湖北省建筑業碳排放測度及影響因素研究

蔡 園，劉 琦，陳 俊，陶文超，閃騰宇，胡 純

(武漢輕工大學 化學與環境工程學院，湖北 武漢 430023)

1 引言

中國是世界上第一大碳排放國，據2021版《BP世界能源統計年鑒》數據表明[1]，2020年我國CO2排放量達到9.8993×109t，較2019年增加了0.6%。這對于實現《國家“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要》中提出的“制定2030年前碳排放達峰行動方案”有著巨大的壓力。隨著我國城市化進程的加快，建筑業作為國民經濟和社會發展的支柱產業之一，2020年，我國建筑業增加值占國內生產總值的比重達到7.2%，建筑業在我國CO2排放中所占的比例較高?！笆奈濉币巹澲赋錾钊胪七M建筑領域低碳轉型，因此，探究建筑業碳排放的時序變化情況及影響因素，不僅有助于各地區制定科學的碳減排措施，而且對于了解建筑業碳排放的途徑具有極其深遠的意義。

目前，國內外諸多學者已對建筑業碳排放進行了測算與分析。Conrado ADM等[2]測算了巴西建筑業CO2減排的成本效益；Kim TH等[3]利用韓國國家能源統計數據，研究了韓國建筑業能源消費產生的溫室氣體；Huang L等[4]利用世界環境投入產出表對全球40個國家建筑活動造成的CO2排放水平進行了探索和比較；趙冬蕾等[5]基于2007～2016年中國建筑業碳排放的面板數據，采用脫鉤模型分析了能源結構、能源效率、價值創造、碳排放強度的脫鉤程度，并在此基礎上對區域碳排放脫鉤潛力進行評價；王幼松等[6]采用SBM模型，計算了我國2008～2017年各省建筑業能源效率；王靜雯[7]通過構建西北五省(區)建筑業的完全碳排放的測算模型，估算西北建筑業的碳排放量，并運用LMDI分析4個驅動因素對建筑業完全碳排放的影響；閆輝等[8]建立了建筑業碳排放強度影響因素多元回歸模型，并以我國建筑業相關數據為例進行實證分析。

為完成2030年碳達峰的宏偉目標，必須結合各省不同的具體情況，分析不同行業碳排放的影響因素，從而提出具有針對性的碳減排對策。湖北省作為我國中部地區的重要省份，近年來，省域經濟高速發展，同時建筑業也發展迅猛，隨之帶來了碳排放量不斷增加的溫室效應問題?；诖?，本文以湖北省為研究對象，通過合理選擇主要建筑業碳排放源，構建建筑業碳排放測算模型，對2006～2019年湖北省建筑業碳排放量進行估算，運用LMDI因素分解模型探討湖北省建筑業碳排放量的驅動因素。從而為湖北省建筑業低碳轉型探索道路，自下而上全面推動落實國家自主貢獻目標的省域碳達峰行動。

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 建筑業碳排放測度方法

對于建筑業碳排放量的核算，參考已有研究理論，將建筑業碳排放分為直接碳排放與間接碳排放兩部分。直接碳排放為建筑業本身活動過程所產生的碳排放，主要包括在建筑設計、施工等階段直接消耗的石油、煤炭、天然氣以及電力等各種能源所產生的碳排放，建筑業間接碳排放主要包括鋼材、水泥、木材、玻璃及鋁材等建筑材料在生產及運輸中所產生的碳排放。其中，由于鋼材、木材、玻璃和鋁材可以回收利用，實際碳排放核算需要考慮建筑材料的回收率。

本文根據IPCC的碳排放估算方法，構建了湖北省建筑業碳排放量的估算模型：

C=Cdir+Cindir=Ce+Cp+Cindir

(1)

