中部六省终端能源消费碳排放影响因素及其与经济增长脱钩关系研究.pdf
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1、第44卷 第4期2023 年 8 月江西理工大学学报Journal of Jiangxi University of Science and TechnologyVol.44 No.4Aug.2023中部六省终端能源消费碳排放影响因素及其与经济增长脱钩关系研究王明珠,高广阔(上海理工大学管理学院,上海 200093)摘要:基于终端能源消费视角,在全面测算20052020年中部六省生产和生活部门碳排放的基础上,运用LMDI方法将两部门碳排放因素分解为经济增长、产业结构、能源强度、能源结构、碳排放系数和人口规模、能源结构、人均能耗强度、碳排放系数,再通过Tapio脱钩模型分析中部六省能源消费碳排放
2、与经济增长的脱钩关系。结果表明:生产部门中经济增长是碳排放增长的主要推动力,能源强度是工业和第三产业碳排放主要抑制因素,产业结构和能源强度对第一产业碳排放起主要抑制作用。生活部门中人均能耗和能源结构对碳排放起主要的推动作用,碳排放系数对生产和生活两部门碳排放都产生了一定的抑制效果;研究期间六省脱钩状态总体上得到了优化,当前除山西省外,其余各省已实现弱脱钩,河南、湖北、湖南三省更是达到了强脱钩阶段。关键词:中部六省;LMDI指数分解;脱钩模型;终端能源消费碳排放中图分类号:F062.2 文献标志码:A一、引言据国际能源署(IEA)数据显示,2021年中国二氧化碳总排放量达到119亿吨以上,占全球
3、碳排放总量的33%,我国已成为全球碳排放第一大国,减排压力不容小觑。中部地区资源丰富、人口密集、重工业占比高,能源消费是碳排放的重要来源。因此,分析中部六省终端能源消费碳排放的驱动因素,探究其与经济增长之间的脱钩趋势是当前亟待解决的重要问题,对减少中部地区能源消费碳排放,以及实现中部地区低碳经济发展具有重要意义。能源消费碳排放的驱动因素一直是学者们研究的热点问题。在研究的方法上,Ang在2005年提出了 LMDI(Logarithmic Mean Divisia Index)分解法1,该方法可以将影响因素完全分解,且拥有无残差项、0值可处理等优点,因而被广泛使用在能源消费和碳排放等研究领域。有
4、学者使用MRIO(Multi-Regional Input Output,多区域投入产出)模型和结构分解分析方法探究中国各省份的碳排放驱动因素2,也有学者通过灰色关联分析法来讨论3。在研究的对象上,已有研究通过测度中国全行业能源消费碳排放,采用LMDI方法将影响因素分解为经济产出、产业结构、能源利用、能源结构4,比较各因素的贡献度。也有学者通过测算某个区域(长江经济带5、中部六省6-7、晋陕蒙地区8、煤炭产区9)或某个省市(江苏10、湖北11、上海12)等的碳排放,进而考察碳排放因素的时空动态差异。另外,还有研究从行业层面出发,分析工业8,11,13、农业14、制造业15、交通运输业16等单个
5、产业的碳排放影响因素。对现有研究整理发现,尽管收稿日期:2022-11-15基金项目:上海市哲学社会科学规划基金(编号:2020BGL012)作者简介:王明珠(1996),女,硕士研究生,主要从事统计学研究。E-mail:通信作者:高广阔(1966),男,博士,教授,主要从事低碳经济、产业经济学、统计学研究。E-mail:文章编号:2095-3046(2023)04-0055-10 DOI:10.13265/ki.jxlgdxxb.2023.04.008引用格式:王明珠,高广阔.中部六省终端能源消费碳排放影响因素及其与经济增长脱钩关系研究J.江西理工大学学报,2023,44(4):55-64.
