2000—2019年江西省能源消费碳排放变化及其影响因素

陈燕玲 , 王投婧 , 占明锦 , 秦建成

1.江西省生态气象中心， 江西 南昌 330096 2.江西省气候中心， 江西 南昌 330096 3.江西师范大学 地理与环境学院， 江西 南昌 330027 4.河南工业职业技术学院 测绘环保工程学院， 河南 南阳 473009

0 引 言

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告指出，2001—2020年全球平均气温比1850—1900年升高了0.99 ℃，全球变暖导致的极端气象灾害事件增多增强，已经给人类社会带来了巨大的损失(IPCC，2022)。全球变暖已经被证实与人类活动产生的温室气体有关(IPCC，2014)，其中化石燃料类能源消费是最大的人为排放源，被认为是大气中温室气体增加的首要原因(刘强等，2000；王明星等，2000；雷军，2012)。2020年9月，中国向世界宣布2030年前实现碳达峰和2060年前实现碳中和的目标。当前中国碳减排目标及任务面临国内发展紧迫性与国际责任担当性的内外双重压力。

目前，国内外有关碳排放的研究比较多，但总体研究思路比较一致。首先，基于碳守恒等核算方法估算碳排放总量(Streets et al，2001；Guan et al，2012)；其次，应用各种模型对碳排放的影响因素进行分析(Kaya，1989；Mahony，2013)；最后，采用控制政策与措施模拟，制定有效的减排措施(Bhattacharyya and Ussanarassamee，2004；王长健等，2016)。如Sheinbaum等(2010)采用LMDI分解法，分析1970—2006年墨西哥钢铁行业碳排放影响因素，发现经济增长是主要因素。关于国内碳排放的研究主要集中在影响因素的研究。诸多研究表明，经济发展和人口增长是碳排放增长的重要因素，其中经济发展贡献更大(Li et al，2011；Zhang，2012)；同时工业和能源结构的优化以及能源消费强度的下降能够抑制碳排放的增加(Li et al，2011)。而关于省级层面的研究则表明，人口、人均GDP、重工业占比和城市化率是影响省级碳排放的重要因素(Shan et al，2016)。Wang等(2013)、Deng等(2016)、Jia等(2019)分别基于LMDI模型对江苏、云南和江西碳排放强度影响因素进行分解。由于我国幅员辽阔，不同省份的社会经济发展程度、产业结构、人均可支配收入、资源禀赋等方面存在明显差异，导致不同省份碳排放的驱动因素截然不同(宋旭等，2020；杜海波等，2021)，加之不同省份的碳减排目标也不相同，因此，考虑区域差异，开展省级研究十分必要。

江西省位于我国长江中下游地区，是长江流域重要的生态保护屏障(孔萍等，2013；汪金福等，2019)。受资源禀赋的制约，江西缺煤少水(能)无油气，造成能源生产结构单一，长期以来一次能源主要以煤炭为主，且能源消费结构中煤炭所占的比例一直高于全国平均水平(李吉雄，2014)。2014年末，国务院正式批复《江西省生态文明先行示范区建设实施方案》，将江西省全境列入生态文明先行示范区建设。随着各项政策的推进，2020年江西省新能源(太阳能、风能和生物质能等)所占比例已经超过水能，碳排放强度、人均碳排放量呈下降趋势，且低于全国平均水平(江西省统计局，2021)。文中分析了2000—2019年江西省能源消费和碳排放的变化趋势，采用LMDI模型对碳排放的影响因素进行分解，分析碳排放与经济总量增长脱钩情况，以期为江西省制定降碳减排措施提供参考。

1 数据与方法

1.1 数 据

文中研究时段为2000—2019年。江西省人口、经济及能源数据均来源于2001—2020年《江西统计年鉴》，其中江西省能源综合平衡数据来源于2000—2020年《中国能源统计年鉴》，包含原煤、洗精煤、煤制品、煤矸石、焦炭、焦炉煤气在内的27种能源品种。研究期间GDP以2010年为基期。一次能源消费量及其碳排放量均考虑了居民生活。

1.2 研究方法

1.2.1 碳排放核算方法

能源消费二氧化碳排放(简称碳排放)核算方法主要依据IPCC碳排放计算指南(IPCC，2006)，计算公式为

(1)

