李 荔畢 軍楊金田嚴(yán) 剛

(1.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210093;2.中國(guó)環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012)

我國(guó)二氧化硫排放強(qiáng)度地區(qū)差異分解分析＊

李 荔1畢 軍1楊金田2嚴(yán) 剛2

(1.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210093;2.中國(guó)環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012)

本文在分析我國(guó)SO2排放現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,運(yùn)用LMD I方法系統(tǒng)地分解了中國(guó)1997-2007年各省市自治區(qū)的SO2排放強(qiáng)度,并進(jìn)行了東、中、西地區(qū)差異分解分析。為分析減排政策對(duì)排放強(qiáng)度變化的影響,對(duì)各地區(qū)1997-2000年、2001-2005年,及2006-2007年的排放強(qiáng)度進(jìn)行了分解。分析結(jié)果顯示:在能源強(qiáng)度變化、排放強(qiáng)度變化和排放系數(shù)變化這三個(gè)引起SO2排放強(qiáng)度變化的主要影響因素中,能源強(qiáng)度變化對(duì)我國(guó)SO2排放強(qiáng)度變化起到了最為顯著的作用;我國(guó)SO2排放強(qiáng)度存在較為明顯的地區(qū)差異,在不同的地區(qū),SO2排放強(qiáng)度變化的主要影響因素不完全一致;近十年來(lái),能源強(qiáng)度變化導(dǎo)致的SO2排放強(qiáng)度削減量和排放系數(shù)變化引起的SO2年均排放強(qiáng)度變化率從東部向西部遞增;從十五時(shí)期開(kāi)始,東、中、西三個(gè)地區(qū)的年均排放強(qiáng)度開(kāi)始下降,排放系數(shù)變化開(kāi)始使排放強(qiáng)度降低。因此,要把提高能源利用效率作為重要工作方向。建議按照東、中、西地區(qū)不同的實(shí)際情況實(shí)行靈活的減排政策。

地區(qū)差異;二氧化硫;分解分析;LMD I

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和能源消費(fèi)不斷攀升,我國(guó)大氣環(huán)境形勢(shì)面臨著十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物為特征的傳統(tǒng)煤煙型污染依然嚴(yán)重,臭氧和顆粒物細(xì)粒子等二次污染問(wèn)題又接踵而至。能源的高效、清潔利用和大氣環(huán)境保護(hù)問(wèn)題已被提上重要議事日程。二氧化硫是酸雨的主要前體物,經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化形成硫酸鹽還會(huì)引起區(qū)域范圍的Pm2.5污染,是我國(guó)現(xiàn)階段大力控制的主要大氣污染物。

二氧化硫排放強(qiáng)度是考量單位產(chǎn)出的環(huán)境成本的重要指標(biāo),也是二氧化硫控制的重要指標(biāo)。但是影響二氧化硫排放強(qiáng)度的因素是多方面,必須了解影響二氧化硫排放強(qiáng)度的主要因素,才能制定具有針對(duì)性的污染控制策略。本文基于LMD I分解分析方法對(duì)我國(guó)整體及東部、中部和西部地區(qū)的SO2排放強(qiáng)度分別進(jìn)行了系統(tǒng)的分解分析,以期找出我國(guó)整體和各地區(qū)SO2排放強(qiáng)度的主要影響因素,理清不同時(shí)期各地區(qū)SO2排放強(qiáng)度影響因素的變化情況。在此基礎(chǔ)上提出各地區(qū)的二氧化硫減排的建議,為制定更為有效和經(jīng)濟(jì)的二氧化硫減排政策提供參考。

1 基于LMD I的二氧化硫排放強(qiáng)度分解

20世紀(jì)70代石油危機(jī)以后,為了解工業(yè)能源消費(fèi)變化的機(jī)制,許多新方法應(yīng)運(yùn)而生,其應(yīng)用研究也層出不窮。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),分解分析法已成為近二十年來(lái)能源及其引起的環(huán)境問(wèn)題領(lǐng)域的重要研究方法[1]。

