山东省碳排放影响因素分析及政策建议

马艺翔 王丹萍 岳利媛

为实现碳中和目标，党的十九届五中全会公报提出“广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降”，并制定碳达峰碳中和整体规划[1]。作为全球排放量最大的发展中国家，我国要在2030年前达峰后用三十年左右的时间很快地实现碳中和愿景，任务异常艰巨[2—3]。作为东部沿海的碳排放大省，山东省的节能降碳有助于国家双碳目标的早日实现。因此，有必要对山东省碳排放总量的变化趋势进行分析，明确碳排放的关键影响要素，从而有效地帮助政府制定针对性管理措施，助力绿色低碳发展。

一、山东省碳排放情况

（一）碳排放总量持续上升，但增速有所放缓

从排放总量来看，1997年以来山东省碳排放量整体呈持续增长态势，截至2021年山东省碳排放量超过9.47亿吨，年均增长率为7.21%。同时，自国家“十二五”规划中明确写入“绿色发展”以来，山东省加快节能减排速度。虽然山东省碳排放总量仍在增加，但增速有所下降，“十二五”和“十三五”期间山东省碳排放量年均增长率分别为1.63%和2.57%，较“十一五”时期分别下降5.01和4.07个百分点。

（二）主要碳排放部门排放占比较高，节能降碳压力加大

从主要碳排放部门来看，能源生产供应行业、金属冶炼及压延加工行业、非金属矿产业和交通运输行业是主要的碳排放部门，历年碳排放占比均值高达70.85%。其中，能源生产供应行业碳排放占比持续提高，“十二五”和“十三五”期间占比分别为50.22%和58.78%，较“十一五”时期分别提高了0.42和8.98个百分点，节能降碳面临较大挑战。

图1 1997—2021年山东省主要碳排放部门排放情况

二、山东省碳排放影响因素分析

（一）碳排放相关影响因素众多

考虑到碳排放受到众多因素影响，需要从多个角度出发，选取海量的影响因素进行分析，从而有效实现数据信息的充分利用。结合现有文献和山东省的发展特点，从经济增长和投资、高能耗企业生产经营、城市建设、财政收入、人口就业、能源消耗和交通运输七个角度出发，选取了187个备选影响因素。考虑到山东省碳排放数据只更新到2021年，本文选取的研究区间为2005年至2021年，数据收集于wind数据库。同时，考虑到各影响因素相关程度较高，可能存在信息冗余的现象，且直接进行分析容易受到多重共线性的影响，降低模型的分析性能。为了筛选最相关的影响因素进行碳排放的分析及预测研究，选择随机森林模型，进行碳排放量的影响因素选择，结果如表1所示。

表1 特征选择结果表

基于表1，最终确定了72个相关影响因素，包含经济增长和投资、高能耗企业生产经营、城市建设、财政收入、人口就业、能源消耗和交通运输等方面。可以看出，就山东省而言，其碳排放受到众多因素的影响，无论是经济发展，抑或是高能耗企业生产经营和城市建设，均会对山东省的碳排放产生影响。

（二）主要公共因子与碳排放呈正向促进关系

考虑到目前影响因素数量仍然较多，且存在同类型的不同指标。为精准量化各因素对于碳排放的影响，本文选取因子分析模型对相关影响因素进行处理。作为一种常用的降维方法，因子分析通过研究众多变量之间的内部依赖关系，从而找出隐藏的具有代表性的因子，用以表示原有数据的基本结构，并达到降维的目的。具体而言，各公共因子的方差贡献率如表2所示：

表2 总方差解释表

由表2可以看出，模型共提取出四个主要的公共因子，其中因子1的方差贡献度为73.233%，前四个公共因子的解释度达到97.179%，说明这四个公共因子对于样本数据的提取程度较高，能够较好的代替解释变量进行解释说明。同时，根据成分得分系数矩阵，因子1中的主要成分是经济增长、投资和城市建设相关指标，故因子1可以命名为经济发展因子；因子2中货运量和汽车保有量所占权重较大，因此将因子2命名为交通运输因子；因子3中高能耗企业生产经营相关因素的权重较大，考虑到高能耗企业在生产经营过程中碳排放量较大，故将因子3命名为高能耗企业因子；因子4中用电量、煤油消耗量等能源消耗因素的权重较大，故命名因子4为能源消耗因子。

