生活消费对CO2综合排放强度的影响——以湖南省为例

向求来 ，袁兴中，江洪炜 ，曾光明，祝慧娜 ，曹 娟

生活消费对CO2综合排放强度的影响
——以湖南省为例

向求来1，2，袁兴中1，江洪炜1，曾光明1，祝慧娜1，曹 娟1

(1. 湖南大学 环境科学与工程学院，湖南 长沙 410082； 2.湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410015)

生活消费是CO2排放的重要组成部分，研究其对CO2综合排放强度的影响可以为探究生活消费领域节能减排侧重点、挖掘碳减排路径提供科学依据。基于LMDI模型，提出包括产业和生活消费的CO2综合排放强度影响因素的分解方法，以湖南省为例分析生活消费对CO2综合排放强度的影响。结果表明，1997～2009年湖南省CO2综合排放强度总体呈下降形势，生活消费能源强度因素对其下降的贡献率为21.7%，且生活消费能源强度下降的空间较大；生活消费能源结构因素贡献率为-3.8%，没有发挥降低CO2综合排放强度的作用，提高清洁能源在能源结构中的占比能够有效地降低CO2综合排放强度。

碳排放；综合排放强度；生活消费；LMDI；影响因素

目前，以气候变暖为特征的全球气候变化已经成为人类发展必须面临的重大挑战。IPCC（2007）报告指出，1906～2005年间全球平均地表温度上升了0.74℃，温度上升的趋势仍在增加，造成气候变暖的原因是温室气体在大气中浓度增加。温室气体增加的主要来源为化石能源燃烧，其导致的CO2排放量在2004年总CO2排放量中占95.3%[1]。上世纪80年代以来，CO2排放影响因素的研究一直是国际能源环境问题研究的热点，因素分解方法也是能源与环境问题研究及政策制定广泛应用的方法[2]。

哥本哈根气候峰会前，中国政府首次提出“单位GDP（国内生产总值）碳排放”概念，并提出中国2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40%～45%的目标。近几年，对国内碳排放强度的研究越来越受到研究学者的重视。具有代表性的研究，如岳超等[3]利用Theil系数法研究了我国省际碳强度差异的变化及其来源，再利用逐步线性回归方法对3个时期碳排放强度影响因素进行了分析；Zhongfu Tan等[4]利用对数均值迪氏分解法（LMDI）考察了1998～2008年间中国二氧化碳排放强度减少的驱动因素；朱聆等[5]采用同样的方法对1995～2008年上海市碳排放强度进行分解分析；潘雄锋等[6]在对我国制造业碳排放强度变化趋势进行分析的基础上，运用因素分解法对我国制造业碳排放强度变化中的结构份额和效率份额进行了测算分析。

结果均表明，产业部门能源强度下降是碳排放强度下降的主要原因，其中工业部门贡献最大。

以上碳排放强度的研究均是针对产业二氧化碳排放强度的影响分析，而生活消费CO2排放（本文指区域内居民日常生活消费的一次能源及火电等所排放的CO2量）在总CO2排放中占有重要地位，其排放强度也受GDP的影响，目前少有关于生活消费对CO2综合排放强度影响的研究。本文基于LMDI模型，提出分地区包括产业和生活消费的CO2综合排放强度影响因素的分解方法，并以湖南省为例分析生活消费对CO2综合排放强度的影响，为湖南省及其他省市探究生活消费领域节能减排侧重点、挖掘碳减排路径提供科学依据。

1 研究方法与数据

1.1 地区CO2排放计算方法

根据IPCC《Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories 2006》，在温室气体排放清单中，能源部门通常是最重要的部门，超过90%的CO2是由能源部门贡献的[7]。本文参考IPCC（2006）的方法，给出分地区CO2排放的具体计算公式：

