基于解構(gòu)模型的2000—2014年甘肅省碳排放核算與分析

張治會， 李全新

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081； 2.攀枝花學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院，四川攀枝花 637001)

在經(jīng)過近30年的快速增長之后，中國的宏觀經(jīng)濟進入到結(jié)構(gòu)調(diào)整階段，提高產(chǎn)出效率、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、降低能源消耗、減少污染排放成為經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的主要目標(biāo)。經(jīng)濟增長的速度由高速逐步調(diào)整為中高速。宏觀經(jīng)濟環(huán)境和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的主觀要求使得甘肅省面臨著及時調(diào)整經(jīng)濟增長方式、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升經(jīng)濟效率的需求。在此背景下，轉(zhuǎn)變高投入、高消耗、高排放的增長方式成為甘肅省經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的首要途徑。因此，測度與衡量最近一定時期甘肅省的碳排放總量，并分析其動態(tài)變化趨勢以及影響因素，不僅可以為本地區(qū)的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要的參數(shù)依據(jù)，而且還可以成為區(qū)域生態(tài)環(huán)境政策制定和實施的重要參考。碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)作為衡量環(huán)境——產(chǎn)出效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要指標(biāo)，被學(xué)術(shù)界長期關(guān)注，大部分研究聚焦于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)對碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)的影響，采用的分析方法多種多樣，常見的分析方法包括灰色關(guān)聯(lián)分析法、回歸分析法、排放結(jié)構(gòu)分析模型及敏感性分析法和環(huán)境庫茨涅茲曲線(EKC)模型[1-4]。相關(guān)研究的切入點也呈現(xiàn)多元化趨勢，分別從貿(mào)易碳排放、農(nóng)業(yè)碳排放、城市碳排放、碳排放區(qū)域差異以及減排壓力等多個角度進行分析。馬濤從外貿(mào)角度進行出口碳排放結(jié)構(gòu)變化分析，通過非競爭性投入產(chǎn)出模型分析中國出口貿(mào)易碳排放結(jié)構(gòu)的變化[5]。張廣勝等采用生命周期評價法分析中國農(nóng)業(yè)碳排放總量、結(jié)構(gòu)和效率的變動特征，認(rèn)為氮化肥和農(nóng)用能源使用量的增長以及畜牧業(yè)的發(fā)展都是造成中國農(nóng)業(yè)碳排放增長的主要原因[6]。陳衛(wèi)東等以天津市和北京市為例，運用對數(shù)指標(biāo)分解方法分析經(jīng)濟增長、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源效率等因素對中國城市碳排放的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟增長是這一階段推動中國城市碳排放增長的主要因素[7]。徐大豐估算了一定時期中國東部、中部、西部的碳排放量，發(fā)現(xiàn)中國的碳排放量存在區(qū)域差異，東部地區(qū)的碳排放總量明顯高于中西部地區(qū)[8]。朱勤等使用結(jié)構(gòu)分解方法分析影響居民消費品載能碳排放的主要因素，結(jié)果表明，近期中國消費水平和人口規(guī)模是推動消費品碳排放增長的主要因素[9]。郭軍洋等通過碳強度指標(biāo)分析，提出從制度與市場2個方面的減排路徑[10]。由此可以看出，從國家層面進行碳排放結(jié)構(gòu)的分析研究較多，也較為全面。但是，從省級層面進行碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)的研究較少，近期有對河南省、廣東省、江蘇省和湖北省碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)進行分析的研究，采用的方法主要是結(jié)構(gòu)分析方法和脫鉤分析法[11-14]。有關(guān)甘肅省碳排放結(jié)構(gòu)的研究主要集中于產(chǎn)業(yè)碳排放和能源碳排放影響因素的分析。李炎亭分析了一定時期甘肅省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動對碳排放量的影響[15]。張廣裕采用解構(gòu)分析法對影響甘肅省能源碳排放量的因素進行分析，結(jié)果表明，單位能源碳排放量、城鎮(zhèn)化水平和能源強度是影響甘肅省能源碳排放量的主要因素[16]。朱亞紅等核算了1996—2011年甘肅省能源消費所產(chǎn)生的碳排放總量[17]。張小平等采用碳排放影響因素分解模型分析了影響甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放的因素，認(rèn)為農(nóng)業(yè)產(chǎn)出增長是影響甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放的主要因素[18]。譚春平等對甘肅省城鎮(zhèn)住宅建筑碳排放量進行核算，結(jié)果表明，能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)是刺激甘肅省城鎮(zhèn)住宅建筑碳排放增加的首要因素[19]。通過以上研究現(xiàn)狀可見，全面核算甘肅省碳排放總量并對其影響因素進行分析的研究依然是空白，而這方面的研究對甘肅省產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和生態(tài)環(huán)境政策的制定均具有重要意義。

