中國CO2排放特征:基于因素分解模型的實證研究

寧亞東 張永紅 丁 濤 蔡靖雍

（大連理工大學能源與動力學院，遼寧大連 116024）

改革開放以來，中國經濟發展取得了顯著的績效，快速的經濟增長不可避免帶來了能源消耗和碳排放的快速增加。中國CO2排放問題已經成為世界關注的熱點。中國當前正處于經濟快速增長的工業化階段，再加上城市化進程的提速和人民生活水平的提高，都將促使中國能源消費呈較快增長的勢頭，CO2排放總量也勢必出現增加態勢。因此，要有效地抑制CO2排放量的快速增長，研究CO2排放量的影響因素就顯得尤為重要。

CO2排放量是由一個國家的經濟發展、技術水平、能源結構、經濟結構、人口結構等多方面因素共同作用決定的，但是這些影響因素對CO2排放量的作用不同。國內外學者從不同角度利用不同方法對此進行了深入研究。有學者認為經濟增長是推動CO2排放增長的主要因素［1－2］，也有人認為排放量與人口之間有較強的相關關系［3－4］。還有一些學者研究了城市化進程對CO2排放的影響，驗證了城市化率與CO2排放之間存在的庫茲涅茲效應［5］。

由于影響CO2排放的因素有多種，因此，因素分解法逐漸在CO2排放研究領域得到廣泛應用。Kaya在IPCC（Intergovernmental Panelon Climate Change）研討會上提出了Kaya恒等式后，Kaya恒等式不斷被完善。Richard York等利用對數化的STIRPAT模型分析了CO2排放量和人口、富裕度、城市化之間的關系［6］。Fan Ying等利用STIRPAT模型分析了1975－2000年之間不同收入水平國家的CO2排放量與人口、富裕度、技術進步之間的關系［7］。徐國泉等和李志強等通過因素分解模型定量研究了能源結構、能源效率、經濟增長對 CO2排放的貢獻度［8－9］。魏一鳴等在我國碳排放特征的研究中發現，我國物質生產部門終端能源利用的二氧化碳排放主要來源于第二產業［10］。Zha Donglan等對中國城鄉CO2排放驅動因素進行分解，研究表明能源強度和收入因素是影響城鎮和農村CO2排放的最主要驅動因素，人口因素對城鎮CO2排放的貢獻度有增強的趨勢而其對農村的貢獻度1998年以來開始減弱［11］。

然而，關于CO2排放量的推算及影響CO2排放的因素分解研究還存在以下問題。首先，多數文獻在推算CO2排放量時采用一次能源消費量進行推算，然而在實際生產過程中有些能源是作為原材料使用的，這部分能源并不產生CO2排放;其次，多數文獻在計算CO2排放量時，把電力和熱力部門的CO2排放量歸為第二產業，這樣使得其他產業及民生部門沒有把電力和熱力的間接CO2排放量考慮進去，影響到因素分解結果的準確性。最后，由于中國的能源消費主要用于產業部門和居民生活消費，然而多數文獻未將產業部門和居民消費分開。

為了探討和解決以上問題，基于Kaya恒等式基本原理，本文重新推算了產業部門和民生部門的CO2排放量，采用完全因素分解法分析了中國產業部門和民生部門的CO2排放特征，探討了影響中國產業部門和民生部門CO2排放的主要因素。

1 模型

1.1 產業部門

采用因素分解模型，將影響產業部門CO2排放量的因素歸結為以下四個因素，一是經濟因素，即經濟的規模效應對CO2排放量的影響;二是結構因素，即產業結構變化對CO2排放量的影響;三是效率因素，也稱技術因素，即能源消費強度變化對CO2排放量的影響;四是排放因素，即單位能源消費量的CO2排放量。模型如式（1）所示:

式中:C為產業部門的CO2排放量;G為國內生產總值（GDP），Gi為各個產業的國內生產總值，i=1，2，3，Ei為各個產業的能源消費量。這里，G為經濟因素（用Ge表示），Gi/G為結構因素（用Se表示），Ei/Gi為效率因素（用Ie表示），Ci/Ei為排放因素（用De表示）。

這樣，利用統計數據，可以將每年CO2排放量的變化量分解到以上四個因素上，如式（2）所示:

式中:Δ表示當期與基期的差值。由于存在剩余項Δr，會導致模型分析結果誤差較大。為了提高模型分析精度，根據“聯合產生，平等貢獻”理論，對剩余項進行分解，即采用完全因素分解模型，則當期與基期CO2排放量的變化可表示為（推導過程略）:

1.2 民生部門

民生部門是指居民生活消費部門。本文把城鎮居民和農村居民的生活行為分開研究，這樣更符合中國的實際情況，更有針對性地分析居民生活行為對能源消費及CO2排放的影響。采用因素分解模型，將影響民生部門CO2排放的因素歸結為人口因素（人口數量變化對能源消費量的影響，用Pe表示）、經濟因素（人均收入變化對能源消費的影響，即富裕程度對能源消費的影響，用Ee表示）和效率因素（單位收入變化對能源消費量的影響，用Ue表示）和排放因素（單位能源消費對CO2排放量的影響，用Ce表示）。模型如下所示:

式中:C為民生部門的CO2排放量;E為民生部門能源消費總量;P為人口，G為居民收入（其中城鎮用可支配收入，農村用純收入）。這里，P為人口因素，G/P為經濟因素，E/G為效率因素，C/E為排放因素。

同樣，采用完全因素分解模型，將每年能源消費量的變化量分解到以上四個因素上，則當期與基期CO2排放量的變化可表示為（推導過程略）:

2 數據來源

國內生產總值、人口數及人均收入等數據來源于《中國統計年鑒》［12］，并采用最新的數據修正值。國內生產總值和人均收入均按2005年可比價格進行了換算。能源消費量數據來自《中國能源統計年鑒》［13］，并以最新數據的修正值為準。居民生活能源消費量是指商品能源消費量，不包括農村消費的沼氣、秸稈、薪柴等非商品能源。CO2排放量的推算采用《中國能源統計年鑒》中能源平衡表的數據，燃料的CO2排放因子采用了《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》［14］的數據。電力和熱力的間接CO2排放計算采用《中國能源統計年鑒》的能源平衡表，根據電力和熱力生產的不同燃料投入，推算出每年單位電力和熱力的CO2排放量（見表1）。

表1 歷年電力和熱力的單位二氧化碳排放量

3 分析結果

3.1 CO2排放量的推算結果

1980－2010年我國產業部門和民生部門CO2排放量如圖1所示，具有以下特征:

（1）1980－2010年間，我國CO2排放總量具有明顯階段性。1980－1996年是碳排放量的快速增長階段，CO2排放總量由13.59億t迅速增長到32.26億t，增長1.37倍。1996－1999年是CO2排放的平穩階段，CO2排放總量僅由32.26億t緩慢增長到32.93億 t。2000－2010年是 CO2排放急速增長階段，CO2排放總量在這11年內凈增加42.90 億 t，年均增長 3.90 億 t，于 2010 年達到 75.83 億 t。