式中，Ct为第t年CO2排放量，Ci,t为第t年i部门的CO2排放量，Ei,j,t为第t年i部门j种能源消费量，ncvj为j种能源的净热值，efj为j种能源的CO2排放因子，oxidj为j种能源的氧化因子。能源净热值数据来自《中国统计年鉴》（1998～2010）中能源低位发热值。燃料CO2排放因子数值来源于《2006 IPCC. Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》中燃料CO2排放因子的95%置信区间下限值。能源氧化因子一般取1。

1.2 CO2综合排放强度分解方法

既有研究中，CO2排放强度指产业部门CO2排放量与地区生产总值（GDP）的比值，而本文将考虑包括生活消费的CO2综合排放强度影响因素。产业CO2排放直接和GDP相关，生活消费CO2排放也会随GDP的增加而增加，且生活消费CO2排放量在总CO2排放量中占有重要地位，因此将生活消费加以考察非常有价值。CO2综合排放强度定义为产业和生活消费的总CO2排放量与地区生产总值的比值。

产业与生活消费的影响因素不同，有必要分开进行讨论，CO2综合排放强度可表示为：

式中，I为CO2综合排放强度，C为地区总二氧化碳排放量，CI为第一、二、三产业CO2排放量，CC为生活消费CO2排放量，G为地区生产总值。

参照Kaya恒等式进行适当的分解变形，产业i可分为第一、二、三产业，能源j可分为煤炭类、石油类、天然气和火电（水电及其它电力部分不排放CO2），产业CO2排放强度分解为：

表1 （3）式中各变量含义Table 1 the meaning of each variable in formula (3)

生活消费CO2排放强度分解为：

式中，IC为生活消费CO2排放强度，EC为生活消费的能源消费量，为j种能源CO2排放量，为生活消费j种能源消费量，为j种能源C排放系数，ESCj为生活消费j种能源占比，EIC为生活消费能源强度。

因素分解方法主要分为Laspeytres指数法、平均分解法、自适应权重分解法三类[8]。LMDI方法（对数均值迪氏分解法）是平均分解法中应用最为广泛和成熟的方法，与其它方法相比，该方法是一种完全的、不产生残差的分解分析方法[2,9]。该方法被广泛应用于碳排放影响因素分析 、工业CO2排放影响因素分析[12-14]和能源强度影响因素分解分析[15]的研究中。

本文亦基于LMDI方法对CO2综合排放强度影响因素进行分解。由于单种能源CO2排放系数历年来基本不变，本文将不考虑Fj对CO2综合排放强度的影响。

产业CO2排放强度变化△II是由产业能源结构因素△ESI、产业能源强度因素△EII、产业结构因素△ISI三个因素驱动变化；生活消费CO2排放强度由生活消费能源结构因素△ESC、生活消费能源强度因素△EIC两个因素驱动变化，因此，CO2综合排放强度变化表示为：

根据LMDI分解方法，产业CO2排放强度第T年与第0年的变化表示为：

生活消费CO2排放强度第T年与第0年的变化表示为：

1.3 数据来源及处理

本文运用以上计算方法，以湖南省为例对CO2综合排放强度影响因素进行分析，考察生活消费对CO2综合排放强度的影响。本文所用原始数据均来源于《中国能源统计年鉴》(1998～2010)[16]及《湖南统计年鉴》（1998～2010）[17]。

需要说明的是，电力消费分火电、水电及其它，其中仅火电排放CO2，本文通过火力发电所消耗的各类化石能源计算出CO2排放量，然后依据各部门电力消耗的占比对各部门电力CO2排放量进行分摊。

2 实例研究

2.1 湖南省CO2历史排放分析

根据IPCC（2006）通用的CO2排放量计算方法，计算出湖南省1997～2009年CO2排放量，并计算CO2综合排放强度，详见图1。

图1 1997～2009年湖南省CO2排放量及综合排放强度Fig.1 CO2 emissions and the integrated emission intensity from 1997 to 2009 in Hunan Province

