄 ㈣ 舢 l萋 姗 舢 舢 240 李从欣等：河北省碳排放因素分解及实证分析 Kaya 碳排放恒等式为： c = t × t x ×P (3) (2)式表面上把碳排放总量分解成5个因素， 但第2项为第i种能源的碳排放强度，即碳排放系 数，由于每种能源的碳排放强度通常不随时间变化， 因此碳排放总量的变化实际上是由其他4个因素决 定的。与(2)式相比，(3)式对数据的要求较低， 因此本研究以(3)式为基础进行碳排放分解。 3．2碳排放分解模型 将(3)式两边同除以P，可得人均碳排放量的 恒等式为： C C ，．、 ×-f。×一P (4 为方便书写，进一步将(3)式改写为： AC。=CEF ×EEF ×YEF (5) 式中，AC 为t期人均碳排放量；CEF为t期单 位能源消费的碳排放量，虽然每种能源的碳排放强 度是不变的，但由于不同时期能源消费结构不同， 单位能源消费的碳排放量会相应发生变化；EEF为t 期单位GDP能耗，即能源强度；YEF为t期人均国 内生产总值。 基于式(5)，本研究采用较为通行的LMDI (对数平均权重分解法)对人均碳排放量变化进行 因素分解。LMD1分解法具有因素可逆、能消除残差 项、不产生余值的特点。它有“加和分镪”和“乘 积分解”两种方式，两种方式最终分解结果相同。 本研究采用“加和分解”方式。 AAC rfJr=AC 一ac~ ：AEF‘×EEF‘×YEF‘一AE ×EEF~×yEF~ =AAC EF+AAC E +AACYE +△ACRsD 6、) 式中，AAC删、AAC脚、AAC拖 分别表示能 源碳排放强度、单位GDP能源强度、人均GDP对人 均碳排放变化的贡献值，为分解余值。 对于(6)式，按照LMDI方法进行分解，则各 因素贡献值的表达式如下： G 而等 (7) △Ac胂= 等 ×．n (8) 一 ×Jn (9) 将式(7)、(8)、(9)代入式(6)可得： AC —AC~：一— 一．× In【AC‘)一In(AC“) [In( ) ( )+In( )]+AAC脚 ：丽筹 ×In AEF x EE F x YyEEF +枷RSD _ E ×EE ×yg △AL 面 丁 ‘ △Ac脚 容易看出△AC 。为0，达到完全分解目标。 3．3人均碳排放变动量的效应分解 根据式(6)、(7)、(8)、(9)人均碳排放的 分解模型，对河北省人均碳排放变化的驱动因素进 行实证分析，计算出1981一-2011年各因素对河北省 人均碳排放变化的贡献值(见表4)。 表4各因素对河北省人均碳排放变化的贡献值 (1981--2011年) 由表4可知，除1990年、1996年外，河北省人 均碳排放量基本呈上升趋势，但波动幅度较大，尤 其2000年后波动幅度更大。人均碳排放量演变趋势 与碳排放总量演变趋势极为相似，也表现为两个阶 段：2000年以前为第一阶段，2000年以后为第二阶 段。自2000年起，大部分年份人均碳排放增长量在 0．1以上，2005年更是达到最大值0．2535，2008年 起又下降到0．1以下，2010年又反弹为0．146。值 得注意的是，人均碳排放量在1990年和1996年出 现了下降。1990年人均碳排放减少的原因在于经济 增长速度的放缓；而1996年人均碳排放下降与国家 政策有关，国务院于1996年出台的关于关闭或停产 高能耗、高污染、低效率的“十五小”及“新五 李从欣等：河北省碳排放因素分解及实证分析 241 小”工业项目的法规起到了积极作用。 能源碳排放强度对河北省人均碳排放增长的效 应表现微弱，在31年中，13年为微弱负效应，18 年为微弱正效应。虽然各种能源的碳排放系数不变， 但当能源消费结构变化时，综合能源碳排放强度会 发生变化，因此能源碳强度效应反映了能源结构变 化对碳排放的影响。在3种主要化石能源中，煤炭 具有最高的碳排放系数，石油次之，天然气的碳排 放系数最小，因此，当煤炭消费所占比重降低时， 会对人均碳排放产生负向效应，反之会产生正向效 应。表4表明能源碳强度效应为负的年份恰好为煤 炭比重下降的年份。如1982年碳强度效应为一 0．0034，1982年煤炭比重由1981年的90．10％下降 为2008年的87．79％；2008年碳强度效应为一 0．0014，2008年煤炭比重由2007年的92．36％下降 为2008年的92．31％，其他年份也是类似关系。 大部分年份河北省单位GDP能源强度因素对人 均碳排放表现出显著的负效应。单位GDP能源强度 反映了能源系统的投入产出特性，反映了能源经济 活动的整体效率。