中國碳排放的因素分解模型及實證分析_1995_2004

1、收稿日期 : 2006- 09- 01作者簡介 : 徐國泉 , 博士生 , 研究方向為資源效率與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。* 國家自然科學(xué)基金項目: 中德老工業(yè)基地技術(shù)進(jìn)步資源效率創(chuàng)新模式比較研究( 70440004)和大 連理工大學(xué)科技倫理與科技管理985 工程創(chuàng)新基地資助。中國碳排放的因素分解模型及實證分析: 1995- 2004*徐國泉劉則淵姜照華( 大連理工大學(xué)21世紀(jì)發(fā)展研 究中心 ,遼寧 大連 116024)摘要能源消費是碳排放的主要來源。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 , 能 源消費的急劇增長以 及以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)很難改變, 因此 , 碳排放不可避免地會出現(xiàn)一定幅度的增加 。本 文基于碳

2、排放量 的基本 等式 , 采 用對數(shù) 平均權(quán) 重 divisia 分 解法 ( logari thmicmeanweight divisia method, lmd) , 建立中 國人均碳排放的因素分解模型, 定量分析了1995-20 04 年間 , 能源結(jié)構(gòu) 、 能 源效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素的變化對中國人均碳排放的影響, 結(jié)果顯示經(jīng)濟(jì)發(fā)展對拉動中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率呈指數(shù)增長 , 而能源 效率和能源結(jié)構(gòu)對抑制中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率都呈倒u 。這說明能源效率對抑制中國碳排放的作用在減弱, 以煤為主的能源結(jié)構(gòu)未發(fā)生根本性變化, 能源效率和能源結(jié)構(gòu)的抑制作用難以抵銷由經(jīng)濟(jì)發(fā)展拉動的中國碳排放量增長。

3、關(guān)鍵詞碳排放 ; 因素分解 ; 能源效率 ; 能源結(jié)構(gòu)中圖分類號n94文獻(xiàn)標(biāo)識碼a文章編號1002-2104( 2006) 06- 0158-042005年 2 月 16日, 京都議定書的生效 , 給中國帶來了非?，F(xiàn)實的、嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前, 中國二氧化碳的排放量已位居世界第二 , 隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 碳排放不可避免地會出現(xiàn)一定幅度的增加。因此, 如何控制和減少中國碳 排放的 問題 成為 國內(nèi) 外討 論的 熱點 問題 之一。1995- 2004年 , 中國人均碳排放大致可以分為兩個階段:第一階段 ( 1995- 2000年) , 中國人均碳排放降低階段; 第二階段 (2000- 2004年

4、), 中國人均碳排放急劇上升階段。為了分析中國人均碳排放呈現(xiàn)以上趨勢的原因, 本文采用對數(shù)平均權(quán)重 divisia分解法 (logarithmicmean weightdivisiamethod,lmd), 定量分析能源結(jié)構(gòu)、能源效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對中國人均碳排放的影響。1分解模型碳排放量的基本公式 1為:c=ici=ieiecieieyypp(1)式中, c 為碳排放量 ; ci為 i 種能源的碳排放量 ; e 為一次能源的消費量 ; ei為 i 種能源的消費量 ; y 為國內(nèi)生產(chǎn)總值 (gdp); p 為人口。下面分別定義 , 能源結(jié)構(gòu)因素si=eie, 即 i 種能源在一次能源消費中的份額

5、; 各類能源排放強度fi=ciei, 即消費單位 i 種能源的碳排放量; 能源效率因素i =ey, 即單位 gdp的能源消耗 ; 經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素r=yp。由此 , 人均碳排放量可以寫為 :a=cp=isifiir(2)式(2) 表示 ,人均碳排放量 a 的變化來自于si的變化(能源結(jié)構(gòu) ) 、 fi的變化 ( 能源排放強度 )、 i 的變化 (能源效率) 以及 r 的變化 ( 經(jīng)濟(jì)發(fā)展 ) 。第 t 期相對于基期的人均碳排放量的變化可以表示為 :a = at-ao=isitfititrt-is0ifi0i0r0=as+af+ai+ar+arsd(3)d=ata0= dsdfdidrdrs d(4

6、)其中,as、 ds為能源結(jié)構(gòu)因素 ,af、 df為能源排放強度因素 ,ai、 di為能源效率因素 ,ar、 dr為經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素,arsd、 drsd為分解余量。式(3) 中的as、af、 ai、ar分別為各因素變化對158中國人口資源與環(huán)境2006 年第 16 卷第 6期china population, resources and environme ntvol. 16no. 62006人均碳排放變化的貢獻(xiàn)值, 它們是有單位的實值。而式(4) 中的 ds、 df、 di、 dr分別為各因素的變化對人均碳排放變化的貢獻(xiàn)率。基于式 (3), 本文采用 ang 等人在 1998年提出的對數(shù)平均權(quán)

