山东工业SO2排放量变化趋势及驱动因素分析

贾小爱,李云发,李　丽

(1.山东工商学院 统计学院,山东 烟台264005;2.山东省能源经济协同创新中心,山东 烟台 264005)



能源经济研究

山东工业SO2排放量变化趋势及驱动因素分析

贾小爱1,2,李云发1,2,李丽1

(1.山东工商学院 统计学院,山东 烟台264005;2.山东省能源经济协同创新中心,山东 烟台 264005)

[摘要]山东省二氧化硫排放量位居全国各省(市)之首,通过分析1996～2014年山东省工业二氧化硫排放量的变化趋势,进一步采用对数平均Divisia指数法测算各种影响因素对这种变化的贡献方向及其程度。研究结果表明:在各种因素的共同作用下,该时期山东省工业二氧化硫排放量年均减少0.75%,其中,经济规模增长是促使山东省工业二氧化硫排放增加的主要因素,造成山东省工业二氧化硫排放年均增长12.9%,而技术进步则是工业二氧化硫排放的重要抑制因素,抑制山东省工业二氧化硫排放年均降低12.4%。

[关键词]二氧化硫排放;对数平均Divisia指数分解法;因素分解;山东

一、引言

二氧化硫是酸雨的主要前体物,其经化学转化形成硫酸盐会引起区域范围的PM2.5污染,因此,二氧化硫是中国现阶段重点控制的重要大气污染物之一。1996年,国务院批准实施《“九五”期间全国主要污染物排放总量控制计划》,开创性地对二氧化硫等12种污染物排放实行总量控制,并把总量控制贯穿于“九五”“十五”“十一五”和“十二五”规划。同时结合不同地区的情况,给各省(自治区、直辖市)下达了这些主要污染物排放总量控制目标。山东省作为中国二氧化硫排放量最大省份,其减排效果直接影响中国“十二五”时期二氧化硫排放量目标的实现。2014年山东省二氧化硫排放总量为159.02万吨,占全国二氧化硫排放总量的8.05%。其中,工业二氧化硫排放量就达到135.89万吨,占全省排放总量的85.45%,万元工业增加值二氧化硫排放量为5.15千克,高于江苏、广东、浙江等省份,这与建设生态山东的要求依然有较大差距。研究山东省二氧化硫排放的变化特征,分析其主要影响因素的作用机理并量化其贡献率,有助于山东省制定科学务实的节能减排政策。

指数分解是研究事物的变化特征及其作用机理的一种有效分析框架。Ang与Choi提出了一种修正的对数均值Divisia指数法(logarithmic mean Divisia index method,简称LMDI)[1],与其他方法相比,该方法具有全分解、无残差、易使用,以及乘法分解与加法分解的一致性、结果的唯一性、易理解等优点。LMDI法在中国二氧化碳排放领域的研究文献就多达上百篇,He Jie、成艾华、李荔、高彩玲和郭国庆等采用LMDI法从不同侧面分析中国在不同时期SO2排放量的变化及各影响因素的贡献程度,并取得具有一定理论与实践价值的结论[2-6]。本文欲采用LMDI法分析了1996年至2013年山东省工业二氧化硫排放变化特征,并将其变化分解为经济规模效应、区域经济结构效应、产业结构效应和技术效应等五个主要影响因素,考察影响因素的作用机理及其贡献率,以期挖掘引起山东省工业二氧化硫排放变化的主要影响因素,探寻当前技术水平下山东省工业二氧化硫的减排路径。

二、研究方法

Grossman研究了造成环境污染的具体渠道和机制,最终提出经济规模、经济结构和技术进步是影响环境变化的三个重要因素[7]。日本教授Yoichi Kaya于IPCC研讨会上首次提出Kaya恒等式[8],该恒等式建立起经济、政策和人口等因素与人类活动产生的CO2之间的联系,并在二氧化碳驱动因素研究中得到广泛应用。

(一)二氧化硫排放恒等关系的构建

本文将运用Kaya恒等式的构造思路,并结合Grossman研究成果、二氧化硫排放的形成机制以及数据可得性,构造二氧化硫排放与经济规模、经济结构和技术进步等影响因素之间的对等关系模型,即:

(1)

式中,St为t时期的二氧化硫排放总量(吨),Sti为t时期第i地区的二氧化硫排放量(吨);Gt为t时期全省地区生产总值(亿元),Gti为t时期第i地区的地区生产总值(亿元);Yti为t时期第i地区的工业增加值(亿元)。

(二)二氧化硫排放的LMDI分解

根据统计指数理论基本思路,恒等关系式(1)中,二氧化硫排放量的变化可以分解为经济规模效应、区域经济结构效应、产业结构效应和技术效应的加法或乘法两种形式,即

ΔSt=Δyt+Δkt+Δft+Δht,或ΛSt=Λyt×Λkt×Λft×Λht.

