我国能源相关二氧化碳排放的影响因素贡献度分析

张 明，李华楠，穆海林

（1.中国矿业大学 管理学院，江苏徐州 221116；2.大连理工大学 能源与动力学院，辽宁大连 116024）

0 引言

自从1978年实施改革开放政策以来，我国的经济发生了翻天覆地的变化。1996～2005年间，我国GDP的年均增长率已经超过了9%，与此同时，能源的消费量从13.89亿吨标准煤增长到了22.33亿吨标准煤，能源消费的年均增长率达到了5.41%。能源的过度使用加剧了环境的恶化，例如温室效应等问题，这引起了人们越来越多的关注。全球变暖和环境污染问题现在已经成为困扰人们生活的主要问题之一，这必然不利于经济的可持续发展。在影响全球气候变暖的各种温室气体之中，由于化石燃料的燃烧所导致的大量的二氧化碳排放是引起全球气候变暖的主要因素。除了能源使用量的巨大以外，中国的能源利用效率也不高，这更加加剧了二氧化碳的排放强度。根据目前的发展趋势，在不久的将来，我国温室气体的排放量将达到世界第1。作为一个负责任的大国，中国有责任和义务去减少温室气体排放。因此，对于中国的能源和环境政策制定者来说，了解并研究影响碳排放的驱动因素以及这些因素的变化趋势，是至关重要的。目前，许多学者已经对碳排放的影响因素进行了初步研究，但是学术文献中很少有关于这些影响因素变化的深层次的探讨，本文应用了两个著名的模型，分别是分解分析模型和比例偏差模型，研究这些因素的变化趋势和强度。

1 模型阐述

1.1 完全分解分析模型

完全分解分析模型较之于一般分解分析模型更具有可靠性和精确性，它通常用于分析能源消费或者是能源强度随着时间的变化。根据Sun(1999)的理论，二氧化碳的排放量（CE）可以被分解为四个因素，分别为：碳排放系数（EC）、结构变化（ES）、碳排放强度（EI）和经济活动水平（GDP）。因此，所有部门t年总的碳排放量可以表示为：

其中：n—经济活动中的总部门树；

ECt—部门i在第t年的二氧化碳排放量；

Eit—部门i在第t年的能源消费量；

GDPit—部门i在第t年的增加值；

GDPt—第t年所有部门经济活动的增加值；

ECit—部门i在第t年的碳排放系数；

EIit—部门i在第t年的能源强度；

ESit—部门i在第t年的增加值比重。

从基期0年到目标期t年的碳排放变动可以表示为ΔCE，ΔCE可以分解为以下关系式：

1.2 比例偏差模型

比例偏差分析法一般用来分析经济中的主导产业和产业中的主导因素。本文中，用来分析第t与第t+1期间碳排放变动量ΔCt+1与第t和第t-1期间比例增长变动量λΔCt之间的偏差值，其中λ为相邻偏差期的比例增长系数；因素的比例偏差值越大，就说明它对碳排放的影响强度趋势越大。一般式表述如下：

其中：λ代表比例增长率。

注：不同的文献中对λ有不同的定义，本文λ用能源消费的增长率表示。

1.3 混合模型

根据公式（2），我们可以得出：

2 数据整理

本文中使用的数据来源于中国统计年鉴、中国能源统计年鉴，和其他的相关文献，以及作者本人的计算。其中，GDP的计算是按1978年的可比指数得出的，以亿元为单位；能源消耗量以万吨标煤为单位。

本文中，中国的整个经济被分为三个产业，分别为第一产业、第二产业和第三产业。第一产业值包括农业，即农、林、牧、副、渔五种生产活动；第二产业包括采矿业、制造业、水供应业、电力生产和供应业、蒸汽、热水和燃气部门，以及建筑业；其余的归为第三产业。

许多学者和研究机构已经给出了二氧化碳的排放计算方法，我国的排放量数据也有很多，和实际值十分接近。本文中二氧化碳排放量的值借鉴了IPCC的计算方法。

3 中国情景应用分析

从图1中我们可以看出中国经济在1996～2005年间经济的发展状况，从1996年的2万亿元增长到了2005年的4.37万亿元，年均增长率超过了9%。10年中，我国的经济高速增长，总量翻了近2倍。

