基于因素分解模型的黑龙江省碳排放影响因素分析

基于因素分解模型的黑龙江省碳排放影响因素分析
作者：田立郭舟洪
来源：《经济研究导刊》2011年第26期
摘要：长期以来，能源消费是碳排放的主要来源。

通过对影响黑龙江省碳排放的主要因素进行分析，指出粗放型的经济发展模式和以重工业为主导的产业结构是黑龙江省碳排放量增长的主要拉动因素，能源效率的提高成为影响黑龙江省碳排放量的主要抑制因素。

转变经济发展模式、优化产业结构和能源结构、提高能源效率可以有效抑制黑龙江省碳排放的增长。

关键词：碳排放因素分解法能源结构能源效率
中图分类号：F124.5 文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－２９１Ｘ（２０11）26－０144－04
在经济社会发展日益受到能源和环境制约的背景下，低碳经济作为应对全球气候变化、保障能源安全的基本途径和战略选择，正在全球范围内得到广泛认同。

黑龙江省是能源大省，其要素禀赋结构决定了产业结构。

以煤和石油为主的资源禀赋决定了其产业为以煤、石油等资源为主的重工业为支柱的产业，煤炭和石油在其能源消费结构中占有很大的比重。

而且长期以来，能源生产以石油为主、能源消费以煤碳为主的能源结构以及煤炭能源的低效利用，使得黑龙江省无论是碳排放总量，还是人均碳排放量和单位GDP碳排放量在全国都处于较高位置。

因此，结合黑龙江省情，系统分析碳排放影响因素、寻求减排之策显得尤为重要。

本文通过建立因素分解模型，采用对数平均权重Divisia分解法（Logarithmic Mean Weight Divisia Method，LMD），以碳排放量为研究对象，定量分析经济增长、能源结构以及能源效率对黑龙江省1990—2009年碳排放量的影响，剖析黑龙江省碳排放与其影响因素间的演化规律和可能态势，以便为黑龙江省经济可持续发展提供相应的理论支撑。

一、因素分解模型
因素分解法是研究碳排放的一个比较常用的方法。

Ang BW[1]将中国工业部门碳排放分解成经济增长影响、产品结构影响以及能源利用效率影响三个影响因素；Shyamal Paula[2]将印度碳排放分解成GDP变化影响、产业结构影响、能源强度影响以及各能源碳排放影响四个因素；Malla Sunil [3]采用LMDI方法将终端能源消费相关的各部门碳排放量分解成经济增长、产业结构变动、技术进步、能源消耗结构变动四个影响因素。

本文借鉴Johan A[4]使用的碳排放量基本公式来分析黑龙江省碳排放量的影响因素，其基本公式如下：
C＝■iCi＝■i■×■×■×■×P （1）
其中C为碳排放总量；Ci为i种能源的碳排放量；E为一次能源的消费量；Ei为i种能源的消费量；Y为国内生产总值（GDP）；P为人口数量。

下面分别定义，各类能源排放强度Fi＝■，即消费单位i种能源的碳排放量；能源结构因素Si＝■，即第i种能源在一次能源消费中的份额；能源效率因素I＝■，即单位GDP的能源消耗；经济发展因素R＝■。

由此，人均碳排放量可以写为：
A＝■＝■iFiSiIR （2）
式（2）显示，人均碳排放量A的变化来自于Fi（能源排放强度）的变化、Si（能源结构）的变化、I（能源效率）的变化和R（经济规模）的变化。

故第t期相对于基期的人均碳排放量的变化可以表示为：
ΔA＝At－A0＝■iFitSitItRt （3）
D＝■＝DFDSDIDRDrsd （4）
其中，ΔAF、DF为能源排放强度因素，ΔAS、DS为能源结构因素，ΔAI、DI为能源效率因素，ΔAR、DR为经济发展因素，ΔArsd、Drsd为分解余量。

式（3）中的ΔAF、ΔAS、ΔAI、ΔAR分别为各因素变化对人均碳排放量变化的贡献值，它们是有单位的实值。

而式（4）中的DF、DS、DI、DR分别为各因素变化对人均碳排放量变化的贡献率。

对式（3）运用Ang BW[1]等人在1998年提出的对数平均权重Divisia分解法（Logarithmic Mean Weight Divisia Method，LMD）进行分解，各因素的分解结果如下：
ΔAF＝■iWiIn■；ΔAS＝■iWiIn■；
ΔAI＝■iWiIn■；ΔAR＝■iWiIn■；（5）
其中Wi＝■
所以：
ΔArsd＝ΔA－（ΔAF+ΔAS+ΔAI+ΔAR）
＝At-A0-■iWiIn■＝At－A0-■i（Ait -Ai0）＝0
对式（4）两边取对数，得到
InD＝InDF+InDS+InDI+InDR+InDrsd （6）
这里，对照式（3）和（6），可假设各项相应成比例，即
■＝■＝■＝■＝■＝■
假设■＝■＝M，则
DF＝exp（MΔAF），DS＝exp（MΔAS），
DI＝exp（MΔAI），DR＝exp（MΔAR）， Drsd＝1 （7）
二、黑龙江省碳排放的因素分析
（一）数据收集、估算与整理
国际原子能机构（IAEA）相关研究表明，在整个能源链的温室气体排放中，煤、石油和天然气等一次能源消费产生的温室气体最多。

