基于聚類分析的我國各省碳排放影響因素研究

摘 要：《京都協議書》規定發展中國家從2012年開始就該負有節能減排的責任，所以對以我國各省份進行階段性的低碳發展總結，為以后的發展道路模式選擇提供十分重要的參考意義。本文以借鑒前人的低碳發展評價模型為基礎，找出與碳排放相關的因素，然后以這些因素為指標，對中國各省碳排放進行了聚類分析，從而將國內各省市分為5 個區域，并根據不同的區域進行具體分析。

關鍵詞：聚類分析 碳排放 低碳發展

引言

我國幅員遼闊，各地收入水平、消費水平、產業結構、資源稟賦等存在著很大的差異，因此在倡導節能環保、實施低碳發展時，必須要考慮到影響區域排放的因素差異，從而有目的、有針對性地制定不同的減排目標和策略。

一、相關文獻回顧

探索低碳發展的道路，既要注意到發展模式的普適性，也要考慮模式的適應性。在中國，從1980年開始CO2 的排放總量就不斷上漲。但是由于地區之間經濟發展水平、生活水平以及環境狀況之間存在很大差異，沿海與內陸、東中西部碳排放的驅動因素差異較大，因此在實施低碳發展時，必須考慮影響區域碳排放驅動因素的差異，從而有針對性地制定減排策略。張彬（2011）從環境經濟學角度出發，基于碳排放的驅動因素，利用Kaya模型研究分析例如影響中國碳排放的主要因素——人口、人均國民生產總值和單位國民生產總值碳排放量，并將此三項指標作為模糊聚類指標，將中國按碳排放驅動因素分為4大區域，并針對各區域提出實現低碳發展的相關政策建議，并對應用該方法將中國按照碳排放驅動因素進行區劃的優點與不足做了進一步的討論。張建民（2011）以2005年為基期，對我國2015年與2010年一次能源需求以及碳排放進行了預測。并在此基礎上，與美國、日本、英國、歐盟等國家和地區以及世界平均水平1971年～2005年期間的碳排放進行了比較。發現中國的二氧化碳排放低于發達國家，如果與日本相比，尚有50年的差距。馮蕊（2010）對當前國內外居民生活消費碳排放估算方法進行對比，從居民生活消費能源的界定和估算方式的選擇2 方面入手，分析各種估算方法的優缺點，為我國合理準確的估算居民生活消費碳排放提供參考借鑒。

前人研究碳排放問題存在三個問題：（1）研究多以定性研究為主，指標量化不完全，不能給人以直觀清晰的結果；（2）研究中個人主觀臆斷問題嚴重，對于各指標權重的決定不夠科學合理。（3）在進行聚類分析中，考慮的指標過少，內容略顯單薄，分析不具體不全面。本文在數據來源規范的情況下，從人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強度、能源結構、產業結構等方面內容著手，運用聚類分析，更為全面地研究我國各省域的碳排放狀況。

二、各省份碳排放樣本和指標體系的建立

（一）評價指標的選取

（1）科學系統性，指標要能夠全面的反映低碳的發展狀況，數據處理要科學，目標設定要合理。（2）實用可操作性，評價指標的選取主要是為低碳的發展研究服務的，所以它必須能夠可以量化、準確獲得并能夠清晰的表明低碳的發展狀況。（3）客觀獨立性，指標數據的得來是不以人的意志為轉移的，它是客觀存在的，同時指標之間是相互獨立的，避免人為的擴大或者縮小研究內容的重要性。

（二）評價指標體系的建立

影響我國各省域碳排放包括人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強度、能源結構、產業結構等方面，遵循以上的指標選取原則，本文特選取這6個方面為指標，具體如表1。

（三）樣本數據的來源與特別說明

樣本數據全部來自2001年—2012年的《中國統計年鑒》。

選取2011年我國內地30 個省市自治區的人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強度、能源結構、產業結構作為指標來進行聚類分析。指標中的人均收入、人均支出、能源結構、產業結構、人口數據以及人均碳排放直接來源于2001年—2012年的《中國統計年鑒》。能源結構用煤炭消費占能源消費的比例表示，產業結構用第二產業占國民經濟的比重來表示，能源強度是用能源消費除以GDP 算出來的，能源消費和GDP 的數據也來源于《中國統計年鑒》。聚類分析中如果參與聚類的變量的量綱不同會導致錯誤的聚類結果。例如在本文分析中，能源結構和產業結構都是用百分比表示的，因而絕對值都不會超過1，而人均收入和人均支出的單位是元，具體數值在幾千到幾萬不等，如果不對數據進行無量綱化，那么在最終的聚類結果中，由于產業結構和能源結構的數值絕對值太小，就會完全起不了作用。因此在進行聚類分析之前必須對變量值進行標準正態化，消除量綱的影響。

