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中日韩碳排放驱动因素分解及影响差异分析

乔嘉池 张静怡
  
科创媒体号
2026年18期
吉林大学东北亚学院 吉林长春 130000

摘要:本文聚焦于中日韩三国在 2000—2022 年间碳排放演化的结构性差异,旨在通过比较视角的驱动机制分析,为中国“双碳”目标的实现路径提供经验参照。基于 Kaya 恒等式与 LMDI 加法分解模型,研究将碳排放变化分解为经济增长、人口规模、能源强度及排放强度四大效应。实证结果显示:(1) 经济增长效应呈现显著的阶段性分化,中国处于由高增长拉动向“相对脱钩”过渡的阶段,日本已实现“绝对脱钩”,而韩国仍处于转型阵痛期;(2) 能源强度效应是三国全样本期内最核心的减排工具,无论在发展中的中国还是发达的日本,技术进步对抑制排放的贡献率均超过 50%;(3) 排放强度效应表现出最大的国别异质性,日本受核能政策波动影响呈现出减排路径的脆弱性,而中国正处于由高碳锁定向结构解锁的关键转折点。研究结论表明,单纯依赖能效提升面临边际收益递减规律,能源结构的深度清洁化是未来减排的根本出路。据此,建议中国在借鉴日韩经验基础上,推动能效政策由终端治理向系统整合延伸,建立碳排放强度因子激励机制,并规避单一能源依赖风险,构建兼具韧性与效率的低碳发展新格局。

关键词:碳排放;驱动因素;LMDI 分解模型;中日韩比较;低碳路径。

1 引言

1.1研究背景

在人类应对气候变化的历史进程中,东北亚地区因其独特的地缘经济格局,成为全球碳减排体系中的关键节点。其中,中日韩三国约占全世界人口的19.3%,GDP约占全球经济总量的22.5%,且三国均为碳排放大国,排放总量约占全球总量的近三分之一。其减排路径的选择关乎区域可持续发展,更将深刻影响《巴黎协定》目标的实现进程。

中国作为最大的发展中国家和碳排放国,将“双碳”目标(2030年前碳达峰、2060年前碳中和)纳入生态文明建设整体布局,并将其上升为国家战略[1]。然而,中国仍处于工业化与城镇化深化阶段,碳排放总量尚未达峰,区域间发展不均衡、传统工业低碳转型压力、能源消费刚性增长等矛盾凸显[2]。本研究立足国家战略需求,聚焦政策视角下的驱动因素解析,为构建中国特色的低碳发展制度体系贡献理论支撑与实践参考。

1.2文献综述

在碳排放与经济发展关系的研究中,已有大量中日、中韩对比文献以产业结构或工业化进程为切入点,揭示不同发展阶段对碳排放的影响差异。王珊珊(2020)通过扩展STIRPAT模型,发现中日在工业化与后工业化阶段呈现不同的碳排放轨迹,人均GDP和城镇化率是主要驱动因素,而第三产业发展则具有显著减排作用[3]。李春花与孙振清(2016)则基于LMDI模型与环境库兹涅茨曲线(EKC)理论,对1965—2011年三国数据进行阶段分解,发现经济增长是排放上升的核心因素,强调发展阶段与减排压力之间的动态关系[4]。然而,上述研究时间跨度偏长,未能反映近年来碳达峰背景下结构性减排的新趋势。

在碳排放与国际贸易、开放度关系方面,研究多从贸易结构变化与碳溢出效应角度展开。姚琳(2015)使用投入产出模型测算双边贸易碳排放量,并借助SDA与IDA方法识别关键影响因子,建议通过出口结构调整与绿色产品替代优化碳输出结构[5]。廖洋红(2023)则以1979—2021年中日韩数据为基础,构建中介效应模型分析贸易开放如何影响排放路径,指出出口导向战略在不同国家中的排放响应机制存在差异[6]。此外,박윤선(2018)通过CGE模型估算中国碳税政策对韩国产业结构的外溢效应,强调中韩在政策联动与碳成本转移方面的高度敏感性[7]。虽然部分研究涉及三国数据,但多数聚焦双边贸易,缺乏从整体区域链条视角解析减排协调机制。

