孫荃等

[摘 要]基于我國能源相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）提供的缺省因子法，對全國2000—2012年45個行業(yè)部門及30個省區(qū)的二氧化碳排放總量進行估算，分析其時空特征。2012年我國碳排放總量為260413.02萬噸，年均增長率為7.77%，2012年碳排放強度為0.489噸/萬元GDP。電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)為碳排放量最大的部門，2002年占總碳排放的34.96%，之后一直處于34%～37%。山東、內(nèi)蒙古、河北的碳排放占全國碳排放總量的22.92%，是我國碳排放量最多的3個地區(qū)；寧夏、山西、內(nèi)蒙古是我國碳排放強度最大的3個地區(qū)，寧夏、山東、福建等地的碳排放強度減小率均小于3.50%。利用散點分布關(guān)系說明碳排放強度影響因素的作用導向，經(jīng)濟總量、科技水平、居民消費水平的提高可以促進碳排放強度的降低。建議采取加快推進能源革命、強化科技創(chuàng)新和推廣、逐步控制碳排放總量等碳減排政策。

[關(guān)鍵詞]能源消費；二氧化碳排放；時空特征；行業(yè)部門；中國

[中圖分類號]F062.1 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-8372（2015）03-0039-05

Analysis of temporal and spatial characteristics of carbon dioxide emissions from Chinas energy consumption industries

SUN Quan， ZHOU Jing-yue， YAN Yan， ZHANG Pei-dong， GUO Hao， SONG Kai-hui

（College of Environment and safety Engineering， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266042， China）

Abstract：We calculate the total amount of CO2 emissions in Chinas 45 industry sectors and 30 provinces from 2000-2012 to analyze the spatial characteristics by using IPCC reference method on the basis of statistical data from Chinese energy consumption. In 2012， the total amount of CO2 emission of China is 2，604，130，200 ton， and the average annual growth rate is 7.77%； the carbon emission intensity is 0.489ton per ten thousand Yuan GDP. The industries of electricity and heat production and supply are the largest source of carbon emissions， accounting for 34.96% of the total amount of carbon emissions of 2002， and this ratio has maintained at 34% ～37% until 2012. Shandong， Inner Mongolia and Hebei emitted the largest amount of carbon， accounting for 22.92% of the whole country. Ningxia， Shanxi and Inner Mongolia have the largest carbon intensity. The rate of carbon intensity of Ningxia， Shandong and Fujian is less than 3.50%. Explaining the function of carbon intensity by using scatter distribution relationship shows that the growth of aggregate economy， technological level and the level of household consumption can contribute to reduce the strength of carbon emission. So we suggest accelerating the energy revolution， strengthening the innovation and promotion of science and technology to control the total amount of carbon emissions step by step.

Key words：nergy consumption； CO2 emissions； temporal and spatial characteristics； industry sector； China

一、引言

有關(guān)能源的消費及其引致的碳排放問題研究現(xiàn)已成為影響人類社會發(fā)展和全球政治經(jīng)濟格局的重大戰(zhàn)略課題[1]。為了應(yīng)對全球氣候變化，實現(xiàn)已制定的節(jié)能減排目標，需要科學地分析能源消費與二氧化碳排放的時間及地域分布特征。目前，國內(nèi)外部分學者對二氧化碳排放問題進行了研究。Lantz和Feng、Pendo Kivyiro等[2-3]利用線性回歸方法，以加拿大、部分非洲國家為研究對象，研究了人均GDP、人口、技術(shù)、能源消費、經(jīng)濟發(fā)展、外商投資與碳排放之間的關(guān)系。Justice Tei Mensah、Atef Saad Alshehry、Chor Foon Tang、Zihui Yang等[4-7]以非洲6個新興經(jīng)濟體、沙特阿拉伯、越南、印度為研究對象，運用協(xié)整及格蘭杰檢驗方法、格蘭杰因果關(guān)系檢驗?zāi)Ｐ图坝邢驘o環(huán)圖等方法，分析了能源消費、經(jīng)濟增長、能源價格、外商投資與碳排放及彼此間的關(guān)系。

