孫同會(huì)

（福建省華廈能源設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350003）

1 研究方法

近年來(lái)，圍繞能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放影響因素分解，學(xué)者們開(kāi)展了廣泛而深入的研究，形成了較為完備的方法體系。應(yīng)用廣泛的方法之一是對(duì)數(shù)平均分解法，該方法能夠消除殘差，使得分解過(guò)程相比其他指數(shù)分解法更加簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確。因此，本研究按照《IPCC 2006 年國(guó)家溫室氣體清單指南2019 修訂版》定義的方法［1］，特別是排放因子或排放系數(shù)的計(jì)算執(zhí)行IPCC的方法學(xué)，測(cè)算福建省2000—2017 年碳排放量，運(yùn)用LMDI 分解方法對(duì)影響福建省碳排放量變動(dòng)的主要因素進(jìn)行分解，為利用情景分析法構(gòu)建全省碳排放模型提供基礎(chǔ)依據(jù)。

2 分解方法及數(shù)據(jù)處理

2.1 LMDI 分解公式及定義

對(duì)數(shù)平均的迪氏指數(shù)法（LMDI）是一種完全的、不產(chǎn)生殘差的分解分析方法。本研究設(shè)定福建省CO2排放總量C 的變化是由已知的可解釋的影響因子造成的，如人均GDP、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)強(qiáng)度等。

福建省CO2排放總量可以通過(guò)擴(kuò)展的Kaya 恒等式表達(dá)如式（1）：

式中：P 為福建省當(dāng)年常住人口數(shù)量；Q 為福建省當(dāng)年GDP；Qi為第i 部門(mén)的工業(yè)增加值；Ei為第i 部門(mén)的能源消費(fèi)量；Eij為第i 部門(mén)第j 種能源物質(zhì)的能源消費(fèi)量；Cij為第i 部門(mén)第j 種能源物質(zhì)的能源消費(fèi)的溫室氣體排放量；a 表示人均GDP；Si表示第i 部門(mén)的工業(yè)增加值比例；Ii為第i 部門(mén)的能源消費(fèi)強(qiáng)度；Mij為第i 部門(mén)第j 種能源物質(zhì)的能源消費(fèi)比例；Uij為第i部門(mén)第j 種能源物質(zhì)的能源消費(fèi)的碳排放系數(shù)。

本研究使用LMDI 對(duì)福建省能源消費(fèi)CO2排放量進(jìn)行分解，定義CO2排放增量為綜合效應(yīng)，用ΔC 表示［2］。LMDI 屬于Divisia IDA 的一個(gè)分支，具有全分解、無(wú)殘差、易使用以及乘法分解與加法分解的一致性、結(jié)果的唯一性、易理解等優(yōu)點(diǎn)，在眾多分解技術(shù)中受到重視，目前在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。LMDI 的主要缺陷在于無(wú)法處理具有0 值和負(fù)值的數(shù)據(jù)。但ANG 等［3］使用“分析極限”（Analytical Limit）的技巧成功地解決了這一問(wèn)題。在實(shí)際問(wèn)題中，一般不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，而對(duì)于0 值，則可以用一個(gè)任意小的數(shù)代替（比如10 的-10～-20 次方）而不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。

根據(jù)LMDI 加法分解模型，綜合效應(yīng)由六個(gè)方面效應(yīng)構(gòu)成，即人口效應(yīng)ΔCP、人均財(cái)富效應(yīng)ΔCa、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)ΔCSi、能源消費(fèi)強(qiáng)度效應(yīng)ΔCIi、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)效應(yīng)ΔCMij、碳排放系數(shù)效應(yīng)ΔCUij。

碳排放綜合效應(yīng)ΔC=ΔCP+ΔCa+ΔCSi+ΔCIj+ΔCMij+ΔCUij，碳排放綜合效應(yīng)的各因素按第t+1 年、第t 年的逐年計(jì)算如式（2）～（7）。

為了便于比較和分析各效應(yīng)相對(duì)影響程度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，本研究設(shè)定能源消費(fèi)碳排放各因素效應(yīng)貢獻(xiàn)度η 如式（8）～（13）［4］：

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與處理

（1）人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模。人口及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)均來(lái)自2000—2017 年福建省統(tǒng)計(jì)年鑒，并以2000 年為基準(zhǔn)年進(jìn)行了可比價(jià)調(diào)整，并消除價(jià)格變動(dòng)的影響。

（2）省級(jí)層面終端能耗。本研究福建省層面能源消費(fèi)數(shù)據(jù)和行業(yè)終端能源消費(fèi)量主要來(lái)源于 《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》之“六、地區(qū)能源平衡表”。同時(shí)，按照收集的行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，主要是在LEAP-Fujian 模型搭建的過(guò)程中，按照不同部門(mén)技術(shù)過(guò)程的能源消耗參數(shù)，對(duì)具體的用能過(guò)程進(jìn)行技術(shù)分析，并將其計(jì)算得到的行業(yè)終端消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行核驗(yàn)，使整個(gè)區(qū)域數(shù)據(jù)能夠減少模型應(yīng)用帶來(lái)的偏差。

