中碳強(qiáng)度指數(shù)與中國低碳發(fā)展

郭建科

摘 要：中碳強(qiáng)度指數(shù)是為全國節(jié)能減排行業(yè)提供一個以單位國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP） 二氧化碳排放量為載體的指數(shù)系統(tǒng)，可有效反映時間序列上地區(qū)或行業(yè)碳排放強(qiáng)度的變化.2005—2011年中碳強(qiáng)度指數(shù)總體呈下降趨勢.按中碳強(qiáng)度指數(shù)將我國各省級行政區(qū)分為五類，其中：大部分地區(qū)的指數(shù)均集中在0～100之間；指數(shù)高于100的四類和五類地區(qū)主要是煤炭生產(chǎn)大省和西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)；而指數(shù)低于0的一類地區(qū)主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū).采用對數(shù)均值迪氏分解（LMDI）法分析陜西、貴州兩省碳強(qiáng)度的影響因素時發(fā)現(xiàn)，能源強(qiáng)度下降是其碳強(qiáng)度指數(shù)下降的主要原因.結(jié)合“十二五”各地區(qū)的減排目標(biāo)，預(yù)測了各省級行政區(qū)在剩余年份達(dá)成目標(biāo)的壓力，結(jié)果顯示，我國的碳減排任務(wù)艱巨，其中內(nèi)蒙古、寧夏等省份面臨巨大的減排壓力.

關(guān)鍵詞：中碳強(qiáng)度指數(shù)； 碳排放強(qiáng)度； 碳減排； LMDI； 減排壓力

中圖分類號： X 24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

隨著溫室氣體排放對氣候的極端變化所帶來的影響為大家所認(rèn)識，國際社會共同應(yīng)對氣候變化的意愿越來越強(qiáng)烈，低碳未來已經(jīng)成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要方向.2005年《京都議定書》第一承諾期生效以來，歐洲發(fā)達(dá)國家開始通過強(qiáng)制碳減排措施使全球二氧化碳排放控制在一定范圍內(nèi).2009年底，國務(wù)院會議確定了將“到2020年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%”的二氧化碳減排目標(biāo)，作為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中長期規(guī)劃[1].2011年12月，國務(wù)院正式印發(fā)《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，明確了“十二五”時期控制溫室氣體排放的主要目標(biāo)，并首次把單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放下降指標(biāo)作為約束性指標(biāo)分解到地方，這對推動我國綠色低碳發(fā)展具有里程碑式的重要意義[2].

我國是一個排放大國，也是發(fā)展中國家，地區(qū)發(fā)展非常不均衡.由于各地區(qū)資源、能源及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異性極大，衡量各省市的低碳發(fā)展不能一刀切.中碳強(qiáng)度指數(shù)的概念由上海太比雅環(huán)保有限公司首先提出，將全國及各省級行政區(qū)（港澳臺地區(qū)及西藏除外）在2005—2011年能源消耗所帶來的二氧化碳排放與國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的比值變化以數(shù)字的形式直觀表現(xiàn)，以反映對應(yīng)區(qū)域碳排放的現(xiàn)狀.中碳強(qiáng)度指數(shù)體系推出了一套既適合我國國情，又符合國際碳排放核算的計(jì)算方法，并將我國各地區(qū)能源使用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的關(guān)系清晰地表現(xiàn)出來，為推動低碳發(fā)展提供了簡單、直觀的衡量標(biāo)準(zhǔn).

1 中碳強(qiáng)度指數(shù)的建立

中碳強(qiáng)度指數(shù)（SINO carbon intensity index，SCII）以中國碳強(qiáng)度目標(biāo)——2020年碳排放強(qiáng)度比2005年下降45%為基準(zhǔn)，將某一地區(qū)或行業(yè)每年的碳排放強(qiáng)度指數(shù)化，其中碳排放強(qiáng)度是指一個國家或地區(qū)、部門或行業(yè)內(nèi)單位GDP產(chǎn)生的二氧化碳排放量.

