基于LMDI的湖北省一次能源消費(fèi)碳排放因素分解

摘要：指出了對(duì)能源消費(fèi)碳排放進(jìn)行定量分析與測(cè)算是全球氣候變化研究領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。基于2005～2015年時(shí)間序列的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用LMDI因素分解方法從能源結(jié)構(gòu)、能源效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面定量分析了湖北省一次能源消費(fèi)的碳排放影響因素，然后根據(jù)湖北省的實(shí)際情況提出了減少能源消費(fèi)碳排放相關(guān)的政策建議。

關(guān)鍵詞：能源消費(fèi)；碳排放；LMDI方法

中圖分類號(hào)：F740

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）16022604

1引言

根據(jù)全球的氣象資料分析，全球表面的平均溫度已連續(xù)3年創(chuàng)下新高，2016年的全球表面平均溫度比1961～1990年平均值高出0.83℃以上，比工業(yè)化前水平高出約1.1℃。各國(guó)的氣候數(shù)據(jù)也顯示一些極端氣候事件頻頻發(fā)生。可以看出，全球氣候變暖問題日趨嚴(yán)重。中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)自1978年以來取得了極大的成就。然而在能源與環(huán)境方面，中國(guó)面臨的壓力也愈來愈大。作為全球最大的發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)已成為第一大能源消費(fèi)國(guó)與二氧化碳排放國(guó)。由于國(guó)際社會(huì)持續(xù)關(guān)注氣候變化問題以及國(guó)內(nèi)將轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的要求，應(yīng)對(duì)氣候的變化和實(shí)行節(jié)能減排開始變?yōu)楫?dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要任務(wù)。

筆者以湖北省作為研究案例，對(duì)湖北省一次能源消費(fèi)所產(chǎn)生的碳排放量進(jìn)行計(jì)算，并運(yùn)用LMDI模型對(duì)其進(jìn)行因素分解，從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源效率、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素方面對(duì)湖北省的一次能源消費(fèi)碳排放進(jìn)行分解分析，從而確定影響能源消費(fèi)碳排放量變化的主要因素。

2文獻(xiàn)綜述

目前，對(duì)于碳排放影響因素的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的意見不一，故而出現(xiàn)了較多的研究成果。

Greening等（1998）以1971～1991年間十個(gè)經(jīng)濟(jì)合作組織成員國(guó)為分析對(duì)象，使用適應(yīng)性加權(quán)迪氏分解法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這些國(guó)家碳排放強(qiáng)度下降的主要原因是能源強(qiáng)度的降低。Li（2004）通過分析處于不同發(fā)展階段的加拿大的制造業(yè)所產(chǎn)生的碳排放和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)能源輸入等因素會(huì)影響碳排放。Chang 等（2008）以投入產(chǎn)出法為基礎(chǔ)，對(duì)1989～2004年間影響臺(tái)灣碳排放的九個(gè)因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)石化原料、電力消耗等是引起碳排放量增加的主要因素。Ferdinand等（2010）以美國(guó)為例，對(duì)其1990～2004年間的碳排放量通過LMDI模型進(jìn)行因素分解，發(fā)現(xiàn)提高能源效率、改善能源結(jié)構(gòu)、降低能源強(qiáng)度有助于抵消人均GDP與人口增長(zhǎng)所導(dǎo)致的碳排放增長(zhǎng)。Davis等（2013）基于美國(guó)1996-2000年間的數(shù)據(jù)，采用Divisia分解模型與回歸分析，發(fā)現(xiàn)日益上升的天氣變化是碳排放強(qiáng)度下降的主要原因，而能源結(jié)構(gòu)并沒有解釋碳排放強(qiáng)度下降的原因。

國(guó)內(nèi)于2000年左右開始研究碳排放，王燦等（2005）基于LMDI模型對(duì)中國(guó)1957～2000年間碳排放量的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分解研究，結(jié)果表明中國(guó)二氧化碳排放量大幅下降的主要原因在于能源效率的提高、能源結(jié)構(gòu)與可再生能源的推廣。胡初枝等（2008）通過平均分配余量分解方法對(duì)我國(guó)1990～2005年間碳排放的影響因素進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放的關(guān)系呈N型，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化能影響碳排放量。田立新等（2011）基于廣義費(fèi)雪指數(shù)方法構(gòu)建了中國(guó)人均碳排放的因素分解模型，結(jié)果表明能源效率對(duì)抑制中國(guó)人均碳排放的貢獻(xiàn)率呈“倒U型”。許士春等（2012）則運(yùn)用LMDI分解法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能源強(qiáng)度效應(yīng)是中國(guó)碳排放主要的抑制因素。王禮剛等（2013）以甘肅省為例，基于其1985～2010年間的數(shù)據(jù)對(duì)碳排放量的影響因素進(jìn)行研究，并從能源強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等四個(gè)方面提出減少能源消費(fèi)碳排放的調(diào)節(jié)措施，對(duì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有一定的理論意義。

