基于解構(gòu)模型的2000—2014年甘肅省碳排放核算與分析

張治會， 李全新

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081； 2.攀枝花學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，四川攀枝花 637001)

在經(jīng)過近30年的快速增長之后，中國的宏觀經(jīng)濟(jì)進(jìn)入到結(jié)構(gòu)調(diào)整階段，提高產(chǎn)出效率、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、降低能源消耗、減少污染排放成為經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的主要目標(biāo)。經(jīng)濟(jì)增長的速度由高速逐步調(diào)整為中高速。宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主觀要求使得甘肅省面臨著及時調(diào)整經(jīng)濟(jì)增長方式、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升經(jīng)濟(jì)效率的需求。在此背景下，轉(zhuǎn)變高投入、高消耗、高排放的增長方式成為甘肅省經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的首要途徑。因此，測度與衡量最近一定時期甘肅省的碳排放總量，并分析其動態(tài)變化趨勢以及影響因素，不僅可以為本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要的參數(shù)依據(jù)，而且還可以成為區(qū)域生態(tài)環(huán)境政策制定和實(shí)施的重要參考。碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)作為衡量環(huán)境——產(chǎn)出效率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要指標(biāo)，被學(xué)術(shù)界長期關(guān)注，大部分研究聚焦于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)對碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)的影響，采用的分析方法多種多樣，常見的分析方法包括灰色關(guān)聯(lián)分析法、回歸分析法、排放結(jié)構(gòu)分析模型及敏感性分析法和環(huán)境庫茨涅茲曲線(EKC)模型[1-4]。相關(guān)研究的切入點(diǎn)也呈現(xiàn)多元化趨勢，分別從貿(mào)易碳排放、農(nóng)業(yè)碳排放、城市碳排放、碳排放區(qū)域差異以及減排壓力等多個角度進(jìn)行分析。馬濤從外貿(mào)角度進(jìn)行出口碳排放結(jié)構(gòu)變化分析，通過非競爭性投入產(chǎn)出模型分析中國出口貿(mào)易碳排放結(jié)構(gòu)的變化[5]。張廣勝等采用生命周期評價法分析中國農(nóng)業(yè)碳排放總量、結(jié)構(gòu)和效率的變動特征，認(rèn)為氮化肥和農(nóng)用能源使用量的增長以及畜牧業(yè)的發(fā)展都是造成中國農(nóng)業(yè)碳排放增長的主要原因[6]。陳衛(wèi)東等以天津市和北京市為例，運(yùn)用對數(shù)指標(biāo)分解方法分析經(jīng)濟(jì)增長、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源效率等因素對中國城市碳排放的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長是這一階段推動中國城市碳排放增長的主要因素[7]。徐大豐估算了一定時期中國東部、中部、西部的碳排放量，發(fā)現(xiàn)中國的碳排放量存在區(qū)域差異，東部地區(qū)的碳排放總量明顯高于中西部地區(qū)[8]。朱勤等使用結(jié)構(gòu)分解方法分析影響居民消費(fèi)品載能碳排放的主要因素，結(jié)果表明，近期中國消費(fèi)水平和人口規(guī)模是推動消費(fèi)品碳排放增長的主要因素[9]。郭軍洋等通過碳強(qiáng)度指標(biāo)分析，提出從制度與市場2個方面的減排路徑[10]。由此可以看出，從國家層面進(jìn)行碳排放結(jié)構(gòu)的分析研究較多，也較為全面。但是，從省級層面進(jìn)行碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)的研究較少，近期有對河南省、廣東省、江蘇省和湖北省碳排放量和碳排放結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的研究，采用的方法主要是結(jié)構(gòu)分析方法和脫鉤分析法[11-14]。有關(guān)甘肅省碳排放結(jié)構(gòu)的研究主要集中于產(chǎn)業(yè)碳排放和能源碳排放影響因素的分析。李炎亭分析了一定時期甘肅省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動對碳排放量的影響[15]。張廣裕采用解構(gòu)分析法對影響甘肅省能源碳排放量的因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明，單位能源碳排放量、城鎮(zhèn)化水平和能源強(qiáng)度是影響甘肅省能源碳排放量的主要因素[16]。朱亞紅等核算了1996—2011年甘肅省能源消費(fèi)所產(chǎn)生的碳排放總量[17]。張小平等采用碳排放影響因素分解模型分析了影響甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放的因素，認(rèn)為農(nóng)業(yè)產(chǎn)出增長是影響甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放的主要因素[18]。譚春平等對甘肅省城鎮(zhèn)住宅建筑碳排放量進(jìn)行核算，結(jié)果表明，能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)是刺激甘肅省城鎮(zhèn)住宅建筑碳排放增加的首要因素[19]。通過以上研究現(xiàn)狀可見，全面核算甘肅省碳排放總量并對其影響因素進(jìn)行分析的研究依然是空白，而這方面的研究對甘肅省產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和生態(tài)環(huán)境政策的制定均具有重要意義。

