中國潤滑油生態足跡測算及影響因素研究

于 楠，孫仁金，藍興英，劉德峰

（1．中國石油大學（北京）經濟管理學院，北京 102249；2．中油國際（伊朗）MIS項目公司）

溫室氣體排放導致生態環境不斷惡化，并日益威脅到全球的可持續性發展[1]。Nathaniel認為人類通過消耗能源、食物、水和基礎設施對生態系統造成危害，對環境產生不利影響[2]。生態足跡可被視為衡量環境退化的重要指標[3-5]，其已被廣泛應用于旅游[6]、城市交通[7-8]、水資源供求[9-11]等領域的評價。生態足跡的計算方法有3種：綜合法、成分法和投入產出法。綜合法適用于全球、區域和國家層次的生態足跡研究[12-14]；成分法適用于計算小尺度的生態足跡，比如農村、小區、公司、學?；蚱渌麊雾椈顒覽15-17]；投入產出法最早由Bicknell等學者提出并于2001年被改進[18]。在能源生態足跡測算方面，學者主要集中在省域和縣市區層面，采用碳匯法進行計算[19-21]。在能源生態足跡影響因素研究方面，學者主要采用空間計量方法研究其空間效應[22-24]。

物體之間只要有運動就會有摩擦，而潤滑油可以有效減少摩擦，因此潤滑油被看作行業和宏觀經濟運行的重要衡量標準。潤滑油作為高端制造業必不可少的原料，發揮著巨大的作用。中國是世界上最大的潤滑油消費國之一，其消費仍有較大的增長潛力。測算潤滑油生態足跡并找出其主導影響因素，對國家和行業都具有極大意義。本課題基于生態足跡理論，在傳統的化石能源地定義中加入草地，克服傳統定義忽視草地在吸收溫室氣體方面的能力，然后基于碳循環的視角測算中國潤滑油生態足跡，最后采用偏最小二乘回歸模型研究影響中國潤滑油生態足跡的主要驅動因子。

1 基于碳循環的潤滑油生態足跡測算

1．1 化石能源地定義修正

化石能源碳循環主要是化石能源燃燒釋放出CO2，CO2進入大氣后被地球植被吸收儲存在體內，除去小部分的碳供給植物自身的自養呼吸外，剩余的即為植被的凈初級生產量（NPP）。植物通過枯損及燃燒重新把碳釋放到土壤碳庫及大氣碳庫中去，最終儲存在植物體內的就是凈生態系統生產量（NEP）。在陸地生態系統中，隨著植被、土壤類型和氣候帶不同，碳庫存在很大的區域差異。表1為全球植被和地表1 m深度土壤的碳蓄積量，其中植被碳蓄積量數據是全球植被碳蓄積量的多年平均值[25]。

表1 全球植被和地表1 m深度土壤的碳蓄積量

傳統的生態足跡理論將化石能源地定義為“用于吸收化石能源燃燒排放的溫室氣體的森林”[26]。從表1可知：草原的碳蓄積量僅次于森林，兩者合計占全球陸地表層植被總碳蓄積量的93．12%；世界草地面積為3．50×109hm2，占全球陸地面積的23．18%?？梢?，草地在土地利用類型中占據較大份額，故本課題將草地加入化石能源地的定義中。

1．2 潤滑油生態足跡計算步驟

潤滑油生態足跡指用于吸收潤滑油燃燒所排放CO2的森林和草地的面積。在新化石能源地定義下，潤滑油生態足跡計算步驟見圖1。

圖1 潤滑油生態足跡計算流程

1．2．1 森林及草地的年均NEP

年均NEP能夠反映植被的固碳能力，即單位時間內單位面積的植被吸收化石能源燃燒排放的碳量。由熱帶森林、溫帶森林和北方森林的NEP和面積（見表1），采用式（1）計算得到世界森林一年內的平均為3．81t／（hm2·a）。

式中：NEPfi為某類森林一年內的 NEP，t／（hm2·a），熱帶森林、溫帶森林和北方森林的NEPfi分別為5．90，4．50，0．60 t／（hm2·a）[27]；Afi為某類森林的面積，hm2；i為某類森林的編號；n＝3。

鑒于森林和草地碳蓄積量是在同一個周期內進行的，故可認為兩者碳蓄積量的比例等于它們吸收CO2量的比例。根據二者面積及碳蓄積量的比例關系，按式（2）計算得到世界草地一年內的平均為0．95 t／（hm2·a）。

