我國(guó)化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放影響因素研究

我們國(guó)家化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放影響因素研究一、引言全球氣候連續(xù)變暖已經(jīng)成為當(dāng)下人類(lèi)面臨的重要挑戰(zhàn),人類(lèi)活動(dòng)排放的二氧化碳與氣候變暖關(guān)系親密°°。作為上最大的發(fā)展中國(guó)家和第二大能源生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，以及僅次于美國(guó)的二氧化碳排放國(guó)家0,中國(guó)面臨著越來(lái)越大的壓力和挑戰(zhàn)。2009年5月20日召開(kāi)的哥本哈根氣候變化會(huì)議圍繞著發(fā)展中國(guó)家能否應(yīng)該承當(dāng)減排義務(wù)展開(kāi)了劇烈的交鋒,抑制氣候變化制訂合理有效的環(huán)境政策成為了國(guó)際上的研究熱門(mén)。中國(guó)也一直采用政策、辦法來(lái)積極應(yīng)對(duì)氣候變化，在‘‘十一五〞規(guī)劃綱要明確提出，到2010年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十五〞期末要降低20%左右，重要污染物排放總量減少10%,并將其列為主要的約束性指標(biāo)。同時(shí),我們國(guó)家于2009年11月26日正式公布控制溫室氣體排放的行動(dòng)目的,決定到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。因而，研究二氧化碳碳減排問(wèn)題不僅有利于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，而且對(duì)于國(guó)家的可連續(xù)發(fā)展,減緩全球氣候變化具有積極的意義。事實(shí)上，二氧化碳減排的最有效辦法是以重點(diǎn)領(lǐng)域作為突破口和主要抓手?；瘜W(xué)工業(yè)作為工業(yè)部門(mén)中高能耗、高污染的行業(yè)之一，天然成為了我們國(guó)家減排工作施行的重點(diǎn)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，化工行業(yè)年排放工業(yè)廢水30多億噸,工業(yè)廢氣1.4萬(wàn)億立方米,產(chǎn)生工業(yè)固體廢棄物8400多萬(wàn)噸,分別占全國(guó)“三廢〞排放總量的16%、％和5%,位居工業(yè)行業(yè)的第1、和5位。另一方面,雖然通過(guò)新的節(jié)能技術(shù)和減排技術(shù)已使我們國(guó)家化學(xué)工業(yè)重要耗能產(chǎn)品的單位能耗有不同水平的降低，但單位產(chǎn)品的能耗和排放與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有一定差距。就能源利用效率而言，我們國(guó)家化學(xué)工業(yè)的能源效率比發(fā)達(dá)國(guó)家低10%-15%左右，一些產(chǎn)品單位能耗比發(fā)達(dá)國(guó)家高10%-20%左右。因而，化學(xué)行業(yè)二氧化碳減排工作的有效開(kāi)展對(duì)于我們國(guó)家整體節(jié)能減排工作的突破和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有主要現(xiàn)實(shí)意義和示范作用。然而，對(duì)化學(xué)行業(yè)二氧化碳減排政策制訂和施行離不開(kāi)對(duì)該行業(yè)的碳減排影響因素分析。終究哪些因素推動(dòng)了能耗量的增加和碳排量的變動(dòng)？哪些部門(mén)是重要的耗能部門(mén)或者是最大的碳排放源？等等，只要充足把握上述影響碳排放的因素,能力有針對(duì)性地制訂和施行有效的行業(yè)節(jié)能減排政策。因而，研究化學(xué)行業(yè)的二氧化碳排放的影響因素具有主要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，并能為制訂可行的行業(yè)節(jié)能減排等環(huán)境政策提供參考。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)在狀況當(dāng)前與本文研究相關(guān)的文獻(xiàn)重要集中碳排放強(qiáng)度以及碳排放因素兩個(gè)方面。