山西省碳排放影響因素分解實(shí)證研究

梁娜 馮遠(yuǎn)

摘? 要： ]運(yùn)用Kaya恒等式和LMDI分解技術(shù)對(duì)山西省2008—2017年的碳排放進(jìn)行分解，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和人口規(guī)模四個(gè)角度解釋山西省碳排放的變化趨勢(shì)，并且通過(guò)擴(kuò)展的STIRPAT模型對(duì)分解后的結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的分析。結(jié)果顯示：山西省的碳排放總量不斷增長(zhǎng)，這和經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)展水平緊密相關(guān)，而能源強(qiáng)度則相反，對(duì)抑制該期間碳排放增長(zhǎng)做出了主要貢獻(xiàn)，另外兩個(gè)因素的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。

關(guān)鍵詞：[HTK]碳排放? 山西省? LMDI分解? STIRPAT模型

山西省是能源生產(chǎn)和消費(fèi)大省，節(jié)能減排大背景下經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展必然會(huì)受到控制碳排放量政策的影響。為保證既實(shí)現(xiàn)碳減排的政策目標(biāo)，又盡量減少對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的負(fù)面影響，要求我們必須把握對(duì)山西省碳排放有關(guān)鍵影響的因素。目前關(guān)于碳排放影響因素的研究方法較多，其中應(yīng)用比較廣泛的是Divisia指數(shù)分解中的對(duì)數(shù)平均Divisia指數(shù)法（LMDI）。該方法的使用已經(jīng)比較成熟，故本文在研究山西省碳排放影響因素中采用LMDI分解。

一、研究方法和數(shù)據(jù)整理

（一）擴(kuò)展的Kaya恒等式

擴(kuò)展后的Kaya恒等式將能源結(jié)構(gòu)因素引入了其中，表述如下[BF] [BFQ]：

[BF]C=∑iCi=∑iEiE×CiEi×EGDP×GDPP×P[BFQ][JY]（1）

[BF]Ei[BFQ]和[BF]Ci[BFQ]分別為[BF]i[BFQ]種能源的消耗量和碳排放量，[BF]i=1[BFQ]、[BF]i=2[BFQ]和[BF]i=3[BFQ]分別代表煤炭、石油和天然氣;[BF]Si=EiE[BFQ]表示能源結(jié)構(gòu);[BF]Fi=CiEi[BFQ]表示第[BF]i[BFQ]種能源碳排放強(qiáng)度，[BF]Fi[BFQ]就是煤炭的碳排放強(qiáng)度，該值可由能源的碳排放系數(shù)直接表示。[BF]I=EGDP[BFQ]表示能源強(qiáng)度，即單位GDP能耗，能源強(qiáng)度的下降本質(zhì)上是節(jié)能減排技術(shù)的進(jìn)步、裝備設(shè)備的更新、管理水平提高以及體制創(chuàng)新的結(jié)果;[BF]R=GDPP[BFQ]表示人均收入水平。因此，碳排放公式可以寫成：

[BF]C=∑iSiFiIRP[BFQ][JY]（2）

[BF]ΔC=Ct-C0=∑iStiFtiItRtPt-∑iS0iF0iI0R0P0[BFQ]

[BF]=Δcs+ΔcF+ΔCI+ΔCR+ΔCP+ΔCrsd[BFQ][JY]（3）

公式（3）為[BF]t[BFQ]期相對(duì)于基期碳排放的變化量。因?yàn)樘寂欧臶BF]C[BFQ]是由[BF]Si[BFQ]、[BF]Fi[BFQ]、[BF]I[BFQ]、[BF]R[BFQ]和[BF]P[BFQ]這個(gè)五個(gè)因素造成的，我們就可以將碳排放用每個(gè)因素導(dǎo)致的碳排放相加的形式來(lái)表達(dá)總的碳排放，即為[BF]ΔCS[BFQ]、[BF]ΔCF[BFQ]、[BF]ΔCI[BFQ]、[BF]ΔCR[BFQ]、[BF]ΔCP[BFQ]與殘差[BF]ΔCrsd[BFQ]相加，就是式（3）的最終形式。這里面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題就是等式最后面的殘差項(xiàng)，如果計(jì)算出的殘差項(xiàng)非常大的話就會(huì)對(duì)分解結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，這就是這種方法的缺陷所在。

（二）LMDI分解方法

加法形式的分解結(jié)果如下：

[BF]？Cn=∑iWilnntin0i（n=S，F(xiàn)，I，R，P）[BFQ]

[BF]ΔCasd=ΔC-（ΔCS+ΔCF+ΔCI+ΔCR+ΔCP）=Ct-C0-∑iWi（lnStiS0i+lnFtiF0i+lnItI0+lnRtR0+lnPtP0）=Ct-C0-∑iWilnCtiC0i=Ct-C0-∑i（Cti-C0i）=0[BFQ]