随着中国经济的快速发展以及工业化和城市化的加速，对能源产生了巨大的需求量。图2描述了中国1995～2006年间能源生产量和消费量的变化，以及它们之间的缺口。到2005年，中国的能源生产总量已经达到了20.6亿吨标准煤，是1996年能源生产总量13.3亿吨标准煤的1.55倍，年均增长率达到了5.02%。同期，能源消费的总量从13.89亿吨标准煤增长到了22.33亿吨标准煤，年均增长率为5.41%。2005年的能源缺口量为1.73亿吨标准煤，比2004年增长了8.6%。虽然中国的能源生产持续增长，但是能源生产的增长速度不及能源消费的增长速度，能源供需的缺口越来越大。

图1 1996～2005年间中国GDP发展变化（以1978年不变价格计算）

图2 1996～2005年间中国一次能源的生产和消费量

从图3可以看出1996～2005年间中国总的能源转换效率的变化趋势，由于数据统计的不确切性和其他一些原因，1996年的能源转换效率偏离实际值。同时，我国的能源强度从6.89万吨标煤/万元下降到了5.11万 吨 标 煤/万元，下降了25.85%，但是仍高于世界平均水平值。虽然我国已经进行了节能减排等政策措施，但是由于能源强度仍很高，且能源消费量巨大，因此，我国实际的二氧化碳排放量仍继续增长。

从图4可以看出，随着能源消费的增长，我国的碳排放量从1996年的2850.6 Mt增长到了2005年的4500.9 Mt，年均增长率为5.21%。然而，从2002年到2006年间，中国总的碳排放量竟增长了66.2%。工业的碳排放量占到总碳排放量的63.3～73%。

图3 1996至2005年间中国的能源强度和能源转换效率的变化

图4 1996至2005年间我国工业二拉化碳的排放量

4 结果分析

表1 CO2排放量的完全分解分析(1996～2005)

通过前面介绍的混合模型，我们计算得出了以下数据：

表1列出了基于分解分析方法的中国1996年到2005年间的碳排放因素的分解结果，我们可以发现，影响二氧化碳排放的因素主要有4个，分别为：碳排放系数、能源强度、结构变动、经济发展水平。能源强度的是二氧化碳减排最主要的影响因素，经济的快速发展是二氧化碳排放量增加的主要原因，其次是排放系数的变化和经济结构的变动。

图5中的这条趋势线显示了CO2排放量DPG值的变化趋势，在△CE2-1和△CE3-2之间，趋势线下降。可能有两个原因，一是统计数据的不准确，二是由于1997年亚洲金融危机的影响，经济的发展速度放缓，能源消耗增长较少，导致CO2排放量的增长减少。从△CE4-3到△CE9-8，CO2排放量DPG值近似线性增长，反映到排放量上就是CO2排放量的急速增加。这和我国能源消费量的增长趋势相吻合，反映出近10年间我国经济的高速增长，以及所带来的CO2高排放。

图5 二氧化碳排放量趋势的DPG变化值

表2 能源相关二氧化碳排放因素的DPG变化值

从表2和图6我们可以得到以下结论：

（1）△ CE2-1,△CE4-3,△CE6-5,△CE8-7中因素EC的DPG值为负，增长强度降低，表示其对CO2减排的影响贡献度增大，其余各期中EC的增长强度提高，对CO2减排的影响贡献度减小。除第一时期的EC的DPG值（-416.2）偏差比较大之外，总体来说EC这一影响因素的DPG值变化并不大，波动幅度在-31.15～20.1之间，且呈递减趋势。这说明影响CO2排放的EC因素趋于稳定，因为EC这一影响因素和电力消费及其变化有关，电力生产主要基于化石燃料的燃烧。我国近年加大了电力生产的改革，逐步加大了新能源发电所占的比重（如核能、风能发电），2000年中国大陆的发电量为13472亿千瓦时，其中火力发电占绝大部分，为82.9%，水力发电占15.9%，核能发电只占1.2%，到2005年这一比例变为81.89%、15.88%、2.12%。发电结构的调整对减小CO2排放系数产生了积极的影响。

