中国碳排放特征及其动态演进分析
收稿日期:2008-03-28
作者简介：胡初枝，硕士生，研究方向为资源环境经济与政策。
通讯作者：黄贤金，教授，博导，研究方向为资源经济与政策、循环经济等。
*霍英东基金优选项目(94001)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NC ET-05-0451)；江苏省软科学项目(BR2007039)。
中国碳排放特征及其动态演进分析
*
胡初枝 黄贤金 钟太洋 谭 丹
(南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210093)
摘要 人类经济发展史表明，经济发展与环境质量存在着密切的联系。为此，基于EKC 模型，采用平均分配余量的分解方法，构建中国碳排放的因素分解模型，定量分析1990-2005年经济规模、产业结构和碳排放强度对碳排放的贡献，即规模效应、结构效应和技术效应。结果表明：中国碳排放变化效
应均值为19.55%。其中，经济规模、产业结构和碳排放强度引起的变化效应分别为15.76%,-0.86%和4.65%。总的看来，经济增长与碳排放之间呈现出/N 0型关系，经济规模对碳排放变动具有增量效应，这是推动碳排放增加的主要因素；由于不同产业之间碳排放差异性越来越大，产业结构调整对碳排放具有一定的减量效应，但抑制作用并不明显，产业结构仍有待优化；技术效应波动性较大，总体上具有正的效应，从减少碳排放角度来看，现行技术对降低碳排放并未发挥优势。本研究结果对于理解我国碳排放变化与经济发展之间的内在联系，以及产业发展调整具有一定的意义。关键词 碳排放；环境库兹涅茨曲线(EKC)；分解分析模型；效应
中图分类号 X196  文献标识码 A    文章编号 1002-2104(2008)03-0038-05
改革开放以来，中国经济发展取得了显著的绩效，快速的经济增长不可避免带来了资源消耗、碳排放增加等问题。1990-2003年间，中国二氧化碳排放量增加了17亿t，增幅超过73%，已成为世界第二大碳排放国[1]。尤其是2005年的5京都协定书6的生效，虽然没有对中国提出减排任务，但却给中国经济发展带来了严峻的挑战，如何有效地减少碳排放成为国际政治经济及学术研究关注的热点之一，更是中国国际政治交往中的重要内容。针对碳排放与经济增长关系研究，具有代表性的是环境库兹涅茨曲线(EKC)的检验和拐点阈值的预测，类似于经济发展与环境质量之间的倒/U 0型关系[2~3]。但倒/U 0型并非两者唯一的关系，经济发展不是解决环境问题唯一的办法[4~6]。除了经济发展之外，许多其他社会因素也会影响环境质量[7]。分解分析法能够揭示各种可能的影响因素对碳排放的贡献度。在生态
、环境领域分解分析方法已成为一种重要的分析工具[8~10]。为此，本研究在EKC 模型分析的基础上，引入分解分析法分析中国碳排放变化的机制。
1 研究方法与数据来源
1.1 碳排放的环境库兹涅茨曲线模型
为解释经济增长与碳排放之间的关系，本文采用经济
增长)环境质量的简约式回归方程进行分析，以直接模拟经济发展与碳排放之间的关系，进而根据经济发展水平估算出污染排放的变化趋势。在分析过程中，假定除经济发展以外的其他因素对碳排放影响不变，用方程中的截距项表示，得出经验方程[11~12]:
山大网管会充值y i =B 1x +B 2x 2
+B 3x 3
+E i
式中:y i 表示第i 年碳排放量;x 表示经济发展变量(常用人均GDP 表示);E i 为截距项(包括技术、贸易、
制度等影响因素)。对于不同的B i ,i =1、2、3，模型具有不同的意义。具体来讲，当B 3X 0时，模型刻画了人均碳排放量与人均GD P 之间呈现N 型或倒N 型曲线关系；当B 2X 0且B 3=0时，人均碳排放量与人均GDP 之间呈现U 型或倒U 型曲线关系；而当B 1X 0、B 2=0且B 3=0时，模型反映出人均碳排放量与人均GDP 单调变化特征。1.2 碳排放的分解分析
EKC 模型揭示经济增长与环境质量方面存在着理论上的局限性[13]。为此，在EKC 模型难以全面解释碳排放机制的情况下，分解分析的方法被引入EKC 研究中，以定量分析碳排放变化过程中各种影响因素的相对重要性。将碳排放的变化看作经济规模(以GDP 表示)、产业结构
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38#中国人口#资源与环境 2008年 第18卷 第3期  CHINA POPULATION,RESOURCES AND ENVIRONMENT  Vol.18 No.3 2008
(七大细分产业分别占GDP 的比例S it )和碳排放强度这3个因素共同作用的结果，即碳排放变化分解为3种不同的变化效应：规模效应、结构效应和技术效应。
