第六章　基于产业层次的碳排放影响因素及全要素能源效率分析

第一节　模型构建与指标选择

由于产业间碳排放总量和碳排放过程存在较大差异，因此在对山西省整体能源消费碳排放进行研究之后，有必要分产业对碳排放的影响因子进行进一步的判定。分产业的分析结论可以对省级层面的研究起到深化和补充的作用。同时，对各产业碳排放的探讨可以为产业制定相应的减排策略提供更加具体的政策参考。在对各产业碳排放影响因素进行研究之后，再通过DEA（Data Envelope Analyse）模型，重点考察各产业能源的全要素生产效率。

一、指数分解模型构建

基于扩展的Kaya恒等式的LMDI分解方法在第五章第一节中有详细介绍。在这一节中对本章采用的分解方式进行简要说明。由于Kaya恒等式允许进行等式变换从而确定不同的影响因素，与第五章第一节中省级层面的指数分解不同，本节分解包含人口因素。具体的分解如公式6.1所示。

　　（6.1）

公式（6.1）中，指的是第i产业在第t年能源消费所产生的CO₂；是指第i产业在第t年内消耗第j种能源所产生的CO₂；指第i产业在第t年第j种能源的总消费量；是指第i产业在第t年总能源消费量；是第i产业在第t年的产业增加值；指第i产业在第t年总就业人口。是指第i产业在第t年第j种能源的碳排放系数；是指第i产业第t年第j种能源占所消耗总能源的比重；指第i产业在第t年的能源强度；指第i产业人均GDP。需要说明的是，这里所用的人口数量指各产业的就业人口数。

根据LMDI方法，从0到t年的碳排放变化的加法分解形式和乘法分解形式如公式（6.2）和公式（6.3）所示。

　　（6.2）

　　（6.3）

公式（6.2）中，△CO₂e_i表示从0到t年的碳排放变化差值；△C_EC（排放因子效应）代表排放因子变化所产生的碳排放的变动量；△C_EM（能源结构效应）代表能源结构变动引起的碳排放的变动量；△C_EI（能源强度效应），△C_G（劳动生产率效应）和△C_P（就业人口效应）分别代表能源强度、劳动生产率提高以及就业人口增加所导致的碳排放的变化量。公式（6.3）中，D（CO₂e_i）表示从0到t年的碳排放变化率；D_EC（排放因子效应）代表由于排放因子变化导致的碳排放的变动率；D_EM（能源结构效应）和D_EI（能源强度效应）分别代表由于能源结构变动以及能源强度变动所引起的碳排放的变动率；D_G（劳动生产率效应）和D_P（就业人口效应）分别代表由于经济增长和人口增加所导致碳排放总量的变动率。

根据LMDI无残差分解方法，上述各因素的效应值可以通过表6.1中的公式进行计算。由于假设同一种能源的碳排放系数在研究期内不发生变化，因此排放因子效应在加法分解中为0，在乘法分解中为1。也就是说，排放因子效应不对分解结果产生影响。

表6.1　碳排放影响因素分解的加法及乘法计算公式

二、SBM-Undesirable模型

SBM-Undesirable模型属于数据包络分析（DEA）的一种模型。DEA模型中通过对相同类别的决策单元（DMU）的投入和产出进行非参数的估计，从而得出每个决策单元的相对效率。由于DEA模型具有赋权的非主观性，并且在进行评估时对函数关系无须事先确定等优良特性，目前是进行效率评价时的主要技术工具。在DEA方法中，目前应用较广的为CCR、BCC等传统模型，模型产出指标一般为价值指标等期望产出，但对于在生产过程中产生的环境污染等非期望产出并不适用^[293-295]。因此，本章采用基于非期望产出的SBM模型对山西各产业能源效率进行分析。由于SBM模型解决了径向模型对无效率的测量没有包含松弛变量的问题，因此利用SBM-Undesirable模型可以对能源效率进行更有效地分析^[296]。根据SBM中松弛改进部分的测量结果，判断哪些无效投入导致能源效率远离生产前沿面。Tone Kaoru提出的SBM模型公式如公式6.4所示^[297]。

