基于因素分解模型的黑龍江省碳排放影響因素分析

摘要：長期以來，能源消費是碳排放的主要來源。通過對影響黑龍江省碳排放的主要因素進行分析，指出粗放型的經濟發展模式和以重工業為主導的產業結構是黑龍江省碳排放量增長的主要拉動因素，能源效率的提高成為影響黑龍江省碳排放量的主要抑制因素。轉變經濟發展模式、優化產業結構和能源結構、提高能源效率可以有效抑制黑龍江省碳排放的增長。

關鍵詞：碳排放 因素分解法 能源結構 能源效率

中圖分類號：F124.5 文獻標志碼：Ａ文章編號：１６７３－２９１Ｘ（２０11）26－０144－04

在經濟社會發展日益受到能源和環境制約的背景下，低碳經濟作為應對全球氣候變化、保障能源安全的基本途徑和戰略選擇，正在全球范圍內得到廣泛認同。黑龍江省是能源大省，其要素稟賦結構決定了產業結構。以煤和石油為主的資源稟賦決定了其產業為以煤、石油等資源為主的重工業為支柱的產業，煤炭和石油在其能源消費結構中占有很大的比重。而且長期以來，能源生產以石油為主、能源消費以煤碳為主的能源結構以及煤炭能源的低效利用，使得黑龍江省無論是碳排放總量，還是人均碳排放量和單位GDP碳排放量在全國都處于較高位置。因此，結合黑龍江省情，系統分析碳排放影響因素、尋求減排之策顯得尤為重要。

本文通過建立因素分解模型，采用對數平均權重Divisia分解法（Logarithmic Mean Weight Divisia Method，LMD），以碳排放量為研究對象，定量分析經濟增長、能源結構以及能源效率對黑龍江省1990—2009年碳排放量的影響，剖析黑龍江省碳排放與其影響因素間的演化規律和可能態勢，以便為黑龍江省經濟可持續發展提供相應的理論支撐。

一、因素分解模型

因素分解法是研究碳排放的一個比較常用的方法。Ang BW[1]將中國工業部門碳排放分解成經濟增長影響、產品結構影響以及能源利用效率影響三個影響因素；Shyamal Paula[2]將印度碳排放分解成GDP變化影響、產業結構影響、能源強度影響以及各能源碳排放影響四個因素；Malla Sunil [3]采用LMDI方法將終端能源消費相關的各部門碳排放量分解成經濟增長、產業結構變動、技術進步、能源消耗結構變動四個影響因素。

本文借鑒Johan A[4]使用的碳排放量基本公式來分析黑龍江省碳排放量的影響因素，其基本公式如下：

C＝■iCi＝■i■×■×■×■×P （1）

其中C為碳排放總量；Ci為i種能源的碳排放量；E為一次能源的消費量；Ei為i種能源的消費量；Y為國內生產總值（GDP）；P為人口數量。

下面分別定義，各類能源排放強度Fi＝■，即消費單位i種能源的碳排放量；能源結構因素Si＝■，即第i種能源在一次能源消費中的份額；能源效率因素I＝■，即單位GDP的能源消耗；經濟發展因素R＝■。由此，人均碳排放量可以寫為：

A＝■＝■iFiSiIR （2）

式（2）顯示，人均碳排放量A的變化來自于Fi（能源排放強度）的變化、Si（能源結構）的變化、I（能源效率）的變化和R（經濟規模）的變化。

故第t期相對于基期的人均碳排放量的變化可以表示為：

ΔA＝At－A0＝■iFitSitItRt （3）

D＝■＝DFDSDIDRDrsd （4）

其中，ΔAF、DF為能源排放強度因素，ΔAS、DS為能源結構因素，ΔAI、DI為能源效率因素，ΔAR、DR為經濟發展因素，ΔArsd、Drsd為分解余量。

式（3）中的ΔAF、ΔAS、ΔAI、ΔAR分別為各因素變化對人均碳排放量變化的貢獻值，它們是有單位的實值。而式（4）中的DF、DS、DI、DR分別為各因素變化對人均碳排放量變化的貢獻率。

對式（3）運用Ang BW[1]等人在1998年提出的對數平均權重Divisia分解法（Logarithmic Mean Weight Divisia Method，LMD）進行分解，各因素的分解結果如下：

ΔAF＝■iWiIn■；ΔAS＝■iWiIn■；

ΔAI＝■iWiIn■；ΔAR＝■iWiIn■；（5）

其中Wi＝■

所以：

ΔArsd＝ΔA－（ΔAF+ΔAS+ΔAI+ΔAR）

＝At-A0-■iWiIn■＝At－A0-■i（Ait -Ai0）＝0

對式（4）兩邊取對數，得到

InD＝InDF+InDS+InDI+InDR+InDrsd （6）

這里，對照式（3）和（6），可假設各項相應成比例，即

■＝■＝■＝■＝■＝■

假設■＝■＝M，則

DF＝exp（MΔAF），DS＝exp（MΔAS），

DI＝exp（MΔAI），DR＝exp（MΔAR）， Drsd＝1 （7）

二、黑龍江省碳排放的因素分析

（一）數據收集、估算與整理

國際原子能機構（IAEA）相關研究表明，在整個能源鏈的溫室氣體排放中，煤、石油和天然氣等一次能源消費產生的溫室氣體最多。因此，結合公式（1）、（2）中各類能源排放強度Fi＝■和能源結構Si＝■，本文對黑龍江省總的碳排放量可采用以下公式進行估算：

