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© 2014年。出版社:Elsevier B.V.信息工程研究院负责评选和同行评议可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectIERI Procedia 9(2014)168 - 1752014年环境系统科学与工程基于LMDI分解技术的Hui-Min Wu,Wu Xu*北京交通大学,北京100044摘要能源约束是当前全球的热门话题,交通运输业的能源消耗不断增加。如何用能耗贡献度来评价货物运输中的各种因素,对降低货物运输能耗具有重要意义。本文建立了货物运输能耗模型,利用LMDI分解技术分析了货物运输能耗的影响因素 2000-2012年中国。结果表明,GDP增长是我国能源消费持续增长的主导因素,运输结构的退化导致能源消费的增长,货物运输强度和货物运输能耗强度的降低可以降低能源消费。本文的结论是:优化运输结构和产业布局,促进技术进步,有利于降低货物能源消耗。版权所有© 2014作者.出版社:Elsevier B.V. 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/)。信息工程研究院负责评选和同行评议关键词:货物运输;能耗;完全分解模型1. 介绍近年来,随着我国交通能源消费的快速发展,其在全社会能源消费中所占的比重大幅上升。2000-2012年,货物运输能源* 吴慧敏联系电话:+0-086-010-51688354;传真:+0-086-010-51688354。电子邮箱:13120812@bjtu.edu.cn。* 国家科技支撑计划项目(No. 2012BAC20B10)。2212-6678 © 2014作者出版社:Elsevier B.V. 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/)。信息工程研究所负责的选择和同行评审Hui-Min Wu和Wu Xu / IERI Procedia 9(2014)1681695我我我我我我Nt我我我 中国GDPtS消费年均增长15.9%。从能源结构上看,石油消费以交通运输为主,加剧了我国石油供应的紧张。从环境保护的角度来看,大量的能源消耗意味着会产生大量的污染物。随着近年来雾霾天气的不断增多,交通运输业排放的污染气体与之有很大关系,交通运输业能源消费增长迅速,所占比重显著提高,已成为我国节能减排的重点领域。分析影响货物运输行业能源消耗的主要因素,对促进能源利用效率提高、节约能源、降低运输能耗具有重要意义。LMDI能耗分解技术是研究这类问题的一种有效技术,能够将商品转化为各种因素的影响,定量分析各因素的变化对能耗的影响。2. 货物运输能耗模型分解分析是一种定量确定各因素对研究对象影响大小的分析方法,它将一个复杂的事物分解为若干相对简单的事物,以及将大系统分解为具体的要素[1]。分解分析作为研究事物变化特征和机理的一种分析框架,在能源经济等研究领域有着越来越多的应用[2]。将货物运输能耗分解为各种因素的组合,定量分析各种因素变化对货物运输能耗的影响,成为研究此类问题的技术工作[3]。货物运输能耗分解分析首先需要构建能耗因素分解模型,即通过分解影响货物运输能耗变化的因素,并通过这些因素的贡献值和贡献度来衡量其影响程度。铁路、公路、水路、航空、管道构成了交通运输体系。Kaya恒等式[4,5],二氧化碳排放、经济、政策、人口等影响因素的分析方法,可以将一个时间段的货物运输能耗分解为:Nt波兰电力公司tPt第一章15波兰电力公司tPt国内生产总值t(一)中国的GDP第一章1Nt:t周期货物运输能耗;Nt:i t周期货物运输的货物种类能源消耗量;t:t期全社会货物周转量;plt:t期全社会货物周转量的i类;CIPt:全社会货物周转量t期社会;GDPt:t期国内生产总值;StNtPlt:一般 货物运输期间的能源强度我 我 :i各类普通货物运输在运输过程中波兰电力公司tplt期间;周期:五种类型货物周转量的比例(货物运输PltNt=170Hui-Min Wu和Wu Xu / IERI Procedia 9(2014)168NNSt阿勒特LtKtLK我我我我我我我我不不结构);ltPlt:The t期货物平均运距;PtkPt国内生产总值t:The强度货物运输在T期间。公式1表示一定时间内货物运输能耗的变化来自于货物运输能耗强度、货物运输结构、货物运输强度和GDP的变化。3. 货物运输能耗的LMDI分解模型货物运输能耗增长迅速,利用LMDI技术可以对影响因素进行定量分析。LMDI,即对数指数分解法,由于具有分解时无残差、使用方便,以及乘法分解与加法分解的一致性、结果的唯一性和易于理解等优点,在众多分解技术中得到重视,在许多领域得到广泛应用[6]。