(1)碳排放強(qiáng)度Greening等(1998)對(duì)10個(gè)OECD國(guó)家〔丹麥、芬蘭、法國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)、意大利、日本、挪威、瑞典、英國(guó)和美國(guó)〕的生產(chǎn)部門(mén)(1971-1991年)進(jìn)行了分析,以為生產(chǎn)部門(mén)能源強(qiáng)度下降是其碳排放強(qiáng)度下降的重要原因，同時(shí)能源價(jià)格等一些其他因素對(duì)碳排放強(qiáng)度有很大影響0。Zhang(2003)利用沒(méi)有殘差的Laspeyres方法分析了中國(guó)工業(yè)部門(mén)1990-1997年能源消費(fèi)的變化，研究結(jié)果表示清楚1990-1997年工業(yè)部門(mén)所節(jié)約能源的87.8%是由于實(shí)際能源強(qiáng)度下降引起的，能源下降重要具體表現(xiàn)出在黑色金屬、化學(xué)、非金屬礦物、機(jī)械制作四個(gè)部門(mén)?。Wu等(2005)根據(jù)中國(guó)各省的數(shù)據(jù),利用一種新的三層分析法研究了1996-1999年中國(guó)二氧化碳排放“忽然下降〞的原因，研究結(jié)果表示清楚：工業(yè)部門(mén)能源強(qiáng)度下降的速度以及勞動(dòng)生產(chǎn)率的緩慢下降是化石燃料利用二氧化碳排放下降的決定因素5。Fan等(2007)分析了1980-2003年一次能源利用和物質(zhì)生產(chǎn)部門(mén)終端能源利用的碳排放強(qiáng)度變化情況，研究發(fā)現(xiàn)能源強(qiáng)度下降是中國(guó)碳排放強(qiáng)度下降的重要原因0。魏一鳴等〔2008)在〔中國(guó)能源報(bào)告〔2008)：碳排放研究〕中對(duì)中國(guó)能源消費(fèi)與碳排放進(jìn)行了研究指出中國(guó)碳排放強(qiáng)度高于世界平均水平,但是下降較快，中國(guó)碳排放強(qiáng)度仍存在一定的下降空間，減緩二氧化碳排放增加的重點(diǎn)是降低能源強(qiáng)度、降低能源消費(fèi)構(gòu)造中的高碳能源比例、增長(zhǎng)低碳能源消費(fèi)、以及控制人口數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)0。(2)碳排放因素很多學(xué)者利用因素分解方法和投入產(chǎn)出理論,研究了二氧化碳?xì)怏w排放變化的影響因素以及與環(huán)境相關(guān)的問(wèn)題。Gould和Kulshreshtha(1986)初次將最終需求、構(gòu)造依存以及節(jié)約能源與薩斯喀徹溫省的能源消費(fèi)結(jié)合起來(lái)?。Rose和Chen(1991)運(yùn)用投入產(chǎn)出構(gòu)造分解方法來(lái)解釋1972-1982年美國(guó)經(jīng)濟(jì)的中間部門(mén)的基于燃料和其他投入之間的中間燃料替代0。Chang和Lin(1998)利用投入產(chǎn)出構(gòu)造分解法分析了1981-1991年臺(tái)灣二氧化碳排放趨勢(shì)和工業(yè)部門(mén)排放二氧化碳的變化M。Fan(2006)等分析了1975-2000年人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)對(duì)中國(guó)、世界、高收入國(guó)家、較高的中等收入國(guó)家、較低的中等收入國(guó)家、低收入國(guó)家的二氧化碳排放的影響，研究發(fā)現(xiàn)人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)對(duì)不同收入水平國(guó)家二氧化碳排放量的影響是不同的。MichaelDalton等(2008)的研究中指出從久遠(yuǎn)的角度來(lái)看，人口老齡化會(huì)減少二氧化碳的排放,人口的年齡構(gòu)造對(duì)二氧化碳的排放和能源利用等產(chǎn)生影響，假如在人口相對(duì)較少的情況下，排放量幾乎會(huì)降低40%12。MinZhao、LirongTan等〔2010)基于LMDI方法利用1996年-2007年的歷史數(shù)據(jù)研究了部門(mén)的碳排放影響因素，結(jié)果表示清楚經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出效應(yīng)是推動(dòng)碳排放增加的重要因素，而能源強(qiáng)度的降低和能源構(gòu)造、產(chǎn)業(yè)構(gòu)造的調(diào)整成為抑制碳排放增加的因素13。