1　核算方法

1.1　碳排放核算方法

核算甘肅省碳排放總量所涉及的指標(biāo)和數(shù)據(jù)較多，不同指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)口徑存在差異。因此，在核算碳排放總量的過程中，須要根據(jù)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特性，采取符合其統(tǒng)計(jì)口徑的核算方法，盡可能獲取最準(zhǔn)確的碳排放量數(shù)據(jù)，從目前較為成熟準(zhǔn)確的碳排放量核算方法中選取以下幾種用于甘肅省碳排放量的核算。

1.1.1能值轉(zhuǎn)換法石化能源是目前碳排放的重要來源之一，此類方法適用于能源消耗所產(chǎn)生的碳排放的核算，可以通過能源消耗量計(jì)算出碳排放量。首先，獲取各種類型能源的消耗量，然后通過能源轉(zhuǎn)換系數(shù)將其消耗量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)煤，最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放強(qiáng)度來計(jì)算碳排放量。能值轉(zhuǎn)換法的核算公式為：

Ci=EikiL。

(1)

式中：Ci為第i種能源消耗產(chǎn)生的碳排放量；Ei第i種能源的消費(fèi)量；ki是第i種能源消費(fèi)量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的能源轉(zhuǎn)換系數(shù)；L為標(biāo)準(zhǔn)煤的碳排放強(qiáng)度。較常用的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強(qiáng)度有以下3種：一是由中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會能源研究所認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強(qiáng)度為0.67 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)；二是由日本能源經(jīng)濟(jì)研究所測算的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強(qiáng)度為 0.68 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)；三是由美國能源部能源信息署計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)煤碳排放強(qiáng)度為0.69 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)[20]，一般在使用中取這三者的均值0.68 t/t(標(biāo)準(zhǔn)煤)。

1.1.2碳排放參數(shù)法碳排放參數(shù)法別稱生命周期法，多用于農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的碳排放核算。例如，通過某一類大型牲畜在生命周期中所產(chǎn)生的碳排放量的均值，計(jì)算出該類牲畜的碳排放系數(shù)，然后根據(jù)這類牲畜的圈養(yǎng)總量和出欄周期核算出此類牲畜養(yǎng)殖所產(chǎn)生的碳排放總量。碳排放參數(shù)法的測算依據(jù)是碳排放轉(zhuǎn)換參數(shù)，通過不同種類牲畜或農(nóng)藥化肥的碳排放參數(shù)求得碳排放量[21]。測算中所使用的碳排放轉(zhuǎn)換參數(shù)以聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)所提供的參數(shù)為準(zhǔn)[22]。此種方法的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)獲取較為便捷準(zhǔn)確，與排放系數(shù)法相比，該方法誤差較低，尤其是在氣候環(huán)境差異較小的地區(qū)可以較準(zhǔn)確地核算出畜牧業(yè)和化肥農(nóng)藥使用產(chǎn)生的碳排放量。

1.1.3農(nóng)田碳排放綜合核算法農(nóng)田的作物種植中，大部分農(nóng)作物的生長會產(chǎn)生碳排放，同時農(nóng)作物也會吸收一定的溫室氣體，即碳匯作用。那么，對農(nóng)田作物種植的碳排放量核算須要綜合考慮農(nóng)作物的碳排作用與碳匯作用。農(nóng)田碳排放綜合核算法通過計(jì)算單位面積不同種類農(nóng)作物在成長周期的碳排放凈值，可以較為準(zhǔn)確地測算出農(nóng)田生產(chǎn)的碳排放量[23]，其核算公式如下：

(2)

式中：CA是單位面積的農(nóng)田碳排放量凈值；Cd為單位面積農(nóng)田的碳排放量；Ct為第i類農(nóng)作物在其生長周期內(nèi)的碳匯量；Cf為單位面積的第i類農(nóng)作物在其生長周期內(nèi)吸收溫室氣體的比率；Yw為單位面積的第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量；H為第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)[23]。

