廣東省能源消費碳排放分析及碳排放強度影響因素研究

田中華，楊澤亮，蔡睿賢（華南理工大學電力學院，廣東 廣州 510640）

廣東省能源消費碳排放分析及碳排放強度影響因素研究

田中華*，楊澤亮，蔡睿賢（華南理工大學電力學院，廣東 廣州 510640）

根據省級能源統計和溫室氣體核算規則，計算分析了2005～2012年廣東省能源消費碳排放和碳排放強度變化，并應用對數平均迪氏指數法對計算期的碳排放強度變化進行因素分解，定量分析了各產業（部門）能耗強度、產業結構、能源消費結構和能源碳排放系數對廣東省碳排放強度變動的影響.結果表明：2005～2012年，廣東省能源消費CO2排放年均增長6.28％，單位GDP碳排放累計下降27％，各產業（部門）能耗強度下降是推動碳排放強度下降的主要原因；凈外購電力的碳排放系數下降及用作原材料石油消費比重上升也有利于單位GDP碳排放下降；產業結構和能源消費結構總體上朝著不利于碳排放強度下降的趨勢發展；生活能源消費年均增速低于GDP年均增速，有利于地區碳排放強度下降.

廣東；能源消費；碳排放強度；因素分解

2009年，我國提出2020年單位國內生產總值CO2排放比2005年下降40％～45％作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃，并制定相應的統計、監測、考核辦法.廣東省作為國家低碳試點省份，提出2020年全省單位生產總值CO2排放比2005年降低45％以上的總目標.因此，以2005年為基準期，分析廣東省CO2排放強度變化動態和影響因素是非常必要.

目前，全國層面的碳排放研究文獻較多［1-2］，從區域層面開展有關省市的碳排放研究也逐漸成為熱點［3-6］，劉繼森等［7］對廣東經濟增長與碳排放之間的關系進行回歸分析；宋佩珊等［8］采用結構分解法對廣東能源消費碳排放增長進行因素分析；茍少梅等［9］、陳銘澤等［10］分別采用LMDI方法分析了能源結構、能源效率和經濟發展對廣東省碳排放的影響及作用程度.與國家層面的研究相比，針對廣東的研究在數據計算方法和準確性以及因素分解的深度方面都有待加強.

準確的碳排放計算是開展碳排放研究的基礎.與2011年國家發展和改革委印發的《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》［11］規定的原則相對照，已有的研究主要有以下不足：一是根據《廣東能源統計年鑒》［12］中的一次能源消費量計算碳排放.該統計口徑僅考慮以一次能源形式消費的量，包括原煤、原油、天然氣和一次電力（省內非火力發電和凈外購電力），僅占全省能源消費總量的80％左右，以此計算得出的碳排放數據明顯偏低；二是以《中國能源統計年鑒》［13］的廣東能源平衡表（實物量）計算，未計算電力調入調出的碳排放，也未扣除用作原材料消耗的能源.廣東省凈外購電量已占全社會用電量的25％左右，用作原材料的石油制品占工業石油消費量的41％，忽略這兩個因素，不能科學反映廣東省的實際情況，得出的數據也與國家考核廣東省單位GDP碳排放下降的數據有明顯偏差.在分析內容方面，已有的研究多是針對碳排放增長的加法分解，沒有對單位GDP碳排放變動的乘法分解，針對產業部門和居民生活能源消費的沒有考慮電力和熱力的間接碳排放，缺乏碳排放強度變動的深入分析.

對數平均迪氏指數分解法（LMDI）具有分解結果沒有殘差項等優點，在碳排放研究中被廣泛應用［14］.本文根據文獻［11］規定的原則，在科學計算2005～2012年廣東省能源消費CO2排放的基礎上，選取LMDI分解法開展碳排放強度的因素分解，并嘗試在以下幾個方面深化因素分解分析：一是根據能源統計歸口，分別考慮產業部門（第一產業、工業、建筑業和第三產業）和居民生活（部門）的能源消費對廣東省碳排放的影響因素.二是在能源種類方面，根據能源平衡表30種能源的來源，將其分為煤炭、石油、天然氣、其他能源和凈外購電力來分析，可以更為科學評估各產業（部門）能源消費結構變化.三是深入分析了各產業部門對單位GDP碳排放變動的能耗強度、產業結構、能源消費結構和能源碳排放系數的影響因素以及對應的政策和技術措施.

