湖北省建筑業(yè)碳排放測度及影響因素研究

蔡 園，劉 琦，陳 俊，陶文超，閃騰宇，胡 純

(武漢輕工大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

1 引言

中國是世界上第一大碳排放國，據(jù)2021版《BP世界能源統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)表明[1]，2020年我國CO2排放量達到9.8993×109t，較2019年增加了0.6%。這對于實現(xiàn)《國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中提出的“制定2030年前碳排放達峰行動方案”有著巨大的壓力。隨著我國城市化進程的加快，建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，2020年，我國建筑業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重達到7.2%，建筑業(yè)在我國CO2排放中所占的比例較高。“十四五”規(guī)劃指出深入推進建筑領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型，因此，探究建筑業(yè)碳排放的時序變化情況及影響因素，不僅有助于各地區(qū)制定科學(xué)的碳減排措施，而且對于了解建筑業(yè)碳排放的途徑具有極其深遠的意義。

目前，國內(nèi)外諸多學(xué)者已對建筑業(yè)碳排放進行了測算與分析。Conrado ADM等[2]測算了巴西建筑業(yè)CO2減排的成本效益；Kim TH等[3]利用韓國國家能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，研究了韓國建筑業(yè)能源消費產(chǎn)生的溫室氣體；Huang L等[4]利用世界環(huán)境投入產(chǎn)出表對全球40個國家建筑活動造成的CO2排放水平進行了探索和比較；趙冬蕾等[5]基于2007～2016年中國建筑業(yè)碳排放的面板數(shù)據(jù)，采用脫鉤模型分析了能源結(jié)構(gòu)、能源效率、價值創(chuàng)造、碳排放強度的脫鉤程度，并在此基礎(chǔ)上對區(qū)域碳排放脫鉤潛力進行評價；王幼松等[6]采用SBM模型，計算了我國2008～2017年各省建筑業(yè)能源效率；王靜雯[7]通過構(gòu)建西北五省(區(qū))建筑業(yè)的完全碳排放的測算模型，估算西北建筑業(yè)的碳排放量，并運用LMDI分析4個驅(qū)動因素對建筑業(yè)完全碳排放的影響；閆輝等[8]建立了建筑業(yè)碳排放強度影響因素多元回歸模型，并以我國建筑業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)為例進行實證分析。

為完成2030年碳達峰的宏偉目標，必須結(jié)合各省不同的具體情況，分析不同行業(yè)碳排放的影響因素，從而提出具有針對性的碳減排對策。湖北省作為我國中部地區(qū)的重要省份，近年來，省域經(jīng)濟高速發(fā)展，同時建筑業(yè)也發(fā)展迅猛，隨之帶來了碳排放量不斷增加的溫室效應(yīng)問題。基于此，本文以湖北省為研究對象，通過合理選擇主要建筑業(yè)碳排放源，構(gòu)建建筑業(yè)碳排放測算模型，對2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放量進行估算，運用LMDI因素分解模型探討湖北省建筑業(yè)碳排放量的驅(qū)動因素。從而為湖北省建筑業(yè)低碳轉(zhuǎn)型探索道路，自下而上全面推動落實國家自主貢獻目標的省域碳達峰行動。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

2.1.1 建筑業(yè)碳排放測度方法

對于建筑業(yè)碳排放量的核算，參考已有研究理論，將建筑業(yè)碳排放分為直接碳排放與間接碳排放兩部分。直接碳排放為建筑業(yè)本身活動過程所產(chǎn)生的碳排放，主要包括在建筑設(shè)計、施工等階段直接消耗的石油、煤炭、天然氣以及電力等各種能源所產(chǎn)生的碳排放，建筑業(yè)間接碳排放主要包括鋼材、水泥、木材、玻璃及鋁材等建筑材料在生產(chǎn)及運輸中所產(chǎn)生的碳排放。其中，由于鋼材、木材、玻璃和鋁材可以回收利用，實際碳排放核算需要考慮建筑材料的回收率。

本文根據(jù)IPCC的碳排放估算方法，構(gòu)建了湖北省建筑業(yè)碳排放量的估算模型：

C=Cdir+Cindir=Ce+Cp+Cindir

(1)

式(1)中，C、Cdir、Cindir分別為建筑業(yè)碳排放總量、直接碳排放量和間接碳排放量；Ce、Cp分別為化石能源碳排放量和電力能源碳排放量；Ei、NCVi、Di、Oi分別為第i種化石能源的終端消費量、平均低位發(fā)熱值、碳含量、碳氧化率；P和K分別為電力能源消費量以及電力CO2排放系數(shù)；Mj、Fj、Rj分別為第j種建筑材料消耗量、建筑材料CO2排放系數(shù)以及建筑材料回收系數(shù)。

