徐士瑩1,楊加猛1,劉梅娟

(1.南京林業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院,江蘇 南京 210037;2.浙江農(nóng)林大學 經(jīng)濟管理學院,浙江 臨安 311300)

1 引言

我國從2007年起已成為世界第一大碳排放國,2015年我國CO2排放量高達9084.62×106t[1]。隨著國際社會對氣候變化問題的日益重視,節(jié)能減排逐漸成為全球共識。我國《能源生產(chǎn)與消費革命戰(zhàn)略(2016—2030)》明確提出，2020年我國國內(nèi)單位生產(chǎn)總值CO2排放量比2015年下降18%,2021—2030年國內(nèi)單位生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年下降60%—65%[2]。我國進一步強調(diào)推進綠色發(fā)展,建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)濟體系,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系[3]。國際上巨大的碳減排壓力和國內(nèi)生態(tài)文明建設(shè)的要求均促使我國必須不斷加強節(jié)能減排力度。2015年,我國造紙及紙制品業(yè)CO2排放量約占輕工業(yè)CO2排放總量的18.46%,僅次于紡織服裝業(yè)的34.65%[4,5]。毋庸置疑,減少CO2排放是我國造紙和紙制品業(yè)綠色發(fā)展的必然選擇。

近年來，基于節(jié)能減排視角對CO2動態(tài)排放的研究涉及CO2排放與經(jīng)濟增長的關(guān)系、CO2排放和碳排放強度的影響因素分解、碳減排潛力研究等多個領(lǐng)域。在研究CO2排放與經(jīng)濟增長的關(guān)系方面,主要有脫鉤關(guān)系分析[6]、環(huán)境庫茲涅茨曲線研究[7]等;在碳減排潛力研究方面,主要有基于長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)(Long-range Energy Alternatives Planning Ssystem,LEAP)模型的情景分析[8]、蒙特卡洛動態(tài)模擬研究[9]等;在研究CO2排放影響因素分解方面,主要有可拓展的隨機性環(huán)境影響評估(Stochastic Impacts by Regression on Population,Affluence,and Technology,STIRPAT)模型[10]、灰色關(guān)聯(lián)度分析[11]、對數(shù)均值迪式分解法(Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI)模型等。就能源消耗量、CO2排放量、碳排放強度驅(qū)動因素的分解研究來看,由于LMDI模型適用于變量較少或涉及時間序列數(shù)據(jù)分析,且具有全分解、無殘差、加和分解和乘積分解結(jié)果一致性等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。對LMDI模型，Ang首先提出了LMDI分解分析法應(yīng)用指南[12]。之后,學者們利用LMDI模型分析了不同國家、區(qū)域、行業(yè)的能源消耗、CO2排放量、碳排放強度的影響因素。Muangthai、Jiang等利用LMDI模型分別對泰國2000—2011年、美國1990—2014年電力行業(yè)CO2排放的影響因素進行了分解,研究表明泰國電力行業(yè)CO2排放最大貢獻因子是經(jīng)濟增長,電力強度是主要抑制因子[13];對美國的電力行業(yè)的研究,認為不同的驅(qū)動因子在不同年份對美國電力行業(yè)CO2排放的影響是不同的,表明使用低排放燃料、提高電力轉(zhuǎn)換效率可降低CO2的排放水平[14]。Achour等利用LMDI方法分析了突尼斯交通部門1985—2014年能源消耗的影響因素,研究表明能源強度在降低能耗方面發(fā)揮了主導作用[15]。Hu等采用LMDI分解法研究了影響澳大利亞建筑業(yè)1990—2012年碳生產(chǎn)率變化的因素,發(fā)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新是提高碳生產(chǎn)率的主要因素[16]。近年來,針對我國區(qū)域或行業(yè)層面碳排放影響因素的研究日益受到重視。例如,Yu運用LMDI方法研究了我國2000—2014年碳排放的變化情況,發(fā)現(xiàn)能源貿(mào)易可優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)從而減少碳排放[17];Zhu等對京津冀地區(qū)2005—2013年的交通運輸業(yè)的CO2排放進行了LMDI分解,發(fā)現(xiàn)在天津和河北的能源強度對交通運輸業(yè)CO2排放的影響一直呈負面作用,但北京卻為正面作用[18];孟彥菊[19]、江方利[20]分別對云南省和四川省的碳排放變化進行了LMDI分解,結(jié)果表明能源強度是碳排放的最大抑制因子。在行業(yè)層面,張小平等對甘肅農(nóng)業(yè)碳排放影響因素LMDI的分解研究表明,經(jīng)濟增長對農(nóng)業(yè)碳排放具有促進作用,而生產(chǎn)效率卻有抑制作用[21]；陸菊春等研究了我國建筑業(yè)碳排放變化影響,發(fā)現(xiàn)建設(shè)規(guī)模對碳排放量起最大的正向作用,而能源強度起最大的負向作用[22]。

