基于指数分解模型的工业二氧化碳排放总量分析

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摘要：当前中国经济发展模式将出现重大变化，我国经济增长从注重规模过度到注重质量。从粗放经济模式转向低碳经济模式，走可持续发展之路。在此背景下，本文运用Laspeyres 完全指数分解方法，对1994-2012年我国工业部门的39个行业CO2排放量进行了完全分解，并进行分析及评价。

关键词：指数分解模型 碳排放 能源强度 经济结构

一、引言

根据世界自然基金委员会发表的一份报告称，到2050年，全球海平面将上升50厘米，就全球而言，136座沿海大城市将受到影响。为此，“450情景方案”被提出，即要求大气中的温室气体浓度稳定在450ppm二氧化碳当量，气温升高控制在2℃左右。而要达到这一要求就必须改变工业革命以来的经济发展轨迹，发展低碳经济、绿色能源。

作为联合国常任理事国以及气候变化框架公约缔约国的中国，进入21世纪面临着一个无法回避的工业化发展路径的选择题。从发展趋势来看，如果无视资源环境的约束，仍然按照以前的模式发展，据国际能源署的预测数据，2030年中国与能源相关的二氧化碳排放量将上升到116.15亿吨（碳当量），占了这一时期（2007-2030）全球新增量（114亿吨碳当量）的48.6%。而这样的结果不但严重威胁到我国社会、经济的可持续发展，也是对整个人类可持续发展的挑战。

而从机会成本的角度考虑，碳排放峰值越高则未来需要减排的幅度则越大。达到碳排放峰值的时间越晚则未来减排的难度则越大。因此，我们必须把低碳经济作为经济发展的路径，在经济增长的过程中把资源环境的约束内化。

二、方法论及模型设定

二氧化碳排放量可以表述为扩展的kaya恒等式，分解国家碳排放总量，这是个非常有用的工具，可以表述为：

（1）

其中，CIit= CEit / Eit是第t年第i个部门的碳排放密度；EIit= Eit / GDPit表示第t年第i个部门的能源密度；ESit= GDPit / GDPt是第t年第i个部门的经济比例。如果用ΔCE表示目标年的碳排放与基年碳排放的变化，则根据Sun在1998提出的方法，可以进一步表示为：

（2）

其中，C_CIeffect表示碳排放密度变化对二氧化碳排放总量的单独效应，如果能源消费总量低碳能源占比提高就可以使碳排放密度下降，这就使碳排放密度成为显示能源消费结构情况的重要标志；C_EIeffect表示能源密度，或能源效率变化对碳排放的单独效应，；C_ESeffect经济结构变化对碳排放总量的效应；C_Geffect表示经济规模变化对碳排放总量的效应。上标0和t分别表示基年和目标年。根据Sun（1998年）完全分解模型，方程（2）右边的每个效应都可以计算。

为了估算二氧化碳的减排，本文建立一个新的模式。方程（3）详细显示了该模式。方程右边的每一项分别代表了二氧化碳密度效应、能量密度效应、结构变化效应、经济活动效应。CIeffect，EIeffect 和ESeffect表示碳排放量的变化。Geffect是碳排放量的主要影响因素，本文把因其引致的碳排放量变化定义为碳排放量的理论变动。其理论跌幅（ΔEM）的表示如下：

ΔEM=Geffect-ΔCE=-（CIeffect +EIeffect +ESeffect） （3）

其中Δ是在0到t的差。则碳排放量（ER）第t年的理论跌幅可表示如下：

ER=-（CIeffect +EIeffect +ESeffect）/（CE0+Geffect） （4）

如方程（4），当Geffect ΔCE>0，则碳排放下降，且由于经济活动是基于上一年的经济和技术情况下，因此，碳排放量的理论变化要大于其实际变化。

三、数据及变量说明

本文的GDP数据来自《中国统计年鉴》并以1994年的价格为基年价格。 能源消耗数据出自《中国能源统计年鉴》。对二氧化碳排放量的估计建立在能源消耗（终端能源消费量扣除用于原料、材料的能源消费）中间能源消费量和不同燃料二氧化碳排放系数基础上。本文主要选取了四个能源类型，依次是一次能源，二次能源，电力和热能。一次能源包括煤炭，石油，天然气，水电和核电。二次能源含焦炭，焦炉煤气，汽油，煤油，柴油，等共计16个品种。根据保罗和巴塔查里亚（2004年）的研究，发电和供暖所产生的二氧化碳排放量将按四个经济部门对电力消耗的比例进行分配。

四、实证分析

通过分析计算，本文得到Laspeyres 完全指数分解模型结果如下图所示：

（一）碳密度效应（ci-effect）

碳密度效应反映能源结构。从实证结果看，1995-1996年碳密度为正，煤炭仍然在能源结构中占据最主要的位置，而这段时期其他的清洁能源的发展相对滞后，还有很大的发展潜力。1997-2001年，碳密度效应表现为负。说明能源结构得到了改善。2002-2004年，上马了许多如钢铁、水泥、电解铝等基础产业部门的大项目，导致煤炭的比重在能源结构中上升。使得能源利用效率也大大降低。

2005-2012年，国家加大对清洁能源的发展，提倡低碳经济，如2005年通过《可再生能源法》。一方面，提倡使用清洁能源，用替代能源来减少因煤炭消耗产生的大量碳排放。另一方面，积极鼓励低效能源向高效能源的转换。因此这一系列的措施使得碳密度效应呈现小额负效应。

（二）能源强度效应（ei-effect）

能源强度效应主要衡量了由于技术水平的提高使得单位产出能耗降低，从而能够减少CO2排放量得程度。

1995-2003年这段时期能源强度效应为负，也就是说这个时期由于技术水平的提高使得单位产出能耗降低。2003-2005年由于国家集中投资了一批重化工业的项目，而这些项目都是能源密集的行业。因而这段时期的能源强度反而出现了正效应。