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四川省产业燃烧化石能源碳排放 影响因素分解研究

时间:2014-01-16 20:29来源:狗万取款 方便_狗万·火箭_万狗发生错误 作者:嘉蓉梅 点击:

四川省产业燃烧化石能源碳排放
影响因素分解研究
 
嘉蓉梅
 
  自2001年政府间气候变化委员会(IPCC)发布第三次气候评估报告以来,气候变暖问题逐渐成为重要的国际政治议题。为了应对气候变化,世界各国均将发展低碳经济提上议事日程。低碳经济,是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型新能源开发等多种手段,尽可能地减少化石能源等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态,其实质是要实现经济增长与碳排放的脱钩发展。我国政府亦于2009年向国际社会承诺到2020年单位GDP碳排放强度比2005年下降40%-45%,由于国情和发展阶段的不同,我国碳排放70%以上是来自生产领域,尤其是工业生产领域,因此,我国发展低碳经济主要是强调产业的低碳发展,减少生产领域尤其是工业生产领域的碳排放。但是,今后10-20年,恰是我国基本完成工业化中期任务并进入后工业化阶段的时期,这在一定程度上形成了我国发展低碳经济的最大外部压力和制约条件,也使得我国产业低碳发展的任务变得更为紧迫。因此,正确认识我国碳排放的变化趋势,找出影响我国碳排放的主要因素,对于我国科学地节能减排具有重要的现实意义。本文利用四川省的相关数据来分析四川省三大产业20年来碳排放的变化趋势,并从产业结构、能源结构、能源强度、经济发展等因素来分析导致四川省碳排放增长的主要原因。
      一、文献回顾

  目前,国内学者研究我国碳排放及其影响因素主要采用如下三种方法:一是用灰色关联度理论研究碳排放与产业结构之间的关系,灰色关联度的基本思想是根据序列曲线的几何形状来判断不同序列之间的联系是否紧密。既有的研究结果表明:产业结构与碳排放量之间有较强的相关关系,第二产业相对第一产业和第三产业对碳排放强度的影响最大,第一产业的发展对碳排放强度的影响最小;工业内部结构与碳排放之间总体上也有较强的相关性,但不同工业行业的关联程度存在差异;二是采用因素分解法对碳排放的影响因素进行分析,常用的指数分解方法包括Laspeyres,Divisia等,但是由于这两种方法均存在分解残差,而且Divisia法还存在“0”值问题,因此国外学者提出了很多改进方式,其中,Ang教授提出的对数平均权重指数分解法(LMDI)不仅消除了残差问题,而且解决了Divisia法中的“0”值问题,因而被国内外学者广泛应用于碳排放总量分解和能源强度分解的研究中。国内的研究者多运用该方法对全国或省级的碳排放量影响因素进行分解分析,其主要研究结论是:经济规模的扩大是导致碳排放增长的主要因素,能源强度对碳排放的增长起负效应,但产业结构、能源结构在不同地区的验证中还存在分歧。三是采用计量分析方法,即建立碳排放量与各影响因素之间的面板数据计量模型。其主要研究结论亦存在分歧:部分研究认为影响碳排放的主要因素是产出规模,其中影响最大的是第二产业,第一产业和第三产业对碳排放的影响不大;另一些研究则认为,我国碳排放与经济增长之间并不是严格的倒“U”型特征,而是“N”型,产业结构的调整和优化对碳排放起负效应。
上述各种研究方法中,以LMDI方法在国际碳排放研究中最为普遍和常用,因此,本文将在现有国内外研究结论的基础上,运用LMDI法,利用四川省1990-2010年的经济和能源统计数据分析四川省近20年来三大产业碳排放的增长状况,并分别从经济增长、产业结构、能源结构和能耗强度四个方面来验证其对四川省产业碳排放的影响效应。

