基于LMDI分解的中国多区域碳排放驱动因素分析

马晓明++包金梅++熊思琴

摘要：文章运用LMDI分解模型，综合利用我国30个省市区的宏观基础数据对全国和各区域在2004年-2009年和2009年-2014两个阶段的碳排放驱动因素進行了对比分析。研究发现，GDP总量效应和能源强度效应是全国碳排放增长的两大主要因素，产业结构效应和能源结构效应的减排作用较小。金融危机后，八大综合经济区中京津冀鲁、黄河中游、长江中游地区产业结果效应位列前三，除珠江中上游外各地区的能源结构效应依旧较小，远西部地区无论产业结构效应还是能源结构效应较金融危机前均得到大幅度优化和改善。

关键词：碳排放；驱动因素；多区域；LMDI

在定量研究二氧化碳排放的因素分解法中，通行的分解方法主要有指数分解方法IDA（Index Decomposition Analysis）和结构分解方法SDA（Structural Decomposition Analysis）。指数分解法IDA中的迪氏分解法LMDI（Logarithmic Mean Divisia Index）因运用指数平均权重方程可实现完全分解，在学术界中得到了广泛运用。邓吉祥等（2014）在研究1995年～2010年中国八大区域碳排放特征及其演变规律的基础上，采用LMDI分解方法探讨了中国碳排放区域差异变化的原因与规律。邹秀萍等（2013）运用LMDI分解法对中国1995年～2006年30个省市区人均碳排放的区域差别及其变化三个影响因子进行了定量分析。Li和Wu等（2014）、Wu和Zeng（2013）、刘源与李向阳等（2014）分别运用LMDI模型研究了中国中北西东四大地区、北京石景山区、厦门市的碳排放驱动因素。

总结来看，大部分研究者得到的结论是，二氧化碳排放量受到了经济发展、经济结构、能源结构和技术进步的影响，但对中国碳排放量的研究需要更加深入。一方面，现有的研究从时间序列来看一般是研究的一段较长的时间序列，并没有按照不同的经济周期进行划分。其次，由于数据可获得性的制约，LMDI的分解主要针对全国或某个省市的不同产业角度进行研究，对全国不同区域的对比分析较少。

本文依据金融危机爆发时间点从2004年～2009年、2009年～2014年两个阶段入手，将全国30个省市（不包含西藏、港澳台地区）划分为了8大经济综合区，从不同时间和空间两个维度对中国碳排放驱动因素进行对比分析。

一、 研究方法与数据处理

1. 研究方法。假定某地区经济部门的碳排放由若干个行业的碳排放组成，如公式（1）所示：

其中，Cpro为经济部门的碳排放总量，Ci为行业i终端能源消费的碳排放量，Q为该地区的GDP，Vi为i行业增加值占GDP的比重，有？撞iVi=1，Ii为行业i单位增加值能耗，Fi为行业i单位能耗碳排放。

基于公式（1），该地区某一时间段内经济部门的碳排放变化可以用公式2表示：

其中，？驻Cpro为经济部门的碳排放变化，T为某一时间段的期末年，0为初始年，CTpro和C0pro分别表示T年和0年经济部门的碳排放总量。？驻CQ为GDP变化引起的碳排放变化，反应GDP总量效应；？驻CV为行业增加值结构变化引起的碳排放变化，反映产业结构效应；？驻CI为各行业单位增加值能耗变化引起的碳排放变化，反应能源强度效应；？驻CF为各行业能源消费结构变化引起的碳排放变化，反映能源结构效应。

2. 数据处理。

（1）区域和时间划分。2008年金融危机后中国采取了一系列措施积极进行经济转型升级和结构性改变，中国经济已进入“新常态”。因此，从金融危机前后分阶段讨论中国碳排放的驱动因素显得尤为重要。本文选取时间轴为2004年～2014年，并以金融危机爆发时点为界划分为2004年～2009年和2009年～2014两个阶段。根据相关研究（刘勇，2015），本文将中国30个省市划分为新三大地带和8大经济综合区，如表1所示。

（2）碳排放量核算。本研究中二氧化碳排放量的核算范围为各省市行政边界内能源在加工转换过程中的火力发电和供热所产生的碳排放量，以及终端能源消费的碳排放量和因净调入电力而引起的间接碳排放的总和。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2006年制定的《温室气体清单指南》中提供的参考方法，本文将计算二氧化碳排放量的公式表达为：

