辽宁省碳排放增长的驱动因素分析——基于LMDI分解法的实证

袁 鹏， 程 施

（大连理工大学管理与经济学部，辽宁大连116024）

辽宁省碳排放增长的驱动因素分析
——基于LMDI分解法的实证

袁 鹏， 程 施

（大连理工大学管理与经济学部，辽宁大连116024）

文章基于1995～2007年辽宁省分行业能源消费数据，计算了辽宁省能源消费的碳排放量，并采用对数平均Divisia指数分解法对碳排放增长的驱动因素进行了分析。结果发现，经济规模的扩大是辽宁碳排放增加的决定性因素，产业结构的重型化也起到了一定的增排作用；能源效率的提高在很大程度上抑制了碳排放增长，而能源替代效应对碳排放抑制作用不明显。因此，要在保持经济快速增长的同时兼顾节能减排，必须大力调整产业结构，提高能源效率，优化能源消费结构。

碳排放；对数平均Divisia指数；产业结构；能源效率

一、引 言

近年来，极端气候频繁出现，温室气体排放引起了全球各国的高度重视。我国作为世界上最大的发展中国家，伴随着经济的高速增长，碳排放总量也在持续增加。IEA在2009年发表报告称，2007年我国因化石燃料消费而产生的CO2排放量为60．17亿吨，已经超过美国，成为全球第一大CO2排放国［1］，这使得我国在国际气候谈判中面临极大的政治压力。为了有效履行对国际社会的减排承诺，我国已经或者即将制定各种减排政策。碳减排的目标也将分解到各地区，因此在未来相当长一段时间内，各地区将面临经济发展和碳减排的双重压力。

作为老工业基地，辽宁省对我国工业发展做出了很大的贡献，重化工业一直是辽宁省的支柱产业。由于重化工业比例较大，辽宁省的经济增长对能源消耗的依赖程度一直较高，工业发展也呈现出典型的高投入、高消耗、低效益的粗放式特征。我们根据《中国统计年鉴2008》和《辽宁统计年鉴2008》的数据计算，2007年辽宁省万元GDP综合能耗1．38吨标准煤／万元，高于全国平均水平34．8%。因此，可以预见，辽宁省的减排任务将很艰巨。在节能减排的同时还要保持经济平稳持续发展，这对于产业结构日益重型化的辽宁省来说是一个不小的挑战。实现辽宁省的碳减排目标，必须采取有力的政策措施，其前提在于了解驱动辽宁省碳排放增长的主要因素，只有这样才能有针对性地制定相关政策。

在对CO2排放驱动因素进行研究的方法中，应用最多的是指数分解法，主要包括Laspeyres分解法和Divisia分解法。其中，Ang等年提出的对数平均Divisia指数（Logarithmic Mean Divisia Index，以下简称LMDI）分解法应用最为广泛［2］，该方法能够对分解对象进行完全分解，不会受余项问题的困扰，因此得到了广泛应用［3］［4］［5］。

近年来，考察中国碳排放影响因素的研究也日益丰富，但由于方法、数据等方面的差异，得出的结论不尽相同。Fan等采用适应性加权Divisia分解法对1980～2003年碳强度变化进行了分解，发现一次能源的碳强度对整体碳强度下降有显著影响，因此减排政策不能只关注能源强度，转变能源结构也很重要［6］。徐国泉等采用LMDI对1995～2004年人均碳排放进行了因素分解，结果显示经济发展对拉动中国人均碳排放量的贡献率呈指数增长，而能源效率和能源结构对抑制中国人均碳排放的贡献率呈倒“U”型［7］。王锋等运用对数平均Divisia指数分解法对1995～2007年CO2排放增长率分解为11种因素，结果表明，人均GDP、交通工具数量、人口总量、经济结构、家庭平均年收入为中国CO2排放量年均增长的主要因素［8］。

