环境技术框架下的工业碳排放变化研究——基于1995-2014年省际数据的分解分析-康玉泉.pdf
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1、52 生态经济第33卷第l期(2017年1月) Ecological Economy,V0133,No1(January 20t7)环境技术框架下的工业碳排放变化研究 d于1995-2014年省际数据的分解分析康玉泉(西安工业大学经济管理学院,陕西西安710032)摘要:在环境技术框架下建立生产理论分解方法,将碳排放变化分解成9个贡献因素,并基于19952014年的省际数据对30个省份的工业碳排放变化进行研究。结果发现:潜在碳强度平均上升,表明工业粗放增长模式没有改变,低碳转型尚未开始;工业产出与能源消费增长是工业碳排放增长的驱动因素;技术进步是推动工业碳排放减少的主要因素。尽管部分省份的技术
2、效率有所改进,使碳排放增长下降;但平均来看,技术效率退步,未能抑制中国工业碳排放增长。关键词:环境技术;生产理论分解方法;工业碳排放中图分类号:F427 文献标识码:A 文章编号:16714407(2017)01-0052-06Research on Industrial Carbon Emissions Changes under the Framework of EnvironmentalTechnology:Analysis Based on Provincial Data from 19952014KANG YuquanfSchool ofEconomic and Management
3、,Xiall University ofTechnology,Xian Shaanxi 710032,China)Abstract:This paper decomposes the changes of CO,emissions into nine factors using productiontheoretical decompositionanalysis which is improved on the basis of environmental technology,then analyzes industrial C02 emissions changes of 30China
4、S provinces based provincial data during 1995 to 2014The results show that most provinces have no obvious changesin potential carbon intensity,which imply that extensive industrial growth mode iS still maintained and industrial developmenthas not transformed to lOW carbon modeThe growth of industria
5、l output and energY consumption iS the driving factors ofindustrial C0,emissions increaseTechnological innovation iS the main factor for promoting the reduction of industrialcarbon emissionsAlthough the growth of CO,emissions in a feW provinces has declined due to improvement in technicalefficiency,
6、technical efficiency has still failed to slow down the growth of industrial CO,emissions due to its degenerationKey words:environmental oroducfion technology;productiontheoretical decomposition analysis method;induslrial C02 emissions1引言以降低二氧化碳为主的温室气体排放来应对气候变暖的威胁,受到国际社会的重要关注。研究表明化石燃料能源的大量使用是碳排放的丰要来源