Shi-Chun Xu等、鄧吉祥等[8-9]利用LMDI方法，分析能源結(jié)構(gòu)、能源強度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟總量、人口規(guī)模等因素對能源消費碳排放的影響，研究表明，經(jīng)濟產(chǎn)出是影響碳排放的最主要因素，其次為人口規(guī)模、能源結(jié)構(gòu)，城鎮(zhèn)化、能源消費、二氧化碳排放之間存在一個長期的雙向相關(guān)關(guān)系，按部門講，工業(yè)部門為最主要的碳排放源，工業(yè)行業(yè)中碳排放貢獻從大到小依次為電力生產(chǎn)、石油加工及煉焦、金屬冶煉及壓延、化學制造、非金屬礦產(chǎn)品。Shaojian Wang等[10]利用1995—2011年中國省域面板數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)中國人均碳排放由東部沿海地區(qū)經(jīng)中部地區(qū)至西部地區(qū)漸次降低。于瀟等、馬大來、馮宗憲、陳志建等[11-14]對中國各省區(qū)的碳排放績效、能源碳排放和經(jīng)濟增長的關(guān)系、人均碳排放的空間格局等進行了探索與研究。李新等[15-16]采用政府間氣候變化專門委員會（IPCC）《國家溫室氣體清單指南》碳排放數(shù)學模型，測算了2001—2010年中國及各省電力能源消費碳排放量和碳排放強度，研究了省際碳排放強度時空演變和差異性特征、電能消費碳排放強度的演變特征和產(chǎn)業(yè)間差異性。查冬蘭和周德群[17]在對中國28個省區(qū)近10年能源利用效率進行差異性分析的基礎(chǔ)上，研究了能源消耗導致的地區(qū)間人均二氧化碳排放的差別。曾賢剛等[18]利用IPCC缺省排放系數(shù)和省區(qū)能源消費數(shù)據(jù)計算了省區(qū)碳排放，并分析了各省排放的變化趨勢及減排對策。

現(xiàn)有研究多立足于國家層面，集中于對碳排放影響因素的分析，對省域?qū)用妗⑿袠I(yè)層面碳排放核算的研究逐漸增多，但仍不足以支持區(qū)域減排策略的形成以及國家對碳排放重點行業(yè)的控制，難以為我國完善減排政策體系提供足夠的理論參考。本文收集國家及地區(qū)層面、各行業(yè)部門的能源消費量，測算與能源消費相關(guān)的二氧化碳排放總量、碳排放強度，分析其時空特征。利用散點分布關(guān)系說明碳排放強度影響因素的作用導向，并提出相應(yīng)的碳減排政策建議。

二、我國碳排放測算方法及數(shù)據(jù)來源

（一）測算方法

考慮中國尚未公布適合本國的特定碳排放系數(shù)且相關(guān)技術(shù)統(tǒng)計資料不完善，本文擬采用2006年IPCC《指南》第二卷中提供的參考方法，對我國全部45個行業(yè)及30個省區(qū)（西藏自治區(qū)的數(shù)據(jù)缺失，本文暫不考慮）的二氧化碳排放量進行測算。本文依照《中國能源統(tǒng)計年鑒》統(tǒng)計口徑，將能源消費種類劃分為煤炭、焦炭、原油、汽油、柴油、煤油、燃料油、天然氣八類。采用終端能源消費量加上為生產(chǎn)電力和熱力耗用的化石能源作為計算二氧化碳排放的能源消費量，忽略運輸和輸配的能源損失量。各種能源的折標煤系數(shù)和二氧化碳排放系數(shù)如表1所示。具體計算公式如下：

其中，Cit表示第t年i省區(qū)二氧化碳排放總量；Eijt表示第t年i省區(qū)j類能源的實物消費量；δi表示i類能源的能源轉(zhuǎn)換因子，根據(jù)凈發(fā)熱值將燃料轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一能源單位；ηi表示第i類能源的碳排放系數(shù)。44/12表示將碳原子質(zhì)量轉(zhuǎn)換為二氧化碳分子質(zhì)量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

表1 各種能源的折標準煤系數(shù)和二氧化碳排放系數(shù)

能源種類 折標準煤系數(shù) 二氧化碳排放系數(shù)（t/tce）

煤炭

焦炭

原油

汽油

柴油

煤油

燃料油

天然氣 0.7143kgec/kg

0.9714kgec/kg

1.4286kgec/kg

1.4714kgec/kg

1.4571kgec/kg

1.4714kgec/kg

1.4286kgec/kg

1.3300kgec/m3 0.7476

0.1128

0.5854

0.5532

0.3416

0.5931

0.6176

0.4479

注：數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒2013》及IPCC研究結(jié)果

（二）數(shù)據(jù)來源

本文計算用到的能源、經(jīng)濟、人口、教育、消費、科技等數(shù)據(jù)均來自國家統(tǒng)計局國家數(shù)據(jù)中的年度數(shù)據(jù)[19]和地區(qū)數(shù)據(jù)[20]。