　　（6.4）

公式（6.4）中，SBM模型采用ρ表示被评价决策单元的效率值，0≤ρ≤1。、、分别为第i_k个DMU的投入、期望产出以及非期望产出的松弛变量。S^-、S^g、S^b为其对应的向量；λ为权重向量。当ρ=1，且=0、=0、=0时，DMU是有效率的；当ρ=1，且≠0或≠0或≠0时，DMU是无效率的，需要进行改进。由于该模型是一个非线性规划模型，可以根据Charnes-Cooper的转换方法将其转换成线性规划模型进行求解^[298]。

三、数据来源及计算说明

各产业分品种能源消费量来自《山西统计年鉴（1989-2015）》中“能源”部分的“分行业能源消费总量”表。这一表中包括煤炭、电力、焦炭、汽油以及柴油六种能源的消费量。由于统计的是标准煤，在碳排放核算的时候，先通过转换因子计算各种能源的消费量，再分别计算出不同能源种类的二氧化碳排放量。第一产业对应表中的“农林牧渔业”；第二产业为“工业”和“建筑业”的加总；第三产业为“交通、运输、仓储及邮电通讯业”和“批发零售贸易业、餐饮业”之和。各产业就业人口主要来自《新中国60年统计资料汇编（1949-2008）》中“山西省就业人员和城镇登记失业人员”表。2009年到2014年的数据来自《山西统计年鉴》中“城乡劳动力资源配置情况”表。各产业生产总值同样来自《山西统计年鉴》。为了增强产值数据的可比性，以1987=100做不变价折算。LMDI分解研究时段为1988-2014。

SBM-Undesirable模型中投入数据包括资本存量、劳动力以及能源消费量，产出数据包括期望产出（产业增加值）以及非期望产出（二氧化碳排放量）。劳动力、能源消费以及各产业产值增加值数据来源同上。二氧化碳通过“自上而下”法计算获得，需要强调的是资本存量。各产业的资本存量测算方法根据Gold smith在1951年创立的永续盘存法^[299]。基本公式为：

　　（6.5）

公式（6.5）中，K_t指t期的资本存量；I_t是t期以当期价格计价的投资额；P_t是t期的价格指数；δ是综合折旧率。此式表明K_t为上一期留存下来的资本量(1-δ)K_t-1与t期实际投资I_t/P_t之和。按照国际常用方法，基期的资本存量利用如下公式进行计算：

K₀=I₀/(g+δ)　　（6.6）

式中g指样本期真实投资的年均增长率，δ是综合折旧率。投资流量指标I_t利用全社会固定资产投资，价格指数P_t采用固定资产投资价格指数。目前没有关于折旧率δ公认的合适处理办法。根据我国情况和相关研究文献，采用5%的综合折旧率^[300]。山西全社会固定资产投资数据来源于历年《山西统计年鉴》。价格指数数据来自《中国统计年鉴》中“分地区固定资产投资价格指数”表。需要说明的是，由于1991年中国才公布“固定资产投资价格指数”，因此各产业能源效率的计算时段为1990-2014。

第二节　第一产业碳排放影响因素及全要素能源效率

一、第一产业碳排放因素分解分析

利用LMDI加法分解公式，对第一产业碳排放影响因素进行分解分析。分解结果如图6.1所示。需要说明的是，图中二氧化碳变化量单位为万吨，在次要坐标轴。图中主坐标轴的百分比为影响碳排放的四个因素对碳排放变动量的相对贡献率。

从图6.1中可以看出，经济规模效应是促使第一产业碳排放增长的关键因素。1988年至2014年间，其平均值为46.93万吨，在总碳排放平均变动中（7.69万吨）的解释贡献率为37.3%。本研究时段，山西第一产业产值呈现出不断上升趋势，年均增长速度为3.8%，随着产值规模的扩大，碳排放量呈现波动缓慢上升的态势，其年均增长率为0.5%。通过两者增长速率的对比，可以发现，山西省第一产业产值的增长并不必然带来碳排放量的增加。尤其是在2002年到2008年间，山西第一产业产值上升，而碳排放量出现下降的趋势。

除经济规模效应外，能源结构效应也促进了第一产业碳排放量的增长。从研究时段的平均值来看，能源结构效应为14.50万吨，解释贡献率为11.5%。这说明山西第一产业能源消费结构不尽合理。从历年山西第一产业能源消费比重来看，2005年原煤比重为33.39%，到2010年增加到37.14%，而到2014年其比重高达43.1%。这说明农业生产对煤炭的依赖在增强。山西第一产业能源消费结构需要尽快调整。