1997～2009年间，湖南省总CO2排放量增加13 633 万t，其中三大产业CO2排放量增加12 886万t，生活消费CO2排放量增加747 万t，产业在CO2排放中起主要作用。1997～2000年间，湖南省CO2排放量呈缓慢下降形势，而2000年之后，湖南省CO2排放量逐年上升，尤其2005年相比2004年增加量较大。分部门看，第二产业CO2排放量最大，决定了湖南省CO2排放走势；第三产业CO2排放量逐年递增，增加率最大，与其产业产值的迅速增长密切相关；第一产业CO2排放量小，且变化最不明显；生活消费CO2排放量呈先减后增形势，对全省CO2排放贡献大于第一产业，小于第二、三产业。

湖南省历史CO2综合排放强度总体呈下降形势，1997年万元GDP的CO2综合排放强度为3.18 t/万元，2009年下降至1.74 t/万元，下降幅度达45.3%。分时间段看，1997～2000年，CO2综合排放强度下降最快；2001～2005年，综合排放强度相对平稳，2005年有所上升；2005～2009年，综合排放强度呈下降走势，且下降率相对稳定。

2.2 CO2综合排放强度影响因素分析

基于LMDI方法，湖南省CO2综合排放强度各影响因素分解结果见表2。

表2 湖南省CO2综合排放强度因素分解结果Table 2 The decomposition results of integrated emission intensity factors of CO2 in Hunan Province

由表2可知，1997～2009年间，湖南省产业能源强度△EII下降是全省CO2综合排放强度下降的主要原因，其正贡献率达78.3%。按1997～2001年、2001～2005年、2005～2009年三个时期分析，各时期产业能源强度对CO2综合排放强度变化的正贡献率分别为76.0%、79.5%、88.1%。各时期内，无论CO2综合排放强度下降还是上升，产业能源强度均为决定因素。产业能源结构因素△ESI在湖南省CO2综合排放强度变化中贡献值很小，整个考察时期内，其贡献率仅为-5.4%，较小程度上抑制CO2排放强度下降。产业结构因素△ISI对湖南省CO2综合排放强度的影响贡献也较小，究其原因，产业结构中第二、三产业均得到快速增长，从而没有发挥降低CO2排放强度的作用。

以上产业各因素对CO2综合排放强度的影响与国内既有的碳排放强度影响因素研究结论[3-5]基本相同，表明产业部门能源强度下降是碳排放强度下降的主要原因。以下重点分析生活消费对CO2综合排放强度的影响。

2.3 生活消费对CO2综合排放强度的影响

生活消费能源强度因素△EIC在1997～2009年间对湖南省CO2综合排放强度下降的贡献率为21.7%。分时期看，2005～2009年相比1997～2001年该因素对CO2综合排放强度下降的作用减弱，甚至在2001～2005年间出现增加CO2排放强度的反弹。

纵观1997～2009年湖南省生活消费能源强度变化，详见图2，生活消费能源强度总体呈下降趋势。2001～2005年，湖南省生活消费能源强度波动性很大，2005年生活消费能源强度突然变大使得该时期生活消费能源强度因素抑制了CO2综合排放强度下降。湖南省生活消费能源强度2009年为0.047 5 tce/万元，与2004年0.048 6 tce/万元相比相差很小，又回到2004年能源强度水平。因此，湖南省生活消费能源强度下降的空间较大，通过降低生活消费能源强度来降低CO2综合排放强度具有积极意义。生活消费中，应提倡低碳消费，节约能源消耗，在一定程度上促使CO2综合排放强度下降。

图2 1997～2009年湖南省生活消费能源强度Fig.2 Energy intensity of consumption from 1997 to 2009 in Hunan Province

生活消费能源结构因素△ESC对湖南省CO2综合排放强度下降的贡献率为-3.8%，该因素三个时期内均较小程度地抑制CO2综合排放强度下降，调整能源结构对降低湖南省CO2综合排放强度仍有一定潜力。

