山東工業(yè)SO2排放量變化趨勢及驅(qū)動因素分析

賈小愛,李云發(fā),李　麗

(1.山東工商學(xué)院 統(tǒng)計學(xué)院,山東 煙臺264005;2.山東省能源經(jīng)濟(jì)協(xié)同創(chuàng)新中心,山東 煙臺 264005)

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能源經(jīng)濟(jì)研究

山東工業(yè)SO2排放量變化趨勢及驅(qū)動因素分析

賈小愛1,2,李云發(fā)1,2,李麗1

(1.山東工商學(xué)院 統(tǒng)計學(xué)院,山東 煙臺264005;2.山東省能源經(jīng)濟(jì)協(xié)同創(chuàng)新中心,山東 煙臺 264005)

[摘要]山東省二氧化硫排放量位居全國各省(市)之首,通過分析1996～2014年山東省工業(yè)二氧化硫排放量的變化趨勢,進(jìn)一步采用對數(shù)平均Divisia指數(shù)法測算各種影響因素對這種變化的貢獻(xiàn)方向及其程度。研究結(jié)果表明:在各種因素的共同作用下,該時期山東省工業(yè)二氧化硫排放量年均減少0.75%,其中,經(jīng)濟(jì)規(guī)模增長是促使山東省工業(yè)二氧化硫排放增加的主要因素,造成山東省工業(yè)二氧化硫排放年均增長12.9%,而技術(shù)進(jìn)步則是工業(yè)二氧化硫排放的重要抑制因素,抑制山東省工業(yè)二氧化硫排放年均降低12.4%。

[關(guān)鍵詞]二氧化硫排放;對數(shù)平均Divisia指數(shù)分解法;因素分解;山東

一、引言

二氧化硫是酸雨的主要前體物,其經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化形成硫酸鹽會引起區(qū)域范圍的PM2.5污染,因此,二氧化硫是中國現(xiàn)階段重點控制的重要大氣污染物之一。1996年,國務(wù)院批準(zhǔn)實施《“九五”期間全國主要污染物排放總量控制計劃》,開創(chuàng)性地對二氧化硫等12種污染物排放實行總量控制,并把總量控制貫穿于“九五”“十五”“十一五”和“十二五”規(guī)劃。同時結(jié)合不同地區(qū)的情況,給各省(自治區(qū)、直轄市)下達(dá)了這些主要污染物排放總量控制目標(biāo)。山東省作為中國二氧化硫排放量最大省份,其減排效果直接影響中國“十二五”時期二氧化硫排放量目標(biāo)的實現(xiàn)。2014年山東省二氧化硫排放總量為159.02萬噸,占全國二氧化硫排放總量的8.05%。其中,工業(yè)二氧化硫排放量就達(dá)到135.89萬噸,占全省排放總量的85.45%,萬元工業(yè)增加值二氧化硫排放量為5.15千克,高于江蘇、廣東、浙江等省份,這與建設(shè)生態(tài)山東的要求依然有較大差距。研究山東省二氧化硫排放的變化特征,分析其主要影響因素的作用機理并量化其貢獻(xiàn)率,有助于山東省制定科學(xué)務(wù)實的節(jié)能減排政策。

指數(shù)分解是研究事物的變化特征及其作用機理的一種有效分析框架。Ang與Choi提出了一種修正的對數(shù)均值Divisia指數(shù)法(logarithmic mean Divisia index method,簡稱LMDI)[1],與其他方法相比,該方法具有全分解、無殘差、易使用,以及乘法分解與加法分解的一致性、結(jié)果的唯一性、易理解等優(yōu)點。LMDI法在中國二氧化碳排放領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)就多達(dá)上百篇,He Jie、成艾華、李荔、高彩玲和郭國慶等采用LMDI法從不同側(cè)面分析中國在不同時期SO2排放量的變化及各影響因素的貢獻(xiàn)程度,并取得具有一定理論與實踐價值的結(jié)論[2-6]。本文欲采用LMDI法分析了1996年至2013年山東省工業(yè)二氧化硫排放變化特征,并將其變化分解為經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)等五個主要影響因素,考察影響因素的作用機理及其貢獻(xiàn)率,以期挖掘引起山東省工業(yè)二氧化硫排放變化的主要影響因素,探尋當(dāng)前技術(shù)水平下山東省工業(yè)二氧化硫的減排路徑。