式(1)中，C、Cdir、Cindir分別為建筑業碳排放總量、直接碳排放量和間接碳排放量；Ce、Cp分別為化石能源碳排放量和電力能源碳排放量；Ei、NCVi、Di、Oi分別為第i種化石能源的終端消費量、平均低位發熱值、碳含量、碳氧化率；P和K分別為電力能源消費量以及電力CO2排放系數；Mj、Fj、Rj分別為第j種建筑材料消耗量、建筑材料CO2排放系數以及建筑材料回收系數。

2.1.2 建筑業碳排放影響因素分解模型

為了厘清湖北省建筑業碳排放的驅動因子，本文結合建筑業碳排放核算體系包括直接排與間接排放，采用Ang改進的LMDI 因素分解模型。并將其與擴展后的Kaya恒等式相結合，模型分解出能源消費直接碳排放強度、單位面積能耗、單位產值創造能力、間接碳排放強度、建筑業經濟規模5個建筑業碳排放影響因素指標?；诤怂惴椒ǖ母倪M，將建筑業間接碳排放作為單獨的因素，從而研究它的影響，擴展模型為：

C=Cdir+Cindir

=F×H×I×GDPcons+K×GDPcons

(2)

根據Ang提出的LMDI分解法，假設C0和Ct分別表示基期和第t期湖北省建筑業碳排放總量，則第t 期相對于基期的碳排放總值的變化值可以表示為：

ΔC=Ct-C0

=ΔCF+ΔCH+ΔCI+ΔCK+ΔCGDPcons

(3)

湖北省建筑業碳排放增量在 LMDI 模型下被完全分解，具體分解結果如下：

能源消費直接碳排放強度因素：

(4)

單位面積能耗因素：

(5)

單位產值創造力因素：

(6)

間接碳排放強度因素：

(7)

建筑業經濟規模因素：

(8)

2.2 數據來源與處理

本文涉及的主要數據如湖北省建筑業原煤、汽油、柴油、燃料油、電力等5種能源的消費量來自歷年《中國能源統計年鑒》。各種能源的平均低位發熱量來源于《中國能源統計年鑒》，碳含量參考《2006 IPCC國家溫室氣體清單指南》，碳氧化率的數據參考我國編制的《省級溫室氣體清單編制指南》。電網碳排放因子來源于我國生態環境部發布的《2019年度減排項目中國區域電網基準線排放因子》。

湖北省地區生產總值與湖北省建筑業生產總值數據來自于歷年《湖北省統計年鑒》，考慮到湖北省經濟發展過程中價格變化的因素，本文將建筑業生產總值以2006 年為基期進行可比價處理。湖北省主要建筑材料消耗量和房屋施工面積數據來自于歷年《中國建筑業統計年鑒》。建筑材料碳排放系數及回收系數參考孫文[9]、馮博[10]等人研究，如表1所示。

表1 主要建筑材料碳排放系數和回收系數

3 結果與分析

3.1 湖北省建筑業碳排放時序演變規律分析

依據上述建筑業碳排放核算模型，計算得到湖北省建筑業碳排放時序結果，如表2所示。2006～2019年湖北省建筑業碳排放總量變化分3 個階段，呈先上升后下降趨勢。2006～2010年處于穩中有升階段，2011～2014 年處于急劇增長階段，2015～2019年處于波動下降階段。其中2014年建筑業碳排放總量達到峰值17651.99萬t，其次是2016年，2008年最低為3242.35 萬t。2011與2012年碳排放的迅猛增加是由于我國有效應對國際金融危機，轉變經濟發展方式，投資基建，增加全社會固定資產投入；同時，隨著居民居住條件改善，房地產行業蓬勃發展，我國建筑業產值高速增長?！笆濉币詠?，隨著生態文明理念的逐步實施，國家積極推進溫室氣體減排政策，從而使得湖北省建筑業碳排放量逐步回落。

表2 2006～2019年湖北省建筑業碳排放量時序變化

從碳排放構成上可以看出，2006～2019年湖北省建筑業間接碳排放占比逐漸提高，間接排放是建筑業碳排放的主要來源，其中2012～2019年間接排放占比均超過95%。

