我国二氧化硫排放强度地区差异分解分析＊

李 荔毕 军杨金田严 刚

(1.南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京 210093;2.中国环境规划院,北京 100012)

我国二氧化硫排放强度地区差异分解分析＊

李 荔1毕 军1杨金田2严 刚2

(1.南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京 210093;2.中国环境规划院,北京 100012)

本文在分析我国SO2排放现状的基础上,运用LMD I方法系统地分解了中国1997-2007年各省市自治区的SO2排放强度,并进行了东、中、西地区差异分解分析。为分析减排政策对排放强度变化的影响,对各地区1997-2000年、2001-2005年,及2006-2007年的排放强度进行了分解。分析结果显示:在能源强度变化、排放强度变化和排放系数变化这三个引起SO2排放强度变化的主要影响因素中,能源强度变化对我国SO2排放强度变化起到了最为显著的作用;我国SO2排放强度存在较为明显的地区差异,在不同的地区,SO2排放强度变化的主要影响因素不完全一致;近十年来,能源强度变化导致的SO2排放强度削减量和排放系数变化引起的SO2年均排放强度变化率从东部向西部递增;从十五时期开始,东、中、西三个地区的年均排放强度开始下降,排放系数变化开始使排放强度降低。因此,要把提高能源利用效率作为重要工作方向。建议按照东、中、西地区不同的实际情况实行灵活的减排政策。

地区差异;二氧化硫;分解分析;LMD I

随着国民经济持续快速发展和能源消费不断攀升,我国大气环境形势面临着十分严峻的挑战。以二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物为特征的传统煤烟型污染依然严重,臭氧和颗粒物细粒子等二次污染问题又接踵而至。能源的高效、清洁利用和大气环境保护问题已被提上重要议事日程。二氧化硫是酸雨的主要前体物,经化学转化形成硫酸盐还会引起区域范围的Pm2.5污染,是我国现阶段大力控制的主要大气污染物。

二氧化硫排放强度是考量单位产出的环境成本的重要指标,也是二氧化硫控制的重要指标。但是影响二氧化硫排放强度的因素是多方面,必须了解影响二氧化硫排放强度的主要因素,才能制定具有针对性的污染控制策略。本文基于LMD I分解分析方法对我国整体及东部、中部和西部地区的SO2排放强度分别进行了系统的分解分析,以期找出我国整体和各地区SO2排放强度的主要影响因素,理清不同时期各地区SO2排放强度影响因素的变化情况。在此基础上提出各地区的二氧化硫减排的建议,为制定更为有效和经济的二氧化硫减排政策提供参考。

1 基于LMD I的二氧化硫排放强度分解

20世纪70代石油危机以后,为了解工业能源消费变化的机制,许多新方法应运而生,其应用研究也层出不穷。据调查发现,分解分析法已成为近二十年来能源及其引起的环境问题领域的重要研究方法[1]。

因素分解法有很多种不同的形式,但最基本也得到了广泛应用的是拉氏因素分解法和迪氏因素分解法。Hulten[2]对指数分解法作了详细的说明;Boyd等[3]分别提出了算数平均的Divisia指数法(AMD I)的乘法和加法形式;Howarth等[4]和Park[5]对该方法进行了标准化改进;Ang和Liu[6]提出了对数平均的Divisia指数法。2004年,在回顾评价分解分析方法的发展历程和应用后,B.W.Ang提出了推荐方法,指出LMD I方法具有不包括不能解释的残差项、乘法分解的结果有加法特性、加法分解和乘法分解之间存在简单的对应关系、分部门效应加总与总效应保持一致的特点,因此更适合于能源强度变动的区域因素分析[7]。2007年,又出现了有效处理零值和负值的方法,消除了LMD I法唯一在运用中的不足[8-9]。因此改进的LMD I法目前被认为是较精确的指数分析法。在Ang的文献发表后,相关实证文献通常采用LMD I指数分解法,该方法同时也在新西兰、美国和加拿大等官方报告中被广泛使用。

