河南省碳排放因素分解及关联分析

李炎丽，梁 浩，梁保松

(河南农业大学信息与管理科学学院，河南郑州450002)

气候变暖已严重威胁到人类的生存与发展，生态环境的恶化也给人类社会的发展敲响了警钟.在全球气候变暖的背景下，以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济日益受到各国的关注.发展低碳技术、转变经济发展模式的低碳发展道路将成为人类应对气候变化的最根本、最现实的选择.中国作为一个发展中的、负责任的大国，也对碳减排做出了积极的承诺.哥本哈根会议上，中国政府承诺到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40% ～50%.碳排放及其影响因素的分解研究一直是碳排放领域研究的热点，研究理论日渐完善，研究方法日趋成熟，研究内容也更加广泛.在宏观层面上，徐国泉等［1］采用对数平均权重Divisia分解法分析了能源结构、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;王中英等［2］采用相关分析方法探讨了中国国内生产总值的增长与碳排放量的关系;胡初枝等［3］基于EKC模型，采用平均分配余量的方法探究了经济规模、产业结构和碳排放强度对碳排放的贡献.在区域层面上，赵欣等［4］采用LMDI分解法分析了江苏省经济规模、产业结构、技术进步与能耗结构4个因素对其碳排放增量的影响;帅通等［5］采用IPCC提出的碳排放计算方法探讨了上海市产业结构和能源结构对其碳排放量的影响.本研究以IPCC［6］(Intergovernmental Panel on Climate Change)碳排放计算指南和灰色关联度分析方法为基础，利用河南省1995—2009年的数据，分析了河南省的碳排放现状，探究了经济发展水平、能源效率、能源结构和产业特征4个因素对河南省碳排放的影响与关联度，并提出了相关减排建议.

1 河南省碳排放现状与碳排放测算

1.1 河南省碳排放现状

河南是名副其实的碳排放大省，2010年《河南统计年鉴》［7］数据显示，2009年，全省 SO2排放量135.50 万 t，烟尘排放量59.70 万 t，工业粉尘排放量24.91万t，工业固体废物生产量10 786万t，废水排放总量333 980万t，化学需氧量(COD)排放量626 228 t，氨氮排放量75 241 t.全省能耗总量近1.98亿t标准煤，其中煤炭消费比重达到88.2%.

1.2 河南省碳排放测算

碳排放包括人工排放和自然排放.本研究仅对煤、石油、天然气能源消费产生的碳排放进行测算.根据IPCC碳排放计算指南，按文献［8］的研究成果，能源消费碳排放量计算公式为

式中:A为碳排放量，以万t碳衡量;Bi为能源i的消费量，按万t标准煤计算;Ci为能源i碳排放系数;i为能源种类.数据来自2010年《河南统计年鉴》和1995—2010年《中国能源统计年鉴》中的河南能源平衡表，并以各类能源对标准煤的参考系数进行处理(表1).根据文献［9，10］，收集有关能源消耗的碳排放系数(表2)，最终取其平均值作为各能源消耗碳排放系数.

表1 各种能源折标准煤参考系数Table 1 Reference coefficient of converting different energy into standard coal

表2 各类能源的碳排放系数Table 2 Carbon emission coefficient of different energy

根据公式(1)，利用河南省1995—2009年的能源消费数据，得河南省的碳排放量、碳排放强度(单位GDP碳排放量)和人均碳排放量(表3)，以及3个产业的碳排放量和碳排放强度 (表4).其中，第1产业的能源消费主要包括农、林、牧、渔、水利;第2产业的能源消费主要包括工业和建筑业;第3产业的能源消费主要包括交通运输、仓储、邮政业、批发、零售业和住宿、餐饮业，生活消费和其他.3个产业的碳排放量依据其能源消费量进行测算.能源消费量是指《中国能源统计年鉴》中的终端能源消费量.

1.3 结果与分析

由表3看出，河南省的碳排放量由1995年的4 551.41 万 t增长到 2009 年的 13 815.96 万 t，年平均增长8.41%.碳排放增加是由于能源消费增多所致，将碳排放量与能源消费量对比发现，碳排放量与能源消费量增长趋势相同(图1).尤其是2003以来，能源消费碳排放量显著增长，能源消费

量增幅显著，2003年河南省能源消费量(以标准煤计)为10 595万t，2009年增长到19 751万t.碳排放强度反映其在经济发展的同时对减缓气候变化的贡献.河南省1995—2009年的碳排放强度持续下降，1995 年碳排放强度为 1.523 t·万元－1，2009年下降到0.709 t·万元－1.与碳排放强度表现特征相反，人均碳排放量以7.71%的年增长率持续增长，1995年河南省人均碳排放量为0.50 t·人－1，2009 年增至 1.39 t·人－1.总体来看，河南省碳排放量增幅较大，人均碳排放量与碳排放强度需要进一步降低.