因此，结合公式（1）、（2）中各类能源排放强度Fi＝■和能源结构Si＝■，本文对黑龙江省总的碳排放量可采用以下公式进行估算：
C＝■iCi＝■i■×■×E＝■iFi×Si×E（8）
其中一次能源的碳排放强度系数如表1所示，能源结构Si和一次能源的消费量E可参考黑龙江省统计年鉴能源与消费篇取得相关数据。

故根据公式（8）结合表1一次能源的碳排放强度系数以及黑龙江省的一次能源消费的相关数据，可以估算出黑龙江省一次能源消费的碳排放量，如表2所示。

（二）因素分析
由于各类一次能源的碳排放强度系数是固定值，即 =0， =1，故影响人均碳排放量的主要因素为能源结构变化、能源效率变化和经济发展变化。

这三个主要影响因素按照公式（5）和公式（7）计算，结果见表3和图1。

从图1可以看出，黑龙江省人均碳排放量总体保持平稳增长，其中经济发展因素对人均碳排放的贡献值成正增长，说明长期以来黑龙江省的粗放型经济发展模式和以高能耗、高污染、高排放的重工业为主导的产业结构是人均碳排放量增长的主要因素；能源效率因素对人均碳排放的贡献值成负增长，说明黑龙江省近年来能源效率有所提高，成为抑制人均碳排放量增长的主要因素；能源结构因素对人均碳排放的贡献值变化不明显。

特别指出的是：经济发展因素和能源效率因素对人均碳排放的贡献值趋势图和黑龙江省人均碳排放的曲线呈阶段性吻合状态。

黑龙江省人均碳排放量总体在不断增长，在1995—2003年呈现稳中有降的趋势，但2003年以后数值猛增。

造成黑龙江人均碳排放量快速增长的主要因素是黑龙江经济的快速发展，特别是2004年年增长率接近了20%。

在2002年之前，能源效率对人均碳排放的抑制作用贡献值小于经济发展对人均碳排放的贡献值，所以人均碳排放呈现不断上升趋势。

在2003年以后，随着能源效率因素对抑制人均碳排放增长的速度明显赶不上经济发展因素对人均碳排放贡献值的快速增长，黑龙江省人均碳排放量大幅度上升。

人均碳排放曲线与能源结构变化曲线基本重合，说明能源结构的抑制作用对碳减排的贡献不大。

主要因为黑龙江省在能源结构中仍以煤炭为主，煤炭在黑龙江一次能源中占67%以上，黑龙江人均碳排放量的能源结构对减少人均碳排放量的贡献值虽然在不断增加，但其贡献值不大。

能源效率曲线一直处于基线以下且总体呈下降趋势，说明能源效率对碳排放有持续的抑制作用。

因而，黑龙江人均碳排放的抑制作用主要来自能源效率的提高。

但近年来，能源效率对降低黑龙江人均碳排放的贡献值与经济发展对增加人均碳排放的贡献值相比，其增长趋势明显趋缓，这直接导致近年来黑龙江人均碳排放的急剧增长。

为了强化各因素的可比性并且深入地分析各因素的作用，将其分为拉动因素和抑制因素，将抑制因素对黑龙江人均碳排放增加的贡献率（小于1）取倒数，成为对黑龙江人均碳排放降低的贡献率，然后比较拉动因素对拉动黑龙江省人均碳排放的贡献率与抑制因素对抑制黑龙江省人均碳排放的贡献率的变化趋势（见图2）。

拉动因素是经济发展因素，抑制因素是能源结构因素和能源效率因素。

从图2中可以看出，经济发展因素对拉动黑龙江人均碳排放的贡献率呈现指数增长的趋势，并且拉动因素的贡献率曲线明显高于抑制因素曲线，说明经济发展的拉动贡献率远大于抑制因素的抑制贡献率，从而成为黑龙江省人均碳排放增长的主要因素。

1995—2003年能源效率的抑制贡献率与经济发展拉动贡献率之间的差距逐渐缩小，使得黑龙江省人均碳排放量在2000年达到最小的0.992 6吨，但随后由于能源效率的抑制贡献率的减小和经济发展的拉动贡献率的增大，使得2003年以后，抑制贡献率与拉动贡献率之间的差距又不断扩大，导致了黑龙江省人均碳排放明显增长。