(2)

进一步采用LMDI分解法,可以求出公式(2)中各影响因素分量的表达式为:

(3)

其中,0代表基期;ΔSt和ΛSt分别表示t时期二氧化硫排放量的绝对变化量和相对变化量;Δyt、Δkt、Δft和Δh分别反应由于t时期经济规模、区域经济结构、产业经济结构和生产技术水平的变化而引起的二氧化硫排放量的绝对变化水平,即各影响因素对二氧化硫排放量的绝对变化量的贡献;Λyt、Λkt、Λft和Λh分别表示由于t时期经济规模、区域经济结构、产业经济结构和生产技术水平的变化而引起的二氧化硫排放量的相对变化水平,即各影响因素对二氧化硫排放量的绝对变化量的贡献,统称之为效应指数。

三、山东省工业二氧化硫排放量的变化趋势

1996年至2014年山东省工业二氧化硫排放量有减少的趋势,但减幅不大,由1996年的155.67万吨减少到2013年的135.89万吨,减少了12.7%。基本上围绕年均151万吨上下波动,呈现出明显的周期性,周期长度近似为10年(详见图1)。

由图1可见,1996年至2014年山东省工业二氧化硫排放量在不同时期(按五年规划)呈现出不同的变化特征。“九五”时期山东省工业二氧化硫排放量呈“先增后减”趋势。1997年山东省工业二氧化硫排放量骤然增加了25%,达到历史最高峰195.04万吨,从1998年开始,山东省工业二氧化硫排放量逐年下降,这种下降的态势一直持续到“十五”规划的前期,到2002年达到最小124.34万吨。这主要得益于当时强有力的节能减排政策,1998年《节约能源法》开始实施,从能源的生产到消费各个阶段,减少污染物的排出,制止浪费。但到“十五”规划后期,山东省工业二氧化硫排放量又迅速增长,仅2004年和2005年就增加了34.39%,2005年达到171.54万吨,是近十年来的最高值,这主要源于“十五”规划后期钢铁行业的爆炸式增长,2004年至2005年山东省钢和生铁产量分别增加了125.3%和132.95%,而钢铁行业是二氧化硫产生的主要来源之一。

“十一五”规划时期,山东省实施了《关于防止高耗能行业重新盲目扩张的通知》《关于遏制钢铁行业产量增长过快的紧急通知》《山东省火力发电厂(热电厂)二氧化硫污染防治实施方案(2004-2010)》和《关于加快推进燃煤电厂脱硫工作的意见》等一系列淘汰落后产能和火电脱硫政策,通过强化政策约束机制和完善政策激励机制,各级政府均加强二氧化硫排放治理力度,实现了二氧化硫排放量持续下降,到2010年工业二氧化硫排放量下降为138.29万吨。然而“十二五”规划开局之年,山东省工业二氧化硫排放量却猛增了17.67%, 其后三年全省工业二氧化硫排放量逐步下降,2014年已回归至2010年水平以下。

从相对角度看,1996年至2014年,山东省工业增加值增长了近10倍,而工业二氧化硫排放量还降低了12.7%,可谓成绩斐然。据图1所示,仅在1997年山东省万元工业增加值二氧化硫排放量出现小幅增长,此后逐年下降,由1997年的195.04千克/万元降到2014年的5.15千克/万元,尤其是1998年至2003年期间下降最为迅速。近十年来,山东省工业二氧化硫排放强度呈平稳下降状态。

图1　1996年至2014年山东省二氧化硫排放量和排放强度变化趋势图

总之,在各种影响因素综合作用下,1996年至2014年期间,山东省工业二氧化硫排放量减少11.14万吨,年均减少0.75%,但波动幅度较大。二氧化硫排放强度则呈逐年下降趋势。

