山东省能源消费碳排放影响因素分析

第39卷第4期

Vol.39No.4科学与管理

SCIENCEANDMANAGEMENT2019年8月

Aug.2019

山东省能源消费碳排放影响因素分析

邵敏，郝晴，闫桂焕，许崇庆

（齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院生态研究所，山东济南250103）

摘要：测算了山东省2000—2016年能源消费产生的碳排放量，采用对数平均Divisia指数法（LMDI）

建立了山东省碳排放分解模型，分析了山东省碳排放的影响因素。结果表明，经济发展和人口因素对

山东省碳排放起到了拉动作用，且经济发展是碳排放增长的最主要驱动因素；能源效率对山东省碳排

放起到了抑制作用，是抑制碳排放的主要因素，但其抑制作用逐渐变缓；能源结构因素对山东省碳排

放的影响在2015年由拉动作用转变为抑制作用，是未来抑制碳排放的重要因素。调整能源结构，加快

产业转型升级，是山东省实现碳减排的必由之路。

关键词：碳排放；影响因素；LMDI模型；山东省

中图分类号：X24文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1003-8256.2019.04.010

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

0引言

气候变化影响着人类生存和发展，以煤、石油、

天然气为主的化石燃料燃烧产生的CO2，是地球气候

变暖的最主要因素［1］。气候变化问题目前已不仅仅是

科学问题，而上升为全球性的政治、经济和社会问

题［2］。山东省是能源消费大省，长期以来，以煤为主

的能源消费结构以及煤炭能源的低效利用，使得山东

省碳排放量在全国处于较高位置。因此，结合山东实

际，系统分析碳排放影响因素、寻求碳减排路径对山

东发展低碳经济至关重要。

近年来，因素分解法成为研究碳排放驱动因素的

一种常用方法。田立等分析了影响黑龙江省碳排放的

主要因素，发现经济发展模式和产业结构是拉动黑龙

江省碳排放量增长的主要因素［3］；饶群采用因素分解

模型分析了能源结构、能源强度、经济发展对长三角

地区碳排放的影响，发现经济发展为人均碳排放量增

长的主要因素［4］；郝晴等分析了山东省交通领域能耗

碳排放驱动因素，发现经济因素和能源强度因素是交通碳排放的主要正向驱动因素，产业结构因素是负向

驱动因素［5］；刘洪久等分析了能源结构、产业结构等

因素对江苏省碳排放的驱动作用及贡献值［6］；杜颖建

立了广西人均碳排放的因素分解模型，定量分析研究

了经济发展、能源结构和能源效率因素对广西人均碳

排放的影响［7］。

由于对数平均权重分解法（LMDI）能使分解残差

为零，比较适合进行时间序列分析，因而在碳排放因

素研究领域应用较为广泛。因此，本文通过采用LMDI

模型对山东省碳排放量进行因素分解，定量分析经济

发展、能源结构、能源效率以及人口因素对山东省

2000—2016年碳排放量的影响，分析山东省碳排放与

其影响因素间的关系，为山东省经济可持续发展提供

理论依据。

1研究方法

1.1碳排放测算方法

煤品、油品、天然气等一次能源消费是山东省的

基金项目：山东省科学院智库专项“山东省重点行业碳排放控制协同大气环境治理机制研究”

作者简介：邵敏（1983-），女，山东滨州人，研究方向：应对气候变化和低碳发展；郝晴（1987-），男，山东聊城

人，研究方向：能源环境系统和低碳发展。

Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.第4期邵敏，郝晴，闫桂焕，等：山东省能源消费碳排放影响因素分析

