地理学报 ›› 2019, Vol. 74 ›› Issue (12): 2592-2603.doi: 10.11821/dlxb201912012
刘卫东1,2, 唐志鹏1,2(), 夏炎3, 韩梦瑶1, 姜宛贝1
收稿日期:
2018-05-08
修回日期:
2019-10-17
出版日期:
2019-12-25
发布日期:
2019-12-25
作者简介:
刘卫东(1967-), 男, 河北隆化人, 研究员, 中国地理学会会员(S110001202M), 主要从事经济地理和区域发展研究。E-mail:liuwd@igsnrr.ac.cn
基金资助:
LIU Weidong1,2, TANG Zhipeng1,2(), XIA Yan3, HAN Mengyao1, JIANG Wanbei1
Received:
2018-05-08
Revised:
2019-10-17
Published:
2019-12-25
Online:
2019-12-25
Supported by:
摘要:
碳强度影响因子数量众多,通过在众多因子中评估其重要性以识别出关键影响因子进而解析碳强度关键因子的变化规律,是中国2030年碳强度能否实现比2005年下降60%~65%目标的科学基础。传统的回归分析方法对于评估众多因子的重要性存在多重共线性等问题,而机器学习处理海量数据则具有较好的稳健性等优点。本文从能源结构、产业结构、技术进步和居民消费等方面选取了56个中国碳强度影响因子指标,采用随机森林算法基于信息熵评估了1980-2014年逐年各项因子的重要性,通过指标数量与信息熵的对应关系统一筛选出每年重要性最大的前22个指标作为相应年度关键影响因子,最终依据关键影响因子的变化趋势划分了3个阶段作了演进分析。结果发现:1980-1991年,碳强度的关键因子主要以高耗能产业规模及占比、化石能源占比和技术进步为主;1992-2007年,中国经济进入快车道增长时期,服务业占比和化石能源价格对碳强度的影响作用开始显现,居民传统消费的影响作用在增大;2008年全球金融危机后,中国进入经济结构深化调整时期,节能减排力度大大增强,新能源占比和居民新兴消费的影响作用迅速显现。为实现2030年碳强度下降60%~65%目标,优化能源结构和产业结构,促进技术进步,提倡绿色消费,强化政策调控是未来需要采取的主要措施。
刘卫东, 唐志鹏, 夏炎, 韩梦瑶, 姜宛贝. 中国碳强度关键影响因子的机器学习识别及其演进[J]. 地理学报, 2019, 74(12): 2592-2603.
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表1
中国碳强度影响因子的类别和指标
类别 | 具体因子指标(单位) | 类别 | 具体因子指标(单位) |
---|---|---|---|
化石能源占比 | 煤炭占比(%) | 高能耗产业规模及占比 | 纯碱(万t) |
石油占比(%) | 烧碱(万t) | ||
天然气占比(%) | 乙烯(万t) | ||
化石能源价格 | 煤炭行业出厂价格指数 | 合成氨(万t) | |
石油和天然气行业出厂价格指数 | 水泥(万t) | ||
非化石能源占比 | 水电占比(%) | 平板玻璃(万重量箱) | |
沼气占比(%) | 粗钢(万t) | ||
新能源 占比 | 风电占比(%) | 成品钢(万t) | |
核能占比(%) | 建筑业占比(%) | ||
光伏占比(%) | 交通运输、仓储和邮政业占比(%) | ||
光热占比(%) | 技术进步 | 全员劳动生产率(万元/人) | |
地热占比(%) | 发电及电站供热加工转换效率(%) | ||
液体生物燃料占比(%) | 炼焦加工转换效率(%) | ||
服务业 占比 | 金融业占比(%) | 炼油加工转换效率(%) | |
信息传输、计算机服务和软件业占比(%) | 发电标准煤耗(克/千瓦时) | ||
教育业占比(%) | 供电标准煤耗(克/千瓦时) | ||
卫生和社会保障社会福利占比(%) | 发电厂线路损失率(%) | ||
文化体育娱乐业占比(%) | 粗钢行业单位综合耗能(吨标煤/t) | ||
科学研究、技术服务和地质勘查业占比(%) | 水泥行业单位综合耗能(千克标煤/t) | ||
居民传统消费 | 城镇每百户私人汽车(辆) | 乙烯行业单位综合耗能(吨标煤/t) | |
城镇每百户摩托车(辆) | 合成氨行业单位综合耗能(吨标煤/t) | ||
农村每百户摩托车(辆) | 科技拨款占财政总支出的占比(%) | ||
城镇每百户电冰箱(台) | 公共建筑单位面积耗能(千克标煤/m2) | ||
农村每百户电冰箱(台) | 城镇居住建筑单位面积耗能(千克标煤/m2) | ||
城镇每百户电视机(台) | 农村居住建筑单位面积耗能(千克标煤/m2) | ||
农村每百户电视机(台) | 居民新兴消费 | 互联网宽带接入用户(万户) | |
城镇每百户洗衣机(台) | 高铁营业里程(km) | ||
农村每百户洗衣机(台) | 电子商务交易额(万亿) |
表2
碳强度因子指标数量与样本均值的Gini系数减小值
碳强度因子指标数量 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Gini系数减小值 | 0.784 | 0.655 | 0.525 | 0.449 | 0.407 | 0.390 | 0.380 | 0.371 |
碳强度因子指标数量 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Gini系数减小值 | 0.360 | 0.350 | 0.342 | 0.335 | 0.328 | 0.321 | 0.310 | 0.302 |
碳强度因子指标数量 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
Gini系数减小值 | 0.292 | 0.287 | 0.278 | 0.268 | 0.263 | 0.250 | 0.229 | 0.201 |
碳强度因子指标数量 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 |
Gini系数减小值 | 0.194 | 0.189 | 0.184 | 0.180 | 0.175 | 0.170 | 0.166 | 0.160 |
碳强度因子指标数量 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 |
Gini系数减小值 | 0.154 | 0.147 | 0.142 | 0.135 | 0.127 | 0.115 | 0.106 | 0.085 |
碳强度因子指标数量 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 |
Gini系数减小值 | 0.078 | 0.072 | 0.067 | 0.060 | 0.054 | 0.046 | 0.037 | 0.032 |
碳强度因子指标数量 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 |
Gini系数减小值 | 0.028 | 0.027 | 0.024 | 0.021 | 0.018 | 0.014 | 0.010 | 0.005 |
表3
1980-2014年中国碳强度关键影响因子的类别及指标数量
类别\年份 | 1980 | 1981 | … | 2000 | … | 2010 | … | 2013 | 2014 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
化石能源占比 | 3 | 3 | … | 0 | … | 1 | … | 2 | 1 |
化石能源价格 | 0 | 0 | … | 0 | … | 0 | … | 2 | 2 |
可再生能源(水电和沼气)占比 | 0 | 0 | … | 0 | … | 0 | … | 1 | 1 |
新能源占比 | 0 | 0 | … | 0 | … | 1 | … | 1 | 2 |
高耗能产业规模及占比 | 8 | 8 | … | 7 | … | 6 | … | 4 | 4 |
服务业占比 | 0 | 0 | … | 1 | … | 2 | … | 2 | 2 |
技术进步 | 8 | 8 | … | 6 | … | 4 | … | 3 | 5 |
居民传统消费 | 3 | 3 | … | 8 | … | 6 | … | 5 | 4 |
居民新兴消费 | 0 | 0 | … | 0 | … | 2 | … | 2 | 1 |
合计 | 22 | 22 | … | 22 | … | 22 | … | 22 | 22 |
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