陕西省能源消费碳排放及影响因素分析

韩红珠　王小辉　马高

摘要：研究陕西省能源消费碳排放对陕西省减少碳排放、发展低碳经济有重要意义。本文基于Kaya恒等扩展式和LMDI因素分解模型，应用LMDI分解方法对能源消费碳排放进行因素分解。定量分析陕西省2000～2011年人口、人均GDP、能源消费结构、能源消费强度、产业结构等5方面的因素对能源消费碳排放的贡献大小。结果表明：人均GDP增长是陕西省碳排放量增加最大的因素，其次是能源消费强度；人口效应和能源消费结构对碳排放量的增加有较微弱的拉动作用；产业结构效应对陕西省碳排放量增加产生负作用；产业结构和能源消费结构需要进一步调整与优化以抑制碳排放量增长。

关键词：陕西省；碳排放；能源消费；LMDI；影响因素

中图分类号：S181：X24 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2015）01-0082-06

Abstract The research of energy consumption carbon emission has important significance to reducing carbon emissions and developing the low-carbon economy in Shaanxi Province. Based on the Kaya identity extended equation and LMDI factorization model， the factors influencing energy consumption carbon emission were decomposed using LMDI method. The contribution of population， per capita GDP， energy consumption structure， energy consumption intensity and industrial structure to energy consumption carbon emission were quantitatively analyzed in Shaanxi from 2000 to 2011. The results showed that the growth of GDP per head was the most important factor influencing Shaanxi carbon emissions increase， and the second one was energy consumption intensity； population and energy consumption structure had fain pulling effects on the increase of carbon emissions， while the industrial structure had negative effect. The industrial structure and energy consumption structure should be regulated and optimized to curb the increase of carbon emissions.

Key words Shaanxi Province； Carbon emission； Energy consumption； LMDI； Influencing factor

由于温室气体过量排放造成全球气温升高一直是人们关注的热点问题。为了应对这一日趋严重的环境问题，中国向世界承诺2020年单位GDP二氧化碳排放量将比2005年下降40%～45%的减排目标，且在“十二五”规划中明确提出要“降低温室气体排放强度”、“单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%”。为了响应国家的减排政策，陕西省也在“十二五”规划纲要中提到2015年“全省万元生产总值能耗下降到0.95吨标准煤（按2005年价格计算），比2010年的1.129吨标准煤下降16%”，确保实现“十二五”节能减排约束性目标。要实现这一目标，必须因地制宜，深入分析了解陕西省能源消费碳排放的主要影响因素，提出针对性强并切实有效的减排策略。

目前陕西省在能源消费碳排放方面的研究主要有：马蓓蓓等（2010）从经济总量、产业结构、消费特征、能源消费结构和利用效率等方面对影响陕西省碳排放变化的主要因素进行分析并提出了低碳化发展的建议[7]；邵峰祥等（2012）研究指出技术进步使碳排放减少，经济发展水平、能源消费强度、产业结构、工业结构重型化和制度因素使碳排放增加[8]；杜笑典等（2011）分析了陕西省碳排放的现状，探讨了能源消费结构和产业结构变动对碳排放量的影响，并通过卡亚公式对2009～2020年能源碳排放量趋势进行了预测[9]；吴文洁等（2011）通过分析 1995～2009 年陕西省三大产业能源消费碳排放总量及六大部门碳排放变化情况，以及该段时间内产业结构、经济规模与能源消费结构三大因素对能源消费碳排放的影响，从中发现，经济规模效应、产业结构效应是正向决定性因素，能源消费结构效应是负向决定性因素[10]。上述研究基本都测算了不同时间尺度的陕西省碳排放总量，并选取对碳排放有影响的指标利用统计学的方法通过计算表示出各种指标对碳排放量影响的程度大小，但是并没有量化各因素对碳排放的增加值。鉴于此，本研究测算了陕西省2000～2011年的能源消费碳排放量，并利用LMDI分解方法对能源消费碳排放进行因素分解，定性和定量地描述了各因素对碳排放总量的影响。