三、我國碳排放時空特征分析

（一）我國碳排放總量

本文利用2000—2012年能源消費數(shù)據(jù)核算的碳排放量比利用一次能源消費核算的碳排放量高，高出的百分比范圍為9%～14%。中國各類能源消費的碳排放及碳排放總量，皆從2002年開始快速增長（見圖1），碳排放總量由2002年的114353.37萬噸增長到2012年的260413.02萬噸，年均增長率為7.77%。煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣等能源消費的碳排放在總量中的占比，2002年依次為71.11%、1.18%、16.49%、2.67%、0.70%、3.34%、2.99%、1.52%，2012年依次為72.31%、1.66%、14.99%、2.54%、0.66%、3.24%、1.25%、3.35%。

2012年我國萬元GDP碳排放為0.489噸，比2000年降低了54.63%，比2002年降低了48.82%，2000—2012年，我國萬元GDP碳排放的年均減小率為5.90%。

圖1 中國能源消費的二氧化碳排放

（二）我國分行業(yè)碳排放特征分析

本文核算了全部45大類行業(yè)2000—2012年的碳排放量（見圖2），其中，電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)為碳排放量最大的部門，2000年占總碳排放量的29.78%，2002年達到34.96%，之后一直處于34%～37%之間。石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)的碳排放量居于次位，2000年占總碳排放量的17.19%，2004年達到20.84%，之后保持在20%左右，2012年達到最大，占比為21.87%。中國分行業(yè)碳排放量前11位的行業(yè)部門的碳排放量在碳排放總量中的比重，2000年為86.64%，且持續(xù)增大，到2012年增大到92.95%。生活消費中2001—2004年的部分能源消費數(shù)據(jù)缺失，核算的碳排放數(shù)據(jù)偏小。

2000—2012年中國分行業(yè)碳排放量前11位的行業(yè)部門中，碳排放量年均增長率最大的是有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，其年均增長率為11.41%。其次為石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，年均增長率為9.12%。電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的年均增長率為8.79%，位居第三。煤炭開采和洗選業(yè)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)、黑色金屬冶煉及硣延加工業(yè)的碳排放年均增長率分別為7.77%、7.70%、7.51%。造紙及紙制品業(yè)、化學原料及化學制品制造業(yè)、其他行業(yè)的年均增長率分別為5.99%、5.32%、5.27%。非金屬礦物制品業(yè)及生活消費的碳排放年均增長率相對較小，分別為4.52%、4.04%。

圖2 二氧化碳排放量前11位的行業(yè)部門

（三）我國省域碳排放特征分析

2012年山東、內(nèi)蒙古、河北的碳排放總量依次為30640.60萬噸、20725.96萬噸、19926.05萬噸，占全國碳排放總量的22.92%，是我國碳排放量最多的3個省份，其2000—2012年的碳排放年均增長率分別為12.19%、14.90%、7.78%，增長率分別位列全國各省增長率的第5、第3、第16。青海是2012年我國碳排放量最小的省份，碳排放1452.12萬噸，占全國碳排放總量的0.47%，碳排放年增長率為10.75%，位列第8。海南、寧夏的碳排放年均增長率分別為17.23%、16.43%，是我國碳排放年均增長率最大的兩個地區(qū)。

2012年北京、廣東、福建的萬元GDP碳排放分別為0.199噸、0.286噸、0.333噸，是我國萬元GDP碳排放最少的3個地區(qū)，2000—2012年，其萬元GDP碳排放的年均減小率分別為10.09%、5.42%、2.36%。2012年寧夏、山西、內(nèi)蒙古的萬元GDP碳排放分別為2.101噸、1.605噸、1.305噸，是我國萬元GDP碳排放最多的3個地區(qū)，2000—2012年，其萬元GDP碳排放的年均減小率分別為0.72%、7.26%、3.98%。其他萬元GDP碳排放較大的省份地區(qū)包括新疆、貴州、甘肅、陜西、青海、黑龍江、河北。除海南外，我國省域萬元GDP碳排放減小率較小的地區(qū)為寧夏、山東、福建、廣西、新疆、陜西、云南，年均減小率小于3.50%。

