梁娜 馮遠

摘? 要： ]運用Kaya恒等式和LMDI分解技術對山西省2008—2017年的碳排放進行分解，從經(jīng)濟發(fā)展水平、能源結構、能源強度和人口規(guī)模四個角度解釋山西省碳排放的變化趨勢，并且通過擴展的STIRPAT模型對分解后的結果進行進一步的分析。結果顯示：山西省的碳排放總量不斷增長，這和經(jīng)濟發(fā)展發(fā)展水平緊密相關，而能源強度則相反，對抑制該期間碳排放增長做出了主要貢獻，另外兩個因素的貢獻相對較小。

關鍵詞：[HTK]碳排放? 山西省? LMDI分解? STIRPAT模型

山西省是能源生產(chǎn)和消費大省，節(jié)能減排大背景下經(jīng)濟和社會發(fā)展必然會受到控制碳排放量政策的影響。為保證既實現(xiàn)碳減排的政策目標，又盡量減少對經(jīng)濟活動的負面影響，要求我們必須把握對山西省碳排放有關鍵影響的因素。目前關于碳排放影響因素的研究方法較多，其中應用比較廣泛的是Divisia指數(shù)分解中的對數(shù)平均Divisia指數(shù)法（LMDI）。該方法的使用已經(jīng)比較成熟，故本文在研究山西省碳排放影響因素中采用LMDI分解。

一、研究方法和數(shù)據(jù)整理

（一）擴展的Kaya恒等式

擴展后的Kaya恒等式將能源結構因素引入了其中，表述如下[BF] [BFQ]：

[BF]C=∑iCi=∑iEiE×CiEi×EGDP×GDPP×P[BFQ][JY]（1）

[BF]Ei[BFQ]和[BF]Ci[BFQ]分別為[BF]i[BFQ]種能源的消耗量和碳排放量，[BF]i=1[BFQ]、[BF]i=2[BFQ]和[BF]i=3[BFQ]分別代表煤炭、石油和天然氣;[BF]Si=EiE[BFQ]表示能源結構;[BF]Fi=CiEi[BFQ]表示第[BF]i[BFQ]種能源碳排放強度，[BF]Fi[BFQ]就是煤炭的碳排放強度，該值可由能源的碳排放系數(shù)直接表示。[BF]I=EGDP[BFQ]表示能源強度，即單位GDP能耗，能源強度的下降本質(zhì)上是節(jié)能減排技術的進步、裝備設備的更新、管理水平提高以及體制創(chuàng)新的結果;[BF]R=GDPP[BFQ]表示人均收入水平。因此，碳排放公式可以寫成：

[BF]C=∑iSiFiIRP[BFQ][JY]（2）

[BF]ΔC=Ct-C0=∑iStiFtiItRtPt-∑iS0iF0iI0R0P0[BFQ]

[BF]=Δcs+ΔcF+ΔCI+ΔCR+ΔCP+ΔCrsd[BFQ][JY]（3）

公式（3）為[BF]t[BFQ]期相對于基期碳排放的變化量。因為碳排放[BF]C[BFQ]是由[BF]Si[BFQ]、[BF]Fi[BFQ]、[BF]I[BFQ]、[BF]R[BFQ]和[BF]P[BFQ]這個五個因素造成的，我們就可以將碳排放用每個因素導致的碳排放相加的形式來表達總的碳排放，即為[BF]ΔCS[BFQ]、[BF]ΔCF[BFQ]、[BF]ΔCI[BFQ]、[BF]ΔCR[BFQ]、[BF]ΔCP[BFQ]與殘差[BF]ΔCrsd[BFQ]相加，就是式（3）的最終形式。這里面對的一個問題就是等式最后面的殘差項，如果計算出的殘差項非常大的話就會對分解結果產(chǎn)生很大的影響，這就是這種方法的缺陷所在。

（二）LMDI分解方法

加法形式的分解結果如下：

[BF]？Cn=∑iWilnntin0i（n=S，F(xiàn)，I，R，P）[BFQ]

[BF]ΔCasd=ΔC-（ΔCS+ΔCF+ΔCI+ΔCR+ΔCP）=Ct-C0-∑iWi（lnStiS0i+lnFtiF0i+lnItI0+lnRtR0+lnPtP0）=Ct-C0-∑iWilnCtiC0i=Ct-C0-∑i（Cti-C0i）=0[BFQ]

其中，[BF]Wi=Cti-C0ilnCti-lnC0i[BFQ]

（三）STIRPAT模型

本文中[BF]Fi[BFQ]取值固定，不予以討論。LMDI分解將碳排放分解為能源結構、能源強度、經(jīng)濟發(fā)展水平和人口規(guī)模四個影響因素，為了搞清這些因素的變化會對碳排放造成什么程度的影響，特引入Johan Albrecht等（2002）提出的STIRPAT模型：