2.1.2 建筑業(yè)碳排放影響因素分解模型

為了厘清湖北省建筑業(yè)碳排放的驅(qū)動因子，本文結(jié)合建筑業(yè)碳排放核算體系包括直接排與間接排放，采用Ang改進的LMDI 因素分解模型。并將其與擴展后的Kaya恒等式相結(jié)合，模型分解出能源消費直接碳排放強度、單位面積能耗、單位產(chǎn)值創(chuàng)造能力、間接碳排放強度、建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模5個建筑業(yè)碳排放影響因素指標。基于核算方法的改進，將建筑業(yè)間接碳排放作為單獨的因素，從而研究它的影響，擴展模型為：

C=Cdir+Cindir

=F×H×I×GDPcons+K×GDPcons

(2)

根據(jù)Ang提出的LMDI分解法，假設(shè)C0和Ct分別表示基期和第t期湖北省建筑業(yè)碳排放總量，則第t 期相對于基期的碳排放總值的變化值可以表示為：

ΔC=Ct-C0

=ΔCF+ΔCH+ΔCI+ΔCK+ΔCGDPcons

(3)

湖北省建筑業(yè)碳排放增量在 LMDI 模型下被完全分解，具體分解結(jié)果如下：

能源消費直接碳排放強度因素：

(4)

單位面積能耗因素：

(5)

單位產(chǎn)值創(chuàng)造力因素：

(6)

間接碳排放強度因素：

(7)

建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模因素：

(8)

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本文涉及的主要數(shù)據(jù)如湖北省建筑業(yè)原煤、汽油、柴油、燃料油、電力等5種能源的消費量來自歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》。各種能源的平均低位發(fā)熱量來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》，碳含量參考《2006 IPCC國家溫室氣體清單指南》，碳氧化率的數(shù)據(jù)參考我國編制的《省級溫室氣體清單編制指南》。電網(wǎng)碳排放因子來源于我國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2019年度減排項目中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子》。

湖北省地區(qū)生產(chǎn)總值與湖北省建筑業(yè)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)來自于歷年《湖北省統(tǒng)計年鑒》，考慮到湖北省經(jīng)濟發(fā)展過程中價格變化的因素，本文將建筑業(yè)生產(chǎn)總值以2006 年為基期進行可比價處理。湖北省主要建筑材料消耗量和房屋施工面積數(shù)據(jù)來自于歷年《中國建筑業(yè)統(tǒng)計年鑒》。建筑材料碳排放系數(shù)及回收系數(shù)參考孫文[9]、馮博[10]等人研究，如表1所示。

表1 主要建筑材料碳排放系數(shù)和回收系數(shù)

3 結(jié)果與分析

3.1 湖北省建筑業(yè)碳排放時序演變規(guī)律分析

依據(jù)上述建筑業(yè)碳排放核算模型，計算得到湖北省建筑業(yè)碳排放時序結(jié)果，如表2所示。2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放總量變化分3 個階段，呈先上升后下降趨勢。2006～2010年處于穩(wěn)中有升階段，2011～2014 年處于急劇增長階段，2015～2019年處于波動下降階段。其中2014年建筑業(yè)碳排放總量達到峰值17651.99萬t，其次是2016年，2008年最低為3242.35 萬t。2011與2012年碳排放的迅猛增加是由于我國有效應(yīng)對國際金融危機，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，投資基建，增加全社會固定資產(chǎn)投入；同時，隨著居民居住條件改善，房地產(chǎn)行業(yè)蓬勃發(fā)展，我國建筑業(yè)產(chǎn)值高速增長。“十三五”以來，隨著生態(tài)文明理念的逐步實施，國家積極推進溫室氣體減排政策，從而使得湖北省建筑業(yè)碳排放量逐步回落。

表2 2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放量時序變化

從碳排放構(gòu)成上可以看出，2006～2019年湖北省建筑業(yè)間接碳排放占比逐漸提高，間接排放是建筑業(yè)碳排放的主要來源，其中2012～2019年間接排放占比均超過95%。

