天津市交通CO2排放的測(cè)算與因素分解

姬文哲，趙 濤

（天津大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部，天津 300072）

天津市十二五發(fā)展規(guī)劃中提出，加快國(guó)家低碳城市試點(diǎn)建設(shè)，加快建設(shè)以低碳排放為特征的工業(yè)、建筑和交通體系。因此實(shí)現(xiàn)交通CO2減排對(duì)天津建設(shè)低碳城市非常關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)影響交通CO2排放的因素進(jìn)行了研究。PAPAGIANNAKI等［1］使用 LMDI模型對(duì)希臘乘用汽車(chē)CO2排放量進(jìn)行因素分解發(fā)現(xiàn)，希臘乘用汽車(chē)CO2排放增加是由希臘人均汽車(chē)數(shù)量的快速增加引起的。LOO等［2］的因素分解結(jié)果表明，收入增長(zhǎng)是導(dǎo)致客運(yùn)交通CO2排放增長(zhǎng)的主要因素。張明等［3］運(yùn)用LMDI分解方法對(duì)北京、上海、廣州3個(gè)城市的交通能耗進(jìn)行比較分析，得出影響北京客運(yùn)交通能耗的主要因素是人均每天出行次數(shù)，其次是機(jī)動(dòng)化出行比例；影響上海的主要因素是城鎮(zhèn)人口，其次是平均單次出行距離；影響廣州的主要因素是城鎮(zhèn)人口，其次是人均每天出行次數(shù)。

筆者對(duì)2004—2011年天津交通CO2排放量進(jìn)行核算，并以2004年為基年，應(yīng)用LMDI模型對(duì)影響天津市交通CO2排放量進(jìn)行因素分解，最后對(duì)天津市交通減排提出對(duì)策建議。

1 交通CO2排放量計(jì)算方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 交通CO2排放量計(jì)算方法

天津市交通CO2排放量的計(jì)算公式如下:

式中:C為交通CO2排放量；i為能源種類(lèi)；Ei為交通業(yè)第i種能源的消費(fèi)量；Di為第i種能源對(duì)標(biāo)準(zhǔn)煤的折算系數(shù)；Fi為第i種能源的碳排放系數(shù)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

筆者收集了2004—2011年天津市交通GDP和天津市常住人口數(shù)據(jù)，同時(shí)收集了2004—2011年交通業(yè)煤炭、石油、電力的消費(fèi)量，并統(tǒng)一折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。天津市交通業(yè)的能源消費(fèi)中天然氣所占的比例非常小，因此筆者未將天然氣計(jì)算在內(nèi)。以煤炭、石油、電力三者折算后的標(biāo)準(zhǔn)煤總量作為天津市交通能源消費(fèi)總量。

主要數(shù)據(jù)來(lái)源于《天津統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。其中，化石能源對(duì)標(biāo)準(zhǔn)煤的折算系數(shù)采用《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》（2009）規(guī)定的數(shù)值，煤炭、石油和電力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)煤的折算系數(shù)［4］分別為 0.7143、1.4286 和 0.1229 t標(biāo)準(zhǔn)煤/t。目前各國(guó)采用的碳排放系數(shù)值并不完全相同，筆者采用平均值，煤炭、石油和電力的碳排放系數(shù)［5］分別為0.7329、0.5574 和2.2132 t碳/t標(biāo)準(zhǔn)煤。

2 天津市交通CO2排放量計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)式（1），可以得出天津市2004—2011年交通CO2排放量的結(jié)果，如圖1所示。

圖1 2004—2011年天津市交通CO2排放量

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，從總量上看，天津市交通CO2排放量整體趨勢(shì)是增長(zhǎng)的。只有2005年的排放量較2004年降低了0.33%。天津市交通CO2排放量從2004年的705.83萬(wàn)t增長(zhǎng)到2011年的1070.58萬(wàn) t，增長(zhǎng)率達(dá)51.68%，年平均增長(zhǎng)率為6.13%。其中 2008年較 2007年增長(zhǎng)率達(dá)到12.81%，2010年較2009年增長(zhǎng)率達(dá)到11.29%。

從分量上看，煤炭、石油和電力的CO2排放量整體趨勢(shì)也是增長(zhǎng)的。2004—2011年，煤炭、石油和電力的CO2排放量增長(zhǎng)率分別達(dá)29.02%、40.46% 和 165.77%。煤炭、石油和電力的CO2排放量的增長(zhǎng)幅度不同導(dǎo)致煤炭、石油和電力的CO2排放量占天津市交通CO2排放量的比例發(fā)生變化，如圖2所示。

圖2 2004—2011年天津市交通CO2排放量結(jié)構(gòu)

