学文网摘要:碳排放是当前全球关注的热点问题，如何评估各种因素在碳排放中的贡献程度对于抓住其中 的关键因素，促进碳减排具有重要意义。本文构建了一个基于经济总量、经济结构、能源利 用效率、能源消费结构、碳排放系数的碳排放恒等式，运用LMDI分解技术，对中国1995-200 7年的碳排放从产业层面和地区层面进行了分解。结果表明：经济规模总量的扩张是中国碳 排放继续高速增长的最主要因素，能源利用效率的提高则是抑制碳排放增长最主要的因素， 产业结构或者地区结构的变化、传统能源结构的变化对碳排放影响有限，潜力还没有发挥出 来。我国碳减排需要进一步的努力：短时间内，在产业内部推进产业内升级，特别是工艺创 新和工艺升级等是提高能源利用效率的有效途径；从长远来看，产业结构调整和产业结构升 级则是降低二氧化碳排放的可行选择；通过大力发展可再生能源和新能源来优化能源结构才 有可能真正达到减排的目的。
关键词 碳排放；LMDI分解技术；产业分解；地区分解
中***分类号 F206 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2010）12-0004-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.12.002
当前，我国正处于快速工业化推进进程中，二氧化碳排放仍保持快速增加态势，控制和削减 二氧化碳排放形势十分严峻。到底是什么原因促进了我国碳排放持续快速增长，值得探讨。 分解分析作为研究事物的变化特征及其作用机理的一种分析框架，在环境经济研究中得到越 来越多的应用。将排放分解为各因素的作用，定量分析因素变动对排放量变动的影响，成为 研究这类问题的有效技术手段。通行的分解方法主要有两种，一种是指数分解方法IDA（Ind ex Decomposition Analysis），一种是结构分解方法SDA（Structural Decomposition Ana lysis）。相对于SDA方法需要投入产出表数据作为支撑，IDA方法因只需使用部门加总数据 ，特别适合分解含有较少因素的、包含时间序列数据的模型，在环境经济研究中得到广泛使 用。本文采用IDA类中的LMDI（Log Mean Divisia Index，对数指标分解方法）对我国碳排 放因素进行分解分析。
1 碳排放因素分解：模型构建与分解技术
有关二氧化碳排放的恒等式很多，鉴于我们的关注重点在经济总量、经济结构、能源利用效 率和能源消费结构对碳排放的影响，本文采用下述恒等式对我国二氧化碳排放轨迹进行分析 ：
C=ΣijCij=ΣijQQiEi EijCijQQiEiEij=ΣijQSiIiM ijUij
其中，i表示产业（或地区），j表示一次性能源消费种类（煤炭、石油、天然气）；C表示 二氧化碳排放总量，Cij表示i产业（或地区）消耗j种能源的二氧化碳排放量；Q和Q i分别表示经济总量和i产业（或地区）增加值；E，Ei，Eij分别表示能源消耗总 量、i产业（或地区）的能源消费总量、i产业（或地区）j种能源的消费量；Si表示i产业 （或地区）增加值所占比重；Ii表示i产业（或地区）能源消费强度；Mij表示j种 能源在i产业中所占的比重，Uij表示i产业中消费j种能源的二氧化碳排放系数。
这样，在基期和报告期的碳排放量差异可表示为乘法模式和加法模式：
Dtot=Ct/C0=DactDstrDintD mixDemf
ΔCtot=Ct-C0=ΔCact+ΔCstr+ΔCint+Δ Cmix+ΔCemf
上述分项中分别代表经济活动（经济规模扩张）、经济结构、能源消耗强度、能源结构和碳 排放系数的变动对总的排放水平的影响。
对于上述公式的因素分解属于IDA分解分析范畴，主要包括Laspeyres IDA与Div isia IDA两 大类。其中，LMDI属于Divisia IDA的一个分支，由于具有全分解、无残差、易使用，以及 乘法分解与加法分解的一致性、结果的唯一性、易理解等优点而在众多分解技术中受到重视 ，目前在许多领域得到广泛应用。LMDI 的主要缺陷在于无法处理具有0值和负值的数据，但 B.W. Ang等人使用“分析极限”（analytical limit）的技巧成功地解决了这一问题。在实 际问题中，一般不会出现负值，而对于0值，则可以用一个任意小的数代替（比如10的-10～ -20次方）而不会影响计算结果。
根据LMDI分解方法（详细推导过程可参阅B.W. Ang, etc (2003)等），在乘法分解模式下， 则有：
Dact=exp(Σij(Ctij -C0ij)/ (lnCtij-lnC0ij(Ct-C0)/( lnCt-lnC0)ln(Q tQ0))