1.1.4排放系數(shù)法大多數(shù)生產(chǎn)部門在其生產(chǎn)過程中除了消耗能源產(chǎn)生碳排放之外，其他生產(chǎn)資料的消耗也會產(chǎn)生一定的碳排放量，排放系數(shù)法適用于測算此類碳排放量。以生產(chǎn)部門為單位，根據(jù)各部門的資源消耗量，結(jié)合各類資源的碳排放轉(zhuǎn)換因子，可以測算出各生產(chǎn)部門的碳排放量。所采用的轉(zhuǎn)換因子見聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的溫室氣體清單指南，還可采用清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)、亞洲開發(fā)銀行(ADB)和中國國家發(fā)展與改革委員會有關(guān)資源消耗和產(chǎn)品產(chǎn)量的碳排放轉(zhuǎn)換系數(shù)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以較為高效全面地核算一個產(chǎn)業(yè)部門的碳排放量，數(shù)據(jù)獲取較為便捷準(zhǔn)確，但缺點(diǎn)是由于相同產(chǎn)業(yè)部門內(nèi)部存在技術(shù)差異和生產(chǎn)水平差異，實(shí)際的碳排放差別無法在核算中體現(xiàn)出來，由此可能產(chǎn)生一定的測算誤差。

1.2　碳排放影響因素分析模型

使用對數(shù)權(quán)重分解法(LMDI)可以將影響碳排放量的因素分解為碳排放結(jié)構(gòu)、碳排放強(qiáng)度、產(chǎn)能效率和經(jīng)濟(jì)規(guī)模4類，可以較為精確量化地分析影響碳排放量變化的各種驅(qū)動力[24]，權(quán)重分解公式如下：

(3)

式中：C為碳排放總量；Ci為第i個產(chǎn)業(yè)部門的碳排放量；Ei為第i個產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)品產(chǎn)量或能源消耗量；E為經(jīng)過無量綱化的全社會產(chǎn)品產(chǎn)量或者能源消耗量之和；N為地區(qū)總產(chǎn)值(GDP)；P為人口總量；Si=Ei/E，表示第i個產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)品產(chǎn)量或能源消耗在總產(chǎn)量或總能耗中的比重，即影響碳排放的結(jié)構(gòu)因素；Fi=Ci/Ei，表示第i個產(chǎn)業(yè)部門的每個單位產(chǎn)品產(chǎn)量或能源消耗產(chǎn)生的碳排放量，即影響碳排放量的碳排放強(qiáng)度因素；I=E/N，表示生產(chǎn)單位產(chǎn)值所需要消耗的能源量，即影響碳排放量的產(chǎn)能效率因素；R=N/P，表示人均產(chǎn)值，即影響碳排放量的經(jīng)濟(jì)規(guī)模因素。在此基礎(chǔ)上計(jì)算出人均碳排放量A：

(4)

式中：A表示人均碳排放量。將影響人均碳排放量的因素分解為碳排放結(jié)構(gòu)、碳排放強(qiáng)度、產(chǎn)能效率和經(jīng)濟(jì)規(guī)模。如果對式(4)進(jìn)行動態(tài)分析，在一個時期內(nèi)人均碳排放量的動態(tài)變化情況如下：

(5)

(6)

(7)

若在公式(6)的等號兩邊取對數(shù)，可得如下公式：

lnD=lnDS+lnDF+lnDI+lnDR+lnDrsd。

(8)

此時，可證明式(5)和式(8)中的各個單項(xiàng)式相應(yīng)成比例，則有：

(9)

(10)

式(7)和式(10)分別是計(jì)算碳排放結(jié)構(gòu)、碳排放強(qiáng)度、產(chǎn)能效率和經(jīng)濟(jì)規(guī)模這4個因素對人均碳排放量變化的影響值(ΔAS、ΔAF、ΔAI、ΔAR)和影響率(DS、DF、DI、DR)的計(jì)算公式。

2　2000—2014年甘肅省碳排放量及其影響因素

甘肅省碳排放量核算涉及的數(shù)據(jù)來源于《甘肅年鑒》和國家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上述的核算方法，對2000—2014年甘肅省碳排放量進(jìn)行測算，得到這一時期甘肅省的碳排放量。2000—2014年甘肅省碳排放總量從 2 459.27萬t 增加至7 276.42萬t，年均增長率為8.06%。其中，能源消耗產(chǎn)生的碳排放量由2000年的2 141.94萬t增加至2014年的6 852.48萬t，年均增長率為8.67%，能源消耗產(chǎn)生的碳排放量占總排放量的比重始終保持在90%左右。

