河南省能源消费碳排放的因素分解及减排途径

高彩玲，高 歌，田采霞

(河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454000)

中国是一个发展中国家，随着经济的快速发展，尤其是化石能源消费的快速增长，导致中国CO2排放量增长迅速。根据World Bank数据[1]，2006年中国CO2排放量为60.99亿t，已超过美国57.48亿t，居世界首位；且人均CO2排放量也超出世界平均水平(4.39t)，达到4.65t，中国已丧失人均CO2排放水平低的优势。为此，在CO2减排方面，中国面临很大压力。作为一个负责任的大国，2009年11月我国政府承诺：到2020年，我国单位国内生产总值CO2排放量比2005年减少40%～45%，并作为约束性指标纳入国家发展中长期计划。

为应对低碳经济的挑战，2010年河南省《政府工作报告》首次提出了“大力发展循环经济、绿色经济和低碳经济，加快资源节约型、环境友好型社会建设”。河南是一个人口大省，同时还是一个能源大省。2008年河南省人口占全国的7.1%，生产总值占6.1%，能源消耗占6.59%，原煤消耗占8.0%，单位GDP能耗高出全国平均值[2]。低碳经济的提出，对于还处于工业发展阶段的河南无疑是严峻的挑战。

目前，低碳经济给河南省经济发展带来的机遇已有定性分析[3]，但是还缺乏河南碳排放的定量研究。面对国家提出的碳强度减排指标，研究河南能源消费碳排放的变化特征，分析其主要影响因素的作用机理并量化其贡献率，有助于提高节能减排政策制定的科学性和可操作性。

1 碳排放估算及分解模型

1.1 碳排放估算模型

目前，我国能源CO2排放估算模型大致分为2大类：第一，根据国家发改委能源研究所研究方法，将能源分为4大类：煤炭、石油、天然气、核电和水电，分别取不同的排放系数[4，5]。该方法计算相对比较简便，缺点是没有区分能源作为燃料和原料时碳排放系数，由此计算的CO2排放量比实际排放量偏大。第二，根据《2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》中的计算公式和碳排放系数缺省值计算。但由于各国能源统计的不一致，使用该计算方法需要根据各国和地区实际情况做适当修正[6]。该方法已应用于上海能源消费碳排放研究。但是，由于理解和认识的差别，尽管同是研究上海能源碳排放，赵敏将能源划分15类计算[6]，帅通则将能源分为12类[7]，且两者列出的碳排放系数不同。此外，有学者认为，二次能源消费(电力和供热)的碳排放十分重要。然而，由于消费的电力既有来源于研究区域的供电，又有研究区外供电，且外来电力的性质又可以进一步细分为火电、水电或者核电，使得二次能源消费碳排放计算变得富有争议且更加复杂。

(1)

式中：C为能源消费碳排放总量；Ci为i种能源的碳排放量；Ei为i种能源的消费量；Fi表示第i种能源的碳排放系数。

为探讨影响能源消费碳排放变化的驱动因素，式(1)可进一步转换为：

(2)

式中：C为能源消费碳排放量；Ci为i种能源消费的碳排放量；E为一次能源的消费总量；Ei为i种能源的消费量；Y为国民生产总值；P为人口数量。

由此，人均碳排放量A可以表示为：

(3)

1.2 LMDI分解模型

近年来，分解分析(Decomposition analysis)被引入能源强度和碳排放的研究中，以确定各种机制的相对重要性。其中，LMDI(Logarithmic mean divisia index)方法满足因素可逆，能消除残差项，克服了用其他方法分解后存在残差项或对残差项分解不当的缺点，使模型更具说服力，得到广泛应用[8]。鉴于此，本文选用LMDI方法对碳排放进行因素分解。

对于式(3)所示模型，设基期人均碳排放总量为A0，t期总量为At，用ΔAtot表示从基期到t期间人均碳排放的变化量。采用加和分解，将差分分解为：

(4)

本文中，Fi是固定的，即ΔAF=0。因此，影响人均碳排放的因素主要为能源结构变化、能源效率变化以及经济发展变化。各分解因素贡献值的表达式分别为：

(5)

