潘 伟，胡 程

（武汉大学 经济与管理学院，武汉430072）

0 引言

2017年，化石燃料消费量出现增长，占全球能源需求增长的70%。二氧化碳、甲烷和一氧化二氮的大气浓度处于80万年来最高水平，并且海洋比有史以来的任何时候都更加温暖和带有酸性。作为一个世界大国，在处理环境污染方面，中国需要承担更多的责任和义务。在2005年碳排放量基础上，中国承诺在2020年将完成减排40%～45%[1]。潘伟、熊建武（2018）[2]已经验证了电力消耗、经济增长与二氧化碳排放量之间存在长期均衡关系。但是去年我国GDP较2017年增长6.9%，碳强度比上年度下降了5.1%，这是否意味着我国二氧化碳排放得到了有效的控制？为了深入了解我国二氧化碳增长的内在因素，本文核算了不同行业碳排放量并分析其驱动因素。

1 理论模型与数据来源

1.1 对数平均迪氏指数法

基于 Divisa（1925）提出的Divisa分解法，Liu和Ang（2001）[3]在此基础上提出了对数平均迪氏指数法（Logarithmic Mean Divisa Index，以下简称LMDI分解法），这种方法克服了Divisa分解法统计测验不通过的问题，并且没有残差项，得到广泛认可。后来Ang（2004）[4]又给出了处理零值和负值的办法，解决了LMDI处理过程中唯一的缺陷。改进后的LMDI分解法成为目前较为成熟的指数分解法，因此本文基于扩展的Kaya恒等式，采用此方法建立因素分解模型，研究我国能源消费中的碳排放情况，公式如下：

对于每一个具体的部门来说：

其中，C为总体碳排放量，j=1,2，…，6，代表6个不同行业；i=1，2，…，8，代表8种能源。Cj为不同行业的碳排放量，Cij为j部门中由于消耗i能源产生的碳排放，Eij为j部门中i能源的消耗量（折合为标准煤当量），Ej表示j部门当年消耗的能源总量（折合为标准煤当量），Yj表示j部门当年的产出，用GDP计算，Pj表示j部门当年的就业人口数目。fj表示碳排放强度，sj表示能源消费结构，mj代表能源利用效率，gj代表经济规模，pj代表人口规模。 ΔCf、ΔCs、ΔCm、ΔCg、ΔCp分别表示由于上述5种因素引起的碳排放的变化效应。由于碳强度效应fj实质上是i能源的碳排放系数，研究期内，各种能源碳排放系数（见表1）不变，因此碳强度效应引起的碳排放的变化为0，所以在计算时并不考虑碳排放强度引起的碳排放的变化。

表1 各种能源的碳排放系数

1.2 数据来源

考虑到行业合并及数据获取渠道等方面，本文将我国行业划分为农林牧渔业、工业、建筑业、交通运输仓储和邮政业、批发零售与住宿餐饮业及其他行业6个行业，同时将各部门消耗的能源为8种，分别为煤炭（万吨）、焦炭（万吨）、原油（万吨）、汽油（万吨）、煤油（万吨）、柴油（万吨）、燃料油（万吨）和天然气（亿立方米），采用不同行业在2003—2016年间不同种能源的消耗量，数据来源于中国统计年鉴、中国能源统计年鉴及IPCC碳排放计算指南[5]。

2 分部门碳排放LMDI分解分析

通过LMDI分解，结合公式（1）至公式（7），本文分别对2003—2016年中国6个行业的碳排放因素进行了分解，研究能源结构效应、能源强度效应、人均经济产出效应和人口规模效应对不同行业能源消费碳排放的影响。考虑到可比性，所有计算结果均以增量体现，表格数据表示某一因素当年对当年碳排放增量的贡献值，值的正负分别代表该因素对能源消费碳排放的促进和抑制作用。

2.1 工业能源消费碳排放因素分解

从图1可以看出，能源消费结构效应对能源消费碳排放起到持续正向促进作用，但相对作用较小，原因是工业耗能较为固定，虽然近些年有很多新兴能源，但是工业囿于其对原材料的特殊要求，对能源种类需求固定。工业中主要的制造业长期发展过程中以煤炭消耗为主，其能源消费结构的不均衡性[6]，使得工业对煤炭和原油消耗量最高，其次是焦炭。经计算，2003—2016年，工业累计能源消费中，煤炭占比高达68.52%，原油占比18.19%，焦炭占比10.65%，其余能源占比2.64%，相较而言，其余能源几乎可以忽略不计，结构处于长期固定状态。另一方面，煤炭、焦炭和原油占据碳排放系数前三位，可以说，消耗等标准煤当量的能源，工业会产生更多碳排放，所以能源结构持续促进碳排放。

