梁娜 冯远

摘  要： ]运用Kaya恒等式和LMDI分解技术对山西省2008—2017年的碳排放进行分解，从经济发展水平、能源结构、能源强度和人口规模四个角度解释山西省碳排放的变化趋势，并且通过扩展的STIRPAT模型对分解后的结果进行进一步的分析。结果显示：山西省的碳排放总量不断增长，这和经济发展发展水平紧密相关，而能源强度则相反，对抑制该期间碳排放增长做出了主要贡献，另外两个因素的贡献相对较小。

关键词：[HTK]碳排放  山西省  LMDI分解  STIRPAT模型

山西省是能源生产和消费大省，节能减排大背景下经济和社会发展必然会受到控制碳排放量政策的影响。为保证既实现碳减排的政策目标，又尽量减少对经济活动的负面影响，要求我们必须把握对山西省碳排放有关键影响的因素。目前关于碳排放影响因素的研究方法较多，其中应用比较广泛的是Divisia指数分解中的对数平均Divisia指数法（LMDI）。该方法的使用已经比较成熟，故本文在研究山西省碳排放影响因素中采用LMDI分解。

一、研究方法和数据整理

（一）扩展的Kaya恒等式

扩展后的Kaya恒等式将能源结构因素引入了其中，表述如下[BF] [BFQ]：

[BF]C=∑iCi=∑iEiE×CiEi×EGDP×GDPP×P[BFQ][JY]（1）

[BF]Ei[BFQ]和[BF]Ci[BFQ]分别为[BF]i[BFQ]种能源的消耗量和碳排放量，[BF]i=1[BFQ]、[BF]i=2[BFQ]和[BF]i=3[BFQ]分別代表煤炭、石油和天然气;[BF]Si=EiE[BFQ]表示能源结构;[BF]Fi=CiEi[BFQ]表示第[BF]i[BFQ]种能源碳排放强度，[BF]Fi[BFQ]就是煤炭的碳排放强度，该值可由能源的碳排放系数直接表示。[BF]I=EGDP[BFQ]表示能源强度，即单位GDP能耗，能源强度的下降本质上是节能减排技术的进步、装备设备的更新、管理水平提高以及体制创新的结果;[BF]R=GDPP[BFQ]表示人均收入水平。因此，碳排放公式可以写成：

[BF]C=∑iSiFiIRP[BFQ][JY]（2）

[BF]ΔC=Ct-C0=∑iStiFtiItRtPt-∑iS0iF0iI0R0P0[BFQ]

[BF]=Δcs+ΔcF+ΔCI+ΔCR+ΔCP+ΔCrsd[BFQ][JY]（3）

公式（3）为[BF]t[BFQ]期相对于基期碳排放的变化量。因为碳排放[BF]C[BFQ]是由[BF]Si[BFQ]、[BF]Fi[BFQ]、[BF]I[BFQ]、[BF]R[BFQ]和[BF]P[BFQ]这个五个因素造成的，我们就可以将碳排放用每个因素导致的碳排放相加的形式来表达总的碳排放，即为[BF]ΔCS[BFQ]、[BF]ΔCF[BFQ]、[BF]ΔCI[BFQ]、[BF]ΔCR[BFQ]、[BF]ΔCP[BFQ]与残差[BF]ΔCrsd[BFQ]相加，就是式（3）的最终形式。这里面对的一个问题就是等式最后面的残差项，如果计算出的残差项非常大的话就会对分解结果产生很大的影响，这就是这种方法的缺陷所在。

（二）LMDI分解方法

加法形式的分解结果如下：

[BF]？Cn=∑iWilnntin0i（n=S，F，I，R，P）[BFQ]

[BF]ΔCasd=ΔC-（ΔCS+ΔCF+ΔCI+ΔCR+ΔCP）=Ct-C0-∑iWi（lnStiS0i+lnFtiF0i+lnItI0+lnRtR0+lnPtP0）=Ct-C0-∑iWilnCtiC0i=Ct-C0-∑i（Cti-C0i）=0[BFQ]

其中，[BF]Wi=Cti-C0ilnCti-lnC0i[BFQ]

