依靠技術進步實行制造業碳減排
——基于制造業30個分行業碳排放的分解分析

孫 寧

（南京信息工程大學中國制造業發展研究院，江蘇 南京 210044）

依靠技術進步實行制造業碳減排
——基于制造業30個分行業碳排放的分解分析

孫 寧

（南京信息工程大學中國制造業發展研究院，江蘇 南京 210044）

采用LMDI分解分析方法定量探討了2003—2008年影響制造業30個分行業二氧化碳排放的主要因素。結果表明技術進步導致的能源強度降低是使得制造業所有分行業碳排放減少的最主要因素，充分印證了技術進步具有顯著的碳減排效應，是制造業實行碳減排的根本途徑。最后依據上述研究結果，提出了我國制造業依靠技術進步實行碳減排的相關政策建議。

制造業；LMDI方法；碳減排；技術進步

1 引言

IPCC（政府間氣候變化專門委員會）報告［1］顯示2004年化石能源消費導致的二氧化碳排放量占全球溫室氣體總排放量的56.6%，可見化石能源消費是二氧化碳排放最主要的來源，也是導致全球氣候變化的主因，因此碳減排的關鍵就在于如何減緩化石能源消費所排放的二氧化碳。對于我國來講，制造業是化石能源消費大戶，據 《中國能源統計年鑒2008》統計，2007年我國能源消費總量的92.7%來自于化石燃料，當年我國制造業能源消費量占總量的58.79%，消耗了36.42%的煤炭，98.32%的焦炭，95.95%的原油和47.93%的天然氣。顯然，制造業是我國主要的碳排放源，是重點減排對象。

當前我國制造業正面臨著日益嚴峻的碳減排壓力。2009年11月26日我國政府已經明確提出了碳減排目標：到2020年我國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，并且此碳減排目標已經作為約束性指標納入我國國民經濟和社會發展中長期規劃，這就意味著未來我國制造業經濟發展將直面來自碳減排壓力的考驗。因此制造業作為二氧化碳排放大戶，針對其展開有關碳減排的研究對于我國碳減排工作的科學開展以及未來碳減排目標的順利實現意義重大。

雖然目前有關碳減排研究方興未艾，但是這些研究大多聚焦在國家、區域、碳密集部門等宏觀方面［2］，如陳文穎等［3-4］采用中國 MARKAL-MACRO 模型，研究實施不同碳減排目標對中國能源系統以及GDP增長的可能影響；何建坤等［5］探討了我國碳減排的近期形勢和遠期發展趨勢；魏一鳴等［6］剖析了我國碳排放的現狀和未來趨勢、探討了我國限排增匯的潛力、可行的減排措施以及實施不同的減排政策對我國社會經濟發展的影響；潘家華等［7］基于維護發展中國家人文發展權的需要，以人均累積排放概念作為分析工具設計了各種不同的碳排放權分配方案。這些研究都是在宏觀層面揭示我國實行碳減排工作的重要性和必要性，并提出相應的碳減排政策建議。但是從行業中觀層面展開的碳減排研究尚不多見，具體深入地分析有關制造業碳減排的研究就更少。

基于目前研究的相對缺失以及制造業對于我國碳減排工作的重要意義，本文擬采用LMDI分解分析方法來定量探討影響30個制造業分行業CO2排放變化的主要因素，據此印證技術進步的碳減排效應，并提出相應的制造業依靠技術進步實行碳減排的政策建議。