Dstr=exp(Σij(Ctij-C0ij)/(lnCt ij-lnC0ij(Ct-C0)/(lnCt- lnC0)ln(StiS0i))
Dint=exp(Σij(Ctij-C0 ij)/(lnCt ij-lnC0ij(Ct-C0)/(lnCt- lnC0)ln(ItiI0i))
Dmix=exp(Σij(Ctij-C0ij)/(lnCt ij-lnC0ij(Ct-C0)/(lnCt- lnC0)ln(MtitM0 ij))
Demf=exp(Σij(Ctij-C0ij)/(lnCt ij-lnC0ij(Ct-C0)/(lnCt- lnC0)ln(UtijU0 ij))
在加法分解模式下，则有：
ΔCact=Σij(Ctij-C0ij)(lnCtij-lnC0ij)ln(QtQ0)
ΔCstr=Σij(Ctij-C0ij)(lnCtij-lnC0ij)ln(StiS0i)
ΔCint=Σij(Ctij-C0 ij) (lnCtij-lnC0ij)ln(ItiI0i)
ΔCmix=Σij(Ctij-C0ij)(lnCt ij-lnC0ij)ln(Mt ijM0ij)
ΔCemf=Σij(Ctij-C0ij)(lnCt ij-lnC0ij)ln(Ut itU0ij)
2 数据来源及处理
郭朝先:中国碳排放因素分解：基于LMDI分解技术
中国人口•资源与环境 2010年 第12期
本文收集了1995，2000，2005和2007年分产业增加值和各地区GDP，并根据相应的GDP 平减指数统一折算成2000年不变价格。同时，收集上述4个年度的分产业和各地区煤炭、石 油、天然气消费量，并将它们统一折算成标准量（t标煤）。鉴于各种能源在不同年份碳排 放系数变化率较小以及测度碳排放系数的技术困难，这里假定它们是不变的，统一使用IPCC 提供的默认值测算二氧化碳排放数据。因此，在接下来的因素分解过程中，碳排放系数的变 化被假定为贡献率为0。另外，需要注意的是，这里所指的能源结构仅仅指煤炭、石油、天 然气三种化石能源的结构，不包括其他能源如水电、核电、太阳能、风能等新能源和可再生 能源。主要的数据来源包括：历年《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》，以及IPCC提 供的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》。
3 中国碳排放的产业分解
根据计算，1995，2000，2005和2007年全国产业排放的二氧化碳分别为29.4亿t，31.4亿t， 51.1亿t和61.1亿t。1995-2007年分产业二氧化碳排放量及其增长情况见表1。 表1显 示，电力、热力的生产和供应业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、化学原料及化学制品制 造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业和煤炭开采和洗选业6个产业是最主 要的排放大户。数据显示，1995，2000，2005和2007年这6个产业分别占到当年总排放量 的79.1%，83.7%，89.5%和90.7%。从表1还可以看出，1995-2007年多数产业碳排放呈增长态 势 ，尤其是6个主要产业碳排放增长明显。从碳排放强度看，多数产业碳排放强度有所下降， 表现出一种向好的发展态势，但下降幅度还比较有限（见表1）。
首先，根据LMDI乘法分解方法，对中国产业碳排放进行分解，结果如表2所示。表2显示，19 95-2007年，中国碳排放增长2.080 9倍，其中，产业规模增长（经济总量）导致碳排 放增长 2.929 7倍，产业结构的变化导致碳排放增长1.046 6倍，能源利用效率的提高使碳排放保持 在原来的0.683 9倍的水平上，能源结构的变动也有助于减排，使碳排放保持在原来的0.992
4倍的水平上。在其中的不同时间段内，产业规模的增长始终是导致碳排放增长的主要因素 ；一般情况下，能源利用效率（能源强度）是促使碳排放减少的主要因素，但在2000-2005 年例外，这期间能源利用效率的下降导致碳排放增长1.014倍；从碳排放的角度看， 我国的 产业结构处于不断“劣化”的过程中，产业结构的“劣化”导致碳排放增长，而能源结构处 于不断“优化”的过程中，能源结构的“优化”导致碳排放相对减少，但是这两个因素的贡 献相对都比较小。