6、江西理工大学学报2023 年 8 月已经有较多文献研究了碳排放的驱动因素,但主要是集中于生产视角,集中讨论某个省市或某个行业的碳排放因素。相对于生产视角,从消费视角研究碳排放影响因素有助于厘清各部门减排责任和义务,实现碳减排目标不仅需要生产方积极努力,还需要消费者的相应配合,而当前关于中部六省各行业终端能源消费碳排放的驱动因素分析较少。在碳排放和经济增长的关系方面,有学者基于环境库兹涅茨(EKC)曲线研究两者之间是否存在倒U型关系11,17-18,也有学者运用格兰杰检验19和面板数据滞后期工具变量法20分析两者关联。EKC曲线主要揭示环境污染和经济发展相关联的长期变动趋势,但忽略了短期因素的影
7、响11。基于此,为进一步探究经济增长和碳排放的短期关联,Tapio学者提出脱钩理论21,并以欧洲交通运输业为研究对象探讨了经济增长和碳排放之间的关系。此后Tapio模型被广泛应用于环境污染、能源消耗和经济增长等研究领域22。中部六省(山西、河南、安徽、湖北、江西、湖南)均是我国人口大省,重工业比重高,经济发展极度依赖能源消耗。截至2020年底,中部六省人口总数已达到36 445万人,总人口规模占全国25.81%,GDP占比21.87%,工业总产值占全国21.87%。自中部崛起战略实施以来,中部六省在国家经济社会发展中起到了关键的支撑作用,是区域研究中的重要部分。目前已有学者从生产视角研究了中部
8、六省工业8和其他生产部门7碳排放的驱动因素,但较少从终端能源消费视角全面测算各部门碳排放水平并分析影响因素。从消费视角看,2020年中部六省生活部门的能源消费量占比达到14.58%,碳排放量占比14.68%。因此在分析区域碳排放量变化因素时,考虑城镇和农村两大生活部门的驱动因素也很有必要。鉴于此,本文在计算中部六省20052020年生产部门和生活部门终端能源碳排放的基础上,运用LMDI模型将两大部门碳排放驱动因素分解,探索不同因素对各部门碳排放的贡献率及空间特征,并选取Tapio脱钩模型分析研究期间中部六省终端能源消费碳排放和经济增长之间的脱钩关系,明确两系统之间的协同变化状态,从而为中部地区
9、进行绿色低碳建设及可持续发展提供建议。本文可能的贡献之处有:一方面,对中部六省各部门终端能源消费碳排放进行较为全面的测算,并分不同部门探讨其主要影响因素。同时考虑到各省每年电力、热力碳排放系数的变化,对各省碳排放系数效应也作出相应的分析,从而对各部门终端能源消费碳排放驱动因素进行整体而全面的讨论,以期助力各省份制定针对性减排政策。另一方面,分阶段分产业对中部六省终端能源消费碳排放与经济增长的脱钩关系进行分析,讨论各省份不同时期脱钩情况,力求为各地区早日实现强脱钩和“双碳”目标提供参考。二、研究方法和模型设定(一)碳排放测算方法为了全面测算中部六省终端能源消费碳排放量,本文通过整理生产和生活各部
10、门终端能源消费情况,选取煤炭、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气、热力、电力10种终端消费能源,根据 中国统计年鉴 中的能源折合标准煤系数和政府间气候变化专门委员会(IPCC)的碳排放系数进行测算。其中二次能源电力和热力的碳排放系数计算参考文献5,23,通过计算各省发电消耗煤炭产生碳排放与火力发电量的比值,考虑当地风力、水力等发电比例和外地调入电力等综合得出电力碳排放系数。热力能源大多由煤炭燃烧产生且由本地消费,因此热力碳排放系数可由该省当年供热消耗的煤炭能源碳排放除以该省热力产出量得到。因发电供热技术水平、发电煤耗、发电结构等不同,不同省份电力热力的碳排放系数每年略有变动。相
11、关指标和系数如表1所列。碳排放总量计算公式为:C=j=110Ej Nj Fj(1)其中,C表示碳排放总量;Ej表示第j种能源的消费量;Nj表示第j种能源折合标准煤系数;Fj表示第j种能源的碳排放系数。(二)LMDI指数分解模型日本学者Kaya在1989年提出一种分解模型,该模型从人口规模、经济强度、能源强度、碳排放效应等多个方面分析CO2排放的影响因素24,被广泛应用于碳排放、能源消耗等领域。本文基于改进后的Kaya恒等式,在核算中部六省产业部门和生活部门碳排放量后,将碳排放因素分别分解为经济增长、产业结构、生产部门能源结构、能源强度、碳排放系数和人口规模、城乡结构、人均能耗、生活部门能源结构
12、、碳排放系数。基本分解公式如下:C=Ci+Cr=ijCij+rjCrj56第 44 卷 第4 期王明珠,等:中部六省终端能源消费碳排放影响因素及其与经济增长脱钩关系研究=ijCijEijEijEiEiGDPiGDPiGDP GDP+rjCrjErjErjErErPOPrPOPrPOP POP=ijFij Mij Ii Si GDP+rjFrj Nrj Ar Wr POP(2)其中,C表示碳排放总量;Ci表示生产部门碳排放总量;Cr表示生活部门碳排放总量;i=1,2,3,4,表示生产部门中第一产业、工业、建筑业和第三产业;j=1,2,10,表示能源类别;r=1,2,表示生活部门中城镇和农村居民;
