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关键词:货物出口贸易 隐含碳排放 投入产出模型 结构分解分析 对数平均迪氏指数法
隐含碳排放(Embodied Carbon Emissions)是指某种产品在整个生产链中所排放的二氧化碳量,出口贸易隐含碳排放是指在生产出口产品的过程中所产生的二氧化碳排放量。
中国出口贸易隐含碳排放在中国碳排放总量中所占比重较大。张晓平(2009)的计算表明,2000-2006年中国每年出口商品隐含碳排放占全国总排放的比重基本在30%-35%。Yan和Yang(2010)认为,1997-2007年中国每年碳排放的10.03%-26.54%是在生产出口商品的过程中产生的。为了分析影响出口贸易隐含碳排放的原因,本文在投入产出法的基础上,利用结构分解分析(Structural Decomposition Analysis)模型来研究2006-2009年中国出口贸易隐含碳排放的影响因素,以便为相关部门制定减排对策提供参考和依据。
一、计算方法描述
根据全国投入产出的平衡关系,可以建立能反映各行业产品的生产与分配使用情况的投入产出模型:
(1)
其中,x为各行业总产品向量,y为最终产品向量,为直接消耗系数或技术系数矩阵,表示行业j生产单位产品直接消耗行业的产品数量。
假设,则有:
(2)
其中,I为单位矩阵,为里昂惕夫逆矩阵或完全(包括直接和间接)需求系数矩阵。
产品在生产过程中除有直接消耗外,还有间接消耗。完全消耗系数B表示行业j生产单位产品直接和间接消耗行业i的产品数量,具体矩阵为:
(3)
大部分现有研究采用的里昂惕夫逆矩阵为,没有将中间投入区分为本国产品或是进口产品,这会高估中国出口贸易的隐含碳排放量。本文在参考Sanchez-Choliz 和Duarte(2004)的基础上,修正了里昂惕夫逆矩阵,即变换为,计算了除去进口中间产品后的中国出口贸易隐含碳排放量。
行业i的直接碳排放量Ci的公式参考《2006年IPCC国家温室气体清单指南》,具体为:
(4)
其中,Ci为行业i的直接碳排放量,单位为万t。为行业i消耗能源e的标煤量,单位为万t标准煤,这里所用的单位转换是:1kg煤当量=29.3MJ,1亿立方米天然气=13.3万t标准煤。λe为能源e的碳排放系数,单位是kg/TJ,如表1所示。
行业i的直接碳排放量Ci除以增加值xi,就得到该行业的直接碳排放强度矩阵,具体为:
(5)
行业j的直接碳排放强度矩阵Ci乘以其完全消耗系数矩阵bij,就得到该行业的完全碳排放强度矩阵,具体为:
(6)
设zj为行业j的出口贸易额,则行业j的出口贸易隐含碳排放量为:
(7)
设z为当年中国货物贸易总出口额,为出口结构矩阵,表示j行业的出口额占总出口额的比例,则中国出口贸易隐含碳排放量为:
(8)
由公式(8)可知,中国出口贸易隐含碳排放的影响因素有3个:行业完全碳排放强度vj、行业出口结构、总出口额z。根据对数平均迪氏指数法(Logarithmic Mean Divisia Index),出口贸易隐含碳排放的变化可表达为:
其中,“0”表示基期,“t”表示比较期。I为强度效应(完全碳排放强度的影响),R为结构效应(出口份额的影响),S为规模效应(出口总额的影响)。I/C、R/C、S/C分别为这三个效应的贡献率。
二、数据来源及行业合并
鉴于2010年能源数据尚未更新,本文研究的年份为2006-2009年。投入产出数据来自OECD2009年版本的投入产出数据库,它提供了最新的2005年中国投入产出表,出口贸易数据来自《中国贸易外经统计年鉴》和《国别贸易报告》,各行业消耗的能源总量来自《中国能源统计年鉴》,农、林、牧、渔、水利业增加值来自《中国农村统计年鉴》,工业行业增加值2006年和2007年来自《中国统计年鉴》中的“按行业分全部国有及规模以上非国有工业企业主要指标”,2008年和2009年根据国家统计局“工业分大类行业增加值增长速度”计算得来。
为了使计算时所需的各行业数据相匹配,本文将《中国贸易外经统计年鉴》中的“出口商品分类章”、《中国统计年鉴》中的“按行业分能源消费量”和“OECD行业分类国内流量表”合并为15个行业,并用合并后的行业简称表示。它们分别是:(1)农、林、牧、渔、水利业;(2)食品、饮料和烟草制造业;(3)采掘业;(4)纺织、服装和皮革业;(5)木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业;(6)杂项制品业;(7)造纸、纸制品、印刷、出版业;(8)化学及其相关工业;(9)橡胶、塑料制品业;(10)非金属矿物制品业;(11)贱金属及其制品业;(12)交通运输设备制造业;(13)机器、机械器具、电气设备及其零件、录音机及放声机、电视图像业;(14)仪器仪表及文化、办公用机械制造业;(15)其他行业。
三、计算结果与分析
利用公式(7)输入相关数据得到2006-2009年各个行业的出口贸易隐含碳排放量,对每年所有行业的碳排量进行加总得到当年中国出口贸易隐含碳排放量。计算表明,中国出口贸易隐含碳排放量从2006年的 234192.53万t减少至2009年的180900.56万t。
利用公式(9)-(12)输入相关数据得到强度效应、结构效应、规模效应的贡献值。
由表2可知,强度效应最大,其贡献值为-62447.97万t,贡献率为112.33%。这说明如果其他因素保持不变,各行业完全碳排放强度的下降使得中国出口贸易隐含碳排放减少了62447.97万t。利用公式(6)输入相关数据得到中国出口行业的完全碳排放强度,各行业平均碳排放强度从2006年的2.852万t/亿元下降到2009年的2.086万t/亿元。
其次是规模效应,贡献值为9156万t,贡献率为-16.47%。中国各行业出口总额从2006年的77594.59亿元升至2009年的82029.69亿元,这使得中国出口贸易隐含碳排放增加了9156万t。但由于强度效应和结构效应的影响,总效应为-55592.94万t,因此贡献率为负值。
最后是结构效应,贡献值为-2300.97万t,贡献率为4.14%。说明出口结构的改善减少了中国出口贸易隐含碳排放。利用计算得到行业出口结构,结果表明:2006-2009年,完全碳排放强度较高的行业如纺织、服装和皮革业出口额所占比重从18.6%下降到17.7%,贱金属及其制品业从8.8%下降到6.4%,木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业从1.0%下降到0.8%;而碳排放强度较低的行业如农、林、牧、渔、水利业出口额所占比重从1.7%上升到1.8%,交通运输设备制造业从4.0%上升到5.0%。
四、结论与建议
本文在投入产出模型的基础上,利用LMDI法将2006-2009年中国出口贸易隐含碳排放的影响因素分解为强度、结构、规模三种效应。结论是:强度效应贡献率最大,说明各行业碳排放强度的下降是碳排放减少的主要原因;结构效应贡献率较小,但仍说明出口结构的改善有利于碳排放的减少;规模效应贡献率为负值,说明虽然出口额的增长使得碳排放增加,但由于强度和结构效应,最后总的碳排放减少。以上研究表明,中国要减少出口贸易隐含碳排放,必须从降低行业碳排放强度、适度减小出口规模、改善出口结构这三方面做起,而后两者可以进行综合考虑。
参考文献:
[1] 张晓平.中国对外贸易产生的CO2排放区位转移分析[J].地理学报,2009, (2), 234-242.