其中，[BF]Wi=Cti-C0ilnCti-lnC0i[BFQ]

（三）STIRPAT模型

本文中[BF]Fi[BFQ]取值固定，不予以討論。LMDI分解將碳排放分解為能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人口規(guī)模四個(gè)影響因素，為了搞清這些因素的變化會(huì)對(duì)碳排放造成什么程度的影響，特引入Johan Albrecht等（2002）提出的STIRPAT模型：

[BF]I=aPb1Ab2Tb3c[BFQ]

[BF]lnIt=lna+b1lnPt+b2lnAt+b3lnTt+et[BFQ]

其中[BF]I[BFQ]為對(duì)環(huán)境的影響，[BF]P[BFQ]為人口，[BF]A[BFQ]為社會(huì)富裕程度，[BF]T[BFQ]為技術(shù)水平。取對(duì)數(shù)后式中的[BF]b1[BFQ]、[BF]b2[BFQ]、[BF]b3[BFQ]表示其他的影響因素不變的條件下，[BF]P[BFQ]、[BF]A[BFQ]或者[BF]T[BFQ]變化1%時(shí)引起的環(huán)境變化的百分比。因?yàn)獒槍?duì)的問(wèn)題是碳排放增量的變化，因此可以將STIRPAT模型中的技術(shù)水平（[BF]T[BFQ]）同之前分解模型中的能源強(qiáng)度（[BF]I[BFQ]）對(duì)應(yīng)起來(lái)，同理社會(huì)富裕程度（[BF]A[BFQ]）對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平（[BF]R[BFQ]），人口均為（[BF]P[BFQ]）。但是STIRPAT模型沒(méi)有包括能源結(jié)構(gòu)（[BF]S[BFQ]），因此需要在STIRPAT模型中添加這個(gè)變量。因?yàn)樵谏轿魇〉哪茉聪闹忻禾空紦?jù)很大比例所以這里用煤炭占一次能源的比例來(lái)表示。所以，最終的模型表達(dá)式為：

[BF]lnIt=a+b1lnPt+b2lnAt+b3lnTt+b4lnSt+et[BFQ]

（四）數(shù)據(jù)來(lái)源

本文數(shù)據(jù)源于《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》，能源的數(shù)據(jù)為終端能源消耗量，即每個(gè)年份的煤炭、石油和天然氣消耗量。因?yàn)楦髌诘膬r(jià)格差異導(dǎo)致GDP數(shù)據(jù)在進(jìn)行比較時(shí)不能做到足夠的客觀，為了消除這種影響，把各年份的GDP換算成以2007年為基期的不變GDP。因《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒2019》中終端能源消耗量的數(shù)據(jù)仍以2017年的為準(zhǔn)，所以本文的數(shù)據(jù)截至2017年。參考國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所公布的數(shù)據(jù)，煤炭的碳排放系數(shù)為07476萬(wàn)噸碳/萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，石油的碳排放系數(shù)為05825萬(wàn)噸碳/萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，天然氣的碳排放系數(shù)為04435萬(wàn)噸碳/萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

二、實(shí)證分析

（一）山西省碳排放影響因素的現(xiàn)狀分析

2008-2017年山西省的GDP從6125775778萬(wàn)元增長(zhǎng)到13089563025萬(wàn)元，增長(zhǎng)了1倍多，煤炭消耗量總體上增加了255089萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增幅達(dá)26%，石油的消耗量增加了65096萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增長(zhǎng)了1倍多，天然氣的消耗量增長(zhǎng)了149949萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，漲幅約87%，但在起初幾年卻是略有下降，從2010年才開(kāi)始了快速增長(zhǎng)。2007年的碳排放為844565萬(wàn)噸碳，在經(jīng)歷了每年約295%的增長(zhǎng)后，在2017年達(dá)到了1139691萬(wàn)噸碳?？傮w上來(lái)看，山西省的碳排放總量呈增長(zhǎng)之勢(shì)，尤其是2010年和2011年的增長(zhǎng)率最高，分別達(dá)到了720%和848%，但在2014年和2015年出現(xiàn)略微下滑，到2016年稍有回升。

（二）山西省碳排放影響因素的分解分析

在對(duì)山西省碳排放的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析后，采用LMDI分解將碳排放分解為能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及人口規(guī)模，分解結(jié)果如下：

由表1可知，2008—2016年山西省碳排放LMDI分解的結(jié)果表明，人口規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)碳排放的影響較大表現(xiàn)為正值，具有拉升效應(yīng);能源強(qiáng)度表現(xiàn)為負(fù)值，具有抑制效應(yīng)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)碳排放的總影響為3821350萬(wàn)噸，占18663%，是主要的一個(gè)拉升因素;人口規(guī)模對(duì)碳排放的總影響為544926萬(wàn)噸，只占2661%，其影響遠(yuǎn)低于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，是一個(gè)次要的拉升因素;能源效率對(duì)碳排放的總影響為-2320715噸，是一個(gè)主要的抑制因素。