通过LMDI加法将型号:N联系我们 N NNN(二)斯洛伐克国内生产总值相对标准差GDP分别是指货物运输量的变化值货物运输能耗强度变化、货物运输结构、货物平均运距变化、货物运输强度变化和国内生产总值(GDP)变化 相对标准偏差 用于分解剩余物品。LMDI添加剂分解的具体结果如下所示t0韦西伊NSwilni中国 wlniiln(Nt/N0)iS0i0我我你好我好我好Nk国内生产 总值(GDP)00 0我我我国内生产总值i我国内生产总值i年月日,中国经济增长率(%)t0你好,SlkGDPtN N wiZuhinlnI林林林第一章10S0l0国民生产总值0西岛Nt0NN0马林i1ln(Nt/N0)0年月20日,中国经济增长率为,55不不Hui-Min Wu和Wu Xu / IERI Procedia 9(2014)1681714. 中国货物运输能耗影响因素4.1. 样本选择和数据处理铁路、公路、水路、航空、管道构成了交通运输体系。公路运输按运输系统可分为城市间公路运输和城市内公路运输;按运输任务性质可分为商业性运输和非商业性运输。水路运输包括远洋运输、沿海运输和内河运输。本文以2000-2012年数据为样本(2007年除外),利用国家统计局的年度统计数据,将货物运输系统的研究范围限定在国内城市间商业运输,包括铁路、公路、水路(不包括海运)、航空和管道运输。全社会货物周转量、运输结构和全社会运费来自《中国交通运输年鉴》[8],货物平均运距由货物周转量和运费计算,货物能源强度由文献[4]计算,货物运输强度由运费和GDP计算(GDP来自《中国统计年鉴[9]).由于2012年商品能源强度没有相关数据测算,采用曲线拟合和时间序列方法得到。4.2 影响因素基于以上对运输能耗影响因素的理论分析和指标数据处理,运用LMDI分解加法技术,得到货物运输能耗影响因素如表1所示。表1货物运输能耗影响因素计算结果(吨标准煤)因子变化值2000-20012001-20022002-20032003-20042004-2005能源消费强度-9077.04-9420.98-10111.24-11208.4-12722.41货物运输结构11256.98-3.07-12975.17-21365.3-5282.14货物平均运输距离-24676.3912630.4623803.2357680.1626703.98货物运输强度-45299.91-23239.7-46899.06-56763.4-51406.638GDP60763.0857886.0279765.07116935.8116045.6总值-7033.2737852.7333582.8385278.8873338.4因子变化值2005-20062008-20092009-20102010-20112011-2012能源消费强度7741.1670232.9722218.0636549.5995599.77货物运输结构-14244.65-4422.03-5005.95-13011.9-21911.44货物平均运输距离13315.48-39274.7922670.1712092.76-45520.38货物运输强度-59758.274778.83-56362.68-80988.939022.96GDP137229.53161135.35365115.91425870.6273469.3总值84283.21192450.34348635.51380512.2340660.25得出表1中的结果由“五个因素”(能源消耗强度、货物运输结构、货物平均运距、货物运输强度和国内生产总值)构成的比重。172Hui-Min Wu和Wu Xu / IERI Procedia 9(2014)168图1“五大因素”对货物运输能耗变化的影响比例(%)从图1中可以看出,“五大因素”都对交通能源消耗产生影响。影响因素的正向值表示引起货物运输能耗的增长,而负向值表示降低能耗。GDP为正,说明其变化引起了货物运输能耗的增加,GDP是推动货物运输能耗增加的主导因素。货物能源强度和货物运输强度变化的影响一般为负值。这表明,货物运输强度的变化导致了能源消耗的降低,货物运输强度是能源消耗降低的主导因素,货物运输结构和平均货物运输距离的波动导致了能源消耗的波动。分别对这五个因素对货物能耗的影响进行具体分析如下:(1)能源消耗强度对货物能源消耗图2五种运输方式能源强度对货物运输能耗的影响比例(%)图3五种运输方式能源强度变化趋势图(千克标准煤/百吨公里)Hui-Min Wu和Wu Xu / IERI Procedia 9(2014)168173从图2可以看出,道路运输能耗水平较高,占有主导市场份额,对降低能耗的影响较大。虽然航空运输的能源强度远远高于其余四种运输方式,但其市场份额较小,因此货物运输的能源强度受节能的影响较弱。从图3可以看出,2000-2012年五种交通方式的能源强度基本上逐年下降,但变化幅度不大。