中国能源消费的CO2排放变动及其驱动因素分析

聂 锐,王 迪

(中国矿业大学管理学院,江苏徐州 221116)

中国能源消费的CO2排放变动及其驱动因素分析

聂 锐,王 迪

(中国矿业大学管理学院,江苏徐州 221116)

结合中国CO2排放的现状,运用改善的因素分解方法,就中国CO2排放变动的影响因素进行定性与定量的分析,研究结果认为：经济增长是促进能耗增长与CO2排放逐年增长的主导因素,而且这一作用还呈逐年增长的发展趋势;能源结构调整并未起到节能减排的作用,以煤为主的能源结构是导致CO2排放快速增长的原因之一;技术进步与产业结构调整是实现节能减排目标的主要因素。其中,能源技术进步减排效应最大。2020年减排目标的实现,关键在于推动节能技术进步,淘汰落后产能,推动重点领域节能减排;重点是控制煤炭消费的快速增长,以及能源结构与产业结构的双重优化。

CO2排放;能源消费;经济增长;技术进步;产业结构;因素分解

温室气体大量排放引致的全球气候变暖在国际范围内引起了广泛的研究,哥本哈根气候会议上中国对此承诺在2020年单位GDP的CO2排放量将比2005年减少40%～45%,非化石能源结构降至15%,并拟通过统计、监测、考核、问责等手段实现这一约束性指标。在此形势下,中国未来能源消费模式与经济发展、环境保护的协调发展将面临着严峻的挑战。

随着中国经济的快速发展,能源消费与CO2排放逐年攀升。根据BP能源统计的数据,1965-2009年能源消费与CO2排放量呈现明显的快速增长趋势,2009年达到75.18亿吨,较之于1999年净增长42.31亿吨。从CO2的排放源来看,一次能源消费产生的CO2约占全国CO2排放总量的95%,其中因煤炭消费产生的 CO2约占总量的83.27%。以煤为主是中国一次能源结构的主要特征,减少CO2的关键在于控制煤炭、石油等高碳类能源的消费。此外,由于中国工业化的快速发展, 1995～2009年工业部门的CO2排放量约占总量的80%以上,工业成为中国CO2排放逐年增长的主要部门。本文以中国CO2排放现状为背景,分析并比较中国CO2排放变动的影响因素及其效应,可以为中国未来减排政策的制定指明方向,对于2020年低碳情景的实现也具有重要的现实意义。

文章结构拟从以下安排：第一部分为中国CO2排放相关研究的文献回顾;第二部分为中国CO2排放变动的研究方法的设计;第三部分为CO2排放变动的实证分析;最后为文章的结论部分与政策建议。

一、文献回顾

自上世纪70年代能源危机爆发后,节能减排成为能源经济领域的研究热点。技术因素与结构因素都被纳入研究视角。而根据近5年来的文献分析可知,当前学者对能源资源的合理利用的研究大部分是基于提高能源利用效率与废弃物减排两个视角,但由于研究方法的差异,得出的结论并不一致。史丹与张金隆认为能源消费集中于工业部门,工业比重小幅度的变动都会引起能源消费较大幅度增减。随后,韩智勇等从产业结构变动与技术进步两个方面考察了中国能源强度的变化,认为我国能源强度下降的主要动力源于各产业能源利用效率的提高,其中工业能源强度下降是总体能源强度下降的主要原因。而周勇等采用AWD方法分析了我国能源强度的变化,认为结构节能作用呈阶段性变化的特征。[1]但也有研究指出,在工业化快速发展的中国,“高耗能部门能源效率的提高可以很大程度上减少能源资源的消耗,而且在短期内较之于产业结构的优化升级具有更大的节能作用” 。结构调整与技术进步的节能效应孰优孰劣,国内研究并无定论。一种共识性的观点认为,能源节约既要求产业结构的调整升级,也需要提高能源效率来保障。