上述研究揭示了不同層面的碳排放驅(qū)動因素對碳排放量的影響,為區(qū)域或行業(yè)制定科學有效的碳減排策略提供了依據(jù)。但現(xiàn)有研究成果中關(guān)于我國造紙及紙制品業(yè)碳排放驅(qū)動因素的研究相對缺乏。本文結(jié)合Kaya恒等式,運用LMDI模型對我國造紙及紙制品業(yè)CO2排放的驅(qū)動因子進行分解,旨在探討各驅(qū)動因素對CO2排放變化的影響程度,并結(jié)合能源結(jié)構(gòu)的情景分析,探求我國造紙及紙制品業(yè)節(jié)能減排的可行路徑,為行業(yè)的綠色發(fā)展提供有價值的參考。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

造紙及紙制品業(yè)的能源消耗實物量數(shù)據(jù)來源于2000—2015年《中國統(tǒng)計年鑒》中的“按行業(yè)分能源消耗量”,并依據(jù)《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》中各種能源的碳排放系數(shù)[23],核算出造紙及紙制品業(yè)的碳排放量。造紙及紙制品業(yè)的工業(yè)產(chǎn)值及從業(yè)人員年平均人數(shù)的數(shù)據(jù)來源于2000—2015年《中國統(tǒng)計年鑒》中的“按行業(yè)分規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)主要指標”。

2.2 研究方法

本文采用碳排放系數(shù)法核算造紙及紙制品業(yè)能源消耗產(chǎn)生的CO2排放量,統(tǒng)計時將該行業(yè)消耗的能源劃分為煤炭、石油、天然氣、一次電力及其他,公式為:

C=ΣiCi=Σiei×μi

(1)

基于Kaya模型和LMDI分解方法,將造紙及紙制品業(yè)能源消耗產(chǎn)生的CO2排放量分解為能源消費結(jié)構(gòu)、碳排放系數(shù)、能源強度、經(jīng)濟發(fā)展和勞動力,擴展公式為:

C=Σici=Σiciei×eiE×eIV×IVp×P

(2)

式中,C為造紙及紙制品業(yè)碳排放總量(106t);ci為各種能源的碳排放量(106t);ei為各種能源的消耗量(106t、m3、kW·h);μi為第i種能源的碳排放系數(shù)(kgCO2/kg、kgCO2/m3、kgCO2/kW·h);E為能源消費總量(106tce);IV為造紙及紙制品業(yè)產(chǎn)值(億元);P為造紙及紙制品業(yè)從業(yè)人員年平均人數(shù)(萬人)。

令：fi=ciei,ESi=eiE,EI=EIV,ED=IVP,PL=P,則擴展公式轉(zhuǎn)換為:

C=∑ifi×ESi×EI×ED×PL

(3)