中碳強(qiáng)度指數(shù)為全國節(jié)能減排行業(yè)提供了一個以碳排放強(qiáng)度為載體的指數(shù)系統(tǒng)，可有效反映時間序列上地區(qū)或行業(yè)碳排放強(qiáng)度的變化.通過比較不同地區(qū)碳強(qiáng)度指數(shù)，為產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展提供參考，對地區(qū)碳減排具有很強(qiáng)的指導(dǎo)和參考意義.

1.1 數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)來源于2005—2011年全國及各省級行政區(qū)（港澳臺地區(qū)及西藏除外）的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)全部來自《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》[3]中的國家、地區(qū)能源平衡表；GDP數(shù)據(jù)分別采集自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》[4]和陜西、貴州統(tǒng)計(jì)年鑒[5-6].中碳強(qiáng)度指數(shù)將隨時根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修訂.

中國及各省級行政區(qū)的能源平衡表涵蓋了我國主要能源種類及使用量，有一次能源，例如原煤、石油、天然氣；也有二次能源，如洗精煤、焦炭、焦?fàn)t煤氣、汽油、煤油、柴油等.考慮到一、二次能源之間的轉(zhuǎn)換及化工產(chǎn)品加工過程中的固碳活動，中碳強(qiáng)度指數(shù)選取以下類別的能源種類計(jì)算其消耗：煤炭類的原煤、洗精煤、其它洗煤、型煤、焦炭、焦?fàn)t煤氣，以及油氣類的原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣和天然氣等.各類能源的消費(fèi)量數(shù)據(jù)是以能源平衡表中對應(yīng)的表觀消費(fèi)量為基礎(chǔ)，扣除了作為原料、材料等非燃燒用途后的消費(fèi)量.

全國及各地區(qū)的GDP數(shù)據(jù)采用的是以2005年為基期的不變價數(shù)據(jù).

1.2 二氧化碳排放量的計(jì)算

CO2排放因子計(jì)算方法參照政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的《2006年 IPCC 國家溫室氣體清單指南》[7]中的計(jì)算方法.各類燃料的CO2排放量計(jì)算式為

式中：E為CO2排放量，t；i為部門分類；j為能源種類；AC為能源消耗量，t或m3；NCV為低位熱值，MJ·kg-1；CC為含碳量，t·TJ-1；O為氧化率；44/12為碳轉(zhuǎn)換為CO2的系數(shù).

1.3 中碳強(qiáng)度指數(shù)的計(jì)算

根據(jù)全國及各地區(qū)的二氧化碳排放數(shù)據(jù)、GDP數(shù)據(jù)，以及國家2020年碳強(qiáng)度目標(biāo)，碳強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算式為

式中：SCIIk，y為地區(qū)k在y年的中碳強(qiáng)度指數(shù)，Tcn，2020為2020年中國碳強(qiáng)度的減排目標(biāo)值，tCO2·萬元-1；CIk，y為地區(qū)k在y年的碳強(qiáng)度，tCO2·萬元-1；CIcn，2005為2005年中國的碳強(qiáng)度，tCO2·萬元-1；n為碳強(qiáng)度的下降百分比.

中國政府計(jì)劃于2020 年，全國單位GDP二氧化碳排放比 2005 年下降 40%～45%，因此中碳強(qiáng)度指數(shù)系統(tǒng)的n取上限45%.全國及各省級行政區(qū)2005—2011年中碳強(qiáng)度指數(shù)分別如圖1、2所示.

圖1、2顯示，2005—2011年全國及各省級行政區(qū)的碳強(qiáng)度總體呈下降趨勢，說明我國雖然是

能源消耗大國，但能源使用效率逐年提升.此外，各地區(qū)碳強(qiáng)度差異明顯，因此，在碳減排規(guī)劃上，應(yīng)與當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展歷程相結(jié)合.