[2] Julio Sanchez-Choliz, Rosa Duarte. CO2 emissions embodied in international trade: evidence for Spain [J]. Energy Policy 32 (2004), 19992005.
【关键词】柴油 汽油
近年来随着我国汽车工业的蓬勃发展,人们购买汽车数量的增加,环境污染成为了一个不容忽视的问题,它给人们的健康带来了诸多的影响。发动机主要的排放物包含以下几项:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物和颗粒物等。如今的污染一大部分来自汽车尾气,PM和NOx减排成为柴油车减排的首要任务。因此,本文重点分析混合燃料的各种排放物的变化规律。
一、柴油机排放性能分析
柴油机燃烧过程中产生的有害气体有氮氧化物NOX(其中大部分是一氧化氮NO,另有部分二氧化氮NO2等)、未燃碳氢化合物THC(指一定高温下为气态的总碳氢)、一氧化碳CO、二氧化硫SO2和碳烟排放等。
如今的污染一大部分来自汽车尾气,PM和NOx减排成为柴油车减排的首要任务。因此,本节重点分析各种排放物的变化规律
二、NOX排放变化分析
(一)转速对NOX排放影响
氮氧化物NOX是燃烧过程中各种氮的化合物的总称。其中以NO的量占多数,NO2次之其余的含量很少。高温、富氧和氧与氮在高温中的滞留时间长,是柴油机燃烧过程中NOX生成的三个主要因素。如图1是本次不同转速下的负荷特性NOX的排放对比图,由图1可知:低负荷下,NOX的排放在最大转矩转速下较低,而在高负荷下,NOX的排放在最大转矩转速下较高;且每个转速下,NOX的排放均随负荷增加而增加。
图1 不同负荷下的NOX排放曲线
出现这种情况的原因:氮氧化物中是以一氧化氮为主的,它的生成分为燃料NO和热NO。我们把燃料中氮生成的NO称为燃料NO,空气中的氮生成的NO称为热NO。汽油燃料NO的生成不多,但F-T柴油产生的NO不可忽视;影响氮氧化合物生成的根本因素是火焰温度、氧的浓度和形成氮氧化物的反应时间。汽油燃料燃烧速度非常快,减少了氮氧化物的反应形成时间,可以抑制NOX的生成。综合来看,根据试验数据显示,同一负荷下,不同转速下发动机缸内温度相差不大,然而缸内混合气浓度的差异造成富氧条件差异,以及不同转速亦会影响缸内混合气的均匀性,造成局部富氧区域产生,以及高温持续时间差异,这些因素共同决定同一负荷,不同转速情况下,NOX的排放规律。在同一转速下,负荷增加意味着缸内燃烧温度增加,这极有利于NOX的排放的生成。
(二)供油时刻对NOX排放影响
图2给出了,不同供油时刻下,NOX的排放规律。我们可以明显看出在此种混合燃料燃烧模式下,供油提前或推迟都将降低NOX的排放;且推迟供油将极大降低NOX的排放。
出现上述情况原因可能为:NOX的排放产生这种变化规律主要跟缸内最高燃烧温度及其相位随供油时刻变化有紧密联系。供油提前,混合燃料在缸内混合时间较长,由于其中F-T柴油具有极高十六烷值,极易被压燃的特性导致缸内燃料着火提前,主燃烧相位集中在上止点附近,燃烧反应迅速;虽然缸内燃烧温度较高,但是高温持续期短,这有利于NOX排放的降低。然而供油时刻推迟,造成缸内燃油喷射时刻推迟,更接近上止点,此时缸内压缩压力提高,缸内温度较高,极大的促进了F-T柴油的较早燃烧,也可缩短高温持续期短,有利于NOX排放的降低。
图2 供油提前角对NOX排放影响曲线
(三)启喷压力对NOX排放影响
图3给出了,不同启喷压力下,NOX的排放规律。我们可以明显看出在此种混合燃料燃烧模式下,启喷压力降低有利于降低NOX的排放。
出现上述情况原因可能为:NOX的排放产生这种变化规律主要跟缸内最高燃烧温度及缸内燃烧最高温度持续时间有紧密联系。喷油压力的降低导致缸内喷油时间增加间接导致燃烧时间的增加,但是喷油压力的降低将导致缸内燃油雾化程度降低,直接降低了缸内混合气的反应速度,使燃烧温度降低,这既有利于降低NOX的排放。
图3 喷油压力对NOX排放影响曲线
三、HC变化分析
内燃机的排气有害物质中,碳氢化合物(简称碳氢,HC)是最复杂的有害物质。排气碳氢化合物中含烷烃44.3%,含烯烃41.8%,含芳烃13.8%(三者和占99.9%)。同时影响HC排放浓度的因素是多方面的,凡是影响其生成机理的都直接或间接的影响HC的排放。HC排放浓度对柴油机燃烧状态和燃油系统的微小变化都相当敏感。而且各影响碳氢化合物排放的因素又互相影响。因此各种对HC排放影响的规律性变化较大,离散型差,只能以大致趋势论述。
(一)转速对HC排放影响
图4所示为转速对HC排放影响。由图4可知:低负荷下,高转速时HC较少,中高负荷下,最大扭矩转速下HC排量较少,提高或降低转速均会降低HC排放。出现这种现象的原因:转速较高时,发动机缸内每循环曲轴转角对应物理时间缩短,未燃HC在缸内氧化时间减少;而转速过低,发动机燃烧不稳定,发动机缸内每循环曲轴转角对应物理时间增加,壁面淬熄效应导致大量混合燃料不完全燃烧所导致HC排放增加。
图4 转速对HC排放影响曲线
