广东省能源消费碳排放分析及碳排放强度影响因素研究

田中华，杨泽亮，蔡睿贤（华南理工大学电力学院，广东 广州 510640）

广东省能源消费碳排放分析及碳排放强度影响因素研究

田中华*，杨泽亮，蔡睿贤（华南理工大学电力学院，广东 广州 510640）

根据省级能源统计和温室气体核算规则，计算分析了2005～2012年广东省能源消费碳排放和碳排放强度变化，并应用对数平均迪氏指数法对计算期的碳排放强度变化进行因素分解，定量分析了各产业（部门）能耗强度、产业结构、能源消费结构和能源碳排放系数对广东省碳排放强度变动的影响.结果表明：2005～2012年，广东省能源消费CO2排放年均增长6.28％，单位GDP碳排放累计下降27％，各产业（部门）能耗强度下降是推动碳排放强度下降的主要原因；净外购电力的碳排放系数下降及用作原材料石油消费比重上升也有利于单位GDP碳排放下降；产业结构和能源消费结构总体上朝着不利于碳排放强度下降的趋势发展；生活能源消费年均增速低于GDP年均增速，有利于地区碳排放强度下降.

广东；能源消费；碳排放强度；因素分解

2009年，我国提出2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40％～45％作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的统计、监测、考核办法.广东省作为国家低碳试点省份，提出2020年全省单位生产总值CO2排放比2005年降低45％以上的总目标.因此，以2005年为基准期，分析广东省CO2排放强度变化动态和影响因素是非常必要.

目前，全国层面的碳排放研究文献较多［1-2］，从区域层面开展有关省市的碳排放研究也逐渐成为热点［3-6］，刘继森等［7］对广东经济增长与碳排放之间的关系进行回归分析；宋佩珊等［8］采用结构分解法对广东能源消费碳排放增长进行因素分析；苟少梅等［9］、陈铭泽等［10］分别采用LMDI方法分析了能源结构、能源效率和经济发展对广东省碳排放的影响及作用程度.与国家层面的研究相比，针对广东的研究在数据计算方法和准确性以及因素分解的深度方面都有待加强.

准确的碳排放计算是开展碳排放研究的基础.与2011年国家发展和改革委印发的《省级温室气体清单编制指南（试行）》［11］规定的原则相对照，已有的研究主要有以下不足：一是根据《广东能源统计年鉴》［12］中的一次能源消费量计算碳排放.该统计口径仅考虑以一次能源形式消费的量，包括原煤、原油、天然气和一次电力（省内非火力发电和净外购电力），仅占全省能源消费总量的80％左右，以此计算得出的碳排放数据明显偏低；二是以《中国能源统计年鉴》［13］的广东能源平衡表（实物量）计算，未计算电力调入调出的碳排放，也未扣除用作原材料消耗的能源.广东省净外购电量已占全社会用电量的25％左右，用作原材料的石油制品占工业石油消费量的41％，忽略这两个因素，不能科学反映广东省的实际情况，得出的数据也与国家考核广东省单位GDP碳排放下降的数据有明显偏差.在分析内容方面，已有的研究多是针对碳排放增长的加法分解，没有对单位GDP碳排放变动的乘法分解，针对产业部门和居民生活能源消费的没有考虑电力和热力的间接碳排放，缺乏碳排放强度变动的深入分析.

对数平均迪氏指数分解法（LMDI）具有分解结果没有残差项等优点，在碳排放研究中被广泛应用［14］.本文根据文献［11］规定的原则，在科学计算2005～2012年广东省能源消费CO2排放的基础上，选取LMDI分解法开展碳排放强度的因素分解，并尝试在以下几个方面深化因素分解分析：一是根据能源统计归口，分别考虑产业部门（第一产业、工业、建筑业和第三产业）和居民生活（部门）的能源消费对广东省碳排放的影响因素.二是在能源种类方面，根据能源平衡表30种能源的来源，将其分为煤炭、石油、天然气、其他能源和净外购电力来分析，可以更为科学评估各产业（部门）能源消费结构变化.三是深入分析了各产业部门对单位GDP碳排放变动的能耗强度、产业结构、能源消费结构和能源碳排放系数的影响因素以及对应的政策和技术措施.

