基于聚類分析的我國各省碳排放影響因素研究

摘 要：《京都協(xié)議書》規(guī)定發(fā)展中國家從2012年開始就該負(fù)有節(jié)能減排的責(zé)任，所以對以我國各省份進(jìn)行階段性的低碳發(fā)展總結(jié)，為以后的發(fā)展道路模式選擇提供十分重要的參考意義。本文以借鑒前人的低碳發(fā)展評價模型為基礎(chǔ)，找出與碳排放相關(guān)的因素，然后以這些因素為指標(biāo)，對中國各省碳排放進(jìn)行了聚類分析，從而將國內(nèi)各省市分為5 個區(qū)域，并根據(jù)不同的區(qū)域進(jìn)行具體分析。

關(guān)鍵詞：聚類分析 碳排放 低碳發(fā)展

引言

我國幅員遼闊，各地收入水平、消費(fèi)水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資源稟賦等存在著很大的差異，因此在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保、實(shí)施低碳發(fā)展時，必須要考慮到影響區(qū)域排放的因素差異，從而有目的、有針對性地制定不同的減排目標(biāo)和策略。

一、相關(guān)文獻(xiàn)回顧

探索低碳發(fā)展的道路，既要注意到發(fā)展模式的普適性，也要考慮模式的適應(yīng)性。在中國，從1980年開始CO2 的排放總量就不斷上漲。但是由于地區(qū)之間經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生活水平以及環(huán)境狀況之間存在很大差異，沿海與內(nèi)陸、東中西部碳排放的驅(qū)動因素差異較大，因此在實(shí)施低碳發(fā)展時，必須考慮影響區(qū)域碳排放驅(qū)動因素的差異，從而有針對性地制定減排策略。張彬（2011）從環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)，基于碳排放的驅(qū)動因素，利用Kaya模型研究分析例如影響中國碳排放的主要因素——人口、人均國民生產(chǎn)總值和單位國民生產(chǎn)總值碳排放量，并將此三項(xiàng)指標(biāo)作為模糊聚類指標(biāo)，將中國按碳排放驅(qū)動因素分為4大區(qū)域，并針對各區(qū)域提出實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的相關(guān)政策建議，并對應(yīng)用該方法將中國按照碳排放驅(qū)動因素進(jìn)行區(qū)劃的優(yōu)點(diǎn)與不足做了進(jìn)一步的討論。張建民（2011）以2005年為基期，對我國2015年與2010年一次能源需求以及碳排放進(jìn)行了預(yù)測。并在此基礎(chǔ)上，與美國、日本、英國、歐盟等國家和地區(qū)以及世界平均水平1971年～2005年期間的碳排放進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)中國的二氧化碳排放低于發(fā)達(dá)國家，如果與日本相比，尚有50年的差距。馮蕊（2010）對當(dāng)前國內(nèi)外居民生活消費(fèi)碳排放估算方法進(jìn)行對比，從居民生活消費(fèi)能源的界定和估算方式的選擇2 方面入手，分析各種估算方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為我國合理準(zhǔn)確的估算居民生活消費(fèi)碳排放提供參考借鑒。

前人研究碳排放問題存在三個問題：（1）研究多以定性研究為主，指標(biāo)量化不完全，不能給人以直觀清晰的結(jié)果；（2）研究中個人主觀臆斷問題嚴(yán)重，對于各指標(biāo)權(quán)重的決定不夠科學(xué)合理。（3）在進(jìn)行聚類分析中，考慮的指標(biāo)過少，內(nèi)容略顯單薄，分析不具體不全面。本文在數(shù)據(jù)來源規(guī)范的情況下，從人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面內(nèi)容著手，運(yùn)用聚類分析，更為全面地研究我國各省域的碳排放狀況。

二、各省份碳排放樣本和指標(biāo)體系的建立

（一）評價指標(biāo)的選取

（1）科學(xué)系統(tǒng)性，指標(biāo)要能夠全面的反映低碳的發(fā)展?fàn)顩r，數(shù)據(jù)處理要科學(xué)，目標(biāo)設(shè)定要合理。（2）實(shí)用可操作性，評價指標(biāo)的選取主要是為低碳的發(fā)展研究服務(wù)的，所以它必須能夠可以量化、準(zhǔn)確獲得并能夠清晰的表明低碳的發(fā)展?fàn)顩r。（3）客觀獨(dú)立性，指標(biāo)數(shù)據(jù)的得來是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，它是客觀存在的，同時指標(biāo)之間是相互獨(dú)立的，避免人為的擴(kuò)大或者縮小研究內(nèi)容的重要性。

（二）評價指標(biāo)體系的建立

影響我國各省域碳排放包括人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面，遵循以上的指標(biāo)選取原則，本文特選取這6個方面為指標(biāo)，具體如表1。

（三）樣本數(shù)據(jù)的來源與特別說明

樣本數(shù)據(jù)全部來自2001年—2012年的《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。