 二、研究方法和数据整理

  (一)研究方法
  目前,有关碳排放驱动因素的研究大多采用LMDI分解方法,该方法来源于Kaya恒等式,后者的表达式为
   
 
  其中,PC、C、E、GDP、P分别代表人均碳排放量、碳排放总量、一次能源消费总量、国内生产总值及国内人口总量。Kaya恒等式结构简单、易于操作,已在能源与环境经济领域得到较为广泛的应用。但其未考察其他影响碳排放量的重要因素,如能源结构、产业结构等,由于人口在短期内变化不大,其对碳排放的影响较小,因此,本文去除人口变量,引入产业结构、能源结构等变量,将Kaya恒等式表述为碳排放强度、能源结构、能源强度、产业结构、生产总值5个因素的乘积。即
                 
 
  其中,C、GDP的含义同公式(1),Cij表示i产业第j种能源产生的碳排放量;Eij表示i产业第j种能源的消费量;Ei表示第i产业的能源消费量;GDPi表示第i产业的增加值。令Fij=Cij/Eij,eij=Eij/Ei,Ii=Ei/GDPi,Si=GDPi/GDP,g=GDP。则碳排放总量C可以分解为:
                    
 
  其中,Fij表示i产业j种能源的单位能源碳排放量,即碳排放系数;eij表示在i产业能源消费总量中第j种能源消费所占比重,即i产业的能源结构;Ii 表示i产业单位GDP的能源消费量,即该产业的能源强度;Si表示第i产业增加值占GDP比重,该指标描述了产业结构状况;g表示GDP。由此,碳排放总量可以表示为排放系数Fij、能源结构eij、能源强度Ii、产业结构Si及产出规模g等5大因素的乘积,则碳排放由0期到T期的变化为:

 
  根据朱勤等的处理方法〔5〕,运用LMDI分解法将(4)式进行分解,各分解因素贡献值的表达式分别为:
  排放因子效应:     (5)
能源结构效应:        (6)
能源强度效应:        (7)
产业结构效应:     (8)
产出规模效应:        (9)
总效应为:(10)
  由于各类能源的碳排放系数通常较为固定,在实际应用中一般取常量,因此,始终等于0,可以不作为考虑因素。则公式(10)可以简化为:
                          (11)
  至此,碳排放总量的变化可以分解为能源结构效应eij、能源强度效应Ii、产业结构效应Si及产出规模效应g四种驱动因素。能源结构对碳排放变化的影响主要体现在不同的能源在碳排放系数方面具有差别,如果用高碳能源替代低碳能源,在其他因素不变的情况下,会导致碳排放的增加,反之,则会减少碳排放。能源强度反映了单位GDP能耗,若能源强度下降,则相同产出只需消耗更少的能源,碳排放减少。已有研究表明,目前我国能源强度的下降主要依靠科技进步。此外,由于不同产业在能源消耗上具有差别,因此,产业结构在一定程度上决定着能源需求和碳排放。从理论上讲,产业结构的高度化发展可以降低总体能源消耗及碳排放。产出规模效应反映了经济规模的变化对碳排放的影响,多数研究认为,碳排放与经济增长之间存在长期平稳的正相关关系,即在其他条件不变的情况下,经济规模的扩张会引起更多的能源消耗和碳排放。
  (二)数据来源和整理
  本文将国民经济分为第一产业、第二产业和第三产业,能源品种分为煤炭、石油、天然气三类来进行研究。能源消费数据、各产业增加值及比重均来源于1990-2011年《四川省统计年鉴》,其中,产业增加值均按照1978年不变价进行了调整。由于目前我国没有碳排放量的直接监测数据,当前大部分的碳排放量研究都是基于能源消费量、能源碳排放系数进行估算,即第i种化石能源的碳排放量等于第i种化石能源的消费量乘以第i种化石能源对标准煤的折算系数乘以第i种化石能源的碳排放系数。化石能源对标准煤的折算系数采用《中国能源统计年鉴》(2009)规定的数值,即1kg原煤折0.7143kg标煤,1kg原油折1.4286kg标煤, 1m3天然气折1.333kg标煤。碳排放系数目前各国采用的数值并不完全相同,本文选用国家发展和改革委员会能源研究所的数据:煤炭、石油、天然气的碳排放系数分别为0.7476kg碳/kg标煤、0.5825 kg碳/kg标煤、、0.4435 kg碳/kg标煤。由于我国碳排放的主要来源是生产领域而非消费领域,因此本文在研究时省略掉了消费领域的碳排放,只考察产业结构演变对碳排放量的影响。此外,由于受到统计数据的限制,1999年至2004年的相关数据缺失,但不影响本文的研究结论。
     三、数据分析和研究结果
     (一)四川省碳排放的增长趋势
如图一所示,1990-2010年四川省碳排放量一直呈上升态势,从90年的3689.488t增加到2010年的13057.19t,增幅达253.9%。其中,第一产业的碳排放从90年的26.96t增加到2010年的130.898t,增幅达385.5%;第二产业的碳排放从90年的2284.156t增加到2010年的8151.758t,增幅达256.88%;第三产业的碳排放从90年的1378.371t增加到2010年的4774.531t,增幅达246.39%。如果从时间段来进行比较,可以进一步发现,2000年前三大产业碳排放增幅较大,达58.48%,2005年后增幅有所下降,下降了20%左右,达38%。其中,第一产业90年至98年碳排放增幅达56.8%,2005年至2010年增幅下降到40%,下降了16.8%; 第二产业90年至98年碳排放增幅较大,达59.26%,2005年至2010年增幅下降了21%,达38.13%; 第三产业90年至98年三大产业碳排放增幅达57.2%,2005年至2010年增幅下降到37.7%,下降了将近20%。总起来看,研究时限内,碳排放量最大的是第二产业,最少的是第一产业。碳排放增幅最大的是第一产业,其次是第二产业,增幅最小的是第三产业。此外,从图中可以发现,2009年之后碳排放总量及三大产业碳排放量首次出现逆转,即负增长。但是否能说明四川省碳排放量开始逐步下降,还需要进一步观察后续数据。