从能源强度效应考虑，能源强度长期抑制碳排放，说明我国工业能源利用效率较高，只有在2008年，能源强度效应逆转，促进碳排放。2008年受到全球经济危机的影响，经济产出大幅下滑，前几年的良好市场氛围导致过于乐观的估计，经济危机造成项目资金链断裂、工厂破产一系列问题，导致工业能源利用效率下降及能源浪费，碳排放强度上升。

图1 工业能源消费碳排放驱动因素分解

研究期内的大多数年份，经济产出效应占据了促进碳排放的主要作用，这一点与Lin B等（2016）[7]研究的化工产业结果相符。但是在2012—1013年，经济产出效应抑制了碳排放。分析得知，2012年我国工业人均经济产出只增加了2.9%，2013年更是负增长11.5%，这两年的增长值是研究期内的最低值，倒数第三位的人均经济产出增加值也有5.05%，说明人均经济产出增加并不一定会促进碳排放。

值得一提的是，2014年以来，在仅有经济产出效应促进碳排放、其余三种效应齐头并进抑制碳排放的情况下，工业碳排放量呈下降趋势。对比发现，一个重要的原因是人口规模近几年抑制了碳排放的增长，能源强度也对抑制碳排放增长有很大作用。2014年开始，工业能源消费碳排放增量为负，说明我国工业碳减排策略取得了良好的效果，但是这个效果更多的不是由于能源结构和能源强度的调整，而是人口规模效应的抑制作用。另一方面，近两年能源结构效应对碳排放增量的作用还不稳定，可能是减排策略对能源结构的调整还处于适应期，并且工业能源结构长时间固定，调整能源结构方面的减排策略目前还没与工业生产过程相融合。尽管如此，我国工业减排力度已经触及到调整能源结构方面，自2014年我国工业能源消费煤炭量开始减少，对整个工业碳排放量有明显的减负效应。

2.2 建筑业

从图2（见下页）可以看出，能源结构效应对碳排放作用较小，一般为抑制作用，和工业一样，建筑业能源消费结构固定，主要消耗柴油、煤炭和汽油，2003—2016年累计消费占比分别为41.1%、31.3%和23.2%，其余能源消耗占比4.4%，这三种能源的碳排放系数较低，特别是柴油，碳排放系数0.5921，建筑业耗用煤炭相对少于工业，不仅碳排放较少，而且能源结构对建筑业碳排放起到抑制作用。仅在2012—2011年和2013—2014年出现正向促进作用，因为这两年煤炭消耗量分别增加9%和12.7%，占据整个研究期内煤炭消耗增量的首位。可以看出，煤炭消耗量直接影响能源消费结构效应对碳排放的作用，本来由于建筑业能源结构的固定性，能源结构对碳排放是抑制作用，但当煤炭消耗增量达到一定限度时，便会促进碳排放。

能源强度效应长期抑制碳排放，偶尔出现促进作用，但是贡献值极小，相比于抑制作用的贡献值，促进时的贡献几乎可以不计，所以可以说，能源强度效应对我国建筑业碳排放量起到长期抑制的作用，这也说明我国建筑业能源利用效率较高。

经济产出起到了主要的促进碳排放的作用，其次是人口规模效应。经济产出效应只在2012年附近出现了抑制作用，建筑业人均经济产出在2011—2013年连续下滑，较前一年分别下降11.2%、3.9%和23.7%，并且2011年建筑业GDP比上年增长10.0%，但与2010年的13.7%相比，增速降低3.7个百分点。另一方面，2011—2013年，我国建筑业就业人数陡增，人口规模效应对碳排放的促进作用格外明显，GDP和就业人口同时作用人均经济产出，抵消了GDP的增长，导致人均经济产出出现抑制碳排放的情况。但是人口规模效应却在2013年之后开始抑制碳排放，并且贡献度较高，是因为2014年开始建筑业就业人数较2013年持平，在2015和2016年甚至出现了下降的趋势，这也可以解释人均经济产出效应在2013年之后大力促进碳排放的原因。建筑业中，这是一种较好的现象，由于技术的成熟，就业人数减少，但经济产出保持良好的增长态势，尽管人口规模效应的增加意味着更多的投入和产出，但是技术进步对碳排放的抑制作用可以有效的抵消人口规模效应的促进作用。

2.3 农林牧渔业

从图3中可以看出，农业碳排放中，能源消费结构效应一直不明显，和工业一样，农业的能源消费结构很稳定。能源强度效应长期处于抑制作用，也就是说，农业的能源利用效率较高，所以对农业碳排放有显著的抑制作用，不过，另一方面也是因为相比于工业和建筑业来说，农业能源消耗量少，主要消耗煤炭和柴油。