1 能源消费碳排放计算方法及数据来源

1.1 碳排放总量计算方法

文献［11］明确了省级能源消费碳排放应包括省区市境内不同燃烧设备燃烧不同化石燃料的活动与电力调入（出）CO2间接排放之和，计算如下：

式中：C为能源消费CO2排放量，t；CD和CP分别为省内直接CO2排放和电力调入（出）CO2间接排放.

省内直接CO2排放计算是基于各种化石燃料的表观消费量，与各种燃料品种的单位发热量、含碳量，以及燃烧各种燃料的主要设备的平均氧化率，并扣除化石燃料非能源用途的固碳量等参数得到，公式如下：

式中：EBm为第m种燃料的表观消费量，t或m3；EMm为第m种燃料的非能源用途的固碳量（即用作原材料的消耗量），t或m3.N为燃料的平均低位热值，GJ/t或GJ/m3；A为燃料的单位热值含碳量，tC/TJ；O为燃料的碳氧化率，％；44/12为碳到二氧化碳的换算系数.

根据《能源统计报表制度》［15］的规定：各种能源表观消费量等于加工转换损失量（投入量减去去产出量）、运输和输配损失与终端消费量之和.除火力发电和供热是由燃料燃烧的热能转化为电能和热能，其他加工转化过程多为燃料的物理分选和提炼，燃烧量很小，可忽略不计；因此在计算碳排放时，某能源的表观消费量的加工转换损失量只计算火力发电和供热投入量.运输和输配损失的能源由于没有发生燃烧，不计碳排放.终端消费部门是能源消费的主体，分为第一产业、第二产业（工业和建筑业）、第三产业和生活消费4个部门.在终端能源消费量中，焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、以及热力等回收能行对应的消耗来自回收过程，为避免重复计算，予以减去.化石燃料非能源用途的固碳量是指工业用于原料和材料的能源，没有以燃烧的形式将碳排放到大气中，而是固定到产品中，在计算碳排放时予以减去.

电力调入调出所带来的CO2间接排放量等于省区市境内电力调入或调出电量、乘以该调入或调出电力所属区域电网平均CO2排放因子.广东是所在南方电网的最大受电端，是电力净购入省份，CO2间接排放计算如下：

式中：Qep为净外购电量，MW·h；EFsouth为南方电网平均CO2排放因子，tCO2/（MW·h）.

1.2 分产业（部门）碳排放计算

地区能源消费是由生产性消费和居民生活消费组成，生产性消费按产业可划分第一、二、三产业，第二产业包括工业和建筑业，考虑工业占全社会能耗比重最大，本文在分析时，将工业、建筑业与第一、三产业并列分析.

电力和热力最终由各产业和居民生活消费，分产业（部门）碳排放等于终端消费直接排放与消费的电力和热力的间接排放之和.广东省能源平衡表共涉及30种能源，根据其来源，可将30种能源进一步合并为煤炭、石油、天然气、外购电力及其他能源，各产业（部门）对应的碳排放计算公式下：

式中：Cdi为第j产业（部门）消费的煤炭、石油、天然气和其他能源引起的直接CO2排放量，不同种类的能源用下标i代表.Qj为第j产业（部门）的电力消费量，αi为单位全社会用电量对应的煤炭、石油、天然气、其他能源和净外购电力的CO2排放.单位全社会用电量对应的煤炭、石油、天然气的CO2排放分别等于火力发电投入的煤炭、石油、天然气的CO2排放量除以全社会用电量；其他能源等于0.单位全社会用电量对应的净外购电力引起的间接CO2排放等于净外购电力折算的CO2排放量除以全社会用电量.Hj为第j产业（部门）的热力消费量，βi为单位供热量对应的煤炭、石油、天然气和其他能源的CO2排放量，等于供热投入的第i种能源对应的CO2排放量除以热力产出量.

1.3 数据来源

本文计算的能源消耗数据主要来自文献［13］的广东能源平衡表（实物量）.

广东省净外购电量当年数据来源于文献［13］的广东能源平衡表（实物量）中外省（区、市）调入量电力，等于全社会用电量减去省内发电量.2010～2012年的南方电网平均CO2排放因子分别采用国家发展和改革委发布的《2010年中国区域及省级电网平均二氧化碳排放因子》［16］和《2011年和2012年中国区域电网平均二氧化碳排放因子》［17］中对应年度的数据.根据文献［16］规定的方法计算得到2005～2009年的南方电网平均CO2排放因子分别为0.714、0.695、0.669、0.584和0.593tCO2/（MW·h）.

