基于LMDI的我國工業(yè)行業(yè)二氧化硫排放影響因素分解

肖闖

摘 要：基于2001—2012年我國工業(yè)行業(yè)的環(huán)境數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，采用LMDI（對數(shù)平均迪氏指數(shù)法）分解技術(shù)構(gòu)建行業(yè)規(guī)模、行業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和技術(shù)效應(yīng)四個(gè)影響因素分解模型，揭示這四個(gè)影響因素對我國工業(yè)行業(yè)SO2排放的影響。結(jié)果表明，2001-2012年，行業(yè)規(guī)模擴(kuò)張是導(dǎo)致SO2排放繼續(xù)增長的主要原因，SO2排放增長71.2%，達(dá)到3853.43萬t；治理效應(yīng)和能源強(qiáng)度減排SO2效果明顯，分別減少排放26.6%和17.80%，短期內(nèi)仍是SO2減排主要貢獻(xiàn)因素；行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整促使SO2排放經(jīng)歷了從正增長到負(fù)增長的轉(zhuǎn)變，減排量和減排潛力較大。不同時(shí)段中，2001-2004年，行業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)規(guī)模增加SO2排放；2001-2004年、2005-2008年和2009-2012年，治理效應(yīng)和能源強(qiáng)度促進(jìn)SO2減排，排放量呈明顯下降的負(fù)增長趨勢，行業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)下降的正增長趨勢；2009-2012年，行業(yè)結(jié)構(gòu)的SO2減排效果最好，其它兩個(gè)時(shí)段減排效果欠佳。未來要實(shí)現(xiàn)我國SO2減排目標(biāo)，在短期內(nèi)工業(yè)行業(yè)應(yīng)繼續(xù)提高能源利用效率，依靠先進(jìn)技術(shù)，改善能源使用結(jié)構(gòu)，在長期應(yīng)加快工業(yè)行業(yè)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)行業(yè)；二氧化硫排放；因素分解；LMDI

一、引言

二氧化硫（SO2）的環(huán)境影響巨大，排放到大氣中后會(huì)形成酸霧或硫酸鹽氣溶膠，一部分最終氧化形成酸雨[1]，一部分和大氣中的氨氣（NH3）反應(yīng)生成硫酸銨[2]，而硫酸銨水溶性氣溶膠粒子是我國PM2.5的主要組成部分[3]。從2001-2012年間，2006年工業(yè)行業(yè)SO2排放達(dá)到2041.8萬噸的峰值，盡管自2006年后工業(yè)行業(yè)SO2排放量有所下降，但是2012年工業(yè)行業(yè)SO2排放量較2001年還是增加了32.21%。削減SO2排放仍是我國空氣污染治理一項(xiàng)重要工作，2011年我國“十二五規(guī)劃”明確提出SO2排放減少8%[4]的剛性要求。了解影響我國SO2排放演變的關(guān)鍵因素，對我國政府制定SO2排放削減政策和空氣污染治理有著重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