總的來說，國(guó)內(nèi)外存在大量的針對(duì)碳排放影響因素的研究文獻(xiàn)，大部分研究都是基于年度的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，再進(jìn)行各種各樣的因素分解。筆者的研究以上述研究為基礎(chǔ)，通過LMDI模型來計(jì)算2005-2015年間湖北省一次能源消費(fèi)碳排放量，并對(duì)其影響因素進(jìn)行分解研究。

3湖北省能源消費(fèi)碳排放的因素分解

3.1研究方法與分析模型

采用對(duì)數(shù)平均迪氏分解法（LMDI）進(jìn)行分析，該分解模型以Johan等（2002）構(gòu)造的碳排放量的分解公式作為基礎(chǔ)：

C=∑iCi=∑iEiECiEiEQQPP （1）

式（1）中，C是二氧化碳排放量，Ci是i種能源的二氧化碳排放量，Ei是i種能源的消費(fèi)總量，E是總的能源消費(fèi)量，Q是GDP產(chǎn)值，P是人口總數(shù)。EiE代表的是第種能源占總能源消費(fèi)中的比例，即能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；CiEi代表的是第種能源的碳排放系數(shù)，即能源排放系數(shù)；EQ代表的是單位GDP消耗的能源量，即能源效率；QP代表的是人均產(chǎn)出，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展。根據(jù)（1）可得：

A=CP=∑iCiP=∑iCiEiEQQPP=∑iSiFiID（2）

式（2）中，A代表人均碳排放量。由（2）可以看出，人均碳排放量受能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)Si、能源排放系數(shù)Fi、能源效率I和經(jīng)濟(jì)發(fā)展D四個(gè)因素的影響。因?yàn)榉纸饪缙冢识xA0作為基期的人均碳排放量，At作為第t期的人均碳排放量。那么第t期相對(duì)于基期的人均碳排放量，可用以下公式來表示：

ΔA=At-A0=∑iStiFtiItDt-∑iS0iF0iI0D0=ΔAS+ΔAF+ΔAI+ΔAD （3）

式（3）中，ΔAS、ΔAF、ΔAI、ΔAD分別表示能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等四個(gè)因素對(duì)人均碳排放量變化的貢獻(xiàn)量。其中，能源排放系數(shù)Fi幾乎不會(huì)變化，故對(duì)人均碳排放量的影響為0。根據(jù)LMDI分解方法，分解的結(jié)果如下：

ΔAS=∑iATi-A0ilnATi-lnA0ilnSTS0（4）

ΔAI=∑iATi-A0ilnATi-lnA0ilnITI0（5）endprint

ΔAD=∑iATi-A0ilnATi-lnA0ilnDTD0 （6）

3.2數(shù)據(jù)來源與分解結(jié)果

匡永芳：基于LMDI的湖北省一次能源消費(fèi)碳排放因素分解

經(jīng)濟(jì)與管理

所選取的湖北省能源消費(fèi)數(shù)據(jù)、GDP和人口等數(shù)據(jù)來源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》，選取的時(shí)間是2005～2015年，研究假設(shè)各種能源消費(fèi)的碳排放系數(shù)不變。對(duì)湖北省一次能源消費(fèi)碳排放的計(jì)算結(jié)果如表1所示，運(yùn)用LMDI方法計(jì)算可得到結(jié)果如圖1。

3.3結(jié)果分析

3.3.1人均碳排放量的變動(dòng)分析

由表1的數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)從2005～2012年，湖北省一次能源消費(fèi)的人均碳排放量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的狀態(tài)。而到2013年，人均碳排放量突然下降，從2012年的1.84 t下降到2013年的1.55 t，可能是由于湖北省將要于2014年正式啟動(dòng)碳排放權(quán)交易所引起的。之后從2014年開始，人均碳排放量又開始增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)較為緩慢。根據(jù)圖2可知，從2012～2016年，湖北省第三產(chǎn)業(yè)一直處于快速增長(zhǎng)的狀態(tài)，在2016年超過了第二產(chǎn)業(yè)所占比重，這可能是湖北省人均碳排放量增長(zhǎng)放緩的一個(gè)原因。

3.3.2人均碳排放變化影響因素的分析

根據(jù)圖1，可發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)湖北省人均碳排放的增長(zhǎng)起主要的拉動(dòng)作用，而能源結(jié)構(gòu)與能源效率對(duì)湖北省的人均碳排放的增長(zhǎng)起抑制的作用。從時(shí)間序列內(nèi)的三因素累計(jì)總量來看，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)因素累計(jì)拉動(dòng)湖北省人均碳排放2.1427t，而能源結(jié)構(gòu)與能源效率變化分別累計(jì)降低湖北省人均碳排放0.1131t和1.4893t，故可看出能源效率變化是湖北省人均碳排放降低的主要因素。

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是湖北省人均碳排放的決定因素。從2005～2015年，湖北省的GDP擴(kuò)大了4.5倍，能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)了1.7倍。湖北省的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)主要是由第二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)，2015年湖北省的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比為11.2∶45.7∶43.1，可見第二產(chǎn)業(yè)還是占據(jù)較大比重。一般來說，第二產(chǎn)業(yè)的碳排放量遠(yuǎn)高于第一產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)，這可能是導(dǎo)致湖北省人均碳排放增加的一個(gè)重要原因。