式中，i代表不同种类的能源；Ct代表能源消费碳排放总量，单位：104t；Cti代表第i种能源的碳排放量，单位：104t；ACi代表能源i的实物消费量，单位：104t或108m3，取自《中国能源统计年鉴》(国家能源统计局能源统计司,2019)；LCVi代表能源i的低位发热值，单位：kJ/kg或kJ/m3，取自《中国能源统计年鉴2019》附录(国务院新闻办公室，2020)；Fi指单位热值含碳量，单位：t/TJ，取值参考shan等(2018)的方法；Oi为氧化率，取自《中国温室气体清单研究 》 (国家气候变化对策协调小组办公室,2007)；44/12代表二氧化碳与碳的分子量之比。

1.2.2 Kaya恒等式

Kaya恒等式(Kaya，1989)将碳排放因式分解为4个影响因素，基本表达公式为

=g×e×f×p

(2)

式中，GHG、GDP、TOE、POP分别代表碳排放总量、国内生产总值、一次能源的消费总量和总人口。g=GDP/POP，表示人均GDP，代表经济增长；e=TOE/GDP，表示单位GDP的能源消费强度；f=GHG/TOE，表示能源碳排放强度；p=POP，表示人口规模。基本Kaya恒等式仅考虑能源消费总量对碳排放的影响，文中需要考虑能源消费结构中化石能源和非化石能源的不同作用。因此,对Kaya恒等式(式(1))进行一次扩展(袁路和潘家华，2013)，计算式为

=g×e×s×f×p

(3)

式中，FEC代表化石能源消费；s=FEC/TOE，表示化石能源消费比重；此处f=GHG/FEC，表示化石能源碳排放强度。

1.2.3 LDMI对数分解法

为了研究各因子对碳排放总量的影响方向和程度，除了Kaya恒等式外，还需要利用对数平均迪氏指数法(LMDI)对Kaya恒等式列出的4个碳排放因子进行因素分解(王长健等，2016),计算式为

ΔC=Ct-C0

=ΔCpe+ΔCge+ΔCee+ΔCse+ΔCfe

(4)

式中，ΔC代表0年到t年的碳排放量差值，为总效应。总效应ΔC是人口规模效应ΔCpe、经济产出效应ΔCge、能源强度效应ΔCee、能源替代效应ΔCse、能源结构效应ΔCfe的总和。各个分效应计算式为

1.2.4 脱 钩

为了探究江西省具体的脱钩情况，文中采用Tapio模型(宋旭等，2020)，从能源消费角度分析江西能源消费与经济增长的脱钩状态，计算式为

(5)

式中，D表示脱钩系数；ΔC和ΔG分别表示能源消费总量和经济生产总值初期与末期的差值；C0和G0分别表示初期的能源消费总量和经济生产总值。

2 结果与分析

2.1 能源消费变化趋势

江西省一次能源消费总量(图1a)呈逐年上升趋势，从2000年的2 505.3×104t标准煤增加到2019年的8 999.2×104t标准煤(文中能源消费量单位均为标准煤，以下省略)，年均增速为6.96%。2000—2015年，江西能源消耗量从2 505.3×104t增加到7 934.9×104t，年均增速7.99%；2016—2019年，江西能源消费量从8 201.9×104t增加到8 999.2×104t，年均增速3.14%，增速减缓。从增长速度来看，一次能源消费总量呈现前期快速增长、后期增速减缓的变化趋势。2000—2015年能源消费强度从1.07 t/万元下降到0.52 t/万元，年均降速4.93%；2016—2019年能源消费强度从0.49 t/万元下降到0.42 t/万元，年均降速5.27%。