因素分解法有很多種不同的形式,但最基本也得到了廣泛應(yīng)用的是拉氏因素分解法和迪氏因素分解法。Hulten[2]對(duì)指數(shù)分解法作了詳細(xì)的說(shuō)明;Boyd等[3]分別提出了算數(shù)平均的Divisia指數(shù)法(AMD I)的乘法和加法形式;Howarth等[4]和Park[5]對(duì)該方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化改進(jìn);Ang和Liu[6]提出了對(duì)數(shù)平均的Divisia指數(shù)法。2004年,在回顧評(píng)價(jià)分解分析方法的發(fā)展歷程和應(yīng)用后,B.W.Ang提出了推薦方法,指出LMD I方法具有不包括不能解釋的殘差項(xiàng)、乘法分解的結(jié)果有加法特性、加法分解和乘法分解之間存在簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系、分部門(mén)效應(yīng)加總與總效應(yīng)保持一致的特點(diǎn),因此更適合于能源強(qiáng)度變動(dòng)的區(qū)域因素分析[7]。2007年,又出現(xiàn)了有效處理零值和負(fù)值的方法,消除了LMD I法唯一在運(yùn)用中的不足[8-9]。因此改進(jìn)的LMD I法目前被認(rèn)為是較精確的指數(shù)分析法。在Ang的文獻(xiàn)發(fā)表后,相關(guān)實(shí)證文獻(xiàn)通常采用LMD I指數(shù)分解法,該方法同時(shí)也在新西蘭、美國(guó)和加拿大等官方報(bào)告中被廣泛使用。

到目前為止的各類(lèi)分解研究,主要是對(duì)一些基本指標(biāo)的概念進(jìn)行考察,其在應(yīng)用領(lǐng)域、指示指標(biāo)類(lèi)系、分解方案等方面各有不同。分解中通常以總排放強(qiáng)度作為指示指標(biāo),參照了工業(yè)能源需求的分解,越來(lái)越多的影響因子被包含進(jìn)分解之中。這些影響因子包括部門(mén)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源排放因子,還有部門(mén)能源強(qiáng)度等。研究中涉及到的氣體排放類(lèi)型以CO2為主,也有SO2和NOX。研究得出的結(jié)論基本一致:能源強(qiáng)度是使得排放量及排放強(qiáng)度減小的主要因素[10-21]。

1.1 LMD I模型

作為近年來(lái)研究能源引起的環(huán)境問(wèn)題的重要方法——的對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)法(LMD I)于2000年正式被Ang提出。其基本理論如以下公式所描述:

1.2 二氧化硫排放強(qiáng)度分解

基于上述LMD I方法基本理論,本文假定SO2排放強(qiáng)度的變化是由已知的可解釋的影響因子造成的,即地區(qū)能源強(qiáng)度,地區(qū)的能源排放系數(shù),地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用LMDI分解分析的加法分解法,得出下面的公式:自治區(qū)一次能源消費(fèi)的SO2排放強(qiáng)度變化情況。用于本研究的數(shù)據(jù)主要包括各省市自治區(qū)的GDP數(shù)據(jù)、一次能源消費(fèi)、各省市自治區(qū)的SO2排放數(shù)據(jù)。其中,各省市自治區(qū)的GDP數(shù)據(jù)來(lái)源于各年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。一次能源消費(fèi)包括煤炭的消費(fèi)量、原油的消費(fèi)量和天然氣的消費(fèi)量。各省市自治區(qū)的一次能源消費(fèi)數(shù)據(jù)來(lái)自各年度的《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。各省市自治區(qū)的SO2排放情況包括SO2排放總量、工業(yè)SO2排放量、工業(yè)SO2排放量中生產(chǎn)工藝中排放的、工業(yè)SO2去除量其中燃料燃燒中去除的,這些數(shù)據(jù)來(lái)自歷年的《中國(guó)環(huán)境年鑒》。

2.2 二氧化硫排放強(qiáng)度

我國(guó)SO2排放量和排放強(qiáng)度都存在比較明顯的地區(qū)差異。如圖1所示。山東、河南、河北、內(nèi)蒙古、山西、貴州、遼寧、江蘇、廣東、四川十個(gè)省市自治區(qū)的SO2排放總量占30個(gè)省市(由于數(shù)據(jù)原因,此處未包括臺(tái)灣和西藏)SO2排放總量的56.4%。東部地區(qū)按排放強(qiáng)度從低到高排序分別為北京、海南、廣東、上海、浙江、天津、江蘇、福建、山東、河北、遼寧;中部地區(qū)按排放強(qiáng)度從低到高排序分別為黑龍江、吉林、湖北、安徽、湖南、河南、江西、山西;西部地區(qū)按排放強(qiáng)度從低到高排序分別為云南、四川、新疆、廣西、陜西、青海、甘肅、重慶、內(nèi)蒙古、寧夏、貴州。

