山西省重點行業(yè)碳排放情況的LMDI分析和聚類評價

楊　昆，王永勝，劉翠玲（山西省科學技術情報研究所，山西太原030001）

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山西省重點行業(yè)碳排放情況的LMDI分析和聚類評價

楊昆，王永勝，劉翠玲（山西省科學技術情報研究所，山西太原030001）

針對山西碳排放省情，運用對數(shù)平均迪氏分解（LMDI）方法構建了重點行業(yè)碳排放的分解等式，研究山西省重點行業(yè)的結構效應、強度效應、產(chǎn)出效應、碳排放效應對山西省碳排放量的影響，并根據(jù)行業(yè)碳排放量運用聚類分析法將行業(yè)分為三類，得出山西省經(jīng)濟落后的原因和需重視煤炭開采洗選業(yè)減排的結論。

山西??；碳排放；LMDI；煤炭開采洗選業(yè)；聚類分析

2012年，山西煤炭工業(yè)的貢獻率占全省經(jīng)濟的56.6%，但由于過于依賴煤炭資源，使山西形成以能源原材料為主導和支柱的產(chǎn)業(yè)結構。水電、天然氣等清潔能源產(chǎn)業(yè)比重又相對較低。2011年山西人均碳排放量為2.8t，而國家人均碳排放量為1.73t，高于全國平均水平，屬于我國工業(yè)污染嚴重地區(qū)。

預后較好的能源消費效應分解方法的方法為對數(shù)平均Divisia因素分解法（LMDI）［1］，張建華和鞠曉峰（2012）用LMDI分解法從能源結構效應、能源強度效應、產(chǎn)業(yè)結構效應三方面對石化產(chǎn)業(yè)的碳排放進行了解耦分析［2］，王成勇（2013）運用對數(shù)平均分解法分析得出了產(chǎn)業(yè)結構效應是甘肅能源消費增長的主要原因［3］。本文分階段地分析了2007～2013年間消費能源全行業(yè)的碳排放量增長因素的變動趨勢，并分析了全階段山西省分行業(yè)碳排放量增長的因素，并用SPSS統(tǒng)計軟件中的聚類分析法評選重點需要減排的行業(yè)。

1　數(shù)據(jù)的選擇和LMDI分解過程

1.1數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2008～2013年的《山西統(tǒng)計年鑒》中的山西省34個重點行業(yè)①的能源消費總量和工業(yè)增加值數(shù)據(jù)。首先使用CPI指數(shù)將工業(yè)增加值換算為1978年為基期的實際值，由于統(tǒng)計年鑒中的能源消費總量已經(jīng)屬于煤炭、電力、焦炭、汽油、柴油消費量按照折標系數(shù)進行的加總，故可以只將分行業(yè)能源消費總量作為分析因素，即只需考慮原煤形式的CO2排放系數(shù)。由于各排放源的CO2排放系數(shù)屬于不變值，故《2006 年IPCC國家溫室氣體清單指南》中的CO2排放系數(shù)不會過期，其計算公式為：

每萬噸標煤CO2排放量=萬噸標煤熱值×C排放系數(shù)×碳氧化因子×（44/12）×1000=0.00000293076×104tC/GJ×0.00000258× 104tC/GJ×1×（44/12）×1000=2.7725×104tCO2/104t。

1.2變量定義

各變量的定義如表1。

表1　各變量定義及單位

1.3LMDI分解過程

對數(shù)平均Divisia因素分解法（LMDI）具有易轉換、富有經(jīng)濟意義、前后一致等諸多優(yōu)點，設山西省碳排放量模型如公式（1）所示：

1.4加法分解式

為了觀察碳排放量的增長變化，故構建加法分解式：LMDI分解式為：

由公式（2）可見，△Ces、△Cei、△Cis、△Cce分別為能源行業(yè)結構、行業(yè)能源強度、產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)業(yè)碳排放系數(shù)的變動對碳排放量的影響，即結構效應、強度效應、產(chǎn)出效應、碳排放效應。

2　碳排放量分階段分解結果

將2007～2013年分為5個階段，對山西省所有重點行業(yè)碳排放量的增長因素加總后，得出分解計算結果見表2、圖1。

表2　各因素對重點行業(yè)碳排放量的影響

如圖1所示，根據(jù)LMDI分解結果，在四種效應的作用和變化下，山西省重點行業(yè)的碳排放量在2007～2008年、2008～2009年是負增長的以外，2009～2010年、2010～2011年、2011～2012年、2012～2013年是正增長的。

3　碳排放量分行業(yè)分解結果

根據(jù)加法分解結果，2007～2013年山西省重點行業(yè)碳排放量減少了約10514.11萬t，按照行業(yè)計算出了2007～2013年全階段的結構效應、強度效應、產(chǎn)出效應、碳排放效應。