從圖2可以看出，2004—2011年，石油的CO2排放比例最高，其次是電力，煤炭的比例最低。但是，電力所占的排放比例逐年增大，從2004年的9.5%增長(zhǎng)到2011年的16.64%，而石油和煤炭的CO2排放比例整體呈下降趨勢(shì)。

3 天津市交通CO2排放量變動(dòng)效應(yīng)分析

3.1 LMDI分解方法

筆者采用LMDI因素分解方法對(duì)天津市交通能源CO2排放量進(jìn)行因素分解。根據(jù)日本學(xué)者KAYA［6］提出的CO2排放量的恒等式建立模型:

式中:C為所研究區(qū)域交通CO2排放量；i為能源種類(lèi)；Ci為第i種能源的CO2排放量；Ei為所研究區(qū)域第i種能源的消費(fèi)量；E為所研究區(qū)域交通能源消費(fèi)總量；Y為所研究區(qū)域交通GDP；P為所研究區(qū)域常住人口數(shù)量。

定義Fi=Ci/Ei，F(xiàn)i為消費(fèi)單位第i種能源的CO2排放量，即第i種能源的碳排放系數(shù)（t碳/t標(biāo)準(zhǔn)煤），表示能源碳排放系數(shù)因素；Si=Ei/E，Si為第i種能源的消費(fèi)量占交通能源消費(fèi)總量的比例，表示能源結(jié)構(gòu)因素；I=E/Y，I為單位交通GDP所消費(fèi)的能源量，表示交通能源強(qiáng)度因素；R=Y/P，R為人均交通GDP，表示經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出因素。則式（2）可以改寫(xiě)為:

第T年相對(duì)于基年的CO2排放量的變化可以分解為式（4）:

式中:ΔC為第T年相對(duì)于基年的交通CO2排放量變化；CT、C0分別為第T年、基年的交通CO2排放量；ΔCI、ΔCR、ΔCP、ΔCS和 ΔCF分別為各影響因素所引起的第T年相對(duì)于基年的交通CO2排放量變化，對(duì)應(yīng)為交通能源強(qiáng)度效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)、交通能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)和碳排放系數(shù)效應(yīng)。由于每種能源的碳排放系數(shù)設(shè)定不變，因此ΔCF的值為0。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 各因素影響效應(yīng)與總效應(yīng)

以2004年為基年，運(yùn)用LMDI因素分解方法對(duì)天津市2004—2011年的交通CO2排放量進(jìn)行因素分解，得到各因素的影響效應(yīng)，如圖3所示。

圖3 2004—2011年天津市交通CO2排放量因素分解

從圖3中可以看出，交通能源強(qiáng)度效應(yīng)累計(jì)貢獻(xiàn)值一直為負(fù)值，說(shuō)明交通能源強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)交通CO2排放量的增加起抑制作用。而交通能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)對(duì)交通CO2排放量的累計(jì)貢獻(xiàn)值為正值，說(shuō)明這些效應(yīng)對(duì)交通CO2排放量增長(zhǎng)起促進(jìn)作用。其中，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)對(duì)交通CO2排放量的增長(zhǎng)起主要推動(dòng)作用，其次是人口規(guī)模效應(yīng)，而交通能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)天津市交通CO2排放量增加的影響非常小。

各效應(yīng)年貢獻(xiàn)值的計(jì)算是將各效應(yīng)累計(jì)貢獻(xiàn)值減去前一年累計(jì)貢獻(xiàn)值得出的。對(duì)各效應(yīng)的累計(jì)貢獻(xiàn)值進(jìn)行分解，得到各效應(yīng)年貢獻(xiàn)值，如圖4所示。

圖4 2004—2011年各效應(yīng)年CO2排放貢獻(xiàn)值

3.2.2 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)年貢獻(xiàn)值

圖4中，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)都為正值，對(duì)CO2排放起促進(jìn)作用。實(shí)際上，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)是推動(dòng)天津市交通CO2排放量增長(zhǎng)的最主要因素。2008年和2010年的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)最大，分別達(dá)270.39萬(wàn)t和161.56萬(wàn)t。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)的年平均貢獻(xiàn)值達(dá)83.14萬(wàn)t。而2009年和2011年呈下降趨勢(shì)。這主要是由于2008年全球金融危機(jī)和2010年歐債危機(jī)對(duì)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的影響。