1　核算方法

1.1　碳排放核算方法

核算甘肅省碳排放總量所涉及的指標(biāo)和數(shù)據(jù)較多，不同指標(biāo)的統(tǒng)計口徑存在差異。因此，在核算碳排放總量的過程中，須要根據(jù)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特性，采取符合其統(tǒng)計口徑的核算方法，盡可能獲取最準(zhǔn)確的碳排放量數(shù)據(jù)，從目前較為成熟準(zhǔn)確的碳排放量核算方法中選取以下幾種用于甘肅省碳排放量的核算。

1.1.1能值轉(zhuǎn)換法石化能源是目前碳排放的重要來源之一，此類方法適用于能源消耗所產(chǎn)生的碳排放的核算，可以通過能源消耗量計算出碳排放量。首先，獲取各種類型能源的消耗量，然后通過能源轉(zhuǎn)換系數(shù)將其消耗量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)煤，最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放強度來計算碳排放量。能值轉(zhuǎn)換法的核算公式為：

Ci=EikiL。

(1)

式中：Ci為第i種能源消耗產(chǎn)生的碳排放量；Ei第i種能源的消費量；ki是第i種能源消費量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的能源轉(zhuǎn)換系數(shù)；L為標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放強度。較常用的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強度有以下3種：一是由中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會能源研究所認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強度為0.67 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)；二是由日本能源經(jīng)濟研究所測算的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強度為 0.68 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)；三是由美國能源部能源信息署計算的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強度為0.69 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)[20]，一般在使用中取這三者的均值0.68 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)。

1.1.2碳排放參數(shù)法碳排放參數(shù)法別稱生命周期法，多用于農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的碳排放核算。例如，通過某一類大型牲畜在生命周期中所產(chǎn)生的碳排放量的均值，計算出該類牲畜的碳排放系數(shù)，然后根據(jù)這類牲畜的圈養(yǎng)總量和出欄周期核算出此類牲畜養(yǎng)殖所產(chǎn)生的碳排放總量。碳排放參數(shù)法的測算依據(jù)是碳排放轉(zhuǎn)換參數(shù)，通過不同種類牲畜或農(nóng)藥化肥的碳排放參數(shù)求得碳排放量[21]。測算中所使用的碳排放轉(zhuǎn)換參數(shù)以聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)所提供的參數(shù)為準(zhǔn)[22]。此種方法的優(yōu)點在于數(shù)據(jù)獲取較為便捷準(zhǔn)確，與排放系數(shù)法相比，該方法誤差較低，尤其是在氣候環(huán)境差異較小的地區(qū)可以較準(zhǔn)確地核算出畜牧業(yè)和化肥農(nóng)藥使用產(chǎn)生的碳排放量。

1.1.3農(nóng)田碳排放綜合核算法農(nóng)田的作物種植中，大部分農(nóng)作物的生長會產(chǎn)生碳排放，同時農(nóng)作物也會吸收一定的溫室氣體，即碳匯作用。那么，對農(nóng)田作物種植的碳排放量核算須要綜合考慮農(nóng)作物的碳排作用與碳匯作用。農(nóng)田碳排放綜合核算法通過計算單位面積不同種類農(nóng)作物在成長周期的碳排放凈值，可以較為準(zhǔn)確地測算出農(nóng)田生產(chǎn)的碳排放量[23]，其核算公式如下：

(2)

式中：CA是單位面積的農(nóng)田碳排放量凈值；Cd為單位面積農(nóng)田的碳排放量；Ct為第i類農(nóng)作物在其生長周期內(nèi)的碳匯量；Cf為單位面積的第i類農(nóng)作物在其生長周期內(nèi)吸收溫室氣體的比率；Yw為單位面積的第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟產(chǎn)量；H為第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟系數(shù)[23]。

1.1.4排放系數(shù)法大多數(shù)生產(chǎn)部門在其生產(chǎn)過程中除了消耗能源產(chǎn)生碳排放之外，其他生產(chǎn)資料的消耗也會產(chǎn)生一定的碳排放量，排放系數(shù)法適用于測算此類碳排放量。以生產(chǎn)部門為單位，根據(jù)各部門的資源消耗量，結(jié)合各類資源的碳排放轉(zhuǎn)換因子，可以測算出各生產(chǎn)部門的碳排放量。所采用的轉(zhuǎn)換因子見聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的溫室氣體清單指南，還可采用清潔發(fā)展機制(CDM)、亞洲開發(fā)銀行(ADB)和中國國家發(fā)展與改革委員會有關(guān)資源消耗和產(chǎn)品產(chǎn)量的碳排放轉(zhuǎn)換系數(shù)。這種方法的優(yōu)點在于可以較為高效全面地核算一個產(chǎn)業(yè)部門的碳排放量，數(shù)據(jù)獲取較為便捷準(zhǔn)確，但缺點是由于相同產(chǎn)業(yè)部門內(nèi)部存在技術(shù)差異和生產(chǎn)水平差異，實際的碳排放差別無法在核算中體現(xiàn)出來，由此可能產(chǎn)生一定的測算誤差。