图6.1显示，人口效应对山西第一产业碳排放的增长起到微弱促进作用。1988-2014年的平均值为5.34万吨，在总变动中的解释贡献率为0.42%。人口效应在1989年及1990年变动最大，分别为37.85万吨和38.15万吨。这说明山西第一产业从业人口在这两年中有较大增长。具体来讲，这两年第一产业就业人口年均增速为3.2%和3.6%，远远高于1988年到2014年的平均增长率（0.49%）。

与上述3个因素相反，能源强度效应显著抑制第一产业碳排放量的增长。从历年均值来看，能源强度效应值为-59.07万吨，在总变动（绝对值）中的解释贡献率为46.9%。能源强度为单位产值能耗，能源强度效应为负，说明单位产值能耗在不断降低。事实上，山西第一产业能源强度在研究时段内出现明显下降，由1988年7.99吨/万元下降到2014年的2.70吨/万元，年均降低速率为4.1%。

二、第一产业碳排放影响因素分阶段分析

根据社会与经济发展的五年规划，将山西省第一产业碳排放分五个阶段分析。第一个阶段为“八五”计划时期（1991-1995），最后一个阶段为“十二五”规划的前四年（2011-2014）。将历年碳排放分解结果进行累加，获得上述五个阶段碳排放的变化量及各影响因素对应的效应值，结果如图6.2所示。

“八五”时期，促使山西第一产业碳排放减少的主要原因为能源结构的调整和能源利用效率的提高。相反，经济规模效应和人口规模效应在这一时期分别为161.88万吨和6.44万吨。但这两个促进作用被能源结构效应以及能源强度效应所抵消。这一时期，山西农业改革全面开始。农村的用能结构得到了较大改善，如，电力的使用比例在逐渐增加，而原煤比重不断下降。以1995年为例，电力总消费在总能源中比重比1991年提高了约10个百分点。同时，能源效率的改善也促进了农业碳排放的减少。

“九五”期间，山西第一产业碳排放总量缓慢增加，增量为17.08万吨。造成碳排放上升的原因为经济规模的扩大和能源强度的变化。从数值上看，能源强度效应值为113.81万吨，是导致碳排放上升的关键因素。其次为经济增长和人口效应。能源强度的变化显示山西第一产业用能效率在不断下降。1995年山西第一产业能源强度为4.33吨/万元，而到了1999年能源强度值为5.43吨/万元。2000年略下降到4.93吨/万元。能源强度不降反升的主要原因是这一时期山西农业种植业面积扩大，农业机械化水平显著提升。而农用机械的能源利用效率较差导致总体能源效率下降。

“十五”期间，山西第一产业碳排放增量为585.60万吨。其中，经济规模和能源结构是驱动碳排放总量上升的关键因素，两者的效应值分别为293.95万吨和759.48万吨。尽管能源强度的降低抑制了碳排放的增加，但其减少的量仅为409.80万吨，远不能抵消增加的部分。2003-2005年，山西第一产业产值年均增长率依次为15.61%、8.79%和28.40%。产值的快速增长促使能源消费量的大幅提升。而从这一时期能源消费结构来看，原煤的消费比重有所回升。能源消费总量的快速增加和能源结构的恶化共同导致这一时期碳排放的急剧上升。

“十一五”时期和“十二五”时期的前四年中，山西第一产业碳排放增量均为负值，分别为-14.07万吨与-20.76万吨。与前三个时期相同，对碳排放增长起到促进作用的主要因素为经济规模。其余三个因素影响，无论是方向还是程度，都不尽相同。如，能源结构效应在“十一五”时期为-167.31万吨，抑制碳排放增长。而在“十二五”时期中，这一效应值为109.92万吨，促进碳排放增加。对于能源强度效应来说，其在“十一五”时期累积效应为-79.39万吨，而在2011-2014年间为-463.18万吨。这说明山西第一产业的能源利用效率在后一阶段得到更大改善。

三、第一产业全要素能源效率

将研究时段的25年分别作为DMU，对历年的全要素生产效率基于SBM-Undesirable模型进行测算，结果如表6.2所示。表中第二列为全要素能源生产效率，之后分别表示投入与产出的松弛变量以及预期值。从表中可以看出，山西第一产业的能源效率在大多数年份为有效的。其中有9年能源效率较为低下，分别为1991年、1993年、1999-2003年、2005年以及2011年，其中2001年第一产业全要素能源效率最为低下，仅为0.72。表中给出各年投入及非期望产出的松弛变量可以对其效率值做出具体解释。以1993年为例，其全要素能源效率为0.80。造成这一年效率较低的原因主要为能源消费的冗余投入以及二氧化碳的过度排放，其中能源消费的松弛量为-56.46，说明有56.46万吨标煤的投入是多余的，即没有提高产出增加反而带来更多碳排放。