7、重 divisia 分解法 2( logarithmicmea n weightdivisiamethod,lmd)進(jìn)行分解。按照該方法 , 各個因素的分解結(jié)果如下:as=iwilnstis0i;af=iwilnftif0iai=iwilnitii0i;ar=iwilnrtir0i(5)其中 wi=ati- atiln( ati/ a0i)。所以,arsd=a- (as+af+ai+ar)= at- a0-iwi(lnstis0i+ lnftif0i+ lnitii0i+ lnrtir0i)= at- a0-iwilnatia0i= at- a0-i(ati- a0i)= 0。對式( 4)兩邊

8、取對數(shù) , 得到lnd= lnds+ lndf+ lndi+ lndr+ lndrsd(6)對照式 (3)和(6), 可設(shè)各項相應(yīng)成比例 , 即lnda=lndsas=lndfaf=lndiai=lndrar=lndrsdarsd這里, 假設(shè)00可以為任意常數(shù)。設(shè)lnda=lnat- lna0at- a0= w, 則ds= exp( w as) ,df= e xp( w af),di= exp ( w ai) , dr= exp( w ar), drsd= 1(7)2中國碳排放的因素分析2. 1數(shù)據(jù)收集 、 估算與整理本文對中國總的碳排放量采用以下公式進(jìn)行估算:c=ieiecieie=isif

9、ie其中, e 為中國一次能源的消費總量, fi為 i 類能源的碳排放強度 , si為 i 類能源在總能源所占的比重。這里fi的取值見表 1。表 1各類能源的碳排放系數(shù)tab.1coefficientof carbonemissions of differentenergy項目煤炭石油天然氣水電、核電fi( t 碳/ 萬 t 標(biāo)準(zhǔn)煤 )0. 74760. 582 50.443 50. 0資料來源 : 國家發(fā)展和改革委員會能源研究所. 中國可持續(xù)發(fā)展能源暨碳排放情景分析r .2003.通過計算整理得到中國碳排放因素分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(見表 2)。表 2中國 1990、 1995- 2004年的能源

10、、 人口 、 gdp以及碳排放tab. 2datafor energyconsumption,population, gdpandcarbonemissions for china年份19901995199619971998199920002001200220032004消費總量108t9. 8713. 1213. 8913. 7813. 2213. 0113. 0313. 4914. 8217. 0919.70煤炭108t7. 5219. 87910. 3769. 8539. 2018. 8478. 6098. 8069. 72011. 56013. 337( % )76. 2075. 30

11、74. 7071. 5069. 6068. 0066. 0765. 2865. 5967. 6467.70石油108t1. 6382. 1782.5002. 8112. 8423. 0183. 2163. 2743. 5523. 8864. 472( % )16. 6016. 6018. 0020. 4021. 5023. 2024. 6824. 2723. 9722. 7422.70天然氣108t0. 2070. 2490.2500. 2340. 2910. 2860. 3260. 3640. 3880. 4510. 512( % )2. 101. 901. 801. 702. 202. 2

12、02. 502. 702. 622. 642. 60水電108t0. 5030. 7680.7070. 7940. 8260. 7910. 8180. 9811. 0671. 0371. 202( % )5. 105. 855. 095. 766. 256. 086. 287. 277. 206. 076. 10核電108t00. 0510.0570. 0610. 0590. 0680. 0610. 0650. 0920. 1570. 177( % )00. 390. 410. 440. 450. 520. 470. 480. 620. 920. 90人口108人11. 4312. 1112.

13、 2412. 3612. 4812. 5812. 6712. 7612. 8412. 9213.001990 年不變 gdp108rmb18598313673367835 83738 02740 37044 03947 43751 94257 58264 884碳排放108t6. 6698. 7659.3249. 1078. 6638. 4998. 4548. 6529. 50811. 10612. 803人均碳排放t/ 人0. 5830. 7240.7620. 7370. 6940. 6760. 6670. 6780. 7400. 8600. 985資料來源 : 能源數(shù)據(jù)來自國家統(tǒng)計局工業(yè)交

