蔡 园，刘 琦，陈 俊，陶文超，闪腾宇，胡 纯

(武汉轻工大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430023)

1 引言

中国是世界上第一大碳排放国，据2021版《BP世界能源统计年鉴》数据表明[1]，2020年我国CO2排放量达到9.8993×109t，较2019年增加了0.6%。这对于实现《国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中提出的“制定2030年前碳排放达峰行动方案”有着巨大的压力。随着我国城市化进程的加快，建筑业作为国民经济和社会发展的支柱产业之一，2020年，我国建筑业增加值占国内生产总值的比重达到7.2%，建筑业在我国CO2排放中所占的比例较高。“十四五”规划指出深入推进建筑领域低碳转型，因此，探究建筑业碳排放的时序变化情况及影响因素，不仅有助于各地区制定科学的碳减排措施，而且对于了解建筑业碳排放的途径具有极其深远的意义。

目前，国内外诸多学者已对建筑业碳排放进行了测算与分析。Conrado ADM等[2]测算了巴西建筑业CO2减排的成本效益；Kim TH等[3]利用韩国国家能源统计数据，研究了韩国建筑业能源消费产生的温室气体；Huang L等[4]利用世界环境投入产出表对全球40个国家建筑活动造成的CO2排放水平进行了探索和比较；赵冬蕾等[5]基于2007～2016年中国建筑业碳排放的面板数据，采用脱钩模型分析了能源结构、能源效率、价值创造、碳排放强度的脱钩程度，并在此基础上对区域碳排放脱钩潜力进行评价；王幼松等[6]采用SBM模型，计算了我国2008～2017年各省建筑业能源效率；王静雯[7]通过构建西北五省(区)建筑业的完全碳排放的测算模型，估算西北建筑业的碳排放量，并运用LMDI分析4个驱动因素对建筑业完全碳排放的影响；闫辉等[8]建立了建筑业碳排放强度影响因素多元回归模型，并以我国建筑业相关数据为例进行实证分析。

为完成2030年碳达峰的宏伟目标，必须结合各省不同的具体情况，分析不同行业碳排放的影响因素，从而提出具有针对性的碳减排对策。湖北省作为我国中部地区的重要省份，近年来，省域经济高速发展，同时建筑业也发展迅猛，随之带来了碳排放量不断增加的温室效应问题。基于此，本文以湖北省为研究对象，通过合理选择主要建筑业碳排放源，构建建筑业碳排放测算模型，对2006～2019年湖北省建筑业碳排放量进行估算，运用LMDI因素分解模型探讨湖北省建筑业碳排放量的驱动因素。从而为湖北省建筑业低碳转型探索道路，自下而上全面推动落实国家自主贡献目标的省域碳达峰行动。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 建筑业碳排放测度方法

对于建筑业碳排放量的核算，参考已有研究理论，将建筑业碳排放分为直接碳排放与间接碳排放两部分。直接碳排放为建筑业本身活动过程所产生的碳排放，主要包括在建筑设计、施工等阶段直接消耗的石油、煤炭、天然气以及电力等各种能源所产生的碳排放，建筑业间接碳排放主要包括钢材、水泥、木材、玻璃及铝材等建筑材料在生产及运输中所产生的碳排放。其中，由于钢材、木材、玻璃和铝材可以回收利用，实际碳排放核算需要考虑建筑材料的回收率。

本文根据IPCC的碳排放估算方法，构建了湖北省建筑业碳排放量的估算模型：

C=Cdir+Cindir=Ce+Cp+Cindir

(1)

式(1)中，C、Cdir、Cindir分别为建筑业碳排放总量、直接碳排放量和间接碳排放量；Ce、Cp分别为化石能源碳排放量和电力能源碳排放量；Ei、NCVi、Di、Oi分别为第i种化石能源的终端消费量、平均低位发热值、碳含量、碳氧化率；P和K分别为电力能源消费量以及电力CO2排放系数；Mj、Fj、Rj分别为第j种建筑材料消耗量、建筑材料CO2排放系数以及建筑材料回收系数。

2.1.2 建筑业碳排放影响因素分解模型

为了厘清湖北省建筑业碳排放的驱动因子，本文结合建筑业碳排放核算体系包括直接排与间接排放，采用Ang改进的LMDI 因素分解模型。并将其与扩展后的Kaya恒等式相结合，模型分解出能源消费直接碳排放强度、单位面积能耗、单位产值创造能力、间接碳排放强度、建筑业经济规模5个建筑业碳排放影响因素指标。基于核算方法的改进，将建筑业间接碳排放作为单独的因素，从而研究它的影响，扩展模型为：

C=Cdir+Cindir

=F×H×I×GDPcons+K×GDPcons

(2)

根据Ang提出的LMDI分解法，假设C0和Ct分别表示基期和第t期湖北省建筑业碳排放总量，则第t 期相对于基期的碳排放总值的变化值可以表示为：

ΔC=Ct-C0

=ΔCF+ΔCH+ΔCI+ΔCK+ΔCGDPcons

(3)

湖北省建筑业碳排放增量在 LMDI 模型下被完全分解，具体分解结果如下：

能源消费直接碳排放强度因素：

(4)

单位面积能耗因素：

(5)

单位产值创造力因素：

(6)

间接碳排放强度因素：

(7)

建筑业经济规模因素：

(8)

2.2 数据来源与处理

本文涉及的主要数据如湖北省建筑业原煤、汽油、柴油、燃料油、电力等5种能源的消费量来自历年《中国能源统计年鉴》。各种能源的平均低位发热量来源于《中国能源统计年鉴》，碳含量参考《2006 IPCC国家温室气体清单指南》，碳氧化率的数据参考我国编制的《省级温室气体清单编制指南》。电网碳排放因子来源于我国生态环境部发布的《2019年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》。