7、。中国T业部门能源消耗占全部能耗的70以上,是碳排放的主体。改革开放以来,占GDP 40。1的工业消耗了全国679的能源,排放出全国831的二氧化碳”】。目前中国每年碳排放量已经超过美国,成为第一排放国。然而,中国的工业化进程还将继续,在可以预见的将来,工业能源消耗以及二氧化碳排放还会继续增加。中国政府承诺,到2020年,单位国内生产总值的二氧化碳的排放量比2005年减少4050,2030年左右使二氧化碳排放达到峰值。中国政府的这一承诺彰显了工业部门节能减排对整个国家减排目标实现的重要性。因此,研究工业二氧化碳排放变化及其影响因素,对于探索低消耗、低排放的新型工业化道路,具有重要的意义。总量指
8、标被分解成几个不同分量指标相加或相乘的分解分析方法是研究其影响因素的方法之一。在现有文献中,指数分解分析法(index decomposition analysis,IDA)和结构分解分析法(structural decomposition analysis,SDA)是两种常用的方法。指数分解分析法以经济指数理论为基础,将总量指标分解成几个因素的贡献。指数分解方法在能源与环境问题的研究中得到广泛应用,其中王锋等【2】、Zhang等31 Wang等【41用这一方法对中国碳排放的影响因素进行了研究。结构分解方法是基于投入产出表的一种分解方法。与指数分析方法相比,结构分解方法对数据要求较高。Wood
9、【卯、鞠丽萍等16】、Zhangt71用该方法对碳排放的变化进行了分解分析。除了SDA和IDA方法以外,近来还出现了在环境技术框架下,引入距离函数对总量指标进行分解的新方法。Zhou等隅1将这种方法称为生产理论分解方法(productiontheoretical decomposition analysis,PDA)。在环境技术框架下,Pasurka删引入产出距离函数,对燃煤发电厂的污染排放物NO。和SO:的排放变化进行了分解。Wang【l叫利用产出距离函数对欧盟23国的能源生产作者简介:康玉泉(1972一),男,陕西富平人,经济学博士,讲师,研究方向为能源经济、环境经济。E-mail:kyq
10、uan163com万方数据康玉泉:环境技术框架下的工业碳排放变化研究 53率变化进行了分解。与Wang的做法类似,Li111对中国各省19922006年碳排放变化进行了分解。与上述研究不同,Zhou在环境技术中定义了投入和非意愿产出谢波德距离函数,并将其引入到碳排放变化的kaya分解式中,把碳排放变化分解成七个因素的影响。这种分解不仅能够区分技术因素对碳排放变化的影响,而且还可以得到更有解释力的潜在碳因子和潜在能源强度两个因素对碳排放变化的影响。Zhang等121从两个方面扩展了Zhou的做法,一是增加了意愿产出的谢波德产出距离函数,二是在生产技术中把劳动、资本和能源都看作投入要素,而Zhou
11、只把能源作为唯一的投入。这样的扩展使得在分析碳排放变化的贡献因素时更具洞察力。Zhang应用这一方法对二十三个发展中国家19952005年的碳排放变化的贡献因素进行了分解分析。孙作人等【l习综合了Wang和Zhou的分解思路,对中国工业36个行业的碳排放驱动因素进行了研究。本文提出了新的碳排放分解恒等式,在此基础上,运用Zhou提出的生产理论分解方法思路,对中国各省、自治区、直辖市(下文简称为各省)工业能源消费引起的碳排放变化进行研究,以得到更有解释力的中国工业碳排放变化的影响因素。2研究方法21环境技术在研究中考虑生产过程中的污染物排放时,现有文献通过定义意愿产出与非意愿产出的联合生产技术来