13、E表示能源消费量;GDPi为各行业生产总值;POPr为各生活部门年末人口数。Fij、Frj代表各类能源碳排放系数;Mij、Ii、Si、GDP分别代表生产部门终端能源消费结构、能源强度、产业结构、经济增长;Nrj、Ar、Wr、POP分别代表生活部门终端能源消费结构、人均能耗、城乡结构、人口规模。由 LMDI加法分解形式,0期到 t期的碳排放变动总效应等于生产部门和生活部门碳排放变动效应之和,即C=Ci+CR,其中,Ci=Cti-C0i=CF+CM+CI+CS+CGDP(3)Cr=Ctr-C0r=CF+CN+CA+CW+CPOP(4)各分解效应的计算公式如表2所列。通过计算各影响效应的贡献率可以比
14、较出研究期内中部六省两大部门终端能源消费碳排放的影响因素的作用大小,贡献率计算公式如下:x=0tCx/0tC(5)其中,x是某影响因素的贡献率;Cx是某影响因素的碳排放效应。关于中部六省各部门相关能源消费的数据来源于 中国能源统计年鉴 中的地区能源平衡表。研究期内各省GDP(国内生产总值)、产业增加值、人口数量等来源于 中国统计年鉴 和各省统计年鉴,其中GDP和各产业增加值以2005年为基期进行平减。表2各驱动因素的分解效应公式驱动因素碳排放系数效应能源结构效应能源强度效应/人均能耗效应产业结构效应/城乡结构效应经济增长效应/人口规模效应生产部门CF=ijCtij-C0ijlnCtij-lnC
15、0ij lnFtijF0ijCM=ijCtij-C0ijlnCtij-lnC0ij lnMtijM0ijCI=ijCtij-C0ijlnCtij-lnC0ij lnItiI0iCS=ijCtij-C0ijlnCtij-lnC0ij lnStiS0iCGDP=ijCtij-C0ijlnCtij-lnC0ij lnGDPtGDP0生活部门CF=rjCtrj-C0rjlnCtrj-lnC0rj lnFtrjF0rjCN=rjCtrj-C0rjlnCtrj-lnC0rj lnNtrjN0rjCA=rjCtrj-C0rjlnCtrj-lnC0rj lnAtrA0rCW=rjCtrj-C0rjlnCtrj
16、-lnC0rj lnWtrW0rCPOP=rjCtrj-C0rjlnCtrj-lnC0rj lnPOPtPOP0表1各类能源的折标准煤系数和碳排放系数能源类别煤炭焦炭汽油煤油柴油折合标准煤系数(tce/t)0.714 30.971 41.471 41.471 41.457 1碳排放系数(tCO2/tce)1.900 32.860 42.925 13.017 93.095 9能源类别燃料油液化石油气天然气热力电力折合标准煤系数(tce/t)1.428 61.714 313.3tce/万立方米0.03412tce/百万千焦1.229tce/万千瓦时碳排放系数(tCO2/tce)3.170 53.1
17、01 32.162 2注:数据来源于中国统计年鉴和政府间气候变化专门委员会IPCC(2011)。tce表示1吨标准煤当量,“”表示因各省份每年热力和电力碳排放系数不同,需手工计算得出。57江西理工大学学报2023 年 8 月(三)Tapio脱钩指数通过弹性Tapio模型测算脱钩指数,以此反映中部六省终端能源消费碳排放对经济发展水平变化的敏感程度,并分析经济增长与碳排放的依赖关系,具体模型构建如下:t(C,G)=C/CG/G100%(6)其中,t(C,G)指脱钩弹性系数;C为碳排放变化量;G为生产总值变化量;脱钩类型判断标准如表3所列。三、结果分析(一)中部六省终端能源消费碳排放驱动因素分解20
18、05年以来,中部六省各部门终端能源消费碳排放总量不断增长,经计算,2020年碳排放总量较2005年提升了 73.76%。各行业终端能源消费碳排放占比如图 1所示。据统计,生产部门终端能源消费碳排放占比始终在84%以上,且有波动下降的趋势。其中,工业碳排放占比最高,虽然从 2005 年 的 71.39%逐 步 降 低 到 2020 年 的57.61%,但依然在终端能源消费碳排放中占据主导地位。据测算,中部六省第一产业和工业在研究期间的碳排放占比逐年下降,第三产业碳排放占比缓慢提升,说明在此期间中部六省积极引导技术进步进行产业升级,碳排放结构也发生了显著变化。生活部门能源消费碳排放占比逐年上升,从