到目前为止的各类分解研究,主要是对一些基本指标的概念进行考察,其在应用领域、指示指标类系、分解方案等方面各有不同。分解中通常以总排放强度作为指示指标,参照了工业能源需求的分解,越来越多的影响因子被包含进分解之中。这些影响因子包括部门能源消费结构、能源排放因子,还有部门能源强度等。研究中涉及到的气体排放类型以CO2为主,也有SO2和NOX。研究得出的结论基本一致:能源强度是使得排放量及排放强度减小的主要因素[10-21]。

1.1 LMD I模型

作为近年来研究能源引起的环境问题的重要方法——的对数平均迪氏指数法(LMD I)于2000年正式被Ang提出。其基本理论如以下公式所描述:

1.2 二氧化硫排放强度分解

基于上述LMD I方法基本理论,本文假定SO2排放强度的变化是由已知的可解释的影响因子造成的,即地区能源强度,地区的能源排放系数,地区的能源结构。

应用LMDI分解分析的加法分解法,得出下面的公式:自治区一次能源消费的SO2排放强度变化情况。用于本研究的数据主要包括各省市自治区的GDP数据、一次能源消费、各省市自治区的SO2排放数据。其中,各省市自治区的GDP数据来源于各年的《中国统计年鉴》。一次能源消费包括煤炭的消费量、原油的消费量和天然气的消费量。各省市自治区的一次能源消费数据来自各年度的《中国能源统计年鉴》。各省市自治区的SO2排放情况包括SO2排放总量、工业SO2排放量、工业SO2排放量中生产工艺中排放的、工业SO2去除量其中燃料燃烧中去除的,这些数据来自历年的《中国环境年鉴》。

2.2 二氧化硫排放强度

我国SO2排放量和排放强度都存在比较明显的地区差异。如图1所示。山东、河南、河北、内蒙古、山西、贵州、辽宁、江苏、广东、四川十个省市自治区的SO2排放总量占30个省市(由于数据原因,此处未包括台湾和西藏)SO2排放总量的56.4%。东部地区按排放强度从低到高排序分别为北京、海南、广东、上海、浙江、天津、江苏、福建、山东、河北、辽宁;中部地区按排放强度从低到高排序分别为黑龙江、吉林、湖北、安徽、湖南、河南、江西、山西;西部地区按排放强度从低到高排序分别为云南、四川、新疆、广西、陕西、青海、甘肃、重庆、内蒙古、宁夏、贵州。

图1 我国2007年SO2排放量和排放强度分布

其中G为地区SO2排放强度,Q为SO2排放量,Y为地区GDP值,E为地区一次能源消费总量,I为地区能源强度,Qi为地区i种燃料燃烧导致的SO2排放量,Ei为地区i种燃料的消费量,ei为i种燃料的SO2排放系数,Mi为i种燃料在地区一次能源消费中的比例,Gi为i种燃料对应的SO2排放强度。

2 我国二氧化硫排放强度分解分析

2.1 数据来源

本文主要分析我国1997-2007年这十年30个省市

据图2显示,我国不同地区的SO2排放强度基本上呈现出梯度排列的情况,层次比较清晰,但其中山西明显偏高。因此,对不同地区分别进行排放强度的分解分析,进而根据不同地区的具体情况制定相应的减排政策是非常有意义的。

2.3 1997-2007年SO2排放强度变化分解分析

运用LMD I分解分析方法进行分析,1997-2007年我国的SO2排放强度分解情况如图3所示,分地区分解的详细情况见表1。总体说来,能源强度变化即对总的SO2排放强度减小起到了最为显著的作用,这与上文所总结的国内外众多学者的结论是一致的。从平均值来看,1997-2 0 0 7年我国各省市能源强度变化导致SO2排放强度减小,数值为84.53t/万元;排放系数变化也导致SO2排放强度减小,数值为18.59t/万元;能源结构变化导致SO2排放强度增加,数值为13.21t/万元。