（三）山西省碳排放影響因素的計(jì)量分析

實(shí)證研究的樣本區(qū)間為2007～2017年，采用EViews9對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先用ADF單位根檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)平穩(wěn)性，結(jié)果見(jiàn)表（3），P值均小于005，因此可以得出所有變量達(dá)到二階平穩(wěn)。

之后進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)，這里用E—G兩步法來(lái)檢驗(yàn)回歸后殘差的平穩(wěn)性。通過(guò)檢驗(yàn)可知?dú)埐钚蛄惺瞧椒€(wěn)的，所以這五個(gè)變量之間存在長(zhǎng)期均衡關(guān)系。回歸結(jié)果如下：

[BF]lnIt=-037+104lnPt+102lnAt+105lnTt+025lnSt+et[BFQ]

（05655） （00001） （00000） （00000） （00202）

括號(hào)里的數(shù)字為相應(yīng)的p值，可以看出影響碳排放的各個(gè)因素中除了能源結(jié)構(gòu)略不顯著以外，其他各因素都很顯著。這里可以與之前分解結(jié)果的分析相呼應(yīng)，能源強(qiáng)度下降1%，碳排放將下降105%，影響最大，這是因?yàn)槟茉磸?qiáng)度的下降將直接導(dǎo)致碳排放的下降。隨著低碳經(jīng)濟(jì)政策的逐步施行，山西省的能源產(chǎn)業(yè)積極應(yīng)對(duì)，尤其體現(xiàn)在技術(shù)設(shè)備的更新?lián)Q代上，對(duì)能源的高效利用是這些行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)。人口每增加1%，碳排放增加104%，經(jīng)濟(jì)因素中GDP每增加1%，碳排放將增加102%，這是因?yàn)槿丝谠鲩L(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可避免地造成碳排放的不斷增加，只有通過(guò)人們“綠色生活”和“綠色發(fā)展”觀念的轉(zhuǎn)變?nèi)ヂ纳?。能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比例每下降1%，碳排放將下降025%，能源結(jié)構(gòu)的變化對(duì)碳排放的影響越來(lái)越明顯，隨著我國(guó)提倡天然氣的大量使用，山西省也在逐步推行煤改氣的方案，這勢(shì)必會(huì)對(duì)未來(lái)幾年的碳排放形勢(shì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

三、結(jié)論及建議

實(shí)證結(jié)果顯示，2007—2017年間，山西省的一次能源碳排放總量總體上呈上升的態(tài)勢(shì)，但增長(zhǎng)速度確實(shí)明顯的減慢，這說(shuō)明山西省這幾年在控制碳排放方面已顯成效。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加快直接導(dǎo)致了碳排放的大量增加，是影響碳排放的主要因素。能源結(jié)構(gòu)仍需進(jìn)一步優(yōu)化，煤炭所占比例較高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭的依賴性還是很大。人口增長(zhǎng)對(duì)碳排放的影響不容忽視，尤其是現(xiàn)在城市化進(jìn)程的加快必然會(huì)讓這種影響變得更加明顯。能源強(qiáng)度對(duì)碳排放顯著的負(fù)效應(yīng)反映出這段時(shí)間產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有力地遏制了碳排放的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的持續(xù)增長(zhǎng)是導(dǎo)致碳排放的重要因素，而山西省近些年來(lái)經(jīng)濟(jì)增速又不太理想，這就要求在制定政策時(shí)更加注重政策的科學(xué)性、可行性，應(yīng)當(dāng)從優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和提高經(jīng)濟(jì)效率出發(fā)，把經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量的提升作為當(dāng)務(wù)之急。能源結(jié)構(gòu)的變化對(duì)碳排放呈現(xiàn)的微弱效應(yīng)雖然數(shù)量甚小但意義重大，一方面需要積極開(kāi)發(fā)和利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源;另一方面，需要加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研發(fā)和投入，大力推動(dòng)煤炭的高效利用。能源強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)碳排放的顯著負(fù)效應(yīng)讓我們知道節(jié)能減排有較好的前景，要積極抓住產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要機(jī)遇，壯大發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)并且將第三產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)作為重要突破口。關(guān)于人口效應(yīng)，人口增長(zhǎng)速度已得到了控制，但經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提高了居民的消費(fèi)水平，這就可能導(dǎo)致碳排放增加。因此各級(jí)政府要營(yíng)造一個(gè)低碳環(huán)境，加大投入，抓緊完成“低碳經(jīng)濟(jì)的示范區(qū)”建設(shè)，以點(diǎn)帶面，推進(jìn)城市發(fā)展低碳化。對(duì)個(gè)人而言，優(yōu)先選擇公交車等出行，提倡使用節(jié)能產(chǎn)品，提高低碳意識(shí)。

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〔梁娜，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院研究生院。馮遠(yuǎn)，華北電力大學(xué)（保定）〕