近年來，不少學(xué)者運(yùn)用分解技術(shù)分解了SO2排放量或排放強(qiáng)度的影響因素：（1）國家層面。張平淡等[5]使用LMDI方法將SO2排放強(qiáng)度降低的技術(shù)效應(yīng)分解為能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、能源消耗強(qiáng)度效應(yīng)和污染排放處理效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)1998-2009年，中國SO2排放強(qiáng)度的降低主要?dú)w功于污染排放處理效應(yīng)，其次是能源消耗強(qiáng)度效應(yīng)，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的貢獻(xiàn)最小，甚至是反向的；Liu等[5]增加外貿(mào)因素，運(yùn)用LMDI方法研究了末端治理、SO2排放強(qiáng)度、區(qū)域經(jīng)濟(jì)占全國比重、全國投資消費(fèi)、凈出口對中國SO2排放量下降的影響程度。（2）區(qū)域?qū)用妗e[6]運(yùn)用LMDI分解方法研究了中國各省份SO2排放量變化影響因素，得出三因素模型；郭國慶等[7]以工業(yè)SO2為研究對象，運(yùn)用完全分解模型得出環(huán)境技術(shù)對東、西部地區(qū)環(huán)境友好效應(yīng)顯著負(fù)相關(guān)，有利于“兩型社會(huì)”的建設(shè)，而生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對其影響不大；高彩鈴等[8]運(yùn)用LMDI方法將中國SO2排放變化分解為規(guī)模效應(yīng)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、能源強(qiáng)度效應(yīng)、能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)、產(chǎn)污系數(shù)效應(yīng)和污染治理效應(yīng)六個(gè)因素，并分解分析了東、中、西和東北四個(gè)地區(qū)的差異，結(jié)果表明規(guī)模效應(yīng)是造成各地區(qū)SO2排放增加的最重要原因，不同地區(qū)不同時(shí)段SO2排放的減排因素不同；石廣明等[9]基于生產(chǎn)理論框架，應(yīng)用基于Shephard輸出距離函數(shù)的方法，將我國SO2排放變化指標(biāo)分解為技術(shù)效率影響、技術(shù)變化影響、輸入增加影響、輸出結(jié)構(gòu)影響等5項(xiàng)指標(biāo)，對中國28個(gè)地區(qū)2000-2006年變化面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析得出工業(yè)能源消耗、資本投入及產(chǎn)出結(jié)構(gòu)變化是SO2排放增加的主要因素，在區(qū)域?qū)用嫔希夹g(shù)變化減少了SO2排放；劉滿芝等[10]運(yùn)用LMDI分解模型，對全國和30個(gè)省份2000-2010年間的主要大氣污染物排放量的變化進(jìn)行因素分解，并從技術(shù)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和規(guī)模效應(yīng)三方面分析治理投資等因素對SO2去除量的貢獻(xiàn)，分解結(jié)果顯示中國大氣污染治理由規(guī)模和結(jié)構(gòu)拉動(dòng)型轉(zhuǎn)為技術(shù)和規(guī)模拉動(dòng)型，各省間技術(shù)效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)差別較大、規(guī)模效應(yīng)差異小。針對某個(gè)地區(qū)排放量變化，程磊等[11]、Wu等[12]分別研究了無錫市和北京市工業(yè)SO2排放量變化的主要影響因素。（3）行業(yè)層面，F(xiàn)ujii等[13]運(yùn)用LMDI分解方法研究了10個(gè)行業(yè)的工業(yè)SO2排放量變化影響因素，得出五因素模型；劉睿劼等[14]人曾采用LMDI方法將影響工業(yè)SO2排放的因素分解為規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)、技術(shù)效應(yīng)和治理效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)技術(shù)效應(yīng)和治理效應(yīng)是SO2減排的主要?jiǎng)恿?，對污染減排效果明顯。

上述學(xué)者的研究豐富了SO2排放研究成果，出現(xiàn)了從地區(qū)空間差異視角和時(shí)間縱向比較視角分解比較SO2排放變化及其影響因素的橫向空間差異和縱向時(shí)間差異的研究，但少有對工業(yè)行業(yè)SO2排放的階段性分析和量化各影響因素對不同行業(yè)SO2排放的具體效果。從行業(yè)角度量化各影響因素對SO2排放進(jìn)行階段性分析，不僅可以直觀地了解各時(shí)段排放影響因素對SO2排放的具體效果，而且可以分析導(dǎo)致SO2增排或減排的原因。鑒于此，本文通過運(yùn)用LMDI方法將我國工業(yè)行業(yè)SO2排放分解為行業(yè)規(guī)模、行業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和治理效應(yīng)四個(gè)影響因素，對我國從2001–2012年工業(yè)行業(yè)SO2的排放情況和影響因素進(jìn)行階段性分析，在各時(shí)段具體量化各影響因素來分析其對SO2排放的效果，著重關(guān)注行業(yè)結(jié)構(gòu)因素對SO2排放的影響，其研究結(jié)果對我國政府制定SO2減排政策具有一定參考價(jià)值。

二、研究方法及數(shù)據(jù)來源

（一）研究方法

目前污染排放分析模型有很多，本文采用了Ang[15-16]提出的LMDI模型，因?yàn)樗哂型昝赖姆纸?、無殘差以及乘法分解和加法分解的結(jié)果一致性和唯一性等優(yōu)點(diǎn)[17]。此模型雖然有它不可避免的缺陷，主要在于0值和負(fù)數(shù)值的數(shù)據(jù)無法處理，但一般在實(shí)際問題中不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，而對于出現(xiàn)0值，則可以用任意小的數(shù)值代替且不會(huì)影響結(jié)果。鑒于此，本文在Ang的LMDI模型框架基礎(chǔ)上，通過簡化恒等式，構(gòu)建行業(yè)規(guī)模、行業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和治理效應(yīng)四個(gè)影響因素分解模型，恒等式如式（1）所示：

（二）數(shù)據(jù)來源及處理

工業(yè)行業(yè)SO2排放總量及各行業(yè)SO2排放量的原始數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》。

行業(yè)規(guī)模即行業(yè)產(chǎn)值，采用工業(yè)行業(yè)企業(yè)的總產(chǎn)值來表示。由于現(xiàn)行的各類統(tǒng)計(jì)年鑒沒有提供工業(yè)行業(yè)的全部數(shù)據(jù)，本文采用分行業(yè)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的“分行業(yè)工業(yè)產(chǎn)值”口徑數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)來源于歷年《中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》及國家統(tǒng)計(jì)局年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

