汪宏韜

(復(fù)旦大學(xué)社會(huì)發(fā)展與公共政策學(xué)院，上海 200433)

基于LMDI的上海市能源消費(fèi)碳排放實(shí)證分析

汪宏韜

(復(fù)旦大學(xué)社會(huì)發(fā)展與公共政策學(xué)院，上海 200433)

能源利用不僅為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供動(dòng)力還大量排放二氧化碳。本文建立上海能源消費(fèi)碳排放的LMDI分解模型，從經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度和產(chǎn)業(yè)碳排放系數(shù)四個(gè)影響因素著手，實(shí)證研究了1995－2005上海分三次產(chǎn)業(yè)的能源消費(fèi)碳排放變化機(jī)理。研究表明:經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)是上海碳排放增加的主導(dǎo)因素，能源強(qiáng)度下降是抑制碳排放增長(zhǎng)的重要因素。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化有利于控制碳排放，而重工業(yè)化、能源結(jié)構(gòu)高碳化會(huì)增加碳排放?；趯?shí)證結(jié)果和上海市情，本文最后就上海未來(lái)控制碳排放提出相關(guān)的政策建議。

能源消費(fèi);二氧化碳排放;LMDI;上海

能源是現(xiàn)代文明的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的源泉。能源部門在為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供能量的同時(shí)，由于大量消費(fèi)煤、石油等化石燃料，通常也是溫室氣體排放的最主要部門。鑒于能源部門對(duì)碳減排的巨大影響，分析研究能源部門碳排放的影響因素已經(jīng)迫在眉睫。

上海是一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口眾多的超大型國(guó)際都市。1990年以來(lái)上海經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)促使能源消費(fèi)一路攀升，總量從1990年的3191.06萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤到2007年的9767.75萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增長(zhǎng)了2.06倍。在“低碳”呼聲日益高漲的今天，傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已受到挑戰(zhàn)，低碳化的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)逐漸從呼聲演變成主流趨勢(shì)。本文旨在分解上海市能源消費(fèi)CO2排放的影響因素，明晰上海市能源消費(fèi)CO2排放變化特征，探索上海市“低碳”發(fā)展之路。

1 研究現(xiàn)狀

指數(shù)分解分析是研究事物變化特征及其變化機(jī)理的方法之一，其主要包括:Laspeyres指數(shù)分解與Divisia指數(shù)分解等。ANG(2004)在綜述各種分解分析方法的基礎(chǔ)上，認(rèn)為對(duì)數(shù)平均Divisia指數(shù)方法(LMDI)在理論基礎(chǔ)、適應(yīng)性、操作性、結(jié)果呈現(xiàn)四個(gè)方面都表現(xiàn)良好，是能源政策領(lǐng)域比較好的分析方法［1］。由于LMDI分解不產(chǎn)生殘差，解釋效果較好，最近幾年，一些學(xué)者利用LMDI方法對(duì)CO2排放進(jìn)行分解研究并取得了一些進(jìn)展。

(1)利用LMDI方法研究全國(guó)CO2排放。王俊松等利用LMDI方法對(duì)我國(guó)1990－2007年CO2排放進(jìn)行分解，得出經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能源強(qiáng)度效應(yīng)是主要因素，人口和結(jié)構(gòu)效應(yīng)影響不大，但從分地區(qū)(東、中、西部)這些效應(yīng)的貢獻(xiàn)有差異，因此有必要分地區(qū)研究和制定政策［2］。朱勤等研究表明除經(jīng)濟(jì)效應(yīng)外，人口規(guī)模對(duì)我國(guó)CO2排放增長(zhǎng)貢獻(xiàn)最大，并指出我國(guó)當(dāng)前減排政策在于調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)及提高能源效率［3］。

(2)利用LMDI方法研究省市CO2排放。劉春蘭等通過(guò)對(duì)北京市1997－2007年CO2排放分解，得出推動(dòng)北京市CO2排放增長(zhǎng)的核心因素是經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，而抑制CO2排放增長(zhǎng)的因素主要是能耗強(qiáng)度下降和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整［4］。郭運(yùn)功等從能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、人均GDP、常住人口四個(gè)方面對(duì)上海市CO2排放進(jìn)行分解，并指出要減緩上海市二氧化碳排放量，應(yīng)從控制人口數(shù)量、降低能源強(qiáng)度、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、改善能源結(jié)構(gòu)等方面考慮［5］。

本文重點(diǎn)考察經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源效率、產(chǎn)業(yè)排放系數(shù)等因素，建立上海市能源消費(fèi)CO2排放的因素分解模型對(duì)上海市“九五”、“十五”時(shí)期碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析，并在此基礎(chǔ)上做相關(guān)的政策分析。

