全 文 ：王美玲，郗凤明，薛冰，耿涌，董会娟，刘竹. 工业城市(沈阳)能源消耗碳排放的影响因素分解及实证分析[J]. 生态科学, 2012,
31(5): 538-542.
WANG Mei-ling, XI Feng-ming, XUE Bing, GENG Yong, DONG Hui-juan, LIU Zhu. Impact factors decomposition and empirical
analysis of energy consumption carbon emissions in Shenyang, China[J]. Ecological Science, 2012, 31(5): 538-542 

工业城市（沈阳）能源消耗碳排放的影响因素分解及
实证分析
王美玲 1*，郗凤明 1，薛冰 1，耿涌 1，董会娟 1,2，刘竹 1,2
1. 中国科学院沈阳应用生态研究所，沈阳 110016
2. 中国科学院研究生院，北京 100049

【摘要】沈阳作为我国东北地区中心城市和重工业城市，能源消费持续增长趋势及以煤为主的能源结构在短期内很难改变。
由于能源消费是碳排放的主要来源，所以碳排放在未来一段时间必然会持续增长。论文根据《2006 年 IPCC 温室气体排放清单
指南》温室气体排放计算方法，并且充分考虑没有燃烧充分的燃料，计算了沈阳市 2005-2009 年能源消耗碳排放，采用 LMDI
（Logarithmic mean divisia index)分解法定量分析了单位 GDP 能耗、能源结构、经济发展对沈阳市能源消耗碳排放的影响。
结果表明经济发展对沈阳市碳排放增长有促进作用，单位 GDP 能耗降低对碳排放呈现抑制作用，而能源结构对碳排放作用甚
微。这说明以煤为主的能源结构未发生根本性的改变，经济规模的扩大使得单位 GDP 能耗抑制作用逐渐降低，碳排放将会持
续增长。

关键词：碳排放；因素分解；影响因素；沈阳市
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.05.011 中图分类号：X24 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2012)05-538-05

Impact factors decomposition and empirical analysis of energy consumption
carbon emissions in Shenyang, China
WANG Mei-ling1*, XI Feng-ming1, XUE Bing1, GENG Yong1, DONG Hui-juan1,2, LIU Zhu1,2
1. Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Abstract: Shenyang, as the largest metropolis and heavy industrial city in Northeastern China, will continue to consume more energy
sources. Its energy structure mainly relies on fossil fuel and such a structure cannot be changed in the short term. This results in
increasing CO2 emission. Therefore, understanding the status and driving forces of CO2 emission in Shenyang is critical for addressing
related mitigation policies. In this study by adopting IPCC method and taking account of the not fully combustion of fuel, we are
inventorying greenhouse gas emissions in Shenyang for the period of 2005-2009 and then analyze the driving forces for the historical
evolution of CO2 emission from energy intensity, energy structure and economic activities perspectives. The results indicate that the total
scale of economic activities is the main driving force for the increase of carbon emissions, while energy consumption per unit GDP is
decreasing due to scientific improvement and energy structure have limited impacts on total CO2 emission. Results illustrate that the
fossil fuel-based energy structure has been stable during this period, and the increasing economic scale offsets the improvement of energy
intensity, resulting in increasing CO2 emission.

Key words: carbon emissions; decomposition analysis; impact factors; Shenyang



_____________________________






收稿日期：2012‐02‐07收稿，2012‐07‐10接受 
基金项目：国家科技支撑计划项目（NO.2011BAJ06B01）；国家自然科学青年基金（71033004，31100346，41101126)；辽宁省博士科研基金(20101124)；
中国科学院百人计划项目（2008‐318）；国家科技部科技合作专项（2011DFA91810） 
*作者简介：王美玲（1984—），女，硕士，研究实习员，从事循环经济与低碳经济发展研究，E‐mail：wangmeiling@iae.ac.cn 
第 31卷 第 5期 生 态 科 学 31(5): 538-542
2012年 9月                                                                  Ecological Science Sep.  2012
1 引言（Introduction)