四、工业二氧化硫排放量变化的成因

为了进一步探求各主要影响因素对二氧化硫排放波动的影响程度的大小,本部分利用对数平均Divisia指数法对该变化进行分解。最终得到不同时期经济规模、产业结构、区域经济结构和技术水平等影响因素对二氧化硫排放量的影响,结果如表1所示。

1997～2014年期间,各种影响因素的作用方向及其程度存在较大差异,经济规模和产业结构的变化对二氧化硫排放量存在正向促进作用,分别导致二氧化硫排放量增加了326.98万吨和12.12万吨,年均增加分别18.17%和0.6%;技术进步和区域经济结构调整对二氧化硫排放量存在反向抑制作用,分别导致二氧化硫排放量减少357.09万吨和1.79万吨,年均分别减少12.4%和0.1%。可见,经济规模效应是促进工业二氧化硫排放增加的主要因素,而技术效应则是工业二氧化硫排放的重要抑制因素。这意味着,近些年山东省通过区域经济结构与产业结构的调整以实现节能减排的效果不是很理想。

从不同时期来看,各种驱动因素效应指数存在明显不同的变化趋势,1997年至2014年山东省经济规模效应指数在整个样本期间相对比较稳定且均大于1,说明经济规模扩张造成二氧化碳排放量的增加(详见表1)。并且经济规模效应指数均明显大于其他效应指数,说明经济规模变动是导致二氧化硫排放量增加的最主要因素。“十五”和“十一五”时期的经济规模效应指数明显高于其他两个时期,分别达到1.170和1.162,这十年是山东省经济快速发展的重要时期,年均经济增长率达到13.1%,造成了二氧化硫的大量排放。其中2004年经济规模效应指数尤为突出达到1.227,相应的二氧化硫增长量为28.72万吨,二氧化硫排放发展指数达到1.210,这主要是由山东省当年高达15.3%的经济增长速度导致二氧化硫量增加22.7%。

表1　1997～2014年山东省二氧化硫排放变化及其影响因素的影响程度　　单位:万吨 %

1997年至2014年产业结构效应指数大于1,但在各期内其作用并不稳定,山东省产业结构效应指数与工业增加值在全省地区生产总值中所占的比重之间存在正向变动关系(详见表1)。虽然整个时期内 “九五”和“十五”时期山东省工业增加值在全省地区生产总值中所占的比重由1996年的42.1%逐步增加到2005年的51.3%,致使该时期产业结构效应指数大于1,该产业结构变动趋势促进了二氧化硫排放;“十一五”和“十二五”时期山东省工业增加值在全省增加值中所占的比重由2006年的52%逐步下降到2014年的44.17%,引起该时期产业结构效应指数率小1,该产业结构变动趋势抑制了二氧化硫排放。这意味着,近十年山东省通过淘汰落后产业等措施,使得产业结构得以优化,对二氧化硫减排起到了一定的效果,后续还可以在这方面寻找减排空间。

技术效应指数与工业二氧化硫排放强度之间存在正向变动关系。表1可以看出技术效应指数在整个时期也相对比较稳定但均小于1,并且技术效应指数均明显小于其他效应指数。进一步分析发现1997年至2014年期间技术效应指数和二氧化硫排放指数表现出惊人相似的波动性,而技术效应指数是污染防治与环境治理的综合反映,这说明污染防治和环境治理是抑制山东省工业二氧化硫排放的决定性力量。“十一五”时期的技术效应指数相对最小仅为0.831,即污染防治和环境治理使工业二氧化硫排放量降低了16.9%,而同期山东省工业二氧化硫排放强度由2005年的17.64千克/万元下降到2010年的7.06千克/万元,年均下降14.84%,尤其是2008年的技术效应指数仅为0.770,致使当年工业二氧化硫减排39.8万吨。可见技术效应的抑制作用大大地抵消了由经济增长和产业结构调整所造成的二氧化硫排放量增加,极大地减轻了经济增长和产业结构调整对环境造成的压力。

与其他三种效应相比,区域结构变动对工业二氧化硫排放量的影响最不显著,也没有明显的规律性。除“九五”时期外,其他三个时期的区域结构效应发展指数均大于1,但呈下降趋势。影响最不显著说明山东省区域经济结构调整对二氧化硫减排作用甚微,而呈下降趋势又说明从二氧化硫减排的角度讲,山东省的区域经济结构正趋于优化。

