北京和上海終端能源碳排放量影響因素研究

劉兆龍 邱坦 單吉堃

摘要運用IPCC中碳排放量公式，結合能源消費數據，對北京和上海2005～2012年碳排放終端能源總量進行估計；運用LMDI模型定量分析了經濟總量、能源結構、產業結構對碳排放的影響。結果表明，2005～2012年經濟總量上升是推動北京和上海碳排放量增長的主要因素，能源結構調整是降低碳排放量的主要原因，產業結構調整是影響碳排放量原因之一。通過對能源結構和產業結構進一步分析得出北京和上海兩市應通過能源結構調整，增加清潔能源消費比率來減少碳排放，上海市應同時發展第三產業促進產業結構調整降低碳排放的結論。

關鍵詞碳排放；產業結構；能源結構；終端能源

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）28-250-04

Analysis of Influence Factors on Carbon Emission of Enduse Energy in Beijing and Shanghai

LIU Zhaolong， QIU Tan， SHAN Jikun*

（College of Urban Economics and Public Administration， Capital University of Economics and Business， Beijing 100070）

AbstractBy using the basic equation in calculating carbon emission of IPCC combined with energy data， this thesis estimates the quantities of carbon emission enduse energy in Beijing and Shanghai during 2005-2012； besides， using LMDI model to the result of carbon emission in the quantitative analysis of economy aggregate， industry structure， and energy structure. The result indicates the growth of economy aggregate is the main factor of high carbon emission； however， energy structure adjustment is the main reason in restraining the growth of carbon emission， as well as industry structure adjustment. According to the further analysis industry structure and energy structure， this thesis concludes that Shanghai should promote the development of tertiary industry for reducing carbon emission， while Beijing should adjust the energy structure.

Key wordsCarbon emission； Industry structure； Energy structure； Enduse energy

氣候變化是21世紀人類面臨的最大挑戰，為應對氣候變化而實施的二氧化碳排放管制將改變經濟發展模式，世界將進入環境革命時代。作為最大發展中國家經濟體，我國也于2007年超越美國成為最大碳排放經濟體。影響碳排放的因素有哪些，如何控制和減少碳排放量，也成為熱點議題。尤其是近年來，北京、上海作為我國區域發展的引擎，經濟發展迅速，碳排放也達較高水平。在全球控制碳排放的背景下，如何在保證經濟增長的前提下控制二氧化碳排放量已成為北京和上海面臨的緊迫課題。碳排放過程、特征和變化趨勢以及各相關因素對碳排放及其變化影響的定量研究，是制定減排戰略和政策以及開展碳減排行動的基礎。該研究著重對影響碳排放量的因素進行分解，尋找碳排放量與影響因素之間的定量關系。

1文獻綜述和研究方法

1.1文獻綜述對碳排放量分解方法研究，國際大多用指數分解法和投入產出結構分解法。其中Ang等基于Laspeyres分解法提出修正的分別基于加法和乘法的對數均值分解法（Log Mean Divisia Index）無分解殘差[1-2]，故國內研究也主要沿用此法。國內對碳排放的研究集中在對區域碳排放總量進行因素分解，將影響碳排放量的因素分為經濟產出、能源強度、產業結構、能源結構以及碳排放因子等，其中邢芳芳等基于LMDI分解技術，分別對北京、全國、中部六省等地域層面碳排放量分別進行分解[3-6]。在對人均碳排放或碳排放強度研究中，徐國泉等運用LMDI模型定量分析1995～2004年能源結構、能源效率和經濟增長對我國人均碳排放的影響，并得到經濟增長對人均碳排放貢獻率呈指數增長，能源效率提升和能源結構優化對我國人均碳排放起抑制作用的結論[7]；林伯強等認為影響人均碳排放的因素包括人均收入、能源強度、產業結構等[8]；王鋒等也用LMDI技術對影響碳排放強度因素進行分解[9-10]。

