山西省重點行業碳排放情況的LMDI分析和聚類評價

楊　昆，王永勝，劉翠玲（山西省科學技術情報研究所，山西太原030001）

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山西省重點行業碳排放情況的LMDI分析和聚類評價

楊昆，王永勝，劉翠玲（山西省科學技術情報研究所，山西太原030001）

針對山西碳排放省情，運用對數平均迪氏分解（LMDI）方法構建了重點行業碳排放的分解等式，研究山西省重點行業的結構效應、強度效應、產出效應、碳排放效應對山西省碳排放量的影響，并根據行業碳排放量運用聚類分析法將行業分為三類，得出山西省經濟落后的原因和需重視煤炭開采洗選業減排的結論。

山西省；碳排放；LMDI；煤炭開采洗選業；聚類分析

2012年，山西煤炭工業的貢獻率占全省經濟的56.6%，但由于過于依賴煤炭資源，使山西形成以能源原材料為主導和支柱的產業結構。水電、天然氣等清潔能源產業比重又相對較低。2011年山西人均碳排放量為2.8t，而國家人均碳排放量為1.73t，高于全國平均水平，屬于我國工業污染嚴重地區。

預后較好的能源消費效應分解方法的方法為對數平均Divisia因素分解法（LMDI）［1］，張建華和鞠曉峰（2012）用LMDI分解法從能源結構效應、能源強度效應、產業結構效應三方面對石化產業的碳排放進行了解耦分析［2］，王成勇（2013）運用對數平均分解法分析得出了產業結構效應是甘肅能源消費增長的主要原因［3］。本文分階段地分析了2007～2013年間消費能源全行業的碳排放量增長因素的變動趨勢，并分析了全階段山西省分行業碳排放量增長的因素，并用SPSS統計軟件中的聚類分析法評選重點需要減排的行業。

1　數據的選擇和LMDI分解過程

1.1數據來源

數據來源于2008～2013年的《山西統計年鑒》中的山西省34個重點行業①的能源消費總量和工業增加值數據。首先使用CPI指數將工業增加值換算為1978年為基期的實際值，由于統計年鑒中的能源消費總量已經屬于煤炭、電力、焦炭、汽油、柴油消費量按照折標系數進行的加總，故可以只將分行業能源消費總量作為分析因素，即只需考慮原煤形式的CO2排放系數。由于各排放源的CO2排放系數屬于不變值，故《2006 年IPCC國家溫室氣體清單指南》中的CO2排放系數不會過期，其計算公式為：

每萬噸標煤CO2排放量=萬噸標煤熱值×C排放系數×碳氧化因子×（44/12）×1000=0.00000293076×104tC/GJ×0.00000258× 104tC/GJ×1×（44/12）×1000=2.7725×104tCO2/104t。

1.2變量定義

各變量的定義如表1。

表1　各變量定義及單位

1.3LMDI分解過程

對數平均Divisia因素分解法（LMDI）具有易轉換、富有經濟意義、前后一致等諸多優點，設山西省碳排放量模型如公式（1）所示：

1.4加法分解式

為了觀察碳排放量的增長變化，故構建加法分解式：LMDI分解式為：

由公式（2）可見，△Ces、△Cei、△Cis、△Cce分別為能源行業結構、行業能源強度、產業結構和產業碳排放系數的變動對碳排放量的影響，即結構效應、強度效應、產出效應、碳排放效應。

2　碳排放量分階段分解結果

將2007～2013年分為5個階段，對山西省所有重點行業碳排放量的增長因素加總后，得出分解計算結果見表2、圖1。

表2　各因素對重點行業碳排放量的影響

如圖1所示，根據LMDI分解結果，在四種效應的作用和變化下，山西省重點行業的碳排放量在2007～2008年、2008～2009年是負增長的以外，2009～2010年、2010～2011年、2011～2012年、2012～2013年是正增長的。

3　碳排放量分行業分解結果

根據加法分解結果，2007～2013年山西省重點行業碳排放量減少了約10514.11萬t，按照行業計算出了2007～2013年全階段的結構效應、強度效應、產出效應、碳排放效應。