1 陕西省能源利用现状

陕西省是能源大省，其能源消费主要为煤炭、石油、天然气以及水电。据《陕西统计年鉴》，煤炭、石油、天然气、电力分别占能源消费总量的71.3%、23.3%、3.1%、2.3%。2011年的能源消费总量为10 128.41万吨标准煤（当量值），其中，煤炭、石油、天然气、电力分别占能源消费总量的74.66%、16.06%、8.21%、1.07%。陕西省2000～2011年能源消费总量保持年均13.09%的增长之势。因陕西省煤炭资源丰富，煤炭储量居全国第四，2000～2011年间煤炭占陕西省能源消费的比例一直保持在70%左右，石油消费比例略有下降，天然气的消费比例有所上升，电力消费比例一直在1%～3%之间。可见，目前乃至今后的很长时间里煤炭仍将是陕西省能源消费的主体，由煤炭消费带来的碳排放量增加的局势在短期内亦不会改变。因此，将能源消费的碳排放进行因素分解研究对减少陕西省碳排放有至关重要的作用。endprint

2 研究方法

2.1 基于扩展的Kaya恒等式

Kaya恒等式由日本教授Yoichi Kaya于IPCC的一次研讨会上首次提出，Kaya恒等式建立起经济、政策和人口等因素与人类活动产生CO2之间的联系[1]。

式中： C、E、G和P分别为CO2、Energy、GDP、People的英文首字母，分别代表CO2排放量、一次能源消费总量、国内生产总值以及国内人口总量。

该恒等式结构简单，易于操作，但因其考察的变量数目有限，所能得到的研究结果基本仅限于CO2排放与能源、经济及人口在宏观上的量化关系[1]。因此本文借鉴了朱勤等[1]的扩展恒等式，其恒等式将能够代表产业结构、能源消费结构及能源效率的变量引入Kaya恒等式对其进行了扩展，扩展后的恒等式能更全面地分析碳排放的影响因素。扩展后的Kaya恒等式为：

式中：P代表人口，fij代表第i产业第j种能源的碳排放系数，eij代表第i产业第j种能源的消费比例，mi代表第i产业的能源消费强度，ni代表第i产业的GDP比例，g代表人均GDP。 故本文就碳排放系数、人口、人均GDP、产业结构、能源消费结构及能源消费强度六个因素对陕西省能源消费碳排放的影响进行分析。

2.2 LMDI因素分解法

对数平均迪氏分解（Logarithmic Mean Divisia Index， LMDI）因素分解法分为“乘法分解”和“加法分解”两种。因为两种分解方法最终表达的意思一致，所以本文选用LMDI“加法分解”方法。表述如下：

式中：△Ctot是基期C0与第T期CT之间的能源消费碳排放量之差，也就是基期与T期间的能源消费碳排放量增量。△Cp、△Cf、△Ce、△Cm、△Cn、△Cg分别表示能源消费碳排放中的人口效应、碳排放系数效应、能源消费结构效应、能源消费强度效应、产业结构效应和人均GDP效应。由于各能源碳排放系数基本保持不变，因此碳排放系数效应△Cf=0[2]。

3 数据来源与处理

碳排放主要产生于三大产业的能源消费，因此本文着重计算农业、工业和建筑业、交通运输业、仓储及邮电通讯业、批发和零售贸易业以及餐饮业的能源消费产生的碳排放，不考虑生活消费等的碳排放。能源消费数据来源于《中国能源统计年鉴》中陕西省能源平衡表中的终端能源消费量（除去用于加工转换二次能源消费量和损失量以后的能源数量）；人口、GDP、产业结构数据来源于《陕西省统计年鉴》，其中GDP以2000年的不变价格计算。最后汇总各方数据并整理计算得到能源消费强度和能源消费结构数据。

3.1 陕西省终端能源消费碳排放量

陕西省碳排放量计算根据IPCC碳排放计算指南和《2011年省级温室气体清单编制指南》，结合本文的研究内容采用以下公式计算：

式中：Ctot表示碳排放总量，Eij表示第i产业第j种能源的消费量，rij表示第i产业第j种能源的标准煤折算系数，fij表示第i种产业第j种能源的碳排放系数。

根据陕西省能源消费特征，选取化石能源为主的能源品种进行分析，各种能源的碳排放系数及标准煤折算系数见表1。其中标准煤折算系数来源于《中国能源统计年鉴》，碳排放系数采用IPCC碳排放计算指南缺省值。经整理计算得到陕西省2000～2011各年间的终端能源消费总量和能源消费产生的碳排放量（表2）、各能源消费量比例（表3）及各能源消费碳排放量比例（表4）。