以2000年為基期，將2000—2014年甘肅省碳排放量的相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7)、(10)，對這一時期甘肅省碳排放結(jié)構(gòu)及影響因素進(jìn)行分解分析，結(jié)果如表1所示。ΔA反映人均碳排放量的變化值，在這一時期其數(shù)值為正，說明這一時期甘肅省人均碳排放量持續(xù)增長；從各影響因素對甘肅省人均碳排放量的影響值來看，ΔAS和ΔAR的值為正，說明碳排放結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)大促使甘肅省人均碳排放量在這一時期增長；ΔAI的值在2001—2003、2005年為正，在其他年份為負(fù)，說明產(chǎn)能效率因素在除了2001—2003、2005年以外的其他年份抑制人均碳排放量的增長；ΔAF的數(shù)值為負(fù)，反映了碳放排強(qiáng)度因素是這一時期抑制人均碳排放量增長的主要因素。從2000—2014年4個因素對甘肅省人均碳排放量變化的影響率可以看出，DR和DS的值均大于1，說明碳排放結(jié)構(gòu)因素和經(jīng)濟(jì)規(guī)模因素對這一時期甘肅省人均碳排放量增長率的影響為正。其中，DR的數(shù)值在2006年之后大于2，說明經(jīng)濟(jì)規(guī)模是促使人均碳排放量增長率提高的主要因素。DF的數(shù)值小于1，說明碳排放強(qiáng)度因素是降低人均碳排放量增長率的主要因素。DI值在2001—2003、2005年均大于1，說明產(chǎn)能效率因素在這幾年推動人均碳排放量增長率的提高，在其他年份抑制人均碳排放量增長率的提高。

根據(jù)上文關(guān)于2000—2014年甘肅省人均碳排放量影響因素的分析可知，推動人均碳排放量增長的主要因素是經(jīng)濟(jì)規(guī)模的增長，這一時期甘肅省地區(qū)生產(chǎn)總產(chǎn)值(GDP)的年均增長率達(dá)到了14.3%，生產(chǎn)總值的高速增長說明持續(xù)擴(kuò)張的經(jīng)濟(jì)規(guī)模推動了碳排放量的增長。碳排放結(jié)構(gòu)因素是導(dǎo)致碳排放量持續(xù)增長的次要因素。農(nóng)田綜合碳排放量和畜牧碳排放量在總碳排放量中的比重分別由2000年的2.57%和 10.34% 下降為2014年的1.67%和4.16%，而能源碳排放量所占的比重則由2000年的87.09%上升為2014年的 94.17%，這說明高排放產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)出和消耗在這一時期的占比呈上升趨勢，這一趨勢導(dǎo)致甘肅省碳排放量增加。抑制2000—2014年甘肅省人均碳排放量增長的主要因素是碳放排強(qiáng)度因素和產(chǎn)能效率因素。甘肅省地區(qū)生產(chǎn)總值和資源消耗的動態(tài)數(shù)據(jù)可以佐證這一點(diǎn)，相對于地區(qū)生產(chǎn)總值14.3%的年均增長率，這一時期各部門消耗的年均增長率為 10.52%，產(chǎn)出增長速度大于能耗增長速度，這說明甘肅省的碳排放效率即單位碳排放量的產(chǎn)出是不斷提高的。

3　結(jié)論與討論

3.1　結(jié)論

在2000—2014年間甘肅省碳排放總量持續(xù)增長，年均增長率為8.06%。這一時期甘肅省碳排放結(jié)構(gòu)發(fā)生一些調(diào)整，農(nóng)田綜合碳排放和畜牧業(yè)碳排放所占比重持續(xù)下降，能源消耗產(chǎn)生的碳排放占比不斷提高。2000—2014年推動甘肅省碳排放量增長的主要因素是經(jīng)濟(jì)規(guī)模增長，次要因素是碳排放結(jié)構(gòu)的調(diào)整。這一時期抑制甘肅省碳排放量增長的主要因素是碳排放強(qiáng)度的不斷下降，次要因素是2006年以后產(chǎn)能效率的不斷提高。

表1　2000—2014年甘肅省碳排放因素分解

3.2　討論

首先，甘肅省碳排放量的增加主要是由經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大所造成的，說明甘肅省的經(jīng)濟(jì)增長在一定程度上仍然以粗放式的增長為主，付出的代價是較高的碳排放量和能源消耗。如果要抑制碳排放量的增加，須要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在保證一定經(jīng)濟(jì)增長率的同時，調(diào)整碳排放結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)收益和生態(tài)效益。其次，抑制甘肅省碳排放量增加的是碳排放效率和產(chǎn)能效率的提高，促進(jìn)效率提高的因素包括2個方面：既有政府不斷提倡節(jié)能節(jié)排、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化政策的主觀引導(dǎo)因素，也有能源成本增長和環(huán)境壓力日趨嚴(yán)重的客觀約束因素，哪方面因素產(chǎn)生的影響更大，須要進(jìn)一步量化分析。但是，如果想進(jìn)一步提高甘肅省的碳排放效率和產(chǎn)能效率、實(shí)現(xiàn)清潔發(fā)展，那么不論是政府的政策推動還是市場的價格約束都是必不可少的，需要二者相輔相成、共同作用。最后，本研究使用的碳排放核算方法綜合了多種目前最新的測算方法，但是鑒于一些指標(biāo)的缺失以及部分?jǐn)?shù)據(jù)的獲取存在困難，核算的甘肅省碳排放量與實(shí)際值可能存在一些誤差，這須要在今后的研究中進(jìn)一步完善。

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