1 能源消費碳排放計算方法及數據來源

1.1 碳排放總量計算方法

文獻［11］明確了省級能源消費碳排放應包括省區市境內不同燃燒設備燃燒不同化石燃料的活動與電力調入（出）CO2間接排放之和，計算如下：

式中：C為能源消費CO2排放量，t；CD和CP分別為省內直接CO2排放和電力調入（出）CO2間接排放.

省內直接CO2排放計算是基于各種化石燃料的表觀消費量，與各種燃料品種的單位發熱量、含碳量，以及燃燒各種燃料的主要設備的平均氧化率，并扣除化石燃料非能源用途的固碳量等參數得到，公式如下：

式中：EBm為第m種燃料的表觀消費量，t或m3；EMm為第m種燃料的非能源用途的固碳量（即用作原材料的消耗量），t或m3.N為燃料的平均低位熱值，GJ/t或GJ/m3；A為燃料的單位熱值含碳量，tC/TJ；O為燃料的碳氧化率，％；44/12為碳到二氧化碳的換算系數.

根據《能源統計報表制度》［15］的規定：各種能源表觀消費量等于加工轉換損失量（投入量減去去產出量）、運輸和輸配損失與終端消費量之和.除火力發電和供熱是由燃料燃燒的熱能轉化為電能和熱能，其他加工轉化過程多為燃料的物理分選和提煉，燃燒量很小，可忽略不計；因此在計算碳排放時，某能源的表觀消費量的加工轉換損失量只計算火力發電和供熱投入量.運輸和輸配損失的能源由于沒有發生燃燒，不計碳排放.終端消費部門是能源消費的主體，分為第一產業、第二產業（工業和建筑業）、第三產業和生活消費4個部門.在終端能源消費量中，焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣、以及熱力等回收能行對應的消耗來自回收過程，為避免重復計算，予以減去.化石燃料非能源用途的固碳量是指工業用于原料和材料的能源，沒有以燃燒的形式將碳排放到大氣中，而是固定到產品中，在計算碳排放時予以減去.

電力調入調出所帶來的CO2間接排放量等于省區市境內電力調入或調出電量、乘以該調入或調出電力所屬區域電網平均CO2排放因子.廣東是所在南方電網的最大受電端，是電力凈購入省份，CO2間接排放計算如下：

式中：Qep為凈外購電量，MW·h；EFsouth為南方電網平均CO2排放因子，tCO2/（MW·h）.

1.2 分產業（部門）碳排放計算

地區能源消費是由生產性消費和居民生活消費組成，生產性消費按產業可劃分第一、二、三產業，第二產業包括工業和建筑業，考慮工業占全社會能耗比重最大，本文在分析時，將工業、建筑業與第一、三產業并列分析.

電力和熱力最終由各產業和居民生活消費，分產業（部門）碳排放等于終端消費直接排放與消費的電力和熱力的間接排放之和.廣東省能源平衡表共涉及30種能源，根據其來源，可將30種能源進一步合并為煤炭、石油、天然氣、外購電力及其他能源，各產業（部門）對應的碳排放計算公式下：

式中：Cdi為第j產業（部門）消費的煤炭、石油、天然氣和其他能源引起的直接CO2排放量，不同種類的能源用下標i代表.Qj為第j產業（部門）的電力消費量，αi為單位全社會用電量對應的煤炭、石油、天然氣、其他能源和凈外購電力的CO2排放.單位全社會用電量對應的煤炭、石油、天然氣的CO2排放分別等于火力發電投入的煤炭、石油、天然氣的CO2排放量除以全社會用電量；其他能源等于0.單位全社會用電量對應的凈外購電力引起的間接CO2排放等于凈外購電力折算的CO2排放量除以全社會用電量.Hj為第j產業（部門）的熱力消費量，βi為單位供熱量對應的煤炭、石油、天然氣和其他能源的CO2排放量，等于供熱投入的第i種能源對應的CO2排放量除以熱力產出量.

1.3 數據來源

本文計算的能源消耗數據主要來自文獻［13］的廣東能源平衡表（實物量）.

廣東省凈外購電量當年數據來源于文獻［13］的廣東能源平衡表（實物量）中外省（區、市）調入量電力，等于全社會用電量減去省內發電量.2010～2012年的南方電網平均CO2排放因子分別采用國家發展和改革委發布的《2010年中國區域及省級電網平均二氧化碳排放因子》［16］和《2011年和2012年中國區域電網平均二氧化碳排放因子》［17］中對應年度的數據.根據文獻［16］規定的方法計算得到2005～2009年的南方電網平均CO2排放因子分別為0.714、0.695、0.669、0.584和0.593tCO2/（MW·h）.