3.2 陕西省碳排放LMDI分解

本文以2000年为基期，运用上述LMDI因素分解模型对陕西省2000～2011年的碳排放量进行因素分解，得到历年人口、人均GDP、产业结构、能源消费结构、能源消费强度对陕西省碳排放的逐年效应（表 5）及累积效应（表6），同时计算得到各因素的逐年贡献度（图1）和累积贡献度（图2）。

4 结果与分析

4.1 陕西省2000～2011年能源消费及其碳排放

陕西省2000～2011年间的终端能源消费总量和碳排放总量整体呈增长趋势（见表2）。其中，原煤占陕西省能源消费比例最高，其次是焦炭，这两种能源的年均消费比例之和在75%以上；其他各项能源消耗随年份不同消费比例排名有所变化（见表3）。2000～2011年能源消费比例之和由大到小排序为：原煤>焦炭>柴油>洗精煤>汽油>燃料油>原油>煤油>天然气>液化石油气。其中，原油、柴油、天然气的消费呈现增长趋势；洗精煤、汽油、煤油、燃料油的消费比例呈现下降趋势。

原煤在各年中的消费比例均达到了55%以上，2006年消费比例最高，为74.1%，消费呈现先增长后降低的趋势。洗精煤的消耗比例从2000年开始逐步上升至2005年达到最高消费比例12.7%后开始下降，2008年以后消费比例开始稳定在1.0%～1.3%。焦炭的年均消费比例为12.1%，是除原煤外的第二大能源消耗种类。原油的消费比例在2000～2007年间平均为0.4%，2007年以后有所上升，2008～2011年平均消费比例达到2.3%。汽油的最大消费比例出现在2000年为8.4%，最小消费比例为2008年的2.6%，2009～2011年消费比例稳定在4%左右。煤油的消费比例出现两个不同的阶段，2000～2006年年均消费比例为1.6%，2007～2011年均消费比例仅为0.2%，后5年比前6年的消费比例下降了1.4个百分点。柴油消费比例同样呈现两个阶段，2000～2007年年均消费比例为8.1%，2008～2011年年均消费比例为12.2%。燃料油在2000～2004年有明显的消耗，2005年以后消费量趋于0。液化石油气消费是陕西省2000～2011年间消费量最少的能源品种。天然气作为清洁能源，消费比例逐年上升，最后稳定在1%左右。

各能源消耗产生的碳排放情况见表4：原煤因在消费量上占绝对优势，带来的碳排放量最高，其次是焦炭；2000～2011年各能源消费碳排放比例之和由大到小排序为：原煤>焦炭>柴油>天然气>汽油>洗精煤>燃料油>煤油>原油>液化石油气。总体来说某种能源消费量越大，碳排放量相应越大，但也存在能源消费量与碳排放量排名不一致的情况，如天然气、洗精煤等，这可能是在计算能源消费碳排放时受到标准煤折算系数和碳排放系数的影响。endprint

4.2 陕西省2000～2011年碳排放的LMDI分解

从表5看出，人口效应除2010年为负值外，其余都为正值，整体绝对值偏低且稳定，出现负值的原因是陕西省的人口自2000年以来一直上升但到2010年人口自然增长率却比上年下降0.28个千分点，人口减少37万人，因此2010年碳排放的人口效应有所下降；就整体而言，人口变化对碳排放量增长有微弱的拉动作用。人均GDP的效应全部为正值且绝对值逐年增大。产业结构对碳排放逐年的影响主要分为两个阶段，一是2007年以前逐年效应多数为正值，产业结构效应表现为拉动碳排放量增长；二是2007年及以后全为负值，产业结构效应对碳排放量的作用由拉动转变为抑制。能源消费结构逐年效应波动明显，2001、2003、2005、2006、2009年为正值，其余年份为负值；能源消费强度逐年效应总体趋势是每年递减。

从表6可看出，以2000年为基期，到2011年陕西省的碳排放量增加了2 485.2058万吨。人口、人均GDP、能源消费结构、能源消费强度对碳排放量增加产生正影响，产业结构产生负影响，对陕西省2000～2011年间的碳排放累积效应分别为32.3080、1 431.5930、19.9395、1 104.8812和-103.516万吨。可见，人均GDP是产生碳排放的最大因素，其次是能源消费强度、人口和能源消费结构；产业结构是唯一有抑制碳排放量增长效应的因素。