ClaudiaSheinbaum等(2010)米用LMDI方法定量研究了1970-2006年間墨西哥鋼鐵工業(yè)部門(mén)的能耗和碳排放情況，他們指出經(jīng)濟(jì)活動(dòng)效應(yīng)使能耗在所研究時(shí)間范圍內(nèi)增加了227%,而構(gòu)造效應(yīng)和能源效率效應(yīng)則分別使能耗減少5%,90%14。SebastianLozano、EsterGutier?rez(2008)運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析〔DEA)研究了人口、能耗、碳排放和之間的關(guān)系M。牛叔文、丁永霞等(2010)以亞太八國(guó)為對(duì)象，采取面板數(shù)據(jù)模型,分析了1971-2005年間能耗、GOT和二氧化碳之間的關(guān)系，他們的研究顯示發(fā)達(dá)國(guó)家的碳排放基數(shù)和能源利用率高，單位能耗和單位排放的二氧化碳低,而發(fā)展中國(guó)家則相反，我們國(guó)家的能耗和碳排放指標(biāo)所優(yōu)于其他三個(gè)發(fā)展中國(guó)家,但次于發(fā)達(dá)國(guó)家116。、(2001)利用投入產(chǎn)出構(gòu)造分解的方法研究了影響臺(tái)灣石化行業(yè)1984年到1994年二氧化碳排放的關(guān)鍵因素,通過(guò)指數(shù)分解分析、投入產(chǎn)出理論以及構(gòu)造分解方法，辨別出二氧化碳排放系數(shù),能源強(qiáng)度、能源替代、增值率、中間需求、國(guó)內(nèi)最終需求、最終出口需求等8個(gè)因素臺(tái)灣石化行業(yè)的二氧化碳排放變化的影響，并提出了相應(yīng)的政策建議。綜上能夠看出，雖然當(dāng)前關(guān)于碳減排研究較多,但多集中在國(guó)家或者區(qū)域?qū)用嫔?，且大多關(guān)于西方國(guó)家和地區(qū)，而對(duì)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域具有主要地位的特定工業(yè)部門(mén)研究卻不多見(jiàn)，十分是采取定量實(shí)證分析化學(xué)工業(yè)碳排放的研究很少。三、方法及數(shù)據(jù)來(lái)源(一〕二氧化碳排放量的估算根據(jù)IPCC給出的溫室氣體排放指點(diǎn)方針目錄〔1996年修訂版〕，中國(guó)化學(xué)工業(yè)的二氧化碳排放量能夠采取下面公式進(jìn)行估算,如式〔1)所示。(二〕化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放量變化的因素分解模型借鑒Kaya恒等式M,為了分析化學(xué)工業(yè)的二氧化碳排放量變化的影響因素，能夠?qū)⒒瘜W(xué)工業(yè)二氧化碳排放總量分解為下面的影響因素：化學(xué)工業(yè)能源消費(fèi)總量、化學(xué)工業(yè)詳細(xì)部門(mén)能源消費(fèi)比例、化學(xué)工業(yè)化石能源比例、化學(xué)工業(yè)化石能源構(gòu)造以及能源碳排放系數(shù)。詳細(xì)公式如〔2)所示，公式(2)中的參數(shù)說(shuō)明如表2。為了下文敘述方便,將(2)、(3)式分別稱(chēng)為二氧化碳排放模型、能源消費(fèi)模型。Ang(2004)B9]比較了各種不同的指數(shù)分解方法，以為對(duì)數(shù)平均指數(shù)分解法〔LMDI)在其理論基礎(chǔ)、適用性以及結(jié)果解釋等方面具有優(yōu)勢(shì)，因而本文選擇LMDI(Log-MeanDivisiaIndex)方法。根據(jù)LMDI分解方法，能夠推出如下等式。(1)二氧化碳排放模型E表示現(xiàn)期相對(duì)基期化學(xué)工業(yè)能源消費(fèi)量的變動(dòng);AEq、、Eu尾,AEei分別表示化學(xué)工業(yè)能源消費(fèi)量的經(jīng)濟(jì)增加效應(yīng)、化學(xué)工業(yè)產(chǎn)出比例效應(yīng)、化學(xué)工業(yè)的部門(mén)構(gòu)造效應(yīng)、能耗強(qiáng)度效應(yīng)。同樣地,根據(jù)LMDI分解方法得到如下分解結(jié)果：對(duì)基期二氧化碳排放量的變動(dòng);ACEi,ACfe,ACes,ACec、ACQ、ACu、ACss、/AC?分別表示部門(mén)能源消費(fèi)效應(yīng)、化學(xué)工業(yè)化石能源比例效應(yīng)、化石能源構(gòu)造效應(yīng)、能源碳排放強(qiáng)度效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)增加效應(yīng)、化學(xué)工業(yè)產(chǎn)出比例效應(yīng)、化學(xué)工業(yè)的部門(mén)構(gòu)造效應(yīng)、能耗強(qiáng)度效應(yīng)。