（三）STIRPAT模型

本文中[BF]Fi[BFQ]取值固定，不予以讨论。LMDI分解将碳排放分解为能源结构、能源强度、经济发展水平和人口规模四个影响因素，为了搞清这些因素的变化会对碳排放造成什么程度的影响，特引入Johan Albrecht等（2002）提出的STIRPAT模型：

[BF]I=aPb1Ab2Tb3c[BFQ]

[BF]lnIt=lna+b1lnPt+b2lnAt+b3lnTt+et[BFQ]

其中[BF]I[BFQ]为对环境的影响，[BF]P[BFQ]为人口，[BF]A[BFQ]为社会富裕程度，[BF]T[BFQ]为技术水平。取对数后式中的[BF]b1[BFQ]、[BF]b2[BFQ]、[BF]b3[BFQ]表示其他的影响因素不变的条件下，[BF]P[BFQ]、[BF]A[BFQ]或者[BF]T[BFQ]变化1%时引起的环境变化的百分比。因为针对的问题是碳排放增量的变化，因此可以将STIRPAT模型中的技术水平（[BF]T[BFQ]）同之前分解模型中的能源强度（[BF]I[BFQ]）对应起来，同理社会富裕程度（[BF]A[BFQ]）对应经济发展水平（[BF]R[BFQ]），人口均为（[BF]P[BFQ]）。但是STIRPAT模型没有包括能源结构（[BF]S[BFQ]），因此需要在STIRPAT模型中添加这个变量。因为在山西省的能源消耗中煤炭占据很大比例所以这里用煤炭占一次能源的比例来表示。所以，最终的模型表达式为：

[BF]lnIt=a+b1lnPt+b2lnAt+b3lnTt+b4lnSt+et[BFQ]

（四）数据来源

本文数据源于《山西省统计年鉴》，能源的数据为终端能源消耗量，即每个年份的煤炭、石油和天然气消耗量。因为各期的价格差异导致GDP数据在进行比较时不能做到足够的客观，为了消除这种影响，把各年份的GDP换算成以2007年为基期的不变GDP。因《山西省统计年鉴2019》中终端能源消耗量的数据仍以2017年的为准，所以本文的数据截至2017年。参考国家发展和改革委员会能源研究所公布的数据，煤炭的碳排放系数为07476万吨碳/万吨标准煤，石油的碳排放系数为05825万吨碳/万吨标准煤，天然气的碳排放系数为04435万吨碳/万吨标准煤。

二、实证分析

（一）山西省碳排放影响因素的现状分析

2008-2017年山西省的GDP从6125775778万元增长到13089563025万元，增长了1倍多，煤炭消耗量总体上增加了255089万吨标准煤，增幅达26%，石油的消耗量增加了65096万吨标准煤，增长了1倍多，天然气的消耗量增长了149949万吨标准煤，涨幅约87%，但在起初几年却是略有下降，从2010年才开始了快速增长。2007年的碳排放为844565万吨碳，在经历了每年约295%的增长后，在2017年达到了1139691万吨碳。总体上来看，山西省的碳排放总量呈增长之势，尤其是2010年和2011年的增长率最高，分别达到了720%和848%，但在2014年和2015年出现略微下滑，到2016年稍有回升。

（二）山西省碳排放影响因素的分解分析

在对山西省碳排放的现状进行了分析后，采用LMDI分解将碳排放分解为能源结构、能源强度、经济发展水平以及人口规模，分解结果如下：

由表1可知，2008—2016年山西省碳排放LMDI分解的结果表明，人口规模和经济发展水平对碳排放的影响较大表现为正值，具有拉升效应;能源强度表现为负值，具有抑制效应。经济发展水平对碳排放的总影响为3821350万吨，占18663%，是主要的一个拉升因素;人口规模对碳排放的总影响为544926万吨，只占2661%，其影响远低于经济发展水平，是一个次要的拉升因素;能源效率对碳排放的总影响为-2320715吨，是一个主要的抑制因素。

（三）山西省碳排放影响因素的计量分析

实证研究的样本区间为2007～2017年，采用EViews9对数据进行分析。首先用ADF单位根检验来检验平稳性，结果见表（3），P值均小于005，因此可以得出所有变量达到二阶平稳。

