基于KAYA模型的青島市碳排放及驅動因素分析

[摘要]本文運用KAYA模型，對青島市碳排放及其驅動因素進行了實證研究。研究發現，2001-2010年青島市碳排放總量持續增加，碳生產力不斷提高，以煤炭、石油為主的高碳經濟發展模式仍然沒有根本改觀。青島市人口數量、經濟發展、單位能耗碳排放的增長導致碳排放量的增加，單位GDP能源強度的提高在一定程度上降低了碳排放量。四個影響因素中，經濟發展和單位GDP能源強度是影響青島市碳排放的主要因素。根據實證結果，青島市應以調整經濟結構和能源利用結構為重點，通過低碳技術創新和機制創新，實現低碳經濟的發展目標。

[關鍵詞]KAYA模型；碳排放；驅動因素；青島市

[中圖分類號]F207 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-8372（2013）03-0084-04

一、引言

與同類城市相比，青島的農村大、城市小，農民多、市民少，縣域面積占全市總面積的90%，農業人口占全市總人口的60%。2011年青島市的萬元GDP能耗0.71噸標準煤，已居全國前列；一、二、三次產業結構的比重為4.6：47.6：47.8，能耗較高的工業比重依然大于當年的全國平均水平46.8%。因此，本文運用實證分析的方法，考量青島市二氧化碳排放狀況，分析驅動碳排放量增長的因素，及各個因素的影響程度。

目前我國對二氧化碳排放及其驅動因素的研究成果，大部分集中于某個區域或省份二氧化碳及驅動因素。李衛兵、陳思（2011）對中國中、東、西部三個經濟帶的碳排放驅動因素進行了分析，并通過區域對比研究發現，中部地區與東、西部在碳排放驅動因素的影響方向和影響程度上有很大的不同[1]。葉曉佳、孫敬水、董立峰（2011）測算了浙江省1996—2008年碳排放及各驅動因素對碳排量的貢獻[2]。張超、任建蘭（2012）利用1990—2009年的數據對山東省能源消費二氧化碳排放及驅動因素分析[3]。王兆君、李婷婷（2012）利用KAYA模型，分析了2001—2010年黑龍江國有林區碳排放量與人口數量、經濟發展、單位能耗碳排放、單位GDP能源強度的關系，提出了減少林區碳排放的建議[4]。本文利用KAYA模型對青島市二氧化碳排放及其驅動因素進行研究，以期為青島市低碳經濟發展政策的制定提供依據。

二、碳排放模型的構建及指標解釋

（一）模型構建

KAYA模型是由日本學者Kaya Yoichi（1990）提出的，專門用于研究二氧化碳排放及其驅動因素，揭示二氧化碳排放量的推動力[5]。他認為一個國家或地區的碳排放量受到人口數量、人均GDP、單位GDP能源強度以及單位能耗碳排放量四個因素的影響，反映的是碳排放與人口數量、經濟發展和能源利用的關系。利用KAYA模型，可對一個國家或地區碳排放量驅動因素分析，以找出降低碳排放的有效措施。模型的具體形式如下：

二氧化碳排放量=人口數量×人均GDP×單位GDP能源強度×單位能耗碳排放量 （1）

在KAYA模型原始表達式（1）的基礎上，構建青島市二氧化碳排放及驅動因素分析的模型：

其中，CO2為青島市二氧化碳排放量，P為青島市人口數量，GDP為青島市生產總值，E為青島市單位GDP能源強度，K為青島市單位能耗二氧化碳排放量。

本文基于上述模型，測定青島市2001—2010年二氧化碳排放量及變動趨勢，分析各個驅動因素對碳排放總量的影響方向和影響程度。數據主要來源于2001—2011年《青島市統計年鑒》、《山東省統計年鑒》。這10年正值國家“十五”計劃（2001—2005）和“十一五”規劃（2006—2010）的重要時期，也是青島市經濟快速發展時期。

（二）指標解釋

1.人口數量

人口數量是影響碳排放的一個重要指標。在社會經濟、技術條件不變的情況下，一般來講人口數量增長對資源和能源的需求量就越大，碳排放量會增加。

2.人均GDP（GDP/P）

人均GDP是一個國家或地區，在核算期內（通常為一年）實現的生產總值與所屬范圍內的常住人口的比值，是衡量各國人民生活水平的一個標準。一般來講，在高碳經濟模式下，人均GDP越大，碳排放量越多；而在低碳經濟模式下，人均GDP的增長可能不會帶來碳排量的增加，低碳或無碳能源和低碳產業是推動經濟的主要力量。