图3 农林牧渔业能源碳排放增量分解结果

人均经济产出效应对碳排放长期处于促进作用，特别是在2013年以后，虽然农业就业人口数量逐年递减，但是人均经济产出却仍然是促进作用，一方面说明我国农业技术有了很大的改进，另一方面农业机器的逐渐普及使用，使得相同的产出可以通过更少的人力来实现。人口规模效应长期抑制农业碳排放，特别是2013年以来，农业就业人口出现下降趋势，这使得人口规模效应的抑制作用更加明显。研究期内，哪怕在农业就业人口增加，人口规模效应仍然抑制碳排放。

可以说，研究期内，仅有人均经济产出对农业能源碳排放起到促进作用，在能源结构、能源强度和人口规模均抑制碳排放的情境下，农业碳排放常年处于增加状态，说明人均经济产出对农业碳排放有主导性的影响。在2006—2008年以及2009年出现了碳排放量减少的情况，是因为能源强度的抑制作用过大，尽管人均经济产出效应拉动很大，碳排放依然减少。

2.4 交通运输、邮政和仓储业

能源结构效应长期微弱抑制碳排放，主要消耗柴油和汽油，结构固定，且两种能源碳排放系数较低，相对来说，碳排放量也较少。能源强度效应长期抑制碳排放，能源利用效率较高。人均经济产出效应长期为促进作用，与人口规模效应相同，大量的投入，大量的产出，促进了碳排放的增加，但是2013年左右为抑制效应，这一点是因为2013年就业人口大量增加，人口规模效应大大促进了碳排放，而GDP增幅不大，人均产出减少，某种程度上抑制了碳排放。人口规模效应长期促进碳排放，因为交通行业需要大量的人力投入，同时发生大量的产出，期望产出增加，非期望产出也大量增加。就业人员从2003—2016年逐年上升，2013年发生剧增，这一年也是网上购物大幅度普及的时期。

从图4也可以看出，该部门碳排放量受人均经济产出效应影响较大，其增长趋势几乎与人均经济产出的方向一致。碳排放量逐年递增，2008年受到经济危机的冲击，各效应贡献值及其微弱，导致当年碳排放增量较小。

图4 交通运输、邮政和仓储业能源消费碳排放增量分解结果

2.5 批发零售和住宿餐饮业

从下页图5可以看出，2003—2016年，该行业碳排放处于递增状态，在某些年份，由于能源强度的大幅度抑制作用，出现递减。与其他行业不同，尽管能源结构效应对碳排放的贡献度极小，但是作用效果促进和抑制并行。在煤炭消费量增加较大的情况下，往往促进碳排放，特别是2008年，煤炭使用量增加78.69%，直接增加了39.63万吨碳排放量。建筑业中也有过这样的情况，说明煤炭消耗量直接影响行业能源结构，进而影响能源结构对碳排放的作用方向。

图5 批发零售和住宿餐饮业能源消费碳排放增量分解结果

能源强度效应一直抑制碳排放，该行业能源利用效率较高，并且贡献度还比较大，仅在2008年经济危机时，能源利用效率降低，能源强度增加，促进碳排放700万吨。

经济产出效应促进碳排放作用较为明显，行业GDP年均增长14.63%，但就业人口年均增长只有2.79%，这种情况下，人均经济产出年均增长率为11.5%。说明批发零售和住宿餐饮行业的经济产出很大程度上是以环境为代价。但在2013年经济产出效应抑制了碳排放，当年人均经济产出出现了研究期内的首次下降，降幅8.5%，主要是由就业人口增幅较低导致的。

人口规模效应抑制和促进作用并存，但本文还是认为该因素促进碳排放，因为在抑制碳排放时，其贡献度很小，在2008—2013年期间促进碳排放时，出现了很大的拉动值，这是由就业人口增减直接导致的，整个研究期内，只有2008—2013年就业人口出现递增趋势。由此可知，减少该行业就业人口可以抑制碳排放，但是结合经济产出效应的影响，就业人数减少并不会明显影响其行业GDP，这是否象征着该行业就业人口已趋于饱和？

2.6 其他行业

其他行业包含房地产、金融业、教育等，这个行业更多的关系到我们的衣食住行，可以更好地代表基础碳排放情况。从图6可以看出，整体碳排放处于递增状态，仅在近两年由于能源强度效应的抑制，出现下降趋势。