14、通統(tǒng)計司. 中國能源統(tǒng)計年鑒( 1991- 1996、 1997-1999 、 2000- 2002、 2003、 2004)m . 北京 : 中 國統(tǒng)計出版社; 人口與gdp 數(shù)據(jù)來自中國國家統(tǒng)計局, http: / /www. . cn。2. 2因素分析本文中 , fi是固定的 , 即影響中國人均碳排放的因素主要為能源結(jié)構(gòu)變化、 能源效率變化以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化。因此,af= 0, df= 1, 其它三個因素的影響效果按照公式(5) 和( 7) 計算, 結(jié)果見表 3 和圖 1。159徐國泉等 : 中國碳排放的因素分解模型及實證分析: 1995- 2004表 31995- 20

15、04年三因素對中國人均碳排放的影響效果tab.3threedecompositions of carbonemissionsper capitafor china, 1995- 20041995199619971998199920002001200220032004人均排放a0. 1410.1790. 1540. 1110. 0930. 0840.0950. 1570. 2770. 402d1. 2421.3071. 2641. 1901. 1601. 1441.1631. 2691. 4751. 690能源結(jié)構(gòu)as-0. 007-0.004- 0. 014- 0. 019-0. 021-0.

16、 025-0.032- 0. 034-0. 027- 0. 029ds0. 9890.9940. 9780. 9700. 9670. 9610.9500. 9500. 9630. 963能源效率ai-0. 155-0.169- 0. 212- 0. 270-0. 313-0. 364-0.392- 0. 408-0. 414- 0. 428di0. 7880.7770. 7240. 6550. 6080. 5580.5370. 5380. 5600. 572經(jīng)濟(jì)發(fā)展ar0. 3030.3510. 3790. 3990. 4260. 4720.5190. 5980. 7170. 858dr1.

17、5921.6911. 7821. 8721. 9702. 1322.2792. 4812. 7343. 061圖 11995- 2004年三因素對中國人均碳排放的貢獻(xiàn)值趨勢圖fig.1dec ompo sition of carbonemissionspercapitadifferenceforchina, 1995- 2004從圖 1 可以看出 , 中國人均碳排放量總體在不斷增加,雖然 , 1996- 1999年期間 , 中國人均碳排放量有所降低,但其后又快 速增長。特 別是 2000 年以來 , 其數(shù) 值猛增,2002年年增長率接近10% , 而 2003 年和 2004年的年增長率更是超

18、過了 15%。造成中國人均碳排放量快速增長的主要因素是中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。我們從圖1 可以看出 , 經(jīng)濟(jì)發(fā)展對中國人均碳排放的貢獻(xiàn)值是不斷增大的, 特別是從1999年以來, 基本呈現(xiàn)出指數(shù)增長的趨勢。中國在能源結(jié)構(gòu)中仍以煤炭為主, 煤炭在中國一次能源中占 65%以上, 因此, 中國人均碳排放量的能源結(jié)構(gòu)對減少人均碳排放量的貢獻(xiàn)值雖然在不斷增加, 但其貢獻(xiàn)力不大。因而 ,中國人均碳排放的抑制作用主要來自能源效率的提高。從圖 1 可以看出 , 能源效率對降低中國人均碳排放的貢獻(xiàn)值是不斷增加的。但近年來, 能源效率對降低中國人均碳排放的貢獻(xiàn)值與經(jīng)濟(jì)發(fā)展對增加中國人均碳排放的貢獻(xiàn)值相比 , 其增長趨勢

19、明顯趨緩。這也導(dǎo)致近年來中國人均碳排放的急劇增長。為進(jìn)一步分析各因素對中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率, 我們將各因素分成拉動因素 ( 經(jīng)濟(jì)發(fā)展 ) 和抑制因素 ( 能源結(jié)構(gòu)、 能源效率 )。為了強化各因素的可比性, 將抑制因素對中國人均碳排放增加的貢獻(xiàn)率 ( 小于 1) 取倒數(shù) , 成為對中國人均碳排放降低的貢獻(xiàn)率 , 然后比較拉動因素對拉動中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率與抑制因素對抑制中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率的變化趨勢 ( 見圖 2) 。圖 21995- 2004年三因素對中國人均碳排放變化的貢獻(xiàn)率趨勢圖fig.2deco mpositionof carbonemissions per capi ta rad

20、iforchina, 1995- 2004從圖 2 可以看出 , 拉動因素 (經(jīng)濟(jì)發(fā)展 ) 對拉動中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率呈指數(shù)增長, 并且其各個階段的貢獻(xiàn)率都要大于抑制因素對抑制中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率, 從而導(dǎo)致中國人均碳排放的增大。而兩個抑制因素(能源效率和能源結(jié)構(gòu) ) 對抑制中國人均碳排放的貢獻(xiàn)率都呈倒u 。1996- 2000年能源效率的抑制貢獻(xiàn)率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的拉動貢獻(xiàn)率之間的差距逐漸縮小, 使得中國人均碳排放量在1996- 2000 年 間 不 斷 減 小, 并 在 2000年 達(dá) 到 最 小 的0.667t,但隨后 , 由于能源效率的抑制貢獻(xiàn)率的減小和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的拉動貢獻(xiàn)率的增大 , 使