(二)供油时刻对HC排放影响
图5为供油时刻对HC排放影响。由图5可知:低负荷下供油时刻对HC排放影响规律不明显;但高负荷下,提前或推迟供油皆有利于HC排放的降低。
出现上述规律的主要原因:低负荷下,缸内燃烧温度较低,壁面淬熄效应、壁面油膜和积碳的吸附效应,以及混合物浓度的不均匀性导致HC排放不稳定。而高负荷下,缸内温度较高,壁面淬熄效应、壁面油膜和积碳吸附效应产生的HC量的多少与供油时刻有着一一对应关系,因此不同供油时刻下,HC排放在高负荷下呈现如此规律。
图5 供油时刻对HC排放影响曲线
(三)启喷压力对HC排放影响
启喷压力为喷油器开始喷油的压力,图6为启喷压力对HC排放影响。由图6可知:启喷压力降低,HC排放明显降低。这主要是因为:高的启喷压力下,燃油雾化较好,在缸内涡流作用下进入活塞及缸盖余隙中的混合燃料较多,且高启喷压力下的燃油燃烧速度快,导致余隙中的混合燃料不完全燃烧几率大,产生大量HC。而低启喷压力下,燃烧持续期较长,余隙中未完全完全燃烧产生的HC 在之后被大量氧化,因此低启喷压力下的HC排放相对较少。
图6 启喷压力对HC排放影响曲线
四、CO的排放分析
(一)转速对CO排放影响
相对于HC ,NOX和CO的生成机理和影响因素是比较简单的。概括来说,它就是烃类燃烧的中间产物和不完全燃烧产物之一。由图7可知:低负荷下,转速对CO影响不大,而高负荷下,最大扭矩转速下的CO排放较高。
出现上述现象的主要原因可能是:低负荷下缸内燃烧温度差距不大,混合气均匀性较一致,而高负荷下,最大扭矩转速下的缸内涡流较强,导致混合气出现局部不均匀现象,在过量空气系数较大区域,燃料中的C由于缺氧而不能被完全氧化,导致大量CO排放的生成。
图7 转速对CO 排放影响曲线
(二)供油时刻对CO 排放影响
由图8可知:提前或推迟供油均会导致CO排放下降。出现上述现象的主要原因:提前供油,缸内压缩压力较低,压缩温度较低,燃料滞燃期延长有利于促进混合气的均匀性,局部缺氧现象减少,有利于降低CO排放产生:推迟供油,缸内压缩压力升高,压缩温度相应提高,缸内涡流强度较大,极大促进了缸内混合气的均匀性,燃料滞燃期缩短,主燃烧相位主要集中在上止点附近,膨胀过程中的不完全燃烧减少,这极大促进了CO排放的降低。
图8 供油时刻对CO 排放影响曲线
(三)启喷压力对CO排放影响
由图9可知:负荷不同,启喷压力对CO排放影响不同。过量空气系数即混合气浓度将直接影响CO排放,不同负荷下缸内温度不尽相同,这将对喷入缸内的混合燃料的着火始点产生极大影响,滞燃期的长短将影响燃料均匀性,并且不同启喷压力,将影响燃料燃烧持续期,对燃烧相位的影响较大。燃烧终了时的CO浓度取决于燃气温度,,因此启喷压力和负荷共同决定了CO排放。
图9 启喷压力对CO 排放影响曲线
五、碳烟排放分析
碳烟亦称黑烟,它主要是柴油机采用扩散燃烧的方式,在高压燃烧条件下,局部高温、缺氧、裂解并脱氢形成以碳为主要成分的固态小颗粒。而汽油机采用预混合燃烧方式,一般可以认为汽油机极少产生颗粒。柴油机颗粒主要有(干)碳烟(dry soot,DS)、可溶性有机物(soluble organic fraction,SOF)和硫酸盐(sulfate)三部分组成。碳烟只是颗粒的主要组成部分之一。柴油机在高负荷工作时,碳烟在微粒中所占比例较高,而中低负荷时则降低,经常低于SOF所占比例。
试验中所用AVL DISMOKE 4800不透光烟度计是通过测量一束光穿过密度和温度一致的尾气时光的强弱衰减程度,即消光系数和不透光度两个指标来表示尾气中的微粒浓度。其中,不透光度受测量时所使用的光路长度的影响,而消光系数则独立于光路长度,因此,本文利用不透光度来表示微粒排放的浓度。
(一)转速对碳烟排放影响
由图10可知:低转速下碳烟排放较大,中高转速下碳烟排放较小,且不同转速下碳烟排放随负荷增加呈小幅上升趋势。
出现这种情况的原因,低转速下,缸内涡流强度较弱,混合气均匀性较差,其中F-T柴油在高温缺氧条件下裂解,生成大量碳烟。负荷增大时,缸内燃烧速度加快,燃烧持续期缩短,局部易引起缺氧现象导致碳烟产生。
图10 转速对碳烟排放影响曲线
(二)供油时刻对碳烟排放影响
由图11可知:供油时刻对碳烟排放影响不大,只有在大负荷下,推迟供油引起碳烟排放急剧增加。这可能是因为大负荷下缸内燃烧温度较高,且推迟供油,滞燃期缩短使燃油混合均匀性下降,导致局部缺氧现象出现,并且膨胀过程中缸内温度下降,这些共同导致了碳烟排放量增加。
图11 供油时刻对碳烟排放影响曲线
(三)启喷压力对碳烟排放影响
由图12可知,启喷压力降低,碳烟排放急剧增加。出现这种情况的主要原因是,启喷压力降低,燃油雾化效果变差,极易出现高温下局部缺氧的情况,因此碳烟排放急剧增加,并且喷油压力较高时,燃烧持续期较短,整个燃烧过程在气缸内对应曲轴转角较小。因为碳烟在600°C以上高温就可以被氧化,所以较短的燃烧持续期内燃料几乎完全被点燃,在活塞下行时缸内温度仍然高于碳烟氧化温度,因此前期生成的碳烟被大量氧化。
图12 启喷压力对碳烟排放影响曲线
六、小结
通过上述的分析我们不难发现:
(1)双燃料燃烧模式中,不同负荷,不同转速下NOx排放有各自规律,低转速下,负荷增加会增加NOx排放;提前或推迟供油,或者启喷压力降低均有利于降低NOx排放。
(2)HC排放主要与缸内燃烧温度以及主燃烧相位有关,合理的供油时刻及喷油压力将有效降低HC排放,降低喷油压力和提前供油均会减少HC排放。
(3)提前或推迟供油均会导致CO排放下降且不同负荷下合理的喷油压力将导致CO排放降低。
(4)供油时刻对碳烟排放影响不大,只有在大负荷下,推迟供油引起碳烟排放急剧增加。
参考文献:
[1]王晋.电热塞助燃式甲醇发动机的试验研究[D].太原:太原理工大学,2014.
关键词:金华市;文化产业;碳排放量
浙江省金华社科联立项课题结题《文化视角下金华市发展低碳经济的路径研究》(立项号:金华社科联[2013]Y199)
中图分类号:F293 文献标识码:A
原标题:文化视角下金华市发展低碳经济的实证研究
收录日期:2013年12月9日
一、引言
能源作为经济发展重要的要素之一,其对经济增长的推动作用越发明显。改革开放以来,中国经济高速发展的同时也带动了能源消费的快速增长。中国的能源消耗占世界能耗的比重越来越大。数据显示,一次能源生产总量从1978年的6.2亿吨标准煤上升到2008年的26亿吨标准煤;能源消费总量从1978年的5.7亿吨标准煤上升到2008年的28.5亿吨标准煤。2000年以来我国能源消费更是快速增长,2000~2008年年均增长超过10%。因此,提倡低碳经济就显得更加必要。关于低碳经济,国内外的学者从不同角度作了大量的研究。
近年来,国内外学者就低碳经济方面做了大量的研究工作。其研究视角主要集中在以下几个方面:
第一,低碳经济与经济增长的关系。Stern(1993)利用美国1947~1990年的相关数据对相应变量做了因果检验,发现能源消费对GDP存在单向Granger因果关系。黄棣芳(2011)利用1999~2008年的面板数据检验了中国经济增长与不同的环境污染指标的关系。李文洁(2012)利用1997~2007年间省级面板数据研究了能源开发与经济增长的关系,发现能源开发强度和经济增长是负相关的,而且不同地区有一定的差异。邵帅、齐中英(2008)研究了中国能源开发对经济增长的传导机制,发现由于能源开发对科技创新、人力资本投入有挤出效应,同时还弱化了政治制度,这将阻碍经济增长。
第二,环境污染“倒U型”库兹涅茨曲线的经验证明。Grossman G.and Krueger A(1991)分析城市大气质量,发现存在环境污染的“倒U型”库兹涅茨曲线;杨桂元、李璐(2011)实证分析了中国低碳经济发展的影响因素以及我国走低碳经济的路径选择等问题。林伯强、蒋竺均(2009)验证了在中国是否存在环境污染的“倒U型”曲线。
第三,碳排放的测算方法。朱勤(2011)从能源消费碳排放系数、化石能源消费碳排放以及二次能源消费碳排放等方面进行了测算;张雷(2010)等则是根据一次能源消费总量和碳排放系数计算了碳排放量。李健(2012)则是利用某类化石能源消费量与该类化石能源折算系数以及碳排放系数的乘积的总和来测算碳排放量。
第四,低碳经济与产业结构调整、消费结构、企业、人口的关系。付允(2008)、杨万东(2010)从不同视角,定性研究了中国产业结构调整与低碳经济之间的关系。周建鹏等(2011)通过构建一个代表性企业产品差异化生产函数模型,研究了政府和企业就不同环境下的低碳选择策略问题。李健、周慧(2012)采用灰色关联分析法分析了产业结构对发展低碳经济的影响。陈兆荣(2011)通过结构变动指数分析我国产业结构高级化变动与低碳经济之间的关系。朱勤等(2011)从消费结构、人口变动视角探讨低碳经济问题,采用岭回归方法研究了人口、消费及技术因素对低碳经济的影响。张伟等(2012)利用中国30个省份地区1998~2008年的面板数据分析了中国工业化水平和能源消费之间的关系,发现工业化水平的提高,增加了能源消费。
第五,研究低碳经济与财政分权的关系。张克中等(2011)从碳排放的角度,利用1998~2008年省级面板数据分析了财政分权与环境污染的关系,提出财政分权程度的提高不利于碳排放的减少。薛刚等(2012)利用中国1998~2009年省级面板数据分析了财政分权与污染物排放量的关系进行了实证分析,发现财政分权指标选择不同,最终的结论也不尽相同。
检索现有研究成果发现,目前关于低碳经济的研究更多是基于全国或较大区域,研究视角则多为碳排放与经济增长、产业结构、人口、消费结构、财政分权等的关系,研究方法多为聚类分析、因素分解等。从文化视角研究金华市低碳经济路径问题的文献很少,本文试着补充、完善这一领域的研究内容,我们将运用相关年份的数据分析金华文化发展和碳排放(低碳经济的一个指标)之间的关系,具有一定的理论意义。金华作为浙中地区的一个重要城市,未来一段时期内,该市经济增长的同时,发展低碳经济可能是其必须要考虑的因素之一。因此,降低碳排放量、发展低碳经济是金华经济快速、合意发展必然选择。同时,金华市有着悠久的历史文化和现代文化,通过研究文化发展和低碳经济之间的关系,进而发现降低金华市碳排放量的途径和方式,对金华市经济发展过程中解决资源、环境与经济增长的矛盾,建立资源节约型、环境友好型社会,走可持续发展道路具有一定的现实意义。
