山西省重点行业碳排放情况的LMDI分析和聚类评价

2016-08-11王永胜刘翠玲山西省科学技术情报研究所山西太原030001

低碳世界 2016年10期

杨　昆，王永胜，刘翠玲（山西省科学技术情报研究所，山西太原030001）

杨昆，王永胜，刘翠玲（山西省科学技术情报研究所，山西太原030001）

针对山西碳排放省情，运用对数平均迪氏分解（LMDI）方法构建了重点行业碳排放的分解等式，研究山西省重点行业的结构效应、强度效应、产出效应、碳排放效应对山西省碳排放量的影响，并根据行业碳排放量运用聚类分析法将行业分为三类，得出山西省经济落后的原因和需重视煤炭开采洗选业减排的结论。

山西省；碳排放；LMDI；煤炭开采洗选业；聚类分析

2012年，山西煤炭工业的贡献率占全省经济的56.6%，但由于过于依赖煤炭资源，使山西形成以能源原材料为主导和支柱的产业结构。水电、天然气等清洁能源产业比重又相对较低。2011年山西人均碳排放量为2.8t，而国家人均碳排放量为1.73t，高于全国平均水平，属于我国工业污染严重地区。

预后较好的能源消费效应分解方法的方法为对数平均Divisia因素分解法（LMDI）［1］，张建华和鞠晓峰（2012）用LMDI分解法从能源结构效应、能源强度效应、产业结构效应三方面对石化产业的碳排放进行了解耦分析［2］，王成勇（2013）运用对数平均分解法分析得出了产业结构效应是甘肃能源消费增长的主要原因［3］。本文分阶段地分析了2007～2013年间消费能源全行业的碳排放量增长因素的变动趋势，并分析了全阶段山西省分行业碳排放量增长的因素，并用SPSS统计软件中的聚类分析法评选重点需要减排的行业。

1　数据的选择和LMDI分解过程

1.1数据来源

数据来源于2008～2013年的《山西统计年鉴》中的山西省34个重点行业①的能源消费总量和工业增加值数据。首先使用CPI指数将工业增加值换算为1978年为基期的实际值，由于统计年鉴中的能源消费总量已经属于煤炭、电力、焦炭、汽油、柴油消费量按照折标系数进行的加总，故可以只将分行业能源消费总量作为分析因素，即只需考虑原煤形式的CO2排放系数。由于各排放源的CO2排放系数属于不变值，故《2006 年IPCC国家温室气体清单指南》中的CO2排放系数不会过期，其计算公式为：

每万吨标煤CO2排放量=万吨标煤热值×C排放系数×碳氧化因子×（44/12）×1000=0.00000293076×104tC/GJ×0.00000258× 104tC/GJ×1×（44/12）×1000=2.7725×104tCO2/104t。

1.2变量定义

各变量的定义如表1。

表1　各变量定义及单位

1.3LMDI分解过程

对数平均Divisia因素分解法（LMDI）具有易转换、富有经济意义、前后一致等诸多优点，设山西省碳排放量模型如公式（1）所示：

1.4加法分解式

为了观察碳排放量的增长变化，故构建加法分解式：LMDI分解式为：

由公式（2）可见，△Ces、△Cei、△Cis、△Cce分别为能源行业结构、行业能源强度、产业结构和产业碳排放系数的变动对碳排放量的影响，即结构效应、强度效应、产出效应、碳排放效应。

2　碳排放量分阶段分解结果

将2007～2013年分为5个阶段，对山西省所有重点行业碳排放量的增长因素加总后，得出分解计算结果见表2、图1。

表2　各因素对重点行业碳排放量的影响

如图1所示，根据LMDI分解结果，在四种效应的作用和变化下，山西省重点行业的碳排放量在2007～2008年、2008～2009年是负增长的以外，2009～2010年、2010～2011年、2011～2012年、2012～2013年是正增长的。

3　碳排放量分行业分解结果

根据加法分解结果，2007～2013年山西省重点行业碳排放量减少了约10514.11万t，按照行业计算出了2007～2013年全阶段的结构效应、强度效应、产出效应、碳排放效应。

图1　各因素对碳排放量的影响

3.1影响因素的行业特征

2007～2013年间，山西省煤炭开采和洗选业的结构效应使碳排放量增加了3862.4021万t，而石油加工、炼焦和核燃料加工业、有色金属矿采选业、化学原料和化学制品制造业的结构效应分别减少了碳排放量2604.5155万t、113.8303万t、191.9412万t。山西省煤炭开采和洗选业、黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业的强度效应使碳排放量分别减少了1645.4282万t、216.9488万t、118.5627万t，石油加工、炼焦和核燃料加工业和化学原料、化学制品制造业强度效应增加了碳排放量1784.9278万t、609.9928万t、161.5258万t。山西省煤炭开采和洗选业、黑色金属矿采选业、化学原料和化学制品制造业、农副食品加工业的的产出效应使碳排放量增加了8302.0067万t、380.7481万t、787.5690万t、161.5258万t，石油加工、炼焦和核燃料加工业产出效应使碳排放量减少了2565.3589万t。山西省煤炭开采和洗选业黑色金属矿采选业、化学原料和化学制品制造业、农副食品加工业的碳排放效应使碳排放量增加了 6656.5784万t、163.7993万t、1397.5618 万t、104.5510万t，石油加工、炼焦和核燃料加工业的产出效应使碳排放量减少了780.4310万t。

3.2行业碳排放量聚类分析

煤炭开采和洗选业、黑色金属冶炼和压延加工业、石油加工、炼焦和核燃料加工业、有色金属冶炼和压延加工业的出镜率最高，尤其是煤炭开采和洗选业。

为了研究2007～2013年间山西省各重点行业的碳排放量增长情况，运用SPSS软件中的聚类分析法进行分析，聚类数选择3。通过聚类树形图（见图2）可以看出，煤炭开采和洗选业为第一类行业，碳排放量增长最多；石油加工、炼焦和核燃料加工业、有色金属冶炼和压延加工业为第三类行业，碳排放量减少最多；其他行业为第二类行业。

图2　2007～2013年间山西省各行业的碳排放增长量聚类树形图

4　研究结论和减排路径

4.1行业影响因素的关联

通过表3得知：①结构效应与强度效应呈逆向变化。②产出效应也与强度效应呈逆向变化。③结构效应与产出效应呈同向变化。④碳排放效应与另三种效应皆呈同向变化。

表3　2007～2013年山西省影响因素增加或减少碳排放量达千万吨以上的行业

4.2高影响力行业的减排路径

对于煤炭开采和洗选业，应继续完善煤矿矿权的审批制度，征收科斯条件下的庇古税使此行业污染的外部成本内部化。在煤矿的破坏区发展绿色文化产业。对于石油加工、炼焦加工业，山西省汽车用油基本已经提高到国四标准，提高了石油加工行业的减排技术，但也增加了其成本，缩小了其生产规模。应限制有色金属矿产的出口，防止我国稀土资源的流失。对于黑色金属冶炼和压延加工业、在未来混凝土建筑、钢结构建筑以及汽车普及的前提下，应发展高附加值的黑色金属产品。