2 基于能源消費(fèi)的上海市CO2排放LMDI方法

ANG提出CO2排放量可以分解為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)能源結(jié)構(gòu)、CO2排放系數(shù)五個(gè)影響因素［6］。ANG提出的分解公式適用于能源與碳排放統(tǒng)計(jì)相對(duì)完善的發(fā)達(dá)國(guó)家。由于我國(guó)國(guó)家CO2排放研究起步較晚，省市區(qū)CO2排放數(shù)據(jù)幾乎空白，直接套用ANG的模型必然受到現(xiàn)有數(shù)據(jù)制約。因此筆者在ANG的基礎(chǔ)上進(jìn)行了公式簡(jiǎn)化，改造后的因素分解模型如下:

式中，C、Q、E分別代表上海市CO2排放量、生產(chǎn)總值、能源消費(fèi)量。用i區(qū)分三次產(chǎn)業(yè)，則Qi、Ei、Ci分別代表第i產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)總值、能源消費(fèi)量及CO2排放量。令

則上海市能源消費(fèi)CO2排放模型表達(dá)式為:

利用LMDI加和分解方法對(duì)(2)式所示模型進(jìn)行因素分解，令基期CO2排放為C0，T期為CT，則差分可分為如下:

其中:

式中，Q代表上海市生產(chǎn)總值，即經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng);SI代表上海市第i產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)總值中的占比，即產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng);Ii代表上海市第i產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度，即能源強(qiáng)度效應(yīng);Ui代表上海市第i產(chǎn)業(yè)單位能源消費(fèi)的CO2排放量，實(shí)際為ANG(2005)公式中產(chǎn)業(yè)能源結(jié)構(gòu)與CO2排放系數(shù)的乘積，由于同一種能源不同亞類的碳排放系數(shù)差異較小，因此Ui實(shí)際反映了產(chǎn)業(yè)的能源結(jié)構(gòu)。

模型分解后，加和分解值大于零，表示該效應(yīng)導(dǎo)致了CO2排放的增加;加和分解值小于零，表示該效應(yīng)導(dǎo)致了CO2排放的減少。

3 實(shí)證分析

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

目前，雖然國(guó)家和上海的官方統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)尚未公開(kāi)發(fā)布上海CO2排放數(shù)據(jù)，但一些學(xué)者在這一領(lǐng)域做了探索性的研究。謝士晨等仿造國(guó)家溫室氣體清單編制過(guò)程，采用《IPCC國(guó)家溫室氣體排放清單指南2006》中的參考方法對(duì)上海市熱電廠、工業(yè)、交通、商業(yè)與服務(wù)業(yè)、居民生活及農(nóng)業(yè)六個(gè)部門CO2排放進(jìn)行了估算［7］。本文在其計(jì)算的CO2數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上依據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2008》中三次產(chǎn)業(yè)的定義整理出上海市1995－2005年主要年份三次產(chǎn)業(yè)CO2排放量數(shù)據(jù)。

計(jì)算所用能源數(shù)據(jù)采用《上海能源白皮書(shū)》、《上海統(tǒng)計(jì)年鑒2005－2006》中三次產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)總量，單位為萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。上海生產(chǎn)總值及三次產(chǎn)業(yè)增加值采用《上海統(tǒng)計(jì)年鑒2009》數(shù)據(jù)，為了剔除價(jià)格水平影響，所有生產(chǎn)值數(shù)據(jù)按照生產(chǎn)總值指數(shù)折算成1978年水平，單位為億元。由于生活消費(fèi)能源沒(méi)有所對(duì)應(yīng)的GDP值［8］，為了更好的說(shuō)明CO2排放、能源消費(fèi)及GDP三者之間的關(guān)系，本文的研究中不涉及居民生活能源消費(fèi)及CO2排放。限于數(shù)據(jù)的可獲性，本文主要研究1995－2005期間主要年份1995年、2000年及2005年。

表1 九五、十五期間主要年份上海三次產(chǎn)業(yè)CO2、產(chǎn)業(yè)增加值及能源消耗數(shù)據(jù)

表2 1995－2005主要年份上海能源消費(fèi)CO2排放LMDI分解結(jié)果單位:萬(wàn)t

3.2 分解結(jié)果與分析

依據(jù)公式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)對(duì)上海市能源消費(fèi)CO2排放進(jìn)行分解，分解結(jié)果見(jiàn)下表:

1995－2000年期間，上海能源消費(fèi)CO2總排放增加2 435.8萬(wàn)t。2000－2005年期間，上海能源消費(fèi)CO2總排放增加4 621.8萬(wàn)t。從產(chǎn)業(yè)類別看，二產(chǎn)對(duì)上海能源消費(fèi)CO2排放貢獻(xiàn)率最高，主要因?yàn)楣I(yè)用能長(zhǎng)期占總用能的一半以上。2000－2005期間三產(chǎn)的CO2排放對(duì)CO2排放總量的貢獻(xiàn)上升到46.4%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000－2005期間上海交運(yùn)郵電業(yè)用能增長(zhǎng)了2.28倍，可見(jiàn)交通運(yùn)輸用能增長(zhǎng)迅猛是主要原因。一產(chǎn)的CO2排放量較小，且對(duì)總排放量的貢獻(xiàn)呈下降趨勢(shì)，2000－2005期間的貢獻(xiàn)率僅為0.4%。

表3 1995－2005上海三次產(chǎn)業(yè)CO2排放各分解因素貢獻(xiàn)率(%)

從分解效應(yīng)看，經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)和能源強(qiáng)度效應(yīng)始終分別是碳排放最大促進(jìn)因素和抑制因素。1995－2005年，上海生產(chǎn)總值增長(zhǎng)了3.1倍(以1978年不變價(jià)核算)。由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)依賴能源為之提供動(dòng)力，而CO2是能源部門主要排放氣體，經(jīng)濟(jì)的高位增長(zhǎng)必然導(dǎo)致CO2排放的快速增長(zhǎng)。在總產(chǎn)出效應(yīng)中，二產(chǎn)的貢獻(xiàn)高達(dá)87.5%和80.3%，說(shuō)明二產(chǎn)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)張是CO2主要排放來(lái)源。能源強(qiáng)度是單位生產(chǎn)總值的能源消耗量，該指標(biāo)可以綜合反映經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的能源利用效率。1995－2005年，上海能源強(qiáng)度降幅為41.2%(以1978年不變價(jià)核算)。在總能源強(qiáng)度效應(yīng)中，二產(chǎn)的貢獻(xiàn)高達(dá)100.4%和117.3%，說(shuō)明1995－2005期間的能源強(qiáng)度降低主要來(lái)源于二產(chǎn)能效的提高。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)在1995－2000期間減少CO2排放增量455.2萬(wàn)噸，主要因?yàn)?995－2000期間上海生產(chǎn)總值中，二產(chǎn)占比下降，三產(chǎn)占比上升，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化所致。但在2000－2005期間卻增加CO2排放增量161.2萬(wàn)t，則是由于2000－2005期間二產(chǎn)占比上升，三產(chǎn)占比下降，重工業(yè)化所致。在總產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)中，二產(chǎn)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一產(chǎn)和三產(chǎn)，為152.1%和268.5%，可見(jiàn)調(diào)整生產(chǎn)總值結(jié)構(gòu)中二產(chǎn)的比例對(duì)控制CO2排放非常重要。

產(chǎn)業(yè)排放系數(shù)效應(yīng)實(shí)際反映的是產(chǎn)業(yè)的能源結(jié)構(gòu)。該效應(yīng)在1995－2000期間增加CO2排放增量438.9萬(wàn)t，主要因?yàn)檫@一期間消費(fèi)的一次能源主要為煤炭和石油，其中煤炭占比一直保持在65%以上。但在2000－2005期間該效應(yīng)減少CO2排放增量774.9萬(wàn)t，則是因?yàn)?000－2005期間，上海一次能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比從65.7%下降到57.2%，天然氣占比從0.6%上升到3.4%。此外，上海外來(lái)電消費(fèi)量的增加也促進(jìn)了能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在總的產(chǎn)業(yè)排放系數(shù)效應(yīng)中，二產(chǎn)的貢獻(xiàn)最大，為102.8%和108.5%，主要因?yàn)槎a(chǎn)用能占能源消費(fèi)總量的一半以上，所以能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對(duì)二產(chǎn)CO2減排最顯著。

