依靠技术进步实行制造业碳减排——基于制造业30个分行业碳排放的分解分析

孙 宁

（南京信息工程大学中国制造业发展研究院，江苏 南京 210044）

依靠技术进步实行制造业碳减排
——基于制造业30个分行业碳排放的分解分析

孙 宁

（南京信息工程大学中国制造业发展研究院，江苏 南京 210044）

采用LMDI分解分析方法定量探讨了2003—2008年影响制造业30个分行业二氧化碳排放的主要因素。结果表明技术进步导致的能源强度降低是使得制造业所有分行业碳排放减少的最主要因素，充分印证了技术进步具有显著的碳减排效应，是制造业实行碳减排的根本途径。最后依据上述研究结果，提出了我国制造业依靠技术进步实行碳减排的相关政策建议。

制造业；LMDI方法；碳减排；技术进步

1 引言

IPCC（政府间气候变化专门委员会）报告［1］显示2004年化石能源消费导致的二氧化碳排放量占全球温室气体总排放量的56.6%，可见化石能源消费是二氧化碳排放最主要的来源，也是导致全球气候变化的主因，因此碳减排的关键就在于如何减缓化石能源消费所排放的二氧化碳。对于我国来讲，制造业是化石能源消费大户，据 《中国能源统计年鉴2008》统计，2007年我国能源消费总量的92.7%来自于化石燃料，当年我国制造业能源消费量占总量的58.79%，消耗了36.42%的煤炭，98.32%的焦炭，95.95%的原油和47.93%的天然气。显然，制造业是我国主要的碳排放源，是重点减排对象。

当前我国制造业正面临着日益严峻的碳减排压力。2009年11月26日我国政府已经明确提出了碳减排目标：到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，并且此碳减排目标已经作为约束性指标纳入我国国民经济和社会发展中长期规划，这就意味着未来我国制造业经济发展将直面来自碳减排压力的考验。因此制造业作为二氧化碳排放大户，针对其展开有关碳减排的研究对于我国碳减排工作的科学开展以及未来碳减排目标的顺利实现意义重大。

虽然目前有关碳减排研究方兴未艾，但是这些研究大多聚焦在国家、区域、碳密集部门等宏观方面［2］，如陈文颖等［3-4］采用中国 MARKAL-MACRO 模型，研究实施不同碳减排目标对中国能源系统以及GDP增长的可能影响；何建坤等［5］探讨了我国碳减排的近期形势和远期发展趋势；魏一鸣等［6］剖析了我国碳排放的现状和未来趋势、探讨了我国限排增汇的潜力、可行的减排措施以及实施不同的减排政策对我国社会经济发展的影响；潘家华等［7］基于维护发展中国家人文发展权的需要，以人均累积排放概念作为分析工具设计了各种不同的碳排放权分配方案。这些研究都是在宏观层面揭示我国实行碳减排工作的重要性和必要性，并提出相应的碳减排政策建议。但是从行业中观层面展开的碳减排研究尚不多见，具体深入地分析有关制造业碳减排的研究就更少。

基于目前研究的相对缺失以及制造业对于我国碳减排工作的重要意义，本文拟采用LMDI分解分析方法来定量探讨影响30个制造业分行业CO2排放变化的主要因素，据此印证技术进步的碳减排效应，并提出相应的制造业依靠技术进步实行碳减排的政策建议。

2 研究方法介绍

2.1 制造业CO2排放估算方法

本文的研究首先要估算制造业各行业终端能源消耗所导致的CO2排放，为了得到相对准确的估算结果，采用如下方法：

（1）基本估算公式：根据制造业行业消耗的化石能源量，各能源的固碳率取1，可估算：

其中E的种类同历年《中国统计年鉴》中统计各分行业能源消耗量时的统计种类，β根据相关文献中的热值数据和碳排放系数计算所得，具体如表1所示。

（2）考虑碳氧化率：碳氧化率即碳原子氧化成为CO2的比率，制造业30个分行业的碳氧化率很难找到，根据前人的研究结果，采用部分行业的平均值代替，如表2所示。

（3）考虑电力消耗产生的CO2排放：我国的电力生产主要靠火电（基本上是靠烧煤），因此制造业消耗电力实际上就是在消耗化石能源，因此全面考量制造业的CO2排放情况有必要将其电力消耗产生的部分也计算在内，我们按照（2）式将制造业电力消耗折算成煤炭消耗：

其中，当年火电比重依据历年《中国统计年鉴》中的“电力平衡表”计算；折标准煤系数与折煤炭系数来自《中国能源统计年鉴2008》。

2.2 LMDI分解分析方法

有关碳排放影响因素的分解分析方法很多，目前尚没有一种公认的特别有优势的方法。Ang对比了一些常用的方法，认为LMDI法具备扎实的理论背景、且可操作性强比较实用，不失为一种相对较好的分解方法［8］。近年来该方法在碳排放研究领域得到了广泛运用，如 Lan-cui Liu 等［9］采用 LMDI方法分析了1998—2005年我国36个工业部门能源消耗导致的碳排放的影响因素；Shrestha R.M.等［10］同样采用该方法研究了15个国家能源部门的碳排放影响要素分解。同时Ang［11］亦指出LMDI方法没有残差，并且能够处理出现零值的情况。正好我国制造业的一些行业的能源消费数据存在零值，因此选用LMDI法就显得特别合适。