198l一1999年，河北省单位GDP 能耗下降幅度较大，由1981年的16．384 t标准煤／ 万元降到1999年的5．796 t标准煤／万元，降幅达 64．62％；但2000年单位GDP能耗上升为6．319 t标 准煤／万元，虽然2001年稍有下降，但至2005年基 本处于上升趋势；国家“十一五”发展规划提出节 能目标，要求“十一五”末我国单位GDP能耗下降 20％，河北省被分解到的指标也是单位GDP能耗下 降20％，因此2006年起河北省单位GDP能耗逐年 下降。与单位GDP能耗变动相适应，2000--2005年 (2001年除外)河北省能源强度对人均碳排放变化 的效应为正，其他年份能源强度的效应为负。 经济发展因素对人均碳排放量的贡献虽有波动， 但整体上呈上升趋势，构成人均碳排放迅速增长的 主要拉动因素。1980--201 1年河北省人均GDP增长 了15．49倍，而同期碳排放量增长了9．5倍，人均 碳排放量增长了6．72倍。河北省能源碳排放弹性系 数从1982年的7．50下降为2011年的1．86，表明虽 然经济发展对碳排放有较大拉动作用，但这一拉动 效应正逐渐减弱。 4结论及建议 基于IPCC恒等式及LMDI方法所建立的人均碳 排放因素分解模型量化了碳排放强度、能源强度及 经济发展对人均碳排放的影响，实证分析结果表明： 河北省碳排放强度对人均碳排放的效应不显著，能 源强度对人均碳排放变化有较强的负效应，经济发 展是人均碳排放增长的主要拉动因素。因此，河北 省应从以下方面着手控制碳排放量增长： (1)转变经济结构，加快产业升级。作为发展 中国家，经济增长仍是国民生存与发展的必要条件， 仅通过控制经济规模降低碳排放不现实，因此应着 眼于转变经济结构，加快产业升级。在三次产业中， 高能耗、高污染行业主要集中在第二产业，而河北 省第二产业比重偏高。1980--2003年，河北省大部 分年份第二产业比重在48％左右，2004年起第二产 业比重超过50％，2008年达到最高点54．34％， 2011年虽稍有下降，但仍达到53．54％。因此，要 遏制第二产业不合理增长，提高高耗能行业准入条 件，坚决淘汰落后产能，大力发展高新技术产业与 现代服务业。 (2)优化能源结构。1980年以来，河北省煤炭 消费占能源消费比重维持在90％左右，2009年达最 高值，为92．51％，石油、天然气、水电消费仅占能 源消费总量的7．49％。因此要逐步降低煤炭在能源 消费中的比重，逐步提高石油、天然气、水电、太 阳能等在能源消耗总量中的比重。根据河北省资源 状况，应大力推进大型风电基地建设工程，加快发 展光伏电站，适度建设生物质能开发利用工程。 (3)提高能源利用效率。一方面，加强碳减排 等能源技术领域的研发力度，对自主创新关键技术 产业化的重点项目给予一定额度的补助；另一方面， 积极引进消化先进的节能技术、提高能效技术及可 再生能源技术，重点包括循环流化床技术、超超临 界洁净煤发电技术、煤炭多联产技术、整体煤气化 联合循环发电技术等。另外，大力实施清洁生产和 节能减排机制，为能源利用效率提高提供制度保障。 参考文献： [1]魏一鸣，刘兰翠，范英，等．中国能源报告(2008)：碳排放研 究[M]．北京：科学出版社，2008 [2]国家统计局．中国统计年鉴，(2006--2011)[M]．北京：国家 统计局，2006—201l [3]IPCC．2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories gas inventories[EB／OL]．(2009—05—17)[2013一O7—20]． http：／／www． ipec — nggip． iges． or． j0／publie／2OO6gl／ index．html [4]KAYA．Impact of carbon dioxide emission on GNP growth：Interpre— tation of proposed scenarios[R]Paris：IPCC Energy and Industry Subgroup，1989 作者简介：李从欣(1974一)，女，河北石家庄人，副教授，博士， 主要研究方向为计量经济方法与应用。李国柱(197l一)，男，河北 沧州人，副院长，教授，博士，主要研究方向为计量经济方法与应 用。刘文艳(1976一)，女，河北武邑人，讲师，硕士，主要研究方 向为国民经济管理。