能源结构效应抑制碳排放，和建筑业有一样的情况，在2009年煤炭使用量翻番的时候，能源结构效应大幅拉动碳排放。能源强度效应长期抑制碳排放，特别是近两年，抑制作用更加突出，仅在2008年，能源强度效应促进碳排放420万吨，说明当年的经济危机的确对我国产业产生冲击。人均经济产出效应的影响最大，稳定促进碳排放，并且有很高的贡献度，最高在2006年增加碳排放627.8万吨，最少出现在2013年促进碳排放249.69万吨。人口规模效应长期促进碳排放，并且随着时间的增加，这种效应更加强烈。值得一提的是，2008年，四种效应同时促进碳排放，直接引起行业碳排放增加1804.5万吨，主要是能源强度的增加，这一点也从侧面说明了，经济冲击对该行业能源强度影响最大，其次是能源结构。

图6 其他行业能源消费碳排放增量分解结果

2.7 LMDI行业分解结果总结

经过上述分析，本文得到了四种效应对各行业能源碳排放的作用方向及影响程度，如表2所示。从图7可以看出，2003—2014年我国能源消费碳排放总量持续上升，从2003年能源消费碳排放量增加24554万吨，到2013年达到峰值12248万吨，从2014年开始下降。

表2 行业能源消费碳排放分解结果对比

图7 整体行业能源消费碳排放增量分解结果

通过对数据的分析，主要有两个原因：一方面是从2014年开始，人口规模效应开始抑制碳排放，另一方面是能源强度效应的抑制作用也逐年上升，但是这个抑制作用主要是因为工业减少煤炭使用量，使得工业能源结构效应抑制碳排放，但其他行业没有发生明显的碳排放减少的情况，能源结构没有很大的抑制贡献值，说明我国近两年的碳排放减排措施有利于提高能源效率，但是除工业外，还没有达到改变能源结构的层面。

总的来说：（1）由于各行业能源结构稳定不变，能源结构效应对每个行业的贡献值都不大，但是对每个行业的碳排放都是抑制作用，只有对工业能源消费碳排放是促进作用，因为工业煤炭消费量过高；（2）能源强度效应抑制各行业的碳排放，只有在其他行业，能源强度效应促进了碳排放，说明其他行业能源利用效率较低；（3）经济产出效应是各个行业能源消费碳排放量的主要拉动力，对各个行业碳排放增量有极大的贡献值，可以说我国经济增长仍在是以环境污染为代价；（4）人口规模效应在促进各行业能源消费碳排放中也有很大作用，特别是对工业和建筑业来说，仅次于经济产出效应的拉动作用，但是农林牧渔业中，由于行业就业人数一直较少，所以人口规模效应抑制了行业碳排放。

需要注意的是，能源强度在2008年经济危机中对各行业的影响。2008年美国次贷危机，美国与亚洲一些国家或地区如中国大陆、香港地区之间发生了严重的危机传染，危机传染的时间较早且持续时间普遍比较长。2008年我国GDP增速仅9%，而全国能源消费总量增幅达到44.74%，能源强度增幅32.46%。2008年，各行业碳排放增量达到峰值，直接造成碳排放增量达到45615万吨。究其原因，主要是能源强度效应拉动能源碳排放增加35514.25万吨。从各个行业来看，2008年均出现了能源强度效应转抑制为促进的状态，有理由认为，经济危机大大降低了我国能源利用效率。

3 结论

由上述分析可以知道，我国能源消费碳排放主要是由人均经济产出拉动的，能源强度效应起到了很好的抑制作用，能源利用效率较高，但是不同行业各驱动因素作用方向和贡献大小不同。一般来说，能源结构和能源强度效应抑制能源消费碳排放，人均经济产出和人口规模效应促进碳排放。工业和农林牧渔业出现异常，能源结构效应促进工业能源消费碳排放，人口规模效应抑制农林牧渔业能源消费碳排放。

总的来说，有如下结论：（1）我国碳排放的驱动因素主要是人均经济产出拉动碳排放，其次是能源强度效应的抑制作用和人口规模效应的促进作用，但能源结构效应作用不太明显；（2）我国近两年的碳排放减排措施有利于提高能源效率，但是还没有达到改变能源结构的层面，工业中的改变相对明显；（3）工业碳排放减排对国家整体减排起着不可替代的作用，碳减排必须从工业开始；（4）工业的碳排放减排应该从能源结构入手，减少煤炭的使用，而我国工业已从2014年开始减少煤炭的使用；（5）为了提高农林牧渔业的产值，在大力发展相关技术的同时，可以更多鼓励人员就业，短期内农林牧渔业就业人数的增加并不会对该行业能源消费碳排放造成压力；（6）经济危机大大降低了我国能源利用效率，直接导致能源强度由抑制作用转为促进作用，所以以后再面临相同危机时，为了控制碳排放量，我们要注意合理利用能源，保持甚至降低其利用效率。