圖1　各因素對碳排放量的影響

3.1影響因素的行業特征

2007～2013年間，山西省煤炭開采和洗選業的結構效應使碳排放量增加了3862.4021萬t，而石油加工、煉焦和核燃料加工業、有色金屬礦采選業、化學原料和化學制品制造業的結構效應分別減少了碳排放量2604.5155萬t、113.8303萬t、191.9412萬t。山西省煤炭開采和洗選業、黑色金屬礦采選業、有色金屬礦采選業的強度效應使碳排放量分別減少了1645.4282萬t、216.9488萬t、118.5627萬t，石油加工、煉焦和核燃料加工業和化學原料、化學制品制造業強度效應增加了碳排放量1784.9278萬t、609.9928萬t、161.5258萬t。山西省煤炭開采和洗選業、黑色金屬礦采選業、化學原料和化學制品制造業、農副食品加工業的的產出效應使碳排放量增加了8302.0067萬t、380.7481萬t、787.5690萬t、161.5258萬t，石油加工、煉焦和核燃料加工業產出效應使碳排放量減少了2565.3589萬t。山西省煤炭開采和洗選業黑色金屬礦采選業、化學原料和化學制品制造業、農副食品加工業的碳排放效應使碳排放量增加了 6656.5784萬t、163.7993萬t、1397.5618 萬t、104.5510萬t，石油加工、煉焦和核燃料加工業的產出效應使碳排放量減少了780.4310萬t。

3.2行業碳排放量聚類分析

煤炭開采和洗選業、黑色金屬冶煉和壓延加工業、石油加工、煉焦和核燃料加工業、有色金屬冶煉和壓延加工業的出鏡率最高，尤其是煤炭開采和洗選業。

為了研究2007～2013年間山西省各重點行業的碳排放量增長情況，運用SPSS軟件中的聚類分析法進行分析，聚類數選擇3。通過聚類樹形圖（見圖2）可以看出，煤炭開采和洗選業為第一類行業，碳排放量增長最多；石油加工、煉焦和核燃料加工業、有色金屬冶煉和壓延加工業為第三類行業，碳排放量減少最多；其他行業為第二類行業。

圖2　2007～2013年間山西省各行業的碳排放增長量聚類樹形圖

4　研究結論和減排路徑

4.1行業影響因素的關聯

通過表3得知：①結構效應與強度效應呈逆向變化。②產出效應也與強度效應呈逆向變化。③結構效應與產出效應呈同向變化。④碳排放效應與另三種效應皆呈同向變化。

表3　2007～2013年山西省影響因素增加或減少碳排放量達千萬噸以上的行業

4.2高影響力行業的減排路徑

對于煤炭開采和洗選業，應繼續完善煤礦礦權的審批制度，征收科斯條件下的庇古稅使此行業污染的外部成本內部化。在煤礦的破壞區發展綠色文化產業。對于石油加工、煉焦加工業，山西省汽車用油基本已經提高到國四標準，提高了石油加工行業的減排技術，但也增加了其成本，縮小了其生產規模。應限制有色金屬礦產的出口，防止我國稀土資源的流失。對于黑色金屬冶煉和壓延加工業、在未來混凝土建筑、鋼結構建筑以及汽車普及的前提下，應發展高附加值的黑色金屬產品。

5　結語

山西省情可定性為工業化的起步階段，在21世紀應該充分發揮后發優勢，三次革命并舉。例如2014年山西省的GDP總量在我國已經由倒數第12名降為倒數第9名。不同行業應沿著“單邊突破”、“漸進式提升”和“跨越式發展”的不同路徑調整結構、改進技術和變革制度。

注：①未選取某些行業的數據，但是某些行業的碳排放量是巨大的，如農林牧漁業、某些輕工業、建筑業、交通運輸和人民生活產業。

［1］Ang B.W，ZhangF.Q，ChoiK.H.Factorizing Changes in Energy and Environmental Indicators through Decomposition［J］.Energy，1998（6）：489～495.

［2］張建華，鞠曉峰.基于LMDI的中國石化產業CO2排放的解耦分析［J］.湖南大學學報：自然科學版，2012，39（10）：98～102.

［3］王成勇.甘肅省能源消費的因素分解分析［J］.開發研究，2013（5）：23～25.

楊 昆（1984-），男，山西臨汾人，經濟學碩士，山西省科學技術情報研究所助理研究員，研究方向為可持續發展戰略。

F206

A

2095-2066（2016）10-0003-02

本文系山西省科技攻關項目“山西省重點行業節能減排關鍵技術選擇——煤炭清潔高效利用技術”（20140313007-1）的階段性成果。

2016-3-8