2 河南省能源消费碳排放计算及因素分析

2.1 数据来源与计算

碳排放估算中用到的一次能源消费、生产总值、人口等相关数据均来源于历年《河南统计年鉴》。考虑到经济发展中价格变化的影响，以现价GDP计算的碳排放强度不能直接对比，故本文GDP采用1990年不变价计算。人口数量，采用的是常住人口。碳排放系数Fi，采用国家发改委能源研究所采纳的[4]，取值见表1。

表1 各类能源的碳排放系数

按照式(1)，计算得到1995～2009年河南省能源消费碳排放量；将碳排放量除以GDP得到碳排放强度，结果如图1所示。

图1 河南省能源消费碳排放量、碳排放强度与GDP变化(1995～2009年)

按照式(4)、式(5)进行LMDI分解，计算得到能源结构、能源效率和经济发展三因素对河南人均碳排放量变化的贡献值，结果见图2。

2.2 计算结果分析

2.2.1 碳排放量变化趋势

1995～2007年间，河南省能源消费碳排放逐年增长。从1995年的4.65×107t增长到2009年的1.41×108t，年均增长率为8.57%，高于根据CDIAC公布的同期中国能源消费碳排放量[9]计算的年均增长率(6.20 %)。根据增幅大小，河南能源消费碳排放可以划分为三个阶段：①1995～2002年间缓慢增长阶段：该阶段河南碳排放一直处于小幅增长，增长幅度在1%～7%之间波动。②2002～2007年的快速增加阶段：该阶段河南省碳排放呈现出快速增加，增长幅度在10%以上。其中2003年的增长率为17%，2004年超出23%。③2007～2009年间，河南省碳排放量仍在增加，但增长幅度明显变缓，增长率小于6%。

由图1可知，碳排放量与GDP增长趋势相同，但2002 年后碳排放量增长显著，且2003～2004年碳排放量增长速率大于GDP的增长速率。碳排放强度是衡量单位GDP碳排放量的指标，在1995～2002年间河南碳排放强度逐年下降，由2.71 t/ (104元)下降到1.93 t/ (104元)；但是2002～2004年间出现反弹且急剧增加，攀升为2.22 t/ (104元)；2004年后再次呈现逐年下降态势，2009年回落到1.81. t/ (104元)。河南省碳排放强度的反弹和攀升，表明2002～2004年间，河南在能源利用和经济发展模式方面没有大的转变，粗放式经济发展模式根深蒂固。正是由于节能减排被列入国家“十一五”发展的约束性指标，河南碳排放强度才得以下降。研究认为[10]，碳排放强度的下降率大于GDP的增长率时，才能实现 CO2的绝对减排。比较发现，尽管近年来河南落实节能减排政策，使得碳排放强度呈现下降态势，但是碳排放强度年均下降率小于GDP年均增长率，不能实现碳绝对减排。

2.2.2 因素分解结果分析

从图2可以看出，经济的快速发展是推动河南人均能源碳排放量快速增长的主要驱动因素，且经济发展对人均碳排放的贡献值不断增大，特别是从2002年以来，人均碳排放基本呈现出指数增长的趋势。经济发展将继续成为驱动河南碳排放增加的主要动力。

图2 经济发展、能源结构和能源效率对河南人均碳排放量变化的影响

虽然近年河南经济得到快速发展，但同全国相比，河南人均收入还比较低。2009年全国城镇居民人均收入为18858元，农民人均收入为7116元，而河南则分别为15408元和6414元[11]。发展经济，改善民生，还是河南的首要任务。因此，如何发展经济将是河南面临的重要课题。目前，河南产业结构明显不合理，第二产业比重过大，第三产业比重过小。1999年以来，河南第二产业比重一直处于上升阶段，连续9年超出改革开放以来全国的最高值(48.6%)，2005年超出50%，2008年达到56.9%[11]。而河南第三产业比重自2003年以后逐年下降，近年来在30%之间波动，远远低于2000年以来全国平均水平(40%)。加快第三产业发展，优化产业结构，将是河南降低碳排放的主要出路。