[BF]I=aPb1Ab2Tb3c[BFQ]

[BF]lnIt=lna+b1lnPt+b2lnAt+b3lnTt+et[BFQ]

其中[BF]I[BFQ]為對環(huán)境的影響，[BF]P[BFQ]為人口，[BF]A[BFQ]為社會富裕程度，[BF]T[BFQ]為技術水平。取對數(shù)后式中的[BF]b1[BFQ]、[BF]b2[BFQ]、[BF]b3[BFQ]表示其他的影響因素不變的條件下，[BF]P[BFQ]、[BF]A[BFQ]或者[BF]T[BFQ]變化1%時引起的環(huán)境變化的百分比。因為針對的問題是碳排放增量的變化，因此可以將STIRPAT模型中的技術水平（[BF]T[BFQ]）同之前分解模型中的能源強度（[BF]I[BFQ]）對應起來，同理社會富裕程度（[BF]A[BFQ]）對應經(jīng)濟發(fā)展水平（[BF]R[BFQ]），人口均為（[BF]P[BFQ]）。但是STIRPAT模型沒有包括能源結構（[BF]S[BFQ]），因此需要在STIRPAT模型中添加這個變量。因為在山西省的能源消耗中煤炭占據(jù)很大比例所以這里用煤炭占一次能源的比例來表示。所以，最終的模型表達式為：

[BF]lnIt=a+b1lnPt+b2lnAt+b3lnTt+b4lnSt+et[BFQ]

（四）數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)源于《山西省統(tǒng)計年鑒》，能源的數(shù)據(jù)為終端能源消耗量，即每個年份的煤炭、石油和天然氣消耗量。因為各期的價格差異導致GDP數(shù)據(jù)在進行比較時不能做到足夠的客觀，為了消除這種影響，把各年份的GDP換算成以2007年為基期的不變GDP。因《山西省統(tǒng)計年鑒2019》中終端能源消耗量的數(shù)據(jù)仍以2017年的為準，所以本文的數(shù)據(jù)截至2017年。參考國家發(fā)展和改革委員會能源研究所公布的數(shù)據(jù)，煤炭的碳排放系數(shù)為07476萬噸碳/萬噸標準煤，石油的碳排放系數(shù)為05825萬噸碳/萬噸標準煤，天然氣的碳排放系數(shù)為04435萬噸碳/萬噸標準煤。

二、實證分析

（一）山西省碳排放影響因素的現(xiàn)狀分析

2008-2017年山西省的GDP從6125775778萬元增長到13089563025萬元，增長了1倍多，煤炭消耗量總體上增加了255089萬噸標準煤，增幅達26%，石油的消耗量增加了65096萬噸標準煤，增長了1倍多，天然氣的消耗量增長了149949萬噸標準煤，漲幅約87%，但在起初幾年卻是略有下降，從2010年才開始了快速增長。2007年的碳排放為844565萬噸碳，在經(jīng)歷了每年約295%的增長后，在2017年達到了1139691萬噸碳?？傮w上來看，山西省的碳排放總量呈增長之勢，尤其是2010年和2011年的增長率最高，分別達到了720%和848%，但在2014年和2015年出現(xiàn)略微下滑，到2016年稍有回升。

（二）山西省碳排放影響因素的分解分析

在對山西省碳排放的現(xiàn)狀進行了分析后，采用LMDI分解將碳排放分解為能源結構、能源強度、經(jīng)濟發(fā)展水平以及人口規(guī)模，分解結果如下：

由表1可知，2008—2016年山西省碳排放LMDI分解的結果表明，人口規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展水平對碳排放的影響較大表現(xiàn)為正值，具有拉升效應;能源強度表現(xiàn)為負值，具有抑制效應。經(jīng)濟發(fā)展水平對碳排放的總影響為3821350萬噸，占18663%，是主要的一個拉升因素;人口規(guī)模對碳排放的總影響為544926萬噸，只占2661%，其影響遠低于經(jīng)濟發(fā)展水平，是一個次要的拉升因素;能源效率對碳排放的總影響為-2320715噸，是一個主要的抑制因素。

（三）山西省碳排放影響因素的計量分析

實證研究的樣本區(qū)間為2007～2017年，采用EViews9對數(shù)據(jù)進行分析。首先用ADF單位根檢驗來檢驗平穩(wěn)性，結果見表（3），P值均小于005，因此可以得出所有變量達到二階平穩(wěn)。

之后進行協(xié)整檢驗，這里用E—G兩步法來檢驗回歸后殘差的平穩(wěn)性。通過檢驗可知殘差序列是平穩(wěn)的，所以這五個變量之間存在長期均衡關系?；貧w結果如下：