全球气候变化的事实已经引起国际社会高度重
视，政府间气候变化专门委员会（IPCC）在全球第
四次气候评估报告中指出，过去 50 年全球气候变
暖超过 90%的可能性与 CO2等温室气体增加有关。
而美国、中国、俄罗斯、日本四国的 CO2排放量几
乎占全球 CO2排放总量的一半[1]。2009 年 11 月，
我国政府提出到 2020年我国单位 GDP二氧化碳排
放量比 2005 年下降 40%—45%，并作为约束性指
标纳入国家经济和社会发展中长期计划[2]。
国内外对于能源消耗碳排放及其影响因素的研
究较多，所用分解方法各不相同。Greening 等[3-4]
采用 AWD分解方法对 10个 OCED国家的制造业、
货运的碳排放进行分析；Wu 等[5]利用三层“完美
分解”（three level “perfect decomposition”)对中国
1996—1999 年与能源相关的 CO2排放下降驱动力
进行分析，认为能源强度降低的加速与工业企业平
均劳动生产率增长的减速是主要原因。Wang 等[6]
利用 LMDI 方法分析了中国 1957—2000 年总 CO2
排放的变化，得出 CO2下降的原因主要是由于能源
强度提高，而且燃料转换、可再生能源普及对 CO2
下降也有积极作用。徐国泉等[7]利用 LMDI方法定
量分析了 1995-2004年能源结构、能源效率和经济
发展等因素对中国人均碳排放的影响。薛冰等[8]利
用世界银行 1970-2007 年的 112 个样本区的 4 256
份样本数据，基于 SPSS与 Eviews软件，分析了城
市化水平与人均碳排放量的关联机理,结果表明，随
着城市化水平的上升，人均碳排放量也逐步增加；
40%城市化率是人均碳排放变化的转折点。众多分
解方法中，Ang[9]指出 laspeyres分解方法容易理解，
而 LMDI (Logarithmic mean divisia index)分解方法
更为科学，满足因素可逆，能消除残差项，克服了
用其他方法分解后存在残差项或对残差项分解不
当的缺点，使模型更具有说服力，从而得到广泛应
用。所以本文分解沈阳市能耗排放采用LMDI方法。
城市面积占地球表面不到 1%，却消耗了世界约
75%的能源，从 CO2排放源来看，城市是人口、建
筑、交通、工业、物流的集中地。因此，城市必然
成为温室气体排放的热点和重点地区[10]，揭示城市
碳排放的影响因素对于城市的经济、社会和生态的
和谐发展有重要意义。
沈阳市作为东北地区最大的中心城市，是中国
重要的装备制造业基地。同时，由于快速的经济发
展和城市化，沈阳市的能源消耗持续增加，而能源
消费结构以化石能源为主，造成温室气体排放持续
增加。为此，有必要开展沈阳市的案例研究，结合
老工业基地特色提出其低碳发展路径。本文基于此
背景，利用 LDMI法对沈阳市 2005-2009年能源消
耗（化石能源消耗)碳排放量从能源强度、能源结构、
经济发展三个方面进行分解，识别影响沈阳市能源
消费碳排放的主要因素并提出相应的减排政策，为
确定沈阳市温室气体减排潜力、制定温室气体减排
措施、打造低碳沈阳提供科学依据和决策支持。

2 方法学(Methodology)

2.1 沈阳市碳排放计算方法
根据 2006年 IPCC国家温室气体清单指南方法
1，并且在计算能源消耗碳排放过程中充分考虑了
燃料作为原料投入，对没有燃烧排放的因素，依据
能源加工转换表，将其从总消耗量中减去，保证燃
烧燃料的充分计算，使得结果更为准确。温室气体
排放计算公式为：
温室气体排放量= ∑∑∑(燃料消费量 i,j,k × 排
放因子 i,j,k) （公式 1.1)
其中：i：为部门活动；
j：为燃料类型；
k：为技术（设备、工艺)类型。
根据国家能源统计年鉴的燃料低位热值和缺省
排放因子，缺省排放因子参考《省级温室气体清单
编制指南》及 2006年 IPCC排放因子算温室气体排
放。具体排放因子值见表 1.

