“雙碳”目標下我國化學原料及化學制品制造業碳減排實證分析

孫玉鳳

（天津商業大學經濟學院， 天津 300134）

0 引言

一直以來，我國高度重視全球氣候問題，并于2020 年提出“雙碳”目標，致力于實現經濟社會綠色高質量發展。化學原料及化學制品制造業是我國制造業的重要組成部分，同時，也是六大高耗能行業之一，碳排強度突出，減排難度大，是國家重點關注的行業。化學原料及化學制品制造業低碳減排研究工作的進行，對于自身的綠色低碳轉型發展以及國家“雙碳”目標的實現都具有重要的現實意義。

1 文獻綜述

1.1 碳排放估算研究

要想實現“雙碳”目標，量化碳排放是關鍵。目前，對于碳排放的計量方法，國內外學者普遍采用以下三類方法：第一類是生命周期評價法（LCA），這是一種評估產品或系統的環境負荷的方法，適用于微觀層面的分析。Varun 等采用LCA 法通過對現有化石能源和基于發電系統的可再生能源的CO2生命周期分析，發現一些可再生能源系統，如太陽能光伏可以產生顯著的生命周期碳排放[1]。第二類是投入產出法（IOA），主要是在宏觀層面上基于投入產出表來核算經濟系統各部門產品與服務的直接與間接的CO2排放量。Tan等發現，將IOA 法與CEPA 法相結合，克服了CEPA只能考慮直接的CO2排放的缺點，可以在經濟體系中追蹤和適當核算經濟產品所體現的碳排放，有助于決策者提高洞察力[2]。第三類是排放因子法，依據《2006年IPCC 國家溫室氣體清單指南》中的能源排放因子進行計算，這種方法在測算碳排放方面被各國廣泛應用。何洋洋和魏振香根據IPCC 提供的公式，對2001—2019 年中國工業碳排放進行測算，發現在工業領域進行嚴格的環境管控，可以實現經濟與環境協同發展[3]。

1.2 碳排放影響因素研究

目前，針對碳排放影響因素的研究通常借助于各類模型。其中，對研究的影響因素進行建模分析時常采用STIRPAT 模型，該模型具有動態分析的優點，并且可以進行彈性分析，因而被廣泛應用。孫敬水等在采用擴展后的STIRPAT 模型對影響我國經濟低碳發展的因素進行研究時發現，人均生產總值是促進碳排增加的最大影響因素，而能夠最大程度對碳排放增長起到抑制作用的因素是能源強度變動[4]。

1.3 行業低碳減排策略研究

對于低碳減排的策略，有學者認為，應大力發展除碳技術，包括脫碳技術、零碳技術和碳匯技術等通過科研創新，達到減排效果[5-6]。范秋芳和張園園研究發現，實施碳排放交易政策可以顯著提高碳生產率，應當加強對碳市場的管理，不斷完善碳排放交易政策，引導高排放行業加入碳市場[7]。

可以發現，以往學者們進行的研究層面大多基于國家層面或者省級層面的各行業的綜合碳排放，而對于某一個特定的行業的研究相對較少。目前，對于化學原料及化學制品制造業碳排放的實證研究更是較為少見。鑒于此，本文通過改進的排放因子法估算我國2007—2019 年化學原料及化學制品制造業的CO2排放量，并應用STIRPAT 模型對影響碳排放的各種因素進行建模分析，研究內容對于我國化學原料及化學制品制造業的碳減排及綠色低碳轉型發展，具有重要的理論意義及現實意義。

2 研究方法及數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 CO2 排放量估算方法

根據IPCC 提供的測算碳排放的方法，結合所研究行業的特點，采用排放因子法對化學原料及化學制品制造業的CO2排放量進行估算，如式（1）所示：

式中：C為碳排放總量，萬t；i為能源種類，包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然氣，共8種；Ci為第i種能源的碳排放量，萬t；Ei為第i種能源的消費量，萬t；Qi為第i種能源的熱值，kJ/kg；Fi為第i種能源的碳排放系數，t 碳/TJ；Ri為第i種能源的碳氧化率。

