我国能源消费碳排放效率测度及其空间分布格局研究

NO.04 2020

\\*J■能 ENERGY CONSERVATION

我国能源消费碳排放效率测度及其

空间分布格局研究

张强

(华南理工大学经济与贸易学院，广东广州510006 )

摘要：基于我国各省2000年至2016年历年8种能源的消费量的数据，计算出了各省历年能源消费所产生的碳 排放量，进一步测算出能源消费的碳排放效率并研究了其空间分布格局。结果表明，样本期间我国能源消费碳排 放效率整体上有所改善，效率分布存在不同区域的成片分布情况，一定程度上存在较弱的空间正相关性，但是全 局莫兰I指数表明样本整体上并未存在高度显著的空间相关性

关键词：能源消费；碳排放效率；空间分布；空间相关性中图分类号：F206

文献标识码：B

文章编号：1004-7948 ( 2020 ) 04-0139-02

doi : 10.3969/j.issn. 1004-7948.2020.04.043

引言

基于全球变暖的现状，碳排放及其效率逐渐成为被 研究的热点问题。碳排放的来源及其i十算方法多种多样， 效率评价方法也有很多种，而碳排放效率的特征研究也 一直是热点问题。主要关注点在于我国各省能源消费的 碳排放量及其效率的计算，在此基础上进一步的分析其

空间格局。Wang111等在改进的非径阳SBM模型的基础上 测算了中国不同地区的能源使用效率，发现了各地区的 能源使用效率虽然有很大的差异，但是统计学意义上有

M著趋N趋势特征，这表明地区之N由于地理位置的临

式屮:£一各省煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、 燃料油以及天然气的历年的消费量（kg ) ; W的能源的净发热量（ld/kg ) ; CEF—

C

CT

— 对应

碳排放因子（kg-

02/kg ) ； COF能源的无量纲单位转换系数。上述各

类数据均可从历年统汁年鉴和我国编制的《综合能耗汁 算通则》中获得。

(2 )碳排放效率的汁算。

碳排放效率采用包含非合意产出的S

BM

模型汁算，

该模型的相较于SFA方法的优点在于不需要具体的函数 形式且考虑了松弛和非合意产出，具体指标的选取与设 置如表I所示。

表1

效率测算指标选取

近可能存在溢出效应或者传染效应，从而导致临近地区 的碳排放效率趋同。Li121等发现长江三角洲经济带各城市 的碳排放效率存在显著的空间聚集现象。Khalid等发现高 污染行业存在着从高收入国家向低收入国家转移的现象， 碳排放存在国际转移1:'这些学者的研究表明碳排放效率 在行业、城市群N、省际乃至国际M都可能存在空N相 关性。为了进一步研究碳排放效率并为改善效率提供相 应的依据，从能源消费所产生的碳排放入手，并探究其 效率是否具有类似的现象，作为对现有文献的有益补充 和拓展。1

模型构建

(1 )碳排放的丨十算模型。

碳排放的测算方法在文中采用1PCC (Intergovernme­

ntal Panel On Climate Change ) 提供的汁算方法，如式 （ 1 )

一级指标投入指标

二级指标资本投入尺劳动力投入L合意产出非合意产出

二级指标

各地区年度固定资本投资各地区年末常住人U各地区年度GDP各地区能源使用碳排放CE

产出指标

(3 )空间相关性检验

为了检验我国的能源使用碳排放效率是否存在空间 相关性，使用最常见的全局莫兰I指数（Global Moran 1 Index )。其计算如式（2_)所示141 :

\"^^ (2)

所示：

CE = X (C〇2), = I ^ x ^

M

/=1

8

8

式中：％----空l'nj权重矩阵（Spatial Weights Matrix )

K, x CEFi x COF) x -

1Z

44

( 1 )

的（/, y)元素，与省份（z, _/)对应。空间权重矩阵是 一个《阶方阵，其中若％#0,则表示观测对象/、7_之间存 在空间联系，反之则说明不存在空间联系。S2为样本的

作者简介：张强，硕士，研究方向为环境金融3

收稿H 期：2020-03-20

方差，而%是空间权重矩阵元素的总和、将空

间权重矩阵行标准化之后，莫兰/的值一般介于-1到1之

鼗低碳环保与节能减排140

V/fli KNKR(；V rONSKRN ATION

N'O.04 2020

间，若其值显著大于o,则表示各个省份的能源使用碳排 放效率存在显著的正的空间自相关关系；反之，则表明 存在显著的负的空间自相关关系；若其值接近于(>,则表 明空间分布是随机的。