终端能源消费的燃料含碳量和碳氧化率采用参考文献［11］有关数值和推荐的缺省值.

2 单位GDP碳排放因素分解模型

单位GDP碳排放（碳排放强度）计算如下：

式中：CI为碳排放强度，tCO2/万元；GDP采用2010年可比价；EIj为第j产业（部门）单位增加值能耗，tce/万元，等于第j产业（部门）的能源消费量除以第j产业（部门）的增加值（2010年可比价），如果j表示居民生活，则等于居民生产能源消费量除以GDP；Sj为第j产业（部门）增加值占GDP比重；Rij表示第i种能源消费占第j产业（部门）能源消费的比重；fij表示第j产业（部门）的第i种能源的碳排放系数，等于第i种能源的CO2排放量除以消费量折标准煤值（等价值），tCO2/tce.

采用对数平均权重法（LMDI），则第t与t-1年的碳排放强度变动可分解如下：

式中：ΔCI为碳排放强度变化；ΔCIEI为能耗强度因素；ΔCIS为产业结构因素；ΔCIR为能源消费结构因素；ΔCIf为碳排放系数因素.

各因素的贡献率计算如下：

式中：ηk为产业（部门）能源强度、产业结构、能源消费结构和碳排放系数对总碳排放强度变动的贡献率.

将各产业（部门）的各因素加和并除以总的变动数，得到各产业（部门）的贡献率如下：

式中：λj为第j产业（部门）的对碳排放强度变动的贡献率.

3 广东省碳排放特征分析

3.1 CO2排放总量

2012年，广东能源消费CO2排放达到5.57亿t，其中省内和净外购电力折算CO2排放分别为5.02和0.52亿t.2005～2012年，广东能源消费CO2排放年均增长6.5％，省内和净外购电力折算CO2排放年均分别增长6.3％和9.1％.

2012年终端部门、火力发电、供热和净外购电分别占排放总量的47.4％、40.5％、2.7％和9.4％.与2005年相比，终端部门和火力发电分别下降0.78和2.26个百分点，供热和净外购电分别上升1.60和1.44个百分点（图1）.

图1 2005～2012年广东省能源消费碳排放Fig.1 Guangdong CO2emissions from energy consumption from 2005 to 2012

3.2 分产业（部门）能源消费碳排放情况

从分产业（部门）来看：工业所占比重最高，2012年达到62.4％，其次为第三产业，占比达到20.4％，居民生活占13.0％，建筑业和第一产业分别占2.5％和1.7％.从2005～2012年变化趋势来看：工业和第一产业占比分别下降2.6和1.0个百分点，居民生活、建筑业和第三产业分别上升1.6、1.5和0.5个百分点（图2）.

图2 2005～2012年广东省分产业部门碳排放Fig.2 Guangdong CO2emissions from energy consumption presented by industrial segments and household from 2005 to 2012

3.3 单位GDP碳排放

以2010年可比价GDP计算，2012年广东省单位GDP碳排放为1.01tCO2/万元，比2005年下降27.2％，其中“十一五”期间累计下降18.6％，2011～2012年分别下降3.0％和7.7％.

图3 2005～2012年广东省能源消费碳排放强度Fig.3 Guangdong CO2emissions intensity presented by industrial segments and household from 2005 to

从2012年产业（部门）碳排放强度来看：工业最高，达到1.35tCO2/万元；其后依次为：建筑业0.81tCO2/万元；第三产业0.45tCO2/万元；第一产业0.38tCO2/万元.单位GDP居民生活能源消费CO2排放为0.13tCO2/万元.

从2005～2012年各产业（部门）碳排放强度变动幅度来看：工业降幅最大，达到35.6％，其后依次为：第一产业下降27.3％，第三产业下降25.2％，居民生活下降16.8％；建筑业不降反升120％，详见图3.

4 单位GDP碳排放因素分解结果及讨论

4.1 碳排放强度因素分解结果

根据式（6）计算得出2006～2012年广东省单位GDP碳排放同比变动的产业（部门）能耗强度、产业结构、能源消费结构和碳排放系数以及累积效应见表1.

