梁?jiǎn)⒌? 馮相昭, 杜曉林, 趙夢(mèng)雪, 王敏

(生態(tài)環(huán)境部環(huán)境與經(jīng)濟(jì)政策研究中心, 北京 100029)

氣候變化引發(fā)的各類問(wèn)題制約全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,日益成為國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第五次評(píng)估報(bào)告指出, 工業(yè)化以來(lái), 人類活動(dòng)導(dǎo)致全球溫室氣體排放量不斷增加, 化石燃料的燃燒是全球以二氧化碳為首的溫室氣體濃度增加的主要原因。碳排放強(qiáng)度下降不僅是國(guó)家履行 《巴黎協(xié)定》 自主承諾目標(biāo)的需求, 也是地方實(shí)現(xiàn)碳減排約束性目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)要求。唐山市作為我國(guó)鋼鐵和焦炭產(chǎn)能最為集中的城市, 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重, 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主?！?“十三五” 控制溫室氣體排放工作方案》對(duì)國(guó)家和河北省分別設(shè)立了到2020年碳強(qiáng)度比2015年下降18%和20.5%的目標(biāo), 而 《河北省 “十三五” 控制溫室氣體排放工作實(shí)施方案》 則進(jìn)一步對(duì)唐山市提出了碳強(qiáng)度比2015年下降22%的要求, 唐山市溫室氣體減排壓力巨大。本文通過(guò)對(duì)碳排放影響因素及變化趨勢(shì)進(jìn)行分析, 對(duì)于唐山市制定科學(xué)合理的碳減排政策具有重大的現(xiàn)實(shí)意義, 并且對(duì)其他工業(yè)型城市減排也具有示范性意義。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法與模型構(gòu)建

1.1.1 研究方法

對(duì)唐山市能源消費(fèi)碳排放進(jìn)行因素分解, 來(lái)分析各種因素的趨勢(shì)及作用強(qiáng)度。常見(jiàn)的因素分解方法主要包括兩種：指數(shù)分解方法 IDA (Index Decomposition Analysis)和結(jié)構(gòu)分解方法SDA(Structural Decomposition Analysis)。IDA 相比之下更為簡(jiǎn)便, 只需使用部門加總數(shù)據(jù), 因此得到了廣泛應(yīng)用。IDA 又可進(jìn)一步分為L(zhǎng)aspeyres(拉氏分解法)和Divisia(迪氏分解法)兩大類,而B(niǎo).W.Ang(2003)[1]提出的LMDI 分解法屬于迪氏分解法的一個(gè)分支, 這種方法可以做到全分解、 無(wú)殘差,是一種常見(jiàn)的用來(lái)研究變化內(nèi)因及作用強(qiáng)度的對(duì)數(shù)平均權(quán)重法, 在能源及低碳領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。B.W.Ang(2005)[2]介紹了LMDI 方法的運(yùn)算過(guò)程及優(yōu)勢(shì), 并以加拿大工業(yè)碳排放數(shù)據(jù)為例進(jìn)行了分解示范。Tun? 等(2009)[3]運(yùn)用該方法對(duì)土耳其 1970—2006年的碳排放因素進(jìn)行分析, 結(jié)果表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效應(yīng)和能源強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)碳排放影響最大。國(guó)內(nèi)也有學(xué)者對(duì)碳排放因素分解進(jìn)行研究。馮相昭等(2008)[4]通過(guò)對(duì)1971—2005年間中國(guó)的碳排放進(jìn)行Kaya 分解發(fā)現(xiàn), 經(jīng)濟(jì)和人口增長(zhǎng)對(duì)碳排放有促進(jìn)作用, 而能源結(jié)構(gòu)調(diào)整則會(huì)抑制CO2的排放, 提出了加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、 發(fā)展清潔能源的政策建議。郭朝先(2010)[5]運(yùn)用LMDI 方法對(duì)中國(guó)1995—2007年的碳排放進(jìn)行了基于經(jīng)濟(jì)總量、 經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、 能源利用效率、 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等方面的分解, 發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)總量增長(zhǎng)是我國(guó)碳排放高速增長(zhǎng)的主因, 能源利用效率提高則是抑制碳排放增長(zhǎng)的主要因素。孫耀華等(2014)[6]通過(guò)對(duì)西北部能源富集地區(qū)10年的碳排放變化進(jìn)行因素分解并與東部地區(qū)和全國(guó)平均水平進(jìn)行比較, 發(fā)現(xiàn)西北部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有高碳特征。王莉葉等(2019)[7]運(yùn)用LMDI 分解方法將蘭州市工業(yè)能源消費(fèi)碳排放的影響因素分解為4 種效應(yīng), 表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的累積效應(yīng)為正, 而能源強(qiáng)度對(duì)碳排放有抑制作用, 然后通過(guò)設(shè)置減排情景, 提出相關(guān)低碳政策建議。本文選取唐山市這一典型重工業(yè)城市為案例, 用LMDI 方法對(duì)其碳排放影響因素進(jìn)行分解并對(duì)趨勢(shì)及作用強(qiáng)度進(jìn)行分析, 然后提出相關(guān)政策建議。

