中國建筑業二氧化碳排放的影響因素分析

□ 鄒 非 朱慶華 王 菁

(1.大連理工大學 管理與經濟學部,遼寧 大連 116024;2.浙江東方職業技術學院,浙江 溫州 325011;3.浙江工業大學 經管學院,浙江 杭州 310000)

中國建筑業二氧化碳排放的影響因素分析

□ 鄒 非1,2朱慶華1王 菁3

(1.大連理工大學 管理與經濟學部,遼寧 大連 116024;2.浙江東方職業技術學院,浙江 溫州 325011;3.浙江工業大學 經管學院,浙江 杭州 310000)

對中國建筑業1991年到2013年間的二氧化碳排放進行了計量,運用嶺回歸的方法分析了人口、財富和技術等因素對建筑業二氧化碳排放量的影響。結果表明,建筑業從業人員數量對二氧化碳排放量有正向影響但不顯著,人均GDP對二氧化碳排放量有顯著正影響,萬元國內生產總值能源消費量對二氧化碳排放量有顯著負影響。根據上述研究,提出了技術進步是減少建筑業二氧化碳排放的關鍵所在,要大力提倡新技術在建筑領域的運用;深化供給側改革,做好建筑業經濟規模的加減法;提高建筑人整體素質,全員減排增效;努力打造建筑業綠色供應鏈等相應的政策建議。

二氧化碳排放;建筑業;STIRPAT模型;嶺回歸

一、引 言

進入21世紀以來,全球氣候不斷變暖,人們焚燒固體燃料產生的溫室氣體是主要原因,二氧化碳則是溫室氣體的主要組成部分,約占溫室氣體的70%。全球從化石燃料燃燒和工業過程(水泥和金屬生產)中產生的二氧化碳(CO2)排放量,在2013年增加到創記錄的353億噸(GT),排放量增長趨勢放緩,但仍然比2012年增長了2%[1]。世界銀行(WBI)的數據表明,2011年全球CO2的排放量達到了人均1 132.940 48公噸,比1990年增加了35.9%,比2000年增加了6.72%[2]。

2014年11月,習近平主席出席20國集團領導人第九次峰會第二階段會議的時候就宣布,中方計劃2030年左右達到二氧化碳排放峰值,這意味著黨和國家已經把減少二氧化碳排放列為國家最高發展戰略計劃之一[3]。2016年3月,中國氣候變化特別代表解振華認為,2015年全球碳排放沒有增加的“主要貢獻是中國”[4]。中國在減少二氧化碳排放方面做了最大努力,但整體二氧化碳排放量還在不斷上升。2014年中國建筑業產值達到176 713億元,占國民生產總值的27.78%,在國民經濟中占有重要地位[5]。同時,建筑業二氧化碳排放也不容忽視,根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)統計,建筑業在消耗大量能源的同時,碳排放比例高達36%。

本文測算了建筑業二氧化碳排放量,建立了二氧化碳排放量與其影響因素的關系,期望為我國建筑業早日實現低碳、環保、節能生產提供理論支撐。

二、文獻回顧

隨著時代的進步,建筑業低碳綠色環保理念逐漸深入心,學者們對此展開了深入的研究。

Sandanayake等[6]建立了基于流程的定量方法來估算建筑業材料、運輸和使用設備的溫室氣體排放,通過層次分析法獲得了溫室氣體排放影響因子的權重:材料,設備和運輸的溫室氣體排放的比重平均分別達到67%,19%和14%;基礎施工中設備和運輸的溫室氣體排放的比重較高。Lu等[7]通過計算中國建筑業1994到2012年的碳排放,認為中國的建筑行業所大量使用的材料和設備是CO2排放的主要影響因素。Zhang和Wang[8]運用流程分析法,分析了2005至2012年間中國建筑業一個生命周期(包括建材制造,建材運輸,建筑施工,建設運營,建筑物拆除以及拆建(C&D)垃圾處理六個階段)的二氧化碳排放,結果表明,中國建筑業的二氧化碳排放量自2005年溫和上升,2010年以后上升較快,全部CO2排放主要源于建材制造階段(73%)和建筑作業階段(24%)。Si m等[9]以韓國公寓樓為研究對象,測量了公寓樓一個生命周期的7種類型的氣體排放,該研究評估了廢氣排放,結果顯示二氧化碳排放量最大。Chou和Yeh[10]以建筑業為例,開發了二氧化碳排放評價體系和環境成本計算方法,模擬考慮化石燃料,電力和水的消耗。At maca[11]以土耳其加濟安泰普為例,研究了建筑物施工、運營和拆遷三個階段,發現住宅建筑的主要能源的使用和排放分別落在約10～40 GJ/m2和1～10 t CO2/m2。Jacobsen和Kotchen[12]研究了美國住宅電力和天然氣的消費,評估了能源代碼應用于電力和天然氣的住宅計費數據的影響,能源代碼的變化與4%的電力消耗的降低和與6%天然氣消耗的降低相關聯。