各行業(yè)能源消費(fèi)量，需要用到煤炭、焦炭、石油等能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)，本文所采用的各行業(yè)煤炭、焦炭、石油消費(fèi)量數(shù)據(jù)均來自國家統(tǒng)計(jì)局年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中，煤炭、焦炭、石油消費(fèi)量折算標(biāo)煤數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。

能源強(qiáng)度，采用工業(yè)各行業(yè)單位產(chǎn)值所產(chǎn)生的二氧化硫排放總量來衡量。

行業(yè)結(jié)構(gòu)，采用分行業(yè)各行業(yè)產(chǎn)值占整個(gè)工業(yè)行業(yè)總產(chǎn)值的比重來衡量。

治理效應(yīng)，為二氧化硫排放量與能源的消費(fèi)量的比重表示。

三、結(jié)果與分析

（一）2001–2012年間各影響因素對工業(yè)行業(yè)SO2排放的影響

1、2001-2012年間工業(yè)行業(yè)SO2排放因素分解的累計(jì)影響

由圖1可知：

2001-2012年間，我國工業(yè)行業(yè)SO2排放增長21.8%，達(dá)到997.087萬t。出現(xiàn)SO2排放增加的主要原因是我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，能源消費(fèi)量持續(xù)增加，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，進(jìn)而導(dǎo)致SO2排放增長0.712倍，增排3883.193萬t。

技術(shù)減排一直是我國污染減排的一項(xiàng)重要手段，依靠科技的發(fā)展進(jìn)步，我國工業(yè)生產(chǎn)工藝得到有效提高，工業(yè)生產(chǎn)的能源消耗量有所下降，能源利用效率不斷增強(qiáng)，污染物排放也得到有效緩解。圖2中，治理效應(yīng)減排對SO2減排效果十分明顯，排放量下降到原來水平的0.733倍，減少排放量-605.03萬t；能源強(qiáng)度減少SO2排放到原有水平的0.822倍，減少排放量-2468.505萬t。

這些年來，我國各行業(yè)一直在進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，行業(yè)結(jié)構(gòu)得到明顯改善，經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量逐步提高，但是，在快速的工業(yè)化進(jìn)程中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整污染減排力度和效果并沒有完全適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐，減排潛力沒有得到充分挖掘和發(fā)揮，反而促使SO2排放呈現(xiàn)正增長，由圖2可見，行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整增加SO2排放量18.0%，達(dá)到187.429萬t，這一結(jié)果很好的驗(yàn)證了我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不從深層次層面進(jìn)行調(diào)整，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的污染減排將很難實(shí)現(xiàn)。

（二）不同時(shí)段工業(yè)行業(yè)SO2排放因素分解累計(jì)影響

本文將2001-2012年劃分為三個(gè)時(shí)段，分別是2001-2004年、2005-2008年和2009-2012年，之所以劃分三個(gè)時(shí)段，原因在于不同時(shí)段有其特殊的意義。2005年國務(wù)院批準(zhǔn)通過了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》，鼓勵(lì)和支持發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)能力，限制和淘汰落后生產(chǎn)能力，防止盲目投資和低水平重復(fù)建設(shè)。政策的出臺(tái)有效指導(dǎo)了我國工業(yè)行業(yè)在2005年以后的發(fā)展方向和發(fā)展方式，對于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有重大意義，為此，以2005年為分界點(diǎn)，可更清楚的對比2001-2004年和2005-2008年相關(guān)影響因素影響SO2的排放情況。2008年美國次貸危機(jī)爆發(fā)，隨即轉(zhuǎn)變?yōu)閲H性金融大危機(jī)，我國政府為擺脫經(jīng)濟(jì)衰退，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，在2008年11月9日宣布了4萬億元的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃，將經(jīng)濟(jì)增長重點(diǎn)從出口轉(zhuǎn)向內(nèi)需，大力進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。以2009年為分界點(diǎn)，可更加直觀對比2005-2008年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策出臺(tái)后相關(guān)影響因素影響SO2排放量變化和2009-2012年4萬億元投資刺激計(jì)劃實(shí)施后相關(guān)影響因素對SO2的排放量影響。

由圖2至圖4可知，在三個(gè)時(shí)段中，SO2排放量總效應(yīng)分別為786.172萬t、563.309萬t和-352.394萬t，減排系數(shù)分別降至1.206、1.021和0.902，排放量總體呈現(xiàn)下降趨勢。