19、 2005 年 的 11.03%增 长 至 2020 年 的14.58%,已经成为能源消费碳排放中不可忽视的部分。随着人口规模的扩大和城镇化的推进,中部六省生活部门碳排放总量可能会进一步增长。基于此,本文将中部六省生产部门和生活部门分为第一产业、工业、建筑业、第三产业和城镇、农村居民,以此分别探讨各部门终端能源消费碳排放的驱动因素。1.生产部门碳排放因素分解本文将生产部门终端能源消费碳排放驱动因素分解为经济增长、能源强度、能源结构、产业结构和碳排放系数五个部分。累计贡献率指20052020年内,各驱动因素引起的碳排放变动总量占总碳排放增量的比重,由此可以比较不同因素的作用程度大小,如表4所列。
20、(1)第一产业。从分解结果看,江西省能源强度和产业结构的作用超过了经济增长带来的碳排放增长,因此其终端能源消费碳排放总增量为负。主要原因可能是2005年后国家出台全面免征农业税的政策,各省在积极响应的同时加大了农业的投入,从而导致能源消费增长。相比之下,江西省表3脱钩类型的判断标准脱钩类别脱钩负脱钩连结C00000000000t(C,G)t00t1.2t00t1.20.8t1.20.8t1.2脱钩类型强脱钩弱脱钩衰退脱钩强负脱钩弱负脱钩扩张负脱钩扩张连结衰退连结2005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020年份第
21、一产业建筑业第三产业生活部门工业80706050403020100各部门碳排放占总碳排放比重/%-图120052020年中部六省各部门终端能源消费碳排放占比58第 44 卷 第4 期王明珠,等:中部六省终端能源消费碳排放影响因素及其与经济增长脱钩关系研究农业现代化程度较低,农业柴油和电力消费量逐年降低,再加上2009年鄱阳湖生态经济区上升为国家战略,这都加快了江西省探索低碳农业道路的进程。从表4中可以看出中部六省经济增长的累计贡献率最高,是第一产业碳排放的主要正向驱动因素;从结构效应上分析,相比能源结构,产业结构起到了主要的抑制作用,而能源结构的累计贡献率有正有负,研究期内只对湖北和湖南两省有
22、一定的抑制效果。从技术效应来看,由于各省每年供电供热煤耗、发电结构等不同,碳排放系数也对能源消费碳排放起到了一定的抑制作用,其中对河南省碳减排效用较显著。能源强度是继产业结构后又一个主要抑制因素,且对于湖北省、湖南省和山西省而言抑制效应最为明显,说明农业引进新技术,积极开展绿色生产起到了一定的碳减排作用。(2)工业。工业是中部六省碳排放占比最高的行业,中部六省崛起离不开工业的发展。从表4中可以看出,经济增长的累计贡献率最高,是中部六省工业终端能源消费碳排放量增长的主导因素。能源强度效应均为负,除山西省外继经济增长后累计贡献率的绝对值最高,表明能源强度是工业碳排放主要的抑制因素。能源强度代表单位
23、产值消耗的能源量,反映了能源利用效率的高低,这表明研究期内,各省积极引进生产技术,提升了能源利用效率,极大促进了碳减排。表 4中碳排放系数效应累计贡献率也为负,是碳排放负向驱动因素。从结构效应来看,大部分省份的产业结构是继能源强度之后的第二大负向因素,而对于山西省,产业结构超越能源强度成为抑制碳排放的主要因素。此外,中部六省的能源结构因素在研究期内对工业碳排放增长起到了拉动作用。(3)建筑业。相比其他行业,建筑业终端能源消费碳排放占比不高,但在研究期内碳排放量均有所增长。从各影响因素的累计贡献率来看,除部分省份外,经济增长和产业结构是碳排放增长的主要驱动力量,能源结构也在一定程度上促进了碳排放
24、。表 4 中只有能源强度和碳排放系数的累计贡献率为负,对能源消费碳排放起到了一定的抑制作用,但河南省和江西省能源强度对碳排放的累计贡献率为正,相比之下两省建筑施工技术还需进一步优化,提升建筑业能源利用效率。表4中部六省生产部门影响因素累计贡献率单位:%行业第一产业工业建筑业第三产业省份安徽河南湖北湖南江西山西安徽河南湖北湖南江西山西安徽河南湖北湖南江西山西安徽河南湖北湖南江西山西经济增长260.20896.061 590.881 096.79-204.571 086.94239.223 597.371 594.723 418.84203.43163.93101.3038.10226.79145
25、.4179.65107.42110.5493.95162.19123.50108.27114.53产业结构-140.74-484.99-610.62-510.99110.11-102.10-34.89-1 072.22-129.24-239.94-21.58-52.9035.1943.806.7450.90-14.07-11.7439.9954.9039.7433.7139.3756.46能源强度-29.38-151.63-714.51-392.35169.41-983.71-112.28-2 100.17-1 258.81-2 993.73-58.35-26.92-40.9922.85-15
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