以上针对我国的研究都是在全国范围内进行的，具体到省域层面的研究较少，仅见赵欣等针对江苏省［9］，以及郭运功等针对上海的研究［10］。本文将采用LMDI方法，对1995～2007年辽宁省碳排放增长进行因素分解，分析经济规模、产业结构、能源效率和能源替代等效应对碳排放增长的作用。我们将特别关注产业结构调整和能源效率提高对于碳减排的影响，这是因为经济规模持续扩张将带来巨大的能源需求和碳排放，而能源替代受资源禀赋制约也难以有效发挥作用，辽宁碳减排将主要依靠产业结构的调整和以技术进步推动的能源效率提高。

二、模型与数据

1．LMDI分解法

目前，有关碳排放驱动因素的研究大多采用LMDI分解方法，这主要是由于该分解方法不仅有效解决了分解中的剩余问题，还能处理数据中的0值与负值问题，使得该方法可以用于绝大多数情形的分析［11］。LMDI分解法的基础来源于Kaya恒等式［12］，后者的表达式为：

其中，C、GDP的含义同公式（1），Cij表示第i产业中第j种能源产生的碳排放；PEij表示第i产业中第j种能源的消费量；PEi表示第i产业的能源消费量；GDPi表示第i产业增加值。令fij＝Cij／PEij，mij＝PEij／PEi，ti＝PEi／GDPi，si＝GDPi／GDP，g＝GDP，则碳排放总量可以分解为：

其中，PC、C、PE、GDP和POP分别代表人均碳排放量，碳排放总量、一次能源消费总量、国内生产总值以及国内人口总量。Kaya恒等式结构简单，易于操作，已在能源与环境经济经济领域得到较为广泛的应用。但因为其考察的变量数目有限，所能得到的研究结果基本仅限于碳排放与能源、经济及人口在宏观上的量化关系。而近期的研究表明，碳排放除了与能源消费规模及经济产出有直接联系，也与能源结构、能源效率及产业结构等有较为密切的关系［13］。此外，由于人口在短期内变化不明显，因此其对碳排放量的影响较小［14］。鉴于此，本文引入产业结构、能源结构及能源效率等变量，去掉人口变量，可得扩展后的Kaya恒等式，即

其中，fij表示不同类型的单位能源所排放的碳量，即碳排放系数；mij表示第j种能源在第i产业能源消费中所占比重；ti表示第i产业单位GDP的能源消费量，即该产业的能源强度；si表示第i产业增加值占GDP的比重；g表示GDP。由此，碳排放总量可以表示为排放因子效应（fij）、能源替代效应（mij）、能源效率效应（ti）、产业结构效应（si）及产出规模效应（g）等因素的乘积，则碳排放由0期到T期的变化为：

进一步地，本文参考朱勤等的处理方法［14］，利用LMDI分解法将（4）式进行分解，各分解因素贡献值的表达式分别为：

由于各类能源的碳排放系数通常较为固定，在实际应用中一般取常量，因此，ΔCfij始终等于0，可以不作为考虑因素。则公式（11）可简化为下式：

至此，我们将碳排放的变化（ΔC）分解为能源替代效应（ΔCmij）、能源效率效应（ΔCti）、产业结构效应（ΔCsi）及产出规模效应（ΔCg）等四种驱动因素。能源替代对碳排放变化的影响主要体现在不同的能源在碳排放系数方面具有差别，如果用高碳能源（如煤炭）替代低碳能源（如天然气），在其他因素不变的情况下，会导致碳排放的增加，相反，如果用低碳能源代替高碳能源，则会导致碳排放的减少。能源效率则反映了对能源利用的节约程度，能源效率的提高主要依靠技术进步，从而达到在相同产出的情况下削减能源消耗，由此带来碳排放的减少。由于不同产业在能源消耗方面具有差别，因此产业结构在一定程度上决定着能源需求和碳排放。已有的研究表明，能源需求的长期产业结构弹性为1．736，即产业结构每变动1个百分点，就会引起能源需求1．73个百分点［15］。因此，伴随着产业结构的调整，能源消耗和碳排放也会发生相应的变化。产出规模效应实际上反映了经济规模的变化对碳排放的影响，在其他条件不变的情况下，经济规模的扩张必然引起更多的能源需求和消耗，以及相应的碳排放增加。