式中,fi為每種能源的碳排放系數(shù);ESi為第i種能源消耗量與能源消耗總量的比值,反映造紙及紙制品業(yè)的能源消費結(jié)構(gòu);EI為能源消費總量與造紙及紙制品業(yè)產(chǎn)值的比值,反映行業(yè)的能源強度;ED為造紙及紙制品業(yè)人均產(chǎn)值,反映行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展水平;PL為造紙及紙制品業(yè)的勞動力供給。由此,將造紙及紙制品業(yè)CO2排放量影響因素分解為碳排放系數(shù)效應(yīng)(fi)、能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)(ESi)、能源強度效應(yīng)(EI)、經(jīng)濟發(fā)展效應(yīng)(ED)和勞動力供給效應(yīng)(PL)。由于能源碳排放系數(shù)不變,即△fi=0,則基于加和分解法的造紙及紙制品業(yè)CO2排放變化值公式為：

△C=Cj-Ci=△CESi+△CEI+△CED+△CPL

(4)

式中,Ci為造紙及紙制品業(yè)基期CO2排放量;Cj為第j期CO2排放量;△C為CO2排放的變化值。根據(jù)LMDI因素分解模型核算出能源消費結(jié)構(gòu)效應(yīng)、能源強度效應(yīng)、經(jīng)濟發(fā)展效應(yīng)、勞動力供給效應(yīng)分別求出造紙及紙制品業(yè)CO2排放量的影響變化值,公式為:

(5)

(6)

(7)

(8)

3 實證分析

3.1 造紙及紙制品業(yè)CO2排放分析

我國造紙及紙制品業(yè)從2000年開始飛速發(fā)展,紙和紙板的需求不斷上升,2000—2015年紙和紙板產(chǎn)量年均復合增長率為10.44%[24],產(chǎn)量增加導致能源消耗總量年均復合增長率達到5.68%[5],碳排放量也隨之增加,核算結(jié)果見表1。

由表1可知,我國造紙及紙制品業(yè)的碳排放總量從2000年的64.21×106t上升到2015年的152.46×106t,年均復合增長率為5.93%。而英國造紙行業(yè)的碳排放量2014年比2008年下降了42.0%[25];加拿大2005—2011年的造紙業(yè)碳排放量下降了21.0%;巴西2010年已基本實現(xiàn)造紙業(yè)溫室氣體的零排放[26]?？梢?與歐洲國家的造紙工業(yè)碳排放量相比,我國造紙及紙制品業(yè)的碳排放總量仍呈現(xiàn)增高趨勢。但我國該行業(yè)的能源強度與碳排放強度總體均呈下降趨勢,表明能源利用效率有所提高。自2003年開始該行業(yè)的碳排放強度低于我國整體碳排放強度,到2015年兩者下降幅度分別達到了73.07%和58.17%。如與德國2011年造紙工業(yè)的碳排放強度1.60t/萬美元相比[27](若按當年匯率核算為0.24t/萬元),我國造紙及紙制品業(yè)2015年碳排放強度仍高達1.09t/萬元。因此,作為我國能源密集型行業(yè),高能耗、高排放的現(xiàn)實情況仍要求該行業(yè)進一步加強節(jié)能減排的工作力度。

表1 我國造紙及紙制品業(yè)碳排放情況

注:GDP數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局官網(wǎng)。

根據(jù)前述數(shù)據(jù)和式(1)可核算出我國各能源的CO2排放貢獻率。其中,占能源消耗總量75%以上的煤炭對造紙及紙制品業(yè)CO2排放的貢獻率最高,基本保持在60%左右;其次為電力,其CO2排放貢獻率均在35%以上,兩者的CO2排放量之和占整個造紙及紙制品業(yè)的CO2排放總量的95%以上,而石油和天然氣的CO2排放貢獻率之和在4%以下。據(jù)歐洲紙業(yè)聯(lián)盟CEPI(Confederation Of European Paper Industries)的數(shù)據(jù)顯示,2015年歐洲造紙工業(yè)的生物質(zhì)能源消耗已達到57.70%,天然氣消耗約占34.66%,煤炭只占3.92%[28],其中荷蘭造紙工業(yè)2009年起天然氣能源消耗已約占97%[29]。相比歐洲國家的造紙工業(yè),我國造紙及紙制品業(yè)的能源消費結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主,天然氣、生物質(zhì)能源利用率低,能源消費結(jié)構(gòu)尚有較大的優(yōu)化空間。