2 各地區(qū)中碳強(qiáng)度指數(shù)分析

從圖1中可看出，自2005年以來SCIIcn，y逐年下降，2011年為43.本文將以2011年SCIIcn為標(biāo)準(zhǔn)線分析地區(qū)中碳強(qiáng)度指數(shù)，將各省級行政區(qū)分為五類.省級行政區(qū)按照中碳強(qiáng)度指數(shù)分類的結(jié)果如表1所示.

2.1 一類地區(qū)：SCIIk，2011≤0

一類地區(qū)的碳強(qiáng)度水平已低于全國計(jì)劃于2020年達(dá)到的目標(biāo)，在全國范圍內(nèi)屬于低碳地區(qū).

一類地區(qū)中，除海南外均為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，其低碳強(qiáng)度水平既是經(jīng)濟(jì)發(fā)展快、區(qū)位優(yōu)勢明顯的體現(xiàn)，也是近年來在能源使用及能源結(jié)構(gòu)管理上不懈努力的成果；海南因?yàn)楣I(yè)相對較少，生態(tài)環(huán)境較好，所以中碳強(qiáng)度指數(shù)很低.

2.2 二類地區(qū)：0

二類地區(qū)的碳強(qiáng)度水平低于全國的平均水平，屬于較低碳地區(qū).江蘇與同處長三角地區(qū)的上海、浙江相比，指數(shù)相對較高，應(yīng)該有較大的提高空間；四川的表現(xiàn)對西部地區(qū)有非常大的參考價值.

2.3 三類地區(qū)：43

三類地區(qū)的碳強(qiáng)度水平大于全國的平均水平，但與平均水平較接近.除青海、云南外，大部分是工業(yè)大省，碳減排的空間較大，是我國碳減排工作容易取得成績的重點(diǎn)地區(qū).

2.4 四類地區(qū)：100

四類地區(qū)的碳強(qiáng)度水平遠(yuǎn)高于全國平均水平，并且碳排放強(qiáng)度較高，碳減排的形勢比較嚴(yán)峻.四類地區(qū)的省份有3個，其中河北是我國重要的鋼鐵基地，消耗了大量的能源，也帶來了大量的溫室氣體排放.

2.5 五類地區(qū)：SCIIk，2011>200

五類地區(qū)是全國碳強(qiáng)度水平最高的地區(qū).五類地區(qū)多為煤炭生產(chǎn)大省和西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)，經(jīng)濟(jì)較為落后，能源結(jié)構(gòu)單一.其中寧夏的中碳強(qiáng)度指數(shù)高達(dá)528，其主要原因在于其以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu).與寧夏GDP在同一水平的青海和海南的碳強(qiáng)度指數(shù)則要低很多，說明寧夏需要大力優(yōu)化其能源結(jié)構(gòu).

2.6 陜西、貴州的碳強(qiáng)度因素分解

中碳強(qiáng)度指數(shù)是碳排放強(qiáng)度的指數(shù)化形式，碳排放強(qiáng)度的變化與能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化密切相關(guān).本文將碳強(qiáng)度因素分解為

式中：Em為CO2排放總量，t；G為GDP，萬元；Ee為能源終端消費(fèi)量，t標(biāo)準(zhǔn)煤；Ea為能源表觀消費(fèi)量，即能源生產(chǎn)量加上凈進(jìn)口量，并減去庫存

變動量，t標(biāo)準(zhǔn)煤；j=1為煤炭類能源，j=2為石油類能源，j=3為天然氣類能源；e為能源強(qiáng)度，t標(biāo)準(zhǔn)煤·萬元-1；c為表觀-終端折算系數(shù)，反映整體的能源轉(zhuǎn)換效率；w為能源j的加權(quán)排放系數(shù)，tCO2·t標(biāo)準(zhǔn)煤-1；s為能源j的能源表觀消費(fèi)量占比.