我國2012年碳排放量排位前十的省份地區(qū)依次為山東、內(nèi)蒙古、河北、江蘇、山西、遼寧、廣東、河南、浙江、陜西，其碳排放占全國碳排放總量的59.00%。我國省域碳排放強度呈由東部沿海地區(qū)向其他地區(qū)輻射減小的趨勢。我國2000—2012年省域碳排放強度如圖3所示。

圖3 中國省域二氧化碳排放強度

四、我國碳排放時空特征的影響因素分析

使用2005—2012年我國30個省份地區(qū)的萬元GDP碳排放與各地的城鎮(zhèn)化水平共240組數(shù)據(jù)，以及2000—2012年我國30個省份地區(qū)的萬元GDP碳排放，結(jié)合各地的人均碳排放量、經(jīng)濟總量、第二產(chǎn)業(yè)比重、居民消費水平、國內(nèi)專利申請授權(quán)項、技術(shù)市場成交額、教育經(jīng)費共390組歷史數(shù)據(jù)，繪制散點分布圖（見圖4）。

我國省域萬元GDP碳排放隨其城鎮(zhèn)化水平的提高而減小，城鎮(zhèn)化水平小于60.00%時，因地區(qū)基礎(chǔ)條件及城鎮(zhèn)化模式的不同，其萬元GDP碳排放降低的特點有所差異；大于60.00%后，各地碳排放強度及變化趨勢逐漸統(tǒng)一。萬元GDP碳排放與人均碳排放具有同向變化關(guān)系，且碳排放強度降低到一定程度后，其散點分布趨于集中。隨著第二產(chǎn)業(yè)比重的增加，地區(qū)碳排放強度呈增長趨勢，第二產(chǎn)業(yè)比重小于0.38時，各地的碳排放強度及變化趨勢較為相近；當比重大于0.38后，隨著產(chǎn)業(yè)比重的增加，產(chǎn)業(yè)豐富度增加，地區(qū)碳排放強度出現(xiàn)較大差異。各省域萬元GDP碳排放與經(jīng)濟總量、居民消費水平、國內(nèi)專利申請授權(quán)項、教育經(jīng)費皆呈反向變化，隨變量因素值的增長，因變量因素值的變化率變小。萬元GDP碳排放與技術(shù)市場成交額無法用對數(shù)關(guān)系表達，線性關(guān)系表示亦不適用，技術(shù)市場成交額增加的初始階段，碳排放強度迅速降低，之后的變化則趨于緩慢。

圖4 碳排放強度與部分影響因素的散點分布關(guān)系

五、促進我國碳減排的政策建議

我國的碳減排行動任重而道遠，需要全社會的共同參與。建議加強宣傳，使廣大社會團體及個人充分認識氣候變化問題的復雜性、長期性、嚴重性，樹立低碳經(jīng)濟意識。建立專項資金，以低碳服務(wù)團體、文化傳播媒介為主體，開展廣泛有效的低碳宣傳活動。

電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)為碳排放量最大的部門，我國應(yīng)加快推進能源生產(chǎn)和消費革命，全面推進新能源發(fā)展，穩(wěn)定擴大可再生能源發(fā)電及液體燃料產(chǎn)業(yè)規(guī)模。激勵生物質(zhì)清潔發(fā)電技術(shù)研發(fā)及發(fā)電過程的能源多級梯度利用，重點拓展風電利用模式，大幅增加太陽能發(fā)電材料及技術(shù)的研發(fā)投入，加緊地熱發(fā)電、海洋能發(fā)電的示范與開發(fā)。建立系統(tǒng)的新能源管理體系，將新能源利用與節(jié)能目標相結(jié)合，改善能源消費結(jié)構(gòu)，提升能源利用效率，降低能源消費過程的碳排放。

科技研發(fā)與技術(shù)推廣對降低碳排放強度具有重要作用，建議建立更系統(tǒng)更活躍的科技創(chuàng)新體系，建立通暢的科研交流平臺，以政府引導為輔，積極培育與支持產(chǎn)學研科技創(chuàng)新鏈。嚴格規(guī)范技術(shù)市場秩序，完善產(chǎn)權(quán)保護體制，促進技術(shù)轉(zhuǎn)化。切實降低產(chǎn)品的能耗強度，增加物料利用率。