其次，根据LMDI加法分解方法，对中国产业碳排放进行分解，结果如表3所示。 表3显示，19 95-2007年，中国碳排放增加317 388万t，其中，产业规模增长（经济总量）导致碳排放增 加465 555万t，产业结构的变化导致碳排放 增加19 727万t，能源利用效率的提高和能源结 构的变动分别使碳排放减少164 579万t和3 316万t。从碳排放增长的贡献率来看，1995-200 7年产业规模增长的贡献率为146.7%，产业结构的贡献率为6.2%，能源强度的贡献率为-51.9 %，能源结构的贡献率为-1.0%。如同乘法分解一样，在其中的不同时间段内产业规模的增长 始终是导致碳排放增长的主要因素，能源利用效率（能源强度）一般促使碳排放减少（但20 00-2005年例外），产业结构的“劣化”导致碳排放增长，能源结构的“优化”导致碳排放 相对 减少，但后两个因素的贡献相对都比较小。
分产业看，大多数产业表现为：产业规模是导致碳排放增长最主要的因素，而能源利用 效率的提高是促使碳排放减少的主要因素（见表1）。在6个最主要的碳排放“大户”产业中 ，规模因素均导致了碳排放增长，电力热力的生产和供应业、黑色金属冶炼及压延业、化学 原料及化学制品制造业、煤炭开采和洗选业由于在经济结构中的份额增加而使其碳排放进一 步增长，石油加工、炼焦及核燃料加工业由于在经济结构中的份额减少而使其碳排放减少， 能源利用和能源结构因素一般使得产业碳排放减少，但是石油加工、炼焦及核燃料加工业属 于例外情况。
4 中国碳排放的地区分解
汇总各个地区碳排放量，得到1995、2000、2005和2007年全国产业排放的二氧化碳分别为33.5 亿t,36.2亿t,62.6亿t和75.4亿t，这些远比从产业层面汇总得出的数据高。由于统计数据缺 乏，分地区数据不包括数据。重庆在成为直辖市之前的1995年数据是根据四川省重庆市 相关数据估算而来。这种差异主要来源于两个途径：一是统计口径的差异，地区层面的统计 包括生活消费能源排放的二氧化碳，而产业层面不包括；二是统计部门不一致，全国产业层 面的数据统计由国家统计局负责，地区层面的数据统计由地方统计部门负责，由于这种不一 致，使得相同年度的能源消费全国数据和地方汇总数据出入很大，地方汇总数据往往大于全 国数据。这种差异并不妨碍接下来的分析，因为地区层面的因素分解主要用于说明地区排放 问题，不涉及产业排放问题。
从地区二氧化碳排放总量来看，2007年，山东、山西、河北排放超过5亿t，河南、辽宁、江 苏排放超过4亿t，内蒙古、广东、浙江超过3亿t，这些地区同时也是1995-2007年排放增幅 最大的地区。上述9个地区二氧化碳排放量占到全国排放总量的一半以上份额，就1995-2007 年排放增幅而言，上述9个地区增幅占到全国增幅的6成以上。从碳排放强度看，除宁夏和海 南外，碳排放强度均出现下降，表现出一种向好的发展态势，但下降幅度总体来说比较有限 ，存在进一步下降的巨大空间。
根据LMDI乘法分解方法，对中国地区碳排放进行分解，结果如表4所示。表4显示，1995-200 7年，中国碳排放增长2.247 8倍，其中，经济总量的扩张导致碳排放增长为 原来的3.660 3 倍，地区结构的变化、能源利用效率的提 高和能源结构的变动分别使碳排放减少到0.988 1 倍、
0.623 1倍和0.997 1倍的水平上。分时间段看，地区经济总量的扩张始终是导致碳 排放 增长的主要因素，能源利用效率的提高是促使碳排放减少的主要因素，地区结构和能 源结构 变动因素对碳排放增长影响都很小。
根据LMDI加法分解方法，对中国地区碳排放进行分解，结果如表5所示。表5显示，1995-200 7年，中国碳排放增加418 309万t，其中，地区经济总量扩张导致碳排放增加670 131万t， 产业结构的变化、能源利用效率的提高和能源结构的变动导致碳排放分别减少6 208万t、24 4 288万t和1 524万t。从碳排放增长的贡献率来看，1995-2007年产业规模增长的贡献率为1 60.2%，产业结构的贡献率为-1.5%，能源强度的贡献率为-58.4%，能源结构的贡献率为-0.4 %。如同乘法分解一样，在其中的不同时间段内地区经济规模的增长始终是导致碳排放增长 的主要因素，能源利用效率始终是促使碳排放减少的主要因素，地区结构因素和能源结构因 素倾向于减少碳排放（个别时间段例外），但这两个因素的贡献相对都很小。
分地区看，各地区经济规模的增长无一例外地导致碳排放增长；除宁夏、海南外 ，能源强度 因素均导致碳排放减少；东北地区和部分中西部地区的省份由于在全国经济总量中所占份额 下降，使得地区结构因素促使其二氧化碳排放减少，而大多数地区能源结构的变化导致二氧 化碳排放减少，但后两个因素所发挥的作用一般都较小（见***1）。
5 结 论
本文构建了一个包括经济总量、经济结构、能源利用效率、能源结构等变量 的碳排放恒等式 ：C=ΣijQSiIiMijUij， 运用LMDI 方法对1995-2007年中国碳排放进行了产业层面和地区层面的因素分解，结果发现：