（2）部門間CO2排放具有明顯的差異性。產業部門中，第一產業、第二產業和第三產業的CO2排放量分別由1980 年的 1.12 億 t，8.44 億 t，1.09 億 t增長到 2010 年的1.57 億 t，55.44 億t和10.46 億t，年均增加量分別為0.01億 t，1.52 億 t和0.30 億 t。同時，第一產業占全國 CO2排放總量的比例由 8.20%下降到 2.07%，第三產業由8.05%增長到13.80%，第二產業CO2排放占絕大部分比重，在59.59% －73.34%之間并逐漸穩定在73%左右。民生部門中，城鎮和農村的CO2排放量分別由1980年的1.67 億 t和1.28 億 t增長到 2010年的 4.93 億 t和 3.42億t，增長速度明顯低于產業部門。同時，城鎮占全國CO2排放總量的比例由12.29%下降到6.50%，農村所占比例由9.39%下降到4.52%。總體上看，產業部門與民生部門的CO2排放量的差距進一步拉大，差距由1980年的7.70億 t擴大為2010年的59.13 億 t，產業部門 CO2排放量占全國CO2排放量的比重由1980年的78.31%進一步增加到88.99%，2010年產業部門CO2排放量是民生部門CO2排放量的8.08倍。產業部門特別是第二產業的CO2排放量急劇增長是造成此結果的主要原因，這也從一定程度上說明快速工業化過程推動了CO2排放量的增長。

3.2 產業部門

1980－2010年中國產業部門CO2排放量數據完全因素分解結果見圖2。各影響因素分析結果中，正值表示CO2排放量增加，負值表示CO2排放量減少。此外，模型的計算值與理論值（各年CO2排放量的差值）的誤差都很小，均在0.01%以內，說明模型效果比較理想。

由圖2可知，產業部門CO2排放量的增加主要來自經濟因素，即經濟的規模效應是CO2排放量增加的主要原因。效率因素則起到了緩解CO2排放量增長的作用，除2003和2004年之外，效率因素均為負值。結構因素多為正值，說明近年來我國產業結構變化促進了CO2排放量的增長，沒有實現減排的效果。產業部門CO2排放量變化的因素累計效果圖如圖3所示，其中，1981－2010年間，經濟因素導致CO2排放量累計增加86.72億t，結構因素導致CO2排放量累計增加9.17億t，而效率因素累計CO2減排量40.03億t，排放因素的效果不顯著，說明近年來我國的能源結構變化不是很明顯。

國內生產總值變化及產業結構變化對CO2排放量變化的分解結果如表2所示，表中a/e，b/f，c/g，d/h分別代表國內生產總值及第一、二、三產業的產業結構比重每變化1個百分點CO2排放量發生相應變化的數值，如2010年國內生產總值每增加1個百分點，CO2排放量則增加6 165.88萬 t，第一、二、三產業對應的數值分別為1 676.20，10 924.58，2 404.40 萬 t，其中第二產業的數值遠遠高于第一、第三產業，分別是第一、三產業的6.52倍和4.54倍。由表2還可以看出，在結構因素中，CO2排放量的增加主要來自第二產業，第二產業比重的持續擴大是我國CO2排放量增加最直接的原因，這也表明如果中國不改變過分依賴投資的經濟增長方式和以第二產業（工業）為主的經濟結構的話，CO2排放量的快速增加趨勢還將持續下去。

同理，還分析了能源消費強度變化對CO2排放量的影響效果。同樣可以看出，第二產業的數值也遠遠高于第一、三產業。2010年第一、二、三產業對應的數值分別為154.58，5 529.79，1 016.66 萬 t，其中第二產業分別是第一、三產業的35.77倍和5.44倍。說明降低第二產業的比重和能源消費強度，CO2減排效果遠遠高于降低第一、三產業。在效率因素中，多數年份的結果為負值，說明效率因素緩解了CO2排放量的快速增長，起到了CO2減排的效果。另外，結構因素每變化1個百分點的效果要高于效率因素每變化一個百分點的效果。但從以上分析結果可以看出，1981－2010年期間，中國的減排效果主要是通過效率因素實現的，結構調整非但沒有實現減排，反而增加了CO2排放量，主要原因是中國第二產業比重的擴大。這也說明了結構調整雖然減排效果明顯，但并不易實現。中國“十五”以來把結構調整作為減排的重點工作來抓，但結構調整尤其是產業結構調整是一個復雜的社會系統工程，受資源、社會發展環境、投資取向等多種因素的影響，取得的效果并不理想。

