基于主成分回归的无锡碳排放量影响因素分析

1、基于主成分回归的无锡碳排放量影响因素分析 李磊 肖光年 【摘要】通过主成分回归分析无锡1995-2008年的碳排放量的影响因素，从而找出对无锡碳排放量起关键作用的几个影响因素，进而提出多种对应的建议，改变影响因素的量从而最终减少无锡碳排放量，这一系列的建议能够使得政策制定者们在无锡发展低碳城市的道路上获得更多的决策参考。此研究能够在应用层面提出无锡发展低碳经济所需要控制的主要指标，这样才能真正地把碳减排的目标落在实处，使减排所需要达到的目标更加量化，也更加便于社会考核。 【关键词】主成分回归；碳排放；影响因素；无锡市；低碳城市；量化 从1994年到2008年，无锡的碳排放量由1924万吨增加到

2、10936万吨，增长近5倍1。无锡碳排放量在近些年增加非常迅速，对环境影响非常大，因此及时采取措施以控制无锡碳排放量的增长已势在必行。因此如何合理定量的控制无锡碳排放量，将成为无锡低碳经济发展所需要考虑的问题。 研究表明，人口数量的快速增长及人类社会经济活动的不断加强使Co2，浓度迅速升高，从而对全球气候变暖起到了决定性作用2。改革开放以来，中国在经济发展方面取得显著成绩的同时也显现了资源消耗过多、碳排放增加过快等问题。2002年我国的碳排放量为349亿吨，到2008年就上升到653亿吨，目前我国已成为世界最大的温室气体排放国3。在国际社会减缓Co2，排放的形势下，中国的碳排放及排放与其影响因

3、素间的关系更成为研究的热点问题。围绕碳排放及其影响因素的关系问题，国内外学者进行了大量的实证研究。如查冬兰和周德群3在对中国28个省区近10年能源利用效率进行差异性分析的基础上，研究了能源消耗导致的地区间人均二氧化碳排放的差别。徐国泉等4通过建立中国人均碳排放的因素分解模型，定量分析了19952004年间，能源结构、能源效率以及经济发展等影响因素的变化对中国人均碳排放的影响，结果显示经济发展对拉动中国人均碳排放的贡献率成指数增长，而能源效率和能源结构对抑制中国人均碳排放的贡献率都呈倒U型曲线关系。张雷5对经济发展与碳排放之间的关系进行了研究，认为经济和能源消费两者的结构多元化的演进最终促使国家

4、完成从高碳燃料为主向低碳为主的转变。徐玉高等6利用中国、日本、美国等国的时间序列数据分析和1990年的全球截面数据，分析了人口数量增长、能源消费强度变化时对人均碳排放的影响，结果表明人均碳排放与人均GDP之间不存在Kuznets曲线。Lantz和Feng7采用建模方法对加拿大19702000年的人均GDP、人口、技术和Co2，排放量数据进行了回归分析，结果表明人均GDP与Co2排放不相关，人口与Co2排放量成倒U型关系，而技术与co2排放量成U型关系。Fan Ying等8用STIRPAT建模对19752000年不同经济水平的国家的人口、经济和技术水平对碳排放的影响进行了分析，他们最终认为这些因

5、素对不同发展水平国家碳排放的影响情况是不一样的。本文参考以上学者的成果，并提出使用量化的方法分析影响无锡市碳排放量的因素，得出无锡市碳排放量的回归模型，通过主成分回归分析找到了最主要的影响因素。最终提出相应的对策建议，旨在为无锡市及其他地区碳减排政策制定者提供建议。1.指标选取以及数据说明 本文数据均来源于历年无锡统计年鉴。考虑到数据的可获取性，本文选用的是从1995年到2008的统计数据。参考各种文献资料以及对无锡碳排放量影响因素的实证分析，本文建立模型所选用的因变量是无锡历年碳排放量Y(单位：万吨)，自变量分别是：(1)第一产业GDP为X1(单位：亿元)；(2)第二产业GDP为x2(单位：