空间权重矩阵内的系数％表征元素/和/的空间关系， 其构造方法很多.一般来讲分为接邻型矩阵和距离型矩 阵其中，接邻型矩阵就是按照区域(',y是否接邻构造〇 和1构成的空间权重矩阵，如果元素/, y'存在接邻关系， 则按照接邻的原则的不同，又可以分为车相邻 (rook )、象相邻（bishop)以及后相邻（queen )这3种;而距离型矩阵依据距离定义的不同也可以分为多种，例如地理距离、）L何距离、经济距离等。学者李燃w等在其研究中发现基于经济权重的空问权重矩阵对其研究的经济变量影响更为显著,因此亦采用经济距离权重矩阵来计算全局莫兰/指数。

厂丨―丨，

h-叫

'

〇• 1=7

(.3)r,=-

r丨-r〇 + i

丨丨丨参考学者林光平％等的做法，空问权重的具体计算方式具体的汁算方式如式（3)所示，式中是指的地区/的年均G

DP

,这里的时间fn=2 _，心=2 016。当地区/和/的

GDP

均值差异越小时权重矩阵w,,的取值会越大，相较于

0-1接邻型矩阵，这里的空间权重矩阵考虑了地区间经济的差异性，更具有现实意义。2

结果分析

采用自然间断点分级法（Jenks )将我国各省能源使用碳排放效率自然断裂为4个层级：低效率、中低效率、屮高效率和高效率。限于篇幅，这里只展示2000年 和2U15年这两个年份各省碳排放效率的分级情况。具体 结果如表2所示。

表2

部分年份效率分级结果

效率等级2000

2015北京、上海.福建，广东、

北京、天津、上海、江苏、

高效率

海南、宁夏、青海

浙江、广东、海南、宁夏、

青海

中高效C

r

苏辽H庆浙山东、福建、湖南、重庆

中低效率jn

' m

zrm

f ra、

贵州，广西、云南、麵

河

低效率

内蒙古、甘肃、陕西，湖河北、山西、安徽、江西，

北、江西、四川、贵州 甘肃

具体来讲，从2000年到2015年，我国各省的能源使 用碳排放效率都存在成片分布的情况。东部沿海地区的 碳排放效率基本都处于高效率和中高效率这两个分级，

在2000年，碳排放效率处于高效率层级的有:青海、宁夏、 北京、上海、福建、广东以及海南，处于屮高效率层级 的省份有黑龙江、辽宁、山东、江苏、浙江、重庆以及 湖南；在2005年，处于高效率层级的省份相较于2000年 新增了天津，中高效率层级屮，减少的省份为辽宁，新 增的省份为广西；在2(U(>年，湖南、江苏和浙江由2005 年的中高效率变为高效率，而广西则又退出了中高效率 层级；在2015年，福建和湖南由高效率转变为屮高效率， 而黑龙江掉出了屮高效率组。

表3

能源使用碳排放效率莫兰丨指数

年份Moran * s /Z值P-VALUE

2_0.0731.1220.13120010.071.0880.13820020.0691.080.1420030.0831.2220.11120040.071.00.1382005

0.0631.0140.15520060.0661.0460.14820070.071.0860.13920080.105*1.4410.07520090.113*1.5250.020100.132**1.720.04320110.148**1.8860.0320120.16**2.0180.02220130.151**1.9240.02720140.134*1.7490.0420150.125*1.6530.0492016

0.114*

1.2

0.062

夕私.**♦ **

、

*分别表示在1% 、

5%、

10%的显著性水

平下显著。

使用标准化的经济空间权重矩阵汁算全局莫兰/指数 的结果如表3所示。结果显示.2000年到2016年的全局

Moran’ s/值均为正值，但是没有在1%水平上显著的，

部分年份在5%的M著性水平上M著。这表明我国能源使 用碳排放效率一定程度上存在较弱的空间正相关性，但 是样本期间地区的能源使用碳排放效率并没有存在高度 的空间相关性。3

结语

使用了我国各省2000年到2016年我国各省煤炭、焦

炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油以及天然气的消 费量数据，结合碳排放量测算模型以及包含非合意产出 的SBM模型测算了各省历年的能源使用碳排放及其效率， 并在此基础上研究了碳排放效率的空间分布格局。主要 得出了以下几点结论：第一，我国能源使用碳排放效率 在空间格局上呈现出成片分布的地理集聚特征，除了中 西部地区的青海以及宁夏，整体上东部沿海地区的碳排