碳排放分解模型可用下式表示:E t =E i
Y t @S it @I it 式中:E t 为碳排放量;Y t 为t 年GDP，代表规模效应;S it (S it =Y it /Y t)为t 年i 行业GD P
占全国GDP 的份额，代表行业结构效应;I it (I it =E it /Y it )为t 年i 行业污染排放强度，代表广义技术效应。本研究采用平均分配余量的方法计算碳排放各类效应的贡献率[10,14]。
G sc a =g Y (1+0.5g I )
G str =E e i 0g s (1+0.5g I )(1+0.5g Y )G te c =E e i 0g I (1+0.5g S )(1+0.5g Y )G to t =G sc a +G str +G tec
式中:g x =
(x t -x 0)
x 0
为t 年变量x 相对于基年的变化率,x 代表r,I it ,S it ,Y t ;e i 0=E i 0/E 0为基年各行业i 的碳排放比例。若三要素变化相应引起的碳排放效应为正值，表示各因素的变化对碳排放的冲击在增长，其变化值为碳排放量变化的增量效应；反之，为减量效应。1.3 数据来源与说明
本研究数据来源于中国能源统计年鉴(1996-1999年,2006年)和中国统计年鉴(2006年)，包括全国31省、自治区和直辖市(由于资料限制没有考虑中国香港、澳门和台湾3个地区)。行业划分采用世界上通
用的产业结构分类，并结合中国统计年鉴所划分产业结构，具体为第一产业(农、林、牧、渔业)；工业；建筑业；交通运输、邮政和通讯
小学教资面试业；商业、批发与零售业；其他服务业。由于能源数据统计为实物消耗量，为此对能源消耗数据作了相应的换算，统一折算成标准煤，其中煤炭的标准煤系数为0.7143kg 标准煤/kg，石油换算系数为1.4286kg 标准煤/kg，天然气换算系数为1.33kg 标准煤/m 3(中国能源年鉴,2006)。Y t 按1978年价格的GDP 数据。
2 中国碳排放特征及其成因分析
2.1 碳排放量的估算及其特征
中国碳排放量采用以下公式进行估算:C =E i
m i @D i 其中,C 为碳排放量;m i 为中国一次能源的消费标准量;D i 为i 类能源的碳排放系数。通过查阅有关文献，收集有关能源消耗的碳排放系数并进行比较计算，最终取平均值确定为各能源消耗碳排放系数(见表1)，通过整理以上数据得到中国不同行业的碳排放量(见表2)。
表1 各类能源的碳排放系数[15~
16]
Tab.1 C oef ficient of carbon emissio ns of dif f erent ene rgy
数据来源煤炭消耗碳排放系数t(C)/t 石油消耗碳排放系数t(C)/t 天然气消耗碳排放系数t(C)/t
DOE/EIA 0.7020.4780.389日本能源经济
研究所0.7560.5860.449国家科委气候变化项目
0.7260.5830.409徐国泉0.74760.58250.4435平均值
0.7329
0.5574
0.4226
表2 分行业碳排放量(单位：万t)
Ta b.2 Da ta f or c arbon emissio ns fo r industr y (Unit:Ten thousand tons)
年份排放总量农林牧渔业工业建筑业交通运输仓储和邮政业批发零售餐饮其他服务业198040502.991502.6429209.39475.901791.16265.847258.06198551713.341805.2436895.30607.422210.52423.669771.19199066477.801974.3149848.38566.442561.93626.5410900.20199169803.642018.9452954.44585.142642.44600.4411002.25199272628.481833.2256497.55627.152740.96625.1910304.41199377425.511737.2760688.99495.253015.61845.6910642.70199481704.711854.8665731.80471.632962.22732.929951.28199587510.671989.1571102.78437.713095.67800.8110084.55199692442.542038.4275031.02460.643097.42882.9210932.131********.852070.7674993.58441.273894.40811.369261.48199886440.262100.8271080.43569.854300.22872.777516.17199985