3.單位GDP能源強度（E）

單位GDP能源強度是指每單位GDP消耗能源的數量。單位GDP能耗越大，說明經濟發展對能源的依賴程度越強，它是衡量能源經濟效率的重要指標。

4.單位能耗碳排放量（K）

單位能耗碳排放量是指每消耗一單位的能源排放的二氧化碳量，是衡量碳能源結構的一項重要指標。由于熱值和燃燒效率有所差異，不同的能源產生的二氧化碳排放量有很大的不同。單位能耗碳排放量的計算模型如下：

其中，Ui表示第i種能源消耗量，i表示第i種能源的碳排放系數，n表示能源的種類。參照2001—2010年的山東省能源消費結構，根據《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》的不同能源二氧化碳排放系數，計算得到各年的二氧化碳排放總量及單位能耗二氧化碳排放量。

三、青島市碳排放計算結果及分析

（一）模型計算結果

為了保證數據的前后可比性，本文以2000年為基期，用GDP平減指數對GDP數據進行處理。在完成模型構建和原始數據收集匯總工作以后，利用Excel對數據進行處理、計算和分析。

根據模型（2）得到青島市2001—2010年二氧化碳排放總量和增長速度（見表1）。可見，青島市二氧化碳排放的增長速度總體上呈降低趨勢，10年間的平均增長速度為7.16%，排放總量緩慢增加。

（二）結果分析

1.二氧化碳排放規模與速度分析

由表1可知，青島市二氧化碳排放總量呈上升趨勢，期間年平均增長速度為7.16%。從發展軌跡上來看，青島市二氧化碳排放大致經歷了三輪的螺旋式攀升階段：2001—2004年環比增長速度較高，2005—2006年增長速度有所減緩，2007—2010年增長速度進一步放緩。2001—2004年正處在國家第十個五年計劃的發展時期，經濟發展進入了新一輪的快速增長，這一時期青島市GDP（可比價）平均增長速度維持在14%左右的高水平上，能耗水平較高的工業比重在47%～51%之間，工業經濟的增長速度在17%～24%之間，此階段人們對高碳排放的認識不足，單位GDP碳排放水平較高，這種高能耗的產業結構和落后的耗能設備技術，是二氧化碳排放快速增長的主要原因。2005—2006年，工業經濟比重依舊在51%～52.4%的高水平上，但增長的速度明顯放慢，增速在20%左右。2007—2010年青島市的產業結構調整速度加快，能耗高的工業比重由2006年的52%，降低到2010年的48.7%，工業的增長速度進一步放慢，在15%上下波動。“十一五”規劃中國家節能減排的政策力度不斷加強，青島市在發展經濟的同時，加強產業結構調整，加大節能減排力度，使碳排放增長速度趨于平緩。

2.碳生產力分析

碳生產力是衡量碳排放效率的重要指標，指一段時期內每單位二氧化碳排放創造了多少GDP，反映了單位碳排放所產生的經濟效率，因為涵蓋了“低碳”和“經濟發展”兩大目標，所以它成為衡量低碳經濟發展水平的一個最具代表性的指標。碳生產力的提高意味著單位物質能源消耗創造了更多的社會財富，碳生產力的增長率也常被用于衡量一個國家或區域在降低二氧化碳排放量、應對氣候變化方面所取得的成效。根據原始數據，計算2001—2010年青島市、山東省碳生產力及增長情況（見表2，圖1）。

由表2、圖1可見，2001—2010年青島市碳生產力在循環波動中不斷提高，2001—2010年碳生產力增加總量1.28萬元/噸，年均增長速度約為7.57%，其中，2004年、2007年、2010年的增長速度最快。碳生產力的發展趨勢大致經歷了兩個階段：第一階段（2001—2003年），青島市碳生產力緩慢提高，增速在2.2%～3.5%，即每噸碳排放產生的經濟效益增加額為246.66萬元；第二階段（2004—2010年），青島市碳生產力增速不斷提高，增速最低的2009年也達到4.18%。從總體趨勢來看，10年間青島市碳生產力不斷提高，意味著碳排放效率不斷增強。

與山東省總體水平比較，不管是碳生產力還是其增長速度，青島市的水平高于全省平均水平，主要是因為青島市的產業結構優于全省的產業結構。2010年山東省工業比重為48.2%，其中重工業比重高達67.61%，青島市工業比重為48.7%，其中重工業比重為61%。同時，青島市在節能減排、生態城市建設等方面的成績比較突出。