式中：Af／Ag為森林總面積和草地總面積的比值；Gg／Gf為草地總碳蓄積量和森林總碳蓄積量的比值。

1．2．2 潤滑油碳排放量計算

潤滑油的碳主要以CO2的形式排放，其平均熱值、碳排放系數、燃燒后碳排放量（平均燃燒熱值系數與碳排放系數的乘積）及CO2排放量見表2[28]。

表2 潤滑油燃燒后的碳排放量

1．2．3 潤滑油生態足跡計算

吸收1 t CO2所需植被面積可以通過森林和草地對碳的吸收能力計算而得，結果見表3。由表1可知，森林和草地的碳蓄積量分別占全球植被總碳蓄積量的77．03%和16．09%，二者之比為82．72∶17．28。故，1 t CO2分兩部分被吸收，82．72%被森林吸收，17．28%被草地吸收。

表3 吸收1 t CO2所需的植被面積

由表3可知，吸收潤滑油燃燒釋放的1 t CO2需要0．06 hm2森林和0．05 hm2草地。經等量化處理（森林等量化因子為1．34，草地等量化因子為0．49）[29]，可得單位質量潤滑油的生態足跡為0．31 hm2／t。

1．3 潤滑油生態足跡測算結果分析

為了根據歷年生態足跡的動態變化特征為潤滑油經營企業在綠色低碳方面提供理論基礎，測算了2014—2019年中國潤滑油生態足跡，結果見表4。

表4 2014—2019年中國潤滑油生態足跡

2015—2019年潤滑油生態足跡與車均生態足跡增長率的關系如圖2所示。其中，車均生態足跡是指潤滑油生態足跡與民用汽車保有量的比值。由圖2可見，2015—2019年潤滑油生態足跡增長率與車均生態足跡的增長率變化趨勢一致，但潤滑油生態足跡增長率大于車均生態足跡增長率。從潤滑油生態足跡增速看，2016年潤滑油生態足跡增長率最大，達到25．24%，此后開始下降。整體來看，潤滑油生態足跡在波動中增長，由2014年的3．98×105hm2增至2019年的7．59×105hm2，同比增長90．70%，增速明顯，車均生態足跡由0．002 7 hm2／輛增至0．003 0 hm2／輛，同比增加11．11%。

圖2 2015—2019年潤滑油生態足跡增長率與車均生態足跡增長率的關系

汽車用油在潤滑油總消費中占比較高，因此民用汽車保有量的提升對潤滑油消費具有一定的推動作用。中國是汽車產銷大國，民用汽車保有量持續增加。2021年，民用汽車保有量達2．94億輛，同比增長7．69%。隨著我國經濟社會的穩步發展，群眾購車需求旺盛，新能源汽車對消費的刺激，民用汽車保有量仍將快速增長，由此推動車用潤滑油生態足跡同步增長[31]。2014—2019年潤滑油生態足跡與民用汽車保有量的關系見圖3。

圖3 2014—2019年潤滑油生態足跡與民用汽車保有量的關系

城鄉經濟發展和生活消費理念的差異以及民用汽車保有量和公路基建的地域分布，車用潤滑油消費量受城鎮居民日常生活水平的影響較大。城鎮居民家庭人均可支配收入以及人均消費支出直接反映了城鎮居民的購買力，會影響汽車購買及潤滑油消費能力。如圖4和圖5所示，潤滑油生態足跡與城鎮居民家庭人均可支配收入和人均消費支出均保持雙向增長趨勢。

圖4 2014—2019年潤滑油生態足跡與城鎮居民家庭人均可支配收入的關系

圖5 2014—2019年潤滑油生態足跡與城鎮居民家庭人均消費支出的關系

車主的出行方式一般與出行時間長短和乘用車使用成本以及公共交通、共享出行等出行方式的成本差異有關。選擇綠色低碳出行，勢必減少潤滑油的日常銷售量，從而降低潤滑油生態足跡。城鎮居民人均交通通信支出能夠反映交通出行的成本，其主要包括車用燃料及零配件支出、車輛使用及維修費等。如圖6所示，潤滑油生態足跡與城鎮居民人均交通通信支出保持同步增長。

圖6 2014—2019年潤滑油生態足跡與城鎮居民人均交通通信支出的關系

汽油價格上漲或將降低汽車使用頻率，從而可能會減少潤滑油消費。不同地區汽油價格不盡相同，但汽油價格的總體變化趨勢一致。此外，燃油消費稅也在汽油價格中有所體現[32]。2014—2019年潤滑油生態足跡與全國92號汽油平均價格的關系如圖7所示。由圖7可以看出，汽油價格波動幅度較大，但總體保持上漲趨勢，潤滑油生態足跡則持續上漲。