898.422107.4369596.60904.684888.47940.537460.73200090202.342123.1573604.55982.325229.11906.607356.60200192297.312157.3375327.691066.865335.38932.557477.50200297535.492257.7779792.911212.435737.62959.297575.472003114420.012295.9795197.461336.806521.681065.628002.492004131500.902864.21109713.141513.627696.081198.708515.152005
144884.06
2957.90
121661.89
1581.89
8604.93
1290.07
8787.38
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39#胡初枝等:
中国碳排放特征及其动态演进分析
从我国碳排放总量以及行业碳排放量来看，具有以下特征:
方脸发型设计图片(1)碳排放量的阶段性。在研究时序内，碳排放总量具有明显的阶段性,1980-1996年是碳排放量的迅速增长阶段,1996-1999年是碳排放的平稳阶段,2000-2005年是碳排放的急速增长阶段(见图1)
。
图1 中国碳排放量变化
Fig 11 The change of c arbon emissio n
(2)行业碳排放具有明显的差异性。总的碳排放量中，第一产业、工业、建筑业、交通运输邮电业、批发等服务业、其他服务业碳排放所占比重分别约为2.5%、80%、1%、5%、1%、10%左右，其中工业碳排放占绝大部分比重，为71%~84%之间，并且有不断上升的趋势，这说明快速工业化过程推动了碳排放量的增长。
(3)行业碳排放差异逐渐扩大。在研究时序内，碳排放量变异系数在不断扩大，碳排放量在行业之间的差异不断的扩大,1980年行业之间的差异系数为0.62，至2005年为0.74(见图2)
。
图2 中国行业碳排放变异系数变化图
Fi g 12 The c ha nge of Variation C oef ficient f or
industry ca rbon e mission
2.2碳排放的动态演进分析
(1)碳排放与经济增长的关系。Gr ossm an 等学者依据
实证分析[17]，认为这种随收入水平提高环境质量先恶化再好转的演变与诺贝尔奖获得者Kuznets 提出的收入与经济增长的相依关系类似，均呈现出/倒U 型0变化趋势，故称之为/环境库兹涅茨(Kuz nets)曲线0。为进一步验证碳排放与收入水平之间的关系，本文选取1980-2005年的数据进行回归分析得出:
y=1.13@10-7x 3-0.002x 2+18.24x+38793.55(R 2=0.966,F=133.59,sig.=0.000)
模型中系数都显著异于零，且拟合程度很高,B 1>0,B 2<0,B 3>0，呈现不太明显的N 型趋势，即碳排
放量随经济的发展先上升，再保持一定的水平，而后又上升，这区别于一般意义上的倒/U 0型特征，说明我国的碳排放与经济发展之间处在非均衡、难以协同的发展阶段。从曲线特征来看，人均GDP 达到6000左右时(即1996年)，曲线有所下降。当达到7000左右时(即2000年)曲线迅速上扬。我国经济增长与碳排放之间不具备严格的倒/U 0型关系,
这也验证了我国碳排放具有波动性，与经济增长之间具有不协调性，为此在下面分解模型中对碳排放背后的机制进行研究，初步探讨经济规模、产业结构和碳排放强度分别在不同时期对碳排放变化影响的程度、特点和规律。
(2)碳排放变化的分解分析。为分析中国碳排放变化背后的机制，对1990-2005年的碳排放每年分别进行了分解(见表3)。
碳排放的规模效应均为正值(6%~33%)，年平均值为15.76%，表明经济规模的扩大导致了碳排放的增加，但随着经济增长规模效应呈下降的趋势。我国在1990-2005年GD P 以每年10%左右的速度递增，尤其是1992-1994年经济增长速度达到了14%左右,1996-1999年经济增长速度大幅度下降,1999年跌至7.6%，此后经济保持10%左右的速度高速增长。1990-1995年的快速上升阶段，经济增长规模明显印证了碳排放规模效应的变化规律;1996-1999年这一效应大幅度下降，这可能是因为1996年我国采取措施淘汰、关闭了一批技术落后、污染严重、浪费资源的小企业和1997年的亚洲金融危机及其滞后效应
所致;2000-2005年规模效应又在波动中上升，这可能是由于扩大内需和增加投资的宏观政策导致大批高能耗、重复性的基础设施项目和工业项目盲目上马，导致经济发展对碳排放贡献保持高位。所以说中国经济规模的不断增长，导致经济活动副产品(碳排放)的不断增加。在可以预见的未来，中国仍然面临经济增长与碳排放的压力。