對影響碳排放量的因素，徐玉高等通過對我國時間序列與橫截面數據進行實證研究，認為人均GDP的增加是人均碳排放增加的主要來源[11]；王中英等通過相關分析研究我國GDP增長與碳排放，認為二者存在正相關關系[12]； Wang等用不同方法對我國GDP增長及碳排放量數據研究表明，經濟總產出增加是碳排放量增長的主因[13-14]。徐玉高等研究表明能源消費強度的下降是碳排放減少的主要來源[11]；徐國泉等也認為能源效率提升和能源結構優化對我國人均碳排放起抑制作用[7]；Fan分解了1980～2003年我國碳排放強度的影響因素，認為能源結構變化對降低碳排放有一定的影響[15]；王中英等認為我國以第二產業為主的經濟結構在很大程度上是導致碳排放量增加的原因[12]；高衛東等研究結果表明隨著產業結構演進，我國能源碳排放的增速有所減緩[15]。

該研究在繼承前面文獻的基礎上，采用LMDI模型，將影響碳排放總量因素分為總產出、能源結構和產業結構，通過對北京和上海兩市碳排放總量進行定量分解，對結果進行分析，探討各因素對碳排放總量的影響，并得出相應結論和建議。

1.2數據來源與研究方法該研究數據包括2005～2012年北京、上海兩市3次產業產值、碳排放量（當前國內并沒有官方公布的碳排放數據，筆者采用《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中的碳排放量估算方法，根據北京和上海能源消費數據估算各城市碳排放總量）。據《中國能源統計年鑒》，將消耗能源劃分為十大類，包括煤炭、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、石油氣、天然氣、熱力、電力，其中電力和熱力消耗的碳排放系數為0，但其生產過程當中燃燒原煤、燃料油等能源產生碳排放，本地火力發電、熱力碳排放計入第二產業，外來電力作零排放的一次能源處理。北京、上海終端能源消費量采用《中國能源統計年鑒》中的數據，具體行業能源消費數據來源自2006～2013年的《北京統計年鑒》和《上海統計年鑒》。

根據IPCC中碳排放量估算方法，有公式：

E=Eij=Cij·NCVi·CEFi·（44/12）（1）

其中，E表示總碳排放量，Eij表示不同能源的碳排放量，Cij是不同能源的消費量，NCVi表示能源的熱值，CEFi表示第i種能源的碳排放系數。表1列出了不同能源的碳排放系數和熱值。

利用LMDI法對碳排放量分解，將影響碳排放量的因素分為經濟總產出、產業結構、能源結構和碳排放系數。

E=Eij=Q×QiQ×CijQi×EijCij（2）

其中，E表示碳排放總量；Eij表示i產業消耗的第j種能源的碳排放量；Q表示經濟總產出；Qi表示i產業的經濟總量；Cij表示i產業消耗的第j種能源的消耗量。分別用Q，S=Qi/Q，R=Cij/Qi，K=Eij/Cij表示經濟總產出、產業結構、能源結構和碳排放系數。各因素變化對碳排放總量影響分別用乘法與加法表示為：

E=Q·Si·Rij·Kij（3）

△E=△Q+△Si+△Rij+△Kij（4）

在乘法分解下，有：Q=exp（w ln（Qt/Q0）），Si=exp（w ln（Sti/S0i）），Rij=exp（w ln（Rtij/R0ij）），Kij=exp（w ln（Ktij/K0ij）），w=（Etij-E0ij）/（ln Etij-ln E0ij）（Et-E0）/（ln Et-ln E0）。在加法分解下，有：△Q=μ ln（Qt/Q0），△Si=μ ln（Stij/S0ij），△Rij=μ ln（Rtij/R0ij），△Eij=μ ln（Etij/E0ij），μ=Etij-E0ijlnEtij-lnE0ij。