2.2 沈阳市碳排放分解方法
首先定义如下公式
Si=Ei/E (i=1,2,3,4⋯⋯14)
I =E/Y
R=Y/P
Fi= Ci/Ei
其中：Si为第 i种能源占能源总消费量的比例；
E 为能源总消费量(万吨)；I 为能源强度，即单位
GDP能耗(吨/万元)，Y为 GDP(万元)；R为经济发
展，即人均 GDP(万元/人)；P 为常住人口数(人)；
Fi为第 i 种能源的碳排放系数；Ci为第 i 种能源碳
排放量(万吨)。
碳排放分解的基本公式见式(5)。第 T年相对于
基年的碳排放量的变化可表示为式(6)。
)(
14
1
14
1
P
P
Y
Y
E
Ei
Ci
E
EiCiC
ii
 
 (5)

FPRSI
O
i
i
O
i
OOOT
i
i
T
i
TTTOT
CCCCC
FSPRIFS
PRICCC





14
1
14
1
(6)
其中：C为碳总排放量(万吨)； C 为第 T年较
基年的碳排放量变化(万吨)； OC 、 TC 分别为基年、
5期 王美玲，等. 工业城市(沈阳)能源消耗碳排放的影响因素分解及实证分析         539
 
(1)
(2)
(3)
(4)
第 T 年的碳排放量(万吨)； OI 、 TI 分别为基年、
第 T 年的能源强度(吨/万元)； OR 、 TR 分别为基
年、第 T 年的人均 GDP(万元/人)；
O
iS 、
T
iS 为基
年、第 T年第 i种能源占能源总消费量的比例；
O
iF 、
T
iF 为基年、第T年第 i种能源的碳排放系数； IC 、
SC 、 RC 、 FC 分别为单位 GDP 能耗、能源
结构、经济发展、碳排放系数变化引起的碳排放量
的变化(万吨)。 PC 为常住人口，沈阳市 2005 年
-2009 年常住人口变化不大，对碳排放影响甚微，
所以对常住人口未进行分解分析。对式(6)分解如
下：







14
1 )(i o
i
T
i
O
i
T
i
O
T
I
C
C
Ln
CC
I
ILnC
(7)



 

O
i
T
i
i
o
i
T
i
O
i
T
i
S S
SLn
C
C
Ln
CCC
14
1 )(
(8)







14
1 )(i o
i
T
i
O
i
T
i
O
T
R
C
CLn
CC
R
RLnC
(9)



 

O
i
T
i
i
o
i
T
i
O
i
T
i
F F
FLn
C
CLn
CCC
14
1 )(
(10)

碳排放系数不发生变化，故 FC =0.
式(7)—式(10)均含有

14
1 )(i o
i
T
i
O
i
T
i
C
C
Ln
CC ，故对各个影响因素
的变化趋势不会有影响，又知
T
i
o
i
T
i
O
i
T
i
CC
C
C
C
Ln
CC
Lim
O
i
T
i


)(
，故
式(7)—式(10)可以简化为：



(12)



(13)



(14)


3 沈阳市碳排放结果及碳排放分解结果(Result of
cabon emissions and decomposition)

3.1 沈阳市 2005-2009年碳排放情况
根据公式 1.1计算沈阳市 2005年-2009年能源
消耗碳排放结果见图 1，参考沈阳市 2005 年-2009
年统计年鉴中的 GDP 统计数据，各年的单位 GDP
碳排放量见图 1。沈阳市历年能耗情况如图 2。从
图中可见，2005年-2009年沈阳能源消耗碳排放整
体呈增长趋势，2006年碳排放稍微有些波动，是历
年来碳排放最大的年份，达到了 3 979.73万吨。主
要消耗的能源为煤炭类，达到总消耗的 80%左右。
表 1 排放因子数据表[11]
Tab. 1 Emission factor data
CO2排放因子
CO2 Emission factor
N2O排放因子
Emission factor
CH4排放因子
Emission factor
低位热值
low calorific value
C潜在排放因子
Potential carbon content
（IPCC标准)
Reference IPCC
（IPCC标准)
Reference IPCC
燃料
Fuel
（GJ/t 或 GJ/Mm3) （KgC/GJ)
C氧化率
Oxidation rate （Kg/TJ) （Kg/TJ)
无烟煤(Anthracite) 20.908 27.4 0.94 1.5 1
烟煤(Bituminous coal) 20.908 26.1 0.93 1.5 1
褐煤(Lignite) 20.908 28.0 0.96 1.5 1
洗精煤(Cleaned coal) 26.344 27.68 0.918 1.5 1
其他洗煤(Other washed coal) 8.363 25.8 0.918 1.5 1
煤制品(Coal products) 21.636 33.6 0.9 1.5 1
焦炭(Coke) 28.435 29.5 0.93 1.5 1
燃料油(Fuel coal) 41.816 21.1 0.98 0.6 3
汽油(Gasoline) 43.07 18.9 0.98 0.6 3
煤油(Kerosene) 43.07 19.6 0.98 0.6 3
柴油(Diesel) 42.652 20.2 0.98 0.6 3
液化石油气(Liquefied petroleum gas) 50.179 17.2 0.98 0.1 1
天然气(Natural gas) 38.931 15.3 0.99 0.1 1