 

图1:1990-2010三大产业碳排放量      单位:kg碳
 
    (二)采用LMDI法对碳排放分解分析表明:如图2所示,产业结构是导致四川省碳排放增长的正向因素。1990年至2010年是四川省工业向重型化发展的阶段,工业比重从1990年的35.1%提高到2010年的50.5%,工业重型化特征必然导致对化石能源的消耗量增大,进而加大碳排放量。本文的研究结果表明:研究年限内,产业结构对四川省碳排放的增长一直起着促进作用,且近年来这种促进作用还在不断加大。这和国内其他的一些研究成果存在着一定的分歧,部分研究表明,产业结构的调整和优化对碳排放量的增长起负面效应,从理论上讲,产业结构的高级化,意味着产业结构对资源和能源的依赖程度下降,经济发展更多的依靠科技进步,因而能源强度和碳排放量均会下降。但是,由于四川省目前正处于工业化中期阶段,工业增加值比重高,且工业结构处在由重工业化阶段向高加工度方向发展的阶段,因此,产业结构对碳排放量的贡献率为正且较大。可以预期的是,随着产业结构进一步向高度化演进,产业结构对碳排放量的贡献率应逐步下降直至为负。因此,在遵循产业结构演进客观规律的基础上,采取有效措施促进四川省产业结构的进一步高度化对于降低四川省碳排放量具有重要的意义。
 