图6 能源相关二氧化碳排放因素的DPG变化值

（2）△CE3-2,△CE5-4中影响因素EI的增长强度降低，对CO2减排的影响贡献度增大，其余各期中EI对CO2减排的影响贡献度减小，总体上EI的DPG值呈先升高趋势。能源强度EI是降低CO2排放的主要因素，它的变化直接影响到CO2排放量的减少。能源强度的变化与能源利用效率有关，前面分析了1996～2005年间，我国的能源强度呈先下降后上升趋势，与能源利用效率的变化基本符合。

（3）△CE2-1,△CE3-2,△CE5-4,△CE8-7中影响因素ES的增长强度降低，对CO2减排的影响贡献度增大，其余各期中ES对CO2减排的影响贡献度减少。ES的DPG值有稳中有升的趋势，反映了这一影响因素的增长强度的不稳定性，增在逐步增长，会继续加大对CO2排放的影响度。

(4)表1可知，因素GDP是增加碳排放的主要因素，因此它的变化更能影响总体的排放趋势。△CE2-1,△CE4-3,△CE7-6,中影响因素GDP的DPG值为负，增长强度降低，对CO2减排的影响贡献度增大，其余各期中GDP对CO2减排的影响贡献度减小。经济活动的增加必然导致排放量的加大，从图中我们可以看出，因素GDP已经成为增长强度最大的因素，在这种情况下要达到减少排放的目的，必须从降低其他因素的增长强度入手。

上图反映的是各因素DPG值与CO2排放DPG值之比的变化趋势，在前两期，EI的比值占主导地位，以后几乎GDP的比值全部占主导地位，说明我国的CO2排放已经由高能耗驱动转向高经济增长的驱动。从图表中可以得知，EC和ES的比值变化幅度呈波浪式减小，可能是由于我国电力结构调整和经济结构调整导致，但由于我国目前仍然是靠第二产业来带动经济的发展，所以未来的ES比值仍将有所增长。EI和GDP的比值变化幅度呈类线性减小，主要是由于能耗的降低和国家的宏观调控见成效，但他们仍将是影响CO2排放的主要驱动因素。

图7 DPG值的变化趋势

5 结论

本文通过应用完全分解分析模型和比例偏差模型分析了中国能源相关碳排放影响因素的强度变化趋势。导致二氧化碳排放量变化的因素主要有4个，分别为CO2排放系数、能源强度、结构变动、经济发展水平。应用比例偏差分析，我们得到了关于这些因素趋势变化的一些结论。主要结论如下：

(1)排放系数对碳排放的影响较稳定，这在一定程度上可能是由于电力生产结构的调整。

(2)能源强度对碳减排的影响强度在增涨，是二氧化碳减排的主要动力。

(3)从长远来看，产业结构变化对碳减排的影响强度将持续增加。

(4)GDP的影响强度越来越大，将会成为二氧化碳排放量增长的主导因素。

作为一个负责任的大国，中国在二氧化碳减排工作上已经做出了很多努力。在“十一五”期间，中国承诺单位GDP能耗下降20%，其中前3年的累积下降了10.1%，相当于节约2.9亿吨标准煤和减排6.6亿吨二氧化碳。鉴于中国目前的现状和以上的研究分析，我们给出一下建议：继续改革电力的生产结构，发展新能源；提高能源转换效率，加快企业改革，鼓励技术创新；调整产业结构，增加第三产业的比重；合理规划高耗能产业的发展，避免重复建设。

[1]长谷部勇一.中国经济の构造变化と环境负荷[J].丿,三1995,46(3).

[2]曹光辉，汪锋，张宗益等.我国经济增长与环境污染关系研究[J].中国人口资源与环境，2006，(1).

[3]陆虹.中国环境问题与经济发展的关系分析—大气污染为例[J].财经研究,2000，(10).

[4]金继红.韩国经济结构变化的因素分析[J].南开经济研究，2006，（6）.

[5]Sun,J.W.Accounting for Energy Use in China[J].Energy,1998，（23）.

[6]Ming Zhang,Hailin Mu,Yadong Ning.Accounting for Energy-related CO2Emission in China,1991～2006[J].Energy Policy，2007，（37）.

[7]Ming Zhang,Hailin Mu,Yadong Ning,Yongchen Song.Decomposition of Energy-related CO2Emission Over 1991～2006 in China[J].Ecological Economics，2009，68.

[8]Shyamal Paul,Rabindra Nath Bhattacharya.CO2Emission from Energy Use in India:a Decomposition Analysis[J].Energy Policy，2004，（32）.