从能源构成(图1b)来看，2000—2019年江西省一次能源消费以煤炭和石油为主。煤炭占能源消费总量的比重呈先缓慢增加后快速降低趋势，2016年以前，煤炭占比均在70%以上(2002年除外)，2016年以后煤炭占比逐渐稳定下降至2019年的67%。石油占比变化较平稳，波动区间为16.4%—22.2%。一次电力占比呈先降低后增加趋势，且波动范围较大。2006年一次能源消费中增加了天然气，其占比为0.2%。2006—2019年天然气年均增速为25.4%，2016年天然气占比首次超过3%，直至2019年升至3.7%。这与江西省调整能源消费结构，推进新能源开发利用密切相关(Shan et al，2016)。总体而言，江西省能源消费以煤炭为主，煤炭占比呈逐年下降趋势，天然气、电力消费量呈逐年上升趋势，表明江西省能源结构逐步朝着低碳化、清洁化转型。尤其是2016年以后，煤炭占能源消费总量比重降至70%以下，天然气占比超过3%。

2.2 碳排放变化趋势

2000—2019年江西省一次能源碳排放量(图2a)整体呈上升趋势，从2000年的5 200.1×104t到2019年的20 470.3×104t，年均增速为7.48%。2000—2015年江西省碳排放量年均增速为8.80%。2016—2019年碳排放量年均增速为3.05%。从碳排放强度来看，2000—2019年总体呈下降趋势，碳排放强度由2000年的2.23 t/万元下降至2019年的0.95 t/万元，年均降速为4.59%。2016—2019年碳排放强度年均降速为5.81%，比2000—2015年多1.68%。

从化石能源碳排放量占比(图2b)来看，煤炭的碳排放量占比最大，均在78%以上。煤炭碳排放量占比呈先增后减趋势，2018年以来碳排放量占比首次低于80%。石油碳排放量占比呈现先增后减再增加的趋势，波动较为明显。天然气碳排放量占比逐年增加。

图2 江西省碳排放总量、强度(a)和结构(b)变化趋势Fig. 2 Variation of total carbon emissions, intensity (a) and structure (b) in Jiangxi province

综合分析2000—2019年能源消费总量、能源消费强度及碳排放总量、碳排放强度变化趋势发现，2015年以后江西省节能减排成效显著，江西省逐步从以煤炭为主的高碳排放能源转向低碳排放能源，即向低碳化、清洁化转型。

2.3 一次能源消费碳排放影响因素

基于LMDI完全分解模型，逐年分解江西省一次能源消费碳排放主要驱动因素，定量分析人口效应、经济产出效应、能源强度效应、能源替代效应和能源结构效应等因素的贡献作用(表1)。结果表明，2000—2019年对江西省能源消费碳排放量增加起促进作用的因素为人口效应、经济产出效应和能源结构效应，起抑制作用的因素为能源强度效应，能源替代效应不明显。

表1 江西省能源消费碳排放影响因素分解(单位：104 t)

2000—2019年江西省人口效应均为正值，表明人口对碳排放增加为正效应，有利于碳排放增长。人口效应平均贡献率为9.81%，2016年人口效应贡献率最大达40.11%，表明人口增长对碳排放量增加的贡献率整体呈逐年增大趋势。2000—2015年，碳排放量增加1 075.96×104t，其中人口效应贡献率为8.13%，可见除经济增长效应外，人口效应对碳排放增长贡献最大。2015—2019年人口贡献率为20.75%，比上一阶段高12.62%(表2)。

表2 江西省各阶段能源消费碳排放影响因素分解(单位：104 t)

经济产出效应对江西省一次能源消费碳排放增长的贡献最为显著，2000—2019年经济增长导致的碳排放量为27 039.52×104t，2004年以来均在1 000×104t以上，平均贡献率为177.07%，极大促进了碳排放量的增长。2007—2008年、2011—2012年、2015—2016年和2018—2019年四个时间段，经济产出贡献率均在400%以上。2000—2015年，经济产出贡献率为156.76%，2015—2019年经济产出贡献率为309.42%，经济产出增长对碳排放量的贡献明显高于其他因素。

能源强度效应是导致江西省碳排放量下降的主要因素，除2002—2003年为正值外，2000—2019年其余时间段均表现为抑制碳排放增长，平均贡献率为86.26%。2000—2015年能源强度效应平均贡献率为67.41%，其间仅能源强度对碳排放量为负效应，表明能源强度下降对降低碳排放量起关键作用。2015—2019年能源强度效应贡献率为209.04%，表明江西省资源优化战略已有成效。

