宁夏电力行业碳排放驱动因素及脱钩效应研究——基于广义迪氏指数模型

于 波 余 涛 王晓瑜 王雅娴

(1.国网宁夏电力有限公司经济技术研究院,宁夏 银川 750004;2.国网宁夏电力有限公司,宁夏 银川 750001;3.北京物资学院经济学院,北京 101149;4.北京物资学院双碳研究院,北京 101149)

电力行业碳排放占全国碳排放总量的40%以上,是我国碳排放最多的行业。尽管实现电力行业碳达峰碳中和(“双碳”)需要全国一盘棋地进行系统谋划,但也绝不是全国所有省份“齐步走”,而是要立足各自的发展阶段和资源能源禀赋,因地制宜地探索省级电力行业的碳减排路径并制定绿色低碳发展策略。

近年,学者们对省级电力行业碳排放的研究主要集中在两个方面:(1)电力产出与碳排放的脱钩效应[1-4];(2)电力行业的碳排放驱动因素分解[5-9]。其中,脱钩效应的研究主要采用Tapio脱钩模型,因为该模型能够有效解决数据的敏感性问题[10];驱动因素的研究大多采用对数平均迪氏指数分解分析方法(LMDI),但该方法未能考虑各因素之间在形式上的相互依赖性,且仅能包含一个绝对因素和较少相对因素。因此,VANINSKY[11]和YAN等[12]分别构建了八因素和五因素的广义迪氏指数模型(GDIM),不仅可以识别所有的绝对因素和较为全面的相对因素,还能揭示各驱动因素之间复杂的非线性关系,八因素模型相对五因素模型有时会出现无意义的指标,因此五因素的GDIM更为准确。目前,GDIM多用于国家层面[13-17]和区域层面[18],还鲜有针对省级碳排放驱动因素的研究。

宁夏作为我国“西电东送”的重要起送端,担负着向全国十多个省份输送电力的任务。因此,本研究构建五因素GDIM剖析宁夏电力行业碳排放的驱动因素,并用Tapio脱钩模型分析宁夏电力产出与碳排放之间的脱钩状态,以期为“双碳”战略下省级电力碳减排策略的制定与实施提供参考建议。

1 研究方法

1.1 碳排放量核算

(1)

燃料消耗量和燃料热值数据均来自历年中国能源统计年鉴。燃料的单位热值含碳质量来自《2006年IPCC国家温室气体排放清单指南》。根据《省级温室气体清单编制指南(试行)》(发改办气候〔2011〕1041号),本研究各种燃料的碳氧化率均取1。

1.2 基于GDIM的碳排放驱动因素分解

采用改进的五因素GDIM[19],选取能源消耗量(燃料的消耗量换算成标准煤即为能源消耗量)和电力产出量为绝对因素,单位能源消耗量的碳排放量、单位电力产出量的碳排放量和单位电力产出量的能源消耗量为相对因素,使用R语言编程进行每年的碳排放总量变化分解。

各种燃料的标准煤系数和电力产出量也均来自中国能源统计年鉴。

1.3 基于Tapio脱钩模型的脱钩状态评价

本研究根据Tapio脱钩模型(见式(2))构建碳排放量与电力产出量之间的脱钩关系。

(2)

式中:D为碳排放量与电力产出量的脱钩弹性;ΔC为当年相对于基准年的碳排放总量变化量,万t;C为基准年的碳排放总量,万t;ΔP为当年相对于基准年的电力产出量变化量,亿kW·h;P为基准年的电力产出量,亿kW·h。

脱钩状态评价参照文献[20]。

2 结果与分析

2.1 宁夏电力行业碳排放状况

2000—2020年宁夏电力行业碳排放量以及影响碳排放的驱动因素如图1所示,为方便比较,把碳排放量、能源消耗量、电力产出量、单位能源消耗量的碳排放量、单位电力产出量的碳排放量和单位电力产出量的能源消耗量都换算成了相对于2000年的相对量。

图1 宁夏电力行业碳排放量及驱动因素变化Fig.1 Dynamics of carbon emissions and driving factors of Ningxia electric power industry

