中國ＣＯ_２排放趨勢的經濟分析

摘要 氣候變化問題已成為國際社會高度關注的熱點，中國作為世界上第二大CO₂排放國 ，正面臨著越來越嚴峻的減排壓力。在討論Kaya恒等式及其政策涵義的基礎上，利用 修改后的Kaya恒等式對1971－2005年期間中國的CO₂排放進行了無殘差分解，并結合宏觀 經濟背景的變遷對從“四五”到“十五”計劃期間的排放變化展開詳細分析，結果表明經 濟的快速發展和人口的增長是CO₂排放增加的主要驅動因素，能源效率的提高有利于減少C O₂排放，而能源結構的低碳化則是降低CO₂排放水平的重要戰略選擇，最后強調指出加 快產業結構調整、發展高能效技術以及清潔燃料技術等政策選擇不僅能促進“十一五”期間 單位GDP能耗降低20％約束性目標的實現，而且也能有效減少中國CO₂的排放量，為減緩氣 候變化做出貢獻。

關鍵詞 Kaya恒等式；CO₂排放；經濟增長；能源強度；一次能源結構

中圖分類號 X196 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)03-0043-05

從20世紀90年代開始，以全球變暖為主要特征的氣候變化在國際社會受到越來越多的普遍 關注。2007年IPCC發布的第四次評估報告進一步強調指出，化石燃料使用以及土地利用變化 等人類社會經濟活動是導致大氣中CO₂等溫室氣體濃度增加、誘發全球變暖的主要驅動因 素之一［1］。在附件一國家（即主要的發達國家）根據《京都議定書》的規定開始 履 行減排CO₂的同時，中國、印度等發展中國家面臨著越來越嚴峻的國際減排壓力，特別是 中國［2］。自70年代末以來，中國經濟持續快速發展，能源需求量不斷增加，目前 中 國已成為世界上第二大能源消費國［3］。有關統計資料顯示，現階段中國也是僅次 于 美國的世界上第二大CO₂排放源，其2003年以37.19億t的CO₂排放約占全球總排放的 14.9%［3，4］。此外，以煤炭為主導的一次能源消費結構使得國內外眾多研究 機 構預測中國可能在2015－2025年左右超過美國，成為第一大CO₂排放國［5］，甚至 有 些分析家認為目前中國已成為第一大排放國(荷蘭環境評價機構的一份研究報告顯示，中國2 006年 因化石燃料燃燒排放的CO₂高達56.8億t，而同期美國的排放量為57.5億t，預計在200 7年中國將超過美國成為第一大CO₂排放國) 。本研究將借助 Kaya恒等式結合中國的宏觀經 濟環境的變遷，對1971－2005年期間中國的CO₂排放展開結構因素分析，以探尋減少溫室 氣體排放，實現經濟－能源－環境復合系統可持續發展的戰略。

1 Kaya恒等式及其政策涵義

20世紀80年代以來，國內外許多研究人員相繼開發了許多模型用以定量分析CO₂的排放 ，同時也為了幫助各個國家或地區制定相應的氣候政策以及能源政策。在已存在的眾多模型 中，Kaya恒等式無疑是其中應用最廣的幾個模型之一，它的得名主要是因為它是1989年由日 本教授Yoichi Kaya在IPCC的一次研討會上最先提出［6］。Kaya恒等式通過一種簡單 的 數學公式將經濟、政策和人口等因子與人類活動產生的CO₂建立起聯系，具體可以表述 如下：

在這里， CO₂、PE、 GDP和POP分別代表二氧化碳排放量、一次能源消費總量、 國內生產 總值以及國內人口總量。其中，CO₂/PE、PE/GDP、GDP/POP又可以分別被稱為能源結構碳 強度、單位GDP能源強度、人均國內生產總值。

根據微積分的有關知識，公式（1）右邊中任意一個參數在任意一段時間內的微小變化，每 個參數的變化率總和將被認為近似等于相應期間內CO₂排放量的變化率，因此公式（1）可 以轉化為：

而根據國際能源總署的CO₂排放統計，實際上這期間中國CO₂排放是以年均+4.66%的速率 在增長，而不是上面計算出來的5.04%，出現了0.38%的殘差。這又是為什么呢？

