中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的碳排量的分析與預(yù)測

丁澤群++王陽

摘 要：該文分析了中國2001—2011年工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量情況。2001—2011年，中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量增長了157.49%。而根據(jù)2001—2011年的數(shù)據(jù)，運用GM模型做出的中國能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量預(yù)測模型也達(dá)到了非常高的精度，平均誤差為5.55%，并且預(yù)計從2012—2016年的工業(yè)碳排放量增長率在8.71%左右。同時中國2011年的單位增加值能耗比2001年下降了46.75%，碳排放強度下降71.15%。這說明了中國的節(jié)能工作在2001—2011年這11年間取得了一定的效果，并且其工業(yè)結(jié)構(gòu)得到較好的改善。

關(guān)鍵詞：工業(yè)能源消耗 碳排放 預(yù)測 減排

中圖分類號：DF427 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0102-04

Analysis and Forecast of China Industrial Energy-Related CO2 （Carbon Dioxide） Emissions

Ding Zequn Wang Yang

（State Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute，Beijing，100095，China）

Abstract：This paper analyzes the industrial energy-related CO2 （carbon dioxide） emissions of China from 2001 to 2011. The industrial energy-related CO2 （carbon dioxide） emissionsgrew by 157.49% from 2001 to 2011. The prediction model based on carbon emissions fromindustrial energy consumption data in the period of 11 years has reached a very high accuracy， theaverage error of predictive model GM of energy-related CO2 （carbon dioxide） emissions of Chinais5.55%，and the growth of industrial carbon emissions from 2012 to 2016is expected at 8.71%. Meanwhile， China energy consumption per unit industrial added value in 2011 fell by 46.75% compared to 2001， carbon emission intensity fell 71.15%. This illustrates the energy conservation and emission reduction work in China between 2001 and 2011 achieved a certain effect， and its industrial structure got a better improvement.

Key Words：Industrial energyconsumption；CO2 （carbon dioxide） emissions；Forecast；Emission reduction

從1978年改革開放起，中國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，使得中國成為了世界上最大的能源消耗國之一[1]，從1980年的58 587萬t標(biāo)準(zhǔn)煤增長到2012年的361 732萬t[2]，增長了數(shù)倍。在成為最大能源消耗國的同時中國也成為了世界上最大的CO2排放國[3]，從1978年的14.24億t增長到2011年的79.55億t[4]。面對國際上減少溫室氣體排放量以及日趨嚴(yán)峻的能源危機的壓力，中國節(jié)能減排、降耗任務(wù)迫在眉睫。

工業(yè)不僅在中國的經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，在中國的總能耗中，工業(yè)能耗也相當(dāng)大，約占其70%[5]，而且能源結(jié)構(gòu)主要以高碳排放的化石能源為主，所以工業(yè)方面的節(jié)能減排一直是中國能源降耗減排的焦點[6]。

灰色系統(tǒng)理論是研究解決灰色系統(tǒng)分析、建模、預(yù)測等的理論，目前國內(nèi)外諸多學(xué)者已經(jīng)成功運用灰色預(yù)測模型（GM）進(jìn)行了碳排放量的預(yù)測。Pao和Tsai[7]利用GM模型對巴西的碳排放量、能耗和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了預(yù)測。Meng等[8]利用GM分析預(yù)測了中國的碳排放總量。Pao等[9]利用GM模型對中國的碳排放量、能耗和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了預(yù)測。

目前的文獻(xiàn)對中國工業(yè)能源消費因素分解研究的較多，而對于中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量模型預(yù)測的相對較少，因此該文通過一系列的模型和數(shù)據(jù)來分析中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量的變化，并就目前所存在的問題提出一定的意見與建議。

1 模型的建立和數(shù)據(jù)來源

1.1 碳排放量的測算

該文對中國工業(yè)部門能源消費碳排放量的研究，是以主要能源分行業(yè)消費數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用IPCC國家溫室氣體清單指南[10]推薦的方法進(jìn)行了計算。公式為：

（1）

式中，Ct為t年能源消費導(dǎo)致的二氧化碳總排放量；j為能源消費類型；ECj，t為t年j種能源消費總量（折標(biāo)準(zhǔn)煤，系數(shù)見表1）；efj為能源j的二氧化碳排放系數(shù)，見表2，其中各種終端能源的二氧化碳排放系數(shù)參考相關(guān)文獻(xiàn)并經(jīng)過簡單的計算得到。