終端能源消費的燃料含碳量和碳氧化率采用參考文獻［11］有關數值和推薦的缺省值.

2 單位GDP碳排放因素分解模型

單位GDP碳排放（碳排放強度）計算如下：

式中：CI為碳排放強度，tCO2/萬元；GDP采用2010年可比價；EIj為第j產業（部門）單位增加值能耗，tce/萬元，等于第j產業（部門）的能源消費量除以第j產業（部門）的增加值（2010年可比價），如果j表示居民生活，則等于居民生產能源消費量除以GDP；Sj為第j產業（部門）增加值占GDP比重；Rij表示第i種能源消費占第j產業（部門）能源消費的比重；fij表示第j產業（部門）的第i種能源的碳排放系數，等于第i種能源的CO2排放量除以消費量折標準煤值（等價值），tCO2/tce.

采用對數平均權重法（LMDI），則第t與t-1年的碳排放強度變動可分解如下：

式中：ΔCI為碳排放強度變化；ΔCIEI為能耗強度因素；ΔCIS為產業結構因素；ΔCIR為能源消費結構因素；ΔCIf為碳排放系數因素.

各因素的貢獻率計算如下：

式中：ηk為產業（部門）能源強度、產業結構、能源消費結構和碳排放系數對總碳排放強度變動的貢獻率.

將各產業（部門）的各因素加和并除以總的變動數，得到各產業（部門）的貢獻率如下：

式中：λj為第j產業（部門）的對碳排放強度變動的貢獻率.

3 廣東省碳排放特征分析

3.1 CO2排放總量

2012年，廣東能源消費CO2排放達到5.57億t，其中省內和凈外購電力折算CO2排放分別為5.02和0.52億t.2005～2012年，廣東能源消費CO2排放年均增長6.5％，省內和凈外購電力折算CO2排放年均分別增長6.3％和9.1％.

2012年終端部門、火力發電、供熱和凈外購電分別占排放總量的47.4％、40.5％、2.7％和9.4％.與2005年相比，終端部門和火力發電分別下降0.78和2.26個百分點，供熱和凈外購電分別上升1.60和1.44個百分點（圖1）.

圖1 2005～2012年廣東省能源消費碳排放Fig.1 Guangdong CO2emissions from energy consumption from 2005 to 2012

3.2 分產業（部門）能源消費碳排放情況

從分產業（部門）來看：工業所占比重最高，2012年達到62.4％，其次為第三產業，占比達到20.4％，居民生活占13.0％，建筑業和第一產業分別占2.5％和1.7％.從2005～2012年變化趨勢來看：工業和第一產業占比分別下降2.6和1.0個百分點，居民生活、建筑業和第三產業分別上升1.6、1.5和0.5個百分點（圖2）.

圖2 2005～2012年廣東省分產業部門碳排放Fig.2 Guangdong CO2emissions from energy consumption presented by industrial segments and household from 2005 to 2012

3.3 單位GDP碳排放

以2010年可比價GDP計算，2012年廣東省單位GDP碳排放為1.01tCO2/萬元，比2005年下降27.2％，其中“十一五”期間累計下降18.6％，2011～2012年分別下降3.0％和7.7％.

圖3 2005～2012年廣東省能源消費碳排放強度Fig.3 Guangdong CO2emissions intensity presented by industrial segments and household from 2005 to

從2012年產業（部門）碳排放強度來看：工業最高，達到1.35tCO2/萬元；其后依次為：建筑業0.81tCO2/萬元；第三產業0.45tCO2/萬元；第一產業0.38tCO2/萬元.單位GDP居民生活能源消費CO2排放為0.13tCO2/萬元.

從2005～2012年各產業（部門）碳排放強度變動幅度來看：工業降幅最大，達到35.6％，其后依次為：第一產業下降27.3％，第三產業下降25.2％，居民生活下降16.8％；建筑業不降反升120％，詳見圖3.

4 單位GDP碳排放因素分解結果及討論

4.1 碳排放強度因素分解結果

根據式（6）計算得出2006～2012年廣東省單位GDP碳排放同比變動的產業（部門）能耗強度、產業結構、能源消費結構和碳排放系數以及累積效應見表1.