圖1 我國(guó)2007年SO2排放量和排放強(qiáng)度分布

其中G為地區(qū)SO2排放強(qiáng)度,Q為SO2排放量,Y為地區(qū)GDP值,E為地區(qū)一次能源消費(fèi)總量,I為地區(qū)能源強(qiáng)度,Qi為地區(qū)i種燃料燃燒導(dǎo)致的SO2排放量,Ei為地區(qū)i種燃料的消費(fèi)量,ei為i種燃料的SO2排放系數(shù),Mi為i種燃料在地區(qū)一次能源消費(fèi)中的比例,Gi為i種燃料對(duì)應(yīng)的SO2排放強(qiáng)度。

2 我國(guó)二氧化硫排放強(qiáng)度分解分析

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文主要分析我國(guó)1997-2007年這十年30個(gè)省市

據(jù)圖2顯示,我國(guó)不同地區(qū)的SO2排放強(qiáng)度基本上呈現(xiàn)出梯度排列的情況,層次比較清晰,但其中山西明顯偏高。因此,對(duì)不同地區(qū)分別進(jìn)行排放強(qiáng)度的分解分析,進(jìn)而根據(jù)不同地區(qū)的具體情況制定相應(yīng)的減排政策是非常有意義的。

2.3 1997-2007年SO2排放強(qiáng)度變化分解分析

運(yùn)用LMD I分解分析方法進(jìn)行分析,1997-2007年我國(guó)的SO2排放強(qiáng)度分解情況如圖3所示,分地區(qū)分解的詳細(xì)情況見(jiàn)表1?？傮w說(shuō)來(lái),能源強(qiáng)度變化即對(duì)總的SO2排放強(qiáng)度減小起到了最為顯著的作用,這與上文所總結(jié)的國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的結(jié)論是一致的。從平均值來(lái)看,1997-2 0 0 7年我國(guó)各省市能源強(qiáng)度變化導(dǎo)致SO2排放強(qiáng)度減小,數(shù)值為84.53t/萬(wàn)元;排放系數(shù)變化也導(dǎo)致SO2排放強(qiáng)度減小,數(shù)值為18.59t/萬(wàn)元;能源結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致SO2排放強(qiáng)度增加,數(shù)值為13.21t/萬(wàn)元。

圖2 我國(guó)2007年各地區(qū)SO2排放強(qiáng)度梯度

圖3 我國(guó)1997-1999年SO2排放強(qiáng)度分解

表1 1997-2007年我國(guó)排放強(qiáng)度分地區(qū)分解分析

不同地區(qū)的SO2排放強(qiáng)度變化的主要影響因素不完全相同。東部地區(qū)的主要影響因素是能源強(qiáng)度變化和排放系數(shù)變化;中部和西部地區(qū)的主要影響因素是能源強(qiáng)度變化。能源強(qiáng)度變化(ΔGint)有從東部地區(qū)向西部地區(qū)遞減的趨勢(shì),這應(yīng)該跟東部地區(qū)能源強(qiáng)度原來(lái)就比較小有關(guān)。而事實(shí)上,1997年,東部、中部和西部地區(qū)的排放強(qiáng)度分別為1.29、2.81和3.53萬(wàn)t/萬(wàn)元,的確符合上述推斷。2007年,東部、中部和西部地區(qū)的能源強(qiáng)度分別下降到0.94、1.50和1.87萬(wàn)t/萬(wàn)元。因此,從全國(guó)的角度來(lái)考慮,在中部和西部地區(qū)削減能源強(qiáng)度是比較經(jīng)濟(jì)的。從排放系數(shù)變化(ΔGemf)來(lái)看,東部地區(qū)其減排效應(yīng)最為顯著,排放系數(shù)變化幾乎和能源強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)相當(dāng);西部排放系數(shù)變化也使總的排放強(qiáng)度下降;只有中部地區(qū)排放系數(shù)變化還引起了排放強(qiáng)度增加。2007年,東部、中部和西部地區(qū)的排放系數(shù)分別為57.48、69.73和116.41t/萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。因此,從全國(guó)的角度來(lái)考慮,在西部地區(qū)削減能源強(qiáng)度是比較經(jīng)濟(jì)的。能源結(jié)構(gòu)變化(ΔGmix)有從東部地區(qū)向西部地區(qū)遞增的趨勢(shì),這表明東部地區(qū)在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方面走在中國(guó)的前列。