1.1.2 模型構(gòu)建

一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的碳排放可根據(jù)Kaya 公式[8]進(jìn)行分解, 如公式(1)：

其中,C表示碳排放量,P表示人口數(shù)量,

表示人均GDP,E表示能源消費(fèi)量表示單位GDP 能耗(即能源強(qiáng)度)表示單位能源碳強(qiáng)度。

本文將碳排放來(lái)源進(jìn)一步分為生產(chǎn)部門和生活消費(fèi), 將上式拓展為：

其中,i和j分別表示產(chǎn)業(yè)類型和能源類型;P表示人口,表示人均GDP;表示i產(chǎn)業(yè)增加值占GDP 比重(對(duì)于生活消費(fèi)而言,Si為生活消費(fèi)占GDP 比重)表示 i 產(chǎn)業(yè)能耗強(qiáng)度,表示i產(chǎn)業(yè)j能源消費(fèi)占i產(chǎn)業(yè)總能源消費(fèi)的比重表示i 產(chǎn)業(yè)j 能源的碳排放強(qiáng)度。

碳排放量差異用報(bào)告期減去基期得到：

其中,Ct和C0分別為第t期和基期的能源消費(fèi)碳排放量。

對(duì)上式進(jìn)行LMDI 分解。LMDI 方法包括加法分解和乘法分解兩種具體方法, 但結(jié)果一致[1], 本文采用加法分解, 如公式(4)所示：

上式中, ΔCP反映人口效應(yīng), ΔCGP反映經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效應(yīng), ΔCS反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng), ΔCEI反映能源強(qiáng)度效應(yīng), ΔCET反映能源結(jié)構(gòu)效應(yīng), ΔCCI反映碳排放系數(shù)效應(yīng)。各效應(yīng)表達(dá)式如下：

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本文中人口、 GDP、 各產(chǎn)業(yè)增加值、 居民消費(fèi)及能源消費(fèi)量等數(shù)據(jù)來(lái)源于歷年《唐山統(tǒng)計(jì)年鑒》, 其中GDP、 各產(chǎn)業(yè)增加值及居民消費(fèi)以2010年不變價(jià)計(jì)算。

碳排放數(shù)據(jù)以唐山市各類能源消費(fèi)量與碳排放系數(shù)計(jì)算得出。我國(guó)各類能源的碳排放系數(shù)參考IPCC 溫室氣體指南及我國(guó) 《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》[9]中的碳氧化率、 平均低位發(fā)熱量等指標(biāo)(見(jiàn)表1)計(jì)算, 計(jì)算公式為：

表1 各類能源碳排放系數(shù)

2 能源消費(fèi)分析及碳排放測(cè)算

唐山市2010—2013年能源消費(fèi)量逐漸增加, 2014—2015年略有降低, 2015年至2017年又有所回升, 如圖1所示。由于唐山市鋼鐵行業(yè)發(fā)達(dá)、 鋼鐵企業(yè)密集、 煤炭消耗量大, 煤炭在唐山市總能源消費(fèi)量中占比最大, 約90%, 石油和天然氣使用量有所增加但相比之下數(shù)量仍較少, 能源結(jié)構(gòu)不合理(如圖2)。但唐山市單位GDP 能耗呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(如圖3, 表明其能源效率逐步提高。其單位工業(yè)增加值能耗也在逐年降低(如圖4), 但2015—2017年下降幅度小于2010—2015年。