（3）各能源品種折標(biāo)煤系數(shù)。因在“地區(qū)能源平衡表”的各能源品種消耗量為實(shí)物量，結(jié)合福建省節(jié)能評(píng)審系列工作的經(jīng)驗(yàn)，并參考了國(guó)家統(tǒng)計(jì)局能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度（2019 年統(tǒng)計(jì)年報(bào)和2020 年定期統(tǒng)計(jì)報(bào)表）的各能源品種的折標(biāo)煤系數(shù)缺省值。

（4）各能源品種碳排放系數(shù)。通過(guò)近年來(lái)福建省重點(diǎn)排放單位溫室氣體核查數(shù)據(jù)整理，發(fā)現(xiàn)除了省內(nèi)一些大型熱電機(jī)組檢測(cè)了單位熱值含碳量，其余均采用缺省值；同時(shí)，福建省鋼鐵、石化、建材、化工、陶瓷、熱電等高耗能行業(yè)的化石燃料，特別是燃煤、天然氣的來(lái)源比較穩(wěn)定，因此，作為全省最主要的一次能源的燃煤、天然氣收到基低位熱值、單位熱值含碳量、碳氧化率均可選擇代表性企業(yè)數(shù)據(jù)。

（5）部門(mén)內(nèi)部能耗數(shù)據(jù)處理。各行業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)主要來(lái)源于多年來(lái)在省內(nèi)水泥、熱電聯(lián)產(chǎn)、合成氨、基礎(chǔ)化學(xué)原料、煉油和石化、陶瓷等高耗能行業(yè)經(jīng)濟(jì)和能源數(shù)據(jù)的分析整理基礎(chǔ)上，行業(yè)部門(mén)的綜合經(jīng)濟(jì)活動(dòng)及相關(guān)的能源消耗的實(shí)際統(tǒng)計(jì)記錄是各種具體的部門(mén)及其內(nèi)部經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和相關(guān)技術(shù)過(guò)程的集約效果的客觀反映。不管模型構(gòu)建的具體過(guò)程和工業(yè)、交通、建筑設(shè)備等能效技術(shù)如何變化，這些技術(shù)過(guò)程和相應(yīng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的共同效果應(yīng)該和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、能源統(tǒng)計(jì)的客觀記錄相差符合統(tǒng)計(jì)允許的偏差。

3 能源消費(fèi)碳排放因素分解

3.1 碳排放因素分解結(jié)果

本研究運(yùn)用LMDI 模型，對(duì)福建省2000—2017 年能源消費(fèi)CO2排放進(jìn)行因素分解，得到歷年人口、人均財(cái)富、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)強(qiáng)度、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的逐年效應(yīng)和累積效應(yīng)。

2000—2017 年福建省CO2排放量的各因素逐年分解效應(yīng)如表1。

表1 2000—2017 年福建省CO2 排放量的各因素逐年分解效應(yīng)表 單位：1 000 tCO2/a

2000—2017 年福建省CO2排放量的各因素累積分解效應(yīng)如表2。

表2 2000—2017 年福建省CO2 排放量的各因素累積分解效應(yīng)表 單位：1 000 tCO2/a

福建省CO2排放各因素累積效應(yīng)貢獻(xiàn)度如圖1。

圖1 福建省碳排放各因素累積效應(yīng)貢獻(xiàn)度示意圖

3.2 主要影響因素分析

通過(guò)分析以上能源消費(fèi)CO2排放累積效應(yīng)，人口規(guī)模、人均財(cái)富、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的累積效應(yīng)為正值，對(duì)福建省2000—2017年能源消費(fèi)和溫室氣體排放有促進(jìn)作用；能源消費(fèi)強(qiáng)度、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和能源碳排放系數(shù)為負(fù)值，對(duì)能源消費(fèi)和溫室氣體排放有抑制作用。

（1）在2000—2017 年期間，福建省能源消費(fèi)碳排放歷年的人口規(guī)模效應(yīng)和人均財(cái)富效應(yīng)均為正值，表明福建省歷年人口規(guī)模和人均財(cái)富的增長(zhǎng)對(duì)能源消費(fèi)碳排放有正向拉動(dòng)作用。到2017 年人均財(cái)富對(duì)CO2氣體排放的累積效應(yīng)為253 385.70×103tCO2/a，對(duì)2017 年碳排放的貢獻(xiàn)度為1.52，對(duì)能源消費(fèi)和溫室氣體排放量的貢獻(xiàn)最大，也反映了在近10 年福建省產(chǎn)業(yè)活動(dòng)水平的大幅增加，這造成了化石能源大量消耗和溫室氣體排放量的增加。而人口規(guī)模對(duì)能源消費(fèi)溫室氣體排放的累積效應(yīng)到2017 年為20 696.15×103tCO2/a，對(duì)2017 年能源消費(fèi)碳排放的貢獻(xiàn)度為0.12。從累積效應(yīng)來(lái)看，雖然人口效應(yīng)一直是正值，但是相比人均財(cái)富數(shù)字很小，人口效應(yīng)貢獻(xiàn)度也很小，這說(shuō)明人口規(guī)模對(duì)福建省能源消費(fèi)需求和溫室氣體排放量的增加具有微弱的拉動(dòng)作用。