2 研究方法介紹

2.1 制造業CO2排放估算方法

本文的研究首先要估算制造業各行業終端能源消耗所導致的CO2排放，為了得到相對準確的估算結果，采用如下方法：

（1）基本估算公式：根據制造業行業消耗的化石能源量，各能源的固碳率取1，可估算：

其中E的種類同歷年《中國統計年鑒》中統計各分行業能源消耗量時的統計種類，β根據相關文獻中的熱值數據和碳排放系數計算所得，具體如表1所示。

（2）考慮碳氧化率：碳氧化率即碳原子氧化成為CO2的比率，制造業30個分行業的碳氧化率很難找到，根據前人的研究結果，采用部分行業的平均值代替，如表2所示。

（3）考慮電力消耗產生的CO2排放：我國的電力生產主要靠火電（基本上是靠燒煤），因此制造業消耗電力實際上就是在消耗化石能源，因此全面考量制造業的CO2排放情況有必要將其電力消耗產生的部分也計算在內，我們按照（2）式將制造業電力消耗折算成煤炭消耗：

其中，當年火電比重依據歷年《中國統計年鑒》中的“電力平衡表”計算；折標準煤系數與折煤炭系數來自《中國能源統計年鑒2008》。

2.2 LMDI分解分析方法

有關碳排放影響因素的分解分析方法很多，目前尚沒有一種公認的特別有優勢的方法。Ang對比了一些常用的方法，認為LMDI法具備扎實的理論背景、且可操作性強比較實用，不失為一種相對較好的分解方法［8］。近年來該方法在碳排放研究領域得到了廣泛運用，如 Lan-cui Liu 等［9］采用 LMDI方法分析了1998—2005年我國36個工業部門能源消耗導致的碳排放的影響因素；Shrestha R.M.等［10］同樣采用該方法研究了15個國家能源部門的碳排放影響要素分解。同時Ang［11］亦指出LMDI方法沒有殘差，并且能夠處理出現零值的情況。正好我國制造業的一些行業的能源消費數據存在零值，因此選用LMDI法就顯得特別合適。

制造業CO2排放變化可以分解為自身經濟發展、產業結構變化、終端能源消費結構變化、終端能源強度變化、不同能源品種的碳排放系數變化（本文僅討論電力碳排放率的變化），具體如（3）和（4）式所示：

其中CO2指我國制造業CO2排放量；ΔCO2指我國制造業 CO2排放 0-T年的變化；ΔCO2ecd、ΔCO2str、ΔCO2eni、ΔCO2mix、ΔCO2emf分別指 0-T年的制造業經濟發展（規模變化）、產業結構變化、能源強度變化、能源消費結構變化、CO2排放率變化對CO2排放的影響；i指不同的制造業分行業，i=1,2…30；j指能源種類，包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣、電力，j=1,2…9；Q指制造業總產值；Qi指i行業產值；Ei指i行業能源消費總量；Eij指i行業能源j的消費量；CO2ij指i行業j能源消費產生的CO2排放量；Si等于，指i行業產值占制造業總產值的比重；Ii等于,指i行業的能源強度；eij等于，指i行業能源j消費量占該行業總能源消費量的比重；Rij等于，指i行業能源j的CO2排放率。

3 LMDI分解結果分析

運用LMDI法的時間序列分解方式［9］對2003—2008年我國制造業30個分行業CO2排放的影響因素進行分解，得到了這些影響因素對制造業CO2排放變化的定量貢獻，如表3所示。

3.1 經濟增長的影響

從表3看，顯然經濟增長是制造業各行業碳排放增加的主要因素，這與我國近年來制造業經濟規模擴張較快有關。其中“石油加工、煉焦及核燃料加工業”、“黑色金屬冶煉及壓延加工業”、“化學原料及化學制品制造業”和“非金屬礦物制品業”這4個行業的經濟增長使得制造業CO2排放增加了約287142.79萬噸CO2，占制造業經濟增長導致CO2排放增量的84.44%。可見這4個行業是制造業碳排放密集行業，應該成為重點減排行業。

3.2 能源強度的影響

能源強度下降，說明能源利用效率提高，這主要是由于技術進步導致的。表3顯示所有制造業分行業都由于能源強度下降而使得其CO2排放減少，2003—2008年制造業由于能源強度下降減排的CO2達204107.54萬噸，這就反映了技術進步的碳減排效應。其中上述4個碳排放密集行業的CO2排放減量最大，達169713.64萬噸，占能源強度導致的制造業CO2總減量的83.15%；由此可見，依靠技術進步努力提高制造業各行業的生產工藝和技術水平、提高清潔能源的利用率以便提高能源利用效率，從而促進制造業能源強度的進一步下降，是制造業實行碳減排的根本途徑。