事實上，這并不只是Kaya恒等式的不足之處，這也是其他傳統分解方法的通病。需要說明的 是，數學近似的引入對殘差的出現起了重要的作用，即使給定一個非常短的期間也避免不了 殘余項的客觀存在［3］。殘差的存在使得我們不能很好地解釋CO₂排放的變化。在 這 種情形下，作者為了更好地利用Kaya恒等式分析CO₂的排放趨勢，對該恒等式進行了小的 修改，去掉了暫時無法用于解釋的殘差。

馮相昭等：中國CO₂排放趨勢的經濟分析 2008年 第3期 2 修改后的Kaya恒等式

假設C0和C1分別代表基年和T年的排放量，ΔC指的是T年相對于基年的排放變化量。結 合公式（1），我們作以下分解：

公式（3）顯示CO₂排放量的變化是四個因子共同作用的結果，即能源的碳強度效應，單位 GDP能源強度水平變化，經濟活動的變化以及人口的變動。除此之外，我們需要將ΔCI、ΔE I、ΔG 和ΔP做出以下特殊定義:

ΔCI——代表從基年到T年僅有能源的碳強度變化而其他三個因子并未發生變化而導致的CO 2相對于基年的排放量變化；

ΔEI——代表從基年到T年僅有單位GDP能耗水平發生改變而CI保持T年的水平，且G和P保持 在基年的水平條件下引發的CO₂排放量變化；

ΔG——代表從基年到T年僅有人均GDP發生變化而 CI和EI保持在T年的水平且P保持在基年水 平條件下CO₂的變化量；

ΔP——代表從基年到T年只有人口總量發生變化，而其他三項因子保持在T年水平的條件下C O₂的排放量相對于基年的變化量。

這些特殊定義可以通過以下數學公式來描述：

事實上，這是一種沒有殘差的分解方法，我們可以通過數學運算來進一步驗證它，即：

ΔCI+ΔEI+ΔG+ΔP=C1-C0=ΔC

3 數據來源以及分解結果

CO₂排放數據來源于國際能源總署從20世紀90年代中期開始出版的一系列CO₂排放統計叢 書［ 4］，GDP和人口這兩個社會經濟指標的數據來源于世界銀行以及中國國家統計局的相關資 料［7，8］，至于能源數據，本研究主要采用了BP（英國石油公司）每年出版的 世界能源統計評論［9］，因為它能為我們的研究分析提供一個比較完整的時間序列 ， 另外一個原因是國內外研究機構對中國的統計數據質量多有微辭，特別是20世紀90年代后期 的能源統計數據（見圖1）。

為了更好地觀察1971年以來中國CO₂的排放變化，本研究選擇每五年為一個分析單位，這 與中國政府每五年制定一個社會經濟發展計劃（規劃）綱要的政治背景息息相關。例如1996 －2000年對應于“九五”計劃期間。在一定意義上，這樣的分解單元能夠幫助我們理解每個 五年計劃期間政府所采用不同政策的執行效果。此外，一個重要的分析前提是假設每個五年 計劃的開局年和結束年之間的排放變化相當于這個五年計劃期間的變化情況。根據上一節的 介紹，本研究利用修改后的Kaya恒等式作了無殘差分解。結果顯示每個構成因子在不同的 時期對CO₂排放變化的貢獻率也不盡相同（見圖2）。以下將根據分解結果對本研究涉及的 七個時期做進一步分析探討。

4 結果分析

(1)1971－1975，“四五”計劃期間。這在中國現代史上是一個特殊時期即“文革”時期， 經濟發展比較緩慢，GDP以年均5.9%的 速率增長。同時，中國尚未開始實行計劃生育，所以和其他以后幾個時期相比人口總量在高 速增長。這個時期CO₂排放相對也比較低，1975年較1971年增加了2.68億t，不同因子的 貢獻率分別為碳強度＋5%，單位GDP能源強度＋11%，人均生產總值＋51%和人口＋33%。