選取2011年我國內(nèi)地30 個省市自治區(qū)的人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為指標(biāo)來進(jìn)行聚類分析。指標(biāo)中的人均收入、人均支出、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口數(shù)據(jù)以及人均碳排放直接來源于2001年—2012年的《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。能源結(jié)構(gòu)用煤炭消費(fèi)占能源消費(fèi)的比例表示，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)用第二產(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟(jì)的比重來表示，能源強(qiáng)度是用能源消費(fèi)除以GDP 算出來的，能源消費(fèi)和GDP 的數(shù)據(jù)也來源于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。聚類分析中如果參與聚類的變量的量綱不同會導(dǎo)致錯誤的聚類結(jié)果。例如在本文分析中，能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都是用百分比表示的，因而絕對值都不會超過1，而人均收入和人均支出的單位是元，具體數(shù)值在幾千到幾萬不等，如果不對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化，那么在最終的聚類結(jié)果中，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的數(shù)值絕對值太小，就會完全起不了作用。因此在進(jìn)行聚類分析之前必須對變量值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)化，消除量綱的影響。

三、對我國碳排放的具體分析

（一）聚類分析

聚類分析指將物理或抽象對象的集合分組成為由類似的對象組成的多個類的分析過程。聚類分析的目標(biāo)就是在相似的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)來分類。聚類分析是一種很常見的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，它的主要作用是用于揭示數(shù)據(jù)庫中未知的對象類。簡單地說，就是對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，使得同一類別的數(shù)據(jù)之間的相似度盡可能大、相異度盡可能小，而不同類別之間的數(shù)據(jù)的相似度要盡可能小、相異度盡可能大。聚類分析的本質(zhì)特征就是按照事物的所有特征來構(gòu)建組，每組的成員應(yīng)該顯示出盡可能類似的結(jié)構(gòu)。聚類分析來的目的是為了在眾多對象中確定對象的同質(zhì)性。

（二）實(shí)證分析過程

標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)化 由于各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)時采取的測量單位不同，不可能直接運(yùn)用因子分析法，故在分析前要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（均值為0，方差為1），消除量綱帶來的干擾。用Xi（i=1，2…9）表示標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)據(jù)。四、總結(jié)

通過聚類分析，按照和低碳經(jīng)濟(jì)相關(guān)的6 個因素——人均收入、人均支出、人均碳排放、能源強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，可將中國內(nèi)地（西藏除外）分為五個區(qū)域。

第一個區(qū)域?yàn)楸本┖蜕虾！Ｔ搮^(qū)域是中國最發(fā)達(dá)的地區(qū)，經(jīng)過這么多年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，該地區(qū)已經(jīng)形成以現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)模式。這些地區(qū)人均收入和生活水平較高，促使該地區(qū)碳排放增長的主要動力是城市居民消費(fèi)方式的轉(zhuǎn)變。該類地區(qū)實(shí)施低碳發(fā)展模式的重點(diǎn)在于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)工業(yè)文明的消費(fèi)觀念，倡導(dǎo)低碳消費(fèi)方式。具體的舉措有：大力推廣建筑節(jié)能，鼓勵使用節(jié)能電器，降低單位產(chǎn)品生產(chǎn)和使用的能耗，提倡公交、步行以及騎自行車等綠色出行方式。

第二類區(qū)域是廣東、天津、浙江、福建、江蘇，這些地區(qū)的主要特點(diǎn)是能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比例非常低，而石油、天然氣和電力等比重較大；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中工業(yè)比重不大，人均排放量少。廣東省一直都是中國改革開放的前沿陣地，經(jīng)過這么多年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)型升級，逐漸從以前的資源、勞動密集型向技術(shù)、智力密集型轉(zhuǎn)換。

第三類有陜西、甘肅、青海，這些地區(qū)位于我國的西北地區(qū)，經(jīng)濟(jì)相對落后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)工業(yè)比重非常小，人口密度相對較小，所以人均碳排放也比較少。

第四類有吉林、黑龍江、新疆、湖南、湖北、重慶、安徽、江西、河南、廣西、四川、云南、海南 14個省區(qū)，它囊括了中國絕大多數(shù)省區(qū)。這些地區(qū)人均收入比較低，正在承接?xùn)|部發(fā)達(dá)地區(qū)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，第二產(chǎn)業(yè)的比重在將來還會逐漸增加，工業(yè)耗能和工業(yè)碳排放也將會有較大的增長，這類省區(qū)應(yīng)通過技術(shù)進(jìn)步來調(diào)整產(chǎn)值的能源強(qiáng)度，充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)在減排中的作用，同時注意調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)模式，注重可再生能源的開發(fā)和利用，不能重走發(fā)達(dá)地區(qū)先污染再治理的老路。海南作為一個旅游強(qiáng)省和生態(tài)農(nóng)業(yè)大省，工業(yè)經(jīng)濟(jì)比重在全國是最小的省份之一。

第五類有內(nèi)蒙古、寧夏、遼寧、山東、河北、山西、貴州。這些省份是我國煤炭資源的主要產(chǎn)地，煤炭在能源結(jié)構(gòu)中的比重非常大，同時工業(yè)在該地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中比重非常高，導(dǎo)致這些省份的能源強(qiáng)度非常高。這些地區(qū)也是我國減排壓力最大的地區(qū)，在低碳減排方面最關(guān)鍵的是要努力提升煤炭資源的利用效率、降低能源強(qiáng)度、加大科技投入力度、使資源得到充分利用。通過以上聚類分析可以看出，中國省域間的差異很大，這種差異必然要求采取不同的減排政策和措施。

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