五、结论

山东省二氧化硫工作取得较好效果,在经济保持高速增长的情况下1996年至2014年期间工业二氧化硫排放量反而年均减少0.75%。进一步通过LMDI分析法测算了1996年至2014年期间各种主要影响因素对工业二氧化硫排放量变化的影响程度,研究结果表明:

第一,经济规模效应指数与经济规模扩展之间存在正向关系,即经济规模扩张必然导致工业二氧化硫排放量增加,且1996年至2014年期间由于经济规模的不断扩张导致二氧化硫排放量年均增长12.9%。所以,应保持适度的经济增长规模,在实现经济增长的同时减轻节能减排压力。美国自然资源保护委员会能源与气候变化高级顾问杨富强认为,要实现节能目标,经济增速不能太低,也不能太高。经济增速在高于8.5%时,能耗会快速增加;经济增速如果过低,一些基本的能源消费不会减少,单位GDP能耗也不会下降很大,保持7.5%-8.5%左右的速度,对于节能比较有利。

第二,技术效应指数和二氧化硫排放指数的波动性非常相似,这说明技术水平的变化是二氧化硫排放变动决定性力量,是1996年至2014年期间山东省工业二氧化硫排放量不升反降的重要因素。需要强调的是此处的技术水平主要体现了环境污染的防治与治理两方面,即山东省环境污染的防治与治理工作在工业二氧化硫减排任务中起到非常关键的作用。但是技术效应指数又表现出明显的周期性,主要原因可能是该工作持续性相对较差。所以,山东省污染防治与环境治理工作应进一步推进,并做到一定要长期贯彻实施。

第三,产业结构效应指数与工业增加值在地区生产总值中的比重之间存在正向关系,这意味着降低工业增加值在地区生产总值中的比重,就可以有效降低二氧化硫排放,特别是淘汰钢铁和煤电等行业中过剩和落后的生产单位,从而实现二氧化硫的减排。所以,未来应进一步优化产业结构,适当控制工业规模的快速扩张,同时优化工业内部结构。

第四,区域结构效应指数并无明显的规律性,意味着地区经济结构的调整可能无助于二氧化硫减排。但是不同地区环境污染程度具有较大差异,无论从相对量还是绝对量的角度,鲁中和鲁西二氧化硫排放污染均相对较重。所以,未来应加大鲁中和鲁西等地区的二氧化硫治理力度。

[ 参 考 文 献 ]

[1]Ang B W,K H Choi. Decomposition of Aggregate Energy and Gas Emission Intensities for Industry: a Refined Divisia Index Method[J]. The Energy Journal, 1997, 18(3):489-495.

[2]HE J. What is the role of openness for China's aggregate industrial SO2 emission? A structural analysis based on the Divisia decomposition method[J]. Ecological Economics, 2010,69:868-886.

[3]成艾华.技术进步、结构调整与中国工业减排:基于环境效应分解模型的分析[J].中国人口·资源与环境,2011,(3):41-47.

[4]李荔,毕军,杨金田.我国二氧化硫排放强度地区差异分解分析[J].中国人口·资源与环境,2010,(3):34-38.

[5]高彩玲,高歌,冯爱云.基于LMDI的中国二氧化硫排放区域变化的因素分解[J].生态环境学报,2012,21(3):46-49.

[6]郭国庆,钱明辉,张平淡.我国工业二氧化硫污染排放强度的因素分解[J].中国软科学,2013,(12):138-147.

[7]Grossman G M,A B Krueger.Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement[Z]. Newyork: Paper prepared for the Conference on United States-Mexico Free Trade Agreement,1991.

[8]Kaya Yoichi. Impact of Carbon Dioxide Emission on GNP Growth: Interpretation of Proposed Scenarios[R]. Paris: Presentation to the Energy and Industry Subgroup, Response Strategies Working Group, IPCC, 1989.

[责任编辑:陈宇涵]

doi:10.3969/j.issn.1672-5956.2016.03.006

[收稿日期]2016-01-04

[基金项目]山东能源经济协同创新项目(2014SDXT013);国家统计局全国统计科学研究项目(2014LY060)

[作者简介]贾小爱,1982年生,女,陕西眉县人,山东工商学院讲师,博士,研究方向为资源环境核算,(电话)0535-6904065。

[中图分类号]X511

[文献标识码]A

[文章编号]1672-5956(2016)03-0032-06