張宏艷等[13]研究了北京市產業結構調整對其碳減排目標的影響;胡穎和諸大建[14]利用L MDI分解模型,對我國建筑業CO2排放的影響因素進行了分解;馮博等[15]以省際建筑業為研究對象,發現我國各省建筑業二氧化碳排放量和能源效率均存在較大差異,其影響因素有建筑業規模、人口比重、建筑材料流動性和城市化率等。

從已有文獻可以看到,學者們對建筑業的節能減排研究越來越重視,分別從宏觀層面和微觀層面對影響建筑業的二氧化碳排放因素進行了探討,但已有文獻對建筑業二氧化碳排放與環境之間的關系研究較少。本文以STIRPAT模型為基礎,測算我國建筑業二氧化碳排放量,探討影響二氧化碳排放量的因素。

三、理論基礎

(一)建筑業二氧化碳排放與環境之間的關系

研究環境影響因素的經典方法是Ehrlich和Holdr en[16]提出的IPAT模型。該模型將影響因素歸納為人口、富裕度和技術水平。在此基礎上,Dietz和Rosa[17]、Yor k等[18]分別在1994年和2003年提出了基于IPA T模型的隨機回歸影響模型,即STIRPAT模型:

在上式中,I表示二氧化碳排放量,P表示人口數量,A代表人均財富,T代表技術水平,t為相應時間,ε為隨機干擾項,a為常數項,b,c和d分別為P(人口)、A(富裕度)和T(技術水平)對應的系數。

為了計算方便,通常對STIRPAT模型兩邊取對數,即:l nI t=l na+bl nP t+cl nA t+dl nT t+l nεt

本文以我國1991—2013年建筑業二氧化碳排放量I(噸)、從業人口數量P(萬人)、從業人均國內生產總值A(萬元/人)和技術水平T(以萬元國內生產總值能源消費量為衡量標準,噸標準煤/萬元)為研究樣本,對我國建筑業二氧化碳排放強度與從業人口、人均財富和技術水平之間的動態關系進行測度。

(二)二氧化碳排放總量的計算方法

為計算燃料類能源排放的二氧化碳總量,本文采用2006年政府間氣候變化專門委員會(IPCC)制定的國家溫室氣體清單指南第二卷(能源)給出的參考計算方法:

公式中,TC n表示各類能源的消費量;C n表示各類能源的碳排放系數(tc/TJ);C on表示各類能源碳氧化率(%),本文設定為1;表示二氧化碳的相對分子質量與碳的相對原子質量之比;J n表示相應能源平均低位發熱量;n=1,2,…,8分別代表以上8種燃料能源。由于本文采用的是平均低位發熱量數據,故CO2排放系數取95%置信區間下限的數值。

此外,由于一般建筑企業都采用外購電的方式作業,參考中國臺灣電力公司有關經驗數據,外購電力的CO2排放系數定為0.62噸CO2/M W H。

四、數據來源說明和相關計算

(一)能源消耗的數據來源

建筑業各類能源消耗的數據來源于《中國能源統計年鑒》。根據國家統計局[19]的解釋,建筑業能源消費總量定義為:一定區域內(國家或者地區)建筑業行業在一定時期消費的各種能源的總和。由于早期部分年份能源統計沒有對“能源消費總量”進行統計,因此缺失的數據利用“終端能源消費量”代替。其中1995年、2000—2013年的數據來自于“分行業能源消費總量”部分,1991—1994年、1996—1999年的數據來源于“中國能源平衡表(實物表)終端消費量”。