3.3 產業結構的影響

2003—2008年我國制造業有16個行業由于其產值比重下降使得制造業CO2排放減少，多數為輕工業部門，總減量約為6044萬噸，減量顯著的為“紡織業”、“造紙及紙制品業”、“化學纖維制造業”等。其余14個行業由于其產值比重增加而使得制造業CO2排放增加，總增量約為41239萬噸，其中“黑色金屬冶煉及壓延加工業”的增量最大，達23993.44萬噸，占產業結構變化總增量的68.17%。此外“有色金屬冶煉及壓延加工業”、“石油加工、煉焦及核燃料加工業”、“化學原料及化學制品制造業”的增量也比較大。可見我國制造業碳排放的總體產業格局還是以碳排放密集的重化工業部門為主，因此進一步優化產業結構，逐步淘汰碳排放密集的落后重化工業，對于制造業碳減排有著積極的作用。

3.4 能源消費結構的影響

表3的結果說明制造業終端能源消費結構變化尚未表現出碳減排效應，2003—2008年其變化導致CO2增排了約14295萬噸，占制造業CO2排放總增量的4.53%，主要是因為2004—2006年期間制造業的能源消費結構沒有延續優化的趨勢，煤炭類能源消費比重略有上升所致。分析各分行業的情況發現，25個行業的終端能源消費結構變化均使得CO2排放增加，其中“石油加工、煉焦及核燃料加工業”和“黑色金屬冶煉及壓延加工業”這2個碳排放密集行業的增量最大，占能源消費結構總增量的43.23%。僅“造紙及紙制品業”、“食品制造業”等5個行業由于能源消費結構得到優化而使得制造業CO2排放減少。這充分印證了優化能源消費結構，尤其是降低煤炭類能源消費比重是制造業碳減排的有效途徑。

3.5 電力碳排放系數的影響

由于火電比重的下降，使得電力碳排放系數的變化對制造業各行業的碳排放有所減少，因為下降的幅度較小，同時各行業的電力消耗量占能源消耗總量的比重較低，故其產生的減排總量僅為1277.29萬噸，不足能源強度下降導致減排量的0.63%。但隨著我國以煤炭為主的能源消費結構的改變以及電力特別是清潔電力能源使用份額的增加，電力碳排放系數尚有較大的下降空間，其碳減排效應不容小視。

4 總結和建議

本文主要采用LMDI的時間序列分解方法分析了影響制造業30個分行業碳排放的主要因素，并得到了這些因素的定量分解結果。結果顯示，技術進步導致的能源強度降低使得制造業碳排放減少明顯，說明技術進步是制造業實行碳減排的根本途徑。根據本文的研究結果，筆者認為制造業依靠技術進步進行碳減排可從以下幾方面著手：

（1）加強能源利用技術的開發。從LMDI分解的結果可以看出，大多數制造業分行業的能源強度已經不同程度地顯示出對制造業碳減排的積極作用，其中能源強度變化的減排作用最為顯著，是制造業碳減排最主要的因素。這是我國在制造業經濟高速發展以及未實行嚴格的碳減排措施情況下取得的減排成果，充分體現了這兩種方式的可行性和有效性。要降低能源強度，關鍵是降低碳排放密集行業的能源強度；要優化能源消費結構，關鍵是減少煤炭類能源的消費比重。

（2）重點開發針對制造業碳排放密集行業的低碳技術。文中所示的4個碳排放密集行業是制造業碳減排的核心陣地，這些行業能耗總量高、能源強度大，是制造業CO2排放的最大貢獻者，其中尤以“石油加工、煉焦及核燃料加工業”、“黑色金屬冶煉及壓延加工業”這2個行業為減排重中之重。針對這些行業進行低碳技術開發和應用，無疑可以起到立竿見影的碳減排效果。