[BF]lnIt=-037+104lnPt+102lnAt+105lnTt+025lnSt+et[BFQ]

（05655） （00001） （00000） （00000） （00202）

括號里的數(shù)字為相應的p值，可以看出影響碳排放的各個因素中除了能源結構略不顯著以外，其他各因素都很顯著。這里可以與之前分解結果的分析相呼應，能源強度下降1%，碳排放將下降105%，影響最大，這是因為能源強度的下降將直接導致碳排放的下降。隨著低碳經(jīng)濟政策的逐步施行，山西省的能源產(chǎn)業(yè)積極應對，尤其體現(xiàn)在技術設備的更新?lián)Q代上，對能源的高效利用是這些行業(yè)轉型發(fā)展的一個重要目標。人口每增加1%，碳排放增加104%，經(jīng)濟因素中GDP每增加1%，碳排放將增加102%，這是因為人口增長和經(jīng)濟發(fā)展不可避免地造成碳排放的不斷增加，只有通過人們“綠色生活”和“綠色發(fā)展”觀念的轉變?nèi)ヂ纳?。能源結構中煤炭的比例每下降1%，碳排放將下降025%，能源結構的變化對碳排放的影響越來越明顯，隨著我國提倡天然氣的大量使用，山西省也在逐步推行煤改氣的方案，這勢必會對未來幾年的碳排放形勢產(chǎn)生深遠的影響。

三、結論及建議

實證結果顯示，2007—2017年間，山西省的一次能源碳排放總量總體上呈上升的態(tài)勢，但增長速度確實明顯的減慢，這說明山西省這幾年在控制碳排放方面已顯成效。經(jīng)濟發(fā)展的加快直接導致了碳排放的大量增加，是影響碳排放的主要因素。能源結構仍需進一步優(yōu)化，煤炭所占比例較高，經(jīng)濟發(fā)展對煤炭的依賴性還是很大。人口增長對碳排放的影響不容忽視，尤其是現(xiàn)在城市化進程的加快必然會讓這種影響變得更加明顯。能源強度對碳排放顯著的負效應反映出這段時間產(chǎn)業(yè)的技術進步有力地遏制了碳排放的增長趨勢。

經(jīng)濟產(chǎn)出的持續(xù)增長是導致碳排放的重要因素，而山西省近些年來經(jīng)濟增速又不太理想，這就要求在制定政策時更加注重政策的科學性、可行性，應當從優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構和提高經(jīng)濟效率出發(fā)，把經(jīng)濟增長質(zhì)量的提升作為當務之急。能源結構的變化對碳排放呈現(xiàn)的微弱效應雖然數(shù)量甚小但意義重大，一方面需要積極開發(fā)和利用風能、太陽能等清潔能源;另一方面，需要加強對新技術的研發(fā)和投入，大力推動煤炭的高效利用。能源強度效應對碳排放的顯著負效應讓我們知道節(jié)能減排有較好的前景，要積極抓住產(chǎn)業(yè)結構轉型的重要機遇，壯大發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)并且將第三產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)作為重要突破口。關于人口效應，人口增長速度已得到了控制，但經(jīng)濟的快速發(fā)展提高了居民的消費水平，這就可能導致碳排放增加。因此各級政府要營造一個低碳環(huán)境，加大投入，抓緊完成“低碳經(jīng)濟的示范區(qū)”建設，以點帶面，推進城市發(fā)展低碳化。對個人而言，優(yōu)先選擇公交車等出行，提倡使用節(jié)能產(chǎn)品，提高低碳意識。

參考文獻：

＼[1＼][ZK（#]LeontiefWThe structure of the American economy：1919-1939[M]New York：Oxford University Press，1941

＼[2＼]查建平，譚庭，錢醒豹，趙倩倩，楊曉杰中國旅游業(yè)碳排放及其驅(qū)動因素分解＼[J＼]系統(tǒng)工程，2018，36（5）：23-36

＼[3＼]權麗我國終端能源消費因素分析及實證研究——基于Laspeyres指數(shù)分解技術＼[J＼]技術經(jīng)濟，2011，30（8）：83-86

＼[4＼]師博中國能源強度變動的主導效應分析——一項基于指數(shù)分解模型的實證研究＼[J＼]山西財經(jīng)大學學報，2007，29（12）：24-28

＼[5＼]王劼，朱朝枝農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素分解與脫鉤效應的國際比較＼[J＼]統(tǒng)計與決策，2018（11）：104-108

＼[6＼]Johan Albrecht，Delphine Francois，Koen Schoors，A shapley decomposition of carbon emissions without residuals＼[J＼]Energy Policy，2002（30）：727-736[ZK）]

〔梁娜，中國社會科學院研究生院。馮遠，華北電力大學（保定）〕