2．数据来源与处理

本文的能源消费数据来源于1995～2007年《辽宁统计年鉴》中分行业主要能源品种消费量统计。能源品种分为煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和电力等9大类，本文测算碳排放时采用了各类能源的平均碳排放系数。在获得分行业能源消费数据之后，我们根据IPCC的碳排放计算指南［16］，进一步估算了各行业的碳排放数据，方法如下：

其中，Ai为i行业的碳排放量，Eik为i行业的第k种能源的消费量，按标准煤计；Ik为第k种能源碳排放系数，单位吨碳／吨标准煤。表1给出了9大类能源的碳排放系数。在采用碳排放计算公式之前，需要将各种能源消耗量的单位转化为标准煤，折算系数如表1所示。需要注意的是，电力生产中通常只有火力发电才会产生大量的碳排放，水电、核电等其他清洁电力只有少量碳排放，因此在将电力消费量转化为标煤量时，应该剔除非火力发电的份额，否则会高估电力消费的碳排放。辽宁省火力发电的份额来源于历年的《中国能源统计年鉴》中的中国主要年份分地区火力发电量统计。由于火力发电以煤炭为主要能源，因此这里可以假设火电的碳排放系数与原煤相同。

有批评者认为由于火电是由煤炭等化石燃料转换而来，担心在计算能源消费时再次考虑电力消费，可能会导致能源消费量的重复计算，进而高估碳排放量。但是，根据《中国统计年鉴》有关能源消费量统计指标的解释：能源消费量＝终端能源消费＋能源加工转换投入量－能源加工转换产出＋能源损失量，用于加工转换二次能源的消费量和损失量实际上已经被扣除了，故这种担心是多余的。

各行业GDP数据来源于相应年份的辽宁统计年鉴。为了消除价格因素的影响，以1995年为基期，工业行业按各年工业品出厂价格指数进行价格缩减，其他行业以各行业增加值指数进行处理。

表1 各种能源的碳排放系数与标准煤折算系数

三、辽宁省碳排放增长的因素分析

1．辽宁省碳排放的增长趋势

随着辽宁省经济的快速发展，辽宁省碳排放逐年增长。从图1可以看出，1995～2007年，辽宁省能源消费的碳排放基本上表现为逐年上升，并在近年呈现出加速趋势。碳排放量从1995年的9 568万吨，增长到2007年的17 132万吨，增长了1．79倍，年均复合增长率为4．97%。分时段来看，1995～1999年，碳排放只是发生了小幅增长，年均增长仅有0．18%，而1999～2007年碳排放增长速度明显加快，年均增长为7．4%，碳排放的增长明显提速，这与近年来我国重化工业化加速发展的宏观背景一致，辽宁省也不例外。

图1 1995～2007年辽宁省碳排放变动趋势

为了明确碳排放增长背后的驱动因素，我们采用LMDI方法对其年变化量进行了分解，具体包含经济规模效应、产业结构效应、能源效率效应和能源替代效应等四种因素，结果如表2所示。

2．辽宁碳排放增长的因素分解结果

经济规模的扩大是辽宁碳排放增长的决定性因素，从表2可见，几乎在所有年度都是碳排放增长的最大贡献因素。1995～2007年辽宁省GDP增长了3．18倍，而同期碳排放增加了79．0%。经济的快速发展刺激了能源消费，从而导致了碳排放的增长。另外值得注意的是，1997～1998年，辽宁省能源消费的碳排放呈现出短期的下降波动，其原因可能在于受1997年亚洲金融危机的影响，同时，国务院于1996年出台关于关闭或停产高能耗、高污染、低效率的“十五小”及“新五小”工业项目的法规也发挥了积极作用［17］。

