生活消費對CO2綜合排放強度的影響
——以湖南省為例

向求來 ，袁興中，江洪煒 ，曾光明，祝慧娜 ，曹 娟

生活消費對CO2綜合排放強度的影響
——以湖南省為例

向求來1，2，袁興中1，江洪煒1，曾光明1，祝慧娜1，曹 娟1

(1. 湖南大學 環境科學與工程學院，湖南 長沙 410082； 2.湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410015)

生活消費是CO2排放的重要組成部分，研究其對CO2綜合排放強度的影響可以為探究生活消費領域節能減排側重點、挖掘碳減排路徑提供科學依據。基于LMDI模型，提出包括產業和生活消費的CO2綜合排放強度影響因素的分解方法，以湖南省為例分析生活消費對CO2綜合排放強度的影響。結果表明，1997～2009年湖南省CO2綜合排放強度總體呈下降形勢，生活消費能源強度因素對其下降的貢獻率為21.7%，且生活消費能源強度下降的空間較大；生活消費能源結構因素貢獻率為-3.8%，沒有發揮降低CO2綜合排放強度的作用，提高清潔能源在能源結構中的占比能夠有效地降低CO2綜合排放強度。

碳排放；綜合排放強度；生活消費；LMDI；影響因素

目前，以氣候變暖為特征的全球氣候變化已經成為人類發展必須面臨的重大挑戰。IPCC（2007）報告指出，1906～2005年間全球平均地表溫度上升了0.74℃，溫度上升的趨勢仍在增加，造成氣候變暖的原因是溫室氣體在大氣中濃度增加。溫室氣體增加的主要來源為化石能源燃燒，其導致的CO2排放量在2004年總CO2排放量中占95.3%[1]。上世紀80年代以來，CO2排放影響因素的研究一直是國際能源環境問題研究的熱點，因素分解方法也是能源與環境問題研究及政策制定廣泛應用的方法[2]。

哥本哈根氣候峰會前，中國政府首次提出“單位GDP（國內生產總值）碳排放”概念，并提出中國2020年單位國內生產總值CO2排放比2005年下降40%～45%的目標。近幾年，對國內碳排放強度的研究越來越受到研究學者的重視。具有代表性的研究，如岳超等[3]利用Theil系數法研究了我國省際碳強度差異的變化及其來源，再利用逐步線性回歸方法對3個時期碳排放強度影響因素進行了分析；Zhongfu Tan等[4]利用對數均值迪氏分解法（LMDI）考察了1998～2008年間中國二氧化碳排放強度減少的驅動因素；朱聆等[5]采用同樣的方法對1995～2008年上海市碳排放強度進行分解分析；潘雄鋒等[6]在對我國制造業碳排放強度變化趨勢進行分析的基礎上，運用因素分解法對我國制造業碳排放強度變化中的結構份額和效率份額進行了測算分析。

結果均表明，產業部門能源強度下降是碳排放強度下降的主要原因，其中工業部門貢獻最大。

以上碳排放強度的研究均是針對產業二氧化碳排放強度的影響分析，而生活消費CO2排放（本文指區域內居民日常生活消費的一次能源及火電等所排放的CO2量）在總CO2排放中占有重要地位，其排放強度也受GDP的影響，目前少有關于生活消費對CO2綜合排放強度影響的研究。本文基于LMDI模型，提出分地區包括產業和生活消費的CO2綜合排放強度影響因素的分解方法，并以湖南省為例分析生活消費對CO2綜合排放強度的影響，為湖南省及其他省市探究生活消費領域節能減排側重點、挖掘碳減排路徑提供科學依據。

1 研究方法與數據

1.1 地區CO2排放計算方法

根據IPCC《Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories 2006》，在溫室氣體排放清單中，能源部門通常是最重要的部門，超過90%的CO2是由能源部門貢獻的[7]。本文參考IPCC（2006）的方法，給出分地區CO2排放的具體計算公式：