其中，CO2表示估算的二氧化碳排放量；i=1，2，…，27分别表示30个省市能源平衡表中所涉及的27种能源；E为各种能源的投入消耗量；NCV为各种能源的平均低位发热量；CEF为碳排放系数；COF为碳氧化因子，反映了能源的氧化率水平；44和12分别为二氧化碳和碳的分子量，44/12表示将碳原子质量转换为CO2分子质量的转换系数。

二、 结果与分析

1. 中国碳排放驱动因素分析。

（1）2004年～2014年中国二氧化碳排放总量。如图1所示，2004年～2014年中国碳排放由5096Mt上升至10373Mt，2004年～2011年碳排放年均增速为10.19%，2012年～2014年年均增速下降至1.2%，由此可见近几年来中国碳减排成果显著。碳排放结构方面，各行业碳排放结构较为稳定，工业碳排放为第一大排放源，占比在73%左右，其次为生活居民消费10%左右，交通7%左右以及其他第三产业7%左右。碳强度方面，2009年后碳强度增速逐年放缓，2014年碳强度已下降至4.22吨/万元。碳密度方面，受中国长期的计划生育政策影响，2004年～2014年中国人口增长率稳定在0.5%左右，碳密度呈现与中国碳排放总量趋势相近态势，2012年～2014年碳密度增速放缓，由2011年的7.43吨/万人缓慢增长至2014年的7.58吨/万人。

（2）中国碳排放驱动因素分解。如图2所示，能源强度效应和GDP总量效应是中国碳排放增长的主要因素。我国的能源效率提升取得一定成效，能源强度效应的碳排放贡献率由2004年～2009年的72%下降至2009年～2014年的56%，对应累计增加碳排放由1 974Mt下降至1 144Mt。GDP总量效应呈现逐年扩大趋势，对碳排放贡献率由2004年～2009年的49%上升至2009年～2014年的85%，累计增加碳排放由1 334Mt上升至1 723Mt，现阶段GDP总量效应已超越能源强度效应成为碳排放第一大影响因素。随着我国产业结构的不断优化和升级，产业结构效应对碳排放的反向抑制作用日趋明显，碳排放贡献率由2004年～2009年的-13%扩大到2009年～2014年的-43%，累计减排量由355Mt增加至872Mt。由此可见，中国在金融危机后进行的经济结构调整取得了一定成效。但值得关注的是，能源结构效应的碳减排作用较为微弱，2004年～2009年能源结构效应碳排放贡献率仅为-7%，而在2009年～2014年能源结构效应不但未发挥对碳排放的反向抑制作用，反而增加碳排放38Mt。由此可得，中国的能源结构调整任重而道远。

2. 八大综合经济区碳排放驱动因素分析。

（1）2004年～2009年八大综合经济区碳排放驱动因素。总体来看，2004年～2009年中国八大综合经济区碳排放增量排名前三的为京津冀鲁、长江中游和黄河中游地区。碳排放驱动因素中，GDP总量效应和能源强度效应均对碳排放起到正向刺激作用，且对各区域碳排放变化的贡献率较大，贡献率范围分别为29%～54%和51%～147%；除远西部和长江中游地区以外，产业结构效应和能源结构效应均对各区域碳排放起到反向抑制作用，但贡献率较小。具体来看，GDP总量效应对全国碳排放影响排名前三的为黄河中游、京津冀鲁、和长江中游地区，增加的碳排放量分别为204Mt、186Mt、186Mt。能源强度效应对全国碳排放影响较大的为京津冀鲁、长江中游、长三角地区，增加的碳排放量分别521Mt、288Mt、257Mt。产业结构效应和能源结构效应对全国碳排放的减排效果较弱，值得注意的是，远西部地区无论产业结构效应还是能源结构效应均为正，对碳排放无抑制作用。

（2）2009年～2014年八大综合经济区碳排放驱动因素分解。2009年～2014年八大综合经济区碳排放增量排名前三的为黄河中游、远西部和京津冀鲁地区，碳排放驱动因素中GDP总量效应和能源强度效应对碳排放的增加依然起到关键作用。2008年金融危机过后，中国积极进行产业结构调整和升级，各地区的产业结构效应均对碳排放起到了反向抑制作用，贡献率从2004年～2009年的-14%～3%上升至-64%～-24%。各地区产业结构效应带来的减排量排名前三的为京津冀鲁、黄河中游、长江中游地区，对应减排量为207Mt、178Mt、121Mt。此外，由于我国各地区能源结构依然相对稳定，除珠江中上游外各地区的能源结构效应对碳排放贡献率仅为-14%～6%，能源结构效应带来的碳排放变动量与其他三大驱动因素相比依然较小。值得关注的是，与2004年～2009年相比，东北三省、黄河中游、珠江中上游三大区域的能源结构效应由负转正，说明此三区域的能源结构进一步恶化；而远西部地区无论产业结构还是能源结构效应与2004年～2009年相比都由正转负，说明远西部地区产业结构和能源结构在近年来均得到了优化和改善。