制造业CO2排放变化可以分解为自身经济发展、产业结构变化、终端能源消费结构变化、终端能源强度变化、不同能源品种的碳排放系数变化（本文仅讨论电力碳排放率的变化），具体如（3）和（4）式所示：

其中CO2指我国制造业CO2排放量；ΔCO2指我国制造业 CO2排放 0-T年的变化；ΔCO2ecd、ΔCO2str、ΔCO2eni、ΔCO2mix、ΔCO2emf分别指 0-T年的制造业经济发展（规模变化）、产业结构变化、能源强度变化、能源消费结构变化、CO2排放率变化对CO2排放的影响；i指不同的制造业分行业，i=1,2…30；j指能源种类，包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气、电力，j=1,2…9；Q指制造业总产值；Qi指i行业产值；Ei指i行业能源消费总量；Eij指i行业能源j的消费量；CO2ij指i行业j能源消费产生的CO2排放量；Si等于，指i行业产值占制造业总产值的比重；Ii等于,指i行业的能源强度；eij等于，指i行业能源j消费量占该行业总能源消费量的比重；Rij等于，指i行业能源j的CO2排放率。

3 LMDI分解结果分析

运用LMDI法的时间序列分解方式［9］对2003—2008年我国制造业30个分行业CO2排放的影响因素进行分解，得到了这些影响因素对制造业CO2排放变化的定量贡献，如表3所示。

3.1 经济增长的影响

从表3看，显然经济增长是制造业各行业碳排放增加的主要因素，这与我国近年来制造业经济规模扩张较快有关。其中“石油加工、炼焦及核燃料加工业”、“黑色金属冶炼及压延加工业”、“化学原料及化学制品制造业”和“非金属矿物制品业”这4个行业的经济增长使得制造业CO2排放增加了约287142.79万吨CO2，占制造业经济增长导致CO2排放增量的84.44%。可见这4个行业是制造业碳排放密集行业，应该成为重点减排行业。

3.2 能源强度的影响

能源强度下降，说明能源利用效率提高，这主要是由于技术进步导致的。表3显示所有制造业分行业都由于能源强度下降而使得其CO2排放减少，2003—2008年制造业由于能源强度下降减排的CO2达204107.54万吨，这就反映了技术进步的碳减排效应。其中上述4个碳排放密集行业的CO2排放减量最大，达169713.64万吨，占能源强度导致的制造业CO2总减量的83.15%；由此可见，依靠技术进步努力提高制造业各行业的生产工艺和技术水平、提高清洁能源的利用率以便提高能源利用效率，从而促进制造业能源强度的进一步下降，是制造业实行碳减排的根本途径。

3.3 产业结构的影响

2003—2008年我国制造业有16个行业由于其产值比重下降使得制造业CO2排放减少，多数为轻工业部门，总减量约为6044万吨，减量显著的为“纺织业”、“造纸及纸制品业”、“化学纤维制造业”等。其余14个行业由于其产值比重增加而使得制造业CO2排放增加，总增量约为41239万吨，其中“黑色金属冶炼及压延加工业”的增量最大，达23993.44万吨，占产业结构变化总增量的68.17%。此外“有色金属冶炼及压延加工业”、“石油加工、炼焦及核燃料加工业”、“化学原料及化学制品制造业”的增量也比较大。可见我国制造业碳排放的总体产业格局还是以碳排放密集的重化工业部门为主，因此进一步优化产业结构，逐步淘汰碳排放密集的落后重化工业，对于制造业碳减排有着积极的作用。

3.4 能源消费结构的影响

表3的结果说明制造业终端能源消费结构变化尚未表现出碳减排效应，2003—2008年其变化导致CO2增排了约14295万吨，占制造业CO2排放总增量的4.53%，主要是因为2004—2006年期间制造业的能源消费结构没有延续优化的趋势，煤炭类能源消费比重略有上升所致。分析各分行业的情况发现，25个行业的终端能源消费结构变化均使得CO2排放增加，其中“石油加工、炼焦及核燃料加工业”和“黑色金属冶炼及压延加工业”这2个碳排放密集行业的增量最大，占能源消费结构总增量的43.23%。仅“造纸及纸制品业”、“食品制造业”等5个行业由于能源消费结构得到优化而使得制造业CO2排放减少。这充分印证了优化能源消费结构，尤其是降低煤炭类能源消费比重是制造业碳减排的有效途径。

3.5 电力碳排放系数的影响

由于火电比重的下降，使得电力碳排放系数的变化对制造业各行业的碳排放有所减少，因为下降的幅度较小，同时各行业的电力消耗量占能源消耗总量的比重较低，故其产生的减排总量仅为1277.29万吨，不足能源强度下降导致减排量的0.63%。但随着我国以煤炭为主的能源消费结构的改变以及电力特别是清洁电力能源使用份额的增加，电力碳排放系数尚有较大的下降空间，其碳减排效应不容小视。