表6.2　1990-2014年山西第一产业全要素能源生产效率

为了更清楚地分析在某些年份，山西第一产业全要素能源效率低下的具体原因，对表6.2中全要素能源效率值低于1的年份进行重点分析。将各投入与产出指标的松弛变量做图，见图6.3。

从图6.3中可以看出，造成山西第一产业全要素能源效率低下的主要原因为二氧化碳的过度排放。在2001年，二氧化碳的松弛变量为-674.91，说明能源利用效率较差。除此之外，能源消费的松弛变量为-62.32，劳动力和资本存量的松弛变量为-23.51及-22.84。换句话说，这些数值表示这些投入并未对应有效产出，属于冗余投入。2001年，中国加入世贸组织对中国经济的发展产生了较大的影响。但是具体到山西，这一年工业产值上升较快，但农业产值却因出现历史上严重旱灾而出现下降趋势。从产值增长速率来看，2001年山西第一产业增长速率为-4.88%。产值下降的同时能源消费却在增加，同时农业就业人口持续增加，从而导致全要素能源效率低下。在2002年、2003年以及2005年碳排放的松弛变量一直较大，说明能源利用效率并未得到真正改善。换句话说，山西第一产业能源利用技术水平低下，利用方式粗放。从资本存量的松弛变量来看，2002年达到绝对数量最大值，为-24.28。这说明2002年农业固定资产投入中24.28亿元属于冗余投入，并未有相应农业产值的增加。同年，第一产业全要素能源效率值为历年最低值，为0.72。山西第一产业内部结构不合理，种植业比重较大。除此之外，山西农业化肥、农药、薄膜的使用数量均呈现逐年上升的态势。这些农用物资的消耗导致能源消费增加，从而产生更多的二氧化碳排放。

通过以上分析可以得出，要提高山西第一产业全要素能源效率，需要从投入和产出两个角度进行改善。首先提高能源利用的技术水平，从而从源头上控制二氧化碳的排放。其次需要对第一产业的投资结构和投资规模进行评估，充分发挥投资的有效性。最后，加快第一产业劳动力的转移，提高产业内部劳动生产率。

第三节　第二产业碳排放影响因素及全要素能源效率

一、第二产业碳排放影响因素分析

对于第二产业碳排放，采用LMDI分解公式中的乘法分解形式进行计算。之所以选择乘法形式，是因为乘法分解是对碳排放变动比率进行分解，结果的动态性更强。除此之外，利用累积的乘法效应值可以更好地反映影响第二产业碳排放的各因素的变动情况。LMDI分解结果如图6.4所示。

图6.4中表示的是各个因素乘法分解的累积效应值。以下对影响第二产业碳排放变动的因素，即经济规模效应、能源强度效应、能源结构效应以及人口效应，分别进行讨论。

首先，经济规模为推动第二产业碳排放快速增长的主要因素。自1988年到2014年，劳动生产率的效应值均大于1，这说明在这27年中，经济增长一直对碳排放起着促进作用。经济规模效应历年平均值为1.10，表明其年均增长速率为10%。从图6.4中可以看出经济规模曲线上升较快，尤其是自1996年之后，其增长速率加快；在2008-2009年保持稳定之后，又呈现出快速增长趋势。结合山西具体情况，在1990年之后，山西能源工业体系已经基本建立起来。从第二产业产值增长率来看，工业化的趋势一目了然。1990-1997年，山西二产产值平均年增长率高达17.78%。2009年之后的快速增长则是来自中央对新一轮经济发展的政策刺激，如4万亿投资计划的推动效应。

其次，能源强度被证明是阻碍第二产业碳排放的关键因素。从图中可以看出，其累积效应值均小于1。这说明，能源强度的下降抑制碳排放量的上升。1988年，第二产业能源强度为8.56吨/万元。到2014年，能源强度下降为2.70吨/万元。但是，尽管能源强度呈现出的下降趋势对碳排放的增长起到一定的抑制作用，但与经济规模的强力推动作用相比，其抑制作用非常微弱。这说明两点问题：第一，能源强度的改善在控制第二产业碳排放总量扩张中的作用有限。第二，能源强度降低的幅度有待加强，相关科技研发的投入需要增强。