二、研究方法

Grossman研究了造成環(huán)境污染的具體渠道和機制,最終提出經(jīng)濟(jì)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)進(jìn)步是影響環(huán)境變化的三個重要因素[7]。日本教授Yoichi Kaya于IPCC研討會上首次提出Kaya恒等式[8],該恒等式建立起經(jīng)濟(jì)、政策和人口等因素與人類活動產(chǎn)生的CO2之間的聯(lián)系,并在二氧化碳驅(qū)動因素研究中得到廣泛應(yīng)用。

(一)二氧化硫排放恒等關(guān)系的構(gòu)建

本文將運用Kaya恒等式的構(gòu)造思路,并結(jié)合Grossman研究成果、二氧化硫排放的形成機制以及數(shù)據(jù)可得性,構(gòu)造二氧化硫排放與經(jīng)濟(jì)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)進(jìn)步等影響因素之間的對等關(guān)系模型,即:

(1)

式中,St為t時期的二氧化硫排放總量(噸),Sti為t時期第i地區(qū)的二氧化硫排放量(噸);Gt為t時期全省地區(qū)生產(chǎn)總值(億元),Gti為t時期第i地區(qū)的地區(qū)生產(chǎn)總值(億元);Yti為t時期第i地區(qū)的工業(yè)增加值(億元)。

(二)二氧化硫排放的LMDI分解

根據(jù)統(tǒng)計指數(shù)理論基本思路,恒等關(guān)系式(1)中,二氧化硫排放量的變化可以分解為經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)的加法或乘法兩種形式,即

ΔSt=Δyt+Δkt+Δft+Δht,或ΛSt=Λyt×Λkt×Λft×Λht.

(2)

進(jìn)一步采用LMDI分解法,可以求出公式(2)中各影響因素分量的表達(dá)式為:

(3)

其中,0代表基期;ΔSt和ΛSt分別表示t時期二氧化硫排放量的絕對變化量和相對變化量;Δyt、Δkt、Δft和Δh分別反應(yīng)由于t時期經(jīng)濟(jì)規(guī)模、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)水平的變化而引起的二氧化硫排放量的絕對變化水平,即各影響因素對二氧化硫排放量的絕對變化量的貢獻(xiàn);Λyt、Λkt、Λft和Λh分別表示由于t時期經(jīng)濟(jì)規(guī)模、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)水平的變化而引起的二氧化硫排放量的相對變化水平,即各影響因素對二氧化硫排放量的絕對變化量的貢獻(xiàn),統(tǒng)稱之為效應(yīng)指數(shù)。

三、山東省工業(yè)二氧化硫排放量的變化趨勢

1996年至2014年山東省工業(yè)二氧化硫排放量有減少的趨勢,但減幅不大,由1996年的155.67萬噸減少到2013年的135.89萬噸,減少了12.7%。基本上圍繞年均151萬噸上下波動,呈現(xiàn)出明顯的周期性,周期長度近似為10年(詳見圖1)。