圖1 唐山市2010—2017年不同產(chǎn)業(yè)部門能源消費(fèi)量變化

圖2 唐山市2010—2017年不同品種能源消費(fèi)量變化

圖3 唐山市2010—2018年能源消費(fèi)強(qiáng)度變化

圖4 唐山市2010—2017年單位工業(yè)增加值能耗降低率

根據(jù)不同種類能源的二氧化碳排放系數(shù)(如表1 所示), 對(duì)唐山市二氧化碳排放量做估算(如圖5 和圖6),結(jié)果顯示：2010—2017年, 在能源消費(fèi)的帶動(dòng)下, 唐山市碳排放量也出現(xiàn)了波動(dòng), 雖然2013年開(kāi)始降低, 但2016年后又出現(xiàn)了反彈。其碳排放強(qiáng)度雖在2015年完成了河北省 “十二五” 提出的單位GDP 二氧化碳排放下降目標(biāo)(即比2010年下降18%), 但2016年之后又增高(如圖7)。因此, 要想達(dá)到 《河北省 “十三五” 控制溫室氣體排放工作方案》 提出的到2020年唐山市碳強(qiáng)度比2015年下降22%的目標(biāo), 形勢(shì)不容樂(lè)觀。

圖5 唐山市2010—2017年不同產(chǎn)業(yè)部門碳排放量變化

圖6 唐山市2010—2017年不同品種能源碳排放量變化

圖7 唐山市2010—2017年單位GDP 碳排放強(qiáng)度變化

3 能源消費(fèi)碳排放因素分解

以2010年為基年, 運(yùn)用擴(kuò)展的Kaya 公式和LMDI分解方法對(duì)唐山市2010—2017年三大產(chǎn)業(yè)和生活消費(fèi)的能源消費(fèi)碳排放進(jìn)行了分解, 并計(jì)算出各分解因素逐年效應(yīng)(如表2 所示)。

3.1 人口效應(yīng)分析

人口效應(yīng)是唐山市能源消費(fèi)碳排放的正向驅(qū)動(dòng)因素(見(jiàn)圖8), 即人口的增加會(huì)促進(jìn)碳排放量的增長(zhǎng)。從年度效應(yīng)看, 人口的各年度次效應(yīng)均為正值, 但其絕對(duì)值較小, 表明盡管人口變動(dòng)對(duì)碳排放增長(zhǎng)有持續(xù)作用, 但作用強(qiáng)度不大。分析其原因發(fā)現(xiàn), 2010—2017年唐山市人口自然增長(zhǎng)率維持在較低水平。

表2 唐山市2010—2017年能源消費(fèi)碳排放量變化效應(yīng)分解 單位：萬(wàn)噸CO2

圖8 唐山市2010—2017年分產(chǎn)業(yè)累積效應(yīng)碳排放量

3.2 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效應(yīng)分析

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效應(yīng)對(duì)唐山市能源消費(fèi)碳排放起到正向驅(qū)動(dòng)作用。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的各年度效應(yīng)值均為正值, 且絕對(duì)值較大(如圖8), 說(shuō)明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)唐山市能源消費(fèi)碳排放增長(zhǎng)起到了持續(xù)拉動(dòng)的作用, 表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)也消耗了大量能源, 并產(chǎn)生了大量溫室氣體排放。其中, 第二產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效應(yīng)在總經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效應(yīng)中的各年度貢獻(xiàn)均超過(guò)88%, 因此調(diào)整第二產(chǎn)業(yè)增加值與碳排放的關(guān)系是減排的重要任務(wù)。

3.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)分析

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)唐山市能源消費(fèi)碳排放起到負(fù)向驅(qū)動(dòng)作用(如圖8), 說(shuō)明分析期內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)碳排放的影響是積極的。這與唐山市近年來(lái)持續(xù)壓減過(guò)剩產(chǎn)能有一定關(guān)系, 以鋼鐵產(chǎn)能為例, 2013年之前, 唐山市鋼鐵產(chǎn)能達(dá)1.5 億噸, 每年持續(xù)壓減產(chǎn)能, 到2017年壓減至1.33 億噸。從年度變化效應(yīng)的分解來(lái)看, 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)呈現(xiàn)正負(fù)交替(如圖9)：2010—2011年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)為正, 之后連續(xù)5年均為負(fù)值, 2016—2017年又為正值, 與第二產(chǎn)業(yè)增加值GDP 占比的變化趨勢(shì)基本吻合。然而, 雖然唐山市已采取措施調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 化解煤炭、 鋼鐵、 煉鐵、 玻璃等過(guò)剩產(chǎn)能, 但未來(lái)唐山市以重工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍將長(zhǎng)期持續(xù), 這也為唐山市的碳減排帶來(lái)壓力。