2結果與分析

2.1碳排放總量

由公式（1）計算北京、上海兩市碳排放總量如圖1，考察期間內北京碳排放量總體呈下降趨勢，從2005年11 934.93萬t降低至2012年10 289.40萬t，總體降幅達14%，但變化并非平穩。從整個時間跨度看，2005～2007年北京碳排放量上升，由11 934.93萬t上升至13 195.86萬t，2008年北京碳排放量驟然下降12%至11 787.05萬t，在2009年略有回升約564萬t，2010～2012年北京市碳排放量再次回落至10 289.40萬t；上海2005～2008年碳排放總量逐年上升，由2005年18 887.51萬t升至2008年22 810.30萬t，并在2009年出現略微下滑后回升至2011年的23 251.03萬t，并在2012下降至22 683.49萬t。

2.2碳排放結構由乘法分解法（3）得結果如表2，2005～2012年經濟總產出增長是導致北京和上海碳排放量增加的主要因素（2.556，2.133）；能源結構變動是碳排放量減少的主要因素（0.370，0.577）；產業結構調整是影響碳排放量的因素之一（0.910，0.952）。

由加法分解法（4）得結果如表3，2005～2012年北京碳排放量由最初11 934.93萬t降低到2012年的10 289.40萬t，下降14%，生產總值上升導致碳排放增長11 379.68萬t，能源結構調整使碳排放下降11 863.59萬t，產業結構調整導致碳排放量降低1 166.34萬t。上海碳排放量從2005年的18 887.51萬t上升到2012年的22 683.47萬t，上升近20%，生產總值上升導致碳排放增長17 200.65萬t，能源結構調整使碳排放下降12 218.85萬t，產業結構調整導致碳排放量降低1 123.39萬t。

2.2.1經濟總產出。從以上分析結果可知，經濟總量增長使碳排放量增加，即北京和上海經濟總產出的上升增加其碳排放量。2005～2012年北京市經濟總產值上升1.56倍，拉動碳排放量增加0.95倍，約11 380萬t；上海經濟總產出上升1.20倍，拉動碳排放增加0.91倍，超過17 201萬t。

2.2.2能源結構。北京的能源需求結構以煤炭和焦炭為主，石油制品和天然氣次之，使得碳排放結構中原料煤和焦炭燃燒產生的碳排放尤為顯著。從表1可知，不同能源的碳排放系數差異較大，其中煤炭和焦煤的排放系數最大，其次是石油制品和天然氣，熱力和電力碳排放系數為0。

從表2和表3可見，2005～2012年北京通過能源結構調整降低碳排放量11 864萬t，上海能源結構調整降低碳排放量12 219萬t，同時可知，能源結構調整導致北京碳排放降低量雖不如上海，但抑制作用（0.630）明顯大于上海（0.423）。綜上可得，能源結構調整是引起2005～2012年北京和上海碳排放量下降的主要因素。

如圖2a所示，北京2005年煤炭和焦炭消耗量占能源消耗總量的70%以上，2006～2012年間二者所占能源消耗比例逐年下降，至2012年占比<50%，同時煤油、柴油消耗數量從2005年不足20%上升至2012年的近40%，其他汽油、燃料油等能源的消耗量也有所上升，但變動比例不大。可見北京的能源結構調整主要從原料煤、焦煤向柴油、煤油調整；天然氣、液化氣等清潔能源比例增長不大，所占比例低于5%。2005年上海煤炭及焦炭的消耗量略高于能源消耗總量的50%，至2012年該能源比例調整為略高于40%，汽油消耗比例在2005～2012年間由最初25%左右下降至2012年的15%，柴油、煤油、燃料油的消耗比例從2005年的20%上升至2012年的40%（圖2b）。

對比發現，能源結構調整對北京碳排放量影響不穩定，2005年能源結構調整對碳排放影響為-520萬t，2006～2008年間能源結構對碳排放的影響突然放大至-1 928萬、-2 585萬t；而上海則從2005年的-881萬t穩步升至2012年的-1 429萬t，波動幅度較北京小。