图2 我国2007年各地区SO2排放强度梯度

图3 我国1997-1999年SO2排放强度分解

表1 1997-2007年我国排放强度分地区分解分析

不同地区的SO2排放强度变化的主要影响因素不完全相同。东部地区的主要影响因素是能源强度变化和排放系数变化;中部和西部地区的主要影响因素是能源强度变化。能源强度变化(ΔGint)有从东部地区向西部地区递减的趋势,这应该跟东部地区能源强度原来就比较小有关。而事实上,1997年,东部、中部和西部地区的排放强度分别为1.29、2.81和3.53万t/万元,的确符合上述推断。2007年,东部、中部和西部地区的能源强度分别下降到0.94、1.50和1.87万t/万元。因此,从全国的角度来考虑,在中部和西部地区削减能源强度是比较经济的。从排放系数变化(ΔGemf)来看,东部地区其减排效应最为显著,排放系数变化几乎和能源强度变化的贡献相当;西部排放系数变化也使总的排放强度下降;只有中部地区排放系数变化还引起了排放强度增加。2007年,东部、中部和西部地区的排放系数分别为57.48、69.73和116.41t/万吨标准煤。因此,从全国的角度来考虑,在西部地区削减能源强度是比较经济的。能源结构变化(ΔGmix)有从东部地区向西部地区递增的趋势,这表明东部地区在能源结构调整方面走在中国的前列。

2.4 分时间段SO2排放强度变化分解分析

为了考查减排政策的影响,可以分时间段作分解分析,取1997-2000年,2001-2005年,2006-2007年三个时间段进行分析。这样设定时间段是因为SO2减排政策从十五时期开始提出,而国民经济和社会发展第十一个五年规划更是把SO2减排作为了一项约束性指标。运用LMD I分解分析方法,结果如表2所示:

表2 我国SO2排放强度分阶段分地区分解年平均情况

年均排放强度增量变化趋势如下:九五时期,年均排放强度增量从东部地区向西部地区递增,且都为正值。从十五时期开始,三个地区的年均排放强度增量都成为了负值。这是一大突破,是二氧化硫减排工作得到切实推行的体现。十一五期间,东部、中部、西部年均排放强度增量递减。这表明西部在十一五时期二氧化硫减排取得了显著的成果。

事实上,十五时期开始,我国的确推行了不少有力的二氧化硫减排相关的政策。2000年,《中华人民共和国大气污染防治法》被再次修订,对防治火电厂和其他大中型企业排放二氧化硫提出了比较严格的要求,并建立了大气污染物排放的总量控制制度,把二氧化硫纳入其中;2002年,颁布了《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》和《两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划》;2003年,发布了《排污费征收使用管理条例》,修订了《火电厂大气污染物排放标准》,并由此全面开征了二氧化硫排污费。十一五时期二氧化硫减排工作更是得到了高度的重视。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了削减二氧化硫排放总量10%的目标,是一条具有法律效力的要求。为完成此目标,国务院授权国家环境保护总局与各省及几大电力公司签订了“十一五”二氧化硫排放总量削减目标责任书。

年均的变化趋势:从“九五”到“十五”再到“十一五”,东部地区的年均基本保持不变;中部和西部地区则都是在九五时期有比较明显的削减效果,而到了“十五”时期,势头仍然保持,但力度大大减弱。年均的变化趋势:从十五时期开始,排放系数的变化使得排放强度减小,这是一大突破。此外,东、中、西部年均的削减速率也不同。西部削减速率最大,中部次之,东部居最后。年均的变化趋势:西部地区年均在“十五”时期大为改进,中部进步较小,东部出现轻微退步。目前三个地区的年均相差不多。

3 结论与建议

总结上述二氧化硫排放强度分解分析,可以得出如下结论:

第一,影响我国SO2排放强度的三个主要因素——能源强度、排放系数和能源结构中,能源强度的贡献最大。十年来,能源强度变化和排放系数变化都使得排放强度下降,对减排工作起到了积极的作用。而能源结构变化使得排放强度增加,起到了反作用。