根據(jù)圖1可知，能源結(jié)構(gòu)對(duì)湖北省人均碳排放的影響不大，因此湖北省能源結(jié)構(gòu)存在進(jìn)一步優(yōu)化的空間。2005～2015年，湖北省的煤炭消費(fèi)占比平均達(dá)到了60%左右，最高甚至達(dá)到了68.09%。那么，為了對(duì)湖北省的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，就要加快新能源與可再生能源的發(fā)展，從而降低一次能源消費(fèi)的人均碳排放量。

2017年8月綠色科技第16期

4結(jié)論與對(duì)策

4.1保持合理的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)

自改革開放以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增速十分迅猛，與此同時(shí)，過度消費(fèi)能源、環(huán)境污染等問題也極為嚴(yán)重。我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)之一，而適當(dāng)放緩經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度可緩解資源與環(huán)境的約束。相關(guān)研究顯示，湖北省的GDP每增長(zhǎng)1%，其能源消費(fèi)量就會(huì)提升0.45%；湖北省每增加1%的從業(yè)人員，其能源消費(fèi)數(shù)量會(huì)隨之增長(zhǎng)0.387%；湖北省投資總額每增加1%，其能源消費(fèi)數(shù)量隨之增長(zhǎng)0.023%。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，使湖北省能源消費(fèi)量迅速增長(zhǎng)的最重要因素就是生產(chǎn)總值。要在實(shí)現(xiàn)國(guó)家與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的基礎(chǔ)上，將經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度合理化，注重經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的質(zhì)量。

4.2積極優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)

目前湖北省的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭的占比還是比較高，而核能與風(fēng)能的開發(fā)利用建設(shè)緩慢，新能源占比較低。因此，應(yīng)著力改善能源結(jié)構(gòu)。湖北省應(yīng)積極參與到目前全國(guó)掀起的發(fā)展清潔能源、建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)的熱潮中，充分利用好自身的地域優(yōu)勢(shì)、科教優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化傳統(tǒng)的能源供應(yīng)模式，大力支持可再生能源的研究與利用。在核能、太陽能、風(fēng)能、建筑節(jié)能與交通節(jié)能等熱門領(lǐng)域大膽創(chuàng)新、積累經(jīng)驗(yàn)，占據(jù)市場(chǎng)先機(jī)。只有不斷優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，才能更加有力地保障未來湖北省經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。

4.3提高能源利用效率

控制能源消費(fèi)量增長(zhǎng)的一種好的方式便是提高對(duì)能源的利用效率。低碳化是目前追求節(jié)能減排的一種較好的方式。站在湖北省的角度，需要從外部引入先進(jìn)的技術(shù)與創(chuàng)新理念，重點(diǎn)減少交通、建筑與重工業(yè)等方面的能耗，才能更好地實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保。第一，建立長(zhǎng)久的節(jié)能機(jī)制，重點(diǎn)管理高耗能企業(yè)，提高對(duì)高新技術(shù)與先進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的運(yùn)用力度，同時(shí)改造與提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。第二，鼓勵(lì)公共交通體系的建立，大力支持環(huán)保的出行方式，改善路網(wǎng)與運(yùn)輸組織結(jié)構(gòu)以提高車輛運(yùn)輸效率。第三，在采購(gòu)方面需開始實(shí)行強(qiáng)制采購(gòu)，采購(gòu)時(shí)注意選擇節(jié)能效果較好的產(chǎn)品，從而大大降低待機(jī)能耗。

4.4完善政策機(jī)制

政府部門應(yīng)該出臺(tái)并完善相關(guān)政策，保障低碳經(jīng)濟(jì)的順利發(fā)展。首先，政府應(yīng)制定促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策，并將其作為衡量經(jīng)濟(jì)整體規(guī)劃等級(jí)的重要組成部分。其次，出臺(tái)低碳生產(chǎn)法律法規(guī)，要求各生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保部門則要對(duì)各企業(yè)單位定期進(jìn)行監(jiān)督檢查，對(duì)不符合節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)給予罰款、責(zé)令整改甚至要求其停止生產(chǎn)的處罰，對(duì)表現(xiàn)好的生產(chǎn)企業(yè)在政策、資金上應(yīng)給予更多的扶持，鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。通過政策的約束與激勵(lì)作用，引導(dǎo)企業(yè)自發(fā)地發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，從而在市場(chǎng)的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)跟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整更趨合理。

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Factor Decomposition of Primary Energy Consumption

of Carbon Emissions in Hubei Based on LMDI

Kuang Yongfang

（Economics School， Zhongnan University of Economics and Law， Wuhan， Hubei 430073，China）

Abstract： Quantitative analysis and calculation of carbon emission of energy consumption are the basis of global climate change. In this research，LMDI method was used to analyze the carbon emissions of primary energy consumptionbased on the statistical data from 2005 to 2015.Then， according to the actual situation of Hubei province，policies have been proposedto reduce carbon emissions from energy consumption.

Key words： energy consumption； carbon emissions； LMDI methodendprint