（2）從LMDI 公式分解結(jié)果來(lái)看，以能源技術(shù)為代表的效率因素的提高，對(duì)能源消費(fèi)強(qiáng)度的降低發(fā)揮積極作用。在2000—2017 年能源消費(fèi)強(qiáng)度累積效應(yīng)對(duì)溫室氣體排放變動(dòng)的貢獻(xiàn)度除了2005—2007 年屬于微弱的正向效應(yīng)外，其余年份累積效應(yīng)也均為負(fù)值，這一變化趨勢(shì)與福建省能源消費(fèi)強(qiáng)度，特別是工業(yè)能源消費(fèi)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)非常接近；而且，就貢獻(xiàn)度而言，能源消費(fèi)強(qiáng)度效應(yīng)貢獻(xiàn)度絕對(duì)值在六種主要因素中相對(duì)最高，對(duì)能源消費(fèi)碳排放的波動(dòng)具有較強(qiáng)的影響。因此，以技術(shù)進(jìn)步為表征的能源消費(fèi)強(qiáng)度下降將對(duì)大幅減少碳排放增長(zhǎng)起到較強(qiáng)的抑制作用。

（3）在溫室氣體排放變動(dòng)貢獻(xiàn)中，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)累積效應(yīng)波動(dòng)較大，2005—2006 年為正值，其余年份均為負(fù)值，這與高碳能源品消耗量占終端能源消費(fèi)比例的變動(dòng)趨勢(shì)一致。由此可見(jiàn)，降低高碳能源消費(fèi)比例有利于抑制碳排放量增加；就貢獻(xiàn)度而言，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)累積效應(yīng)貢獻(xiàn)度在以上6 種因素中相對(duì)較低，反映出福建省能源具有優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)控制能源消費(fèi)增量和抑制溫室氣體排放的空間。另一方面，由LMDI分解的結(jié)果來(lái)看，各能源物質(zhì)的碳排放系數(shù)對(duì)溫室氣體排放變動(dòng)的累積貢獻(xiàn)度在2015 年以前均為正值，2015—2017 年為負(fù)值；而且，其累積貢獻(xiàn)度的絕對(duì)值相對(duì)人均財(cái)富和能源消費(fèi)強(qiáng)度較小，這也間接表明了福建省可進(jìn)一步通過(guò)提升能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化水平來(lái)減緩溫室氣體排放速率。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究運(yùn)用LMDI 分解方法，將省級(jí)層面能源消費(fèi)碳排放變動(dòng)分解為人口規(guī)模、人均財(cái)富、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)強(qiáng)度和強(qiáng)度、碳排放系數(shù)六個(gè)方面的效應(yīng)，推導(dǎo)出逐年效應(yīng)、累積效應(yīng)及其貢獻(xiàn)度，得到如下結(jié)論：

（1）人均財(cái)富是最大的正向影響因素，這與福建省GDP 一直保持8%以上的速度增長(zhǎng)緊密相關(guān)。因此，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展是當(dāng)前福建省溫室氣體排放最主要的正向驅(qū)動(dòng)因素，能耗總量控制和減排壓力依舊嚴(yán)峻，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)能源或環(huán)境的發(fā)展關(guān)系是非常必要的。

（2）能源消費(fèi)強(qiáng)度相比其他因素是最大的負(fù)向效應(yīng)，這與福建省2008 年以來(lái)將降低單位GDP 能耗作為各企業(yè)或各部門(mén)考核指標(biāo)，并加以嚴(yán)格監(jiān)督執(zhí)行有密切關(guān)系。今后應(yīng)當(dāng)繼續(xù)通過(guò)完善管理、改進(jìn)技術(shù)、消減過(guò)剩產(chǎn)能、淘汰落后產(chǎn)能等方式提高能源使用效率，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

（3）人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和CO2排放系數(shù)對(duì)福建省能源消費(fèi)及其碳排放的增長(zhǎng)抑制作用比較微弱。今后，應(yīng)繼續(xù)提高人口素質(zhì)、降低人口增多導(dǎo)致的消費(fèi)行為帶來(lái)的碳排放量；培育發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)傳統(tǒng)高耗能行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)［5］；充分利用福建省生態(tài)文明示范區(qū)發(fā)展契機(jī)，開(kāi)發(fā)利用風(fēng)電等新能源，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的可持續(xù)優(yōu)化。