由圖1可見,1996年至2014年山東省工業(yè)二氧化硫排放量在不同時期(按五年規(guī)劃)呈現(xiàn)出不同的變化特征。“九五”時期山東省工業(yè)二氧化硫排放量呈“先增后減”趨勢。1997年山東省工業(yè)二氧化硫排放量驟然增加了25%,達(dá)到歷史最高峰195.04萬噸,從1998年開始,山東省工業(yè)二氧化硫排放量逐年下降,這種下降的態(tài)勢一直持續(xù)到“十五”規(guī)劃的前期,到2002年達(dá)到最小124.34萬噸。這主要得益于當(dāng)時強有力的節(jié)能減排政策,1998年《節(jié)約能源法》開始實施,從能源的生產(chǎn)到消費各個階段,減少污染物的排出,制止浪費。但到“十五”規(guī)劃后期,山東省工業(yè)二氧化硫排放量又迅速增長,僅2004年和2005年就增加了34.39%,2005年達(dá)到171.54萬噸,是近十年來的最高值,這主要源于“十五”規(guī)劃后期鋼鐵行業(yè)的爆炸式增長,2004年至2005年山東省鋼和生鐵產(chǎn)量分別增加了125.3%和132.95%,而鋼鐵行業(yè)是二氧化硫產(chǎn)生的主要來源之一。

“十一五”規(guī)劃時期,山東省實施了《關(guān)于防止高耗能行業(yè)重新盲目擴(kuò)張的通知》《關(guān)于遏制鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量增長過快的緊急通知》《山東省火力發(fā)電廠(熱電廠)二氧化硫污染防治實施方案(2004-2010)》和《關(guān)于加快推進(jìn)燃煤電廠脫硫工作的意見》等一系列淘汰落后產(chǎn)能和火電脫硫政策,通過強化政策約束機制和完善政策激勵機制,各級政府均加強二氧化硫排放治理力度,實現(xiàn)了二氧化硫排放量持續(xù)下降,到2010年工業(yè)二氧化硫排放量下降為138.29萬噸。然而“十二五”規(guī)劃開局之年,山東省工業(yè)二氧化硫排放量卻猛增了17.67%, 其后三年全省工業(yè)二氧化硫排放量逐步下降,2014年已回歸至2010年水平以下。

從相對角度看,1996年至2014年,山東省工業(yè)增加值增長了近10倍,而工業(yè)二氧化硫排放量還降低了12.7%,可謂成績斐然。據(jù)圖1所示,僅在1997年山東省萬元工業(yè)增加值二氧化硫排放量出現(xiàn)小幅增長,此后逐年下降,由1997年的195.04千克/萬元降到2014年的5.15千克/萬元,尤其是1998年至2003年期間下降最為迅速。近十年來,山東省工業(yè)二氧化硫排放強度呈平穩(wěn)下降狀態(tài)。

圖1　1996年至2014年山東省二氧化硫排放量和排放強度變化趨勢圖

總之,在各種影響因素綜合作用下,1996年至2014年期間,山東省工業(yè)二氧化硫排放量減少11.14萬噸,年均減少0.75%,但波動幅度較大。二氧化硫排放強度則呈逐年下降趨勢。

四、工業(yè)二氧化硫排放量變化的成因

為了進(jìn)一步探求各主要影響因素對二氧化硫排放波動的影響程度的大小,本部分利用對數(shù)平均Divisia指數(shù)法對該變化進(jìn)行分解。最終得到不同時期經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平等影響因素對二氧化硫排放量的影響,結(jié)果如表1所示。

1997～2014年期間,各種影響因素的作用方向及其程度存在較大差異,經(jīng)濟(jì)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化對二氧化硫排放量存在正向促進(jìn)作用,分別導(dǎo)致二氧化硫排放量增加了326.98萬噸和12.12萬噸,年均增加分別18.17%和0.6%;技術(shù)進(jìn)步和區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整對二氧化硫排放量存在反向抑制作用,分別導(dǎo)致二氧化硫排放量減少357.09萬噸和1.79萬噸,年均分別減少12.4%和0.1%。可見,經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)是促進(jìn)工業(yè)二氧化硫排放增加的主要因素,而技術(shù)效應(yīng)則是工業(yè)二氧化硫排放的重要抑制因素。這意味著,近些年山東省通過區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以實現(xiàn)節(jié)能減排的效果不是很理想。