3.2 造紙及紙制品業(yè)CO2排放驅(qū)動因素分析

根據(jù)造紙及紙制品業(yè)CO2排放量核算結(jié)果,基于式(5)—(8)對我國造紙及紙制品業(yè)CO2排放量進行LMDI分解,計算出各影響因素對CO2排放量變化的影響效應(yīng),結(jié)果見表2。

表2 造紙及紙制品業(yè)CO2排放影響因素分解結(jié)果(2000—2015年)

注:2012年、2013年的從業(yè)人員年平均人數(shù)數(shù)據(jù)缺失,由SPSS曲線預(yù)測得到。

能源消費結(jié)構(gòu)因素:從表2可見,能源消費結(jié)構(gòu)因素對造紙及紙制品業(yè)的CO2排放量有一定的抑制作用,2003—2004年、2005—2007年、2008—2009年、2011—2013年我國造紙及紙制品業(yè)能源消費結(jié)構(gòu)因素與CO2排放量均呈負相關(guān)關(guān)系,2012—2013年達到負向最大(-3.65×106tCO2)。從能源消費結(jié)構(gòu)因素的累計變化情況來看,雖然我國能源消費結(jié)構(gòu)對CO2排放量的貢獻為正,但是也僅僅只有3.47×106tCO2,占總體累計變化的3.70%左右,說明能源消費結(jié)構(gòu)因素對CO2排放量只有微弱的正效應(yīng)。究其原因,主要是造紙及紙制品業(yè)在“十二五”期間積極響應(yīng)國家節(jié)能減排號召,一定程度上改善了能源的消費結(jié)構(gòu)。2015年該行業(yè)煤炭能源消耗量比2014年減少了約1.14×106tce,比2013年減少了4.52×106tce,而天然氣能源消耗量同比約增加了0.45×106tce和1.06×106tce。

能源強度因素:能源強度反映能源利用效率的高低,是造紙及紙制品業(yè)的CO2排放量的主要抑制因素。2000—2015年,除2004—2005年、2012—2013年外,我國其余年份的造紙及紙制品業(yè)能源強度因素對CO2排放量都起抑制作用,2007年能源強度因素對CO2排放量抑制最強,為-27.90×106t,且累計變化值高達-137.45×106t。從總體趨勢看來,能源強度因素對造紙及紙制品業(yè)CO2排放量的抑制呈起伏波動趨勢,說明造紙及紙制品業(yè)的能源利用效率不穩(wěn)定,行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)仍需進一步改進。未來隨著節(jié)能減排技術(shù)逐漸趨于成熟并得到普及應(yīng)用,預(yù)期能源效率會逐步提高并趨于穩(wěn)定。

經(jīng)濟發(fā)展因素:經(jīng)濟發(fā)展是驅(qū)動我國造紙及紙制品業(yè)CO2排放量增加的關(guān)鍵因素。除了2002—2003年、2004—2005年、2011—2013年造紙及紙制品業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展因素與CO2排放量呈負相關(guān)外,研究期內(nèi)其余年份的經(jīng)濟發(fā)展因素與CO2排放量均呈正相關(guān),且經(jīng)濟發(fā)展帶來的CO2排放的增長量均高于對應(yīng)時期總效應(yīng)帶來的CO2排放的增長量。其中,經(jīng)濟發(fā)展的累計變化值為190.49×106t,遠高于總效應(yīng)的累計變化值93.69×106t。這一結(jié)果主要是由于需求帶動發(fā)展導致的。進入21世紀后,造紙及紙制品業(yè)快速發(fā)展,人們對紙產(chǎn)品種類和數(shù)量的需求隨著生活水平的提高而不斷增加,導致造紙及紙制品業(yè)CO2排放量隨之增加。