3.2.3 人口規(guī)模效應(yīng)年貢獻(xiàn)值

從圖4中可以看出天津市人口規(guī)模效應(yīng)年貢獻(xiàn)值的變化與人口數(shù)量的變化基本是一致的。人口規(guī)模效應(yīng)年貢獻(xiàn)值最大的是2008和2010年，相應(yīng)的，2008和2010年的常住人口數(shù)量增長(zhǎng)分別達(dá)5.47%和5.79%。2000年起，天津市常住人口突破1000萬(wàn)。龐大的人口基數(shù)形成的人口規(guī)模效應(yīng)成為推動(dòng)天津市交通CO2排放增長(zhǎng)的第二大因素。因此，合理控制人口規(guī)模，尤其是合理引導(dǎo)由人口規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致的交通需求，對(duì)天津市控制交通CO2排放量增長(zhǎng)具有重要意義。

3.2.4 交通能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)年貢獻(xiàn)值

圖4中，能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)的年貢獻(xiàn)值波動(dòng)很大，其中2005和2006年為負(fù)值，但總體上對(duì)交通CO2排放量的增長(zhǎng)起推動(dòng)作用。交通能源結(jié)構(gòu)是每種能源的消費(fèi)量占交通能源消費(fèi)總量的比例。煤炭、石油和電力的 CO2排放系數(shù)分別為2.69、2.04和8.12 t CO2/t標(biāo)準(zhǔn)煤?？梢钥闯?，電力的CO2排放系數(shù)最高。因此，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，電力消費(fèi)比例上升會(huì)對(duì)交通CO2排放增加起促進(jìn)作用。2007和2010年，電力消費(fèi)量增長(zhǎng)率達(dá)到了35.51%和25.68%，綜合同期煤炭和石油消費(fèi)量的變動(dòng)，使得總體交通CO2排放量分別增長(zhǎng)了94.52 萬(wàn) t和101.88 萬(wàn) t。

3.2.5 交通能源強(qiáng)度效應(yīng)年貢獻(xiàn)值

交通能源強(qiáng)度是單位交通GDP所消耗的交通能源量，交通能源強(qiáng)度的下降表示交通能源利用效率的提高。圖4中，交通能源強(qiáng)度效應(yīng)年貢獻(xiàn)值都為負(fù)值，對(duì)天津市交通CO2減排起促進(jìn)作用。其中2007、2008和20103年的減排分別為115.47 萬(wàn)t、226.36 萬(wàn)t和134.24 萬(wàn)t。而這3 年能源強(qiáng)度分別降低14.75%、24.45%和12.23%。這說(shuō)明提升交通能源利用效率可以有效促進(jìn)交通減排。

4 結(jié)論及對(duì)策

筆者通過(guò)計(jì)算天津市交通CO2排放量，應(yīng)用LMDI方法進(jìn)行因素分解，得出以下結(jié)論:

（1）天津市交通CO2排放量整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。其中，石油的CO2排放比例最高，電力所占的排放比例逐年增大。

（2）交通能源強(qiáng)度效應(yīng)對(duì)交通CO2排放起抑制作用，而交通能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)和人口規(guī)模效應(yīng)對(duì)交通CO2排放起促進(jìn)作用。其中，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)對(duì)交通CO2排放起主要推動(dòng)作用。

從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)、能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)和能源強(qiáng)度效應(yīng)4個(gè)方面對(duì)天津市交通CO2排放的貢獻(xiàn)角度，對(duì)天津市交通業(yè)CO2減排提出如下對(duì)策:

（1）加快天津市交通業(yè)向能源節(jié)約型和集約化的轉(zhuǎn)變。在城市客運(yùn)交通方面，應(yīng)該大力發(fā)展城市公共交通［7］。隨著天津市城鎮(zhèn)化的發(fā)展，短期內(nèi)天津市人口規(guī)模會(huì)繼續(xù)增大。特大型城市客運(yùn)交通能耗變化由居民的機(jī)動(dòng)化出行需求驅(qū)動(dòng)［8］。私人載客汽車(chē)的CO2排放是驅(qū)動(dòng)城市客運(yùn)交通CO2排放增長(zhǎng)的最大因素［9］。因此，發(fā)展公共交通是實(shí)現(xiàn)天津市交通低碳發(fā)展的關(guān)鍵途徑。

（2）加大汽車(chē)節(jié)能科技研發(fā)力度，降低汽車(chē)能耗。實(shí)現(xiàn)天津市交通CO2減排要遵循節(jié)能優(yōu)先、降低能耗的發(fā)展思路，不斷開(kāi)發(fā)先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，提高能源利用的技術(shù)效率。天津市應(yīng)進(jìn)一步利用技術(shù)進(jìn)步［10］、替代燃料［11－12］等途徑實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車(chē)減排，進(jìn)一步提高天津市LNG公交車(chē)的比例，同時(shí)推廣電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用［13］等，促進(jìn)天津市交通減排。

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