圖7 2014—2019年潤滑油生態足跡與全國92號汽油平均價格的關系

潤滑油消費量能反映出工業的發展水平，尤其是第二產業GDP。如圖8所示，潤滑油生態足跡與第二產業GDP變化趨勢保持一致。

圖8 2014—2019年潤滑油生態足跡與第二產業GDP的關系

潤滑油消費與石油工業息息相關。潤滑油由基礎油和添加劑組成，其中，礦物基礎油用量最大，占整個行業的95%以上[32]。從供給端看，原油提煉可得礦物基礎油，故原油加工量會影響潤滑油的供給并對其產生影響；從需求端看，原油加工量對成品油的產量及價格有很大的影響，直接影響居民用車、購車的意愿。如圖9所示，2014—2019年潤滑油生態足跡與原油加工量均逐年增長。

圖9 2014—2019年潤滑油生態足跡與原油加工量的關系

2 中國潤滑油生態足跡影響因素分析

2．1 模型及變量選取

為探尋影響潤滑油生態足跡變化的主要驅動因素，有效降低人類日常活動對生態環境造成的不良影響，為產業結構轉型、實現經濟-社會-環境可持續發展提供理論依據，通過文獻調研以及綜合考慮我國潤滑油的消費現狀，本課題選取7個自變量（分別記作X1～X7）對我國潤滑油生態足跡（因變量，記作Y）進行回歸分析，見表5。

表5 潤滑油生態足跡回歸指標參數

潤滑油生態足跡的眾多影響因素之間關系緊密且錯綜復雜，在樣本量較小的情況下對其進行簡單線性回歸將導致嚴重的多重共線性問題，從而無法得出科學正確的結果。故本課題采用Simca-P14．1軟件對上述因素進行偏最小二乘回歸（PLS）分析。

2．2 PLS回歸結果及檢驗

對2014—2019年潤滑油生態足跡進行PLS回歸分析，結果見圖10。PLS模型共提取了一個主成分，其中R2（累計值）為0．960，Q2（累計值）為0．925，即提取一個主成分時，模型對潤滑油生態足跡的解釋能力為0．960，回歸模型的精度較高。

圖10 PLS模型對潤滑油生態足跡提取的主成分及解釋能力

主成分得分和因變量得分之間的關系可以反映出PLS模型的自變量和因變量之間的關系。2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型第一主成分得分與因變量得分的關系如圖11所示。圖11表明第一主成分與因變量之間具有較強的線性關系，模型回歸效果較好。

圖11 2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型第一主成分得分與因變量得分的關系

通過制作回歸模型的分數散點圖，以識別是否有特異點存在。如圖12所示，R2＝0．93表示在PLS回歸模型中，第一主成分得分和因變量得分存在較強的線性關系。此外，6個樣本點均分布在兩個標準差內，故本課題選取的PLS模型擬合效果較好。根據PLS模型擬合得到的回歸系數，可得到潤滑油生態足跡標準化數據PLS模型：

圖12 2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型得分

Y＝3．668 2＋0．151 1X1＋0．150 8X2＋0．145 5X3＋0．145 0X4＋0．149 3X5＋0．148 0X6＋0．118 2X72014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型擬合效果見圖13。從圖13可以看出，模型擬合值與實際值之間保持相近的趨勢。通過計算，PLS回歸模型擬合的平均誤差為3．53%，誤差較小，說明模型擬合效果較好。

圖13 2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型擬合效果

2．3 結果分析

通過觀察PLS回歸模型的VIP值，可以對自變量進行重要性排序。VIP值大于1．0表示自變量為重要變量；VIP值小于0．5表示自變量為次要變量。2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型回歸的各變量的VIP值如圖14所示。由圖14可以看出，在95%的置信區間水平上，所有自變量對潤滑油生態足跡的影響均顯著，X1，X2，X4，X5，X6，X3的VIP值均大于1，屬于重要變量；X7的VIP值介于0．5和1．0之間，可認為屬于一般重要變量。X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7對潤滑油生態足跡的變化都起了重要作用。各變量對潤滑油生態足跡的重要性由大到小的順序為民用汽車保有量＞第二產業GDP＞城鎮居民家庭人均可支配收入＞城鎮居民家庭人均消費支出＞城鎮居民人均交通通信支出＞原油加工量＞全國92號汽油平均價格。

圖14 2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型回歸的各變量的VIP值

2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型回歸系數見圖15。由圖15可以看出，自變量X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7所對應的系數都大于0，說明在95%的置信區間內上述自變量對潤滑油生態足跡均有正相關的影響。