2.4 分時(shí)間段SO2排放強(qiáng)度變化分解分析

為了考查減排政策的影響,可以分時(shí)間段作分解分析,取1997-2000年,2001-2005年,2006-2007年三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行分析。這樣設(shè)定時(shí)間段是因?yàn)镾O2減排政策從十五時(shí)期開(kāi)始提出,而國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃更是把SO2減排作為了一項(xiàng)約束性指標(biāo)。運(yùn)用LMD I分解分析方法,結(jié)果如表2所示:

表2 我國(guó)SO2排放強(qiáng)度分階段分地區(qū)分解年平均情況

年均排放強(qiáng)度增量變化趨勢(shì)如下:九五時(shí)期,年均排放強(qiáng)度增量從東部地區(qū)向西部地區(qū)遞增,且都為正值。從十五時(shí)期開(kāi)始,三個(gè)地區(qū)的年均排放強(qiáng)度增量都成為了負(fù)值。這是一大突破,是二氧化硫減排工作得到切實(shí)推行的體現(xiàn)。十一五期間,東部、中部、西部年均排放強(qiáng)度增量遞減。這表明西部在十一五時(shí)期二氧化硫減排取得了顯著的成果。

事實(shí)上,十五時(shí)期開(kāi)始,我國(guó)的確推行了不少有力的二氧化硫減排相關(guān)的政策。2000年,《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》被再次修訂,對(duì)防治火電廠和其他大中型企業(yè)排放二氧化硫提出了比較嚴(yán)格的要求,并建立了大氣污染物排放的總量控制制度,把二氧化硫納入其中;2002年,頒布了《燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策》和《兩控區(qū)酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計(jì)劃》;2003年,發(fā)布了《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》,修訂了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,并由此全面開(kāi)征了二氧化硫排污費(fèi)。十一五時(shí)期二氧化硫減排工作更是得到了高度的重視。《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出了削減二氧化硫排放總量10%的目標(biāo),是一條具有法律效力的要求。為完成此目標(biāo),國(guó)務(wù)院授權(quán)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局與各省及幾大電力公司簽訂了“十一五”二氧化硫排放總量削減目標(biāo)責(zé)任書(shū)。

年均的變化趨勢(shì):從“九五”到“十五”再到“十一五”,東部地區(qū)的年均基本保持不變;中部和西部地區(qū)則都是在九五時(shí)期有比較明顯的削減效果,而到了“十五”時(shí)期,勢(shì)頭仍然保持,但力度大大減弱。年均的變化趨勢(shì):從十五時(shí)期開(kāi)始,排放系數(shù)的變化使得排放強(qiáng)度減小,這是一大突破。此外,東、中、西部年均的削減速率也不同。西部削減速率最大,中部次之,東部居最后。年均的變化趨勢(shì):西部地區(qū)年均在“十五”時(shí)期大為改進(jìn),中部進(jìn)步較小,東部出現(xiàn)輕微退步。目前三個(gè)地區(qū)的年均相差不多。

3 結(jié)論與建議

總結(jié)上述二氧化硫排放強(qiáng)度分解分析,可以得出如下結(jié)論:

第一,影響我國(guó)SO2排放強(qiáng)度的三個(gè)主要因素——能源強(qiáng)度、排放系數(shù)和能源結(jié)構(gòu)中,能源強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。十年來(lái),能源強(qiáng)度變化和排放系數(shù)變化都使得排放強(qiáng)度下降,對(duì)減排工作起到了積極的作用。而能源結(jié)構(gòu)變化使得排放強(qiáng)度增加,起到了反作用。

第二,不同地區(qū)的SO2排放強(qiáng)度變化的主要影響因素不完全相同。能源強(qiáng)度減小是中西部地區(qū)的排放強(qiáng)度減小的主要影響因素。而東部地區(qū)除了能源強(qiáng)度減小外,排放系數(shù)削減也是排放強(qiáng)度減小的主要影響因素。