勞動力供給因素:2000—2015年,我國勞動力供給因素與CO2排放量在多數(shù)年份均呈正相關(guān),只是勞動力供給效應(yīng)的累計變化值小于經(jīng)濟發(fā)展效應(yīng)的累計變化值,且低于總效應(yīng)的累計變化值,可見勞動力供給因素對CO2排放增長量的影響程度小于經(jīng)濟發(fā)展因素。由于造紙及紙制品業(yè)的快速發(fā)展,2014年之前行業(yè)從業(yè)人員不斷增加,但其素質(zhì)與工作技能尚不能滿足行業(yè)的綠色發(fā)展需求,因此勞動力供給仍是影響造紙及紙制品業(yè)CO2排放量增長的因素之一。

3.3 基于能源消費結(jié)構(gòu)的碳減排情景分析

根據(jù)以上分析可知,目前我國造紙及紙制品業(yè)的能源強度處于下降的態(tài)勢,碳減排效應(yīng)明顯且穩(wěn)定,但能源消耗結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主,且對碳減排的作用并不穩(wěn)定。為了進一步明確能源消費結(jié)構(gòu)效應(yīng)的碳減排潛力,本文就能源消耗結(jié)構(gòu)設(shè)置基準情景和低碳情景,對2016—2030年我國造紙及紙制品業(yè)的碳排放狀況進行了預(yù)測。在基準情景下,造紙及紙制品業(yè)CO2排放量根據(jù)2000—2015年數(shù)據(jù)利用SPSS進行曲線擬合,選擇擬合優(yōu)度最高為0.956的逆方程曲線模型,預(yù)測2016—2030年該行業(yè)的CO2排放量。在低碳情景下,我國造紙及紙制品業(yè)的能源消費總量由工業(yè)產(chǎn)值與能源強度得到。其中,工業(yè)產(chǎn)值同樣利用SPSS進行曲線擬合,選擇擬合度較高為0.971的線性方程模型,預(yù)測2016—2030年的工業(yè)產(chǎn)值。同時,為避免能源強度效應(yīng)對碳減排的影響,假設(shè)能源強度與2015年相同。在該行業(yè)的能源消耗結(jié)構(gòu)上,2020年設(shè)定煤炭占58%、天然氣占10%、石油占17%、非化石能源占15%[31];2030年設(shè)定非化石能源消耗比重占22%(以上)、煤炭消耗比重占49%(以內(nèi))、天然氣占13%(以上)、石油占16%[32]。據(jù)此,對基準情景和低碳情景下造紙及紙制品業(yè)的碳排放情況進行情景預(yù)測,結(jié)果見表3。

表3 造紙及紙制品業(yè)碳排放的情景預(yù)測結(jié)果

由表3可見,在基準情景之下,2020年和2030年我國造紙及紙制品業(yè)能源消耗產(chǎn)生的CO2排放量將分別達到198.19×106t和263.70×106t,同期對應(yīng)的碳排放強度分別為1.04t/萬元和0.93t/萬元;在低碳情景之下,該行業(yè)2020年和2030年能源消耗產(chǎn)生的CO2排放量分別達到了141.59×106t和207.08×106t,分別比基準情景減少了56.60×106t和56.62×106t,減排貢獻率分別為28.56%和21.47%,碳排放強度分別下降到0.75 t/萬元和0.73t/萬元。參考《能源生產(chǎn)與消費革命戰(zhàn)略(2016—2030年)》中“2020年國家碳排放強度比2015年下降18%，2030年國家碳排放強度比2005年下降65%”的發(fā)展目標[2],若造紙及紙制品業(yè)2020年碳排放強度比2015年下降18%，2030年碳排放強度比2005年下降65%,則2020—2030年該行業(yè)碳排放強度應(yīng)在0.89t/萬元以下。由表3可知,2020—2030年通過改善能源消費結(jié)構(gòu),該行業(yè)碳排放強度均在0.75t/萬元以下,超額完成發(fā)展目標。但情景分析表明,2020年以后我國的碳減排貢獻率逐漸降低。這說明盡管能源消費結(jié)構(gòu)有較大的碳減排潛力,但能源強度仍是碳排放的主要抑制因素,如對兩者進行合理調(diào)整,或可達到更好的減排效果。