1.2　碳排放影響因素分析模型

使用對數(shù)權(quán)重分解法(LMDI)可以將影響碳排放量的因素分解為碳排放結(jié)構(gòu)、碳排放強度、產(chǎn)能效率和經(jīng)濟規(guī)模4類，可以較為精確量化地分析影響碳排放量變化的各種驅(qū)動力[24]，權(quán)重分解公式如下：

(3)

式中：C為碳排放總量；Ci為第i個產(chǎn)業(yè)部門的碳排放量；Ei為第i個產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)品產(chǎn)量或能源消耗量；E為經(jīng)過無量綱化的全社會產(chǎn)品產(chǎn)量或者能源消耗量之和；N為地區(qū)總產(chǎn)值(GDP)；P為人口總量；Si=Ei/E，表示第i個產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)品產(chǎn)量或能源消耗在總產(chǎn)量或總能耗中的比重，即影響碳排放的結(jié)構(gòu)因素；Fi=Ci/Ei，表示第i個產(chǎn)業(yè)部門的每個單位產(chǎn)品產(chǎn)量或能源消耗產(chǎn)生的碳排放量，即影響碳排放量的碳排放強度因素；I=E/N，表示生產(chǎn)單位產(chǎn)值所需要消耗的能源量，即影響碳排放量的產(chǎn)能效率因素；R=N/P，表示人均產(chǎn)值，即影響碳排放量的經(jīng)濟規(guī)模因素。在此基礎(chǔ)上計算出人均碳排放量A：

(4)

式中：A表示人均碳排放量。將影響人均碳排放量的因素分解為碳排放結(jié)構(gòu)、碳排放強度、產(chǎn)能效率和經(jīng)濟規(guī)模。如果對式(4)進行動態(tài)分析，在一個時期內(nèi)人均碳排放量的動態(tài)變化情況如下：

(5)

(6)

(7)

若在公式(6)的等號兩邊取對數(shù)，可得如下公式：

lnD=lnDS+lnDF+lnDI+lnDR+lnDrsd。

(8)

此時，可證明式(5)和式(8)中的各個單項式相應(yīng)成比例，則有：

(9)

(10)

式(7)和式(10)分別是計算碳排放結(jié)構(gòu)、碳排放強度、產(chǎn)能效率和經(jīng)濟規(guī)模這4個因素對人均碳排放量變化的影響值(ΔAS、ΔAF、ΔAI、ΔAR)和影響率(DS、DF、DI、DR)的計算公式。

2　2000—2014年甘肅省碳排放量及其影響因素

甘肅省碳排放量核算涉及的數(shù)據(jù)來源于《甘肅年鑒》和國家統(tǒng)計局網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上述的核算方法，對2000—2014年甘肅省碳排放量進行測算，得到這一時期甘肅省的碳排放量。2000—2014年甘肅省碳排放總量從 2 459.27萬t 增加至7 276.42萬t，年均增長率為8.06%。其中，能源消耗產(chǎn)生的碳排放量由2000年的2 141.94萬t增加至2014年的6 852.48萬t，年均增長率為8.67%，能源消耗產(chǎn)生的碳排放量占總排放量的比重始終保持在90%左右。