由上述測度可以得出2006～2019年湖北省建筑業碳排放強度的時序動態變化趨勢，圖1可以看出：研究期間湖北省建筑業碳排放強度呈下降-上升-下降的波動態勢。由2006年的 7.76 t/萬元逐年減小至 2010年的 4.95 t/萬元，年均下降率9.05%；隨后湖北省建筑業碳排放強度暴增至2012年的16.74 t/萬元，年均增長率119.09%；近年來，碳排放強度穩步回落，下降至2019年的8.87 t/萬元，這表明建筑業產值的增長率大于碳排放的增長率。

圖1 2016～2019年湖北省建筑業碳排放強度

3.2 湖北省建筑業碳排放影響因素分析

為了清晰地反映碳排放影響因素隨時間的變化趨勢，在時間維度上分解2006～2019年間湖北省建筑業碳排放的影響因素。結合碳排放LMDI因素分解模型，實證分析能源消費直接碳排放強度、單位面積能耗、間接碳排放強度、建筑業經濟規模等5個影響因素的逐年效應及綜合效應，如表3所示。

表3 湖北省建筑業碳排放LMDI因素分解結果 萬t

由分解結果可知，能源消費直接碳排放強度、單位產值創造力、間接碳排放強度以及建筑業經濟規模是促進湖北省建筑業碳排放增加的因素，是正效應；而相反單位面積能耗是抑制湖北省建筑業的碳排放增加的因素，是負效應。從影響程度上看，根據絕對值大小判斷，2006～2019年間5項影響因素的影響程度大小排序為：建筑業經濟規模>單位面積能耗>單位產值創造力>能源消費直接碳排放強度。建筑業經濟規模的增長是拉動湖北省建筑業碳排放增加的主導因素。間接碳排放強度的累積效應雖然最小，但是年度效應波動較大，有正有負。

各個碳排放影響因素在不同年份對湖北省建筑業碳排放變化的影響程度是不同的。從分解結果逐年效應來看，能源消費直接碳排放強度對湖北省建筑業碳排放增加有促進作用，除了在2008～2009、2010～2011為負值，其它年度變化均為正值，表明建筑行業能源消費量在研究時序區間逐漸增加。單位面積能耗在抑制湖北省建筑業碳排放方面起了不可忽視的作用，表明“十二五”與“十三五”期間湖北省建筑業節能水平逐步提高，單位建筑面積的能耗大幅下降。單位產值創造力對湖北省建筑業碳排放有一定的促進影響，特別在“十二五”與“十三五”期間正影響較大，表明近年來湖北省房屋建造能力逐漸提升。間接碳排放強度在“十一五”期間均為負值，大大抑制了湖北省建筑業碳排放，在“十二五”與“十三五”變化較大，表明受國內外經濟影響，湖北省建筑業材料消耗量波動較大。建筑業經濟規模的各年度效應均為正值，且絕對值較大，表明建筑業經濟增長對湖北省建筑業碳排放的增長起到了持續拉動的作用，經濟增長的同時也產生了大量的溫室氣體。

4 結論

本文通過測度湖北省 2006～2019年間的建筑業碳排放量，進而運用LMDI模型對建筑業碳排放的影響因素進行了分析，得出以下結論。

(1)2006～2019年間湖北省建筑業碳排放總量呈先上升后下降趨勢，從2006年的3242.35 萬t上升到2014年的峰值17651.99 萬t，隨后逐步回落到2019年的14897.75 萬t。其中，間接排放是建筑業碳排放的主要來源。

(2)2006～2019年間湖北省建筑業碳排放強度呈先下降、隨后上升再下降的波動態勢。近年來湖北省建筑業產值的增長率大于碳排放的增長率。

(3)2006～2019年湖北省建筑業碳排放影響因素中，有4個因素對建筑業碳排放增加起促進作用，有1個因素對建筑業碳排放增加起抑制作用，其中建筑業經濟規模是湖北省建筑業碳排放增加的最主要影響因素，單位面積能耗是有效抑制建筑業碳排放增加的重要因素。