12、进行处理,即将生产技术定义为:仁(丘L,E,L 63:L,毋能生产出(一63其中:K厶ER+,分别代表资本、劳动和能源投入;YR+,代表意愿产出,在本文中为各省工业总产值;CR+,代表非意愿产出,本文为各省工业碳排放量。在生产理论中,生产集F为闭集且紧集。同时,假定投入(K上,D和意愿产出】,均为强的或自由处置,即:(K厶E,E 63T且(F,三,E)(E上,D(或r1,D。(K L,E,E 63l;如果(K三,E,y,63在生产技术集丁边界上,则D。饭,E,E0=1,DcL,E,E C)=1。对于意愿产出(y),定义谢波德产出距离函数为:D,(KL,E,y,0=inf咖:(KL,E,r4,,
13、0D (3)D,暇,E,y,q为给定投入与非意愿产出的条件下,产出可以扩张的最大倍数。如果(K厶E,y,C)在生产技术集丁边界内,则D,(E厶E,y,01;如果厶E y,o在生产技术集丁边界上,则Dy(K,L,E,y,C)=1。在本文中,距离函数的估计是根据DEA方法和距离函数的定义,通过建立环境DEA模型来进行计算。23分解方法对于某个地区i,在0与丁时期的碳排放分别为掣与e7,碳排放变化可以表示为:叫每=研Cryr鬻苦 (4)参考Zhou的分解方法,以0时期的技术为参照,在式(4)中引入定义好的距离函数,把地区f在0至丁时期的碳排放变化进行如下分解:rH一呸!垡!墅:!:笠!兰:!垡:!型
14、兰:2。堕竺!竺:兰:茎:兰:壁旦!墨!。一【掣磋(砰,L:,群,y0,口)】-(1化o)IV,o硝(矸,葺,F,rf,譬)OE,b笠垡f壁!望!望!兰:!垡!。垡!壁:望!竖:兰:笠2。磁?磷L醴,战,毯,Y?,q、 噬L磷,E,磷,Y?,、绒L醚E。E:Y?。c3。哦LKj,E,ETrT,c7)D:(F,葺,耳,rT,口) 噬(群,譬,譬,y0,口) L 5 J在式(5)中,右边第一项可以解释为潜在碳强度的变化(PCICHio)。由于碳排放用碳减排技术效应进行了折算,把碳减排技术对碳排放变化的影响从碳强度变化中分离出来,从而可以从技术因素变化和潜在碳强度变化两个力面考察碳排放变化。分解式(
15、4)中的碳强度包含碳减排技术的影响,碳减排技术因素会使实际观察到的碳强度大于潜在的碳强度,在0r时期,碳减排技术效应变化将会使得碳强度有更大的变化,使碳排放变化受碳强度变化的影响更大。第二项可以解释为潜在能源产出率变化(PEPCHio)。由于产出y被意愿产出技术效应折算,把产出技术的影响从能源产出率中分离出来,能源产出率变化对碳排放变化的影响被分解成潜在能源产出率变化和意愿产出技术效应变化两个因素的影响。第三项可以解释为潜在能源消费变化(PECCHio)。由于能源消费量用能源技术效应进行了折算,把能源技术的影响从能源消费量中分离出来,能源消费变化对碳排放变化的影响被分解成潜在万方数据54 生态
16、经济第33卷第1期(2017年1月) Ecological Economy,V0133,No1(January 2017)能源消费变化和能源技术效应变化两个因素的影响。第四、第五和第六项是0丁时期技术效应指数,分别为碳减排技术效应变化(CEECH,o)、意愿产出技术效应变化(GOECHio)和能源技术效应变化(EUECHio)。在分解式(4)中引入距离函数,可以把碳排放变化分解成相关指标与技术因素两方面的影响,从而可以多角度考察与解释碳排放变化。根据以上分解,式(5)可以写为:CHi=PCICHioPEPCtlfo X PECCHioCEECHio XGOECHioEUECHio (6)在式(
17、6)中,所分解的各部分都是基于0时期的技术得到的。如果以r时期的技术为参考,可以得到类似的分解式如下:CHi=PCICHi7XPEPCII_7X PECCHi7CEECII_f7GOECI-If7EUECHi7 (7)为了避免在分解时随意地选择参考技术,取式(6)和式(7)的几何平均值,得到下式: 吼=锵黑麓券麓戮嬲鬻】:7D:(F,霉,P,P,口)D;(群,P,eo,,F,口)r(1彰)PD:(砰,口,F,甲,口)讲(祥,葺,彰,:7,口)】l2)(1P)EjLDnt,毫,E1,Y?,C1、酰LK:,毫,Ej,Y?,Cjn。?辟too。(群,譬,F,F,q)彤(辟,霉,F,Yi,口)r噬L。