141

NO.04 2020

问题探讨傈

Vi能 ENERGY CONSERVATION

一种有助于我国能源结构优化的综合能源

服务系统的设计及关键技术研究

李永亮12沈莹镔l 2崔峰1'2

(1.浙江运达风电股份有限公司，浙江杭州310000 ; 2.浙江省风力发电技术重点实验室，浙江杭州310000 )摘要：针对我国能源消费以煤炭为主的不利现状，以及对我国未来数十年能源消费总量大幅上涨的预期， 概括论述了以风力发电及太阳能发电为主的非水可再生能源大力发展的必然性，同时总结了上述能源形式由于间 接性和波动性必然导致其发展的局限性。重点针对文中述及的局限性提出了一种基于非水可再生能源的综合能源 服务系统的概念及定义，设定了这种综合能源服务包含的具体技术内容，以及对最核心的综合能源管理系统提出 了一种设计模型。并通过算例的价值分析，总结了综合能源服务对风力发电及太阳能发电间歇性及波动性的局限 性的改善作用，以及产生的社会、经济效益；最后，分析并提出综合能源服务系统目前所面临的多能流控制仿真 建模和多能电量质量稳定性控制等技术挑战，并展望了随着综合能源服务系统及相关技术的不断发展与完善，将 有效助力我国能源结构优化并得以大力发展的广阔前景a

关键词：综合能源服务系统；综合能源管理系统；耦合控制；间歇性和波动性中图分类号：T

K

01 文献标识码：B 文章编号：1004-7948 ( 2020 ) 04-014卜05

doi : 10.3969/j.issn. 1004-7948.2020.04.044

引言

能源是人类赖以生存和发展的基础，是国民经济的 命脉，关乎国家根本，因此能源M题始终都是世界各国 关注的焦点，而能源领域的技术变革与创新则贯穿于人 类设备的发展历史^21。人类文明发展历程中的每一次重

大进步，必然伴随着人类对能源认知的革新，以及对能 源生产、利用方式的重要变革。其中电能的发现与规模 化应用推动了第二次工业，造就了全球经济快速、 持续地发展，对人类社会进步的速度起到了前所未有的 催化作用。但是随着人类对自然资源无序的利用，使得 当前全球能源结构和生产消费方式与人类可持续发展之间 的矛盾逐渐显现。一方面，环境治理挑战日益艰巨，根据 气象观测的实测数据，1850年以来地球平均温升1.18 与巴黎气候变化协议设定的控制地球温升在l.iS〜2 t以

作者简介：李永亮，大学，工程师，研究方向为风力发电项目 整体解决方案。收稿日期：2020-02-24

放效率普遍较高；第二，效率变化上，样本期间处于高 效率和中高效率水平的省份数量占总体数量始终在1/3左 右，没有发生较大变化；第三，处于低效率层级的省份 数量从2000年的7个降低到2015年的5个，这说明样本统 汁期间我国能源使用碳排放效率有所改善；最后，空间 相关性分析表明我国能源使用碳排放效率一定程度上存 在较弱的空间正相关性，但是并未存在高度显著的空间 相关性。

参考文献

[1] WangJ, Lv K, Bian Y, et al.Energy efficiency and marginal carbon

dioxide emission abatement cost in urban China|JJ.Energy Policy, 2017, 105 ： 246-255.

[2] Li J, Huang X, Kwan M P, et al.Effect of urbanization on carbon

dioxide emissions efficiency in the Yangtze River Delta, ChinajJ]. Journal of Cleaner Production, 2018 ： S0959652618308692.

[3] Zaman K, Moemen M A.Energy consumption, carbon dioxide

emissions and economic development ： Evaluating alternative and plausible environmental hypothesis for sustainable growthjj].Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, 74:1119-1130.

丨4]陈强.高级计量经济学及Stata应用丨M丨.北京：高等教育出版社，2014.[5】李燃，王立平，刘琴琴.地理距离与经济距离对创业知识溢出影响的

实证分析[J].科技进步与对策，2012 ( 10): 119-124.

[61林光平，龙志和，吴悔.我国地区经济收敛的空间计量实证分析：

1978年一2002年(J】.经济学（季刊），2005, 4 (si ) : 67-82.