以2000年為基期，將2000—2014年甘肅省碳排放量的相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7)、(10)，對這一時期甘肅省碳排放結(jié)構(gòu)及影響因素進行分解分析，結(jié)果如表1所示。ΔA反映人均碳排放量的變化值，在這一時期其數(shù)值為正，說明這一時期甘肅省人均碳排放量持續(xù)增長；從各影響因素對甘肅省人均碳排放量的影響值來看，ΔAS和ΔAR的值為正，說明碳排放結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟規(guī)模擴大促使甘肅省人均碳排放量在這一時期增長；ΔAI的值在2001—2003、2005年為正，在其他年份為負(fù)，說明產(chǎn)能效率因素在除了2001—2003、2005年以外的其他年份抑制人均碳排放量的增長；ΔAF的數(shù)值為負(fù)，反映了碳放排強度因素是這一時期抑制人均碳排放量增長的主要因素。從2000—2014年4個因素對甘肅省人均碳排放量變化的影響率可以看出，DR和DS的值均大于1，說明碳排放結(jié)構(gòu)因素和經(jīng)濟規(guī)模因素對這一時期甘肅省人均碳排放量增長率的影響為正。其中，DR的數(shù)值在2006年之后大于2，說明經(jīng)濟規(guī)模是促使人均碳排放量增長率提高的主要因素。DF的數(shù)值小于1，說明碳排放強度因素是降低人均碳排放量增長率的主要因素。DI值在2001—2003、2005年均大于1，說明產(chǎn)能效率因素在這幾年推動人均碳排放量增長率的提高，在其他年份抑制人均碳排放量增長率的提高。

根據(jù)上文關(guān)于2000—2014年甘肅省人均碳排放量影響因素的分析可知，推動人均碳排放量增長的主要因素是經(jīng)濟規(guī)模的增長，這一時期甘肅省地區(qū)生產(chǎn)總產(chǎn)值(GDP)的年均增長率達到了14.3%，生產(chǎn)總值的高速增長說明持續(xù)擴張的經(jīng)濟規(guī)模推動了碳排放量的增長。碳排放結(jié)構(gòu)因素是導(dǎo)致碳排放量持續(xù)增長的次要因素。農(nóng)田綜合碳排放量和畜牧碳排放量在總碳排放量中的比重分別由2000年的2.57%和 10.34% 下降為2014年的1.67%和4.16%，而能源碳排放量所占的比重則由2000年的87.09%上升為2014年的 94.17%，這說明高排放產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)出和消耗在這一時期的占比呈上升趨勢，這一趨勢導(dǎo)致甘肅省碳排放量增加。抑制2000—2014年甘肅省人均碳排放量增長的主要因素是碳放排強度因素和產(chǎn)能效率因素。甘肅省地區(qū)生產(chǎn)總值和資源消耗的動態(tài)數(shù)據(jù)可以佐證這一點，相對于地區(qū)生產(chǎn)總值14.3%的年均增長率，這一時期各部門消耗的年均增長率為 10.52%，產(chǎn)出增長速度大于能耗增長速度，這說明甘肅省的碳排放效率即單位碳排放量的產(chǎn)出是不斷提高的。

3　結(jié)論與討論

3.1　結(jié)論

在2000—2014年間甘肅省碳排放總量持續(xù)增長，年均增長率為8.06%。這一時期甘肅省碳排放結(jié)構(gòu)發(fā)生一些調(diào)整，農(nóng)田綜合碳排放和畜牧業(yè)碳排放所占比重持續(xù)下降，能源消耗產(chǎn)生的碳排放占比不斷提高。2000—2014年推動甘肅省碳排放量增長的主要因素是經(jīng)濟規(guī)模增長，次要因素是碳排放結(jié)構(gòu)的調(diào)整。這一時期抑制甘肅省碳排放量增長的主要因素是碳排放強度的不斷下降，次要因素是2006年以后產(chǎn)能效率的不斷提高。

表1　2000—2014年甘肅省碳排放因素分解

3.2　討論

首先，甘肅省碳排放量的增加主要是由經(jīng)濟規(guī)模的擴大所造成的，說明甘肅省的經(jīng)濟增長在一定程度上仍然以粗放式的增長為主，付出的代價是較高的碳排放量和能源消耗。如果要抑制碳排放量的增加，須要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在保證一定經(jīng)濟增長率的同時，調(diào)整碳排放結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)較高的經(jīng)濟收益和生態(tài)效益。其次，抑制甘肅省碳排放量增加的是碳排放效率和產(chǎn)能效率的提高，促進效率提高的因素包括2個方面：既有政府不斷提倡節(jié)能節(jié)排、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化政策的主觀引導(dǎo)因素，也有能源成本增長和環(huán)境壓力日趨嚴(yán)重的客觀約束因素，哪方面因素產(chǎn)生的影響更大，須要進一步量化分析。但是，如果想進一步提高甘肅省的碳排放效率和產(chǎn)能效率、實現(xiàn)清潔發(fā)展，那么不論是政府的政策推動還是市場的價格約束都是必不可少的，需要二者相輔相成、共同作用。最后，本研究使用的碳排放核算方法綜合了多種目前最新的測算方法，但是鑒于一些指標(biāo)的缺失以及部分?jǐn)?shù)據(jù)的獲取存在困難，核算的甘肅省碳排放量與實際值可能存在一些誤差，這須要在今后的研究中進一步完善。

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