在研究方法上,非参数Malmquist指数法[3]、非线性STR模型[4]、计量经济模型[5]以及因素分解模型都被应用于对能源消费与能源效率的研究中,而尤以分解模型应用得最为广泛。早在上世纪80年代,国外学者就将因素分解的方法应用于能源效率的研究,Ang B.W,等对分解模型在能源经济领域的应用进行归纳,指出这一方法主要应用于能源强度的研究[6]。随着分解模型的广泛应用与节能减排研究的热点化,国内外学者对其给予了更多的关注：Zhang利用改进的Laspeyres指数将中国工业1990-1997年的能源消费分解为规模效应、实际强度效应和结构效应,发现实际强度效应是主导因素[7];徐国泉等建立了中国人均碳排放的对数平均权重 Divisia分解模型,分析了 1995-2004年间中国能源结构、能源效率和经济发展等因素的变化对中国人均碳排放的影响[8]; Laspeyres指数分解技术也被广泛应用于这一领域,Chunbo M a年采用LMD II模型对中国1971-2003年间CO2排放量的分析,认为人口增长、技术进步与规模效应对其具有显著影响 。此外,李国璋等利用LMD I方法对1995-2005年中国能源强度变动进行区域因素分解,认为区域内技术进步因素是影响中国能源强度变动的决定因素[10]。G. I·pek Tunc-,等运用LMD I分解方法对土耳其农业、工业、服务业的CO2排放问题进行研究,认为能源效率较之于产业结构对CO2排放具有更为重要的作用[11]。

就分解分析的方法而言,一般认为Laspeyres和Divisia分解是目前最为常用的两种方法,Sun于2001年提出了完全分解的Laspeyres方法[12],消除了分解过程中残差的影响,使因素分解的结果更加精确。此外,Lee,等还提出了适应性加权Divesia分解,避免了参数估计的主观性和随意性[13];S.Okushima等将多层次分解模型应用到对日本经济增长与能源利用的研究中[14]。总体而言,在应用研究中采用Laspeyres和Divisia分解方法的最多,Laspeyres完全分解和对数平均的Divisia分解由于没有分解剩余且易于计算而受到了研究者的格外青睐。表1是近年来国外分解方法在能源领域的一些应用,主要集中于能源强度、能源消费、CO2排放与经济增长的研究。

表1 国外文献分解分析的代表性应用

综合以往文献来看,因素分解是研究能源领域和环境领域相关问题的一种有效方法,它有助于抓住主要矛盾并将各因素的影响效应分离,从而为政策制定提供依据。较之于国外,国内就分解方法在能源领域的研究有些滞后。尽管也有部分学者运用因素分解技术,但由于分解的因素不够完善,分解结果存在残留项,研究的结论不能很好地反映出节能抑或减排因素的真实情况。本文以1995～2007年中国CO2排放的变动为研究对象,利用改善的Laspeyres指数完全分解技术从经济增长的规模效应、产业结构效应与能源消费的效率因素与结构因素四个方面进行考察。

二、研究方法

借鉴Liaskas等[25]提出的 CO2排放分解模型,本文在其基础上采取Laspeyres完全分解技术予以完善。令 Et、Gt表示第t期能源消费总量与GDP;Eit、Git表示第i部门在t期能源消费量与GDP,则由以上定义有：

其中,i为经济系统中的部门分类,本文按照农林牧副渔水利业、工业、建筑业、交通运输仓储邮政业、批发零售住宿餐饮业以及其它部门的划分将经济系统划分为6个部门。相应地,第t期的CO2排放总量及第i部门的CO2排放量可以表示为：

式中,Ct表示第t期CO2排放总量;efj表示第j类能源CO2排放强度;αjt表示第j类能源在第t期的能源消费结构;Cit表示第i类部门在第t期的CO2排放量;αjit表示第j类能源在第t期i部门的能耗结构;F表示能源品种。由于第i部门在第t期中的能源强度与CO2排放强度可以表示为Iit=Eit/Git,cit=Cit/Git,则CO2排放的变化量ΔC可以定义为：

定义Sit=Git/Gt表示第i部门的经济结构,则CO2排放的变动ΔC可以进一步转化为：

据此可知,CO2排放量的变动主要受四个因素的影响：一是经济总产值 Gt,以地区生产总值的可比价表示;二是各部门产出结构Sit,表示各部门生产总值在GDP总量中的比重;三是各部门能源强度 Iit,表示各部门的技术进步水平;四是能源品种结构,表示能源的优化配置。由此可知,CO2排放量的变动是经济规模效应ΔCscale、产业结构效应ΔCstr、技术进步效应ΔCint与能耗结构效应ΔCE,str共同作用的结果,令

ΔC=ΔCscale+ΔCstr+ΔCint+ΔCE,str(5)