再次，讨论能源结构因素。从图6.4中可以看出，能源结构的累积效应值在1上下徘徊，说明这一因素对第二产业碳排放变动的解释贡献率较低。具体来说，能源结构效应自1988-1999年其累积值均小于1，对碳排放的增长起到抑制作用。而在2000年到2014年，能源结构的累积效应值大于1，促进了碳排放的增长。这说明山西第二产业能源结构非但没有改善，反而进一步恶化。以2014年为例，山西第二产业能源消费中煤炭相关能源的比重为47.76%，而电力消费和天然气消费分别为33.37%和17.17%。

最后，分析就业人口效应。图中显示，与能源结构效应相比，人口效应更明显地促进了碳排放的增长。在2014年，其累积效应值为1.36，表明这一因素对碳排放的增长起到促进的作用。需要说明的是，1995年到1999年，人口效应值均小于1，说明在这几年中，人口对碳排放的增加起到抑制作用。就业人口统计数据显示，1995年到1999年，山西省第二产业的就业人口逐渐下降，由435.9万人下降到373.2万人。这一时期就业人口的下降可能与全省关停大量小型煤矿有关。正是因为这种下降，才产生了相应年份人口效应值小于1的现象。

二、第二产业碳排放影响因素的阶段分析

为更进一步研究山西第二产业碳排放影响因素的变化特点，选取1991年到2014年的数据，结合经济发展的五年规划，对其进行分阶段分析。各时期影响因素的指数分解结果如图6.5所示。从图中可以看出，共分为5个阶段。

通过对各时期碳排放影响因素的对比，可以得出以下几点结论。

首先，从总体看来，经济规模是导致碳排放增长的关键因素，尤其是在2001-2005年以及2006-2010年这两个阶段。与之相对，能源强度因素是抑制碳排放增长的主要因素。而人口效应和能源结构效应所起作用较为微弱，且作用方向不太稳定。如能源结构因素在第二阶段和第五阶段为负向抑制作用，其余时期为正向促进作用。而人口效应在第二阶段为负值，其余阶段为正值。

其次，通过各时期CO₂变化值以及各影响因素的绝对值来看，2001-2005年以及2006-2010年这两个时期较为特殊。这十年内，由于经济的快速增长，能源消费碳排放量与日俱增。但同时可以看出，与第三阶段相比，第四阶段的碳排放增量明显降低。而促使碳排放降低的关键因素为能源结构的优化和能源强度的改善。例如，在“十一五”时期，即第四阶段，山西“十一五”期间投入了近1500亿元开发煤层气、煤制油和醇醚燃料等洁净能源，同时扩大天然气的使用比例。这些举措都促进碳排放增速放缓。

最后，从各因素与碳排放变化的相互关系来看。短期内，山西第二产业要实现经济增长与碳排放的脱钩是不现实的。但可以通过进一步降低能源强度，控制人口效应，调整能源结构等途径来实现碳排放增速降低甚至是零增速。在第五阶段，能源结构已经对碳增长起到抑制作用。因此，巩固这一因素的负效应是抑制碳排放增长的有效途径。

三、第二产业全要素能源效率

由于第二产业在山西经济增长中的重要性，其能源效率高低直接反映了全省能源利用的水平。利用数据包络分析中的SBM-Undesirable模型，对山西第二产业全要素能源生产率进行分析。结果如图6.6所示。