2.1.2 CO2 排放影響因素彈性分析建模

為了更好地研究各影響因素對化學原料及化學制品制造業CO2排放的具體作用機理以及各因素之間的制約關系，建立STIRPAT 模型進行回歸分析。STIRPAT 模型是基于IPAT 模型進行拓展的模型[8]，克服了原模型研究因素固定化、采用恒定彈性系數的缺點，可以根據研究的需要增減分解影響因素，并對各影響因素的彈性進行分析。其具體表達形式為：

式中：I為環境負荷；P為人口規模；A為富裕程度，T為技術水平；a為該模型的系數；b、c、d分別為各影響因素的指數；e為模型誤差。為消除異方差，對模型進行對數變換：

根據本文研究的需要，對模型（3）中的變量進行相應的調整與拓展，改進后的模型如下：

式中：C為碳排放量；P為制造業年平均從業人數，表示制造業的勞動力規模；A為化學原料及化學制品制造業年產值，表示化學原料及化學制品制造業發展狀況；T為化學原料及化學制品制造業年產值與主要能源（煤炭、焦炭、原油）消耗量的比值，表示化學原料及化學制品制造業的能源效率；IS為化學原料及化學制品制造業年產值與制造業年產值的比值，表示產業結構；ES為煤炭占主要能源消費比，表示化學原料及化學制品制造業的能源結構；β0為常數項；β1、β2、β3、β4、β5為彈性系數；μ 為模型的隨機誤差項。

2.2 數據來源與說明

本文所需能源數據均來自《中國統計年鑒》《中國能源統計年鑒》，化學原料及化學制品制造業產值、制造業產值以及制造業年平均從業人數等相關數據來自于《中國工業統計年鑒》《中國統計年鑒》。對于制造業行業的分類標準，參考《中華人民共和國國家標準》GB/T 4754—2017。

3 CO2 排放估算與影響因素彈性分析

3.1 CO2 排放估算結果

2007—2019 年，我國經濟社會實現了飛速發展。隨著需求的不斷上漲，第二產業得到迅猛發展。但在此期間，化學原料及化學制品制造業在不斷發展的同時，其碳排放量也在逐年攀升，如圖1 所示。總體來看，碳排放量在2012—2015 年間增速最快。2015 年后，行業碳排放量在較高的水平上逐漸穩定。

圖1 2007—2019 年化學原料及化學制品制造業CO2 排放

3.2 影響因素彈性分析—STIRPAT 模型

3.2.1 單位根檢驗

為避免出現“偽回歸”，需驗證所選用的時間序列數據是否平穩，借助ADF 檢驗，對變量是否存在單位根進行檢驗。根據SIC 值確定滯后項，并根據AIC、SC和HQ 信息準則，選擇最優的檢驗類型，得到檢驗結果，如表1 所示。

表1 ADF 單位根檢驗結果

由表1 可以看出，對原始數據進行一階差分處理后，在5%的顯著性水平下，所有變量的ADF 值均通過檢驗。因此，原始時間序列數據為一階差分平穩序列。

3.2.2 協整檢驗

采用E-G 兩步法對時間序列進行協整檢驗，通過OLS 回歸后，得到協整方程如下：

對模型進行OLS 回歸后，得到殘差序列。采用AEG 檢驗殘差序列的平穩性，結果如表2 所示。

表2 殘差序列AEG 檢驗結果

檢驗結果在5%的顯著性水平下，殘差序列通過檢驗，表明原時間序列具有顯著的協整關系，可以進一步對模型進行回歸分析，不會出現“偽回歸”現象。

3.3 共線性檢驗

為了防止各解釋變量間存在多重共線性，使得模型的系數失去意義，需要進行共線性檢驗。對變量之間的相關性進行檢驗，對各變量之間的相關系數進行計算，結果如表3 所示。

表3 相關系數矩陣

表3 中各相關系數的絕對值均＜0.8，表明解釋變量間存在較弱的相關性。進一步計算各變量的VIF值，通過方差膨脹因子法，對各解釋變量間是否存在嚴重的多重共線性進行判斷，結果如表4 所示。