运用Laspeyres完全分解技术,可得到CO2排放变动的经济增长规模效应、部门产出结构效应、技术进步效应与能源消费结构效应：

三、实证分析

(一)数据来源与处理

根据1996-2008年《中国能源统计年鉴》与CCER经济金融研究数据库,本文按照6部门经济系统的划分,重点考察6部门CO2排放的变动因素,选取6部门经济产出、能源消费与技术进步等指标,其中技术进步以能源强度代替,表示每万元GDP产出的能源消耗标准量,数据由历年《中国能源统计年鉴》和《中国统计年鉴》间接得出。

(二)计算结果与分析

本文基于Laspeyres完全分解技术对中国6部门的一次能源消耗导致的CO2排放量变动进行计算,分析经济规模、产业结构、技术进步与能耗结构对CO2排放变动的影响效果,并以1997～2008年《中国能源统计年鉴》与CCER的相关数据为基础,测算出中国CO2排放的影响效应,结果见表2。

表2 中国CO2排放变动的影响效应分解结果(单位：万吨,%)

从实证结果来看,中国CO2排放伴随着经济的快速发展呈两阶段跳跃性的增长趋势,1996～2001年间CO2排放量的增长幅度较小,而2002年之后呈现快速增长的趋势,2007年中国能源消费导致的CO2排放较之于1995年净增加12.082×108吨。分析可知,经济增长是推动CO2排放量逐年增长的主导因素,而且这一作用还呈逐年增长的发展趋势,由1996年的33.84%增加到2007年的65.68%。

有别于以往的研究结论,中国能源消费结构的变动并未起到节能减排的作用。能耗结构的高碳化也是促进CO2排放逐年增长的重要因素,1995-2007年间能耗结构变动对中国CO2排放变动的年均贡献达到5.61%。通过分析可知,由于中国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋约束,经济增长对能源消费的拉动作用使得大量能源资源被开采,而煤炭的开采成本低廉且资源相对丰富,由此形成高碳化能源结构;另一方面由于受新能源技术与成本因素的制约,风能、太阳能、核电等新能源结构份额相对较小,由此导致能耗结构变动对 CO2排放的促进效果。

能源技术进步与产业结构调整是节能减排的关键因素。1996～2007年,能源技术进步的减排量由10203.6万吨增至47881.2亿吨。从减排的绝对量上来看,技术进步的减排效应呈现快速增长的发展趋势,但由于中国CO2排放总量的急剧增长,技术进步的减排贡献并未提高,其减排效应从1995年的51.95%降低到26.03%,技术进步的减排效应仍有待于进一步提高。未来发展的重点应是煤炭的清洁利用、煤炭发电技术以及新能源开发利用技术的自主创新。

相比之下,产业结构调整的减排作用相对较小,且呈阶段性变化的特征,在1998～2004年一定程度上起到了节能减排的作用,而在其余年份中经济结构调整非但未起到节能减排作用,反而刺激了能源消费和CO2排放量的增加。通过分析可知,产业结构变动对CO2减排存在长期与短期效应：短期内由于能源的大量消耗,高能源依赖的产业结构促进了能源消耗的快速增长,而且导致大量温室气体的排放;从长期来看,对能源资源的提前透支不仅会增加CO2排放,降低经济增长的持续发展能力,而且还会导致环境恶化。结合中国CO2排放的产业结构贡献来看,工业部门是造成中国CO2排放逐年增长的关键,每年约有80%以上的CO2排放来自工业部门。随着近年来中国工业化进程的发展,冶金、建材、化工等高耗能行业快速发展,能源消费与CO2排放量显著高于其它行业。

根据发达国家的历史经验以及以往的研究成果,经济增长在当前乃至将来都是推动能源消费与CO2排放的主导驱动因素。节能减排的关键仍将是能源技术进步、产业结构调整与能源消费结构优化。其中,能源技术进步是当前最重要的减排方式,其关键在于工业部门能源利用效率的提高;产业结构调整由于中国工业化进程使然,短期内节能减排效果不够明显,但从长远的角度来看,减排潜力较大。相比之下,由于中国“富煤、贫油、少气”的能源禀赋,以及新能源的开发利用受技术与成本因素的影响,能源结构优化的减排效应受能源供给结构的制约,短期内节能减排效应不显著,其关键在于新能源产业能否在将来实现规模化与产业化发展。

四、研究结论与政策建议

(一)研究结论

通过对中国CO2排放变动影响因素的实证分析,可以得出如下结论：

(1)中国CO2排放约有80%以上来自工业部门,其中83.27%来源于煤炭消费,以煤为主的能源结构是导致CO2排放快速增长的原因之一,减少CO2排放关键在于控制煤炭消费的快速增长,以及能源结构与产业结构的双重优化。