三、 结论和展望

本文对中国碳排放影响因素从全国和多区域两个空间维度，以及2004年～2009和2009年～2014两个时间维度进行了综合分析，得出的结论如下：

1. 全国层面来看，GDP总量效应和能源强度效应是碳排放增长的两大主要因素，产业结构效应在2009年～2014年对碳排放的抑制作用日趋显著，能源结构效应在两个阶段均较小。2004年～2009年，中国经济以粗放式发展模式快速增长，产业结构和能源结构对碳排放的抑制作用并不明显。2009年～2014年金融危机后随着中国积极进行产业结构调整和升级，产业结构效应对碳排放的抑制作用日趋显著。长期来看我国能源消费结构依然较为稳定，能源结构效应对碳减排的作用仍然较小。

2. 各区域在金融危机前后碳排放驱动因素的不同主要来自于经济规模效应和产业结构效应。京津冀鲁、长三角、黄河中游和长江中游四个区域的GDP总量效应对碳排放的正向刺激作用在金融危机前后均远高于其他地区，而该四个区域对中国经济的发展起着重要的支撑作用，因此政府应加强对这四个区域能源效率的提升，强化经济发展和能源消耗的脱钩效应。产业结构效应在抑制碳排放增长方面发挥了重要作用，金融危机后京津冀鲁、黄河中游、长江中游和远西部地区积极发展第三产业，大力扶持高新技术产业等低碳产业，产业结构效应对碳排放的抑制作用取得了突出效果。

3. 各区域在金融危机前后碳排放能源强度效应变化幅度不大，能源结构效应依旧较为微弱。大部分地区能源强度效应在两个时期中变化并不明显，这也意味着长期以来各区域的节能减排技术没有太大的实质性进展。因此，各地区应积极采取措施，加大对节能减排技术的投资，开发清洁能源的利用，提升能源开采、转换和使用效率。同时，各区域的能源结构效应较为微弱，政府应积极推进新能源和可再生能源的应用和发展。

随着近年来我国新能源和可再生能源政策的推进和发展目标的积极实施，能源结构效应对抑制二氧化碳排放增长仍有较大的发展空间。因此，继续优化产业结构、加大力度调整能源结构对我国经济与环境的协调发展至关重要。

参考文献：

[1] Li， H.and T.Wu， et al.Regional disparities and carbon outsourcing： The political economy of China's energy policy，2014，（66）：950-958.

[2] 刘勇.2014年我国区域经济发展与“十三五”时期区域发展总体思路——区域增长继续略有趋缓，但协调性继续提高，区域发展新空间正在形成[J].经济研究参考，2015，（22）：45-49.

[3] 刘源，李向阳，等.基于LMDI分解的厦门市碳排放强度影响因素分析[J].生态学报，2014，（9）：2378- 2387.

[4] 邓吉祥，刘晓，王铮.中国碳排放的区域差异及演变特征分析与因素分解[J].自然資源学报，2014，（2）：189-200.

[5] 邹秀萍，宋敦江.中国碳排放的区域差异及驱动因素分解分析[J].生态经济，2013，（1）：52-55.

基金项目：美国能源基金会项目“关于碳交易对深圳经济、能源、环境影响的研究”（项目号：G-1311-19359）；深圳市绿色低碳发展基金会项目（项目号：DTYJ/EF/001）。

作者简介：马晓明（1962-），男，汉族，黑龙江省齐齐哈尔市人，北京大学深圳研究生院环境与能源学院教授、博士生导师，研究方向为环境规划与管理、环境金融、碳交易；包金梅（1991-），女，汉族，重庆市人，北京大学深圳研究生院环境与能源学院硕士生，研究方向为环境金融、碳交易；熊思琴（1995-），女，汉族，重庆市人，北京大学深圳研究生院环境与能源学院硕士生，研究方向为环境金融、碳交易。

收稿日期：2017-06-10。