(2)1976－1980，“五五”計劃期間。1978年中國開始實行對外開放以及經濟體制改革，中 國的經濟開始起飛進入一個嶄新的時代 。計劃生育政策開始實施，人口增長逐漸放緩。這個時期CO₂排放增加了2.85億t ，其中，除了因能源強度略有改善貢獻了2.22億t的減排之外，人均GDP的增加貢獻了＋67 ％的排放增量，碳強度和人口分別貢獻了＋18％和＋15％。

(3)1981－1985，“六五”計劃期間。經濟已步入發展的快車道，這個時期GDP年均增長率達 10.8%。能源強度持續下降，人口增長 緩慢。這段時期的排放凈增長了4.85億t，增幅高于前面兩個階段。能源強度的改善贏得了 2.71億t的CO₂減排量。人均收入水平的快速提高使得排放增長了＋81％，人口貢獻率 為＋14％，而一次能源的碳強度變化不大（＋5％）。

(4)1986－1990，“七五”計劃期間。由于通貨膨脹壓力的不斷上升（1988年通脹率為20％ 左右），這段 時期的經濟發展有所放緩（GDP增長率1988年為4.1%，1989年3.8%）。能源強度的繼續 下降 貢獻了1.97億t的減排量。此外，一次能源結構的改善也開始對CO₂減排做出貢獻（減排6000多萬t）。同時，人口對CO₂排放增量的相對貢獻率有所上升從“六五”期間的＋14 ％攀升至23％，人均GDP則為＋77％。

(5)1991－1995，“八五”計劃期間。到目前為止，這個時期被認為是建國以來中國經濟增 長最快的五年， GDP以年均＋12％的速度急劇增加。隨著經濟體制改革的逐步深化，特別是 1993年在憲法中明確了建設有中國特色 的社會主義市場經濟的法律地位以來，中國政府逐步加強了節能政策立法，以及節能標準和 節能設計規范的制定工作，能源強度的改善速度較以往有所加快。隨著經濟持續快速發展， 中國的能源需求在強勁攀升，特別是對石油的需求。從1993年起中國開始成為石油產品凈進 口國。在一次能源消費結構中，煤的比重從1991年77％下降到1995年75％，相應地，石油的 比重從17％上升至18％（見表1）。還有，隨著1991年秦山核電站I期和1993年大亞灣核電站 的投入運行，核能開始首次出現在中國的一次能源結構中。所有這些都可以用來詮釋能源的 碳強度的改善。就該時期排放的增量而言，人均GDP貢獻了＋89％，人口＋11％；而在贏得 的減排量中，能源的碳強度占－5％，能源強度占－95％。

(6)1996－2000，“九五”計劃期間。由于受東南亞金融危機以及國內宏觀調控的影響，中 國經濟以溫和的速度（年均＋8.3%）持 續增長，一次能源消費總量1996－1998三年內下降了5％，1999年開始小幅增加，而CO₂排 放量從33.32億t下降到29.34億t，五年內共減少了12％。這種經濟高速增長而能源消費下 降、CO₂排放減少的異常變化曾引起國內外研究機構的廣泛關注。

在這段時期，中央政府加快了經濟改革的步伐，特別是針對國有企業擺脫困境出臺了許多相 關政策。國務院下達的關停高能耗、高污染、低效率的“十五小”的法規在一定程度上減少 了相關行業內的惡意競爭和盲目投資，同時為國有企業擺脫困境創造了有利條件。地方環境 問題的日益嚴重以及煤炭的過量生產導致煤炭需求呈現下降趨勢，煤炭市場供過于求的形勢 在全國范圍內蔓延。加上1998年《節能法》的正式實施，煤炭生產者為滿足消費者的需要加大了改善煤炭質量的力度，比如增加洗選煤比重，