式中，Ct為第t年CO2排放量，Ci,t為第t年i部門的CO2排放量，Ei,j,t為第t年i部門j種能源消費量，ncvj為j種能源的凈熱值，efj為j種能源的CO2排放因子，oxidj為j種能源的氧化因子。能源凈熱值數據來自《中國統計年鑒》（1998～2010）中能源低位發熱值。燃料CO2排放因子數值來源于《2006 IPCC. Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》中燃料CO2排放因子的95%置信區間下限值。能源氧化因子一般取1。

1.2 CO2綜合排放強度分解方法

既有研究中，CO2排放強度指產業部門CO2排放量與地區生產總值（GDP）的比值，而本文將考慮包括生活消費的CO2綜合排放強度影響因素。產業CO2排放直接和GDP相關，生活消費CO2排放也會隨GDP的增加而增加，且生活消費CO2排放量在總CO2排放量中占有重要地位，因此將生活消費加以考察非常有價值。CO2綜合排放強度定義為產業和生活消費的總CO2排放量與地區生產總值的比值。

產業與生活消費的影響因素不同，有必要分開進行討論，CO2綜合排放強度可表示為：

式中，I為CO2綜合排放強度，C為地區總二氧化碳排放量，CI為第一、二、三產業CO2排放量，CC為生活消費CO2排放量，G為地區生產總值。

參照Kaya恒等式進行適當的分解變形，產業i可分為第一、二、三產業，能源j可分為煤炭類、石油類、天然氣和火電（水電及其它電力部分不排放CO2），產業CO2排放強度分解為：

表1 （3）式中各變量含義Table 1 the meaning of each variable in formula (3)

生活消費CO2排放強度分解為：

式中，IC為生活消費CO2排放強度，EC為生活消費的能源消費量，為j種能源CO2排放量，為生活消費j種能源消費量，為j種能源C排放系數，ESCj為生活消費j種能源占比，EIC為生活消費能源強度。

因素分解方法主要分為Laspeytres指數法、平均分解法、自適應權重分解法三類[8]。LMDI方法（對數均值迪氏分解法）是平均分解法中應用最為廣泛和成熟的方法，與其它方法相比，該方法是一種完全的、不產生殘差的分解分析方法[2,9]。該方法被廣泛應用于碳排放影響因素分析 、工業CO2排放影響因素分析[12-14]和能源強度影響因素分解分析[15]的研究中。

本文亦基于LMDI方法對CO2綜合排放強度影響因素進行分解。由于單種能源CO2排放系數歷年來基本不變，本文將不考慮Fj對CO2綜合排放強度的影響。

產業CO2排放強度變化△II是由產業能源結構因素△ESI、產業能源強度因素△EII、產業結構因素△ISI三個因素驅動變化；生活消費CO2排放強度由生活消費能源結構因素△ESC、生活消費能源強度因素△EIC兩個因素驅動變化，因此，CO2綜合排放強度變化表示為：

根據LMDI分解方法，產業CO2排放強度第T年與第0年的變化表示為：

生活消費CO2排放強度第T年與第0年的變化表示為：

1.3 數據來源及處理

本文運用以上計算方法，以湖南省為例對CO2綜合排放強度影響因素進行分析，考察生活消費對CO2綜合排放強度的影響。本文所用原始數據均來源于《中國能源統計年鑒》(1998～2010)[16]及《湖南統計年鑒》（1998～2010）[17]。

需要說明的是，電力消費分火電、水電及其它，其中僅火電排放CO2，本文通過火力發電所消耗的各類化石能源計算出CO2排放量，然后依據各部門電力消耗的占比對各部門電力CO2排放量進行分攤。

2 實例研究

2.1 湖南省CO2歷史排放分析

根據IPCC（2006）通用的CO2排放量計算方法，計算出湖南省1997～2009年CO2排放量，并計算CO2綜合排放強度，詳見圖1。

圖1 1997～2009年湖南省CO2排放量及綜合排放強度Fig.1 CO2 emissions and the integrated emission intensity from 1997 to 2009 in Hunan Province