21、 2000年以后 , 抑制貢獻(xiàn)率與拉動貢獻(xiàn)率之間的差距又不斷擴(kuò)大, 導(dǎo)致了中國人均碳排放呈指數(shù)增長。通過以上分析 , 我們發(fā)現(xiàn) , 1996- 2000年中國人均碳160中國人口資源與環(huán)境2006年第 6 期排放量的下降主要是由能源效率的提高引起的, 但隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 , 中國人均碳排放量在2000年后急劇增長, 說明僅依賴能源效率的提高已難以抑制經(jīng)濟(jì)發(fā)展引起的中國人均碳排放。因此, 需要進(jìn)一步發(fā)揮能源結(jié)構(gòu)的改變對中國人均碳排放的抑制作用。3結(jié)論及對策通過分析 , 我們可以得到以下結(jié)論 :(1)近 10年來, 中國碳排放由逐年下降趨勢轉(zhuǎn)為急劇上升趨勢 , 其拐點出現(xiàn)在 2000年。(2

22、)過去的 10年中 , 中國人均碳排放的抑制作用主要來自能源效率的提高 , 而能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整對中國人均碳排放的影響作用不大。(3) 近年來 , 能源效率對抑制中國碳排放的作用在減弱, 仍然以煤為主的能源結(jié)構(gòu)未發(fā)生根本性變化, 因此, 能源效率和能源結(jié)構(gòu)的抑制作用難以抵消由經(jīng)濟(jì)的快速增長拉動的中國碳排放量增長。因此, 中國要實現(xiàn)碳減排 , 這里提出以下針對性措施 :(1)增加石油、天然氣、 水電、 核電所占比重 , 改善能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)。前面的分析可以發(fā)現(xiàn), 中國的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對抑制人均碳排放的貢獻(xiàn)不大, 這主要原因是 , 能源結(jié)構(gòu)的變化不大。若能通過能源替代, 增加石油、天然氣、水電、 核電

23、所占比重 , 改變以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu), 中國的碳排放將得到極大的緩解。為此, 中國的能源工業(yè)要以電力為中心 , 煤炭為基礎(chǔ) , 大力發(fā)展水電 , 積極開發(fā)利用石油和天然氣 ,積極發(fā)展核能、太陽能等新能源 , 在增加能源總量的同時 ,更注重能源的品質(zhì)。(2)提高能源效率、 節(jié)約能源。當(dāng)前國際社會提出的主要減排措施之一是提高能源利用效率。從上面的分析也可以知道 , 能源效率對抑制中國碳排放作用顯著。因此, 在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整困難的情況下, 提高能源效率、節(jié)約能源應(yīng)作為中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針, 這不僅符合中國經(jīng)濟(jì)增長方式從粗放型向集約型根本轉(zhuǎn)變的需要, 而且有利于降低經(jīng)濟(jì)增長對能源的依賴,

24、 使之成為最有效的碳減排途徑。(3)加強碳減排等能源技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)力度與國際合作。由于技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的原因, 中國目前煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的幅度和速度都 難以有突 破。燃煤 排放的co2是中國碳排放的主要來源之一。為此, 中國必須通過加大燃煤排放的 co2捕獲與埋存等能源減排技術(shù)的研發(fā)力度與國際合作 , 以此來減少煤炭對環(huán)境的影響, 這樣就能夠確保煤炭繼續(xù)成為中國能源的重要部分之一。(編輯: 王興杰 )參考文獻(xiàn) ( references) 1 johan a,delphine f,koen s. a shapley deco mposition of carbonemissionswitho

25、ut residualsj . energypolicy, 2002, 30:727 736. 2ang b w,zhang f q,choi k h.factorizing changesin energy andenvironmentalindicators throughdecompos ition j . energy, 1998, 23( 6) :489 495.decomposition model and empirical study of carbon emissions for china, 1995- 2004xu guoquanliu ze yuanjiangzhao

26、hua( development researchcenterfor the 21s t centuryof dut, dalianliaoning116024, china)abstractenergyconsu mption is themain sourceof carbonemissions.with the economy expanding,the sharplyrising consumption of energyandthe coalfocused energystructure are very difficult to changein shortterm. thereforethe carbonemissionsincreaseinevitably.adecomposi tion modelof carbonemissions per capitafor chinais setupby ad