6、亿元)；(3)第三产业GDP为X3(单位：亿元)；(4)全社会固定资产投资总额为X4(单位：亿元)；(5)社会消费品零售总额为X5(单位：亿元)；(6)财政支出为X6(单位：亿元)。 由于统计年鉴上并未直接给出无锡历年的碳排放量数据，所以本文的碳排放量数据只能推导得出。据全面调查，无锡市工业碳排放总量约占社会碳排放总量的75左右9。张荣荣根据无锡市各工业行业所消耗的能源数据估算出了无锡工业行业碳排放数值，由此可以推导出无锡历年的碳排放量数据。因各自变量数值均受到价格变化的影响，为使计算结果更加可靠，需要先计算出无锡GDP平减指数。这一指数能够更加准确地反映一般物价水平走向，是对价格水平最宏观测

7、量，它的计算公式是GDP平减指数=(名义GDP真实GDP)100。为使本文数据调整方便，计算的无锡GDP平减指数以1995年为基年，。即1995年=100。根据无锡历年统计年鉴中给出的数据，可以找到按不变价格计算出的GDP增长率，并计算出实际GDP，从而根据公式计算出无锡GDP平减指数，结果见表1。 根据表1的计算结果，本文将对各因变量均除以当年GDP平减指数，以消除价格变化对分析结果的影响。 2. 模型的建立 先对因变量和自变量做散点图，发现均呈线性关系，便作多元线性回归。但是根据各判别指标发现自变量间呈现严重的多重共线性，再采用主成分回归的方法加以消除并求得线性回归方程。 21 作重叠散点

8、图 用SPSS170分别作因变量Y和自变量X1-X6的散点图，结果发现因变量Y与自变量X1-X6之间均呈线性关系。 22 作多元线性回归分析 根据SPSS170的分析结果，得到调整后的可决定系数为0969，有显著的统计学意义。但从多元线性回归的结果看，只有X5的偏回归系数通过检验，其他均无统计学意义。在多重共线性的诊断中，多个自变量之间的相关系数均较高，多个维度的特征根(Eligenvalue)约等于0，多个维度的条件指数(Condition Index)30，多个自变量的方差膨胀因子(VIF)10，说明白变量之间存在着严重的多重共线性。 23 进行主成分分析因各自变量的单位一致，故直接使用原

9、始数据进行主成分分析。由表2可知，特征根大于1的只有一个，所以只提取了一个特征根。此主成分的累计贡献率已达到92339，说明已经反映了原来6个变量中包含的92339的信息。表3巾所示的因子得分矩阵表示了主成分与各自变量之间的线性，因此主成分可表示为： 24 对主成分进行线性回归使用SPSS170对因变量Y和主成分F进行简单的线性回归，得到如下关系：调整后的可决定系数为0937，有显著的统计学意义。再根据F表达式的代入可得到 3. 结果分析 在未进行主成分分之前，根据原来拟合的多元线性回归方程，部分自变量与因变量呈现负向相关的关系，这显然与经济规律相悖。经主成分分析之后所有自变量与因变量都呈现正

10、向相关的关系，这与经济规律相符合。第一产业GDP每增加一个单位，碳排放量将增加0434吨，这个系数是最小的，说明在六个影响因素中增加相同的影响因素数值，农林牧渔会释放最少的碳。第二产业GDP每增加一个单位，碳排放量将增加0911吨，这个系数是比较大的，说明第二产业即工业和建筑业回释放很多的碳。第三产业GDP每增加一个单位，碳排放量将增加0869吨，第三产业的碳排放量介于第一产业和第三产业之间。全社会固定资产投资每增加一个单位，碳排放量将增加0952吨，这个系数是最大的，说明在这六个影响因素中增加相同的影响因素数值，全社会固定资产投资会释放最多的碳。社会消费品零售总额每增加一个单位，碳排放量将增