（3）扶持中高技術產業促進產業結構優化。我國制造業的碳排放格局決定了只有當制造業中碳排放密集行業的比重下降，產業結構優化的碳減排效應才會變得顯著。產業結構優化的內在要求決定了取代那些碳排放密集行業的必然是低能耗低排放的中高技術產業。因此從一定意義上講，產業結構優化是技術進步的宏觀表現。政府應該通過政策、資本等多種渠道對中高技術的制造業行業進行扶植，以便促進制造業的碳減排。

（4）大力發展清潔能源技術。這里的清潔能源是指可再生的無排放的能源，以水電、核電、風電為代表。本研究指出電力的CO2排放系數變化具有一定的碳減排效應，制造業通過增加清潔電力的消費比重，降低火電（主要是煤電）比重，能夠有效降低制造業的CO2排放。

［1］IPCC.Climate Change 2007:The physical science basis-summary for policymakers ［EB/OL］.http://www.ipcc.ch.

［2］魏一鳴,范英,劉蘭翠等.中國能源報告2008：碳排放研究［D］.北京：科學出版社,2008.

［3］陳文穎,高鵬飛,何建坤.用MARKAL-MACRO模型研究碳減排對中國能源系統的影響［J］.清華大學學報（自然科學版）,2004,44（3）:342 346.

［4］陳文穎,高鵬飛,何建坤.二氧化碳減排對中國未來GDP增長的影響［J］.清華大學學報（自然科學版）,2004,44（6）:744-747.

［5］何建坤,劉濱.我國減緩碳排放的近期形勢與遠期趨勢分析［J］.中國人口·資源與環境,2006,16（6）:153-157.

［6］魏一鳴,范英,王毅等.關于我國碳排放問題的若干對策與建議［J］.氣候變化研究進展,2006,2（1）:15-20.

［7］潘家華，陳迎.碳預算方案:一個公平、可持續的國際氣候制度框架［J］.中國社會科學,2009,（5）:83-97.

［8］Ang B.W..Decomposition analysis for policymaking in energy:which is the preferred method?［J］.Energy Policy,2004,（32）:1131-1139.

［9］Lan-Cui Liu,Ying Fan,Gang Wu,Yi-Ming Wei.Using LMDI method to analyze the change of China’s industrial CO2emissions from final fuel use:an empirical analysis［J］.Energy Policy,2007,35:5892-5900.

［10］Shrestha R.M.et al..Factors affecting CO2emission from the power sector of selected countries in Asia and the pacific［J］.Energy Policy，（2009），doi:10.1016/j.enpol.2009.01.032.

［11］Ang B.W..The LMDI approach to decomposition analysis:a practical guide［J］.Energy Policy，2005，（33）:867-871.

（責任編輯 譚果林）

Carbon Emission Reduction of Manufacturing Rely on Technical Progress

Sun Ning
（China Manufacturing Development Study Department,Nanjing University of Information&Science,Nanjing 210044，China）

In this paper the LMDI method is used to study the main factors which impacted on the 30 manufacturing industries’carbon emission from 2003 to 2008.The results show that the mitigation of energy intensity caused by technical progress is the most important reason which lead to the reduction of carbon emission.Therefore,the effect of technical progress about carbon emission reduction is confirmed,and it could be the fundamental way to reduce carbon emission of manufacturing.Finally,this paper puts forward some political recommendations about how to reduce carbon emission depending on technical progress.

manufacturing； LMDI； carbon emission reduction； technical progress

F204

A

國家自然科學基金“全球氣候變暖的碳減排壓力下我國制造業發展研究”（70873063）。

2010-09-16

孫寧（1981-）男，江蘇宜興人，南京信息工程大學博士生；研究方向：制造業創新管理及碳減排。