在碳市场与制度比较方面,已有研究开始探讨三国政策设计的异质性及其对排放路径的反馈作用。김용건(2012)指出,中日韩在碳交易制度构建上存在治理理念与市场机制差异,通过模拟三国联动后经济—环境的协同效果,建议设立排放权折扣与绿色关税等工具以缓冲制度摩擦[8]。但研究多依赖静态模拟,缺乏对制度差异与结构变量互动关系的动态分析。此外,部分实证研究尝试从技术溢出与制度迁移角度考察双边机制效果,如高大伟(2019)利用SBM-Tobit模型分析中日绿色贸易溢出效应,但未能建构跨国制度变量的可比性指标体系[9]

总体来看,现有中日韩碳排放比较研究虽覆盖多个主题维度,提供了丰富的实证基础,但多局限于双边框架,缺乏统一变量设定与分解方法支持下的系统结构识别。特别是在三国碳排放驱动因素的定量分解与制度效应比较方面,尚未形成可以支撑区域协同治理政策设计的理论闭环。本研究拟构建统一的LMDI分解模型与结构—制度耦合框架,填补上述空白,为中日韩协同减排路径识别与政策建议提供更具结构解释力的分析基础。

1.3研究目的

鉴于此,本研究以中日韩三国2000—2022年碳排放演化为对象,聚焦驱动因素的分解比较与制度差异的关联分析。旨在识别碳排放变动中各驱动因素的定量贡献,揭示其结构性特征。进一步关注驱动因素作用路径背后的制度安排、技术演进与经济行为等机制性成因,揭示其背后的技术基础、政策逻辑与制度嵌入差异。探讨中国低碳转型中的关键制约与减排潜力,为我国“2030/2060目标”下的低碳转型提供政策着力点。深入剖析中国当前面临的高碳结构惯性与区域减排非均衡问题,识别出影响低碳转型的制约因素,据此提出具有针对性与可操作性的政策建议。

2. 模型构建与数据说明

2.1 LMDI分解模型构建

近年来,LMDI方法凭借其优越的数学特性和广泛的适用性,成为能源经济与环境经济学领域中最受认可的因素分解方法。相较于其他指数分解方法,LMDI具有无残差特性、路径独立性两大显著优势,广泛适用于多个领域的影响因素分析,特别是在碳排放分解研究中[10]。通过LMDI方法,可以量化碳排放变化的主要驱动因素,如经济增长、能源结构调整、能源利用效率提升等,从而为政策制定提供科学依据。

本文为准确识别中日韩三国碳排放变化的驱动机制,综合采用Kaya恒等式与LMDI加法分解方法,实现碳排放变化的系统分解与结构性归因。本文对于中日韩三国的碳排放的驱动因素做出如下分解分析:

2.2 数据来源与处理说明

研究选取2000–2022年为分析时段,涵盖三国碳排放结构调整、政策体系构建与能源结构优化的多个关键阶段。数据均来源于国际权威数据库,以确保国家间的统计口径一致性与单位统一性。具体包括:碳排放总量、能源结构与能源消费量数据取自IEA(International Energy Agency)数据库;GDP与人口数据来源于世界银行(World Bank)数据库,全部统一为2015年不变价美元与Mt CO₂、TJ等国际单位。为应对少量年份的缺失数据(如日本2014年核电数据),研究采用线性插值法进行补全,以控制因数据缺口带来的结果偏差。