C＝■iCi＝■i■×■×E＝■iFi×Si×E（8）

其中一次能源的碳排放強度系數 如表1所示，能源結構Si和一次能源的消費量E可參考黑龍江省統計年鑒能源與消費篇取得相關數據。

故根據公式（8）結合表1一次能源的碳排放強度系數 以及黑龍江省的一次能源消費的相關數據，可以估算出黑龍江省一次能源消費的碳排放量，如表2所示。

（二）因素分析

由于各類一次能源的碳排放強度系數 是固定值，即 =0， =1，故影響人均碳排放量的主要因素為能源結構變化、能源效率變化和經濟發展變化。這三個主要影響因素按照公式（5）和公式（7）計算，結果見表3和圖1。

從圖1可以看出，黑龍江省人均碳排放量總體保持平穩增長，其中經濟發展因素對人均碳排放的貢獻值成正增長，說明長期以來黑龍江省的粗放型經濟發展模式和以高能耗、高污染、高排放的重工業為主導的產業結構是人均碳排放量增長的主要因素；能源效率因素對人均碳排放的貢獻值成負增長，說明黑龍江省近年來能源效率有所提高，成為抑制人均碳排放量增長的主要因素；能源結構因素對人均碳排放的貢獻值變化不明顯。特別指出的是：經濟發展因素和能源效率因素對人均碳排放的貢獻值趨勢圖和黑龍江省人均碳排放的曲線呈階段性吻合狀態。

黑龍江省人均碳排放量總體在不斷增長，在1995—2003年呈現穩中有降的趨勢，但2003年以后數值猛增。造成黑龍江人均碳排放量快速增長的主要因素是黑龍江經濟的快速發展，特別是2004年年增長率接近了20%。在2002年之前，能源效率對人均碳排放的抑制作用貢獻值小于經濟發展對人均碳排放的貢獻值，所以人均碳排放呈現不斷上升趨勢。在2003年以后，隨著能源效率因素對抑制人均碳排放增長的速度明顯趕不上經濟發展因素對人均碳排放貢獻值的快速增長，黑龍江省人均碳排放量大幅度上升。

人均碳排放曲線與能源結構變化曲線基本重合，說明能源結構的抑制作用對碳減排的貢獻不大。主要因為黑龍江省在能源結構中仍以煤炭為主，煤炭在黑龍江一次能源中占67%以上，黑龍江人均碳排放量的能源結構對減少人均碳排放量的貢獻值雖然在不斷增加，但其貢獻值不大。能源效率曲線一直處于基線以下且總體呈下降趨勢，說明能源效率對碳排放有持續的抑制作用。因而，黑龍江人均碳排放的抑制作用主要來自能源效率的提高。但近年來，能源效率對降低黑龍江人均碳排放的貢獻值與經濟發展對增加人均碳排放的貢獻值相比，其增長趨勢明顯趨緩，這直接導致近年來黑龍江人均碳排放的急劇增長。

為了強化各因素的可比性并且深入地分析各因素的作用，將其分為拉動因素和抑制因素，將抑制因素對黑龍江人均碳排放增加的貢獻率（小于1）取倒數，成為對黑龍江人均碳排放降低的貢獻率，然后比較拉動因素對拉動黑龍江省人均碳排放的貢獻率與抑制因素對抑制黑龍江省人均碳排放的貢獻率的變化趨勢（見圖2）。拉動因素是經濟發展因素，抑制因素是能源結構因素和能源效率因素。

從圖2中可以看出，經濟發展因素對拉動黑龍江人均碳排放的貢獻率呈現指數增長的趨勢，并且拉動因素的貢獻率曲線明顯高于抑制因素曲線，說明經濟發展的拉動貢獻率遠大于抑制因素的抑制貢獻率，從而成為黑龍江省人均碳排放增長的主要因素。1995—2003年能源效率的抑制貢獻率與經濟發展拉動貢獻率之間的差距逐漸縮小，使得黑龍江省人均碳排放量在2000年達到最小的0.992 6噸，但隨后由于能源效率的抑制貢獻率的減小和經濟發展的拉動貢獻率的增大，使得2003年以后，抑制貢獻率與拉動貢獻率之間的差距又不斷擴大，導致了黑龍江省人均碳排放明顯增長。