對數(shù)均值迪氏分解（logarithmic mean divisia index，LMDI） 法已被廣泛用于碳排放強(qiáng)度分解的研究中[8-9].本文亦采用LMDI法，對碳排放強(qiáng)度進(jìn)行分解，量化各因素對碳排放強(qiáng)度的貢獻(xiàn)值.由式（4）可知，CI的變化是由e、c、wj和sj等因素的變化引起的.根據(jù)LMDI模型，CI的變化值可表示成這四個因素的貢獻(xiàn)值之和，即

式中：上標(biāo)T表示第T期，0表示期初年；ΔCIk，y為第T期碳強(qiáng)度相對于期初年的變化值；CIT為第T期的碳強(qiáng)度；CI0為期初年的碳強(qiáng)度；ΔCIe為能源強(qiáng)度變化對碳強(qiáng)度變化的貢獻(xiàn)值；ΔCIc為表觀-終端折算系數(shù)變化的貢獻(xiàn)值；ΔCIw為加權(quán)排放系數(shù)變化的貢獻(xiàn)值；ΔCIs為能源結(jié)構(gòu)變化的貢獻(xiàn)值；變量單位均為tCO2·萬元-1.

根據(jù)LMDI模型，第T期各因素的貢獻(xiàn)值為

本文以陜西和貴州為例，利用式（4）～（9）計(jì)算出以2005年為基準(zhǔn)年的碳強(qiáng)度影響因素LMDI分解結(jié)果，如圖3所示.

由圖3（a）可知，陜西溫室氣體減排成績不佳，碳

強(qiáng)度并沒有降低.能源強(qiáng)度的下降是導(dǎo)致碳強(qiáng)度下降的重要因素；而加權(quán)排放系數(shù)和表觀-終端折算系數(shù)起到了消極作用，使碳強(qiáng)度在2006、2007、2008、2010年均出現(xiàn)上升.這也反映出陜西的能源結(jié)構(gòu)和能源轉(zhuǎn)換效率有較大的改進(jìn)空間.

由圖3（b）可知，貴州減排工作取得了一定成效，碳強(qiáng)度明顯下降.能源強(qiáng)度的下降對貴州碳強(qiáng)度的下降起著主要的作用；而另外3個因素對碳強(qiáng)度下降產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響.

3 我國節(jié)能減排的發(fā)展?fàn)顩r和工作壓力

3.1 全國總體節(jié)能減排工作發(fā)展良好

“十一五”期間，我國節(jié)能減排取得了階段性的成果，完成了單位GDP能源消耗下降20%的目標(biāo).在指數(shù)和碳強(qiáng)度方面，2005年我國中碳強(qiáng)度指數(shù)為82，對應(yīng)碳強(qiáng)度約為3.3 tCO2·萬元-1.截至2010年，我國中碳強(qiáng)度指數(shù)已下降為43，對應(yīng)碳強(qiáng)度約為2.6 tCO2·萬元-1，碳強(qiáng)度下降幅度超過20%.

依照國務(wù)院文件[2]要求，我國在“十二五”期末，即2015年，碳強(qiáng)度需下降17%，則中碳強(qiáng)度指數(shù)需下降至19.2011年全國中碳強(qiáng)度指數(shù)是43，與2010年持平，意味著“十二五”第一年，碳減排事業(yè)進(jìn)展不大.但是我國中碳強(qiáng)度指數(shù)呈接近線性下降的趨勢，說明我國節(jié)能減排的工作總體上是富有成效的.

考慮到我國節(jié)能減排工作已進(jìn)入精細(xì)化階段，難度比現(xiàn)階段的關(guān)停落后產(chǎn)能更大，需要從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源布局和新科技發(fā)展等層面將低碳發(fā)展戰(zhàn)略提升至新的高度.因此有必要測算未來持續(xù)減排的阻力.