结构效应比较平稳，其值在-8%~2%之间，多数年份为负效应，年平均值为-0.8%，中国经济结构变动对降低碳排放具有一定的作用，但贡献不是很大。在时序
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40
#中国人口#资源与环境 2008年 第3期
1990-2005年内，第一产业由26%下降至12.5%；第三产业持续上升了8个百分点，低碳经济的第三产业能降低碳排放；第二产业虽然出现了一定的波动性，但仍保持在46%左右，其中工业比重维持在40%左右。从我国产业结构变动规律来看，中国作为发展中国家，工业化仍是我国经济发展的主要特征，在工业结构和服务业比重不断上升的背景下，结构效应是经济结构在竞争中的结果。在降低碳排放量的角度，我国经济结构仍有待优化。
技术效应在研究时序也比较平稳，其值在-3%~ 32%之间，技术效应值波动较大，年平均值为4.65%，这说明技术效应对碳排放量的贡献不是很大，且具有一定的随意性。
表3中国碳排放变化中的各效应贡献率(%)
Tab.3Contribution of dif f erent ef f ects to
industry ca rbon e mission
年份规模效应
(Gsca)
结构效应
(Gstr)
技术效应
(Gi nt)
Gtot重阳节的意义是什么吃什么
1990-199115.84-  1.050.1214.91 1991-199221.74  2.04-  1.3122.46 1992-199328.31-8.1017.4837.69 1993-199432.290.41  6.2038.90 1994-199524.16-0.13-  2.8221.21 1995-199616.24-0.07-  2.7613.41 1996-199710.36-0.4810.0119.89 1997-1998  6.480.0112.1118.60 1998-1999  6.05-
0.7931.7136.96 1999-200010.370.69-0.8110.25 2000-200110.13-0.17-0.829.14 2001-20029.56-0.15-0.239.17 2002-200313.13-0.050.2313.41 2003-200417.50-0.89-  1.3417.06 2004-200514.24-  4.12  1.9212.04
年平均值15.76-0.80  4.6519.67
3结论与政策性建议
3.1结论
(1)碳排放的非均衡状态。EKC曲线模拟结果显示我国碳排放量呈现/N0型，并没有呈现严格的倒/U0型特征，这与规模效应具有一致性。说明我国经济增长并不会自发导致碳排放量的减少，经济增长也并不一定引发碳排放的增加，关键是我国的环境治理的机制、市场和政策不完善，若不施行合理有效的控制措施，未来在降低碳排放方面面临着许多风险。
(2)环境经济政策对碳排放的配置效应。我国碳排放政策的缺失，节能减排政策实施滞后是导致我国碳排放持续上升的又一重要因素。环境经济政策的实施改变了不同碳排放单位与国家、排放单位之间、区域与区域之间的关系，在政府、企业与消费者之间进行有效配置。
(3)经济结构调整在降低碳排放中的作用。在规模效应、结构效应和技术效应中，只有结构效应的平均
值为负，表明经济结构优化能降低碳排放，是减少碳排放的有效手段。
(4)碳排放与技术的分离。从理论上讲，技术效应对碳排放具有负效应，然而实际上我国碳排放技术效应具有随意性。这说明技术在降低碳排放方面并未发挥优势，现行技术应用主要目的是提高劳动生产率，许多技术进步并非与提高环境质量有关，尽管技术进步非常快，但对降低碳排放的作用并不大。
3.2控制碳排放的政策性建议
(1)建立和实施不同时间尺度上的环境调控政策。控制经济发展过程中的碳排放，应建立实施碳排放法律法规、技术标准、碳交易、碳排放的企业准入门槛、节能减排等政策措施降低碳排放量。
(2)积极推进产业结构向节能型、高级化发展，并大力发展环保产业。按照/减量化、再利用、资源化0原则和走新型工业化道路的要求，采取各种有效措施，进一步改进产业结构和能源结构从而降低碳排放。调整产业结构就要大力发展第三产业和高新技术产业，尤其是要大力发展环保产业。
(3)推行削减碳排放的技术，提高能源利用效率；发展低碳能源和可再生能源，改善能源结构。
(编辑：王兴杰)
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Character of Carbon Emission in China and Its Dynamic Development Analysis