1997～2009年間，湖南省總CO2排放量增加13 633 萬t，其中三大產業CO2排放量增加12 886萬t，生活消費CO2排放量增加747 萬t，產業在CO2排放中起主要作用。1997～2000年間，湖南省CO2排放量呈緩慢下降形勢，而2000年之后，湖南省CO2排放量逐年上升，尤其2005年相比2004年增加量較大。分部門看，第二產業CO2排放量最大，決定了湖南省CO2排放走勢；第三產業CO2排放量逐年遞增，增加率最大，與其產業產值的迅速增長密切相關；第一產業CO2排放量小，且變化最不明顯；生活消費CO2排放量呈先減后增形勢，對全省CO2排放貢獻大于第一產業，小于第二、三產業。

湖南省歷史CO2綜合排放強度總體呈下降形勢，1997年萬元GDP的CO2綜合排放強度為3.18 t/萬元，2009年下降至1.74 t/萬元，下降幅度達45.3%。分時間段看，1997～2000年，CO2綜合排放強度下降最快；2001～2005年，綜合排放強度相對平穩，2005年有所上升；2005～2009年，綜合排放強度呈下降走勢，且下降率相對穩定。

2.2 CO2綜合排放強度影響因素分析

基于LMDI方法，湖南省CO2綜合排放強度各影響因素分解結果見表2。

表2 湖南省CO2綜合排放強度因素分解結果Table 2 The decomposition results of integrated emission intensity factors of CO2 in Hunan Province

由表2可知，1997～2009年間，湖南省產業能源強度△EII下降是全省CO2綜合排放強度下降的主要原因，其正貢獻率達78.3%。按1997～2001年、2001～2005年、2005～2009年三個時期分析，各時期產業能源強度對CO2綜合排放強度變化的正貢獻率分別為76.0%、79.5%、88.1%。各時期內，無論CO2綜合排放強度下降還是上升，產業能源強度均為決定因素。產業能源結構因素△ESI在湖南省CO2綜合排放強度變化中貢獻值很小，整個考察時期內，其貢獻率僅為-5.4%，較小程度上抑制CO2排放強度下降。產業結構因素△ISI對湖南省CO2綜合排放強度的影響貢獻也較小，究其原因，產業結構中第二、三產業均得到快速增長，從而沒有發揮降低CO2排放強度的作用。

以上產業各因素對CO2綜合排放強度的影響與國內既有的碳排放強度影響因素研究結論[3-5]基本相同，表明產業部門能源強度下降是碳排放強度下降的主要原因。以下重點分析生活消費對CO2綜合排放強度的影響。

2.3 生活消費對CO2綜合排放強度的影響

生活消費能源強度因素△EIC在1997～2009年間對湖南省CO2綜合排放強度下降的貢獻率為21.7%。分時期看，2005～2009年相比1997～2001年該因素對CO2綜合排放強度下降的作用減弱，甚至在2001～2005年間出現增加CO2排放強度的反彈。

縱觀1997～2009年湖南省生活消費能源強度變化，詳見圖2，生活消費能源強度總體呈下降趨勢。2001～2005年，湖南省生活消費能源強度波動性很大，2005年生活消費能源強度突然變大使得該時期生活消費能源強度因素抑制了CO2綜合排放強度下降。湖南省生活消費能源強度2009年為0.047 5 tce/萬元，與2004年0.048 6 tce/萬元相比相差很小，又回到2004年能源強度水平。因此，湖南省生活消費能源強度下降的空間較大，通過降低生活消費能源強度來降低CO2綜合排放強度具有積極意義。生活消費中，應提倡低碳消費，節約能源消耗，在一定程度上促使CO2綜合排放強度下降。

圖2 1997～2009年湖南省生活消費能源強度Fig.2 Energy intensity of consumption from 1997 to 2009 in Hunan Province

生活消費能源結構因素△ESC對湖南省CO2綜合排放強度下降的貢獻率為-3.8%，該因素三個時期內均較小程度地抑制CO2綜合排放強度下降，調整能源結構對降低湖南省CO2綜合排放強度仍有一定潛力。