2000—2020年宁夏电力行业的碳排放量、能源消耗量和电力产出量均呈现出不断上升趋势,年平均增长率分别为12.45%、12.28%、14.76%。其中,碳排放量经历了快速增长(2000—2011年)、平稳增长(2012—2016年)和高速增长(2017—2020年)3个阶段。单位电力产出量的能源消耗量和单位电力产出量的碳排放量大致呈下降趋势,年平均增长率分别为-2.01%、-2.16%,说明2000—2020年宁夏电力行业的能源使用效率和碳减排技术有所提升,但提升效果不明显。单位能源消耗量的碳排放量年平均增长率为0.16%,表明宁夏电力行业的能源结构仍有较大的提升空间。

2.2 碳排放量驱动因素分解分析

各驱动因素对宁夏电力行业碳排放总量变化的贡献率分解结果如图2所示。整体而言,对宁夏电力行业碳排放起到促进作用的驱动因素是单位能源消耗量的碳排放量、能源消耗量和电力产出量,这3个因素2001—2020年的平均贡献率分别为57.3%、51.1%、0.2%;起到抑制作用的驱动因素是单位电力产出量的碳排放量和单位电力产出量的能源消耗量,平均贡献率分别为-6.4%、-2.1%。其中,单位能源消耗量的碳排放量和能源消耗量是驱动宁夏电力行业碳排放增长的最主要因素,这意味着宁夏电力行业能源结构亟需调整和升级。单位电力产出量的碳排放量和单位电力产出量的能源消耗量虽然能够助力宁夏电力行业碳减排,但两者的贡献率较小,这说明宁夏电力行业的新能源发电有所发展,但火力发电仍然是主要的电力供应模式。

图2 各驱动因素对宁夏电力行业碳排放总量变化的贡献率Fig.2 Contribution rates of driving factors on total carbon emission variations of Ningxia electric power industry

2.3 碳排放量与电力产出量的脱钩状态分析

2001—2020年宁夏电力行业碳排放量与电力产出量的脱钩状态,如表1所示。整体而言,宁夏电力行业碳排放量与电力产出量的脱钩状态大多呈弱脱钩、增长连结和增长负脱钩状态,表明宁夏电力行业碳排放量与电力产出量之间存在一定关系,这是因为受资源禀赋和能源结构限制,宁夏电力行业仍依赖于煤炭等化石能源,碳减排技术对能源利用效率的提升作用有限。2002、2012、2016年出现了强脱钩状态,可能是宁夏2012年成立了我国首个新能源综合示范区,新能源发电迅速发展,碳减排技术不断提升,电力行业的能源使用效率有所提高,但并不能实现稳定强脱钩,不过从2012年以后的趋势来看还是有望实现稳定强脱钩的。

表1 宁夏电力行业碳排放量与电力产出量的脱钩状态Table 1 Decoupling state of carbon emissions and electricity output of Ningxia electric power industry

3 结论与建议

3.1 结 论

2000—2020年宁夏电力行业的碳排放量、能源消耗量和电力产出量呈不断上升趋势,年平均增长率分别为12.45%、12.28%、14.76%;单位电力产出量的能源消耗量和单位电力产出量的碳排放量大致呈下降趋势,年平均增长率分别为-2.01%、-2.16%;单位能源消耗量的碳排放量年平均增长率为0.16%,几乎没有变化。GDIM分解结果表明,单位能源消耗量的碳排放量、能源消耗量和电力产出量对宁夏电力行业碳排放起促进作用,单位电力产出量的碳排放量和单位电力产出量的能源消耗量起抑制作用,其中单位能源消耗量的碳排放量和能源消耗量是导致宁夏电力行业碳排放增长的最主要因素。2001—2020年宁夏电力行业碳排放量与电力产出量的脱钩状态大多呈弱脱钩、增长连结和增长负脱钩状态,表明宁夏电力行业碳排放量与电力产出量之间仍存在一定关系,随着我国首个新能源综合示范区的成立,宁夏电力行业碳排放量有望与电力产出量脱钩。

3.2 建 议

宁夏电力结构仍依赖火力发电,新能源禀赋未能得到高效利用,电力行业仍面临较大的碳减排问题。宁夏政府及电力相关部门应着力于优化升级能源结构,加强新能源领域开发力度,尽早实现新旧能源转换;改进碳减排技术,限制燃煤用量,减少机组热源损失,提高能源使用效率,同时加快探索便于绿色电力交易的新技术、新途径,从而推动绿色电力交易发展;完善省际电力互济政策,与电力受入省份联合制定和完善碳减排政策和电力互济政策,从发电侧和用电侧共同构建不同维度的碳减排发展模型,助力宁夏乃至全国的电力行业碳减排。