18、毫,E1,Y?,C:、噬o,E,毯rT,Cj、r【硝(砰,口,群,ro,口)磁(衅,霹,P,ro,口)J“D:(衅,F,群,ro,口)Dj(掣,譬,P,ro,口)rD:(砰,口,F,巧,口)-D:(K7,誓,F,Z7,口)1“l磋(砰,耳,掣,妒,口)嘭(群,管,彰,:7,口)r11霭珥牙可雨砸丽四牙丽J (8)式(8)可以简化表示为:CHi=PCICHiPEPCHiPECCIIf X CEECI-IfGOECHiEUECI-If (9)可以看出,式(9)后三项是地区i的Malmquist生产率指数。根据Fiire【141的研究,可以将其进一步分解为技术效率变化和技术变化。分解结果如下:GoE
19、cH噬l,tE1卫,q1聪(r,o,Lo,P,ro,掣)畿糍蒜辎黼r10,I嘭(砰,口,口,F,掣)聪(群,F,F,lo,口)I L JD0(衅,霉,F,咒P)哦t,叠,霹,Yj,c:1。Dj(砰,葺,F,17,掣)Dj(群,口,霹,r0,ct)l”2“J巧虿瓦霸承万颐西面丽J(II)胱叫=篙鞣。硝(砰,葺,霹,甲,口)磁(肆,誓,曰,y0,口)l26巧耳巧虿万雨啊谲霹河雨孬J (1 2)在式(10)的右边,第一项为碳减排技术效率变化(CETFCHi)。第二项为碳减排技术变化(CATECHi)。在式(11)中,第一项为意愿产出技术效率变化(GOTFCI-I;),第二项为意愿产出技术变化(GUT
20、ECHi)。在(12)式中,第一项为能源技术效率变化(EUTFCI-I。),第二项为能源技术变化或节能技术变化(ESTECHi)。式(10)、(11)和(12)中,技术效率变化和技术变化分别度量技术追赶效应和技术进步效应。如果技术效率变化值小于1,表明技术效率改进;如果其值大于1,表明技术效率退步;如果其值等于l,表明技术效率没有变化。对于技术变化,其值小于1,表明技术进步;如果其值大于1,表明技术退步;如果其值等于1,表明技术没有变化。技术效率改进和技术进步使碳排放减少,技术效率和技术退步,使碳排放增加。由上可知,地区i在0r时期的碳排放变化可以被分解为:CH产PCICHiPEPCHiPEC
21、CHiCETFCHfCATECHa X GOTFCHiGUTECH|EsTECH&1 3式(13)中的每一项,如果大于1,将使得碳排放增加;如果小于1,将使得碳排放减少;如果等于l,则该项对碳排放没有影响。3数据说明本文运用19952014年中国31省份工业的投入及产出数据进行分析,由于西藏工业规模较小,故本文研究不包括西藏,实际对30个省份的数据进行了分析。其中投入变量数据为劳动力数量(三)、资本存量(K)和能源消耗量(E),产出变量数据为工业总产值(】,)和碳排放量(C)。现有统计资料不能直接提供资本存量(K)和碳排放量(C)数据,需要进行估算。另外,由于不同变量数据的统计口径不一致,而且
22、同一变量在不同时期的数据统计口径发生了变化,为了使计算结果更准确,本文参考陈诗一【l习的做法,将部分统计口径的数据调整为全部工业口径。为此,对于得到的相关变量的原始数据,需要对其进行相应的处理。工业能源消耗量由分能源品种的终端能源消费数据折算成标准煤得到,能源平衡表提供的是全部工业口径的能源消耗数据。劳动投入数量使用工业从业人员数量,该数据为部分工业口径统计数据,对其进行口径调整,得到全部工业口径的分省工业从业人员数据。统计资料给出的按当年价格计算的工业总产值数据是部分统计口径数据,将其调整至全部工业El径,并以1990年为基期,用价格指数缩减法对其进行平减,得到以不变价格计算的分省工业总产值
23、数据。资本存量数据利用永续盘存法进行估算,估算时所用到的初始资本存量数据以及根据原始数据计算得到的每年新增投资额是部分工业IZl径数据,将其调整至全部工业口径后,用固定资产投资价格指数(1990年=100)对其进行平减,得到全部工业口径的按可比价计算的数据序列,以此来计算分省资本存量数据。碳排放量数据按照IPCC提供的第一种参考方法进行估算,所用到的能源消耗量是终端能源消耗量加上火力发电和供热的能源消耗量,并扣除不产生碳排放的用于工业原料、材料的能源消耗量。计算二氧化碳排放因子用到的数据来自能源统计年鉴附录和国家发改委2011年出台的省级温室气体清单编制指南。万方数据本文所用到的数据来自中国工
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