圖1　各因素對碳排放量的影響

3.1影響因素的行業(yè)特征

2007～2013年間，山西省煤炭開采和洗選業(yè)的結構效應使碳排放量增加了3862.4021萬t，而石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)、化學原料和化學制品制造業(yè)的結構效應分別減少了碳排放量2604.5155萬t、113.8303萬t、191.9412萬t。山西省煤炭開采和洗選業(yè)、黑色金屬礦采選業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)的強度效應使碳排放量分別減少了1645.4282萬t、216.9488萬t、118.5627萬t，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)和化學原料、化學制品制造業(yè)強度效應增加了碳排放量1784.9278萬t、609.9928萬t、161.5258萬t。山西省煤炭開采和洗選業(yè)、黑色金屬礦采選業(yè)、化學原料和化學制品制造業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)的的產(chǎn)出效應使碳排放量增加了8302.0067萬t、380.7481萬t、787.5690萬t、161.5258萬t，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)產(chǎn)出效應使碳排放量減少了2565.3589萬t。山西省煤炭開采和洗選業(yè)黑色金屬礦采選業(yè)、化學原料和化學制品制造業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)的碳排放效應使碳排放量增加了 6656.5784萬t、163.7993萬t、1397.5618 萬t、104.5510萬t，石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)的產(chǎn)出效應使碳排放量減少了780.4310萬t。

3.2行業(yè)碳排放量聚類分析

煤炭開采和洗選業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)的出鏡率最高，尤其是煤炭開采和洗選業(yè)。

為了研究2007～2013年間山西省各重點行業(yè)的碳排放量增長情況，運用SPSS軟件中的聚類分析法進行分析，聚類數(shù)選擇3。通過聚類樹形圖（見圖2）可以看出，煤炭開采和洗選業(yè)為第一類行業(yè)，碳排放量增長最多；石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè)、有色金屬冶煉和壓延加工業(yè)為第三類行業(yè)，碳排放量減少最多；其他行業(yè)為第二類行業(yè)。

圖2　2007～2013年間山西省各行業(yè)的碳排放增長量聚類樹形圖

4　研究結論和減排路徑

4.1行業(yè)影響因素的關聯(lián)

通過表3得知：①結構效應與強度效應呈逆向變化。②產(chǎn)出效應也與強度效應呈逆向變化。③結構效應與產(chǎn)出效應呈同向變化。④碳排放效應與另三種效應皆呈同向變化。

表3　2007～2013年山西省影響因素增加或減少碳排放量達千萬噸以上的行業(yè)

4.2高影響力行業(yè)的減排路徑

對于煤炭開采和洗選業(yè)，應繼續(xù)完善煤礦礦權的審批制度，征收科斯條件下的庇古稅使此行業(yè)污染的外部成本內(nèi)部化。在煤礦的破壞區(qū)發(fā)展綠色文化產(chǎn)業(yè)。對于石油加工、煉焦加工業(yè)，山西省汽車用油基本已經(jīng)提高到國四標準，提高了石油加工行業(yè)的減排技術，但也增加了其成本，縮小了其生產(chǎn)規(guī)模。應限制有色金屬礦產(chǎn)的出口，防止我國稀土資源的流失。對于黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、在未來混凝土建筑、鋼結構建筑以及汽車普及的前提下，應發(fā)展高附加值的黑色金屬產(chǎn)品。

5　結語

山西省情可定性為工業(yè)化的起步階段，在21世紀應該充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，三次革命并舉。例如2014年山西省的GDP總量在我國已經(jīng)由倒數(shù)第12名降為倒數(shù)第9名。不同行業(yè)應沿著“單邊突破”、“漸進式提升”和“跨越式發(fā)展”的不同路徑調整結構、改進技術和變革制度。

注：①未選取某些行業(yè)的數(shù)據(jù)，但是某些行業(yè)的碳排放量是巨大的，如農(nóng)林牧漁業(yè)、某些輕工業(yè)、建筑業(yè)、交通運輸和人民生活產(chǎn)業(yè)。

［1］Ang B.W，ZhangF.Q，ChoiK.H.Factorizing Changes in Energy and Environmental Indicators through Decomposition［J］.Energy，1998（6）：489～495.

［2］張建華，鞠曉峰.基于LMDI的中國石化產(chǎn)業(yè)CO2排放的解耦分析［J］.湖南大學學報：自然科學版，2012，39（10）：98～102.

［3］王成勇.甘肅省能源消費的因素分解分析［J］.開發(fā)研究，2013（5）：23～25.

楊 昆（1984-），男，山西臨汾人，經(jīng)濟學碩士，山西省科學技術情報研究所助理研究員，研究方向為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

F206

A

2095-2066（2016）10-0003-02

本文系山西省科技攻關項目“山西省重點行業(yè)節(jié)能減排關鍵技術選擇——煤炭清潔高效利用技術”（20140313007-1）的階段性成果。

2016-3-8