(三〕數(shù)據(jù)來(lái)源本文分析了1996-2007年我們國(guó)家重要化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放量的變動(dòng)情況。1996-2007年的各部門(mén)的工業(yè)總產(chǎn)值數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒1997、1998、2000、2001、2002、2003、2004、2006、2007,由于未得到1998年和2004年的工業(yè)總產(chǎn)值，因而本文通過(guò)前后兩年平均得到1998年和2004年的工業(yè)總產(chǎn)值。1996-2007年的二氧化碳排放量根據(jù)國(guó)家發(fā)改委能源研究所的數(shù)據(jù)計(jì)算得到。各部門(mén)的能源消費(fèi)量以及煤炭、石油、天然氣等的能源消耗來(lái)源于中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒1996-2007。在本文中假定三種能源的二氧化碳排放強(qiáng)度堅(jiān)持不變，因而,ACm=0。四、結(jié)果分析及討論能源消費(fèi)、能源強(qiáng)度以及能源構(gòu)造都與化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放相關(guān)，另外,一些經(jīng)濟(jì)因素如工年二氣化碳排放模型分解結(jié)果累積圖業(yè)總產(chǎn)值等也會(huì)影響化學(xué)工業(yè)二氧化碳的排放。LMDI方法能夠有效地辨別這些關(guān)鍵因素的影響水平。本文將化學(xué)工業(yè)分為化學(xué)原料及化學(xué)制品制作業(yè)、醫(yī)藥制作業(yè)、化學(xué)纖維制作業(yè)、橡膠制品業(yè)以及塑料制品業(yè)等5個(gè)部門(mén)。(一〕二氧化碳排放模型結(jié)果根據(jù)(4)式，以1996年為基年,逐年變動(dòng)累積得到的結(jié)果如此圖1所示。結(jié)果顯示,在1996年至2007年之間，中國(guó)化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放量的變動(dòng)基本上能夠由能源消費(fèi)量的變動(dòng)來(lái)解釋,化學(xué)工業(yè)化石能源構(gòu)造效應(yīng)、化學(xué)工業(yè)化石能源比例效應(yīng)的影響其次,化學(xué)工業(yè)詳細(xì)部門(mén)的能源消費(fèi)效應(yīng)的影響最小。從整體趨勢(shì)來(lái)看，化學(xué)工業(yè)能源消費(fèi)的增加增長(zhǎng)了二氧化碳排放量，而化石能源構(gòu)造效應(yīng)以及化石能源比例效應(yīng)的負(fù)向變化抑制了二氧化碳的排放。另外,1996年至1999年間，化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放量是逐年減少的，重要是由這幾年化學(xué)工業(yè)能源消費(fèi)以及化學(xué)工業(yè)詳細(xì)部門(mén)能源消費(fèi)的降低所致。隨著部門(mén)及總體能源消費(fèi)的增長(zhǎng)，二氧化碳排放開(kāi)始出現(xiàn)明顯增加,到2004年，出現(xiàn)大幅度增加,此時(shí)則重要緣于化學(xué)工業(yè)化石能源比例效應(yīng)及能源消費(fèi)效應(yīng),即能源消耗,尤其是大量的化石能源的消耗直接導(dǎo)致了二氧化碳排放量的增長(zhǎng)。以1996年為基期,2007年為現(xiàn)期，根據(jù)4式的分解結(jié)果如此圖2。2007年相對(duì)于1996年化學(xué)工圖2中國(guó)化學(xué)工業(yè)1996年和業(yè)二氧化碳排放量的變動(dòng)中，能源消費(fèi)效應(yīng)的奉獻(xiàn)度為172.86%,化石能源比例效應(yīng)和化石能源構(gòu)造效應(yīng)的奉獻(xiàn)度分別為-5.08%、-67.43%,而化學(xué)工業(yè)詳細(xì)5個(gè)部門(mén)〔包含化學(xué)原料和化學(xué)制品制作業(yè)、醫(yī)藥制作業(yè)、化學(xué)纖維制作業(yè)、橡膠制作業(yè)以及塑料制作業(yè)〕的能源消費(fèi)效應(yīng)的奉獻(xiàn)率僅為-0.34%。自上90年代中期以后，煤炭在化石能源中的比例有所下降，石油和天然氣的比重有所上升。