14
1i
T
iO
T
I CI
ILnC



 

O
i
T
i
i
T
iS S
SLnCC
14
1





14
1i
T
iO
T
R CR
RLnC
540 生 态 科 学 Ecological Science 31卷


图 1 沈阳市 2005年-2009年能源消耗碳排放量及碳排放强度
变化
Fig. 1 Carbon emissions from energy consumption and
carbon intensity of Shenyang in 2005-2009

由图 1可以看出，2005年-2006年能源消耗碳排
放量与单位 GDP排放量在 2006年达到一个小高峰，
2006 年后能源消耗碳排放呈现增长趋势，单位 GDP
碳排放量呈现降低趋势。这说明 2006年-2009年沈阳
市在能源利用和经济发展方面有所改变，粗放式经济
发展模式正在逐步转型。当碳排放强度的下降率大于
GDP 的增长率时，才能实现碳的绝对减排[12]。通过
对比表明，“十一五”期间沈阳市落实了节能减排政
策，单位 GDP 碳排放强度呈现了下降的趋势，但是
每年的单位GDP碳排放强度依然小于每年的GDP增
长率，没有实现绝对减排。
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
2005年 2006年 2007年 2008年 2009年
83.79% 85.48%
76.51% 81.31% 80.49%
11.34% 10.46%
16.53%
14.97% 16.71%
气体类燃料
液体类燃料
固体类燃料

图 2 2005年-2009年沈阳市各类能源消耗比例
Fig. 2 Various types of energy consumption proportion in
2005-2009 of Shenyang

从图 2可以看出，煤类消耗占据了沈阳市能源消
耗的 80%左右，2006 年煤类消耗占总能源总消耗的
85%，2006年煤炭消耗碳排放最大为 3 546.48万吨。
天然气等清洁能源所占比例很少，在 2005 年-2009
年期间所占比例在 3%左右。由此看出沈阳市能源结
构单一，亟需调整能源结构，改变依赖煤类燃料等化
石能源的结构，降低沈阳市的能源消耗碳排放。

3.2 碳排放量因素分解分析结果
根据沈阳市 2005年-2009年统计年鉴的数据，以
2005 年为基准年，利用 LMDI 方法对沈阳市能源消
耗碳排放从单位 GDP 能耗、能源结构和经济发展三
个方面进行因素分解。根据计算结果，沈阳市 2005
年-2009年各因素对碳排放量的影响如图 3。

‐20
‐15
‐10
‐5
0
5
10
15
20
25
30
2005年 2006年 2007年 2008年 2009年
单
位
：
百
万
吨
ᇞCI（单位GDP能耗） ᇞCs(能源结构）
ᇞCr(人均GDP） 碳排放

图 3 能源强度、能源结构、经济发展对沈阳市能源消耗碳排
放影响变化
Fig. 3 Driving forces for the historical evolution of CO2
emission from energy intensity, energy structure and
economic activities perspectives

从图 3可以看出，沈阳市能源消耗 2006年最高，
2007-2009年呈增长趋势，另外 2006年单位 GDP能
耗也达到其最高值，2007-2009年呈下降趋势。经济
的快速发展(从人均 GDP 可以看出)带动了能源消耗
碳排放的增长，尤其是 2006 年以后，能源强度对能
源消耗碳排放的抑制作用逐年增大，在经济的强劲带
动下，整体能源消耗碳排放呈现增长趋势。由此可以
看出，经济的快速发展是能源消耗碳排放持续上升的
主要影响因素。此外,从图 2 可以得到，能源结构对
能源消耗碳排放起到促进作用，但是影响不明显，能
源强度对能源消耗碳排放起到抑制作用。
沈阳市能源结构以消耗原煤、洗精煤等化石燃料
为主，天然气等低碳能源的使用比例较小且研究阶段
内变化不大，这种能源结构对于沈阳市能源消耗碳排
放的变化影响不大。因此，调整能源结构，鼓励使用
太阳能、风能、地热能等非碳能源，减少对煤类等化
石燃料的依赖是十分必要的。
经济发展(人均 GDP)的快速增长使得能源消耗碳
排放整体处于增长趋势，2006 年能源强度带动了碳
排放整体偏高，从 2007年开始碳排放稳定增长。在
经济迅速发展的今天，以减缓经济发展速度来降低能
源消耗碳排放是不现实的，依赖能源效率的提高也难
以抑制经济发展带来的碳排放增长。因此，合理调整
5期 王美玲，等. 工业城市(沈阳)能源消耗碳排放的影响因素分解及实证分析         541
 