從煤炭轉向汽油和煤油等能源可減少碳排放，北京2005～2012年由煤炭燃燒產生的碳排放下降45%，由焦炭燃燒產生的碳排放下降20%，上海由煤炭和焦炭消耗產生碳排放下降18%和10%。可見北京在通過能源結構調整實現減少碳排放方面尚有空間，上海在能源結構上相對比較均衡。但由于能源結構調整帶來的減排系數較大，通過改善能源結構降低碳排放仍有余地，同時也可通過提高能源利用效率和開發新型能源來降低碳排放。

安徽農業科學2015年

2.2.3產業結構。不同產業部門碳排放量存在巨大差異。目前工業碳排放仍是主導，其次是第三產業，第一產業最少。其中工業不僅比第三產業碳排放強度高，且排放量更大，產業結構調整尚未改變工業碳排放的主導地位。

從表2與表3可見，2005～2012年北京市產業結構調整使北京碳排放量降低1 166萬t，上海市產業結構調整降低上海市碳排放量1 123萬t，產業結構調整是引起2005～2012年北京和上海碳排放量下降的因素之一。由圖3a可知，北京產業結構調整過程中工業產出在總產出中所占比重下降，第三產業所占比重上升。北京市第一產業產出在國民總產出中比例從2005年的1.3%下降到2012年的0.8%。第二產業在國民總產出中所占比例從2005年的29.0%下降到227%，第三產業占國民總產出比例從2005年的69.6%上升到2012年的76.5%。由于第三產業碳強度較低，其占比增加降低了北京碳排放量水平。2010年第二產業較第三產業有所增加，對碳排放量增加起到推波助瀾作用。2005～2012年北京市產業結構調整對碳排放量影響呈下降趨勢。李慧鳳研究認為北京2006～2008年經濟結構調整過程中將一批碳排放量較大的金屬冶煉等企業遷往周邊地區，抑制工業碳排放量[17]。2010年第二產業所占比重略有增加，也增加部分碳排放量，2010～2012年第二產業所占比重持續降低，降低北京碳排放量分別為121萬和31萬t。

如圖3b所示，上海市第一產業在國民總產出中比例從2005年的1.0%下降到2012年的0.6%，第二產業在國民總產出中所占比例從2005年的48.6%下降到39.0%，第三產業在國民總產出中的比例從2005年的50.4%上升到2012年的60.4%。2005～2009年上海市第三產業在經濟結構中保持緩慢穩定增長，對碳排放量的降低作用每年遞增，從2006年的22萬t上升至2009年的703萬t； 2010年工業部門在總產出中占比提高，增加碳排放量265萬t；2011～2012年第三產業占比增高，產業結構調整降低碳排放量分別為91萬和287萬t。

然而北京自2009年以來第三產業占比一直維持在75%左右，并未出現穩步上升趨勢；國際性都市第三產業占比一般在80%左右，北京若要達到該水平，并非短期內可實現。而上海第三產業占比從2005年的50%增長到2012年的60%，一直保持較為穩定的增長，并有持續增長態勢。由此可見，在未來一段時間內，北京想通過產業結構調整實現碳減排的操作性較低，而上海通過產業結構調整實現減少碳排放的目的還有一定的實踐余地。