产业结构调整对辽宁碳排放增长的影响较小，仅为碳排放总量的增长贡献了286．5万吨，占碳排放总量的3．8%。研究期间，产业结构效应存在较大的波动性，正负交替出现，表明辽宁省在某些时段的产业结构调整取得了一定成果，能源消耗的依赖程度有所降低，但又面临不断反弹的局面。从第二产业在经济中的比重来看，辽宁产业结构有进一步重型化的趋势。1995年第二产业增加值占GDP的比重为54%，而该比重到2007年提高到了67%，以工业为主的第二产业成为了辽宁经济的绝对主导部门和增长的推动力量，这反映了新世纪以来辽宁重化工业化的进程提速的事实。虽然产业结构重型化推动了辽宁经济的快速增长，但在很大程度上却不利于节能减排。可以预见的是，未来10年辽宁将面临严峻的节能减排约束，不进行产业结构的调整是很难完成节能减排目标的。因此，限制高耗能、低产出行业的盲目扩张，优先发展低能耗、高增加值的高新技术型行业，以及低能耗、低碳排放的服务业是节能减排约束下辽宁产业结构调整的重要内容。

能源效率的提高是抑制辽宁碳排放增长的重要力量。研究期间，能源效率的提高对碳排放增长的贡献量为－10 465．0万吨。这主要得益于技术进步提高了能源的利用效率，表现为单位GDP的能耗下降。按可比价计算，1995年辽宁省能源效率为4．89吨标准煤／万元，到2007年降至2．66吨标准煤／万元，年均下降4．9%。可见，研究期间，辽宁省综合能源利用效率得到了稳步提升。但值得注意的是，在1997～1998年该效应对碳排放量增长贡献了1 181万吨，这主要由于1997年亚洲金融危机使得经济发展不景气，宏观的市场环境对企业的创新激励不足，从而使得技术进步对能源效率提高的作用没有得到充分的发挥［14］。

能源替代效应对辽宁省碳排放增长的影响较小。整个研究期间，能源替代效应对碳排放增长的贡献量为－63．9万吨，虽然也表现为抑制作用，但影响程度很小，表明辽宁省在优化能源结构方面虽然初见成效，但未取得实质性进展。这与辽宁省是能源消费大省，且能源消费品种中煤炭等高碳能源占主导地位的事实不无关系。1995～2007年，煤炭和原油的消费比例超过90%，其中煤炭的比重从1995年的59．3%下降至2007年的51．4%，虽然略微下降，但一直维持在50%以上。如果继续维持目前的高碳能源比重，将对节能减排目标的实现带来很大的困难。因此，转变能源消费结构，积极发挥能源替代的减排效应是实现辽宁省节能减排任务的重要举措，而且辽宁省在发展新能源方面是具有较大潜力的［18］。

表2 辽宁省碳排放因素分解（1995～2007年） （单位：万吨）

从以上分析可知，各因素对辽宁省碳排放增长的影响无论是在方向还是力度上都不尽相同。经济规模的扩大是辽宁省碳排放增加的决定性因素，对产业结构的重型化也起到了一定的增排作用；能源效率的提高在很大程度上抑制了碳排放增长，但能源替代效应对碳排放的抑制作用微弱。在这些因素中，增排作用大于抑制作用，其结果是1995～2007年辽宁省碳排放净增长了7 566万吨。以上结果与朱勤等在全国范围的研究结论基本一致［14］，而与赵欣等针对江苏省的研究结论有所差异［9］。朱勤等发现，经济规模扩张对我国碳排放增长的贡献最大，其次为产业结构调整，而能源强度效应则起到了抑制作用。赵欣等对江苏省1996～2007年碳排放增长的研究表明能源替代效应显著地抑制了碳排放增长，但能源效率效应的减排效果不是很突出。这与我们针对辽宁省的研究结论有所不同，表明江苏省在能源消费结构的优化方面相比辽宁省更为成功。