三、對我國碳排放的具體分析

（一）聚類分析

聚類分析指將物理或抽象對象的集合分組成為由類似的對象組成的多個類的分析過程。聚類分析的目標就是在相似的基礎上收集數據來分類。聚類分析是一種很常見的數據挖掘技術，它的主要作用是用于揭示數據庫中未知的對象類。簡單地說，就是對大量的數據進行分類，使得同一類別的數據之間的相似度盡可能大、相異度盡可能小，而不同類別之間的數據的相似度要盡可能小、相異度盡可能大。聚類分析的本質特征就是按照事物的所有特征來構建組，每組的成員應該顯示出盡可能類似的結構。聚類分析來的目的是為了在眾多對象中確定對象的同質性。

（二）實證分析過程

標準正態化 由于各項數據指標統計時采取的測量單位不同，不可能直接運用因子分析法，故在分析前要對原始數據進行標準化處理（均值為0，方差為1），消除量綱帶來的干擾。用Xi（i=1，2…9）表示標準化后的指標數據。四、總結

通過聚類分析，按照和低碳經濟相關的6 個因素——人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強度、能源結構和產業結構，可將中國內地（西藏除外）分為五個區域。

第一個區域為北京和上海。該區域是中國最發達的地區，經過這么多年的產業結構調整和升級，該地區已經形成以現代服務業為主的產業結構模式。這些地區人均收入和生活水平較高，促使該地區碳排放增長的主要動力是城市居民消費方式的轉變。該類地區實施低碳發展模式的重點在于轉變傳統工業文明的消費觀念，倡導低碳消費方式。具體的舉措有：大力推廣建筑節能，鼓勵使用節能電器，降低單位產品生產和使用的能耗，提倡公交、步行以及騎自行車等綠色出行方式。

第二類區域是廣東、天津、浙江、福建、江蘇，這些地區的主要特點是能源結構中煤炭的比例非常低，而石油、天然氣和電力等比重較大；產業結構中工業比重不大，人均排放量少。廣東省一直都是中國改革開放的前沿陣地，經過這么多年的發展，產業逐漸轉型升級，逐漸從以前的資源、勞動密集型向技術、智力密集型轉換。

第三類有陜西、甘肅、青海，這些地區位于我國的西北地區，經濟相對落后，產業結構工業比重非常小，人口密度相對較小，所以人均碳排放也比較少。

第四類有吉林、黑龍江、新疆、湖南、湖北、重慶、安徽、江西、河南、廣西、四川、云南、海南 14個省區，它囊括了中國絕大多數省區。這些地區人均收入比較低，正在承接東部發達地區的產業轉移，第二產業的比重在將來還會逐漸增加，工業耗能和工業碳排放也將會有較大的增長，這類省區應通過技術進步來調整產值的能源強度，充分發揮科學技術在減排中的作用，同時注意調整優化產業結構，轉變生產模式，注重可再生能源的開發和利用，不能重走發達地區先污染再治理的老路。海南作為一個旅游強省和生態農業大省，工業經濟比重在全國是最小的省份之一。

第五類有內蒙古、寧夏、遼寧、山東、河北、山西、貴州。這些省份是我國煤炭資源的主要產地，煤炭在能源結構中的比重非常大，同時工業在該地區產業結構中比重非常高，導致這些省份的能源強度非常高。這些地區也是我國減排壓力最大的地區，在低碳減排方面最關鍵的是要努力提升煤炭資源的利用效率、降低能源強度、加大科技投入力度、使資源得到充分利用。通過以上聚類分析可以看出，中國省域間的差異很大，這種差異必然要求采取不同的減排政策和措施。

參考文獻：

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[3]Johan Albrecht，Delphine Francois，Koen Schoors. A shapleydecomposition of carbon emissions without residuals [J]. EnergyPolicy，2002（30）.

[4]張建民.2005～2020年中國能源需求情景及碳排放國際比較研究[J].能源與環境，2011（1）.

[5]馮蕊，陳勝男.居民生活消費碳排放估算方法分析比較[J].生態環境，2010（9）.