主要温室气体来源。本文对山东省总的二氧化碳排放

量采用自上而下的计算方法进行测算，计算公式如下：C=∑

iCi=∑

iEi×Fi×Oi×IN（1）

其中，C为山东省碳排放总量；Ci为第i种能源的碳排

放量；Ei为第i种能源的消费量；Fi为第i种能源的碳

排放系数；Oi为第i种能源的碳氧化率；IN表示碳与

二氧化碳之间的转换系数，IN=44/12；i表示能源类

型。各类能源碳排放相关参数如表1所示。

1.2LMDI模型构建

碳排放与经济发展、能源结构、能源效率、人口

规模等因素密切相关，基于此，构建山东省碳排放迪

氏（Divisia）指数分解模型，具体表达式如下：

C=∑

iCi=∑iCiEi×EiE×EY×YP×P（2）

式中，Ci为i种能源的碳排放量；Ei为i种能源的

消费量；E为能源消费总量；Y为地区生产总值

（GDP）；P为人口。

为明确各类因素对碳排放变化的影响，令：

Fi=CiEi，Si=EiE，I=EY，R=YP（3）

其中，Fi表示第i种能源的碳排放强度，即消费

单位i种能源的碳排放量；Si表示能源结构因素，即第

i种能源占能源消费总量的比例；I表示能源效率因素，

即单位GDP的能源消耗；R表示经济发展因素，即人

均GDP；P表示人口因素，即人口规模。由此，公式

（2）可以写为：C=∑

iFiSiIRP（4）

由式（4）可以看出，碳排放量C的变化与能源排

放强度Fi、能源结构Si、能源效率I、经济发展R以及

人口规模P有关。为更好地分析各因素对碳排放的影

响，将碳排放的变化分解为能源强度、能源结构、能

源效率、经济发展及人口规模等5种驱动因素定量影

响之和，为对碳排放的变化进行合理分解，消除分解

余量，采用Ang［8］和Choi［9］提出的LMDI算法进行分解。第t期相对于基期的碳排放量的变化表示如下：∆C=Ct-C0=∑

iFtiStiItRtPt-∑

iF0iS0iI0R0P0

=∆CF+∆CS+∆CI+∆CR+∆CP（5）

∆CF=∑iCti-C0iln(Cti/C0i)lnFtiF0i（6）

∆CS=∑iCti-C0iln(Cti/C0i)lnStiS0i（7）

∆CI=∑iCti-C0iln(Cti/C0i)lnIt

I0（8）

∆CR=∑iCti-C0iln(Cti/C0i)lnRt

R0（9）

∆CP=∑iCti-C0iln(Cti/C0i)lnPt

P0（10）

其中，t表示第t期，0表示基期，Ct为t期碳排放

总量，C0为初期（基准期）碳排放总量，∆CF、∆CS、∆CI、∆CR、∆CP分别表示能源排放强度因素、能源结

构因素、能源效率因素、经济发展因素、人口规模对

碳排放量变化的贡献值。

2山东省能源碳排放及驱动因素分析

2.1山东省能源碳排放

根据公式（1），结合2001—2017年《山东统计年

鉴》和2001—2017年《中国能源统计年鉴》中的能源

结构和能源消费数据，可以计算出山东省2000—2016

年能源消费产生的碳排放量，结果如图1所示。从图

中可以看到，2000—2016年，山东省碳排放量总体呈

上升趋势，由2000年的2.48亿吨二氧化碳增加至2016

年的9.33亿吨二氧化碳，增加了277%。2000—2010年

期间山东省碳排放增速较快，2011年后碳排放增速放

缓，但总量仍较大。

从图中还可以看到，山东省碳排放构成中煤品消

费产生的二氧化碳一直占据主导地位，且增长迅速，

由2000年的1.9亿吨二氧化碳增加至2016年的7.8亿吨

二氧化碳，增加了311%；煤品消费产生的碳排放约占

排放总量的80%，其次是油品消费，约占排放总量的

10%~20%；天然气消费产生的碳排放占比最小，不足

1%。这是由于山东省能源消费以煤品为主，油品次

之，天然气消费量最少，且煤品的碳排放系数较高，

也造成了山东碳排放量的居高不下。

2.2山东省碳排放驱动因素分析

由于各类能源的碳排放强度系数Fi是固定值，即∆CF=0，故影响碳排放的主要因素为能源结构、能源

效率、经济发展和人口变化。将这四个主要影响因素

根据式（7）~式（10）进行计算，结果如表2所示。表1各类能源碳排放相关参数

能源品种

碳排放系数（吨碳/吨标准煤）

折标准煤系数（吨标准煤/吨（m3））

碳氧化率煤品

0.7599

0.7143

0.94油品

0.5857

1.4286

0.98天然气

0.4483

1.33

0.99

注：碳排放系数采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中的数据；折标准煤系数来源于《综合能耗计算通则（GB/T2589-2008）》；碳氧化率来自《省级温室气体清单编制指南》65

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2000—2016年各因素对山东省碳排放的贡献值如

图2所示，可以看到，所有因素的总效应呈增长趋势，

在2011年有所降低，但其后又继续保持增长态势。2016年总效应达到68560.5万吨二氧化碳，碳排放增

长迅速。

造成山东碳排放量快速增长的主要因素是山东经

济的快速发展，从图2可以发现，经济发展对山东碳

排放的贡献值是不断增大的，特别是2000—2010年期

间，基本呈现出指数增长趋势，说明这一时期山东省

经济的快速增长主要是由高耗能、高污染的产业发展

带动的，2010年之后，由经济发展因素带来的碳排放增速变缓，说明山东省逐步重视经济发展的总体质量，

不再只是单纯注重总量的增长。

能源结构因素对碳排放的贡献不明显，2014年之

前能源结构对碳排放的影响呈正贡献，到2015和2016

年开始出现了负贡献，这是由于一直以来山东省能源

结构都是以煤品为主，煤品在山东一次能源消费中占

图12000—2016年山东省碳排放情况

表22000—2016年各因素对山东省碳排放的贡献值

年份

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016总效应⊿C

0.00

4122.88

8339.51

15330.37

24096.29

39857.26

47358.14

53716.07

55467.29

61313.57

65622.38

52642.82

56297.80

59932.74

62680.38

65753.10

68560.50能源结构⊿CS

0.00

-28.05

481.94

364.68

133.41

621.30

463.32

705.96

346.59

242.27

117.70

129.02

219.02

96.24

163.92

-84.17

-1178.42能源效率⊿CI

0.00

1529.07

1863.73

3181.42

3079.08

6468.95

4154.14

522.90

-6695.44

-7911.56

-12869.39

-25481.40

-28583.59

-31923.75

-34516.07

-36264.25

-37433.11经济发展⊿CR

0.00

2491.21

5724.18

11335.11

20169.53

31625.40

41231.93

50613.12

59664.94

66462.81

75198.78

74831.09

81180.13

87944.21

92864.24

97543.95

102010.02人口⊿CP

0.00

130.65

269.67

449.15

714.26

1141.60

1508.75

1874.09

2151.20

2520.06

3175.29

3164.11

3482.24

3816.05

4168.29

4557.57

5162.0166

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