4 結(jié)論與建議

本文通過(guò)LMDI方法從經(jīng)濟(jì)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)排放系數(shù)四個(gè)方面對(duì)上海九五、十五期間主要年份的能源消費(fèi)CO2排放進(jìn)行了分解分析，為上海市制定碳減排政策提供了科學(xué)的依據(jù)。實(shí)證分析表明:1995－2005年期間經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張是上海市CO2排放增長(zhǎng)的主導(dǎo)因素，能源強(qiáng)度是抑制上海市CO2增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化有利于控制CO2排放，而重工業(yè)化與能源結(jié)構(gòu)的高碳化會(huì)增加CO2排放。雖然經(jīng)濟(jì)高位增長(zhǎng)主導(dǎo)CO2排放量的增加，但以經(jīng)濟(jì)停滯增長(zhǎng)換取低碳排放是不現(xiàn)實(shí)和難以接受的。因此在能源強(qiáng)度下降的同時(shí)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)對(duì)上海市CO2減排至關(guān)重要。從產(chǎn)業(yè)CO2排放各分解因素貢獻(xiàn)率看，第二產(chǎn)業(yè)的四個(gè)效應(yīng)貢獻(xiàn)率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一產(chǎn)和三產(chǎn)。未來(lái)上海碳減排的重點(diǎn)在第二產(chǎn)業(yè)，從本文分解的因素考慮:應(yīng)提高二產(chǎn)能源利用效率、優(yōu)化二產(chǎn)能源結(jié)構(gòu)、降低二產(chǎn)產(chǎn)值占比等。

值得提出的是，郭運(yùn)功等學(xué)者在研究中制作了上海CO2排放影響因素累積曲線，認(rèn)為1995－2006年上海能源結(jié)構(gòu)對(duì)CO2排放量的影響很小。而筆者的研究顯示:能源結(jié)構(gòu)先是增加CO2排放(1995－2000，貢獻(xiàn)率為8.9%)，而后減少CO2排放(2000－2005，貢獻(xiàn)率為－3.3%)。因此以1995年為基年制作累積排放曲線，兩種變動(dòng)趨勢(shì)相互抵消，會(huì)得出能源結(jié)構(gòu)對(duì)CO2排放量影響很小的錯(cuò)誤結(jié)論。實(shí)際上，使用低碳能源替代高碳能源對(duì)于上海實(shí)現(xiàn)CO2減排相當(dāng)重要。

依據(jù)實(shí)證結(jié)果及上海市情，筆者對(duì)上海未來(lái)碳減排的具體建議如下:

首先，依托西氣東輸一期和二期工程，提高天然氣在上海能源消費(fèi)中的比例。考慮電能是無(wú)碳清潔能，是轉(zhuǎn)化方便、輸送快捷的能源。建議增加電能在能源消費(fèi)中的份額:一方面，考慮加快太陽(yáng)能電站、風(fēng)電站建設(shè)，增加無(wú)碳電力的生產(chǎn);另一方面，在保障上海能源安全的前提下，適當(dāng)提高外來(lái)電比例。

其次，將分散燃燒的煤炭用于發(fā)電。由于大型發(fā)電鍋爐的燃燒效率高，依托先進(jìn)的超臨界、超超臨界技術(shù)，先進(jìn)燃煤發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率可以達(dá)到42%－45%。減少煤炭的分散燃燒可以大幅提高能源利用效率，集中煤炭用于發(fā)電可為日后實(shí)施二氧化碳捕捉與埋存奠定基礎(chǔ)。

再次，立足“兩個(gè)中心”的定位，依托國(guó)家相關(guān)政策，大力發(fā)展金融業(yè)和航運(yùn)業(yè)等高附加值、低能耗、低碳排放的第三產(chǎn)業(yè)，從而達(dá)到調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步淘汰落后產(chǎn)能的目標(biāo)。

最后，由于碳排放內(nèi)斂于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)角落，鑒于碳排放系統(tǒng)的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性，想要厘清碳之脈絡(luò)，需要編制上海碳排放清單。只有以翔實(shí)準(zhǔn)確的時(shí)間序列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，上海碳排放研究才能科學(xué)化、常態(tài)化，并為未來(lái)制定碳減排政策提供穩(wěn)定的、堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(編輯:溫武軍)

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AbstractEnergy use not provides only power for the economy，but also emits lots of carbon dioxide.The paper builds a Logarithmic Mean Divisia Index(LMDI)model to study the carbon emission mechanism of energy sector in Shanghai City between 1995 and 2005.From the perspectives of economic scale，industrial structure，energy intensity and industry carbon emission coefficient，the study shows:rapid economic growth dominates the carbon accumulation while decreasing energy intensity reduces the carbon emission significantly.The optimization of industrial structure and energy structure will better control the carbon emission，while industrialization and using more fossil energy will increase the carbon emission.Based on empirical result and actual conditions，the paper finally gives some suggestions on carbon reduction of Shanghai in future.

Key wordsenergy consumption;carbon dioxide emission;LMDI;Shanghai

Logarithmic Mean Divisia Index Model and the Carbon Emission Mechanism of Energy Sector in Shanghai

WANG Hong-tao
(School of Social Development and Public Policy，F(xiàn)udan University，Shanghai 200433，China)

X22

A

1002－2104(2010)05專－0143－04

2010-04-21

汪宏韜，碩士，主要研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì)、能源政策。