图2:1990-2010产业碳排放量因素分解图示    单位:kg碳

  除了产业结构,能源结构也是导致四川省1990年至2010年碳排放增长的正向因素。从图2中可以看出,虽然能源结构对碳排放的促进效应低于产业结构,但仍然是导致四川省碳排放增长的重要因素。本文计算了煤炭、煤炭及石油的消费量在三大能源消费总量中的比重,如图3所示,可以发现,尽管在三大能源消费总量中,煤炭的消费比重在持续下降,但煤炭及石油的消费比重并没有明显回落,石油消费比重的上升基本上抵消了煤炭消费比重的下降,表明在研究时限内四川省三大产业的能源消费结构并没有出现大的变化,仍然是维持着高碳能源的消耗模式。如果继续维持目前的高碳能源消费结构,将对四川省节能减排的目标实现带来很大的困难。因此,尽快转变能源消费结构,用低碳能源替代高碳能源,对于四川省降低碳排放量,完成节能减排任务具有重要的意义。
 
   图3:1990-2010能源消费比重图示
 
  产出规模是导致四川省碳排放量增长的最大促进因素,如图2所示。1990年至2010年四川省实际GDP的增长率达到8.5%,同期碳排放的增长率达到253.9%,表明经济的快速增长刺激了能源消费,进而导致了碳排放的增长。这一结论和国内其他的研究成果的结论是一致的,目前所有的研究成果都表明经济增长与碳排放之间存在着直接的正相关关系。要在保证经济增长的前提下降低碳排放总量,必须采取有效措施促进产业结构进一步高级化,并优化产业能源消费结构。
能源强度的下降即能源利用效率的提高对1990年至2010年四川省碳排放量的增长发挥着积极的负面效应,且其抑制效应在逐年增大,在影响四川省碳排放量的四大因素中,这也是唯一的一项抑制四川省碳排放增长的积极因素。1990年四川省的能源强度为6.66吨标煤/万元,到2010年能源强度下降为仅2.75吨标煤/万元,说明四川省综合能源利用效率得到了稳步提升。相关的研究成果已经表明,能源利用效率的提高主要得益于各产业的技术进步,因此,今后四川省应当进一步鼓励支持企业技术创新,继续发挥能源强度对碳排放的抑制效应。

四、结论和建议

  本文采用1990年至2010年四川省分行业能源消费数据,计算了四川省三大产业的碳排放量,并采用LMDI法将引起四川省1990年至2010年碳排放量增长的因素分解为四种效应:能源结构效应、能源强度效应、产业结构效应及产出规模效应。通过对结果的分析,我们发现:
  (1)在1990年至2010年间,四川省碳排放增长了2.5倍,年均增长率达到12%,高于同期实际GDP的增长率,反映出在四川省工业结构重型化的趋势下,碳排放总量增长的态势。分阶段来看,2005年-2010年各产业碳排放增长的速度比较起1990年-1998年均有不同幅度的下降,表明由于抑制因子的作用,四川省碳排放增长的趋势有所放缓。
  (2)产出规模和产业结构是导致四川省碳排放增长的正向因素。经济规模的扩大,及产业结构重型化的发展,都对四川省碳排放起到了积极的促进作用。因此,在经济发展的同时,应该积极调整产业结构,促进产业结构的高度化,推动低能耗、低排放的高新技术产业及服务业的发展,同时也要重视利用高新技术对传统工业部门进行更新改造。在这一过程中,要注意尊重产业结构演进的客观规律性。
  (3)能源结构亦是导致四川省碳排放增长的正向因素。因此,当前四川省应该加快发展太阳能、风能、核能等清洁能源,用低碳能源替代高碳能源,优化能源结构,发挥能源替代效应对减排的积极作用。
(4)能源利用效率是导致四川省碳排放增长的负面因素。而能源利用效率的提高主要得益于各产业的技术进步,因此应当继续重视发挥技术进步对提高能源利用效率的积极作用。当前要促进四川省各产业部门技术效率进一步提高,就应当继续大力推进市场经济体制改革,放松能源价格管制,通过经济激励机制促使企业提高管理水平、努力创新和采用先进节能技术。
   
  (作者:嘉蓉梅,西南科技大学经济管理学院副教授)


 

???(编审:赵建平)

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