之后进行协整检验，这里用E—G两步法来检验回归后残差的平稳性。通过检验可知残差序列是平稳的，所以这五个变量之间存在长期均衡关系。回归结果如下：

[BF]lnIt=-037+104lnPt+102lnAt+105lnTt+025lnSt+et[BFQ]

（05655） （00001） （00000） （00000） （00202）

括号里的数字为相应的p值，可以看出影响碳排放的各个因素中除了能源结构略不显著以外，其他各因素都很显著。这里可以与之前分解结果的分析相呼应，能源强度下降1%，碳排放将下降105%，影响最大，这是因为能源强度的下降将直接导致碳排放的下降。随着低碳经济政策的逐步施行，山西省的能源产业积极应对，尤其体现在技术设备的更新换代上，对能源的高效利用是这些行业转型发展的一个重要目标。人口每增加1%，碳排放增加104%，经济因素中GDP每增加1%，碳排放将增加102%，这是因为人口增长和经济发展不可避免地造成碳排放的不断增加，只有通过人们“绿色生活”和“绿色发展”观念的转变去慢慢改善。能源结构中煤炭的比例每下降1%，碳排放将下降025%，能源结构的变化对碳排放的影响越来越明显，随着我国提倡天然气的大量使用，山西省也在逐步推行煤改气的方案，这势必会对未来几年的碳排放形势产生深远的影响。

三、结论及建议

实证结果显示，2007—2017年间，山西省的一次能源碳排放总量总体上呈上升的态势，但增长速度确实明显的减慢，这说明山西省这几年在控制碳排放方面已显成效。经济发展的加快直接导致了碳排放的大量增加，是影响碳排放的主要因素。能源结构仍需进一步优化，煤炭所占比例较高，经济发展对煤炭的依赖性还是很大。人口增长对碳排放的影响不容忽视，尤其是现在城市化进程的加快必然会让这种影响变得更加明显。能源强度对碳排放显著的负效应反映出这段时间产业的技术进步有力地遏制了碳排放的增长趋势。

经济产出的持续增长是导致碳排放的重要因素，而山西省近些年来经济增速又不太理想，这就要求在制定政策时更加注重政策的科学性、可行性，应当从优化产业结构和提高经济效率出发，把经济增长质量的提升作为当务之急。能源结构的变化对碳排放呈现的微弱效应虽然数量甚小但意义重大，一方面需要积极开发和利用风能、太阳能等清洁能源;另一方面，需要加强对新技术的研发和投入，大力推动煤炭的高效利用。能源强度效应对碳排放的显著负效应让我们知道节能减排有较好的前景，要积极抓住产业结构转型的重要机遇，壮大发展第二产业并且将第三产业和现代服务业作为重要突破口。关于人口效应，人口增长速度已得到了控制，但经济的快速发展提高了居民的消费水平，这就可能导致碳排放增加。因此各级政府要营造一个低碳环境，加大投入，抓紧完成“低碳经济的示范区”建设，以点带面，推进城市发展低碳化。对个人而言，优先选择公交车等出行，提倡使用节能产品，提高低碳意识。

参考文献：

＼[1＼][ZK（#]LeontiefWThe structure of the American economy：1919-1939[M]New York：Oxford University Press，1941

＼[2＼]查建平，谭庭，钱醒豹，赵倩倩，杨晓杰中国旅游业碳排放及其驱动因素分解＼[J＼]系统工程，2018，36（5）：23-36

＼[3＼]权丽我国终端能源消费因素分析及实证研究——基于Laspeyres指数分解技术＼[J＼]技术经济，2011，30（8）：83-86

＼[4＼]师博中国能源强度变动的主导效应分析——一项基于指数分解模型的实证研究＼[J＼]山西财经大学学报，2007，29（12）：24-28

＼[5＼]王劼，朱朝枝农业碳排放的影响因素分解与脱钩效应的国际比较＼[J＼]统计与决策，2018（11）：104-108

＼[6＼]Johan Albrecht，Delphine Francois，Koen Schoors，A shapley decomposition of carbon emissions without residuals＼[J＼]Energy Policy，2002（30）：727-736[ZK）]

〔梁娜，中國社会科学院研究生院。冯远，华北电力大学（保定）〕