HU Chu 2zhi  H U A NG Xian 2jin  Z HO NG Tai 2yang  T A N Dan
(School of Geographic and Oceanographic Sciences o f Nanjing Universi ty,Nanjing Jiangsu 210093,China)
Abstr act  Fro m the histo ry of human eco no mic develop ment,It .s sho w s that there is clo se relatio nship between econo mic dev elopmen t and enviro nment quality.Thus this article builds a factors deco mposition model o f carbo n emissio n in China,and analyzes the con tribution that eco no mic scale,industrial structure and carbon emission intensi ty make to carbo n emissi on quanti tatively fro m 1990to 2005,namely scale effects,structural effects and technical effects using the deco mpo sition method o f average distribution cushion w hich is based o n the EK C model.The result sho w s that the average of the effect changes of carbon emissio ns in China is 19.55%,the effects bro ught by econo mic scale,industrial structure and carbon emission intensi ty are 15.76%,-0.86%and 4.65%.Generally speaking,The relation between carbo n emissio n and China .s economy w as mo re like an /N 0Curve,Economy scale is a pri mary dri ve factor and have increment effect to carbo n emissio n.From otherness o f different i ndustry getti ng bigger ,the industry restructure has certai n decrement effect to carbo n emissio ns,but the restrain functio n is not obvious,the industr ial s tructure need to be further opti mized;The technical effect is positiv e and its
volatili ty is large.Fro m the perspectiv e o f reducing carbo n emissio n the current technolo gy has no t played to its advan tages.This research will pro mo te understanding the theo ry abo ut bet ween carbon emission and econo my dev elopment ,and po ssess reference value by all means to the adjustment of industrial develop ment.
Key wor ds  carbon emissio n;Environ mental Kuznets Curves(E KC);deco mpositio n analysi s mo del;effect
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属牛女孩草字头吉利的名字42
#中国人口#资源与环境 2008年 第3期
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