2012年，广东省单位GDP碳排放比2005年下降0.378tCO2/万元，其中各部门能耗强度变动累计推动碳排放强度下降0.376tCO2/万元，贡献率达到99.5％.各能源碳排放系数下降累计推动碳排放强度下降0.065tCO2/万元，贡献率达到17.2％.产业结构变动推动碳排放强度累计上升了0.052tCO2/万元，对碳排放强度下降的贡献率达到-13.8％.能源消费结构变动推动碳排放强度累计上升0.011tCO2/万元，对碳排放强度下降贡献率达到-2.9％，各因素贡献率详见图4.

从分产业（部门）来看：2005～2012年，工业、第三产业、生活用能、第一产业和建筑业对广东碳排放强度下降的贡献率分别为71.7％、18.6％、7.1％、5.5％和-2.9％，详见图5.

工业对广东省碳排放强度下降贡献最大，从工业的4个影响因素分析：单位工业增加值能耗下降对地区碳排放强度下降贡献最大，工业碳排放系数变动次之，工业结构和工业能源消费结构总体上推高了地区碳排放强度.

4.2 能耗强度因素讨论

“十一五”以来，广东省大力推进节能工作，取得了显著成效，2012全省单位GDP能耗为0.532tce/万元，比2005下降23.9％.分产业来看，工业下降最快，累计降幅达到32.2％，第三产业累计下降23.1％，第一产业仅下降0.24％，建筑业不降反升127％.

表1 2006～2012年广东单位GDP碳排放同比变动因素分解结果（×10-3tCO2/万元）Table 1 Sectoral breakdown of the driving factors to Gungdong CO2emissions intensity changes（year-on-year）from 2006 to 2012（×10-3tCO2/104yuan）

生活用能对单位GDP能耗下降的影响主要取决于生活用能增速与GDP增速的比值.2005～2012年，广东省居民生活用能年均增长9.1％，比GDP年均增速低2.4个百分点.2012年，广东省人均年生活用能达到363.5kgce/人，与满足在合理消费水平生活条件下的人均能源消费量还有较大差距［18］，还将保持较快增长.随着经济发展进入新常态，如居民生活能源消费继续保持较高增速，将成为地区单位GDP能耗下降的重要阻力，必须予以足够重视.

图4 2005～2012年各因素对广东单位GDP碳排放同比变动的贡献率Fig.4 Percentage of contribution to Guangdong′s carbon intensity change（year year）by the driving factors from 2005 to 2012

图5 2005～2012年各产业和居民生活能耗对广东碳排放强度同比变动贡献率Fig.5 Percentage of contribution to Guangdong′s carbon intensity change（year year）by the industrial segments and household

4.3 碳排放系数因素讨论

煤炭、石油和天然气的碳排放系数相对固定，因此，除工业石油消费因受用作原材料的能源消费占总能源消费比重变化而变化较大外，其他行业的不同能源的碳排放系数相对固定.

2005～2012年，工业用油品的碳排放系数累计下降31％，主要是由于广东省石油化工行业快速发展，2012年，用作原材料的石油制品为1002 万tce，占工业石油消费量的41％，累计增长194％.以石油化工行业的最重要基础原料乙烯产量来看，2005年，广东省的乙烯产量仅为56.17万t，2012达到234.74万t.如果广东省规划的1亿t炼油能力完全投产，将至少增加300万t的乙烯生产能力，相应增加超过1000万tce用于原材料的石油消耗，此部分消耗虽然不计算碳排放，但是对地区节能目标将形成巨大压力.

2012年，南方电网平均CO2排放因子为0.5271kg/（kW·h），比2005年下降26.2％，根据当年火力发电煤耗计算，2012年广东省净外购电力的碳排放系数为1.65tCO2/tce，比2005年下降21.6％.2012年，广东省内能源平均碳排放系数为2.13tCO2/tce，比净外购电力碳排放系数高29％，增加净外购电力有利于广东省碳排放强度下降.但是应避免将净外购电力碳排放计算为0，放大外购电对区域碳排放强度下降的作用，误导政策决策.

4.4 产业结构因素讨论

工业的能耗强度和碳排放强度远高于第三产业、建筑业和第一产业.2005～2012年，广东省GDP年均增长11.5％，其中第一产业、工业、建筑业和第三产业的年均增速分别为4.1％、12.7％、7.7％、和11.2％.工业增加值增速高于GDP增速，工业增加值占地区生产总值的比重总体上升，因此，三产结构变动并不利于地区能耗强度和碳排放强度下降.