2000—2019年能源替代效应对江西省碳排放量下降的平均贡献率仅为1.40%。从逐年效应分析，2000—2019年共有9年为负值，10年为正值，其中8年集中在2000—2015年。表明江西省清洁能源占比仍较低，对于碳排放量下降效果不甚明显，仍需进一步开发和引进清洁能源。2000—2015年能源替代效应导致碳排放量下降的贡献率为0.64%，对碳排放影响较小。2015—2019年能源替代效应贡献率为14.65%，使得碳排放量下降了297.68×104t，大幅提高清洁能源的使用比例有利于碳排放量下降。

2000—2019年能源结构效应使得碳排放量上升了118.47×104t，表明江西省能源结构不利于碳排放量下降，尤其2000—2015年能源结构使得碳排放量增长了250.56×104t。2015—2019年能源结构导致碳排放量下降的贡献率为6.47%，因此优化能源结构有利于碳排放量下降。表明自江西成为生态文明示范省以来，各项措施对优化能源结构、控制碳排放量增长取得了显著效果。

2.4 经济发展与碳排放的脱钩关系

根据各年份GDP增长和能源消费碳排放的脱钩指标计算结果(表3)可知，2000—2019年江西省主要以弱脱钩为主。扩张型负脱钩分别出现在2001—2002年和2002—2003年，主要原因为此时期国家增加投资、扩大内需等一系列的宏观政策作用，促使一大批高耗能、高污染的重大工程项目的集体建设(孙叶飞和周敏，2017)。强脱钩出现在2011—2012年，2012年CO2排放量比上年减少271.78×104t，但GDP增加了915.78亿元，脱钩状态最为理想。这是由于此期间江西省积极推进新能源开发利用，清洁能源占比呈增长趋势，而煤炭占比下降。2003—2009年和2012—2019年江西省经济发展与碳排放均以弱脱钩状态为主，表明经济增长的同时碳排放也在增长。2003—2009年碳排放增量多高于GDP增量，而2012年以后GDP增量高于碳排放增量，在2015年以后表现尤为明显。

表3 江西省能源消费碳排放和经济发展脱钩情况

分析2000—2015年和2015—2019年江西省能源消费碳排放和经济发展脱钩情况(表3)发现，两个阶段均为脱钩状态。2000—2015年碳排放增量为13 237.99×104t，GDP增量为1.285×104亿元，脱钩弹性为0.46，GDP增长幅度小于碳排放量增长幅度；2015—2019年碳排放量为2 032.17×104t，GDP增量为6 262.87亿元，脱钩弹性下降至0.27，GDP增长幅度明显高于碳排放量增长幅度。2015—2019年脱钩弹性分别为0.16、0.46、0.32、0.20，脱钩弹性均保持在0.5以内，且呈逐渐减小趋势。

3 结 论

文中对2000—2019年江西省能源消费碳排放变化进行分析，对其主要影响因素进行解析，并分析了经济增长与能源消费碳排放脱钩情况，主要结论如下：

1) 一次能源消费总量呈前期快速增长、后期增速减缓的变化趋势。能源消耗强度年均下降速度呈增加趋势。一次能源消费以煤炭和石油为主，煤炭占比呈缓慢增加后快速下降趋势。

2) 一次能源碳排放量整体呈上升趋势，碳排放强度呈下降趋势。2015年后碳排放量年均增速放缓、碳排放强度降速加快。煤炭碳排放量占比最大，呈先增后减趋势，天然气碳排放量占比逐年增加。

3) 对碳排放量增加起促进作用的因素为人口效应、经济产出和能源结构效应，其中经济产出效应贡献最显著。起抑制作用的因素为能源强度效应，能源替代效应不明显。2000—2015年仅能源强度效应使得碳排放量下降。2015—2019年能源强度效应、能源替代效应和能源结构效应均使得碳排放量下降，其中能源强度效应贡献率比2000—2015年高3倍。

4) 经济增长与能源消费碳排放量以弱脱钩为主，其中2016—2019年脱钩弹性呈逐渐减小趋势。

总而言之，2015年江西成为生态文明示范省以来，能源消费量增速减缓，能源强度降速较大，能源利用效率得到明显提高，能源结构不断得到优化，降碳减排政策成效显著，生态文明建设成果日益凸显。