总体来说，第二产业的全要素能源效率较第一产业高，这说明在考虑非期望产出的情况下，第二产业消耗单位能源可以有更高的产出。图6.6为所研究年份中，全要素能源效率值低于1的各年的投入产出松弛量。从图中可以看出，1993年的效率值最为低下，为0.7776。相对较高的年份为2008年，效率值为0.9929。综合各年来看，导致全要素能源效率小于1的因素存在较大差异。首先，从劳动力松弛变量来看，其在1997年为-67.96，而在2001年为0。这说明在1997年，山西第二产业劳动力投入过多，具体数值为67.96万人。但是2001年所有劳动力投入均为有效投入。在其他年份，如1992年、1993年以及1996年，劳动力投入均存在不同程度的冗余现象。准确来说，这三年的冗余量分别为33.75万人、58.95万人以及48.12万人。其次，对能源消费的松弛量进行分析。这一指标的变动较劳动力更为明显，在2009年为985.03，表示这一年中有985.03万吨标煤的能源投入属于无效投入。同时，在1993年、1996年和1997年，能源投入分别有418.68万吨、741.08万吨以及377.70万吨标煤属于冗余投入，并未转化为相应产出。再次，从GDP的松弛变量来看，其在1991-1993年不为零，依次是25.05亿元，39.85亿元以及45.41亿元，这表明在这三年中分别少产出了相应数值的GDP。最后，从非期望产出（CO₂）的松弛变量来看，其变动幅度较大，在2001年、2009年和1993年分别高达5901.32万吨、5498.40万吨以及3056.43万吨。说明这三年非期望产出过大，是导致能源效率低下的主要原因。

第四节　第三产业碳排放影响因素及全要素能源效率

一、第三产业碳排放影响因素分析

利用LMDI的加法分解公式，对第三产业碳排放进行因素分解。各效应对应的值以及贡献率结果如表6.3所示。

表6.3显示，除1993年、1999年及2014年，山西省第三产业的碳排放均表现出快速上升的趋势。这一上升趋势在2001年、2008年和2009年更为显著。在这三年中，山西第三产业碳排放增加值分别为678.58万吨、509.33万吨以及527.85万吨。导致这三年第三产业碳排放量快速增长的原因各异。在2001年，由于山西第三产业电力消费增长快速，第三产业中交通运输业用电量较2000年增长了10%左右。而促使2008年和2009年山西第三产业碳排放上升的直接原因为交通运输业中石油消费规模的迅速扩大。这可能与2008年北京奥运会有关。

表6.3　第三产业碳排放加法分解结果

从表6.3中可以看出，经济效应是第三产业碳排放增长的关键因素。1988年到2014年间，其累积值为2975.00万吨，对碳排放总变化的解释贡献率为77.75%。在这一时间段，山西第三产业产值增长较快，年均增长率为17%。表中碳排放增量较大的时期往往对应第三产业产值快速增长的年份。如1995年、2001年、2009年以及2013年，这四年第三产业产值增长速率分别为34.82%、11.76%、17.06%以及9.94%（按当年价格计算）。由此可知，第三产业产值增长推动碳排放的增加。

除经济效应外，人口效应也是促进碳排放增加的主要因素。表6.3中的分解结果显示，人口效应在1988年到2014年间的平均变化量为1871.84万吨，解释贡献率为48.92%。从人口效应历年变动值来看，其呈现出波动上升的趋势。2003年、2006年、2010年以及2012年人口效应变动较大，依次为255.65万吨、166.31万吨、245.58万吨以及201.79万吨。造成这两年人口效应值明显增多的原因为第三产业就业人口规模的扩大。上述四年山西省第三产业就业人口分别比上年增长了16.66%、7%、6.27%以及6.89%。人口数量的增多间接反映产业能源消耗的增加，从而促使碳排放量快速上升。

与第一、第二产业相同，强度效应也是抑制第三产业碳排放的重要因素。在研究时段内，强度效应的累积值为-655.17万吨，对碳排放总体变化的解释贡献率为-17.12%。从绝对数量对比来看，第三产业的能源强度对碳减排的作用较第一、第二产业更为显著。这说明，能源技术进步及能源效率的改善可以更快地促进第三产业低碳发展。具体来讲，第三产业能源强度从1988年的1.59吨/万元减少到2014年的1.46吨/万元。虽然从绝对数值上讲，其下降幅度低于第一和第二产业，但由于其在研究时段内保持长时间（1990-1994年，1997-2000年，2005-2007年及2010-2014年）的降低趋势，因此对碳减排的作用较为显著。

与第一、第二产业不同，山西省第三产业结构效应累积值为-365.34万吨，对总变动的累积贡献率为-9.55%。这充分说明第三产业的能源结构调整对碳排放的减弱起到抑制作用，尽管这种抑制作用较为微弱。表6.3显示，2008-2010年结构效应出现明显负值，说明这些年份山西省第三产业用能结构得到有效优化。这与2005年始，山西开始逐渐扩大天然气的利用规模有直接关系。2005年9月到11月，西气东输管道，以及陕京一线、陕京二线均开始为山西供气。在山西境内留有蒲县、临汾、神池、应县、灵丘、岚县、阳曲（大盂）、盂县等8个分输口。天然气的供应在较大程度上改变了山西交通运输过度依赖石油和煤炭的局面，从而抑制第三产业碳排放。