從不同時期來看,各種驅(qū)動因素效應(yīng)指數(shù)存在明顯不同的變化趨勢,1997年至2014年山東省經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)指數(shù)在整個樣本期間相對比較穩(wěn)定且均大于1,說明經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張造成二氧化碳排放量的增加(詳見表1)。并且經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)指數(shù)均明顯大于其他效應(yīng)指數(shù),說明經(jīng)濟(jì)規(guī)模變動是導(dǎo)致二氧化硫排放量增加的最主要因素。“十五”和“十一五”時期的經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)指數(shù)明顯高于其他兩個時期,分別達(dá)到1.170和1.162,這十年是山東省經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要時期,年均經(jīng)濟(jì)增長率達(dá)到13.1%,造成了二氧化硫的大量排放。其中2004年經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)指數(shù)尤為突出達(dá)到1.227,相應(yīng)的二氧化硫增長量為28.72萬噸,二氧化硫排放發(fā)展指數(shù)達(dá)到1.210,這主要是由山東省當(dāng)年高達(dá)15.3%的經(jīng)濟(jì)增長速度導(dǎo)致二氧化硫量增加22.7%。

表1　1997～2014年山東省二氧化硫排放變化及其影響因素的影響程度　　單位:萬噸 %

1997年至2014年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)指數(shù)大于1,但在各期內(nèi)其作用并不穩(wěn)定,山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)指數(shù)與工業(yè)增加值在全省地區(qū)生產(chǎn)總值中所占的比重之間存在正向變動關(guān)系(詳見表1)。雖然整個時期內(nèi) “九五”和“十五”時期山東省工業(yè)增加值在全省地區(qū)生產(chǎn)總值中所占的比重由1996年的42.1%逐步增加到2005年的51.3%,致使該時期產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)指數(shù)大于1,該產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動趨勢促進(jìn)了二氧化硫排放;“十一五”和“十二五”時期山東省工業(yè)增加值在全省增加值中所占的比重由2006年的52%逐步下降到2014年的44.17%,引起該時期產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)指數(shù)率小1,該產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動趨勢抑制了二氧化硫排放。這意味著,近十年山東省通過淘汰落后產(chǎn)業(yè)等措施,使得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化,對二氧化硫減排起到了一定的效果,后續(xù)還可以在這方面尋找減排空間。

技術(shù)效應(yīng)指數(shù)與工業(yè)二氧化硫排放強度之間存在正向變動關(guān)系。表1可以看出技術(shù)效應(yīng)指數(shù)在整個時期也相對比較穩(wěn)定但均小于1,并且技術(shù)效應(yīng)指數(shù)均明顯小于其他效應(yīng)指數(shù)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)1997年至2014年期間技術(shù)效應(yīng)指數(shù)和二氧化硫排放指數(shù)表現(xiàn)出驚人相似的波動性,而技術(shù)效應(yīng)指數(shù)是污染防治與環(huán)境治理的綜合反映,這說明污染防治和環(huán)境治理是抑制山東省工業(yè)二氧化硫排放的決定性力量。“十一五”時期的技術(shù)效應(yīng)指數(shù)相對最小僅為0.831,即污染防治和環(huán)境治理使工業(yè)二氧化硫排放量降低了16.9%,而同期山東省工業(yè)二氧化硫排放強度由2005年的17.64千克/萬元下降到2010年的7.06千克/萬元,年均下降14.84%,尤其是2008年的技術(shù)效應(yīng)指數(shù)僅為0.770,致使當(dāng)年工業(yè)二氧化硫減排39.8萬噸。可見技術(shù)效應(yīng)的抑制作用大大地抵消了由經(jīng)濟(jì)增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整所造成的二氧化硫排放量增加,極大地減輕了經(jīng)濟(jì)增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對環(huán)境造成的壓力。