表3 河南省1995—2009年碳排放量、碳排放强度和人均碳排放量Table 3 Carbon emissions，carbon emission intensity and per capita carbon emissions of Henan Province in 1995—2009

由表4看出，河南省1995—2009年3个产业终端能源利用的碳变化中，与1995年相比，2009年河南省第1产业碳排放增长42.91%，第2产业碳排放增长 211.15%，第 3产业碳排放增长35.44%，第2产业增长最快.2003年以来，第2产业碳排放量迅速增加，而且第2产业的碳排放量远大于第1产业和第3产业.河南省能源消耗以煤炭为主，同时煤炭的碳排放系数较大，河南省终端能源利用的碳排放主要在第2产业，2009年河南省第2产业碳排放量为4 582.33万t，占3大产业碳排放总量的79.88%.

从碳排放强度来看，河南省3个产业的碳排放强度都呈下降趋势，这与技术进步、能源效率的提高有很大的关系.与1995年相比，2009年河南省第1产业碳排放强度下降60.62%，第2产业碳排放强度下降60.58%，第3产业碳排放强度下降80.27%，第3产业的下降幅度最大.从整体来看，第2产业的碳排放强度明显高于第1产业和第3产业，2009年第2产业的碳排放强度为0.42 t·万元－1，第1产业和第3产业的碳排放强度分别仅为0.05 t·万元－1和 0.18 t·万元－1.由此说明，河南省终端能源碳排放强度的降低主要在第2产业.

2 河南省碳排放影响因素的灰色关联度分析

2.1 灰色关联度分析步骤

灰色关联分析是分析灰色系统中各因素间关联程度的一种量化方法［11］，碳排放受社会、经济、自然、生态、技术等多方面的影响，是一个随机变化的灰色量，非常适合灰色关联分析，其步骤如下:

(1)选择参考序列和比较序列

式(2)为参考序列;式(3)为比较序列;k为观测值数，k=1，2，…，n;i为比较序列个数，i=1，2，…，m.

(2)指标值规范化处理规范后的数列x'0(k)作为参考序列，x'i(k)作为比较序列.

(3)计算关联系数

式中:ξi(k)为关联系数(i=1，2，…，m;k=1，2，…，n);ζ为分辨系数，ξ∈(0，1)，一般取 ζ=0.5.

(4)计算关联度

按照计算出的关联度大小排列关联序，关联度越大，说明比较序列对参考序列的影响越大.

2.2 数据描述及关联度分析

2.2.1 数据描述 以已测算的河南省1995—2009年碳排放总量为基础数据，选取河南省1995—2009年的人口、经济、能源数据，用人均GDP度量经济发展水平，用单位GDP能耗表示能源效率，用第2产业产值占总产值的比重表示产业特征［12］，用煤炭消费在一次能源消费中的比例表示能源结构，分析河南省碳排放受经济发展水平、能源效率、能源结构和产业特征4个因素的影响程度.

以河南省1995—2009年碳排放量为参考序列，河南省1995—2009年人均 GDP、单位GDP能耗、能源结构和产业特征作为比较序列，按照公式(6)计算，河南省碳排放与人均GDP的关联度为0.603 9，与单位 GDP 能耗的关联度为 0.895 9，与能源结构的关联度为0.833 5，与产业特征的关联度为 0.905 9.

2.2.2 碳排放关联分析 碳排放与产业特征的关联度(0.905 9)最大，这说明产业特征对河南省碳排放影响最大.河南省作为一个传统农业大省和新兴工业大省，其低效农业和低效工业都对河南省碳排放的增量有重大贡献.河南省1995—2009年第2产业的产值占总产值的比重持续增长，始终保持在50%左右，尤其自2005年以来，河南省第2产业的产值占总产值的比重增至50%以上，2009年河南省第2产业的比重已达到56.52%，而第3产业的比重始终在30%左右.2009年河南省第3产业的比重仅为29.26%，说明河南省未来调整产业结构任重道远.

碳排放与能源效率的关联度(0.895 9)也很大，这说明河南省能源利用效率不高.从能源强度来看，产业不同能源强度也不同，耗能低的产业能源强度低.在同行业中，技术水平低的能源强度高.河南省1995—2009年单位GDP能耗逐年降低，2009降到1.01 t· 万元－1，但从整体来看，河南省能源利用效率的降低力度不够，有待进一步提高，尤其要着重从第2产业的能耗利用强度入手，降低重工业的比重.同时，在固定资产投资方面，需要进一步降低化工产业、设备制造业、金属冶炼业等高碳排放行业的投资份额.

碳排放与能源结构的关联度(0.833 5)也很大，这说明河南省的能源结构亟待调整和优化.在一定程度上，一个国家或地区的碳排放量高低主要取决于其能源结构，能源结构合理，高排放的能源所占比例低，则碳排放量就小.河南省是一个典型的能源生产大省和能源消费大省，且能源结构中以高碳能源为主，煤炭仍旧占主导地位，1995—2009年煤炭消费比重均在86.5%以上.河南省应大力发展新能源，特别是太阳能、地热能、风能等清洁能源，加强引进和吸收先进的节能技术.