可见,技术创新对能源强度的影响是缓慢的,需要一个较长的历史过程。技术进步带来了能源强度的降低,但在各种内部运输方式中,快速性和高质量的量化抵消了这一点,因此技术节能潜力有限。在各种运输方式之间单位能耗有着明显的差异,结构和节能潜力较大。由于铁路运输和水运的单位能耗远低于公路和航空运输的单位能耗,从降低能耗的角度来看,应降低公路运输比重,同时提高铁路和水运比重。(2) 货物运输结构对货物能耗的影响从收集到的数据来看,铁路运输比重大幅下降,公路运输比重在2008年后大幅上升。这种结构的变化使得运输结构对货物运输所受的能源消耗的影响也随之发生变化。图4运输结构对货物运输能耗的影响比例(%)通过计算分析表明,铁路运输各结构变化百分比,平均变化355 101吨标准煤运输能耗;公路运输能耗为2 076 523吨,水路运输能耗为367 556吨,航空运输能耗为18 841 230吨,管道运输能耗为296 742吨。2008年以后,公路运输占据了主要地位,其能源强度相对较高,公路运输市场份额的变化对货物运输的影响明显较高,很大程度上主导了运输结构变化对货物运输的影响。航空运输对能源强度变化的影响最大,但其市场份额较小,对交通运输能源消费的影响较弱。航空和公路这两种运输方式的能源密集型削减将使运输和能源节约。铁路、水路特别是管道所占份额的上升,虽然会带来交通能耗的上升,但远远低于高能耗所占份额,因此整体交通能耗会下降。(3)货物平均运距对货物能耗的影响2000-2012年平均货物运输距离呈波动变化,总体呈增长趋势。货物平均运距对货物能耗的影响也有同样的变化174Hui-Min Wu和Wu Xu / IERI Procedia 9(2014)168趋势与增长率,如果增长率是正的,对货物运输消费的变化的影响是积极的。平均货物运输距离的增加表明,中国的产业分布导致货物运输距离增加,使得能源消耗增加。因此,调整产业布局有利于降低能源消耗。(4) 货物运输强度对货物能耗的影响2000-2012年货物运输强度整体呈下降趋势。2006年之前快速下跌,之后轻轻摆动,这与中国的产业结构调整有关。货物运输强度受货物运输能耗影响的比重平均为16.7%,是货物运输能耗降低的最主要因素。货物运输强度反映了国民经济体系对交通运输的需求和供给状况。调整产业结构,缩小第一、二产业规模,促进第三产业扩张,减少交通运输在国民经济体系中的供给和需求,从而降低能源消耗。(5) GDP对货物能源消耗根据测算数据,2000-2012年我国GDP平均增速为13.7%,呈现快速增长态势。GDP的增长促使了货物周转量和货运量的增长,从而使得货物运输能耗快速增长。GDP增长引起的标准煤消费量累计增加179.42万吨,占12年累计变化总量的70.5%。GDP在货物运输消费增长中起主导作用。“十二五”期间,我国GDP年均增长目标为7%~ 8%,GDP的持续增长必然带来货物运输能耗的持续增长。因此,考虑能源消耗强度,运输结构,平均航运距离和货物的货物运输强度在降低能源消耗方面尤为重要。5. 结论和建议减少运输货物运动能量消耗的方法如下:(1)调整优化货物运输结构,构建高效节能的综合运输体系。(2)推进技术进步,进一步降低能源消耗强度。(3)优化产业布局,构建现代产业协同发展新格局,从而缩短货物平均运距。(4)优化产业结构,降低货运量增速。降低第一、第二产业比重,同时提高第三产业比重。引用[1] F区,[1]李德成等,货币理论[J].经济政治学杂志,1925,9,109-135.[2]Ang,B.W.(2004年)。能源决策的分解分析:哪种方法是首选?能源政策32,1131-1139。[3]吴旭.基于LMDI分析的货物运输能耗影响因素[A].北京:北京交通大学,2012.[4]卡亚·Y二氧化碳排放控制对国民生产总值增长的影响:对拟议情景的解释[A]。在IPCC能源和工业分组上发表[C]。巴黎:反应战略工作组,巴黎,1990年。Hui-Min Wu和Wu Xu / IERI Procedia 9(2014)168175[5]尤金·A [2] Rosa,Thomas Dietz,Human Drivers of National Greenhouses Gas Emissions[J]. NatureClimate Change,2012,6(2),581[6]郭朝先,中国碳排放因子分解:基于LMDI分解技术[A].北京:中国社会科学院工业经济研究所,2010。[7] 交通运输科学[M].北京:人民交通出版社,2001.[8]中国交通运输学会,中国交通运输年鉴2000-2000 [M].北京:中国交通出版社,2000-2012。[9]国家统计局,中国统计年鉴2000-2000 [M].北京:中国统计出版社,2000-2012.
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