从图1可以看出，人口效应对碳排放的逐年贡献度都比较低；人均GDP的贡献度前两年并不明显，2003年以后逐渐增大；产业结构的逐年贡献度也普遍较低，较为明显的是2009年的贡献度为-21.8%，是产业结构逐年效应绝对值最大的年份，究其原因是相比上年在这一年第二产业GDP比例有所下降，第三产业GDP比例有所增加，而第二产业的主要代表行业工业一直是能源利用产生碳排放的大部门，因此第二产业GDP比例波动对碳排放量有较明显的影响；能源消费结构的逐年贡献度有明显的波动；能源消费强度效应的逐年贡献度变化明显，前两年的贡献度都达到80%以上，之后虽有所下降，但绝对值普遍偏大，最后稳定在20%水平。

从各因素的累积贡献度（图2）可以看出，人均GDP的累积贡献度高达53.17%，占整个碳排放增量的1/2以上；其次分别为能源消费强度41.04%，产业结构-3.85%，人口效应1.2%和能源消费结构0.74%。其中人均GDP增长和能源消费强度的累积贡献度之和达到94.21%，说明人均GDP和能源消费强度变化是拉动碳排放量增长的最主要因素。

5 结论与讨论

本文对《中国能源统计年鉴》中陕西能源消费量进行了收集和整理，计算了陕西省2000～2011年的碳排放量，并利用LMDI因素分解模型将其分解并分析了人口、人均GDP、产业结构、能源消费结构、能源消费强度对陕西省碳排放增长的影响。总体上，人口、人均GDP、能源消费结构、能源消费强度对碳排放量增加产生正影响，产业结构产生负影响。不管是从累积效应还是从累积贡献度来看，人均GDP和能源消费强度都是拉动碳排放量增长的最主要因素，因此陕西省的碳减排工作应该多关注这两个领域。产业结构是唯一有负影响的因素，应该继续优化产业结构进一步减少碳排放量的增加。虽然人口和能源消费结构对碳排放量产生正影响，但作用比较微弱，今后仍需进一步控制人口数量的增加使其对碳排放的增量影响始终保持在一个较低的水平；而对能源消费结构应实施调整和优化并最终使其对碳排放量的影响转变为负值。

各因素的逐年效应变化显示，人口变化对碳排放量增长有微弱的拉动作用；人均GDP除2001和2002年的正影响微弱外，后面贡献度都逐年上升，说明经济增长的同时伴随着大量的碳排放，陕西仍是以高碳排放的方式来拉动经济增长；产业结构总体上在2007年以后趋于合理，应当继续保持并寻求更加优秀的产业结构布局以达到增强产业结构对碳排放抑制能力的目的。能源消费结构逐年效应正负波动明显，但其累积效应增量为19.9395万吨，说明在这11年里能源消费结构使碳排放量增加；2003和2006年陕西省能源消费总量较前年有所下降，但能源消费结构效应增量在这两年却为正值，说明陕西省的能源消费结构不够优化，碳排放系数较高的化石能源品种使用量大；而2010、2011年能源消费总量明显上升，能源消费结构效应增量却为负值，说明碳排放系数较低的天然气等能源品种使用量增大，所以陕西省应积极调整能源消费结构提高高效且低碳排放的能源品种的使用比例，进一步优化能源消费结构；能源消费强度逐年效应总体趋势是每年递减，最后两年稳定在20%左右，碳排放增量为70万～80万吨之间，其中比较突出的是2003和2006年，逐年贡献度分别达到-70.1%和-51.44%且是唯一能源消费强度产生负影响的两年，也是这两年中对碳排放量增长起主要抑制作用的因素，这是因为这两年的碳排放强度是陕西省2001～2011年间的最低水平，由此可见碳排放强度下降对碳排放量增长有较强的抑制作用，应该深入分析陕西省2003年和2006年碳排放强度下降的原因并加以利用从而抑制不断增加的碳排放。

本文的不足之处：（1）本文在测算能源消费碳排放量时，选取的能源品种虽然有代表性但是却未涵盖所有的能源品种，因此计算的碳排放量可能比实际的碳排放量偏低。（2）利用人口、人均GDP、产业结构、能源消费结构、能源消费强度作为分解碳排放的因素还不够细化，未来应该以此为基础更加深入分析，寻求更多具有代表性的因素并引入模型中，将碳排放分解为更小的部分，以期更有利于科学合理地实施碳减排工作以实现经济发展与环境保护的双赢。

参 考 文 献：

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