3.2 “十二五”減排壓力較大

國務(wù)院在印發(fā)《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》時明確了各省市的減排目標(biāo)[2].本文將2011年碳強(qiáng)度和2015年目標(biāo)差距的百分比定義

為減排壓力，各省級行政區(qū)目標(biāo)指數(shù)和減排壓力

如表2

所示，而此時全國2015年目標(biāo)指數(shù)為19，減排壓力為

16.94%.我國大部分省級行政區(qū)的減排任務(wù)艱巨：

減排壓力較小的省份，如河北、山東，正處于優(yōu)化工業(yè)結(jié)構(gòu)、加速產(chǎn)業(yè)升級的轉(zhuǎn)型期，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的過程中，容易取得碳減排佳績；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比較成熟的地區(qū)，如上海、廣東、江蘇，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空間較小，因此減排壓力與其較低的碳指數(shù)形成較明顯的反差；經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低或者是能源輸出大省，如內(nèi)蒙古、寧夏，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)結(jié)構(gòu)落后，能源結(jié)構(gòu)較為單一，減排的空間很大，減排壓力同樣不小.

3.3 部分地區(qū)壓力緊迫

內(nèi)蒙古、寧夏的減排壓力均超過20%.圖4為內(nèi)蒙古、寧夏2005—2011年中碳強(qiáng)度指數(shù).可見，其面臨的減排任務(wù)十分艱巨.

內(nèi)蒙古、寧夏的中碳強(qiáng)度指數(shù)走勢較為波折.兩省均屬于高排放和高經(jīng)濟(jì)增長類型[10]，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源依賴很重，其在推進(jìn)節(jié)能減排方面遇到的困難較大.而2011年兩?。▍^(qū)）的指數(shù)均出現(xiàn)明顯回升，這是因?yàn)槿蚪?jīng)濟(jì)危機(jī)之后國家出臺的“4萬億元刺激經(jīng)濟(jì)方案”[11]對第二產(chǎn)業(yè)起到了明顯的拉動作用，導(dǎo)致了兩省碳強(qiáng)度的反彈.

4 結(jié) 論

國務(wù)院把“十二五”時期的溫室氣體減排任務(wù)分解到各省級行政區(qū)，這標(biāo)志著中國的碳減排事業(yè)進(jìn)入到了具體實(shí)施階段.中碳強(qiáng)度指數(shù)研究體系的推出，為省級行政區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)；為分析、改善各地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)尋找減排技術(shù)路線和對策，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放的控制目標(biāo)，提供工作方向和參考依據(jù).主要結(jié)論為：

（1） 中碳強(qiáng)度指數(shù)體系直觀地考量了我國整體和各省級行政區(qū)碳減排情況，2005—2011年全國及各省級行政區(qū)的碳強(qiáng)度總體呈下降趨勢.依據(jù)2011年指數(shù)情況將省級行政區(qū)分為五類地區(qū)，其碳排放特點(diǎn)各異，其中：大部分地區(qū)的指數(shù)都集中在0～100；指數(shù)高于100的四類和五類地區(qū)主要是煤炭生產(chǎn)大省和西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)；而指數(shù)低于0的一類地區(qū)主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū).

（2） 中碳強(qiáng)度指數(shù)在計(jì)算CO2排放量時，使用的是能源平衡表中各類能源的表觀消費(fèi)量，扣除了作為原材料使用的固碳部分，對排放量估算更為準(zhǔn)確.

（3） 對陜西、貴州等省份碳強(qiáng)度進(jìn)行因素分解，運(yùn)用LMDI法計(jì)算各因素貢獻(xiàn)值，發(fā)現(xiàn)能源強(qiáng)度的下降是其碳指數(shù)下降的主要原因，而能源結(jié)構(gòu)是影響其減排的薄弱環(huán)節(jié)之一.

（4） 結(jié)合“十二五”各省區(qū)的減排目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)我國的碳減排壓力較大，其中內(nèi)蒙古、寧夏等省份面臨的碳減排壓力最高.

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