①治理效應(yīng)方面。治理效應(yīng)減排效果逐步增強(qiáng)，排放量由2001-2004年的-98.610萬t提高到2009-2012年的-387.410萬t，排放系數(shù)由0.937降至0.856，后一時(shí)段SO2減排量比前一時(shí)段提高了近4倍，減排效果突出，說明我國在重大政策出臺(tái)和經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)的背景下，依然堅(jiān)持技術(shù)減排這項(xiàng)關(guān)鍵手段減少SO2排放。

②能源強(qiáng)度方面。能源強(qiáng)度在三個(gè)時(shí)段中減排SO2作用最為明顯，效果最為顯著，依次減少SO2排放量-951.549萬t、-640.540萬t和-876.416萬t，減排系數(shù)依次降至0.941、0.956和0.914，減排總效應(yīng)達(dá)到-2468.505萬t。我國污染減排任務(wù)繁重，要實(shí)現(xiàn)“十二五規(guī)劃”明確提出的SO2排放減少8%的剛性要求目標(biāo)，今后的污染減排工作仍需要將能源強(qiáng)度當(dāng)做節(jié)能減排的一個(gè)重要抓手，重視其對SO2減排的作用。

③行業(yè)結(jié)構(gòu)方面。在三個(gè)時(shí)段中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對SO2排放量的影響總體上呈現(xiàn)不斷下降趨勢，排放量分別為357.501萬t、37.332萬t和-207.404萬t，排放系數(shù)分別為1.130、1.071和0.975，減排總效應(yīng)達(dá)到187.429萬t。在以2005年為分界點(diǎn)的前后兩個(gè)時(shí)段中，后一時(shí)段比前一時(shí)段減少SO2排放320.169萬t，說明2005年我國出臺(tái)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，有效指導(dǎo)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，減排潛力顯現(xiàn)。在以2009年為分界點(diǎn)的前后兩個(gè)時(shí)段中，后一時(shí)段的SO2排放量為-207.404萬噸，相較于2001-2004年和2005-2008年分別減排564.905萬t和244.736萬t，說明在經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)的背景下，我國更加注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量，依法淘汰“三高”企業(yè)和過剩產(chǎn)能，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到深層次的有效調(diào)整，減排潛力得到了合理挖掘。

④行業(yè)規(guī)模因素。產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直是導(dǎo)致SO2排放增長的最主要因素，三個(gè)時(shí)段中，產(chǎn)業(yè)規(guī)模排放系數(shù)都高于1，分別為1.210、1.196和1.183，排放增長量分別為1478.83萬t、1285.527萬t和1118.836萬t.總體上來說，行業(yè)規(guī)模的SO2排放量呈現(xiàn)下降趨勢。在以2009年為分界點(diǎn)的不同時(shí)段中，2001-2012年間，我國每年煤炭的生產(chǎn)量以億噸計(jì)的增加，每年煤炭的消耗量略小于煤炭的生產(chǎn)量。2009年前，我國煤炭的出口量大于進(jìn)口量，從2009-2012年，煤炭的進(jìn)口量遠(yuǎn)大于煤炭的出口量，進(jìn)口量由2009年的12584.0萬t增長到2012年的28841.1萬t，出口量由2009年的2239.6萬t下降到2012年的927.5萬t。由此可見，為應(yīng)對經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，我國投資基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，拉動(dòng)了以煤炭為主要能源的行業(yè)發(fā)展，煤炭等資源大量消耗，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可避免的加劇污染物的排放，激增SO2排放量。

四、結(jié)論與討論

綜上所述，2001–2012年不同時(shí)段中，產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直是導(dǎo)致SO2排放增長的主要因素；在2009-2012年時(shí)段里，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對SO2排放影響較大，SO2減排效果明顯；三個(gè)時(shí)段中，治理效應(yīng)、能源強(qiáng)度是SO2減排的主要貢獻(xiàn)因素，尤其在2001-2004年和2005-2008年，減排貢獻(xiàn)最大。綜合分析得到SO2減排貢獻(xiàn)大小的四個(gè)分解因素依次為能源強(qiáng)度、治理效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模。結(jié)合四個(gè)分解因素對我國工業(yè)行業(yè)SO2排放的影響，建議我國通過以下措施實(shí)現(xiàn)SO2減排：①短期內(nèi)，我國工業(yè)行業(yè)有必要依靠清潔生產(chǎn)技術(shù)，通過科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新來提高能源利用效率，降低能源強(qiáng)度，減少SO2排放；②積極發(fā)展和使用可再生能源和新能源，降低污染物排放；③依法強(qiáng)制淘汰高能耗、高污染的企業(yè)和落后的產(chǎn)能、產(chǎn)品、工藝和設(shè)備等方式改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，并做到在長期加大以工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)。（作者單位：湖南科技大學(xué)商學(xué)院）

基金項(xiàng)目：湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（CX2015B436）。

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