3实证结果与差异分析

3.1中日韩碳排放驱动因素分解结果

(1)中国:经济高速增长主导碳排放上升,能源强度效应变化显著

图1:中国碳排放驱动因素分解累积效应图

经济发展效应是最主要的推动力量,在整个观察期内,中国GDP持续高速增长,每年促使碳排放增加数百亿吨。至2022年,经济发展因素累计导致约1.17×104Mt的排放增加,约占同期总排放增量的155%。人口规模效应虽然始终保持正值,但累计贡献仅占总增长量的10%(约785Mt),属次要因素。相反地,能源利用效率因素对中国碳排放起到显著的抑制作用,自“十一五”规划时期提出单位国内生产总值能源消耗降低20%左右的约束性节能指标开始(2006–2010年),能源强度效应逐步转为持续负值,对碳排放的抑制作用日益增强[11]。尤其是“十二五”和“十三五”期间能源效率的提升,极大程度上削减了潜在碳排放。排放强度累计效应方面,中国呈现“先升后降”的特征。2010年前由于燃煤比重上升(由2000年的59%上升到峰值2010年71%)等原因,排放强度累计效应逐步扩大。2010年后,中国产能结构调整和清洁能源迅速发展遏制了排放强度的上升势头[12]。2013年虽受燃煤发电反弹影响,排放强度累计效应一度达到峰值(775Mt),但随后风电、光伏等可再生能源扩张以及燃煤限制政策使得该效应逐年转小,并在2020年后转为负值[13]。到2022年,单位能源碳排放系数已有显著降低,能源结构与相关技术进步在低碳化方向发挥了一定减排作用。

总体而言,中国碳排放增长的轨迹体现出:经济和人口因素持续拉动排放走高,但能源效率提升和能源结构优化减缓了排放增速。特别是2010–2022年间,中国逐步实现经济发展与碳排放的部分脱钩——尽管排放总量仍在上升,但升幅明显小于同期GDP增幅。这一趋势表明节能减排约束性指标、可再生能源配额和煤炭消费控制等举措在此阶段产生了效果。

(2)日本:能源效率改善驱动减排,能源结构变动与经济停滞影响显著

图2:日本碳排放驱动因素分解累积效应图

日本的碳排放总体呈现先稳后降态势。进入2000年代后,日本经济增长乏力,经济发展效应对碳排放的拉动非常有限,有些年份甚至略为负值(如2001-2002年),在三国中影响最小。随着进入少子老龄化阶段,日本人口在2010年前后达到峰值,此后后开始下降,每年的人口效应转为不显著的负值(如2010-2011年为-2.14Mt),客观上带来了一定的减排,但是影响并不明显[14]。而日本碳排放变化的决定性因素是技术进步和能源结构,能源强度累计效应长期为负值,体现出日本卓越的节能技术和产业结构优化对减排的贡献。从2000年起,日本能源强度呈现长期的下降趋势,2010年代在“领跑者计划(Top Runner)”效率标准等政策推动下,日本能源强度累计效应绝对值进一步扩大,由2010年的-105Mt增至2022年-461.22Mt,显示出极强的减排拉动能力[15]。而排放强度效应是导致日本减排幅度受限的重要原因。2011年福岛核事故中,大部分核电站停运使得化石能源发电占比陡增,单位能源碳排放系数明显上升,排放强度效应高达+144Mt。尽管此后日本一方面逐步恢复部分核电并大力引入可再生能源,另一方面维持严格的节能措施,但直到2022年仍为正值(约139Mt)[16]

在缓慢的经济增长和少子老龄化的背景下,日本减排主要归功于技术进步(能源强度降低),而能源结构的变动在研究期内总体上拖累了减排进程。这表明,对于日本这类高能效国家,能源结构的深度脱碳才是进一步减排的关键。

(3)韩国:经济增长推动排放上升,能源结构转型相对滞后但效率改善持续

图3:韩国碳排放驱动因素分解累积效应图

经济发展效应同样是韩国碳排放上升的最主要因素:2000年代韩国经济高速发展,人均收入提高显著,经济发展累计效应在2009年前后达到近157Mt,2010年代增长有所放缓但仍持续为升高。人口规模效应伴随着近年韩国人口进入增长停滞期,在驱动碳排放增长中发挥的作用并不明显,预计不久将转为负值。尽管绝对规模不及中国,但韩国能效提升在减排中发挥了持续且日益显著的作用。最突出的问题在于排放强度效应,韩国能源结构在2000年代至2020年代期间经历了逐步调整。2010年代前,韩国能源结构和排放强度在该阶段已有抑制碳排放的迹象,但并不稳定,表现为正负交替、小幅波动(如2004年为4.19Mt,2005年为-10.21Mt),显示出能源结构刚具备初步优化迹象。直至2015年起,天然气和可再生能源占比进入持续增长通道,煤炭占比则自2011年高点(29.05%)回落至2022年的24.39%,累计排放强度效应才转为连续负值。