湖北省地区生产总值与湖北省建筑业生产总值数据来自于历年《湖北省统计年鉴》，考虑到湖北省经济发展过程中价格变化的因素，本文将建筑业生产总值以2006 年为基期进行可比价处理。湖北省主要建筑材料消耗量和房屋施工面积数据来自于历年《中国建筑业统计年鉴》。建筑材料碳排放系数及回收系数参考孙文[9]、冯博[10]等人研究，如表1所示。

表1 主要建筑材料碳排放系数和回收系数

3 结果与分析

3.1 湖北省建筑业碳排放时序演变规律分析

依据上述建筑业碳排放核算模型，计算得到湖北省建筑业碳排放时序结果，如表2所示。2006～2019年湖北省建筑业碳排放总量变化分3 个阶段，呈先上升后下降趋势。2006～2010年处于稳中有升阶段，2011～2014 年处于急剧增长阶段，2015～2019年处于波动下降阶段。其中2014年建筑业碳排放总量达到峰值17651.99万t，其次是2016年，2008年最低为3242.35 万t。2011与2012年碳排放的迅猛增加是由于我国有效应对国际金融危机，转变经济发展方式，投资基建，增加全社会固定资产投入；同时，随着居民居住条件改善，房地产行业蓬勃发展，我国建筑业产值高速增长。“十三五”以来，随着生态文明理念的逐步实施，国家积极推进温室气体减排政策，从而使得湖北省建筑业碳排放量逐步回落。

表2 2006～2019年湖北省建筑业碳排放量时序变化

从碳排放构成上可以看出，2006～2019年湖北省建筑业间接碳排放占比逐渐提高，间接排放是建筑业碳排放的主要来源，其中2012～2019年间接排放占比均超过95%。

由上述测度可以得出2006～2019年湖北省建筑业碳排放强度的时序动态变化趋势，图1可以看出：研究期间湖北省建筑业碳排放强度呈下降-上升-下降的波动态势。由2006年的 7.76 t/万元逐年减小至 2010年的 4.95 t/万元，年均下降率9.05%；随后湖北省建筑业碳排放强度暴增至2012年的16.74 t/万元，年均增长率119.09%；近年来，碳排放强度稳步回落，下降至2019年的8.87 t/万元，这表明建筑业产值的增长率大于碳排放的增长率。

图1 2016～2019年湖北省建筑业碳排放强度

3.2 湖北省建筑业碳排放影响因素分析

为了清晰地反映碳排放影响因素随时间的变化趋势，在时间维度上分解2006～2019年间湖北省建筑业碳排放的影响因素。结合碳排放LMDI因素分解模型，实证分析能源消费直接碳排放强度、单位面积能耗、间接碳排放强度、建筑业经济规模等5个影响因素的逐年效应及综合效应，如表3所示。

表3 湖北省建筑业碳排放LMDI因素分解结果 万t

由分解结果可知，能源消费直接碳排放强度、单位产值创造力、间接碳排放强度以及建筑业经济规模是促进湖北省建筑业碳排放增加的因素，是正效应；而相反单位面积能耗是抑制湖北省建筑业的碳排放增加的因素，是负效应。从影响程度上看，根据绝对值大小判断，2006～2019年间5项影响因素的影响程度大小排序为：建筑业经济规模>单位面积能耗>单位产值创造力>能源消费直接碳排放强度。建筑业经济规模的增长是拉动湖北省建筑业碳排放增加的主导因素。间接碳排放强度的累积效应虽然最小，但是年度效应波动较大，有正有负。

各个碳排放影响因素在不同年份对湖北省建筑业碳排放变化的影响程度是不同的。从分解结果逐年效应来看，能源消费直接碳排放强度对湖北省建筑业碳排放增加有促进作用，除了在2008～2009、2010～2011为负值，其它年度变化均为正值，表明建筑行业能源消费量在研究时序区间逐渐增加。单位面积能耗在抑制湖北省建筑业碳排放方面起了不可忽视的作用，表明“十二五”与“十三五”期间湖北省建筑业节能水平逐步提高，单位建筑面积的能耗大幅下降。单位产值创造力对湖北省建筑业碳排放有一定的促进影响，特别在“十二五”与“十三五”期间正影响较大，表明近年来湖北省房屋建造能力逐渐提升。间接碳排放强度在“十一五”期间均为负值，大大抑制了湖北省建筑业碳排放，在“十二五”与“十三五”变化较大，表明受国内外经济影响，湖北省建筑业材料消耗量波动较大。建筑业经济规模的各年度效应均为正值，且绝对值较大，表明建筑业经济增长对湖北省建筑业碳排放的增长起到了持续拉动的作用，经济增长的同时也产生了大量的温室气体。

4 结论

本文通过测度湖北省 2006～2019年间的建筑业碳排放量，进而运用LMDI模型对建筑业碳排放的影响因素进行了分析，得出以下结论。

(1)2006～2019年间湖北省建筑业碳排放总量呈先上升后下降趋势，从2006年的3242.35 万t上升到2014年的峰值17651.99 万t，随后逐步回落到2019年的14897.75 万t。其中，间接排放是建筑业碳排放的主要来源。

(2)2006～2019年间湖北省建筑业碳排放强度呈先下降、随后上升再下降的波动态势。近年来湖北省建筑业产值的增长率大于碳排放的增长率。

(3)2006～2019年湖北省建筑业碳排放影响因素中，有4个因素对建筑业碳排放增加起促进作用，有1个因素对建筑业碳排放增加起抑制作用，其中建筑业经济规模是湖北省建筑业碳排放增加的最主要影响因素，单位面积能耗是有效抑制建筑业碳排放增加的重要因素。