二、第三产业碳排放影响因素的阶段分析

为更好地对比不同发展阶段CO₂变动与其影响因素之间的相互关系，将研究时段分为5个阶段进行讨论。分阶段指数分解结果如图6.7所示。

第一阶段（1991-1995年），山西第三产业CO₂排放增量为210.86万吨。引起碳排放增加的首要因素为经济效应，其次为结构效应和人口效应。能源强度是唯一抑制碳排放增加的因素。在第二阶段（1996-2000年）中，CO₂排放增量基本保持平稳，为179.81万吨。但是，对碳排放变动的影响因素却与第一阶段略有不同。除了能源强度之外，结构效应也对碳排放的增加起到消极作用。在这两个阶段中，由于交通基础设施的改善和人均收入水平的提高，山西第三产业产值呈现不断增长的态势。尽管能源结构得到调整，同时能源利用效率得到改善，但这两者对碳排放的抑制作用较为微弱。因此在这两个阶段，碳排放呈现不断增长的趋势。

第三阶段（2001-2005年），碳排放增量为1652.96万吨。分解结果显示人口效应、经济效应、强度效应和结构效应均对碳排放的增加起到正向的促进作用，其效应值分别为370.74万吨、689.58万吨、209.45万吨和383.20万吨。从理论上讲，能源强度效应理应抑制碳排放增加，但其前提是研究期内单位产值能耗不断下降。而在这一阶段，山西第三产业单位产值能耗基本保持不变，甚至在部分年份出现反弹的现象。以2001年为例，其能源强度为1.66吨/万元，高于2000年的1.58吨/万元。因此出现了强度效应为正值的现象。

山西第三产业碳排放自第四阶段（2006-2010年）到第五阶段（2011-2014年），呈现明显下降趋势。这说明尽管碳排放绝对数量还在增加，但其增速已经明显放缓。这两阶段中，经济效应均证明是导致碳排放增加的最重要的因素，其次为人口效应。其余两个影响因素在不同阶段，所起作用却完全相反。具体来讲，强度效应在第四阶段促进碳排放而在后一阶段显著抑制碳增长。而结构效应在前一阶段起到抑制作用，而在后一阶段却又促进碳排放增长。这说明两点问题。第一，山西第三产业能源利用效率无法得到有效及持续的提高。第二，能源利用结构极不合理，清洁能源比重较低。

三、第三产业全要素能源效率

在1990年到2014年间，基于SBM-Undesirable模型对山西第三产业全要素能源进行测算，结果显示共有10年能源效率值低下。为了更清晰地分析这些年份造成全要素能源效率低下的原因，对个投入产出的松弛变量进行计算，结果如图6.8所示。通过对比投入产出指标的松弛变量可以发现，造成山西第三产业全要素能源效率值低下的原因在各年存在差异。

总体来看，造成山西第三产业全要素能源效率低下的主要原因为二氧化碳的过多排放、能源消费量以及劳动力的冗余投入。在个别年份，还存在资本投入冗余的现象，如2001年及2002年。其中在2001年，资本投入的冗余量竟高达49.96亿元。从全要素能源生产率的数值来看，2001-2003年这三年效率低下。同时从图中可以看出，这三年二氧化碳的松弛量很大，说明过多的碳排放是造成全要素能源效率低下的重要原因。但更深入地看，除了二氧化碳的过多排放之外，能源和资本的冗余投入也是造成2001年能源效率低下的原因。而对于2003年来说，资本的投入是有效的，但劳动力的投入却出现冗余。这说明，2003年中第三产业的劳动生产效率低下直接影响到全要素能源生产效率。事实上，2003年非典对第三产业中的交通运输业、批发零售业等服务行业造成了较大影响，导致第三产业从业人员产出效率相对低下。2004年和2006年的情况与2003年相同，只是绝对数量上有所差异而已。图6.8中还要两年较为突出，即1998年和1999年。这两年中能源的全要素生产率分别为0.9219和0.9287。从数值上来说，这两年在效率低下的年份中属于效率相对较高的。从图6.8中可以看出，1998年能源效率低下的主要原因为能源消费和劳动力的冗余投入。而1999年除了上述的两个原因之外，还存在二氧化碳的过多排放。产生这种现象与1997年席卷亚洲的金融危机有关。在整体经济低迷时期，能源消费的总量大大减少，规模的大幅缩减反而促使了能源效率的相对提高。这暗示在经济低迷时期第三产业的增长更为有效，如消费更少能源，产出更多GDP。而经济增速加快时期，如2001-2004年以及2006年，第三产业用能规模扩大，而技术水平却未能相应提高，从而导致全要素能源效率低下。