二、数据来源及变量选择
目前,学术界还没有就文化发展给出一个统一的指标,笔者从文化产业的视角来分析这个问题,政府投入不仅构成了文化产业发展的原始基础,而且在将来相当长的时期内,政府投入仍然是促进文化产业发展的重要力量和保障。事物发展的规律使我们坚信,随着经济的发展和国力的增强,政府投入仍将不断加大。根据数据的可得性和目前学术界的一般处理方式,我们选取文化事业财政补助和文化事业基本建设投资额作为衡量文化产业发展的指标,分别记为trc和ic;对于低碳经济,我们用碳排放量作为指标,目前学术界有不同的方法,由于具体计算碳排放量比较繁琐,我们仿照王怡(2012)的做法,用煤炭、汽油、煤油、柴油和燃料油、天然气的年消费量进行估算,但这些能源的统计指标一般是实物量,在估算碳排放量时,首先需要将这些消费的能源根据折算系数换成以标准煤为计量基础的能源消费量,因为天然气的单位是立方米,我们也把它转化成标准煤单位,然后计算出相应的碳排放量,记为tp。本文的文化产业发展水平数据来源于《浙江省统计年鉴》历年数据和相关网站信息整理所得;碳排放量的数据则来源于历年的《中国能源统计年鉴》,并通过整理、计算得到。
三、实证检验及结果分析
(一)单位根检验。根据以上选取的变量和相应的理论分析,同时为了消除变量之间可能存在的异方差,我们构建双对数计量模型:
根据前面假定,ctr为文化事业财政补助;ci为文化事业基本建设投资额,这两个指标用来衡量文化产业发展;tp为碳排放量,用来衡量低碳经济发展水平,t表示时间。?滋t为随机干扰项。
本文首先采用ADF检验法检验数据的平稳性,检验结果如表1。(表1)可以看到,Log(tpt)、Log(ctrt)、Log(cit)这些变量的原始数据都没有通过ADF检验(检验的结果都大于临界值),这说明每一个时间序列都是非平稳性数据,若直接对这些变量做进一步的实证分析,则没有任何的意义。然而,对这些变量进行一阶差分后,所有变量都通过了平稳性检验(检验的结果都小于临界值)。所以,它们都满足一阶单整I(1)。如果变量之间满足同阶单整,那么我们可以继续检验它们是否存在长期的均衡关系。
(二)协整分析。就协整检验的方法而言,如上文所示,主要有Engfe-Granger两步法、Johansen极大似然法、频域非参数谱回归法等。频域非参数谱回归法在这里不能使用,而恩格尔和格兰杰的检验方法主要适用于样本容量大的情况,本文采用从2000年到2011年间的数据,样本容量较少,所以,我们同样不能使用这种检验方法。相对于两步法,Johnsen协整检验还能检验多重协整关系,而且他对样本容量问题的要求不是很严格,所以,我们采用Johnsen协整检验。(表2)
根据计量经济学的相关知识,我们知道只要统计量大于临界值,则就拒绝假定。由表2的协整检验结果可以看出,检验结果在5%显著性水平上明显拒绝了不存在协整关系的原假设,也拒绝了存在至多1个的协整关系,接受至多存在2个协整关系的假定,说明它们之间存在两个协整关系,协整关系度量系统的稳定性,因此我们可以认为变量之间存在着稳定的关联关系,即碳排放量与文化产业发展是密切相关的。
根据以上分析,我们知道金华市低碳经济水平和文化产业发展存在着长期的稳定关系,经过标准化调整后,我们最终得到如下结果:
log(tp)=12.365-0.8754log(ctr)-1.0235log(ci)
由以上结果可以看出,金华市碳排放量和文化事业财政补贴以及文化事业基本投资之间存在着负相关,文化事业财政补贴增加1%,碳排放量将减少0.88%,文化事业基本投资没增加1%,碳排放量将减少1.08%。
(三)格兰杰检验。根据格兰杰因果关系检验原理,运用Eviews6.0,对金华市碳排放量与文化事业财政补贴和文化事业基本建设投资两个变量之间的因果关系进行格兰杰因果检验,检验结果如表3所示。(表3)可以看出,不管是文化事业财政补贴还是文化事业基本投资都拒绝了5%的原假设,这说明文化产业发展是碳排放量增加的Granger原因,但碳排放量并不是文化事业发展的Granger原因。
四、结论及政策建议
本文通过金华市2000~2011年的相关数据分析了碳排放量、文化事业财政补贴和文化事业基本投资三者的关系。检验了三者之间的协整关系,得出如下结论:(1)文化事业财政补贴和文化事业基本投资三者之间存在着稳定的联系;(2)文化产业发展是碳排放量减少的Granger原因,但碳排放量并不是文化事业发展的Granger原因。
因此,我们提出如下政策建议:(1)促进文化产业的进一步发展。应加大政府对文化产业部门的支持力度,从资金和政策等方面大力扶持传统和现代文化产业的发展。通过这些领域的发展来改善经济运行质量,减少碳排放量;(2)提倡低碳理念,通过政策引导,形成低碳经济发展的长效机制。低排放、低耗能和低污染的发展理念要深入人心。
主要参考文献:
[1]周富华.金华市低碳经济发展水平分析[D].浙江师范大学,2011.