11、加0850吨，比较其他的系数可知，这个因素对碳排放量的影响不是很大。财政支出每增加一个单位，碳排放量将增加0897吨，对碳排放量的影响相对比较大。从以上的分析我们可以知道，在上面六个影响因素中，按照影响从大到小排列，分别是全社会固定资产投资、第二产业GDP、财政支出、第三产业GDP、社会消费品零售总额和第一产业GDP。 4. 政策建议 41 理论政策建议 4.1.1增强固定资产投资规划 在发展经济的过程当中，固定资产的投资建设是必不可少的。但是如果固定资产投资有了相应的合理的规划，就可以减少或者避免低水平建设和重复建设等问题，这样便可以在保证经济发展的同时释放更少的碳。 4.1.1.1 处理好

12、本市规划与国家级规划之间的关系 本市在固定资产投资规划之前，应先积极了解和掌握国家相关部门目前已经今后若干时间内的相关固定资产投资规划，尤其是涉及到国家部分需要建设相关交通基础设施，需要从本市经过，那么本市相关规划部门在进行固定资产投资规划时就应该以国家级规划优先，否则将造成严重的浪费，同时释放大量的碳。 4.1.1.2 要分别制定近期规划和远期规划 任何城市都有一个形成发展、改造更新的过程，城市的近期建设是远期发展的一个重要组成部分，因此，既要保持近期建设的相对完整，又要科学预测城市远景发展的需要，不能只顾眼前利益而忽视了长远发展，要为远期发展留有余地。同时制定两个规划还能使得近期规划和远期

13、规划不相互冲突，这样可以避免在后来的建设中否决前面的建设，从而操作固定资产投资的浪费。 4.1.1.3 固定资产投资应兼顾环境保护 注意保护和改善城市生态环境，防止污染和其他公害，加强城市绿化建设和市容环境卫生建设，保护历史文化遗产、城市传统风貌、地方特色和自然景观；不能片面追求经济效益，以污染环境、破坏生态平衡、影响城市发展为代价，避免重复“先污染，后治理”的老路，而要使城市的经济发展与环境建设同步进行。 4.1.2 合理控制财政支出 财政支出是改善民生的必经途径，但是大量的财政支出又会使得碳排放量快速增加，因此在安排财政支出的过程当中也应当进行适当的控制，以防止碳排放量增加过快反而长期影响

14、到民生。 4.1.3 大力发展第三产业 在三大产业中，单位第二产业产值排放的碳是最多的，单位第一产业产值排放的碳是最少的。无锡全市总面积4788平方公里，2008年户籍人口46492万，常住人口超过650万，人口密度很高，土地资源非常稀缺，因为大规模发展农林牧渔并不现实。但是无锡市具有具有优美的自然风光，因为应该大力发展以旅游业为主导的第三产业。 4.1.4 提倡节约资源和合理消费 碳排放有相当大的部分最终是由于消费产生的，因此我们应该提倡居民节约资源和能源，杜绝浪费。同时应该加大宣传教育，提倡居民合理消费，以减少碳排放的产生。 42 具体实施措施 421 新能源开发利用 近年来，无锡市新能源

15、产业发展迅速，在一些关键领域取得突破，研发和自主创新能力不断提高，尤其是光伏产业已成为无锡市的优势产业，规模国内最大；风电装备产业发展加快，一批骨干和龙头企业快速成长，呈现出良好的发展势头。2008年，无锡市新能源产业产值达到372亿元。其中，光伏产业实现产值302亿元，同比增长14572，太阳能电池产能占全国总规模的50以上。风能产业建设总投资已近100亿元，产值70亿元。同时涌现了一批具备自主知识产权和品牌的骨干龙头企业，对整个产业的发展起到带动和支撑作用。无锡市强大的新能源发展能力为无锡发展低碳城市打下了良好的基础。 目前，无锡发展新能源依然保持着良好的增长势头。但是依然存在着一些问题，