通过分析，1995—2003年间黑龙江人均碳排放的平稳增长主要是因为能源效率的提高引起的，但是随着2003年以后黑龙江省经济的高速发展，黑龙江省人均碳排放量在2003年后急剧增长，说明仅依靠能源效率的提高难以抑制经济发展引起的黑龙江人均碳排放。

因此要大力优化黑龙江的能源结构，充分发挥能源结构因素对黑龙江人均碳排放的抑制作用。

三、结论及对策
通过以上的分析，本文得出以下结论：
1.1990—2009年，黑龙江省人均碳排放量整体大幅增长，其中1995—2003年增速趋缓，2003年以后呈快速增长态势。

2.经济增长因素是拉动黑龙江省人均碳排放量增长的主要因素，其作用效应远远大于能源效率和能源结构的抑制作用。

伴随着黑龙江省经济的快速增长，其对人均摊排放量的拉动作用会逐步增大，这将使黑龙江省面临着巨大的减排压力。

3.能源效率因素是抑制黑龙江省人均碳排放量增长的主要因素，虽然在1990—2009年间对黑龙江省人均碳排放量的抑制作用明显，但在2003年以后与经济增长因素对黑龙江省人均碳排放量的拉动作用相比还远远不够。

4.能源结构因素对黑龙江省人均碳排放量的抑制作用不明显，主要因为长期以来黑龙江省能源消费结构以煤炭为主，而且煤炭消费在能源消费结构中的占比还有增长的趋势。

因此，黑龙江省要减少碳排放，还需要实行以下针对性的措施：
第一，优化产业结构，促进绿色产业发展。

要在重化工领域进行资源整合，限制高碳产业发展，包括强制淘汰落后产能，完善主要工业耗能设备、机动车能效标准等，同时加快产品升级换代步伐。

大力发展高新技术产业和现代服务业，不断提高第三产业在国民经济中的比重，以促进黑龙江省经济向内涵集约型转变。

适当运用财政政策引导，鼓励并扶持绿色产品开发，包括信息产业、生态旅游、生态农业、新能源开发等产业，逐渐增大黑龙江省绿色产业的比重。

第二，优化能源结构，大力发展替代能源和可再生能源。

低碳经济的实现形式是合理调整能源结构，提高能源利用效率，积极开发替代能源和可再生能源。

开拓煤炭资源优质开发利用，提高天然气、水能、核能等清洁能源、优质能源和可再生能源的比重是提升能源结构的重要途径。

要推动可再生能源发展的机制建设，培育增长稳定的可再生能源市场，改善健全可再生能源发展的市场环境与制度创新。

要推进能源体制改革，建立有助于实现能源结构调整和可持续发展的价格体系。

加大利用煤层气，大力普及天然气，高效地利用焦炉煤气。

大力发展风能、太阳能、水电、生物质能等清洁能源，提高可再生能源的比例。

积极开发新能源和可再生能源产品，如开发太阳能热水器、空气热水器、沼气热水器和沼气灶具等。

第三，提高能源效利用率，推广节能减排技术。

低碳经济的发展需要低碳技术的支撑。

加大节能技术的开发、引进、推广和应用，依靠科技进步，提高煤炭、石油、天然气等能源资源的利用率。

重点推进高耗能领域的技术改造，将能源强度指标作为产业发展政策的重要量化指标，落实到产业发展战略、规划和工程设计、验收指标体系中。

在能源生产和消费领域推广使用节能设备，提高能源转化效率，降低中间环节的消耗和浪费。

开发推广节能技术，推进重点节能工程。

对现有的中小燃煤锅炉实施技术改造，着重推进区域热电联产、节约和替代石油、建筑节能、绿色照明等节能工程。

引导和支持企业研究开发节能工艺、设备和技术，建立和完善“产、学、研”相结合的科技创新体系，增强自主创新能力；鼓励节能公司的发展，推行合同能源管理和节能投资担保机制，为企业实施节能改造创造良好的政策环境。

收稿日期：2011-07-20
基金项目：黑龙江省自然科学基金项目（A201003）
作者简介：田立（1965-），男，山东莱阳人，副教授，管理学博士，从事金融市场、金融工程研究；郭舟洪（1987-），男，湖北洪湖人，硕士研究生，从事金融市场、金融工程研究。

参考文献：
[1] Ang B W，zhang F Q，Choi Ki-Hong.Factorizing Changes in Energy and Environmental Indicators through Decomposition，Energy[J].1998.（23）：489-495.
[2] Shyamal Paula.Rabindra Nath Bhattacharya.C02 Emission from Energy Use in India：A Decomposition Analysis[J].Energy Policy，2004，（32）：585-593.
[3] Malla Sunil.CO2 Emissions from Electricity Generation in Seven Asia-Pacific and North American Countries：A Decomposition Analysis [J].Energy Policy，2009，（37）：1-9.
[4] Johan A，Delphine F，Koen S.A Shapley Decomposition of Carbon Emissions without Residuals[J].Energy Policy，2002，（30）：727~736.
[责任编辑王莉]。