第五节　本章小结

利用LMDI的加法分解和乘法分解两种方法，本章在产业层面对山西省1988-2014年碳排排放的影响因素进行解构分析，共分解为四个因素：人口效应、结构效应、经济规模效应和能源强度效应。为进一步研究各产业能源利用效率，将CO₂作为非期望产出，利用SBM-Undesirable模型计算各产业的能源利用效率。研究主要结论为：

（1）第一产业的LMDI加法分解表明，经济规模效应是促使第一产业碳排放增长的关键因素，但第一产业产值的增长并不必然带来碳排放量的增加。如2004-2008年，就出现产值与碳排放脱钩的现象。除经济规模效应外，能源结构效应也促进了第一产业碳排放量的增长。山西农业生产能源消费以原煤为主是造成这一现象的关键原因。人口效应对山西第一产业碳排放的增长起到微弱促进作用。相反地，能源强度效应显著抑制第一产业碳排放量的增长。山西第一产业能源强度在研究时段内出现明显下降，年均降低速率为4.1%。分阶段分析结果显示，山西第一产业能源结构调整和能源强度降低极大降低了碳排放的增长速度。

（2）对第二产业碳排放的乘数分解显示，经济规模为推动第二产业碳排放快速增长的主要因素。经济规模效应历年平均值为1.10，表明其年均增长速率为10%。其次，能源强度被证明是阻碍第二产业碳排放的关键因素。其在2014年累积效应值为0.2570，说明其在研究期内降低74.3%。但与经济规模的强力推动作用相比，其抑制作用非常微弱。能源结构的累积效应值在1上下徘徊，说明这这一因素对第二产业碳排放变动的解释贡献率较低。与能源结构效应相比，人口效应更明显地促进了碳排放的增长。在2014年，其累积效应值为1.36，表明这一因素对碳排放的增长起到促进的作用。分阶段的研究表明，2000-2010年间，山西第二产业的快速发展导致了碳排放的急剧上升。这与国际经济发展环境促使煤炭需求高涨有关。

（3）研究时段内，第三产业的碳排放快速上升。经济效应是第三产业碳排放增长的关键因素，其次为人口效应。与第一、第二产业相同，强度效应也是抑制第三产业碳排放的重要因素，但其对第三产业碳排放的抑制作用更加明显。与第一、第二产业不同，能源结构效应对碳排放起到抑制作用，说明第三产业的能源结构在研究期内得到较大优化。分阶段的分析显示，山西第三产业的能源强度在不同阶段对碳排放的影响存在显著差异。其在2011-2014年间抑制作用最为强烈。结构效应的方向变化较大显示出第三产业能源结构不太稳定，清洁能源利用比例未能持续上升。

（4）SBM-Undesirable模型的各产业能源全要素生产效率的研究结果显示，山西第一产业全要素能源效率低下的主要原因为二氧化碳的过度排放。在2001年，二氧化碳的松弛变量为-674.91，说明能源利用效率较差。除此之外，能源消费的松弛变量为-62.32万吨标煤，劳动力和资本存量的松弛变量为-23.51万人及-22.84亿元，说明这三个要素也未能得到充分利用。总体来看，第二产业的全要素能源效率较第一产业高，这说明在考虑非期望产出的情况下，第二产业消耗单位能源可以有更高的产出。同时，导致第二产业全要素能源生产效率低下的原因包括能源消费的冗余投入、劳动力的过度投入。这两个投入的平均冗余量依次为367.57万吨标煤、25.74万人。第三产业投入与产出松弛变量分析显示，其CO₂有242.04万吨属于过度排放，而在投入要素中，70.44万吨标煤的能源投入，14.52万人的劳动力投入以及6.28亿元的资本投入属于无效投入。从降低非期望产出的角度来看，提高各产业的全要素能源生产效率可以有效减少CO₂的排放量。