三種化石能源中，煤炭的二氧化碳排放強(qiáng)度最高，石油次之，天然氣最低。因而,化學(xué)工業(yè)化石能源的構(gòu)造變動(dòng)有利于減少二氧化碳的排放。在全球氣候變暖、溫室氣體排放不斷增長(zhǎng)的壓力下,除了調(diào)整化石能源構(gòu)造以外，還應(yīng)鼎力推進(jìn)新能源〔包含風(fēng)電、核電和水電〕的使用比例。(二〕能源消費(fèi)模型結(jié)果根據(jù)(6)式,以1996年為基年,逐年變動(dòng)累積得到的結(jié)果如此圖〔3)和〔4)所示。從圖3能夠看出，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能耗強(qiáng)度變動(dòng)是影響化學(xué)工業(yè)能源消費(fèi)量的最重要的兩個(gè)因素,其中，經(jīng)濟(jì)增加增長(zhǎng)了二氧化碳的排放,而能耗強(qiáng)度變動(dòng)減少了二氧化碳排放。而化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)以及化學(xué)工業(yè)詳細(xì)部門(mén)構(gòu)造效應(yīng)的影響較小。2007年二氣化碳排放模型分解結(jié)果圖4從更細(xì)致的層面反映了化學(xué)工業(yè)中詳細(xì)5個(gè)部門(mén)能耗強(qiáng)度的變化情況。其中，化學(xué)原料和化學(xué)制品制作業(yè)以及化學(xué)纖維制作業(yè)的能耗強(qiáng)度下降很快,尤其在2001年以后。醫(yī)藥制作業(yè)、橡膠制品業(yè)以及塑料制品業(yè)的能耗強(qiáng)度減少較緩慢。說(shuō)明化學(xué)原料和化學(xué)制品制作業(yè)以及化學(xué)纖維制作業(yè)兩個(gè)部門(mén)是化學(xué)工業(yè)所有部門(mén)中能耗較高、同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也較高的部門(mén)。為了降低化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放量,提升能源效率，應(yīng)該加強(qiáng)化學(xué)原料和化學(xué)制品制作業(yè)以及化學(xué)纖維制作業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入，同時(shí)通過(guò)改善相應(yīng)設(shè)備，增長(zhǎng)清潔能源比重,降低化石能源消費(fèi)。根據(jù)(6)式，以1996年為基期，2007年為現(xiàn)期，分解結(jié)果如此圖5所示。(三〕疊加結(jié)果在(4)、(6)兩式分解結(jié)果的基礎(chǔ)上,根據(jù)〔8)式,疊加后的結(jié)果如此圖6所示。以1996年為基期，2007年為現(xiàn)期,疊加后的結(jié)果如此圖7所示。圖7全面地反映了各影響因素對(duì)1996-2007年中國(guó)化學(xué)工業(yè)二氧化碳排放量變動(dòng)的奉獻(xiàn)水平。根據(jù)圖7及以上的分析，能夠得到：(1)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和能耗強(qiáng)度下降是影響中國(guó)化學(xué)工業(yè)1996-2007年二氧化碳排放的兩個(gè)最主要的因素。能耗強(qiáng)度的下降明顯減少了二氧化碳的排放,但仍無(wú)法抵消經(jīng)濟(jì)增加導(dǎo)致的二氧化碳排放量的增長(zhǎng)。(2)中國(guó)整體經(jīng)濟(jì)增加導(dǎo)致的二氧化碳排放源于經(jīng)濟(jì)增加對(duì)能源的需求和消耗，這也造成了化學(xué)工業(yè)二氧化碳減排與其經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾。為了在減少二氧化碳排放的同時(shí)不會(huì)抑制經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,需要考慮更多的因素，如化石能源的減少,能源構(gòu)造的優(yōu)化,部門(mén)構(gòu)造的調(diào)整等等。(3)由圖7能夠看出，化學(xué)工業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展反而會(huì)降低其二氧化碳的排放，因而，應(yīng)繼續(xù)關(guān)注我們國(guó)家化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展,加大投入。(4)