1.2 GM（1，1）碳排放量擬合預(yù)測模型

為了減弱原始時間序列的隨機性，先要對原始序列進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即通過累加的方式產(chǎn)生時間序列。

原始時間數(shù)據(jù)序列。

一次累加生成序列，其中k=1，2，…，n。

緊鄰均值生成序列，其中。

對生成的時間序列，GM（1，1）相應(yīng)的微分方程為：

+a=b （2）

求解微分方程可得預(yù)測模型：

=，k=1，2，…，n （3）

上式中，參數(shù)a，b使用最小二乘估計，即， ，其中：

1.3 數(shù)據(jù)來源及說明

該文主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計年鑒[11]和中國能源統(tǒng)計年鑒[12]。能源消費量中，煤炭、油品、燃?xì)庹蹣?biāo)系數(shù)使用企業(yè)上報數(shù)據(jù)，電力折標(biāo)系數(shù)采用4.04，各項數(shù)據(jù)均采用當(dāng)量值（特殊情況將給予說明）。

2 結(jié)果和分析討論

2.1 中國工業(yè)能源消費的碳排放量

碳排放強度是指每單位國民生產(chǎn)總值的增長所帶來的二氧化碳排放量。該指標(biāo)主要是用來衡量一個國家或者地區(qū)經(jīng)濟(jì)同碳排放量之間的關(guān)系。圖1所示為中國近年來工業(yè)能源消耗所導(dǎo)致的二氧化碳排放量和碳排放強度的變化情況。

從圖1中可以看出，近年來中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量一直保持上漲趨勢，從2001年的98 186.05萬t增加到2011年的252 816.36萬t，增加了157.49%，年平均增速為10.03%。這是因為近年來中國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，使得中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量總量也不斷增加。

2.2 中國工業(yè)能耗消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量預(yù)測

根據(jù)中國能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（2001—2011）、GM（1，1）碳排放量預(yù)測模型可以得到中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量預(yù)測公式：

= ，

k=1，2，…，n （4）

根據(jù)式（4）可以計算出2002—2011年中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量，并與同期的實際能耗進(jìn)行了對比，見圖2和表3。

根據(jù)計算結(jié)果，用公式GM（1，1）模型計算出的中國2001—2011年工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量與實際量之間的最大誤為17.272 2%，2002年，最小誤差為1.363 4%，2009年，平均相對誤差為5.55%。由于GM（1，1）模型只有在短期預(yù)測時才具有高準(zhǔn)確度，所以只是用GM（1，1）模型給出中國2012—2016年工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量的預(yù)測值，見表4。

根據(jù)表4，我們可以計算出從2012—2016年的5年間中國工業(yè)能源導(dǎo)致的碳排放量增長率預(yù)計在8.71%左右。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）中國工業(yè)能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量逐年升高，2001—2011年其年平均增長率10.03%；而2011年中國工業(yè)碳排放強度比2001年下降了71.15%。

（2）根據(jù)2001—2011年的數(shù)據(jù)，運用GM模型做出的中國能源消費導(dǎo)致的二氧化碳排放量預(yù)測模型也達(dá)到了非常高的精度，平均誤差為5.55%，并且預(yù)計2012—2016年的工業(yè)碳排放量增長率在8.71%左右。

3.2 政策建議

為了推進(jìn)節(jié)能減排、實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展和進(jìn)一步調(diào)整能源結(jié)構(gòu)這一目標(biāo)，依據(jù)該文實證結(jié)果和中國工業(yè)發(fā)展現(xiàn)況，該文提出如下建議。

（1）提高優(yōu)質(zhì)能源的使用比例，減少原煤等煤炭類能源的直接燃燒量，大力發(fā)展可再生能源和新能源，積極推進(jìn)風(fēng)能建設(shè)，大力開發(fā)和利用太陽能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等清潔能源、新能源，使能源消費結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化。

（2）進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快推進(jìn)高科技低能耗行業(yè)的發(fā)展，走以集約型、節(jié)約型、環(huán)保型為特色的新型工業(yè)化道路。

（3）充分運用市場機制以較低成本實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。

（4）各級政府有關(guān)職能部門要各負(fù)其責(zé)，齊抓共管，加強監(jiān)督，使節(jié)能政策落到實處。

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[12] 國家統(tǒng)計局.中國能源統(tǒng)計年鑒2002-2012[Z].中國統(tǒng)計出版社，2002-2012.