我國省級行政區(qū)劃較多，各地社會經(jīng)濟條件及碳排放情況皆有差異，應(yīng)以碳排放量大的行業(yè)、地區(qū)以及碳排放強度大的地區(qū)為重點，試行或落實碳核算、碳認證、能源管理等碳減排及節(jié)能管理措施。激勵與處罰并重，推動低碳技術(shù)在生產(chǎn)及消費中的利用。以重點碳排放行業(yè)為主體，組織針對性的技術(shù)研發(fā)，切實降低碳排放強度，逐步控制碳排放總量。

賈俊松，范英，吳曉華.全球能源消費的空間差異及影響因素分析[J].資源科學，2011，33（5）：14-18.

Lantz V， Feng Q. Assessing income， population， and technology impacts on CO2 emissions in Canada： wheres the EKC[J]. Ecological Economics， 2006， 57（2）： 229-238.

Kivyiro P， Arminen H. Carbon dioxide emissions， energy consumption， economic growth， and foreign direct investment： Causality analysis for Sub-Saharan Africa[J]. Energy， 2014（74）： 595-606.

Mensah J T. Carbon emissions， energy consumption and output： A threshold analysis on the causal dynamics in emerging African economies[J]. Energy Policy， 2014（70）： 172-182.

Alshehry A S， Belloumi M. Energy consumption， carbon dioxide emissions and economic growth： The case of Saudi Arabia[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2015（41）： 237-247.

Tang C F， Tan B W. The impact of energy consumption， income and foreign direct investment on carbon dioxide emissions in Vietnam[J]. Energy， 2015（79）： 447-454.

Yang Z， Zhao Y. Energy consumption， carbon emissions， and economic growth in India： Evidence from directed acyclic graphs[J]. Economic Modelling， 2014（38）： 533-540.

Xu S C， He Z X， Long R Y. Factors that influence carbon emissions due to energy consumption in China： Decomposition analysis using LMDI[J]. Applied Energy， 2014（127）： 182-193.

鄧吉祥，劉曉，王錚.中國碳排放的區(qū)域差異及演變特征分析與因素分解[J].自然資源學報，2014，29（2）：189-200.

Wang S， Fang C， Guan X， et al. Urbanisation， energy consumption， and carbon dioxide emissions in China： A panel data analysis of Chinas provinces[J]. Applied Energy， 2014（136）： 738-749.

于瀟，孫猛.中國省際碳排放績效及2020年減排目標分解[J].吉林大學社會科學學報，2015，55（1）：57-65.

馬大來，陳仲常，王玲.中國省際碳排放效率的空間計量[J].中國人口·資源與環(huán)境，2015，25（1）：67-77.

馮宗憲，陳志偉.區(qū)域能源碳排放與經(jīng)濟增長的脫鉤趨勢分析[J].華東經(jīng)濟管理，2015，29（1）：50-54.

陳志建，王錚，孫翊.中國區(qū)域人均碳排放的空間格局演變及俱樂部收斂分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2015，29（4）：24-29.

李新，王海濱，陳朝鎮(zhèn)，劉泉，于曉菡.中國電力能源碳排放強度的時空演變及省際間差異性[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2015，29（1）：43-47.

李新，王海濱，陳朝鎮(zhèn)，劉泉，于曉菡.我國電力能源消費碳排放強度的演變特征及產(chǎn)業(yè)間差異性[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014，28（7）：7-11.

查冬蘭，周德群.地區(qū)能源效率與二氧化碳排放的差異性—基于Kaya因素分解[J].系統(tǒng)工程，2007，5（11）：65-71.

曾賢剛，龐含霜.我國各省區(qū)CO2排放狀況、趨勢及其減排對策[J].中國軟科學，2009（S1）：64-70.

中華人民共和國國家統(tǒng)計局.國家數(shù)據(jù)—年度數(shù)據(jù)[EB/OL].[2015-05-02].http：//data.stats.gov.cn/workspace/index？m=hgnd.

中華人民共和國國家統(tǒng)計局.國家數(shù)據(jù)—地區(qū)數(shù)據(jù)—分省年度數(shù)據(jù)[EB/OL].[2015-04-28].http：//data.stats.gov.cn/workspace/index？m=fsnd.

[責任編輯 張桂霞]