2012年，廣東省單位GDP碳排放比2005年下降0.378tCO2/萬元，其中各部門能耗強度變動累計推動碳排放強度下降0.376tCO2/萬元，貢獻率達到99.5％.各能源碳排放系數下降累計推動碳排放強度下降0.065tCO2/萬元，貢獻率達到17.2％.產業結構變動推動碳排放強度累計上升了0.052tCO2/萬元，對碳排放強度下降的貢獻率達到-13.8％.能源消費結構變動推動碳排放強度累計上升0.011tCO2/萬元，對碳排放強度下降貢獻率達到-2.9％，各因素貢獻率詳見圖4.

從分產業（部門）來看：2005～2012年，工業、第三產業、生活用能、第一產業和建筑業對廣東碳排放強度下降的貢獻率分別為71.7％、18.6％、7.1％、5.5％和-2.9％，詳見圖5.

工業對廣東省碳排放強度下降貢獻最大，從工業的4個影響因素分析：單位工業增加值能耗下降對地區碳排放強度下降貢獻最大，工業碳排放系數變動次之，工業結構和工業能源消費結構總體上推高了地區碳排放強度.

4.2 能耗強度因素討論

“十一五”以來，廣東省大力推進節能工作，取得了顯著成效，2012全省單位GDP能耗為0.532tce/萬元，比2005下降23.9％.分產業來看，工業下降最快，累計降幅達到32.2％，第三產業累計下降23.1％，第一產業僅下降0.24％，建筑業不降反升127％.

表1 2006～2012年廣東單位GDP碳排放同比變動因素分解結果（×10-3tCO2/萬元）Table 1 Sectoral breakdown of the driving factors to Gungdong CO2emissions intensity changes（year-on-year）from 2006 to 2012（×10-3tCO2/104yuan）

生活用能對單位GDP能耗下降的影響主要取決于生活用能增速與GDP增速的比值.2005～2012年，廣東省居民生活用能年均增長9.1％，比GDP年均增速低2.4個百分點.2012年，廣東省人均年生活用能達到363.5kgce/人，與滿足在合理消費水平生活條件下的人均能源消費量還有較大差距［18］，還將保持較快增長.隨著經濟發展進入新常態，如居民生活能源消費繼續保持較高增速，將成為地區單位GDP能耗下降的重要阻力，必須予以足夠重視.

圖4 2005～2012年各因素對廣東單位GDP碳排放同比變動的貢獻率Fig.4 Percentage of contribution to Guangdong′s carbon intensity change（year year）by the driving factors from 2005 to 2012

圖5 2005～2012年各產業和居民生活能耗對廣東碳排放強度同比變動貢獻率Fig.5 Percentage of contribution to Guangdong′s carbon intensity change（year year）by the industrial segments and household

4.3 碳排放系數因素討論

煤炭、石油和天然氣的碳排放系數相對固定，因此，除工業石油消費因受用作原材料的能源消費占總能源消費比重變化而變化較大外，其他行業的不同能源的碳排放系數相對固定.

2005～2012年，工業用油品的碳排放系數累計下降31％，主要是由于廣東省石油化工行業快速發展，2012年，用作原材料的石油制品為1002 萬tce，占工業石油消費量的41％，累計增長194％.以石油化工行業的最重要基礎原料乙烯產量來看，2005年，廣東省的乙烯產量僅為56.17萬t，2012達到234.74萬t.如果廣東省規劃的1億t煉油能力完全投產，將至少增加300萬t的乙烯生產能力，相應增加超過1000萬tce用于原材料的石油消耗，此部分消耗雖然不計算碳排放，但是對地區節能目標將形成巨大壓力.

2012年，南方電網平均CO2排放因子為0.5271kg/（kW·h），比2005年下降26.2％，根據當年火力發電煤耗計算，2012年廣東省凈外購電力的碳排放系數為1.65tCO2/tce，比2005年下降21.6％.2012年，廣東省內能源平均碳排放系數為2.13tCO2/tce，比凈外購電力碳排放系數高29％，增加凈外購電力有利于廣東省碳排放強度下降.但是應避免將凈外購電力碳排放計算為0，放大外購電對區域碳排放強度下降的作用，誤導政策決策.