第二,不同地区的SO2排放强度变化的主要影响因素不完全相同。能源强度减小是中西部地区的排放强度减小的主要影响因素。而东部地区除了能源强度减小外,排放系数削减也是排放强度减小的主要影响因素。

第三,近十年的能源强度导致的削减量从东部地区向西部地区递增,但是到目前为止,东部、中部和西部地区的能源强度仍然存在明显的梯度,东部地区的最低,西部地区最高。东部地区排放系数削减对能源强度的影响最为显著,西部排放系数变化也使总的排放强度下降,只有中部地区排放系数变化还引起了排放强度增加,但从2007年的水平来看,西部远落后于东部和中部地区。能源强结构调整导致的削减量有从西部地区向东部地区递增的趋势,这表明东部地区在能源结构调整方面走在中国的前列。

第四,从“十五”时期开始,东、中、西三个地区的年均排放强度增量都成为了负值。这是二氧化硫减排工作得到切实推行的体现。“十一五”期间,东部、中部、西部年均排放强度增量均为负,且呈递减趋势。中部和西部地区的年均在九五时期有比较明显的效果,到了“十五”时期,势头仍然保持,但力度大大减弱。各地区的也从“十五”时期开始变为负值,其中西部削减速率最大,中部次之,东部居最后。排放系数变化引起的年均排放强度变化率从东部向西部递增。西部地区年均在“十五”时期大加改进,中部一直保持着小的进步,东部有了小的退步。目前三个地区的年均相差不多。

基于上述分析,能源强度减小是导致SO2排放强度减小的主要原因,因此为实现社会的可持续发展,要把提高能源利用效率作为重要的工作方向。目前我国在能源强度的控制上与国际水平相比还存在着很大的差距,有待于技术进步或科技创新等来进一步降低能源强度。其次,按照东部、中部和西部来划分环境污染减排的区域是具有可操作性的。针对不同的地区实行灵活的减排政策,将有效减少总减排成本。从长远来考虑,各地区都应从各方面着手,以促进能源强度的削减。从目前的情况来看,加快能源结构调整应该作为中、西部地区的发展策略。降低能源消费的排放系数应当作为西部地区的发展策略。能源结构的调整应该作为东、中、西地区都应采取的发展策略。

(编辑:刘文政)

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AbstractBased on a residual-free decomposition analysis method(LMD Imethod)as well as the current situation of SO2emission,this paper analyzes SO2emission intensity of China’s provinces,municipalities and autonomous regions from 1997 to 2007,and tries to find out the differences among the eastern,central and western regions.In order to see the emission reduction policies’i mpact on the changes of emission intensity,decomposition is also made in all 3 regions for the periods of 1997-2000,2001-2005 and 2006-2007.Overall,energy intensity change hasplayed amost significant role in reducing SO2emissions intensity;China’s SO2emission intensity is different from region to region,and so are its the main factor;emission intensity increment caused by energy intensity change aswell as annual average rate of emission intensity increment caused by emission coefficient change increase from east to west;since 2001,the annual average emission intensity began to decrease,and the emission coefficient began to make emission intensity decrease;the reduction of emission intensity caused by energy intensity change mainly happen during 1997-2000.Therefore,energy efficiency improvement should be vigorously promoted.Flexible emission reduction policies are suggested in accordance with actual situations of distinct regions in China.

Key wordsregional differences;sulfur dioxide;decomposition analysis;LMD I

Decomposition Analysis of Regional SO2Em ission Intensity in China

LI L i1B I Jun1YANG Jin-tian2YAN Gang2
(1.State KeyLaboratory of Pollution Control and Resource Reuse,School of Environment,NanjingUniversity,Nanjing Jiangsu 210093,China;2.Chinese Academy for Environmental Planning,Beijing 100012,China)

X321

A

1002-2104(2010)03专-0034-05

2010-01-07

李荔,硕士,主要研究方向为环境政策。

毕军,教授,博士生导师,主要研究方向为环境经济。

＊国家环境保护部环保公益性行业科研专项(No.200809074)