(2)中国CO2排放伴随着经济的快速发展呈两阶段跳跃性的增长趋势,经济增长是促进能耗增长与CO2排放逐年增长的主导因素,而且这一作用还呈逐年增长的发展趋势。相比之下,产业结构的调整受工业化进程的影响,其减排效应相对较小,且呈阶段性变化的特征,工业部门能源利用效率有待于进一步提高。

(3)能源结构调整并未起到节能减排的作用,能耗结构高碳化也是促进CO2排放的逐年增长的重要因素。由于煤炭开采成本低廉且资源相对丰富,由此形成高碳化能源结构,另一方面新能源的开发利用受技术与成本因素的制约,风能、太阳能、核电等低碳能源份额相对较小,导致能耗结构变动对CO2排放的促进效果。

(4)技术进步是实现节能减排的主要推动作用,其减排效应远大于产业结构调整的减排效应。技术节能的绝对减排作用快速增长,但由于相对减排贡献不断减小,其减排效应有待于进一步提高,重点在于煤炭的清洁利用、煤炭发电技术以及新能源开发利用技术的自主创新。

(二)政策建议

(1)依靠科技创新,推动节能技术进步。中国低碳经济体系的构建须围绕能源、资源、环境等领域,在高效发电、重污染行业清洁生产、建筑节能等方面组织科研攻关,攻克主要耗能领域的节能关键技术,开发能源梯级综合利用技术,提高能源利用效率和终端用能效率。加强双边、区域和多边在节能、新能源和低碳技术研发等方面的交流,引进国际先进技术和管理经验加快节能技术产业化示范和推广。

(2)优化产业结构,提高第三产业比重。比较可行的方法是通过改善投资结构合理规划高耗能产业的发展,重点发展服务业与高新技术产业。一方面要积极调整工业结构,用高新技术改造和提升工业化水平,全面提升工业部门能源效率。另一方面提高服务业比重,优化服务业结构。创新、完善服务业发展的体制和机制,逐步形成服务经济为主的产业结构。发挥市场机制的作用,鼓励部门之间、地区之间开展多种形式的合作,促进服务业资源整合。

(3)淘汰落后产能,推动重点领域节能减排。伴随工业化进程的加速进行,中国应针对部分行业产能过剩的状况,建立落后产能退出机制,严格实行节能减排、淘汰落后的问责制,实行项目“区域限批”。综合运用准入门槛、清洁生产审核、差别电价等手段,加快淘汰落后产能;以企业节能减排为根本,在重点耗能行业引入市场化的合同能源管理机制,推进重点耗能部门的节能改造,加快耗能行业的结构调整和技术进步,提高高耗能行业的综合能效。

(4)优化能源结构,积极开发清洁能源。发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术,加强对能源装备引进技术的消化、吸收和再创新,加强电网建设,优化电网结构,扩大西电东送规模。积极扶持和发展新能源和可再生能源产业,鼓励石油替代资源和清洁能源的开发利用,加快发展风能、太阳能、生物质能等。

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Analysis of CO2Em issions Statusand Its Influence Factors in China

N IE Rui,WANGDi

(School of Management,China University of M ining&Technology,Xuzhou 221116,China)

This paper discusses the factors influencing energy consump tion and CO2emissions based on the imp roved facto r decomposition method and has arrived at some conclusions that economic grow th is the main factor of energy demand increase and CO2emission change,w hich show s increasing trend year by year.Energy structural adjustment has no t achieved the desired effect of energy conservation and emission reduction and the adjustment dominated by coal resource is one of the reasons for causing the rapid grow th of CO2emissions;technical p rogress and industrial structural adjustment p layed majo r roles in carbon emission energy conservation,and the technical p rogress in energy has the greatest effect in reducing emission.The key to emission reduction lies in technical innovation,elimination of backward p roduction capacity and focuson the control of the rapid grow th in coal consump tion and op timization of the energy structure and industrial structure.

CO2em issions;energy consump tion;economic grow th;technical p rogress;industrial structure;facto r decomposition

F426.2

A

1009-105X(2011)01-0073-06

2010-12-02

国家自然科学基金资助项目(项目编号：71073157);江苏省哲学社会科学研究基地项目(项目编号：09JD023).

聂锐(1958-),男,中国矿业大学管理学院院长,教授,博士生导师;

王迪(1983-),男,中国矿业大学管理学院博士研究生。