圖9 唐山市2010—2017年碳排放量變化分解

3.4 能源強(qiáng)度效應(yīng)分析

能源強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)唐山市能源消費(fèi)碳排放起到負(fù)向驅(qū)動(dòng)效應(yīng)。各年度的能源強(qiáng)度效應(yīng)均為負(fù)值, 且絕對(duì)值相對(duì)較大, 說(shuō)明能源強(qiáng)度在減排中有積極影響, 在一定程度上抑制了能源消費(fèi)碳排放的增長(zhǎng), 尤其是第二產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)值超過(guò)90%, 顯示出了巨大的減排潛力。從圖3 和圖4 也可看出, 唐山市2010—2017年單位GDP 能耗和單位工業(yè)增加值能耗均呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢(shì)。因此,唐山市控制能源消費(fèi)碳排放的重點(diǎn)手段之一在于提高工業(yè)能源效率。

3.5 能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)分析

能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)唐山市能源消費(fèi)碳排放起到負(fù)向驅(qū)動(dòng)效應(yīng), 但絕對(duì)值較小, 表明能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的總體變動(dòng)對(duì)分析期內(nèi)唐山市碳排放有抑制作用, 但作用十分有限。從逐年效應(yīng)來(lái)看, 有2010—2011年和2013—2014年2 個(gè)正值, 其余4 個(gè)為負(fù)值, 反映出唐山市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化不足, 工業(yè)發(fā)展過(guò)度依賴化石能源的局面仍然存在, 對(duì)清潔能源和新能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用仍然不足。

4 結(jié)論與建議

本文將唐山市能源消費(fèi)碳排放影響因素分解為人口、 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、 能源強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)5 個(gè)變量, 結(jié)果表明：(1)人口增長(zhǎng)對(duì)碳排放有正驅(qū)動(dòng)作用,但作用強(qiáng)度不大; (2)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是促進(jìn)碳排放增長(zhǎng)的主要因素, 這意味著如何平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展和碳排放的關(guān)系是唐山市乃至全社會(huì)低碳發(fā)展的關(guān)鍵; (3)單位GDP 能耗強(qiáng)度的降低對(duì)碳排放的抑制作用顯著, 因此提高能源利用效率是未來(lái)工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新的重要方向; (4)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)碳排放也有抑制作用, 但目前唐山市兩大結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整不足, 對(duì)控制碳排放的作用十分有限。

唐山市存在著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)不合理的瓶頸問(wèn)題。2016年之后, 其能源消費(fèi)總量和碳排放強(qiáng)度均出現(xiàn)了反彈, 若想達(dá)到 “十三五” 提出的溫室氣體控制目標(biāo)形勢(shì)不容樂(lè)觀。基于上述分析, 對(duì)唐山市提出以下低碳化政策建議：(1)優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu), 強(qiáng)化煤炭消費(fèi)總量和強(qiáng)度雙控, 以壓減工業(yè)燃煤和治理散煤為重點(diǎn), 深化燃煤鍋爐治理, 強(qiáng)化散煤治理和煤炭市場(chǎng)監(jiān)管, 并加快發(fā)展可再生能源、 提高清潔能源使用率, 加強(qiáng)沿海風(fēng)電基地建設(shè)及光伏、 核電等多元化利用。(2)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整, 持續(xù)推進(jìn)化解鋼鐵、 焦炭等過(guò)剩產(chǎn)能, 加快重點(diǎn)污染工業(yè)企業(yè)退城、 入園, 推動(dòng)鋼鐵等重化企業(yè)臨港臨鐵布局, 加快向沿海集中、 向園區(qū)聚集, 同時(shí)推進(jìn)制造業(yè)高端化發(fā)展并鼓勵(lì)第三產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 向綠色低碳發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。(3)控制工業(yè)領(lǐng)域溫室氣體排放, 利用京津科技創(chuàng)新資源, 在鋼鐵、 焦化、電力等重點(diǎn)行業(yè)積極推動(dòng)工藝創(chuàng)新和升級(jí)以達(dá)到能效提高的目的, 并增加生態(tài)系統(tǒng)碳匯, 加快推進(jìn)國(guó)土綠化行動(dòng), 全面加強(qiáng)森林經(jīng)營(yíng)和濕地保護(hù)與恢復(fù)。