碳排放与经济发展水平的关联度(0.603 9)较大，这说明经济发展水平也是影响碳排放增长的一个重要因素.人均GDP的高低反映经济发展水平，经济的快速发展刺激能源消费，导致碳排放逐年增加.一般来说，根据库兹涅茨曲线，环境压力与经济增长之间呈倒“U”型曲线关系(EKC曲线).在经济发展初期，环境会伴随着经济的增长而不断恶化，经济发展到一定阶段，环境恶化会得到遏止，并随着经济的进一步发展而好转.按照河南省目前的经济增长情况，河南省碳排放量将随经济增长而增加，其中尤以工业增长碳排放最为显著.

3 结论与对策

3.1 结论

1)河南省1995—2009年能源利用碳排放总量持续增长，并与能源消费量增长趋势相同，2009年碳排放总量达到13 815.96万t.同时，碳排放强度持续下降，2009年碳排放强度降到 0.71 t·万元－1.

2)河南省终端能源利用碳排放量的增长与碳排放强度的降低均主要在第2产业.河南省第2产业的比重较大，形成“2﹥3﹥1”顺序的产业结构，表明河南省减排压力仍然很大.

3)采用灰色关联度分析方法，定量分析了经济发展水平、能源效率、能源结构和产业特征4个因素对碳排放的影响程度.研究显示，4个因素对河南省碳排放的影响程度依次是产业特征、能源效率、能源结构和经济发展水平.

3.2 对策与建议

1)优化产业结构.一方面，减少产业部门对能源的依赖程度，限制和淘汰高碳产业，发展新兴产业.尤其在工业领域，通过结构性调整减少能源消耗，加大科技创新的力度，大力发展能耗低的机械、电子、汽车等现代装备制造业和高新技术产业.同时，加大产业结构调控力度，使低碳排放产业如服务类产业在在国民经济中发挥更大的作用.此外，适当运用政策引导，鼓励并扶持绿色产业开发，制定高碳产业等税收政策，发展现代服务业，继续增加第3产业的比重.

2)提高能源利用效率.减少单位GDP能耗是减少碳排放量的重要选择.一方面，大力发展高新节能技术，吸收国内外先进的能源利用和碳减排技术，建立技术研发平台，提高能源利用效率的技术创新步伐，加速现有技术成果的转化和应用，尤其是在高耗能的产业和产品上面，应增加科研投入，创造低能耗的技术和产品.同时，深入开展清洁发展机制(CDM)以及碳捕捉和碳封存技术能力建设.此外，还应积极建立促进能源高效利用的引导和激励机制，制定节能的相关制度、政策，不断完善节能减排的评价、管理体制.

3)调整能源结构.改善能源生产和消费结构，碳排放将得到极大的缓解.一方面，改变以煤炭为主的能源结构，降低煤类能源所占比重，增加石油、天然气、水电、核电所占比重，尤其是热、电能源的比重，将对碳减排起很大贡献.同时，大力发展风能、太阳能、水电、生物质能等清洁能源，提高可再生资源的比例.在增加能源总量的同时，更注重能源的品质，这不仅有助于减少碳排放量，而且有助于能源的长期供应和能源安全.

［1］ 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［J］.中国人口·资源与环境，2006，16(6):158－161.

［2］ 王中英，王礼茂.中国经济增长对碳排放的影响分析［J］.安全与环境学报，2006，6(5):88 －91.

［3］ 胡初枝，黄贤金，钟太洋，等.中国碳排放特征及其动态演进分析［J］.中国人口·资源与环境，2006，16(3):38－41.

［4］ 赵 欣，龙如银.江苏省碳排放现状及因素分解实证分析［J］.中国人口·资源与环境，2010，20(7):25 －30.

［5］ 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 －889.

［6］ IPCC.2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventions:volumeⅡ［EB/OL］.(2008－07－20)［2009－11－08］.Japan:the institute for global environmental strategies，http://www.ipcc.ch/ipecreports/Methodology-reports.htm.

［7］ 河南省统计局.河南统计年鉴［M］.北京:中国统计出版社，2010.

［8］ 王 铮，翟石艳，马晓哲.河南省能源消费碳排放的历史特征及趋势预测［J］.地域研究与开发，2010，29(6):69－74.

［9］ 谭 丹，黄贤金.我国东、中、西部地区经济发展与碳排放的关联分析及比较［J］.中国人口·资源与环境，2008，18(3):54 －57.

［10］汪 刚，冯 霄.基于能量集成的CO2减排量的确定［J］.化工进展，2006，25(12):1467 －1470.

［11］刘思峰，郭天榜，党耀国，等.灰色系统理论及其应用［M］.北京:科学出版社，1999.

［12］邹秀萍，陈劭锋，宁 淼，等.中国省级区域碳排放影响因素的实证分析［J］.生态经济，2009(3):34－37.