产业结构，改变当前依赖煤类等化石燃料作为能源的
现状，大力发展新能源及清洁能源等措施对于降低沈
阳市能源消耗碳排放十分必要。

4 结论(Conclusions)

通过以上分析可以总结出沈阳市能源消耗碳排
放影响因素有如下特点：
沈阳市能源消耗碳排放在经济发展的带动下总体呈
增长趋势，这一趋势在相当长的一段时间内将持续下
去，这将导致在未来一段时间内碳排放会持续增长。
沈阳市能源消耗主要以化石能源为主，2005 年
-2009年煤类燃料占能源消耗的 80%左右，低碳排放的
天然气等清洁能源的消耗比例没有明显的变化，能源结
构需要进一步优化，降低对煤类等化石燃料的依赖。
经济发展(人均 GDP 的快速增长)是沈阳市能源
消耗碳排放增加的主要驱动力，能源强度是抑制碳排
放的主要影响因素，能源结构对沈阳市能源消耗碳排
放的影响不明显。能源消耗碳排放的增长一方面与经
济发展规模有关，另一方面与产业结构也有很大关
系。根据沈阳市统计资料，近几年沈阳市第一产业、
第三产业比重逐渐降低，第二产业比重逐年增加。这
种产业结构不仅造成大量温室气体排放，还造成诸多
环境问题，因此亟需优化产业结构，提高低碳排放的
第三产业比例。
沈阳市作为东北地区的中心城市，制定与之相应
的减排对策，使经济、社会、环境协调发展为大势所
趋。通过对沈阳市“十一五”期间的能源消耗碳排放
计算并进行因素分解，本文做出如下建议：
调整能源结构，降低原煤、洗精煤等煤燃料比例。
煤类能源对 CO2 排放贡献率大，它每产生一单位能
量所释放出的 CO2 比石油多 29%，比天然气多
80%[13]。沈阳市的能源结构仍然以煤类为主，80%以
上的碳排放是由煤消耗产生的。继续调整能源结构，
减少煤类能源所占的比例，增加清洁能源比例，如天
然气等，是实现沈阳市实现低碳排放及低碳发展的重
要途径。
优化产业结构，提高第三产业比重。产业结构的
变化对万元 GDP 碳排放的影响非常明显。提高第三
产业比重，不仅能减少碳排放，促进经济发展，而且
可以提供更多就业机会。结合沈阳市实际特点，需要
大力发展现代服务业和生产性服务业，积极改造并提
升传统服务业，加快形成以现代服务经济为主导的发
展格局。
利用本地优势，加快开发利用清洁可再生能源。
根据沈阳市资源禀赋及其地域特点，开发利用太阳
能、风能、地热能和生物质能。推进全市范围的太阳
能利用和法库地区的风力发电量；推广天然气的使
用，推进中石油天然气、大唐阜新煤制天然气入沈管
线建设；进一步推广地源热泵技术，解决热泵应用过
程中造成的地下冷区及回灌问题，提高地源热泵的应
用效果；加快推进农村清洁能源利用步伐，积极推广
沼气、秸秆综合利用、太阳能等清洁能源，使农村生
活用能中清洁能源比例达到 50%以上。
发展低碳产业、低碳技术、低碳产品，重点扶持
低碳项目。着力改造传统工业，加快培育低碳产业，
形成结构合理、布局科学、特色鲜明的低碳工业体系，
推动全市经济的可持续发展。加快新能源汽车产业、
新能源设备产业、现代建筑产业和静脉产业等的发
展。开发低碳产品，鼓励低碳技术的研发，在产品开
发和使用过程中都实行低碳排放。

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