综合来看,韩国2000–2022年碳排放净增加约131.85Mt,主要归因于经济扩张和人口增加,而能源利用效率提升和能源结构改善合计抵消了约272Mt的潜在排放增量,使实际排放增幅减少了约67%。韩国的碳排放驱动特征介于中日两国之间:既有类似中国的经济增长拉动和持续正增长的排放轨迹,又逐步表现出类似日本的减排因素作用(能效和能源结构因素逐渐发力)。

3.2 横向比较:三国主要影响因素的对比

为清晰比较各驱动因素在三国的作用方向和相对贡献,可以将经济增长效应、人口规模效应、能源强度效应和排放强度效应分列如下:

表1:中日韩三国驱动因素比较分析结果

截至2021年的分解结果中,各驱动因素对碳排放累计变化的贡献比较可以看出,经济发展效应在三国中差异最大:中国经济高速增长使该效应远超他国,到2022年累计促使碳排放增加约1.17×104Mt,几乎是韩国(354Mt)的33倍、日本(166Mt)的70倍左右。这反映出2000年以来中国经济体量和能源需求的爆发式增长,以及韩国较强的经济增速,与日本经济低迷形成鲜明对比[17]

人口规模效应亦有明显差异:中国(+785Mt)和韩国(+50Mt)的人口增长对排放有正向推动,而日本(-13.9Mt)的人口负增长则对排放有轻微抑制。尽管如此,相较于经济因素,人口因素在三国排放变化中所占比例都不算高。总体而言,人口因素属于中长期慢变量,对碳排放的影响呈现出发达经济体人口萎缩带来的减排红利,以及发展中经济体人口红利推高排放的特征。

能源强度效应(能源效率)在三国均为负值,表明技术进步和节能措施普遍在减缓碳排放增长方面发挥作用,但力度和进程不同:中国能源强度效应绝对值最大(-4513Mt),显示出大规模工业能效提升对抑制排放增长作出了最显著贡献;日本次之(-461Mt),其能源强度效应虽绝对量不及中国,但相对于日本本国较弱的经济发展导致的碳排放增量来说已足以推动净减排,是日本实现排放拐点的决定性因素;韩国能源强度效应绝对值最小(-192Mt),表明其能源效率改善对排放增长的遏制作用相对有限。这与三国技术水平和政策力度差异有关:日本长期处于全球能效前沿,进一步提升的空间相对有限但仍在稳步推进;中国在2000年代中期之前能耗基数高,节能潜力巨大,通过强力政策实现了能源强度的大幅下降;韩国介于两者之间,能效水平已较先进但仍有提升余地,政策驱动下取得了一定进步。

最后,排放强度效应(能源结构变化)是三国差异最大的技术因素:中国和韩国总体上实现了能源结构的初步清洁化,因而该效应为负值(中国-425Mt,韩国-79.9Mt),说明相对于基准年,这两国单位能源的碳排放因子有所降低;而日本则因特殊能源结构变动导致该效应为正值(+139Mt),即能源结构相比基准更趋碳密集。日本的反差主要归因于核电比例大幅下降、化石能源回归所致,而中国通过提高非化石能源比重(如大规模发展可再生能源和新增核电装机)以及降低煤炭在能源消费中的占比,抵消了部分化石能源增长的影响,韩国亦通过增加天然气和部分可再生能源略微降低了能源使用的平均碳排放系数。这意味着在能源结构转型上,中国和韩国的步伐相对积极(尽管中国的能源结构减碳效应相对于其庞大增量仍属有限,韩国的清洁能源占比提升也较缓慢),而日本则在2010年代经历了一段逆转低碳进程的时期。

4 结果讨论与政策启示

4.1 主要结论

基于上述实证结果,本文得出以下结论:

第一,经济增长仍是东北亚地区碳排放上升的根源,但“脱钩”趋势已现。横向对比显示,经济增长与碳排放的耦合关系正在减弱。中国处于工业化后期,虽然经济增长对排放的拉动作用绝对值最大,但随着高质量发展的推进,其排放弹性正在下降,呈现典型的“相对脱钩”特征;日本作为成熟经济体,在经济低速增长甚至停滞的背景下,已率先实现“绝对脱钩”;韩国则处于两者之间,增长效应依然强劲,尚未形成稳定的脱钩态势。

第二,能源强度效应(技术效应)是全样本期内最核心的减排工具,且表现出跨越发展阶段的普适性。 无论是处于发展中阶段的中国,还是发达经济体日本,能效提升对抑制碳排放的贡献率均超过了50%。这也表明了挖掘技术节能潜力在任何发展阶段都是最优先且最具成本效益的减排路径。

第三,排放强度效应(结构效应)具有较大的波动性与不确定性,是未来实现深度脱碳的关键瓶颈。 日本“福岛核事故”后的排放反弹表明,单一依赖能效而忽视能源结构的安全性与韧性,会导致减排成果的脆弱性;而中国近年来排放强度效应由正转负的拐点,则验证了能源结构清洁化转型的巨大减排潜力。通过能源结构调整降低排放强度,将是中日韩三国迈向碳中和目标的必经之路。

4.2 政策建议

基于中国自身碳排放驱动因素识别和日韩两国的借鉴经验来看,中国的路径优化应聚焦以下三方面重点:

第一,针对经济发展变量主导的结构特点,借鉴日韩政府对结构转型的正向引导机制,确立“增长有界”的碳约束逻辑,强化碳约束型宏观绩效体系建设。在现有“双控”框架基础上,将“碳生产率”纳入宏观经济绩效评估体系,建立碳密度导向型财政转移机制与绿色GDP考核机制,引导地方政府从“碳中和任务承担者”转向“减排质量竞争者”。同时,聚焦高排放行业与高能耗地区的结构转型瓶颈,通过差异化的投资引导、信贷限额与碳强度准入机制,切断传统重工业与碳排放之间的刚性关联。

第二,面对能源强度已明显改善但仍具边际空间的现实,在日韩经验基础上,推动能效政策由“终端提效”向“系统整合”延伸。可设立国家级能效综合评估机制,借鉴日本区域能源系统协同政策与韩国绿色金融工具,推动跨行业、跨区域的综合节能项目联动实施,提升能源效率的结构嵌入度。也可进行如推动产业园区碳能系统集成,强化电热冷联供、多能互补系统的技术落地。

第三,针对排放强度结构“由正转负”的关键窗口期,持续扩大清洁能源在一次能源消费结构中的占比,提高其调节能力与制度适应性。可借鉴日本在再生能源固定价格补贴制度与地方可再生能源规划中的经验,推动分布式能源投资机制改革与储能配套制度建设;同时参考韩国在碳市场制度建设与履约机制配套上的经验,加快建立碳资产管理制度与信用定价体系,提升排放强度治理的稳定性与金融联动性[18]。此外,还可在制度层面设计“碳排放强度因子激励机制”,对排放强度持续下降的行业给予差异化政策红利,如绿色信贷加权、碳信用提前释放等,强化企业对“结构性减排”行为的长期预期与投入意愿。

总体而言,中国应以自身变量结构识别为路径设计起点,系统吸收日韩在治理机制、政策工具与能源制度方面的经验,本研究以“主导变量明确—政策机制嵌套—国际经验适配”的路径提出政策的重构。在全球碳中和大格局下,唯有以结构性识别引领路径性构建,才能真正实现制度适应性强、执行成本可控、发展质量可持续的国家减排战略。

参考文献

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作者简介

姓名:乔嘉池 性别:男 出生日期:2005.01.26 民族:汉 籍贯:吉林省磐石市,学历:本科在读

第二作者简介

姓名:张静怡 性别:女 出生日期:2005.10.9 民族:汉族 籍贯:辽宁省本溪市 学历:本科

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