與其他三種效應(yīng)相比,區(qū)域結(jié)構(gòu)變動對工業(yè)二氧化硫排放量的影響最不顯著,也沒有明顯的規(guī)律性。除“九五”時期外,其他三個時期的區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)發(fā)展指數(shù)均大于1,但呈下降趨勢。影響最不顯著說明山東省區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整對二氧化硫減排作用甚微,而呈下降趨勢又說明從二氧化硫減排的角度講,山東省的區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)正趨于優(yōu)化。

五、結(jié)論

山東省二氧化硫工作取得較好效果,在經(jīng)濟(jì)保持高速增長的情況下1996年至2014年期間工業(yè)二氧化硫排放量反而年均減少0.75%。進(jìn)一步通過LMDI分析法測算了1996年至2014年期間各種主要影響因素對工業(yè)二氧化硫排放量變化的影響程度,研究結(jié)果表明:

第一,經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)指數(shù)與經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)展之間存在正向關(guān)系,即經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張必然導(dǎo)致工業(yè)二氧化硫排放量增加,且1996年至2014年期間由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)張導(dǎo)致二氧化硫排放量年均增長12.9%。所以,應(yīng)保持適度的經(jīng)濟(jì)增長規(guī)模,在實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的同時減輕節(jié)能減排壓力。美國自然資源保護(hù)委員會能源與氣候變化高級顧問楊富強認(rèn)為,要實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo),經(jīng)濟(jì)增速不能太低,也不能太高。經(jīng)濟(jì)增速在高于8.5%時,能耗會快速增加;經(jīng)濟(jì)增速如果過低,一些基本的能源消費不會減少,單位GDP能耗也不會下降很大,保持7.5%-8.5%左右的速度,對于節(jié)能比較有利。

第二,技術(shù)效應(yīng)指數(shù)和二氧化硫排放指數(shù)的波動性非常相似,這說明技術(shù)水平的變化是二氧化硫排放變動決定性力量,是1996年至2014年期間山東省工業(yè)二氧化硫排放量不升反降的重要因素。需要強調(diào)的是此處的技術(shù)水平主要體現(xiàn)了環(huán)境污染的防治與治理兩方面,即山東省環(huán)境污染的防治與治理工作在工業(yè)二氧化硫減排任務(wù)中起到非常關(guān)鍵的作用。但是技術(shù)效應(yīng)指數(shù)又表現(xiàn)出明顯的周期性,主要原因可能是該工作持續(xù)性相對較差。所以,山東省污染防治與環(huán)境治理工作應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn),并做到一定要長期貫徹實施。

第三,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)指數(shù)與工業(yè)增加值在地區(qū)生產(chǎn)總值中的比重之間存在正向關(guān)系,這意味著降低工業(yè)增加值在地區(qū)生產(chǎn)總值中的比重,就可以有效降低二氧化硫排放,特別是淘汰鋼鐵和煤電等行業(yè)中過剩和落后的生產(chǎn)單位,從而實現(xiàn)二氧化硫的減排。所以,未來應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),適當(dāng)控制工業(yè)規(guī)模的快速擴(kuò)張,同時優(yōu)化工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

第四,區(qū)域結(jié)構(gòu)效應(yīng)指數(shù)并無明顯的規(guī)律性,意味著地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整可能無助于二氧化硫減排。但是不同地區(qū)環(huán)境污染程度具有較大差異,無論從相對量還是絕對量的角度,魯中和魯西二氧化硫排放污染均相對較重。所以,未來應(yīng)加大魯中和魯西等地區(qū)的二氧化硫治理力度。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯:陳宇涵]

doi:10.3969/j.issn.1672-5956.2016.03.006

[收稿日期]2016-01-04

[基金項目]山東能源經(jīng)濟(jì)協(xié)同創(chuàng)新項目(2014SDXT013);國家統(tǒng)計局全國統(tǒng)計科學(xué)研究項目(2014LY060)

[作者簡介]賈小愛,1982年生,女,陜西眉縣人,山東工商學(xué)院講師,博士,研究方向為資源環(huán)境核算,(電話)0535-6904065。

[中圖分類號]X511

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1672-5956(2016)03-0032-06