由上述測度可以得出2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放強度的時序動態(tài)變化趨勢，圖1可以看出：研究期間湖北省建筑業(yè)碳排放強度呈下降-上升-下降的波動態(tài)勢。由2006年的 7.76 t/萬元逐年減小至 2010年的 4.95 t/萬元，年均下降率9.05%；隨后湖北省建筑業(yè)碳排放強度暴增至2012年的16.74 t/萬元，年均增長率119.09%；近年來，碳排放強度穩(wěn)步回落，下降至2019年的8.87 t/萬元，這表明建筑業(yè)產(chǎn)值的增長率大于碳排放的增長率。

圖1 2016～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放強度

3.2 湖北省建筑業(yè)碳排放影響因素分析

為了清晰地反映碳排放影響因素隨時間的變化趨勢，在時間維度上分解2006～2019年間湖北省建筑業(yè)碳排放的影響因素。結(jié)合碳排放LMDI因素分解模型，實證分析能源消費直接碳排放強度、單位面積能耗、間接碳排放強度、建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模等5個影響因素的逐年效應(yīng)及綜合效應(yīng)，如表3所示。

表3 湖北省建筑業(yè)碳排放LMDI因素分解結(jié)果 萬t

由分解結(jié)果可知，能源消費直接碳排放強度、單位產(chǎn)值創(chuàng)造力、間接碳排放強度以及建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模是促進湖北省建筑業(yè)碳排放增加的因素，是正效應(yīng)；而相反單位面積能耗是抑制湖北省建筑業(yè)的碳排放增加的因素，是負效應(yīng)。從影響程度上看，根據(jù)絕對值大小判斷，2006～2019年間5項影響因素的影響程度大小排序為：建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模>單位面積能耗>單位產(chǎn)值創(chuàng)造力>能源消費直接碳排放強度。建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模的增長是拉動湖北省建筑業(yè)碳排放增加的主導(dǎo)因素。間接碳排放強度的累積效應(yīng)雖然最小，但是年度效應(yīng)波動較大，有正有負。

各個碳排放影響因素在不同年份對湖北省建筑業(yè)碳排放變化的影響程度是不同的。從分解結(jié)果逐年效應(yīng)來看，能源消費直接碳排放強度對湖北省建筑業(yè)碳排放增加有促進作用，除了在2008～2009、2010～2011為負值，其它年度變化均為正值，表明建筑行業(yè)能源消費量在研究時序區(qū)間逐漸增加。單位面積能耗在抑制湖北省建筑業(yè)碳排放方面起了不可忽視的作用，表明“十二五”與“十三五”期間湖北省建筑業(yè)節(jié)能水平逐步提高，單位建筑面積的能耗大幅下降。單位產(chǎn)值創(chuàng)造力對湖北省建筑業(yè)碳排放有一定的促進影響，特別在“十二五”與“十三五”期間正影響較大，表明近年來湖北省房屋建造能力逐漸提升。間接碳排放強度在“十一五”期間均為負值，大大抑制了湖北省建筑業(yè)碳排放，在“十二五”與“十三五”變化較大，表明受國內(nèi)外經(jīng)濟影響，湖北省建筑業(yè)材料消耗量波動較大。建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模的各年度效應(yīng)均為正值，且絕對值較大，表明建筑業(yè)經(jīng)濟增長對湖北省建筑業(yè)碳排放的增長起到了持續(xù)拉動的作用，經(jīng)濟增長的同時也產(chǎn)生了大量的溫室氣體。

4 結(jié)論

本文通過測度湖北省 2006～2019年間的建筑業(yè)碳排放量，進而運用LMDI模型對建筑業(yè)碳排放的影響因素進行了分析，得出以下結(jié)論。

(1)2006～2019年間湖北省建筑業(yè)碳排放總量呈先上升后下降趨勢，從2006年的3242.35 萬t上升到2014年的峰值17651.99 萬t，隨后逐步回落到2019年的14897.75 萬t。其中，間接排放是建筑業(yè)碳排放的主要來源。

(2)2006～2019年間湖北省建筑業(yè)碳排放強度呈先下降、隨后上升再下降的波動態(tài)勢。近年來湖北省建筑業(yè)產(chǎn)值的增長率大于碳排放的增長率。

(3)2006～2019年湖北省建筑業(yè)碳排放影響因素中，有4個因素對建筑業(yè)碳排放增加起促進作用，有1個因素對建筑業(yè)碳排放增加起抑制作用，其中建筑業(yè)經(jīng)濟規(guī)模是湖北省建筑業(yè)碳排放增加的最主要影響因素，單位面積能耗是有效抑制建筑業(yè)碳排放增加的重要因素。