4.4 產業結構因素討論

工業的能耗強度和碳排放強度遠高于第三產業、建筑業和第一產業.2005～2012年，廣東省GDP年均增長11.5％，其中第一產業、工業、建筑業和第三產業的年均增速分別為4.1％、12.7％、7.7％、和11.2％.工業增加值增速高于GDP增速，工業增加值占地區生產總值的比重總體上升，因此，三產結構變動并不利于地區能耗強度和碳排放強度下降.

在按照經濟系統層次構建方式對GDP能耗進行逐層次分解過程中，每個層次均存在結構因素和效率因素影響.有關研究表明：2005～2012年，廣東省39個工業行業單位工業增加值能耗均實現了大幅下降，將各行業工業增加值能耗影響因素進一步分解，則行業內部結構調整起到了重要作用［19］.

4.5 能源消費結構因素討論

2012年，廣東省能源消費的碳排放因子從高到低依次為煤炭、石油、凈外購電力和天然氣，其他能源為0.2005～2012年，油品占能源消費總量比重下降了14.5個百分點.與此同時，煤炭、天然氣、其他能源和凈外購電力占能源消費比重分別上升4.0、4.9、2.3和3.3個百分點.從油品消費用途來看：用于火力發電的燃料油快速下降.2012年，廣東省火力發電燃料油消耗為67萬tce，比2005年減少1272萬tce，彰顯了廣東省大力推進“上大壓小”，尤其是關停燃油機組，開展燃煤機組無油點火改造等工作的節能減排成效.總的來看，能源消費結構變化對碳排放強度下降影響程度較小，也從側面反映了能源消費結構低碳化進程緩慢.

5 結論

5.1 2005～2012年，能源強度下降和碳排放系數變化推動了廣東省碳排放強度下降，產業結構調整和能源消費結構變化減緩了碳排放強度下降幅度.如果僅從第一產業、工業、建筑業和第三產業層面分解，得出產業結構變動不利于地區節能和碳排放強度下降.但是對工業各行業的增加值能耗進行因素分解，則各行業內部的結構調整是推動行業增加值能耗下降的重要因素.在未來制定相關節能低碳政策時，既要關注行業節能技術進步，更要加大力度推進行業內部結構調整和優化.

5.2 在現行的省級能源核算和碳排放核算規則下，應客觀辯證分析凈外購電力對地區節能和碳排放強度下降目標的貢獻.作為原材料的能源消費并不帶來碳排放，未來在制定和分析地區和企業節能和碳排放強度下降目標時，應區分對待.

5.3 2005～2012年，工業、第三產業、生活用能、第一產業和建筑業對廣東單位GDP能耗下降的貢獻分別為62.2％、18.8％、9.4％、8.1％和1.5％.未來應進一步深化工業節能低碳工作，全面推進非工領域節能低碳工作，大力倡導低碳生活方式和商業模式，采取有效措施，避免生活能源消費過快增長.

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Analysis of Guangdong carbon emissions from energy consumption and the driving factors of its intensity change.

TIAN Zhong-hua*，YANG Ze-liang，CAI Rui-xian（School of Electric Power，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）.China Environmental Science，2015，35（6）：1885～1891

Based on the provincial energy statistics and the rules of greenhouse gas（GHG）accounting，the CO2emissions and its carbon intensity change from energy consumption in Guangdong Province in the period of 2005 to 2012 were analyzed in this study.Using the method of Logarithmic Mean Divisia Index，the driving factors that were behind the intensity change were investigated，which included the sectoral energy intensity，industrial structure，energy consumption structure and carbon emission co-efficients.Results showed that Guangdong’s CO2emissions from the energy use increased by 6.3％annually，while the carbon intensity（by unit GDP）decreased 27％during the period.The CO2intensity decrease should be attributed mainly to the declining of the energy consumption intensity across the industrial sectors.Other factors that contributed to the CO2intensity reduction included the drop of the carbon content of the net imported electricity and the increased share of the petroleum consumption that was used as raw material.Other factors such as the industrial structure and the energy structure，were developed in a direction that lifts the CO2intensity of the province，while the factor of the household energy consumption contributed the opposite，with a growth rate lower than that of the GDP.

Guangdong；energy consumption；CO2emissions intensity；driving factor analysis

X32

A

1000-6923（2015）06-1885-07

田中華（1980-），女，河南洛陽人，高級工程師，博士，主要從事能源戰略和節能低碳政策研究.發表論文10余篇.

2014-10-16

英國外交部中國繁榮項目基金“協助中國省市節能減排能力建設”；能源基金會（G-1309-18987）

* 責任作者，高級工程師，zhtian80@hotmail.com