五、结 论

本文采用1995～2007年辽宁省分行业能源消费数据，计算了该期间辽宁省因能源消费导致的碳排放量，并采用对数平均Divisia指数分解法将研究期间辽宁省碳排放的增长分解为四种效应：经济规模效应、产业结构效应、能源强度相应和能源替代效应。通过对结果的分析，我们发现以下一些事实：

（1）在1995～2007年，碳排放量从1995年的9 568万吨，增加到2007年的17 132万吨，增长了1．79倍，年均复合增长率为4．97%，低于同期GDP增长率。其中，2002～2007年的碳排放增量对研究期间碳排放增长的贡献率高达76．26%，反映出在重化工业化进程加快的背景下，辽宁省碳排放增长的加速趋势。

（2）经济规模的扩大是辽宁省碳排放增长的决定性因素，同时产业结构的重型化也对碳排放增长起到了一定的促进作用。因此，在发展经济的同时，应该积极调整产业结构，以应对日益严峻的节能减排约束。在产业结构调整方面，应该继续推动低能耗、低排放的服务业的发展，除此之外，也要重视对传统工业部门的更新改造，以及能耗较低、增加值较高的高新技术型行业的发展，这是现阶段辽宁省依然处于工业化进程的关键阶段所决定的，工业依然是推经济增长的主要动力来源，其主体地位在短期内难以改变。

（3）能源效率效应在很大程度上抑制了辽宁省碳排放增长。因此，在政策制定方面应该重视发挥技术进步对提高能源效率的积极作用。具体而言，可以从行政手段和经济措施两个方面着手。行政手段方面，可以针对高耗能企业设定能耗标准，建立最高能耗限制和最低能耗下降速度限制指标，对那些能耗高于最高能耗限制和能耗下降速度低于最低能耗下降速度的企业，应责令其停产整顿，迫使高能耗企业积极采用新技术以提高其能源效率。经济措施方面，可以采取对能耗较低和能耗下降速度较快的企业给予税收优惠，以及对企业投资于节能降耗技术和低能耗产品的研发进行财政补贴等激励措施。

（4）能源替代对碳排放的抑制作用不是很明显，这主要是由于辽宁省能源消费结构没有得到实质性优化，仍然以煤炭等高碳排放的能源种类为主。如果不改变目前的高碳能源结构，要完成辽宁省的碳减排任务将是困难的。这需要辽宁省加快发展太阳能、风能、核能等清洁能源，努力优化自身的能源结构。

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The Drivers of CO2Emission Growth in Liaoning Province：an Empirical Research Based on LMDI

YUAN Peng， CHENG Shi
（Faculty of Management and Economics，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China）

Based on the 1995to 2007industrial energy consumption data in Liaoning Province，the paper calculated the CO2emissions of energy consumption each year，and analyzed the drivers of CO2emission growth using the method called logarithmic mean Divisia index（LMDI）．It is found that the expansion of the economy scale is a decisive factor of CO2emission growth in Liaoning；heavy-duty industrial structure also plays a role in the increasing of carbon emissions；the improvement of energy efficiency can reduce the CO2emissions to a large extent，and the effect of energy substitution on the reduction of CO2emissions is not obvious．Therefore，to maintain the rapid economic growth while taking energy conservation into account，we must make industrial structure adjustment，improve energy efficiency and optimize energy consumption structure．

CO2emissions；logarithmic mean Divisia index；industrial structure；energy efficiency

F205

A

1008-407X（2012）01-0035-06

2011-03-11；

2011-06-29

辽宁省哲学社会科学基金项目（L09CJL033）；教育部博士点基金项目（新教师类）（20100041120042）；教育部人文社会科学基金项目（09YJC790022）；中央高校基本科研业务费引进人才科研项目（852004）

袁鹏（1981-），男，四川荣县人，副教授，博士，主要从事产业发展与环境治理研究；程施（1985-），男，四川巴中人，大连理工大学管理与经济学部硕士研究生，研究方向为产业经济学。