表2 因素分解結果——經濟因素及結構因素（1981－2010） 萬t

同樣，分析了單位能源消費量的CO2排放量對CO2排放量的影響效果。也可以看出，第二產業的數值也遠遠高于第一、三產業。如2010年第一、二、三產業對應的數值分別為 153.62，5 335.18，1 001.91 萬 t。因此，改變第二產業的能源結構能顯著地實現減排，然而，我國的能源結構以煤炭為主，這種局面在短期內難以改變。

3.3 城鎮居民生活消費

對中國城鎮居民生活CO2排放量進行完全因素分解，結果見圖4。1981－2010年期間，人口因素、效率因素、經濟因素、排放因素引起累計CO2排放變化量分別為3.13，－5.01，5.58，－0.45 億 t?？梢姡袊擎偩用裆?CO2排放量的減少主要體現在效率因素上，而人口因素和經濟因素都推動了CO2排放量的增加，排放因素具有一定的減排效果，說明我國城鎮居民能源結構變化實現了減排效果。隨著人民生活水平的提高，居民的生活質量和消費水平正處在一個快速變化期，特別是城鎮居民的消費結構正在形成逐步升級的變化態勢，由溫飽型向舒適型轉變，住房面積的擴大、汽車擁有量的提高、家用電器的普及等，都將推動城鎮居民生活CO2排放量的進一步擴大。

3.4 農村居民生活消費

同樣，對中國農村居民生活CO2排放量進行完全因素分解，結果如圖5所示。1981－2010年期間農村居民生活CO2排放量的減少主要體現在效率因素上，人口因素自2000之后對CO2減排有逐年擴大的趨勢，這主要是我國城市化進程加快，農村人口的大幅度減少所造成的。經濟因素則是農村居民生活CO2排放量增加的主要因素，并且有逐步擴大的趨勢。隨著農村生活水平的提高，人均收入不斷增加，住宅面積和居住條件不斷得到改善，非商品能源（秸稈、薪柴和沼氣等）的消費量將會大幅減少，取而代之的煤炭、LPG等商品能源的消費量將不斷增加;還有各種家用電器的普及率也不斷提高，電力的消費量也在不斷擴大。今后中國農村居民生活用CO2排放量還將進一步擴大。

圖4 影響中國城鎮居民生活CO2排放量變化的因素分解結果（1981－2010）

圖5 影響中國農村居民生活CO2排放量變化的因素分解結果（1981－2010）

4 結論

（1）從產業部門CO2排放變化的影響效果可以看出，產業部門中的經濟因素對CO2排放量變化的貢獻顯著，即經濟的規模效應是影響中國產業部門CO2排放量增長的最主要因素。

（2）降低第二產業的比重和能源消費強度，減排效果遠遠高于降低第一、三產業，并且從效率因素和結構因素對CO2排放量的影響效果上看，結構因素的減排效果要高于效率因素，但在1981－2010年期間，中國的減排效果主要是通過效率因素實現的，結構因素非但沒有實現減排，反而增加了CO2排放量，主要原因是中國第二產業比重的擴大造成的。

（3）從民生部門CO2排放變化的影響效果看，民生部門的CO2排放量正處在快速增長階段，不論城鎮還是農村，經濟因素是民生部門CO2排放量增加的主要因素。今后隨著生活水平的提高、人均收入的增加、住宅條件的改善、家用電器的普及等因素都將推動中國民生部門CO2排放量的快速增長。因此，引導消費者選擇可持續的生活方式和理念非常重要。

（4）從模型分析的結果可以看出，要想控制中國CO2排放量的快速增長，轉變經濟增長方式是重要途徑，結構因素和效率因素也都具有較好的減排效果，而且結構因素的減排效果要高于效率因素的減排效果，結構調整將成為中國未來減排的關鍵。

（編輯:劉照勝）

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