为进一步定量研究不同因素对于碳排放的影响程度，本文基于因子分析得到的公共因子，结合碳排放数据进行回归分析，从而量化各变量对于碳排放的影响，具体回归结果如表3所示：

表3 回归参数值表

由回归结果可以看出，模型的拟合度达到0.905以上，对于被解释变量的解释程度较高。同时，对各解释变量而言，除公共因子4之外，其余各因子的系数均通过10%的显著性水平。因此，能够利用线性回归的结果对碳排放的相关影响进行分析。整体而言，经济发展因子、交通运输因子和高能耗企业因子的系数均为正，故随着山东省经济的持续发展和交通运输的增长，以及高能耗企业建设的推进，预计碳排放量仍会保持上升态势，带来较大的减排压力，需要政府部门制定相应的政策措施，加大环保投资力度，通过补贴、税收等优惠政策，鼓励企业进行低碳化改造，持续推动产业结构低碳化转型升级。

三、山东省碳排放脱钩情况分析

为进一步探索山东省碳排放与经济发展之间的脱钩关系，结合Tapio脱钩指数分析框架[4]，分析山东省主要用能部门碳排放与经济发展之间的脱钩关系。

（一）山东省经济增长和碳排放之间仍未脱钩

对于山东省碳排放与经济发展的脱钩情况，如图2所示。可以看出，2006年之前山东省碳排放与经济发展脱钩指数主要呈现出增长联结状态，即碳排放增长速度与经济增长速度大致相同。从数据来看，2006年之前山东省地区生产总值平均增速为14.53%，而碳排放平均增速为13.96%，粗放式经济的快速发展导致碳排放的持续增加。2006年之后则主要呈现弱脱钩状态，部分年份出现强脱钩状态，即经济增长速度高于碳排放增长速度，在部分年份随着经济增长反而带动碳排放的降低。从数据来看，2006年之后山东省地区生产总值平均增速为9.51%，而碳排放平均增速为3.14%。但是，强脱钩状态并不具有持续性，说明经济增长和碳排放增长之间仍存在关联关系，需要进一步优化提升脱钩水平（见图2）。

图2 1998—2021年山东省碳排放与经济发展脱钩指数

（二）山东省绿色交通的建设进程有待加速

对于山东省运输、仓储、邮电服务部门碳排放与经济发展之间的脱钩关系，如图3所示。可以看出，2006年以来山东省运输、仓储、邮电服务部门碳排放与经济发展脱钩指数主要呈现出弱脱钩状态，即运输、仓储、邮电服务部门的经济增长速度高于碳排放增长速度，部分年份则出现衰退脱钩状态，即相关行业的经济降速低于碳排放的降速。从数据来看，2006年以来山东省运输、仓储、邮电服务部门的增加值平均增速为10.06%，而相关部门的碳排放平均增速为1.59%。此外，虽然在2018年呈现出强脱钩状态，但随后的弱脱钩和衰退脱钩状态，说明山东省运输、仓储、邮电服务部门的绿色低碳运行仍存在较大改进空间，需要加快绿色交通的建设进程。

图3 2006—2021年山东省运输、仓储、邮电服务部门脱钩指数

（三）山东省主要用能部门的脱钩状态并不稳定

对于山东省主要用能部门，考虑到数据的可获得性，选择有色金属冶炼及压延加工业部门、非金属矿产部门、黑色金属冶炼及压延加工业部门和生产和供应的电力、蒸汽和热水部门的碳排放情况，来近似估算；对于经济增速，选择山东省工业增加值增速来近似估算，结果如图4所示。可以看出，2006年以来山东省主要用能部门的增加值平均增速为7.78%，而碳排放平均增速为3.89%，相关部门的经济增速高于碳排放增速。同时，2006年以来山东省主要用能部门碳排放与经济发展的脱钩指数，在弱脱钩和强脱钩状态之间循环转换，即主要部门的经济增长速度整体高于碳排放增长速度，但是脱钩状态并不稳定，需要加快主要用能部门的节能降耗改造、供热改造和灵活性改造进程，降低主要用能部门的碳强度。