按照能源統計年鑒的統計口徑,將能源分為煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣、電力來匯總計算。

建筑業GDP、人口數量、萬元國內生產總值能源消費量(噸標準煤/萬元)數據來源于歷年《中國統計年鑒》和《中國建筑統計年鑒》。為消除通貨膨脹影響,本文將各年GDP的數值折算成基準年1991年的不變價格。各類數據統計結果如表1所示。

(二)相關計算

根據STIRPA T模型,數據全部采用對數形式,可以有效減少異方差;各時間序列分別記為l nI、

表1 建筑業CO2排放、從業人員數、建筑業人均GDP、萬元國內生產總值能源消費量

圖1 1991—2013年建筑業STIRPAT模型數據趨勢

首先對數據進行線性回歸,結果如表2所示。可以看出,盡管調整R2和F統計值尚可,但VIF的檢驗值均大于10,據此推斷該模型存在多重共線性,所得回歸結果不可靠。

表2 直接線性回歸結果

針對這種情況,本文采取嶺回歸的方法進行解決。嶺回歸分析是一種改良的最小二乘法,是一種專門用于共線性數據分析的有偏估計回歸方法,其本質就是用增加一個偏倚量,使得模型估計更加穩定和顯著。當自變量間存在多重共線性,|X′X|≈0時,給X′X加上一個正常數據矩陣k I(k＞0),那么X′X+k I接近奇異的程度就會比X′X接近奇異的程度小得多。在計算時,首先對數據進行標準化處理,目的是統一量綱,標準化后的設計陣仍然用X表示,定義為:

上式為β的嶺回歸估計,其中k為嶺參數,得到的嶺回歸估計^β(k)實際上是回歸參數β的一個估計族,嶺參數k不是唯一確定的。當嶺參數k在(0,∞)內變化時,^βj(k)是k的函數,根據其描畫的曲線稱為嶺跡。嶺回歸的關鍵在于確定嶺參數k值,可以采取嶺跡法、方差擴大因子法、由殘差平方和確定k值等方法[20]。本文采用嶺跡法估計k值,在SPSS中新建一個syntax(語法)窗口,調入嶺回歸語句。所用語法如下:

本文采用SPSS軟件和Evie ws軟件相結合進行嶺回歸分析,由Eviews軟件計算VIF值,其余參數SPSS由軟件給出。輸出結果如表3所示,相應的嶺跡圖如圖2所示。計算嶺參數k對應的l nP、l nA、l nT方差膨脹因子(VIF),如表3所示。

表3 中國建筑業能源消耗嶺跡表(R-SQUARE and Beta Coefficients f or Esti mated Values of K)

圖2 嶺跡圖(Ridge Trace)

表4 嶺參數k對應ln P、ln A、ln T的方差膨脹因子(VIF)

表5 嶺回歸估計結果

根據輸出結果,所得嶺回歸方程為:

(三)結果分析

根據嶺回歸方程,可以看到中國建筑業人口數量、財富和技術對該行業二氧化碳排放量的影響。

人口與中國建筑業二氧化碳排放量是正相關關系,有一定影響,但不顯著。當建筑業從業人員增加一個單位時,二氧化碳排放量增加0.053 1。建筑業企業從業人員數已從1991年的1 058.3萬增加到2013年的4 528.36萬,人員增加了4倍,導致對能源的需求增加,從而造成二氧化碳排放量增加。這說明中國建筑業在產業發展吸納大量勞動力的同時,也增加了對環境的壓力,但人員因素并非二氧化碳排放量增加的主要因素。

財富與中國建筑業二氧化碳排放量是顯著正相關關系,影響較大。當建筑業人均GDP增加一個單位時,二氧化碳排放量增加0.144 7。建筑業的人均GDP已經從1991年的1.478(萬元/人),猛增到2013年的35.414(萬元/人),年均增幅達到16%;建筑業已經在國民經濟發展中占有舉足輕重的地位,能源的消耗必然不斷增加,進而導致二氧化碳的排放量不斷增加。