在按照经济系统层次构建方式对GDP能耗进行逐层次分解过程中，每个层次均存在结构因素和效率因素影响.有关研究表明：2005～2012年，广东省39个工业行业单位工业增加值能耗均实现了大幅下降，将各行业工业增加值能耗影响因素进一步分解，则行业内部结构调整起到了重要作用［19］.

4.5 能源消费结构因素讨论

2012年，广东省能源消费的碳排放因子从高到低依次为煤炭、石油、净外购电力和天然气，其他能源为0.2005～2012年，油品占能源消费总量比重下降了14.5个百分点.与此同时，煤炭、天然气、其他能源和净外购电力占能源消费比重分别上升4.0、4.9、2.3和3.3个百分点.从油品消费用途来看：用于火力发电的燃料油快速下降.2012年，广东省火力发电燃料油消耗为67万tce，比2005年减少1272万tce，彰显了广东省大力推进“上大压小”，尤其是关停燃油机组，开展燃煤机组无油点火改造等工作的节能减排成效.总的来看，能源消费结构变化对碳排放强度下降影响程度较小，也从侧面反映了能源消费结构低碳化进程缓慢.

5 结论

5.1 2005～2012年，能源强度下降和碳排放系数变化推动了广东省碳排放强度下降，产业结构调整和能源消费结构变化减缓了碳排放强度下降幅度.如果仅从第一产业、工业、建筑业和第三产业层面分解，得出产业结构变动不利于地区节能和碳排放强度下降.但是对工业各行业的增加值能耗进行因素分解，则各行业内部的结构调整是推动行业增加值能耗下降的重要因素.在未来制定相关节能低碳政策时，既要关注行业节能技术进步，更要加大力度推进行业内部结构调整和优化.

5.2 在现行的省级能源核算和碳排放核算规则下，应客观辩证分析净外购电力对地区节能和碳排放强度下降目标的贡献.作为原材料的能源消费并不带来碳排放，未来在制定和分析地区和企业节能和碳排放强度下降目标时，应区分对待.

5.3 2005～2012年，工业、第三产业、生活用能、第一产业和建筑业对广东单位GDP能耗下降的贡献分别为62.2％、18.8％、9.4％、8.1％和1.5％.未来应进一步深化工业节能低碳工作，全面推进非工领域节能低碳工作，大力倡导低碳生活方式和商业模式，采取有效措施，避免生活能源消费过快增长.

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Analysis of Guangdong carbon emissions from energy consumption and the driving factors of its intensity change.

TIAN Zhong-hua*，YANG Ze-liang，CAI Rui-xian（School of Electric Power，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）.China Environmental Science，2015，35（6）：1885～1891

Based on the provincial energy statistics and the rules of greenhouse gas（GHG）accounting，the CO2emissions and its carbon intensity change from energy consumption in Guangdong Province in the period of 2005 to 2012 were analyzed in this study.Using the method of Logarithmic Mean Divisia Index，the driving factors that were behind the intensity change were investigated，which included the sectoral energy intensity，industrial structure，energy consumption structure and carbon emission co-efficients.Results showed that Guangdong’s CO2emissions from the energy use increased by 6.3％annually，while the carbon intensity（by unit GDP）decreased 27％during the period.The CO2intensity decrease should be attributed mainly to the declining of the energy consumption intensity across the industrial sectors.Other factors that contributed to the CO2intensity reduction included the drop of the carbon content of the net imported electricity and the increased share of the petroleum consumption that was used as raw material.Other factors such as the industrial structure and the energy structure，were developed in a direction that lifts the CO2intensity of the province，while the factor of the household energy consumption contributed the opposite，with a growth rate lower than that of the GDP.

Guangdong；energy consumption；CO2emissions intensity；driving factor analysis

X32

A

1000-6923（2015）06-1885-07

田中华（1980-），女，河南洛阳人，高级工程师，博士，主要从事能源战略和节能低碳政策研究.发表论文10余篇.

2014-10-16

英国外交部中国繁荣项目基金“协助中国省市节能减排能力建设”；能源基金会（G-1309-18987）

* 责任作者，高级工程师，zhtian80@hotmail.com