引入清潔煤技術。所有這些大大改善了能 源結構的碳強度以及一定的能耗水平，最終導致CO₂排放減少。

這段時期內，由于清潔能源的大力開發和利用，我們目睹了中國的一次能源消費結構正經歷 著顯著的低碳化進程，這種變化貢獻了4.02億t的減排量。同時，由于能源 強度的大力改善，CO₂排放減少了7.94億t。盡管受東南亞金融危機的影響，但中國政府 采取了各種拉動內需刺激消費等政策措施保證了經濟的持續健康發展，這使得排放增加了6. 98億t，在總排放增量中貢獻了＋87％，而人口貢獻了其余的以1億t的CO₂排放增量（＋ 13％）。 (7)2001－2005，“十五”計劃期間( 由于IEA的CO₂數據所限，作者這段期間選擇2003年和2001年對比分析，對2004－2005只 作定性描述)。隨著國際經濟形勢的好轉和2001年末中國加入WTO，中國的經濟重新開始加速增長，2003－2 005年的GDP增長率分別高達10％，10.1%，10.2%。這種快速增長主要是由于鋼鐵、水泥、電 解鋁等領域固定投資的大幅增加而引致的，這些基礎產業部門的過熱增加了對能源的需求。

一次能源結構在積極向低碳化推進。2003年末，中央政府提出了積極發展核電的戰略；截止 到2005年9月，三峽水電站已有14臺機組運行發電（共26臺），總裝機容量達980萬千瓦；20 05年2月全國人大常委會通過了《可再生能源法》。不過，這期間清潔燃料如水電和核電相 對增長緩慢，這些又在一定程度上抵消了能源結構改善賺取的環境收益。

同時，我們也記錄了能源強度在不斷惡化的事實。以鋼鐵行業為例，投資過熱使得對焦炭的 需求呈現爆炸式的增長，煉焦煤的質量在不斷惡化，2003年以前，中國的噸鋼能耗一直呈下 降趨勢，而2003年噸鋼能耗卻增加了11 kg標煤。所以從2003年下半年開始，中國政府開始 從土地和信貸兩個源頭不斷加大宏觀調控力度，抑制經濟過快增長。

對這段時期的分析結果顯示，由于能源需求的強勁增長，能源結構低碳化的積極效應被抵消 （CO₂/PE，分母增加速度快于分子），所以這期間CO₂排放大幅增加，達到18.44億 t ，其中能源的碳強度貢獻了6％的增量（1.2億t），能源強度的突然惡化增加了2.09億t排放 量（＋11％），始于2002年的基礎產業部門投資“過熱”使得經濟因子對CO₂排放增量的 貢獻率達到＋76％，人口的貢獻始終處于邊緣狀態（＋6％）。

5 結論建議

(1)人類經濟活動是誘發CO₂排放增長的主要驅動因素［1］。自20世紀70年代末以 來，中國 經濟的快速持續發展對CO₂排放的增長“功不可沒”，據估算30年來的經濟發展累計貢獻 了約86％的CO₂排放增量。作為發展中國家，CO₂減排固然重要即不能只顧發展經濟不顧 資源環境的約束，但為了減排而選擇放棄經濟發展的戰略也不現實，只有經濟發展才 能保證投入足夠的人力、財力和物力，保證減排CO₂戰略的落實，即經濟發展事實上是改 善環境的重要保障。因此，重要的是認真落實科學發展觀，正確理解環境與經濟發展的辨證 關系，保證社會經濟環境的可持續發展。

(2)能源效率的提高有利于減少CO₂排放。經以上分析估計，1971－2005年約89％的CO₂ 減排量來源于單位GDP能耗的不斷降低?？梢姶龠M技術進步，加快產業結構調整，進一步健 全完善節能法規，強化節能管理體制建設等政策措施將有利于CO₂的減排，減緩氣候變化 的趨勢。［10］

(3)一次能源結構的逐步改善對CO₂減排起著至關重要的作用，其大約累計貢獻了11％的CO 2減排。發展清潔煤及其他清潔燃料技術，加快可再生能源的開發利用，促進可再生能源 法律法規建設等將是未來中國減排CO₂的重要戰略選擇［10］。