1997～2009年湖南省生活消費能源結構詳見圖3。由圖可知，煤炭一直是湖南省主要能源，雖然煤炭類能源在能源結構中占比持續下降，但湖南省生活消費能源結構因素卻沒有促使CO2綜合排放強度降低。四類能源中，火電的碳排放系數最大，相當于每噸標煤能量排放6.8 t CO2；煤炭類其次，石油類第三；而天然氣碳排放系數最小，僅為每噸標煤能量排放1.6 t CO2，為火電的0.23倍。湖南省生活消費能源結構中（不包括水電及其它不進行CO2排放的能源），火電占比由1997年的5.1%上升至2009年的21.3%，火電占比持續增長是導致能源結構因素抑制CO2綜合排放強度下降的主要原因。天然氣的碳排放系數最小，根據《中國能源統計年鑒》（1998～2010）中統計數據，湖南省生活消費使用天然氣時間并不長，且占比很小，至2009年天然氣在生活消費一次能源結構中不到4%，天然氣降低CO2綜合排放強度的作用并不明顯。

圖3 1997～2009年湖南省生活消費能源結構Fig. 3 Energy structures of consumption from 1997 to 2009 in Hunan Province

因此，調整生活消費能源結構，降低火電在能源結構中占比，提倡使用天然氣及其它少排或不排CO2的清潔能源，能夠有效地降低湖南省CO2綜合排放強度。

3 結 論

(1) 1997～2009年間，湖南省總CO2排放量增加13 633萬t，產業在CO2排放中起主要作用；湖南省CO2綜合排放強度總體呈下降形勢，2009年相比1997年下降45.3%。

(2) 生活消費能源強度因素對湖南省CO2綜合排放強度下降的貢獻率為21.7%，湖南省生活消費能源強度下降的空間較大，生活消費中應提倡低碳消費，節約能源消耗，在一定程度上降低CO2綜合排放強度。

(3)生活消費能源結構因素對湖南省CO2綜合排放強度下降的貢獻率為-3.8%，調整能源結構對湖南省降低CO2綜合排放強度仍有一定的潛力，降低火電在能源結構中占比，提倡使用天然氣及其它少排或不排CO2的清潔能源，能夠有效地降低CO2綜合排放強度。

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Effect of resident’s energy consumption on integrated emission intensity of CO2: taking Hunan Province as an example

XIANG Qiu-lai1,2, YUAN Xing-zhong1, JIANG Hong-wei1, ZENG Guang-ming1, ZHU Hui-na1, CAO Juan1
(1.College of Environmental Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, Hunan, China;2.Hunan Research Institute of Non-Ferrous Metals, Changsha 410015, Hunan, China)

Consumption is an important part of the CO2emissions. Studying the effect of consumption on the integrated emission intensity of CO2could provide a scientific basis for exploring the focus of consumption energy saving and emission reduction approaches. A research method for the integrated emission intensity factors of CO2including industrial and consumption was proposed.The research method was developed on the basis of the LMDI model. Then the method was used to analysis the effect of consumption on the integrated emission intensity of CO2in Hunan Province. The results show that the integrated emission intensity of CO2was overall downward from 1997 to 2009 in Hunan Province. The contribution of consumption energy intensity factor to its decline was 21.7%.There was greater potential to decrease consumption energy intensity. The contribution of consumption energy structure factor was-3.8%, and it did not play the role of reducing the integrated emission intensity of CO2. Increasing the proportion of clean energy in the energy mix will effectively reduce the integrated emission intensity of CO2.

carbon emissions；integrated emission intensity；living consumption；LMDI；influencing factors

S718.56

A

1673-923X(2012)08-0122-05

2012-01-24

國家自然科學基金資助項目 （50978087）

向求來（1986—），男，湖南邵陽人，碩士研究生，主要研究方向為環境系統工程；E-mail：xiangqiulai@163.com

[本文編校：吳 彬]