4 总结和建议

本文主要采用LMDI的时间序列分解方法分析了影响制造业30个分行业碳排放的主要因素，并得到了这些因素的定量分解结果。结果显示，技术进步导致的能源强度降低使得制造业碳排放减少明显，说明技术进步是制造业实行碳减排的根本途径。根据本文的研究结果，笔者认为制造业依靠技术进步进行碳减排可从以下几方面着手：

（1）加强能源利用技术的开发。从LMDI分解的结果可以看出，大多数制造业分行业的能源强度已经不同程度地显示出对制造业碳减排的积极作用，其中能源强度变化的减排作用最为显著，是制造业碳减排最主要的因素。这是我国在制造业经济高速发展以及未实行严格的碳减排措施情况下取得的减排成果，充分体现了这两种方式的可行性和有效性。要降低能源强度，关键是降低碳排放密集行业的能源强度；要优化能源消费结构，关键是减少煤炭类能源的消费比重。

（2）重点开发针对制造业碳排放密集行业的低碳技术。文中所示的4个碳排放密集行业是制造业碳减排的核心阵地，这些行业能耗总量高、能源强度大，是制造业CO2排放的最大贡献者，其中尤以“石油加工、炼焦及核燃料加工业”、“黑色金属冶炼及压延加工业”这2个行业为减排重中之重。针对这些行业进行低碳技术开发和应用，无疑可以起到立竿见影的碳减排效果。

（3）扶持中高技术产业促进产业结构优化。我国制造业的碳排放格局决定了只有当制造业中碳排放密集行业的比重下降，产业结构优化的碳减排效应才会变得显著。产业结构优化的内在要求决定了取代那些碳排放密集行业的必然是低能耗低排放的中高技术产业。因此从一定意义上讲，产业结构优化是技术进步的宏观表现。政府应该通过政策、资本等多种渠道对中高技术的制造业行业进行扶植，以便促进制造业的碳减排。

（4）大力发展清洁能源技术。这里的清洁能源是指可再生的无排放的能源，以水电、核电、风电为代表。本研究指出电力的CO2排放系数变化具有一定的碳减排效应，制造业通过增加清洁电力的消费比重，降低火电（主要是煤电）比重，能够有效降低制造业的CO2排放。

［1］IPCC.Climate Change 2007:The physical science basis-summary for policymakers ［EB/OL］.http://www.ipcc.ch.

［2］魏一鸣,范英,刘兰翠等.中国能源报告2008：碳排放研究［D］.北京：科学出版社,2008.

［3］陈文颖,高鹏飞,何建坤.用MARKAL-MACRO模型研究碳减排对中国能源系统的影响［J］.清华大学学报（自然科学版）,2004,44（3）:342 346.

［4］陈文颖,高鹏飞,何建坤.二氧化碳减排对中国未来GDP增长的影响［J］.清华大学学报（自然科学版）,2004,44（6）:744-747.

［5］何建坤,刘滨.我国减缓碳排放的近期形势与远期趋势分析［J］.中国人口·资源与环境,2006,16（6）:153-157.

［6］魏一鸣,范英,王毅等.关于我国碳排放问题的若干对策与建议［J］.气候变化研究进展,2006,2（1）:15-20.

［7］潘家华，陈迎.碳预算方案:一个公平、可持续的国际气候制度框架［J］.中国社会科学,2009,（5）:83-97.

［8］Ang B.W..Decomposition analysis for policymaking in energy:which is the preferred method?［J］.Energy Policy,2004,（32）:1131-1139.

［9］Lan-Cui Liu,Ying Fan,Gang Wu,Yi-Ming Wei.Using LMDI method to analyze the change of China’s industrial CO2emissions from final fuel use:an empirical analysis［J］.Energy Policy,2007,35:5892-5900.

［10］Shrestha R.M.et al..Factors affecting CO2emission from the power sector of selected countries in Asia and the pacific［J］.Energy Policy，（2009），doi:10.1016/j.enpol.2009.01.032.

［11］Ang B.W..The LMDI approach to decomposition analysis:a practical guide［J］.Energy Policy，2005，（33）:867-871.

（责任编辑 谭果林）

Carbon Emission Reduction of Manufacturing Rely on Technical Progress

Sun Ning
（China Manufacturing Development Study Department,Nanjing University of Information&Science,Nanjing 210044，China）

In this paper the LMDI method is used to study the main factors which impacted on the 30 manufacturing industries’carbon emission from 2003 to 2008.The results show that the mitigation of energy intensity caused by technical progress is the most important reason which lead to the reduction of carbon emission.Therefore,the effect of technical progress about carbon emission reduction is confirmed,and it could be the fundamental way to reduce carbon emission of manufacturing.Finally,this paper puts forward some political recommendations about how to reduce carbon emission depending on technical progress.

manufacturing； LMDI； carbon emission reduction； technical progress

F204

A

国家自然科学基金“全球气候变暖的碳减排压力下我国制造业发展研究”（70873063）。

2010-09-16

孙宁（1981-）男，江苏宜兴人，南京信息工程大学博士生；研究方向：制造业创新管理及碳减排。