图4 1998—2021年山东省主要用能部门脱钩指数

四、主要研究结论和政策建议

为助力碳达峰、碳中和目标尽早实现，本文通过构建特征选择模型、因子分析模型和Tapio脱钩指数，用以分析山东省碳排放的影响因素。首先，本文通过结合数据预处理方法和特征选择方法，进行影响因素的筛选；进而，为避免变量较多而产生的信息冗余及多重共线性问题，通过因子分析进行公共因子提取，并量化分析不同类型影响因素对于碳排放的影响。最后，结合Tapio脱钩指数分析框架，分析了山东省碳排放与经济发展之间的脱钩关系。

（一）主要结论

1.结合现有文献和山东省的发展特点，从经济增长和投资、高能耗企业生产经营、城市建设、财政收入、人口就业、能源消耗和交通运输七个角度出发，筛选影响因素。考虑到各影响因素相关程度较高，可能存在信息冗余的现象，选择随机森林模型，进行碳排放量的影响因素选择。实证发现，碳排放受到众多因素的影响，无论是经济发展，抑或是高能耗企业生产经营和城市建设，均会对山东省的碳排放产生影响。

2.为精准量化各因素对于碳排放的影响，本文选取因子分析模型对相关影响因素进行处理。具体而言，模型提取出来经济发展因子、交通运输因子、高能耗企业因子和能源消耗因子。进而，为进一步定量研究不同因素对于碳排放的影响程度，本文基于因子分析得到的公共因子，结合碳排放数据进行回归分析。基于实证结果，发现随着山东省经济的持续发展和交通运输的增长，以及高能耗企业建设的推进，预计碳排放量仍会保持上升态势，带来较大的碳减排压力。

3.为进一步分析山东省碳排放与经济增长之间的关系，测算了不同部门的脱钩指数。基于实证结果可以看出，2006年以来，山东省碳排放与经济发展之间，呈现弱脱钩状态，即经济增长速度高于碳排放增长速度，但在部分年份随着经济增长反而带动碳排放的降低，呈现出强脱钩状态。对于运输、仓储、邮电服务部门和主要用能部门，也得到相同结论，说明山东省经济增长和碳排放增长之间仍存在正向关联关系，需进一步优化提升脱钩水平。

（二）政策建议

1.统筹“双碳”目标与经济增长关系。建议政府部门加大环保投资力度，通过贷款贴息、绿色风险补偿与绿色担保等优惠政策，培育壮大绿色低碳产业，持续推动产业结构低碳化转型。通过调整产业结构，发展清洁能源和低碳产业，促使“双碳经济”成为产业绿色发展新引擎。通过加强整体性布局，促进山东省内资源共享、责任共担，协同推动区域碳减排，促使经济增长和碳排放之间强脱钩，实现绿色发展。

2.深化能源供给侧结构性改革。加速推进能源绿色低碳转型，深化能源供给侧结构性改革，推动构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系。在技术变革方面，提升技术水平，加大科技创新投入，鼓励企业采用先进节能技术和设备，加快节能降耗改造、供热改造和灵活性改造进程。改善能源消费结构，推动新能源机组和新型储能机组建设，持续完善煤电容量电价机制和电力现货市场交易规则，从而在保障主要用能部门能源需求的同时，提高清洁能源发电占比，助力相关能源行业健康可持续发展。

3.促进交通行业绿色低碳发展。加快推进低碳交通运输体系建设，优化交通运输结构。推动大宗货物集中化运输模式调整，提高“公转铁”“公转水”比例，引导内贸集装箱物流行业健康发展。推广节能低碳型交通工具，提高公共出行领域新能源汽车占比，落实城市公共交通优先发展战略。完善充电基础设施，积极引导低碳出行，促进交通发展与碳排放增加的“脱钩”。

4.数字化赋能碳排放管理。加快推进新一代信息技术在碳核算和碳足迹等领域的应用，将大数据、物联网、区块链等数字化技术应用到工业碳排放监测、运行、管理的各环节，包括碳数据的自动采集、存储、处理、应用、安全等。构建碳排放大数据治理平台，挖掘减碳潜力，提高碳管理效率质量，从源头持续降低碳强度，助力山东省“双碳”目标的早日实现。