表4 方差膨脹因子檢驗結果

經驗表明，當方差膨脹因子＞10 時，解釋變量間存在嚴重的多重共線性。根據表4 的計算結果，各解釋變量的VIF 值均＜10，說明各解釋變量間不存在嚴重的多重共線性，可以對該模型進行進一步分析。

3.4 回歸結果分析

通過以上分析，可以判定回歸方程的擬合效果較好，能夠反映化學原料及化學制品制造業CO2排放量與各影響因素之間的關系。從擬合結果上看，勞動力規模、化學原料及化學制品制造業的發展、產業結構與能源結構均與CO2的排放呈現出正相關關系，能源效率則呈現出負相關關系。

根據實證結果可以看出，化學原料及化學制品制造業的行業發展狀況對CO2排放的影響最大，彈性系數為0.970 2，表明在其他條件不變的情況下，化學原料及化學制品制造業的行業產值每增加1%，CO2排放相應增加0.970 2%。伴隨著化學原料及化學制品制造業的飛速發展，對于各種能源材料的需求越來越大，導致碳排放也不斷增加。能源結構的彈性系數為0.489 5，表明目前的能源結構無法達到減排目的，進一步改善能源結構對于控制行業碳排放意義重大。目前，化學原料及化學制品制造業能源主要以煤炭、焦炭和原油等高污染能源為主，不利于行業碳排放的控制，加快清潔能源開發利用，將會有效改善目前的能源結構。勞動力規模、產業結構的彈性系數分別為0.108 9、0.058 3，這兩個因素也對碳排放的控制造成壓力。能夠有效抑制該行業碳排放增長的因素是能源效率，能源效率的彈性系數為-0.957 9，即在其他條件不變的情況下，能源效率每提升1%，將會使CO2排放量降低0.957 9。

4 結論與建議

4.1 結論

重化工行業的節能減排及綠色發展，一直以來是國家關注的重點，也是行業發展的難點，隨著“雙碳”目標的提出，更是對各個行業的轉型發展提出了更高的要求。研究發現，我國化學原料及化學制品制造業CO2排放量在2007—2019 年間，前期高速增長，到2015 年之后，CO2排放量逐漸趨于穩定。但是，排放量仍然處在較高水平上，行業的碳減排狀況依舊不容樂觀。基于STIRPAT 模型建模分析發現，在其他因素不變的情況下，勞動力規模、行業發展狀況、能源效率、產業結構和能源結構每變動1%，引起CO2排放量相應變動為0.108 9%、0.970 2%、-0.957 9%、0.058 3%和0.489 5%。可以看出，提高能源效率成為行業碳排放的驅動因素。

4.2 建議

1）加大科技研發及創新力度，提高能源整體利用效率。一方面，企業要加大研發投入，針對自身的需求狀況，積極建設創新服務平臺，堅持產學研相結合，并加強與國內外行業領先企業的交流與合作，注重學習其先進的技術手段。另一方面，企業應注重對復合型人才的引進與培養，同時，加強節能降耗技術的推廣與使用，發展清潔能源技術，購進先進的生產設備，針對生產過程中存在的嚴重耗能問題制定有效的解決方案，降低生產過程中能源的損耗，進一步提高能源的利用效率。

2）優化能源結構，進行清潔低碳轉型。本文研究發現，當前能源結構不合理是導致行業碳排放增加的重要影響因素。主要原因在于目前化學原料及化學制品制造業在日常生產過程中所需要的能源依舊以煤炭、焦炭和原油等基礎能源為主，屬于高碳型的能源結構。要實現行業綠色發展，促進能源結構的清潔低碳化轉型尤為重要。要注重對煤炭等能源的清潔高效利用，并逐步加大對天然氣、電能等清潔能源的開發利用，以低碳能源代替高碳能源，逐步調整化學原料及化學制品制造業的能源結構，實現低碳化轉型。