河南在能源结构中仍以煤炭为主，尽管煤炭占河南一次能源消费总量的比重高出全国水平，但是由于研究期内河南能源消费结构变化不大，能源结构对河南人均碳排放量变化的贡献值很小。

河南人均碳排放的拟制作用主要来自能源效率的提高。从图2中可以看出，能源效率对降低河南人均碳排放的贡献值，在1995～2002年间不断增加，但2002～2004年间出现反跳，贡献值减弱；2004年以后，能源效率的提高再次遏止了人均碳排放量的增加，使得近年河南人均碳排放的增长速度变缓。

拉动因素(经济发展)对拉动河南人均碳排放的贡献率呈指数增长，并且各个阶段的贡献值都大于拟制因素对河南人均碳排放的贡献值，从而导致河南人均碳排放的增大。但是，若仅依赖能源效率的提高，难以抑制经济发展引起的河南人均碳排放。因此，需要进一步发挥能源结构的改变对河南人均碳排放的抑制作用。

河南是煤炭大省，原煤产量位于全国第四位，但是，水能、风能资源不足，核电处于空白，能源结构不合理的现象在河南更加显现。1995～2009年间，煤炭在河南一次能源消费中的比重(86%～88.2%)[11]高出全国水平(近70%)，由于煤的消耗导致的碳排放量占河南能源消耗碳排放量的90%以上。煤炭是不可再生能源，河南煤炭资源的加速开采带来的社会问题和环境问题也日益突出。大力发展可再生能源，不仅是河南实现可持续发展的根本途径，也是实现河南碳排放减排的重要出路。

3 结论及建议

通过分析，可以得到以下结论和建议：

(1)1995～2009年间，河南碳排放从缓慢增加转为急剧上升，其转折点出现在2002年；由于节能减排政策的落实，2007年后河南能源消费碳排放的增速变缓。

(2)河南省碳排放强度在1995～2002年间呈下降态势，但是2002～2004年间反弹急剧攀升，2004年后再次呈现逐年下降态势。

(3)经济发展是驱动河南人均碳排放增加的主要动力，能源效率是拟制碳排放的主要因素，能源结构对河南人均碳排放变化的作用不明显。但是，仅依赖能源效率的提高，难以抑制经济发展引起的河南人均碳排放。因此，需要改善能源结构，发挥能源结构改变对河南人均碳排放的抑制作用。

[1] http://data.worldbank.org/sites/default/files/indicators/en/co2-emissions-kt_en.xls. [2010-09-02]

[2] 河南统计局.河南统计年鉴2009 [M].北京：中国统计出版社，2009.

[3] 郭又荣. 低碳经济与河南省经济发展机遇[J]. 全国商情(经济理论研究) ，2009(11):14-16.

[4] 徐国泉，刘则渊，姜照华. 中国碳排放的因素分解模型及实证分析：1995～2004 [J]. 中国人口·资源与环境，2006，16(6)：158-161.

[5] 彭觅，吕斌，张纯黄. 中国能源碳排放的区域差异及其影响因素分析[J].城市发展研究，2010,17(7)：6-12.

[6] 赵敏，张卫国，俞立中. 上海市能源消费碳排放分析[J]. 环境科学研究，2009，22(8)：984-989.

[7] 帅通，袁雯. 上海市产业结构和能源结构的变动对碳排放的影响及应对策略[J].长江流域资源与环境，2009，18(10)：885-891.

[8] Ang BW. The LMDI approach to decomposition analysis: a practical guide [J]. Energy Policy，2005,33:867-871.

[9] Carbon Dioxide Information Analysis Center. Fossil-Fuel CO2Emissions from the People’s Republic of China. [EB/OL].[2010-08-20].http://cdiac.ornl.gov/ftp/trends/emissions/prc.dat.

[10] 何建坤，刘滨.作为温室气体排放衡量指标的碳排放强度分析[J].清华大学学报:自然科学版,2004 ,44 (6) :740-743.

[11] 河南统计局.河南统计年鉴2010 [M].北京：中国统计出版社，2010.