（1）经济规模总量的扩张是中国碳排放继续高速增长的最主要原因。
（2）能源利用效率的提高是抑制碳排放增长最主要的因素，但是某些时间段、部分产业和 个别地区做的并不好，存在能源利用效率下降导致碳排放增长的情况。
***1 1995-2007年各地区二氧化碳排放因素分解
Fig.1 1995-2007 Decomposition of regional carbon dioxide e mission
（3）经济结构（产业结构和地区结构）的变化对碳排放增长有影响作用，但总体而言，作用相对较小，潜力还没有发挥出来。
（4）能源结构（这里指煤炭、石油、天然气三种化石能源的结构）的变化对碳排放增长影 响十分有限。
考虑到未来一段时间内中国经济还将继续保持高速增长态势，当前各地区在促进 地方经济高 速增长方面均持十分积极的态度，因此，试***通过调整经济发展速度和地区 经济结构的方法 来控制中国二氧化碳排放是 不现实的。由于中国是一个发展中的大国， 当前各种产业都有其 存在发展的空间，因此，短时间内试***通过调整产业结构来显著降低二氧化碳排放也是不可 能的，但是，在产业内部大力推进产业内升级，特别是工艺创新、工艺升级达到节能减排的 目的则是可能的，这实际上是提高能源利用效率的途径。不过，从长远来看，产业结构调整 和产业结构升级来降低二氧化碳排放则是一个可行的选择。中国能源资源的禀赋决定了试*** 调整化石能源内部结构来达到减排的目的也是不现实的，但是，通过大力发展可再生能源和 新能源来优化能源结构达到减排的目的则是可能的。由此可见，当前降低二氧化碳排放最主 要的途径是提高能源利用效率，从历史情况看，我国能源利用效率状况不容乐观，但这也为 未来提高能源利用效率提供了巨大空间。
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Decomposition of Chinas Carbon Emissions: Based on LMDI Method
GUO Chaoxian
(Institute of Industrial Economics of Chinese Academy of Social Scien ces, Beijing 100836, China)
Abstract Carbon emission is a hot issue nowadays. How to evalua te various factors contribution to carbon emission is important in finding som e key factors to reduce carbon emission. The paper constructs a carbon emission
identity, based on economic gross, economic structure, energy efficiency, en ergy consumption structure, emissions parameters, and uses LMDI method to decomp o se Chinas carbon emissions in 1995-2007 at industrial and regional levels.
Th e results show that expansion of economic scale is the most important factor for
the continuous carbon emissions growth and the improvement of energy efficiency
is th e most important to inhibit carbon emissions growth. The changes of industrial
st ructure，regional structure and fossil energy structure have limited impact on c a rbon emissions and their potentials have not been realized. Finally, the paper p r oposes some advice for the next step.
Key words carbon emission; LMDI method; industrial decompositio n; regional decomposition
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