16、比如新能源产业分布过于集中，形式较单一。因此继续加大政府投资，引入民间资本甚至国际资本投资更多的新能源企业，更多形式的新能源是无锡市未来发展新能源产业的重中之重。这样才能为无锡市长久稳定的碳减排提供稳定的保障。 422 清洁生产技术研发 清洁生产是指从资源的开采利用，产品的生产，成品的使用和废物的处置的全过程中，尽最大限度地提高资源和能源的利用效率，最大限度地减少能源资料的消耗和污染物的产生。无锡市非常重视清洁生产，已经成立了无锡市清洁生产审核领导小组办公室，专门负责生产性企业的清洁生产管理审核。但是目前清洁生产还是企业自愿申报接受审核，不具强制性，但是随着经济社会的快速发展，强制性清洁生产必

17、然是未来监管的趋势所在。 同时无锡市可以使用政府投资、税收优惠以及贷款利率优惠等政策鼓励企业增加投资研发清洁生产技术。这样能够使得无锡在未来的碳减排和低碳城市发展中占得先机。 423 绿色规划 科学合理的城市规划是持续碳减排和发展低碳城市的先决条件。城市过量能源消耗不仅恶化自身环境，甚至对周边地区的环境造成污染。绿色规划主要表现在产业规划上和城市规划上面。 近年来，随着环境保护理念的提升，无锡开始逐步注重产业规划的重要性。自“蓝藻事件”发生，开始重拳出击，开始强制关停或者搬迁太湖流域污染企业。同时又制订了无锡市新兴产业基地发展规划，重点扶持物联网产业、新能源与新能源汽车产业、新材料与新型显示产

18、业、节能环保产业、生物产业、服务外包产业和工业设计与文化创意产业等八大战略新型产业。由此我们可以看出无锡产业政策已经清晰，严格控制高能耗高污染企业，大力扶持新型低碳产业。 在低碳交通方面，无锡也走在全国的前列。无锡市入围交通运输部选定的首批十个低碳交通运输体系试点城市后，围绕提高交通的能源效率、改善交通的用能结构、转变交通的发展方式等方面展开筹划，最终选择与在交通运输行业节能减排、低碳发展研究领域处于领先地位的交通运输部规划研究院合作，启动无锡市低碳交通运输体系建设战略规划研究，无锡因此成为全国首个启动低碳交通运输体系规划研究项目的城市。 由此可见，无锡的规划工作正在有序高效开展，但是更多的借

19、鉴国际社会的发展经验仍然是无锡规划工作者值得思考的地方。这样也更进一步的促进碳减排和低碳城市的建设工作。 424 绿色建筑 无锡在低碳建筑方面并未能像前几方面一样走在全国的前列。无锡应该学习国内一些示范性较好的城市和国外的做法，诸如在建筑过程中使用低碳材料，在建筑外安装太阳能电池板为建筑提供能源等。建筑一般都是长期性使用，所以节能减排的潜能非常大，但是目前受制于低碳材料价格及性能达不到要求、太阳能电池板价格较高等原因，所以推广有一定的难度。无锡应该加大政府对于低碳建筑开发商的土地和财税支持，使用经济手段使企业自愿加入绿色建筑的行列。绿色建筑能够长期内有效降低碳排放，使得无锡低碳城市的建设顺利推

20、进。 425 绿色消费 减少碳排放和建设低碳城市不仅仅是企业和政府的责任，每个居民都有义务作出自己应有的贡献。无锡应该加大宣传，鼓励居民理性消费和节约消费，养成良好的消费习惯。同时应严格执行水电煤气等的阶梯式定价策略，从而从经济上鼓励居民进行绿色消费。 参考文献： 1 张荣荣基于系统动力学的工业碳足迹研究D江南大学管理科与工程系，2010 2 Houghton J T，Meiro Filho L G，Callander B A et alClimate change 1995：the science of climate change： contributionof Working Group to the