技術與中國建筑業二氧化碳排放量是顯著負相關關系,影響巨大。當建筑業萬元國內生產總值能源消費量增加一個單位時,二氧化碳排放量就減少0.214 83。1991年建筑業萬元國內生產總值能源消費量是5.12(噸標準煤/萬元),到2013年則降低到了0.8(噸標準煤/萬元),降幅顯著,技術進步是關鍵因素。建筑業在綠色節能材料的使用、生產工藝的革新、清潔能源的使用等方面的進步,降低了能源的消耗,從而有效的減少了二氧化碳的排放。

五、結論與政策建議

本文對中國建筑業1991年到2013年的二氧化碳排放總量排放量進行了計量,運用嶺回歸的方法定量分析了人口、財富和技術等因素對建筑業二氧化碳排放量的影響。結果表明,建筑業從業人員數量對二氧化碳排放量有正向影響但不顯著;建筑業人均GDP對建筑業二氧化碳排放量有顯著正影響;建筑業萬元國內生產總值能源消費量對建筑業二氧化碳排放量有顯著負影響。

基于以上結論,提出如下建議。

第一,技術進步是減少建筑業二氧化碳排放的關鍵所在,要大力提倡新技術在建筑領域的運用。本文的研究證明,技術對減少二氧化碳排放起著決定性的作用,要大力提倡先進技術的應用,改變粗放的生產方式。在工業4.0時代即將到來之際,建筑業要迎頭趕上,在清潔能源、綠色環保材料、先進施工設備使用等方面動腦筋,想辦法。在技術創新方面要引進來與走出去相結合,即一方面加大引進先進的技術工藝、設備,吸收消化再創新;一方面自主創新并及時把先進成果應用于生產實踐。盡量使用節能環保建筑材料,在源頭上就遏制二氧化碳的排放。

第二,深化供給側改革,做好建筑業經濟規模的加減法。進入21世紀以來,我國建筑業GDP的平均增長速度達到了20.8%,遠超工業等傳統第二產業的水平,發展勢頭迅猛,為國民經濟發展做出了重要貢獻。然而,與此同時,除個別年份建筑業二氧化碳排放增幅略有降低外,其他年份均是增長態勢,建筑業經濟規模對二氧化碳排放有重要影響。因此,政府應深化建筑業供給側改革,調整產業結構,注重適度控制規模,鼓勵行業龍頭企業做大做強,控制產能過剩類行業工程的增加,適時對“低、小、散”企業進行轉型升級。

第三,提高建筑人整體素質,全員減排增效。從本質上講,人的活動會絕對增加二氧化碳的排放量,同時,人又是生產中活的要素,其能動性對生產非常重要,處理好人與減排工作的關系非常重要。企業要建立良好的文化氛圍,從精神、制度、物質等三個層次建設節能環保文化,加強宣傳教育,使節能減排意識深入人心。因此,要教育建筑人從我做起,人人爭當環保標兵,做減排模范。要注重提高員工整體素質,適當控制人員數量,提高勞動生產率。另外,除了建筑業員工本身身體力行外,還要把好的環保意識和作風帶到每個家庭,讓家庭成員也都樹立起減排意識,以良好的家風帶動整個社會的環保減排。

第四,努力打造建筑業綠色供應鏈。建筑業不僅要做好自身節能減排工作,還要帶動整個供應鏈條積極參與減排活動。建筑業龍頭企業要率先示范,要加強對供應鏈上下游企業的指導,比如要求上游供應商通過各類相關行業標準認證才有資格參與招投標,對下游客戶大力宣傳節能減排的重要意義并進行適當激勵。由于建筑業中小企業眾多,情況千差萬別,其節能減排工作難度很大。因此,建筑行業中規模較小企業要結合自身特點,采取各類措施,盡可能減少二氧化碳的排放。建筑業綠色供應鏈的打造將有助于實現整個產業鏈的減排,對整體減排增效有重要意義。

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國家自然科學基金項目(NSFC71472021);973課題(2011CB013406)。