第三,近十年的能源強(qiáng)度導(dǎo)致的削減量從東部地區(qū)向西部地區(qū)遞增,但是到目前為止,東部、中部和西部地區(qū)的能源強(qiáng)度仍然存在明顯的梯度,東部地區(qū)的最低,西部地區(qū)最高。東部地區(qū)排放系數(shù)削減對(duì)能源強(qiáng)度的影響最為顯著,西部排放系數(shù)變化也使總的排放強(qiáng)度下降,只有中部地區(qū)排放系數(shù)變化還引起了排放強(qiáng)度增加,但從2007年的水平來(lái)看,西部遠(yuǎn)落后于東部和中部地區(qū)。能源強(qiáng)結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致的削減量有從西部地區(qū)向東部地區(qū)遞增的趨勢(shì),這表明東部地區(qū)在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方面走在中國(guó)的前列。

第四,從“十五”時(shí)期開(kāi)始,東、中、西三個(gè)地區(qū)的年均排放強(qiáng)度增量都成為了負(fù)值。這是二氧化硫減排工作得到切實(shí)推行的體現(xiàn)?！笆晃濉逼陂g,東部、中部、西部年均排放強(qiáng)度增量均為負(fù),且呈遞減趨勢(shì)。中部和西部地區(qū)的年均在九五時(shí)期有比較明顯的效果,到了“十五”時(shí)期,勢(shì)頭仍然保持,但力度大大減弱。各地區(qū)的也從“十五”時(shí)期開(kāi)始變?yōu)樨?fù)值,其中西部削減速率最大,中部次之,東部居最后。排放系數(shù)變化引起的年均排放強(qiáng)度變化率從東部向西部遞增。西部地區(qū)年均在“十五”時(shí)期大加改進(jìn),中部一直保持著小的進(jìn)步,東部有了小的退步。目前三個(gè)地區(qū)的年均相差不多。

基于上述分析,能源強(qiáng)度減小是導(dǎo)致SO2排放強(qiáng)度減小的主要原因,因此為實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,要把提高能源利用效率作為重要的工作方向。目前我國(guó)在能源強(qiáng)度的控制上與國(guó)際水平相比還存在著很大的差距,有待于技術(shù)進(jìn)步或科技創(chuàng)新等來(lái)進(jìn)一步降低能源強(qiáng)度。其次,按照東部、中部和西部來(lái)劃分環(huán)境污染減排的區(qū)域是具有可操作性的。針對(duì)不同的地區(qū)實(shí)行靈活的減排政策,將有效減少總減排成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)考慮,各地區(qū)都應(yīng)從各方面著手,以促進(jìn)能源強(qiáng)度的削減。從目前的情況來(lái)看,加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整應(yīng)該作為中、西部地區(qū)的發(fā)展策略。降低能源消費(fèi)的排放系數(shù)應(yīng)當(dāng)作為西部地區(qū)的發(fā)展策略。能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)該作為東、中、西地區(qū)都應(yīng)采取的發(fā)展策略。

(編輯:劉文政)

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AbstractBased on a residual-free decomposition analysis method(LMD Imethod)as well as the current situation of SO2emission,this paper analyzes SO2emission intensity of China’s provinces,municipalities and autonomous regions from 1997 to 2007,and tries to find out the differences among the eastern,central and western regions.In order to see the emission reduction policies’i mpact on the changes of emission intensity,decomposition is also made in all 3 regions for the periods of 1997-2000,2001-2005 and 2006-2007.Overall,energy intensity change hasplayed amost significant role in reducing SO2emissions intensity;China’s SO2emission intensity is different from region to region,and so are its the main factor;emission intensity increment caused by energy intensity change aswell as annual average rate of emission intensity increment caused by emission coefficient change increase from east to west;since 2001,the annual average emission intensity began to decrease,and the emission coefficient began to make emission intensity decrease;the reduction of emission intensity caused by energy intensity change mainly happen during 1997-2000.Therefore,energy efficiency improvement should be vigorously promoted.Flexible emission reduction policies are suggested in accordance with actual situations of distinct regions in China.

Key wordsregional differences;sulfur dioxide;decomposition analysis;LMD I

Decomposition Analysis of Regional SO2Em ission Intensity in China

LI L i1B I Jun1YANG Jin-tian2YAN Gang2
(1.State KeyLaboratory of Pollution Control and Resource Reuse,School of Environment,NanjingUniversity,Nanjing Jiangsu 210093,China;2.Chinese Academy for Environmental Planning,Beijing 100012,China)

X321

A

1002-2104(2010)03專-0034-05

2010-01-07

李荔,碩士,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境政策。

畢軍,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境經(jīng)濟(jì)。

＊國(guó)家環(huán)境保護(hù)部環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(No.200809074)