3.碳排放驅動因素分析

根據因素分析法計算可得，人口數量、人均GDP、單位GDP能源強度以及單位能耗二氧化碳排放量對青島市二氧化碳排量的影響方向和影響程度（見表3，圖2）。

由表3、圖2數據，可以對人口數量、人均GDP、單位GDP能源強度以及單位能耗碳排放量四個因素做以下分析：

（1）人口效應。人口數量對青島市碳排放量基本產生正向影響，影響程度總體來看相對較小，2003—2006年相對顯著。從原始數據來看，主要是青島市10年間人口總數波動不大，不會造成碳排放量的顯著變化。

（2）經濟發展效應。人均GDP的變化對碳排放量產生重要的正向影響，在四個影響因子中，人均GDP的影響程度最大。其歷年對碳排放量的影響無論是在數量上還是從比重上都是最大的，且每年影響程度除2003年、2004年為87.85%、97.77%外，多數年份的影響比重均在116%以上，2008年達到頂峰值246.31%。10年經濟發展共產生了增量二氧化碳4508.16萬噸，占10年二氧化碳增量總量的近146%，這主要是由青島市目前發展的高碳產業結構導致的。據相關研究，第三產業的二氧化碳排放強度遠低于第二產業，而在第二產業中，先進制造業的二氧化碳排放強度也遠低于以電力、石油加工為代表的傳統能源加工轉換部門以及以鋼鐵、化工為代表的能源密集型工業部門。因此，青島市在未來經濟發展中，應通過不同層面的結構調整，進一步降低二氧化碳的排放強度，實現低碳發展。

（3）單位GDP能源強度效應。該指標對青島市碳排放產生了顯著的負向影響，單位GDP能源強度的降低對抑制碳排放量有著重要意義。從GDP結構上來看，2001—2010年第二產業在青島市GDP中的比重大致在47%—52%之間波動，2004—2008年都在50%以上，高碳經濟的特征明顯。因此，青島市如何優化經濟結構，加快低碳和零碳能源的開發利用，加快高能耗設備的技術改造，直接影響到青島市低碳城市和藍色經濟發展目標的實現。

（4）單位能耗碳排放效應。該指標對青島市碳排放有正向作用，但影響程度不大，只有少數年份出現負影響。這主要是受當年的能源結構變化的影響，從青島市2001—2010年的一次能源消費結構來看，原煤和原油的消耗量占近99%以上，天然氣比重不到1%。這種能源結構不僅會增加碳排放還會制約經濟發展。因此，如何優化能源結構，發展和利用新能源成為青島市發展低碳經濟的關鍵。

四、研究結論與建議

本文運用KAYA模型，對青島市碳排放及其驅動因素進行了實證分析。實證結果顯示，2001—2010年青島市碳排放總量持續增加，碳生產力不斷提高，以煤炭、石油為主的高碳經濟發展模式仍然沒有根本改觀。四個影響因素中，人口數量、經濟發展、單位能耗碳排放三個因素對青島市碳排放量基本為正向影響，即如果當前經濟發展模式不變，人口增長、人均GDP增長、單位能耗碳排放增長都會導致青島市碳排放量的增加。單位GDP能源強度則主要為負向影響，體現出青島市能源利用效率的提高，一定程度上減少了碳排放水平。從影響程度上看，經濟發展和單位GDP能源強度是影響青島市碳排放的主要因素，而人口數量和單位能耗碳排放對碳排放影響較低。從最終結果來看，總的正向驅動效應大于總的負向驅動效應，從而使青島市碳排放量呈現不斷上升的趨勢。

青島市的經濟結構和能源消費結構是影響碳排放的主要因素。未來青島市低碳經濟的發展應依據長期的碳強度控制目標，制定低碳發展戰略。以調整經濟結構為突破點，改變目前的高碳發展模式；提高低碳技術創新能力和能源利用效率，優化能源消費結構，構建低碳能源體系；通過機制創新和相關政策體系的完善，營造良好的低碳經濟發展環境，并逐步建立起“低碳交易市場”，在政府、企業、市場“三位一體”監管機制的約束下，實現低碳經濟的發展目標。

[參考文獻]

[1]李衛兵，陳思.我國東中西部二氧化碳排放的驅動因素研究[J].華中科技大學學報，2011（3）：111-116.

[2]葉曉佳，孫敬水，董立鋒.低碳經濟發展中的碳排放驅動因素實證研究—以浙江省為例[J].經濟理論與經濟管理，2011（4）：13-23.

[3]張超，任建蘭.山東省能源消費CO2排放及驅動因素分析[J].水電能源科學，2012，30（2）：60-63.

[4]王兆君，李婷婷.基于KAYA模型的黑龍江國有森工林區碳排放及其驅動因素實證研究[J].林業經濟問題，2012（4）：11-15.

[責任編輯 張桂霞]