(4)人口因素在CO₂排放貢獻中，始終占據一定的份額（累計約14％），保持一個低增長的 速度就是對減少CO₂排放一份不小的貢獻。

回顧中國近30多年的發展歷程，我們發現CO₂排放的增加主要驅動因子是經濟的持續發展 和人口的增加，而能效的提高以及能源結構的改善在很大程度上抑制了排放的過快增加。需 要特別指出的是，盡管中國經濟已取得世界矚目的成就，但高投入、高消耗、高污染、低效 率的粗放增長方式并沒有發生根本變化，資源環境壓力日趨嚴峻。所以，2005年中國政府在 《“十一五”規劃綱要》中首次提出了兩個約束性目標指標，即“十一五”期間單位GDP能 耗降低20％，主要污染物排放總量減少10％。根據以上的分析可以看出，為實現“十一五” 單位GDP能耗降低的目標，我們不僅需要進一步提高能效和改善能源消費結構，還應加強節 能管理工作，加快產業結構調整，發展清潔燃料技術，利用經濟激勵政策等手段促進可再生 能源的開發利用等。同時，我們也意識到單位GDP能耗的降低對中國減少溫室氣體排放，樹 立中國在氣候變化問題上的國際形象，以及實現經濟－能源－環境復合系統的可持續發展 具有重要的現實意義。

(編輯：于 杰)

參考文獻(Reference)

［1］IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Climate Change 20 07: Mit igation of Climate Change ［M］. United Kingdom: Cambridge University press， 200 7.

［2］Zhang Zhongxiang. Meeting the Kyoto Targets: The Importance of DevelopingCountry Participation ［J］. Journal of Policy Modeling， 2004， 26 (1): 3～19.

［3］Houcade J C， Le Pesant T. Le Changement Climatique : Une Question De Pol itique Mondiale ［J］. Les Cahiers Franais， 2002，1～2 (306)：9～15. (法語 論文)Houcade J C， Le Pesant T. Climate Change : an International Political Issu e ［J］. French Workbooks， 2002，1～2 (306)：9～15.

［4］IEA. CO₂ Emissions from Fuel Combustion 1971-2003 ［M］. Paris: Internat ional Energy Agency， 2005.

［5］Sinton. Jonathan and David Fridley. Growth in China's Carbon Dioxide Emiss ions is Slower than Expected ［J］. Sinosphere. Winter 2001， 4(1): 3～5.

［6］Kaya Yoichi. Impact of Carbon Dioxide Emission on GNP Growth: Interpretati on of Proposed Scenarios ［R］. Presentation to the Energy and Industry Subgroup ， Response Strategies Working Group， IPCC， Paris， 1989.

［7］World Bank. World Development Indicators 2006 ［R/CD］. 2006.

［8］中國國家統計局. 中國統計年鑒2006［M］. 北京 : 中國統計出版社， 2007.［National Bureau of Statistics of China. China Statistics Yearbook 2006 ［M］.Beijing : China Statistics Press， 2007.］

［9］British Petroleum， BP Statistical Review of World Energy June 2006 ［DB/OL ］. See the website. www.bp.com

［10］周大地. 當前我國能源形勢回顧及趨勢分析［J］. 宏觀經濟研究， 2004， 11: 21～ 25.［Zhou Dadi. An Analysis of Current Energy Situation in China and its Trend ［J］.Macroeconomics Research， 2004， 11: 21～25.］

Economic Analysis of CO₂ Emission Trends in China

FENG Xiangzhao ZOU Ji

(School of Environment Natural Resources，Renmin University of China，Beijng 100 872，China)

Abstract Climate change is one of hot issue all around the worl d. China， the se cond biggest CO₂ emission country， is facing more and more severe pressure toreduce CO 2 emission. The paper firstly describes Kaya Identity and its policy implicati ons. Secondly， it uses the modified Kaya Identity and makes decomposition withou t residues on CO₂ emission during the period 1971-2005. Taking into account th e changes of macroeconomic background， it conducts an detailed analysis in termsof CO₂ emission trend ranning from 4th FiveYear Plan to 10 th FiveYear Plan. Th e decomposition results indicates that economic development and increase in popu lation are major driving forces， and that improvement in energy efficiency contr ibutes to the reduction of CO₂ emission， and that decarbonization in primary e nergy structure is also an important strategic choice. Finally the paper stresse d that in order to realize the target of 20% reduction in GDP energyi ntensity during the 11th Five Year Plan， China should speed up the readju stmentof the industrial structure， develop the energyefficient tech n ologies and clean fuel technology， which will effectivelyreduce CO₂ emissionand contribute to the mitigation of climate change.

Key words Kaya Identity；CO₂ emission；economic growth；energ y intensity；energy structure