通過分析，1995—2003年間黑龍江人均碳排放的平穩增長主要是因為能源效率的提高引起的，但是隨著2003年以后黑龍江省經濟的高速發展，黑龍江省人均碳排放量在2003年后急劇增長，說明僅依靠能源效率的提高難以抑制經濟發展引起的黑龍江人均碳排放。因此要大力優化黑龍江的能源結構，充分發揮能源結構因素對黑龍江人均碳排放的抑制作用。

三、結論及對策

通過以上的分析，本文得出以下結論：

1.1990—2009年，黑龍江省人均碳排放量整體大幅增長，其中1995—2003年增速趨緩，2003年以后呈快速增長態勢。

2.經濟增長因素是拉動黑龍江省人均碳排放量增長的主要因素，其作用效應遠遠大于能源效率和能源結構的抑制作用。伴隨著黑龍江省經濟的快速增長，其對人均攤排放量的拉動作用會逐步增大，這將使黑龍江省面臨著巨大的減排壓力。

3.能源效率因素是抑制黑龍江省人均碳排放量增長的主要因素，雖然在1990—2009年間對黑龍江省人均碳排放量的抑制作用明顯，但在2003年以后與經濟增長因素對黑龍江省人均碳排放量的拉動作用相比還遠遠不夠。

4.能源結構因素對黑龍江省人均碳排放量的抑制作用不明顯，主要因為長期以來黑龍江省能源消費結構以煤炭為主，而且煤炭消費在能源消費結構中的占比還有增長的趨勢。

因此，黑龍江省要減少碳排放，還需要實行以下針對性的措施：

第一，優化產業結構，促進綠色產業發展。要在重化工領域進行資源整合，限制高碳產業發展，包括強制淘汰落后產能，完善主要工業耗能設備、機動車能效標準等，同時加快產品升級換代步伐。大力發展高新技術產業和現代服務業，不斷提高第三產業在國民經濟中的比重，以促進黑龍江省經濟向內涵集約型轉變。適當運用財政政策引導，鼓勵并扶持綠色產品開發，包括信息產業、生態旅游、生態農業、新能源開發等產業，逐漸增大黑龍江省綠色產業的比重。

第二，優化能源結構，大力發展替代能源和可再生能源。低碳經濟的實現形式是合理調整能源結構，提高能源利用效率，積極開發替代能源和可再生能源。開拓煤炭資源優質開發利用，提高天然氣、水能、核能等清潔能源、優質能源和可再生能源的比重是提升能源結構的重要途徑。要推動可再生能源發展的機制建設，培育增長穩定的可再生能源市場，改善健全可再生能源發展的市場環境與制度創新。要推進能源體制改革，建立有助于實現能源結構調整和可持續發展的價格體系。加大利用煤層氣，大力普及天然氣，高效地利用焦爐煤氣。大力發展風能、太陽能、水電、生物質能等清潔能源，提高可再生能源的比例。積極開發新能源和可再生能源產品，如開發太陽能熱水器、空氣熱水器、沼氣熱水器和沼氣灶具等。

第三，提高能源效利用率，推廣節能減排技術。低碳經濟的發展需要低碳技術的支撐。加大節能技術的開發、引進、推廣和應用，依靠科技進步，提高煤炭、石油、天然氣等能源資源的利用率。重點推進高耗能領域的技術改造，將能源強度指標作為產業發展政策的重要量化指標，落實到產業發展戰略、規劃和工程設計、驗收指標體系中。在能源生產和消費領域推廣使用節能設備，提高能源轉化效率，降低中間環節的消耗和浪費。開發推廣節能技術，推進重點節能工程。對現有的中小燃煤鍋爐實施技術改造，著重推進區域熱電聯產、節約和替代石油、建筑節能、綠色照明等節能工程。引導和支持企業研究開發節能工藝、設備和技術，建立和完善“產、學、研”相結合的科技創新體系，增強自主創新能力；鼓勵節能公司的發展，推行合同能源管理和節能投資擔保機制，為企業實施節能改造創造良好的政策環境。

收稿日期：2011-07-20

基金項目：黑龍江省自然科學基金項目（A201003）

作者簡介：田立（1965-），男，山東萊陽人，副教授，管理學博士，從事金融市場、金融工程研究；郭舟洪（1987-），男，湖北洪湖人，碩士研究生，從事金融市場、金融工程研究。

參考文獻：

[1] Ang B W，zhang F Q，Choi Ki-Hong.Factorizing Changes in Energy and Environmental Indicators through Decomposition，Energy[J].1998.（23）：489-495.

[2] Shyamal Paula.Rabindra Nath Bhattacharya.C02 Emission from Energy Use in India：A Decomposition Analysis[J].Energy Policy，2004，（32）：585-593.

[3] Malla Sunil.CO2 Emissions from Electricity Generation in Seven Asia-Pacific and North American Countries：A Decomposition Analysis [J].Energy Policy，2009，（37）：1-9.

[4] Johan A，Delphine F，Koen S.A Shapley Decomposition of Carbon Emissions without Residuals[J].Energy Policy，2002，（30）：727~736.

[責任編輯王 莉]