[2]朱华友等.基于碳排放控制的区域产业转型研究——以浙江省金华市为例[J].经济问题探索,2011.7.
一、模型分析
(一)Kaya恒等式及LMDI因素分解法
Kaya恒等式是日本的YoichiKaya教授在IPCC的研讨会上提出的。
碳排放量的基本公式C=∑ci=∑■■■■P①
其中,E为一次能源的消费量;Ei为第i种能源的消费量;Y为(GDP);P为人口数量。其中,能源结构因素Si=Ei/E,第i种能源在能源消费中的份额;各类能源排放强度Fi=Ci/Ei,即消费单位i能源的碳排放量;能源强度I=E/Y,即单位GDP的能源消耗;经济发展因素R=Y/P,代表人均收入。
由此碳排放量公式可以写为
C=∑ci=∑SiFiIRP②
人均碳排放公式为
A=C/P=∑SiFiIR
其中,A为人均碳排放量。
ΔA=At-A0=∑SitFttItRt-∑S0iF0iI0R0=ΔAS+ΔAF+ΔAI+ΔAR+ΔArsd③
ΔAS=∑W′iln■,ΔAF=∑Wtiln■,ΔAI=∑Wtiln■,ΔAR=∑Wtiln■
(二)数据整理
由于能源的碳排放系数相对稳定,故ΔAF=0,DF=1。胡初枝综合了日本能源经济研究所、国家科委气候变化项目、徐国泉等的数据对各种能源的碳排放系数做了简均。本文引用胡初枝计算的碳排放系数,本文采用煤炭碳排放系数0.7329,石油碳排放系数0.5574,天然气碳排放系数0.4226。
二、吉林省碳排放因素分析
(一)吉林省人均碳排放的一般规律
从图1可以发现吉林省人均碳排放的一般规律,大致分为三个阶段:1981-1989年间,人均碳排放平稳上升;在1989-2002年间呈现,状态,甚至某些年份人均碳排放下降,;2003年开始上升出现加速状态。
(二)能源强度、能源结构和经济增长对吉林省碳排放的影响分析
根据因素分解法,我们把影响吉林省碳排放的因素归为3类,分别为能源强度因素、能源结构因素和经济增长因素。根据公式①-③,本文计算出具体影响数值,如表1所示。
其中,ΔAs为能源结构对碳排放的作用,ΔAI为能源强度对碳排放的作用,ΔAR为经济增长对碳排放的作用,三者之和为ΔA,即三者人均排放的变化量。由表3的分析结果,绘制相应的曲线图,如图2所示。
1.能源强度对碳排放的影响。如图2所示,1981-2009年,对吉林省人均碳排放起抑制作用的是能源强度的下降。
2.能源结构对碳排放的影响。如图2所示,1981-2009年,能源结构对人均碳排放的抑制作用不大,对碳排放呈现微弱的减少作用,在某些年份还会促进碳排放的增加。吉林省以煤炭为主的能源结构在近30年内没有发生显著变化,煤炭消费占50%以上,很多年份达到70%以上,从2003年开始,煤炭的消费量呈显著上升趋势,这加速了吉林省碳排放数量。
3.经济增长对碳排放的影响。如图2所示,1981-2009年,对吉林省人均碳排放起促进作用的是经济增长(人均GDP)。
1981-2009年,能源强度和能源结构对碳排放的抑制作用没有抵消掉经济增长对碳排放的增加作用,因此吉林省仍旧显示出碳排放连年增长的态势。
三、结论及对策
(一)结论
1.通过以上模型和计算结果,发现吉林省人均碳排放在1980-2003年间呈现比较平稳的状态,从2004-2009年出现加速状态。
2.1981-2009年,对吉林省人均碳排放起抑制作用的是能源强度的下降。
3.1981-2009年,能源结构对人均碳排放的抑制作用不大,对碳排放呈现微弱的减少作用,在某些年份还会促进碳排放的增加。
4.1981-2009年,对吉林省人均碳排放起促进作用的是经济增长(人均GDP)。
5.1981-2009年,能源强度和能源结构对碳排放的抑制作用没有抵消掉经济增长对碳排放的增加作用,因此吉林省仍旧显示出碳排放连年增长的态势。
(二)对策
针对以上结论,本文提出以下对策:
1.改善能源结构,发达国家如法、德等国近年来碳排放的下降主要源于能源结构的调整,能源结构逐渐向以核能、风能、水电等清洁能源发展,在法国核能的比重较高。针对吉林省的特征,要逐渐降低煤炭的比重,适当增加石油、天然气的使用,尽量开放风能、水电等清洁能源。
2.加大运用碳减排技术,燃煤的碳排放多,因此应研发和使用碳捕获技术,特别是煤炭领域,加强清洁煤的使用,以减少对环境的破坏。
3.继续提升能源强度的作用,能源强度的下降是吉林省碳减排的主要原因。
参考文献:
1.AngBW,ZhangFQ,ChoiKH.FactorizingChangesinEnergyanEnvironmentalIndicatorsthroughDecomposition[J].Energy,1998(6).
2.徐国泉,刘则渊,姜照华.中国碳排放的因素分解模型及实证分析:1995-2005[J].中国人口・资源环境,2006(6).