3結論與對策

筆者構建了一個包括經濟總量、產業結構、能源結構等變量的LMDI模型，通過對北京和上海2005～2012年碳排放進行了因素分解，結果發現：

（1）經濟總量擴張是影響北京和上海2005～2012年碳排放量上升的主要因素，經濟結構調整是降低碳排放的主要因素，能源結構的調整對降低碳排放量起到一定作用。

（2）經濟總量的擴張促進了碳排放，2005～2012年經濟產出增加使北京碳排放量增加11 380萬t，增長0.95倍；上海增加17 200萬t，增長0.91倍。

（3）能源結構調整是降低碳排放量的主要因素。2005～2012年期間北京通過能源結構調整降低碳排放量11 864萬t，上海能源結構調整降低碳排放量12 219萬t；北京能源結構調整對碳排放影響波動較大，但降低碳排放效果（0.63）較上海（0.42）更加明顯。北京的原料煤消耗量在總能源消耗中所占比重相較上海仍然較大，在通過能源結構調整實現減少碳排放方面尚有空間，可通過降低原料煤使用量，增加使用煤油和汽油，從而實現更有效的減排；而上海在能源結構上相對比較均衡，但燃料油的使用量仍然在增加。京、滬兩市天然氣和液化石油氣使用量目前占能源消耗比仍較低，有較大可實現空間，同時可以通過提高能源利用效率和開發新型能源來降低碳排放，如加快低碳能源的技術開發，改變以化石燃料為主的能源結構，積極開發利用太陽能、風能、地熱能、生物能和海洋能等新能源和可再生能源，將有效減少碳排放量。

（4）產業結構調整是影響碳排放的原因之一。根據分析，工業產出占總產出比重增加對碳排放量起反向作用。2005～2012年北京市產業結構調整（第二產業占比降低）使北京碳排放量降低1 166萬t，上海市產業結構調整（第二產業占比降低）減少上海市碳排放量1 123萬t。但由于北京第三產業占總產出比值（75%）與國際性都市（80%）差距不大，提升空間相對較小，通過產業結構調整實現碳減排的可操作空間不大；而上海第三產業占比在2005年（50%）至2012年（60%）穩定增長，尚有增長空間，通過發展第三產業帶動產業結構調整，降低上海碳排放強度還有一定實踐余地。

參考文獻

[1] ANG B W，ZHANG F Q，CHOI K H.Factoring changes in energy and environmental indicators through decomposition[J].Energy，1998，23（6）：489-495.

[2] ANG B W.The LMDI approach to decomposition analysis a practical guide[J].Energy Policy，2005，33：867-871.

[3] 邢芳芳，歐陽志云，王效科，等.北京終端能源碳消費清單與結構分析[J].環境科學，2007，28（9）：1918-1923.

[4] 郭朝先.中國碳排放因素分解：基于LMDI分解技術[J].中國人口·資源與環境，2010，20（12）：4-9.

[5] 朱聆，張真.上海市碳排放強度的影響因素解析[J].環境科學研究，2011，24（1）：20-26.

[6] 劉傳江，黃桂然，章銘.我國中部六省碳排放量影響因素分解分析[J].技術經濟，2013，32（1）：101-105.

[7] 徐國泉，劉則淵，姜兆華.中國碳排放的因素分解模型及實證分析：1995-2004 [J].中國人口·資源與環境，2006，16（6）：158-161.

[8] 林伯強，劉希穎.中國城市化階段的碳排放：影響因素和減排策略[J].經濟研究，2010（8）：66-78.

[9] 王鋒，吳麗華，楊超.中國經濟發展中碳排放增長的驅動因素研究[J].財經研究，2010（2）：123-135.

[10] 陳詩一.中國碳排放強度的波動下降模式及經濟解釋[J].世界經濟，2011（4）：124-143.

[11] 徐玉高，郭元，吳宗鑫.經濟發展，碳排放和經濟演化[J].環境科學進展，1999，7（2）：55-63.

[12] 王中英，王禮茂.中國經濟增長對碳排放的影響分析[J].安全與環境學報，2006，6（5）：88-90.

[13] WANG C.Decomposing energy productivity change a distance function approach[J].Energy，2007，32：1326-1333.

[14] 劉紅光，劉衛東.中國工業燃燒能源導致碳排放的的因素分解[J].地理科學進展，2009，28（2）：285-292.

[15] FAN Y.Changes in carbon intensity in China empirical findings from 1980-2003[J].Ecological economics，2007，62：683-691.

[16] 高衛東，姜巍.經濟發展對中國能源碳排放空間分布的影響[J].遼寧工程技術大學學報，2009，28（2）：296-299.

[17] 李慧鳳.中國低碳經濟發展模式研究[J].金融與經濟，2010（5）：40-42.