圖15 2014—2019年潤滑油生態足跡PLS模型回歸系數

我國是汽車生產大國，汽車保有量逐年上升，已經成為推動潤滑油消費的主要動力。在國內潤滑油消耗總量中，車用潤滑油所占比重較大，2019年達到58．5%[30]。然而，受乘用車換油周期延長、民用汽車保有量增速放緩、摩托車保有量逐漸飽和以及消費者對潤滑油的消費觀念轉變等因素的影響，交通用油消費增速逐漸放緩，使得潤滑油生態足跡增速放緩。回歸結果中，民用汽車保有量每增加1%，潤滑油生態足跡增長15．11%。

潤滑油工業的發展和國民經濟發展速度有著直接的關系。2019年，工業潤滑油消費量約占潤滑油消費總量的41．5%，潤滑油消費受第二產業GDP的影響較大。在第二產業中，鋼鐵、建材等行業的發展又與汽車行業發展緊密相關[33]。一方面，節能減排、資源環境約束抑制國內鋼鐵產能，鋼鐵行業產能和產量均呈下降趨勢，消費小幅增長。另一方面，我國工業化、城鎮化不斷推進，建材工業發展由大幅擴張轉向小幅增長，最終帶動用油需求緩慢增長?；貧w結果顯示，第二產業GDP和潤滑油生態足跡有相同的變化趨勢，第二產業GDP每增加1%，潤滑油生態足跡相應增加15．08%。

國家經濟發展水平越高，國民擁有更多的人均可支配收入。此外，交通道路修建有利于中國基礎建設及GDP增長，城市交通道路建設的完善對消費者買車、用車具有一定推動作用?；貧w結果顯示，城鎮居民家庭人均可支配收入每增長1%，潤滑油生態足跡大約增加14%。

居民家庭人均可支配收入的提高增加了居民對汽車的需求量和消費支出，出現了居民對發動機升級的消費意愿降低轉向對基礎保養升級的現象，車主對半合成甚至全合成機油的需求增加，從而導致換油周期變長?；貧w結果顯示，城鎮居民家庭人均消費支出每增長1%，潤滑油生態足跡大約增加14%。近年來中國汽車銷售行業發展勢頭良好，汽車后市場抓住機遇，擴大產業規模并提供優質服務。由于汽車的銷售價格遠高于普通日用品，且汽車的維修保養費主要由保險公司承擔，因此大部分車主更加注重汽車的保養維護?；貧w結果顯示，人均交通通信消費支出每增長1%，潤滑油生態足跡增長14．8%。

乘用車潤滑油產量與原油相關，導致原油加工量與潤滑油生態足跡呈正相關?；A油與添加劑共同組成潤滑油，前者對潤滑油的基本性質起著決定性作用。在其他因素不變的情況下，提高基礎油的供給或將形成規模利益、降低潤滑油廠商的長期平均成本，從而降低潤滑油價格、提高潤滑油銷量。回歸結果顯示，原油加工量每增長1%，潤滑油生態足跡增長14．55%。

隨著政府提倡綠色低碳出行，大多數汽車公司已在節油降耗上取得一定成果，但由于城市擁堵情況比較嚴重，這些措施降低油耗能力有限，甚至出現低碳行駛增加油耗的現象，從而導致潤滑油用量增加。回歸結果顯示，燃油價格每增長1%，潤滑油生態足跡增加11．82%。

3 結論和建議

在重新修訂化石能源地定義的理論基礎上，基于碳循環的視角測算了中國潤滑油生態足跡并對潤滑油生態足跡的驅動因素進行實證分析。結果顯示：

（1）2014—2019年中國潤滑油生態足跡呈現快速增長趨勢，但增速有所放緩。

（2）民用汽車保有量、第二產業GDP、原油加工量、城鎮居民家庭人均可支配收入、城鎮居民家庭人均消費支出、城鎮居民人均交通通信支出和全國92號汽油平均價格均對潤滑油生態足跡有正相關的影響。

（3）各變量對潤滑油生態足跡的影響程度由大到小的順序為民用汽車保有量＞第二產業GDP＞城鎮居民家庭人均可支配收入＞城鎮居民家庭人均消費支出＞城鎮居民人均交通通信支出＞原油加工量＞全國92號汽油平均價格。

為助力實現“雙碳”目標，降低潤滑油生態足跡，提出以下建議：建立積分市場供需調節及穩價機制，有序地與碳市場配額交易銜接，積極推動新能源汽車發展，以實現對燃油車的部分替代，降低對潤滑油等油品的需求；潤滑油企業需在產業鏈不同環節發展減碳技術，增加對再生材料的使用，研發綠色潤滑油新品，同時開展廢舊潤滑油回收再利用，實現循環商業模式。