关键词:保险,碳交易,资源,罚款超额累进制,技术革新成本-碳排放量函数
一、引言
本文的目的是通过提出新险种,即碳排放保险,来促进我们低碳经济的发展。并且进一步完善我国环境责任保险制度,激励企业改良生产条件不断向集约型经济发展,以及加强碳排放量超标的风险管理,提升该风险的管理水平,同时也能提高企业追求低碳经济发展的意识。
二、碳排放保险的理论基础以及参数设置
在以下模型中,将涉及到收益最大化情况下最佳碳排放量假设条件和碳排放量保险系数假设。
(一)收益最大化情况下最佳碳排放量假设条件如下:
⒈CDM合理定价且价格恒定
⒉CDM在国内以及国际上能够无摩擦地自由交易
⒊企业不存在偷、逃税现象
⒋在保险期间内,企业的规模和产量不变
(二)碳排放量保险系数假设:
⒈国家标准碳排放函数
我们规定,国家在未来的时间里,会逐渐限制企业的碳排放量。因此,我们设定了一个“国家标准碳排放函数”,企业每年的国家规定碳排放量逐年递减。对于不同的产品生产企业,国家对其产品的允许碳排放量每年按照一定的减排量k进行减少(一定年限内),以促进企业改良生产技术,减少碳排放。假设:
At:企业在t年国家规定的排放量
A0:企业投保时,国家规定的碳排放量
AT:企业的国家目标排放量,即国家所规定的,在第T年必须达到的准许排放标准量
k:企业每年的平均标准减排量k=
因此,国家标准排放量递减-时间函数表示为:At=A0-kt,k=
⒉罚款额实现超额累积制
对于超过国家年排放标准的企业,国家统一进行惩罚性罚款,罚款额(P)由基础罚款(P)和超额排放累进罚款组成,对于超过国家标准的企业进行罚款额为(P),此后按照p=aX2+P进行累进的罚款,X=A-At为企业的超额排放量。即超排越多,每一单位罚款额增加越多。国家对于企业罚款收入,部分可以收归国库,部分可以对未超排企业进行鼓励性转移支付和对于购买碳保险企业进行适当补偿。
⒊碳排放保险保费
碳排放保险保费额应根据国家标准规定的排放量,缴纳一定量的费用。I=f1At,f1是单位保费, At为国家标准排放量。保费也可以按照企业自身预估碳排放额,随企业自行购置投保额,此时单位保费为f2,其中f2>f1,I=f2(At+X)=f2A,X为企业预估碳排放超排额。
⒋企业实际碳排放量: A
⒌免赔率:α
⒍单位保险金: θ
θ值由国家、地方政府以及保险公司根据地区差异共同设定,可以适当调整 θ值大小,促进落后地区的工业发展。
⒎保险金赔付额:
当A>At,保险金赔付额B=(A-At)*(1-α)*θ=X*(1-α)*θ;当A≤At,保险金赔付额B=0
⒏企业投保激励制度:
P1=d*p=d*(aX2+p),参数d即因为购置保险,国家进行的罚款减免系数,此系数0<d<1。此项制度是为了让企业积极投保,基本上应保障投保企业的减免额大于基础保费。
⒐若企业发生超额排放行为,即保险事故发生,则国家的实际罚款P2:
对于超过国家年排放标准的企业,国家统一进行惩罚性罚款,同时,对于已购置保险的企业,按照每单位超额排放量按照赔付率θ进行赔付。即企业实际罚款额为P2=P1-B=d*P-B=d*(aX2+p)-X*(1-α)*θ
⒑CDMs机制R1:
国家对于CMD的定价合理,在短期内,我们设定其价格不变,即单位CMD价格C元。当A≤At时,即企业未发生超额排行行为,企业能通过谈交易市场获利R1。R1=(At-A)*C
⒒保费返还额:R2
若企业未发生超额排放行为,即保险事故未发生,则对企业的部分保险费进行返还,返还额为R2。 碳保险年返还额应根据碳保险类型进行赔付,按国家标准规定的排放量,缴纳一定量的费用的保险,按照R2=β1At返还,β1<f1,β为返还比例。保费按照企业自身预估碳排放量和小于国家标准的排放额,即按返还率为 β2计算,其中β2<f2,R2=β2At。最大保费返还额不得超过保险金额。
(三)技术革新成本-碳排放量函数:
运用EVIEWS软件对中国各省1994年-2007年的工业废气排放量进行拟合,大中型工业企业产值以及大中型工业企业科技活动经费内部支出等三项数据(见附录),得出技术革新成本-碳排放量函数。
由于大中型工业企业产值缺少1995、1996、1998年的数据,所以这里采用线性插值的方法进行弥补,将数据导入MATLAB,运用命令interp1(x,y,xi,‘linear’)进行插值,得出1995年、1996年、1998年工业数据是1108、1200.8、1373.5,单位亿元。
下面是数据建模的过程:
从以上的散点图可以看出,在经费较低的时候,废气排放量较高,而随着经费的提高,废弃排放量有了显著的降低,尤其在经费为0~80这一段中,废弃排放量下降了55%左右;而随着经费的进一步增加,其边际效应开始逐步体现,当经费从80增加到160时,废弃排放量只有约25%的下降。根据经验推测,应该使用logistic、指数、或者双对数进行拟合,经过比较检验,可知采用双对数函数进行拟合时的效果比较理想。以下对其主要过程进行详述。
双对数函数的形式如下:
lny=a+blnx
经过回归处理可得到如下结果:
从以上结果可以看出,在5%的置信概率下方程和系数都是显著的,但是从DW=0.745758可以看出此结果可能存在自相关,所以检验是否存在自相关,这里对残差使用拉格朗日乘数检验,滞后阶数从1到10进行循环,可发现该方程存在二阶自相关,如下图:
可以看出,在5%的置信概率下,0.02
εt=ρ1εt-1+ρ2εt-2+ν
使用EVIEWS进行估计,可得到如下结果:
以看出,在5%的置信概率下方程和系数都是显著的,拟合度也很高。下面再对残差进行自相关检验,结果如下:
以看出,已经明显消除了自相关性。所以最终模型如下:
lny=2.185147-0.3590611lnx
得出该函数的经济含义:经费每增加1%,废气就会减少0.36%。所以有必要让企业进行技术革新,减少碳排放量,碳排放保险才有可行空间。
三、碳排放保险的模拟操作
由于现在大多企业采用粗放型生产方式,而未来发展趋于集约型,国家积极倡导企业产业优化,因此碳排放保险定义如下:积极促使企业改善技术和设施,减少碳排放。国家财政部应联合保监会和银监会设立碳排放基金,并通过财政支出对碳排放基金的成立进行注资,资金除了要保证补偿赔付外,还要保证基金能在合理运营中抵御风险。
(一)未购买保险的企业可以分为两类:
⒈CDM>国家标准:
对于未购买保险的企业,保险公司不承担承保责任,不用进行赔付。但与此同时,国家对投保公司超过国家标准的碳排放量需要对罚款征收,按每单位碳排放量计算价格,对罚款额实现超额累积制度,即P=aX2+p。总收益为E1=-d*P=-d*(aX2+p)
⒉CDM 国家标准:
此情况即未引入碳排放保险的情况,企业只能对因为技术、机械设施革新原因使公司碳排放量少于国家标准的CDMs进行销售,无其他收入。总收益为 E2=R1=(At-A)*C
(二)购买保险的企业可以分为两类:
⒈CDM>国家标准:
由于公司在超排前已经购置了碳排放保险,保险公司基于投保公司的保额进行赔付,将赔付款纳入碳保险基金。同时,国家对投保公司超过国家标准的碳排放量进行罚款,按每单位碳排放量计算价格,对罚款额实现超额累积制度,即P1=d*p=d*(aX2+p),参数d即因为购置保险,国家进行的罚款减免系数,此系数0<d<1。此项制度是为了让企业积极投保,基本上应保障投保企业的减免额大于基础保费。总收益为E3=B-d*p=X*(1-α)*θ-[d(aX2+p)+f1At]
⒉CDM>国家标准:
保险公司不用对投保公司的进行赔付,实现盈利。投保公司不仅可以对因为技术、机械设施革新原因使公司碳排放量少于国家标准的CDMs进行销售。同时,国家对投保公司低于国家标准的碳排放量进行补偿,按每单位碳排放量计算补偿额,此项支出来自于碳保险基金。总收益为E4=R=R2+R1=R2=β1At+(At-A)*C或者E′4=R=R2+R1=R2=β2At+(At-A)*C
由上述情况的分析可知,购买碳排放保险对企业在企业的排放超过国家标准的情况下有利,因此碳排放保险可行。
四、关于我国碳排放管理方面的建议
(一)改善各省区能源消费结构,积极发展可再生能源。
针对各省区能源消费结构调整速度过慢,应当大力调整和优化各地区的能源消费结构,尤其是要大力开发和利用绿色能源与清洁能源,提高其在整个能源消费结构中的比重。具体而言,对湖北、重庆等省可以大力开发水电;西北地区则可以大力发展风电、太阳能光热利用等项目;农村地区则注重生物质能的开发和高效利用。对于某些省区特有的能源资源禀赋,决定了其以煤为主的能源消费结构在短时间内难以改变,因此应当促进煤炭消费相关的技术创新,提高煤炭利用效率。
(二)合理控制煤炭产量,提高能源利用效率。
由于煤炭生产加工业对地区CO2 排放状况有着重要的影响,因此应该针对煤炭行业采用相应的减排措施。首先,应当合理控制煤炭产量,从源头上减少CO2 的排放。例如,限制生产企业的规模、关闭生产效率低的小煤窑、淘汰高耗能的落后工艺、技术和设备等。第二,重视技术创新的作用,依托于技术创新来实现CO2 减排和经济效益的双赢。例如,对于煤炭生产中所产生的“废弃物”进行加工和利用,从而减少废物的排放,并通过重复利用为企业产生经济利益。第三,对传统的煤炭生产企业,可以通过政策鼓励的方式引导其逐步加大对其他可再生能源或绿色能源的开发,一方面实现控制煤炭产量的目的,另一方面也能够为企业的长远发展做好准备。
(三)加快各省区的产业结构调整。
我国不同省份经济发展的异步性非常突出,因此需要针对各省的实际情况制定不同的产业结构调整政策。具体而言,对处在由第一产业向第二产业转移进程中的省份,应坚持走可持续发展道路,以技术进步为目标,以提高技术水平和利用清洁能源为主; 对一些较发达的省区,应注重发展高新技术产业、新能源产业和现代服务业;对以传统的煤炭生产或高耗能的重工业为主要经济命脉的省区,不仅要积极提高现有工艺的技术效率,而且要积极寻求其他清洁产业的发展途径。
(四)制定并完善各省区CO2 减排工作的分析制度。
在制定各省区CO2 减排政策时,不能单从全国排放总量排名的分布来决定重视与否,而应当针对各省区特定的历史状况和发展趋势决定政策的实施力度。具体而言,对于那些CO2 排放总量很低,但是恶化程度较快的省份,政府应该高度重视其CO2 减排工作。当然,前提条件是该政府必须要对本省区在全国的CO2 减排工作所处的位置和本省区的CO2 排放状况有真实和及时的认识,而这就需要建立各个省区的CO2 排放核算和比较制度,同时需要一定的相关专业人才进行分析和指导。
(五)加快建立和完善我国的碳交易机制。
中国碳强度目标是一种自愿性目标,和国际承诺没有相关关系,不需要国际的MRV(可测量、可报告和可核证)。在这种情况下,更需要考虑未来国内碳市场与国际碳市场的关系,以及不同机构在其中所扮演的角色,也需要通过试点来解决。在欧洲,碳交易已经有了一定的发展,其经验对中国节能减排有着借鉴意义。
参考文献:
[1]别涛,王彬.环境污染责任保险制度的中国构想[J].环境经济杂志,2006,(11):52.
[2]施天涛.商法学[M].北京:法律出版社,2006:697.