1997～2009年湖南省生活消费能源结构详见图3。由图可知，煤炭一直是湖南省主要能源，虽然煤炭类能源在能源结构中占比持续下降，但湖南省生活消费能源结构因素却没有促使CO2综合排放强度降低。四类能源中，火电的碳排放系数最大，相当于每吨标煤能量排放6.8 t CO2；煤炭类其次，石油类第三；而天然气碳排放系数最小，仅为每吨标煤能量排放1.6 t CO2，为火电的0.23倍。湖南省生活消费能源结构中（不包括水电及其它不进行CO2排放的能源），火电占比由1997年的5.1%上升至2009年的21.3%，火电占比持续增长是导致能源结构因素抑制CO2综合排放强度下降的主要原因。天然气的碳排放系数最小，根据《中国能源统计年鉴》（1998～2010）中统计数据，湖南省生活消费使用天然气时间并不长，且占比很小，至2009年天然气在生活消费一次能源结构中不到4%，天然气降低CO2综合排放强度的作用并不明显。

图3 1997～2009年湖南省生活消费能源结构Fig. 3 Energy structures of consumption from 1997 to 2009 in Hunan Province

因此，调整生活消费能源结构，降低火电在能源结构中占比，提倡使用天然气及其它少排或不排CO2的清洁能源，能够有效地降低湖南省CO2综合排放强度。

3 结 论

(1) 1997～2009年间，湖南省总CO2排放量增加13 633万t，产业在CO2排放中起主要作用；湖南省CO2综合排放强度总体呈下降形势，2009年相比1997年下降45.3%。

(2) 生活消费能源强度因素对湖南省CO2综合排放强度下降的贡献率为21.7%，湖南省生活消费能源强度下降的空间较大，生活消费中应提倡低碳消费，节约能源消耗，在一定程度上降低CO2综合排放强度。

(3)生活消费能源结构因素对湖南省CO2综合排放强度下降的贡献率为-3.8%，调整能源结构对湖南省降低CO2综合排放强度仍有一定的潜力，降低火电在能源结构中占比，提倡使用天然气及其它少排或不排CO2的清洁能源，能够有效地降低CO2综合排放强度。

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Effect of resident’s energy consumption on integrated emission intensity of CO2: taking Hunan Province as an example

XIANG Qiu-lai1,2, YUAN Xing-zhong1, JIANG Hong-wei1, ZENG Guang-ming1, ZHU Hui-na1, CAO Juan1
(1.College of Environmental Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, Hunan, China;2.Hunan Research Institute of Non-Ferrous Metals, Changsha 410015, Hunan, China)

Consumption is an important part of the CO2emissions. Studying the effect of consumption on the integrated emission intensity of CO2could provide a scientific basis for exploring the focus of consumption energy saving and emission reduction approaches. A research method for the integrated emission intensity factors of CO2including industrial and consumption was proposed.The research method was developed on the basis of the LMDI model. Then the method was used to analysis the effect of consumption on the integrated emission intensity of CO2in Hunan Province. The results show that the integrated emission intensity of CO2was overall downward from 1997 to 2009 in Hunan Province. The contribution of consumption energy intensity factor to its decline was 21.7%.There was greater potential to decrease consumption energy intensity. The contribution of consumption energy structure factor was-3.8%, and it did not play the role of reducing the integrated emission intensity of CO2. Increasing the proportion of clean energy in the energy mix will effectively reduce the integrated emission intensity of CO2.

carbon emissions；integrated emission intensity；living consumption；LMDI；influencing factors

S718.56

A

1673-923X(2012)08-0122-05

2012-01-24

国家自然科学基金资助项目 （50978087）

向求来（1986—），男，湖南邵阳人，硕士研究生，主要研究方向为环境系统工程；E-mail：xiangqiulai@163.com

[本文编校：吴 彬]