4 結(jié)論與建議

4.1 研究結(jié)論

本文利用LMDI分解模型探究了影響我國造紙及紙制品業(yè)CO2排放的因素,并通過改善能源消費結(jié)構(gòu)預(yù)測了該行業(yè)的CO2減排潛力。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),2000—2015年我國造紙及紙制品業(yè)CO2排放量總體呈上升趨勢,經(jīng)濟發(fā)展因素是驅(qū)動該行業(yè)CO2排放量增加的最大因素,其次是勞動力因素。相對而言,該行業(yè)CO2排放的主要抑制因素是能源強度因素。能源結(jié)構(gòu)因素對造紙及紙制品業(yè)CO2排放量的增加雖然有微弱的正效應(yīng),但對CO2排放量的增加有明顯的抑制作用。在低碳情景之下,2020年、2030年我國造紙及紙制品業(yè)的CO2減排量分別為56.60×106t和56.62×106t,能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的效果明顯,碳減排潛力較大。

4.2 節(jié)能減排建議

加強政策實施力度,提高造紙企業(yè)節(jié)能減排意識。發(fā)展低碳經(jīng)濟是生態(tài)文明建設(shè)的重要途徑,政府應(yīng)加強節(jié)能減排政策的實施力度,完善CO2排放計量和監(jiān)測體系,推動建立企業(yè)能源消耗和CO2排放信息披露制度,嚴格監(jiān)察企業(yè)的能耗和排放情況,淘汰或整改不合格企業(yè)。企業(yè)之間應(yīng)保持良性競爭,經(jīng)濟效益和生態(tài)效益并重;納入造紙及紙制品業(yè)碳排放權(quán)交易市場的企業(yè),應(yīng)率先公布排放信息和減排行動措施。此外,加強對從業(yè)人員素質(zhì)和技能的培養(yǎng)與提升,強化他們的節(jié)能減排意識。

創(chuàng)新行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù),進一步降低能源強度。先進的工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備是造紙及紙制品業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要條件。我國造紙及紙制品業(yè)應(yīng)借鑒國外先進經(jīng)驗,發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn),改進余熱余壓回收技術(shù)和設(shè)備等,對減排效果好、應(yīng)用前景廣闊的關(guān)鍵技術(shù)或設(shè)備組織規(guī)?；茝V或生產(chǎn)。此外,造紙及紙制品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)進一步加強與高校、科研院所合作,引進國外造紙行業(yè)先進的低碳生產(chǎn)技術(shù),研發(fā)經(jīng)濟適用的低碳生產(chǎn)技術(shù),加快建立政產(chǎn)學研用有效結(jié)合的機制。

改善行業(yè)能源供給結(jié)構(gòu),優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)。目前煤炭仍是我國造紙及紙制品業(yè)的主要能源,并將在較長時期內(nèi)發(fā)揮作用,因此需改善煤炭能源供給質(zhì)量和利用效率,制定更嚴格的煤炭能源質(zhì)量標準和監(jiān)督管理體系,逐步減少并全面禁止劣質(zhì)散煤的直接燃燒,推進煤炭高效清潔利用。同時,減少消耗煤炭能源,如以油代煤或以氣代煤;在木材原料獲取和加工過程中,回收樹皮、木屑等生物質(zhì)能源;在制漿過程中,有效回收黑液作為生物質(zhì)資源;在紙產(chǎn)品處置階段提高廢紙回收率,將廢紙一部分作為制漿原料,另一部分作為生物質(zhì)能源,投入到制漿造紙生產(chǎn)過程中。通過上述措施優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu),推動清潔能源或生物質(zhì)能源成為造紙及紙制品業(yè)的能源增量主體。

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