中國工業(yè)碳排放與能源消耗脫鉤關(guān)系研究

中國工業(yè)碳排放與能源消耗脫鉤關(guān)系研究

一、關(guān)于能源消耗、碳排放與中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系的研究近年來，“節(jié)能減排”已成為“低碳時(shí)代”的重要主題之一。中國的工業(yè)經(jīng)濟(jì)具有明顯的高投資、高能耗和高排放的特點(diǎn)。因此，我們必須關(guān)注嚴(yán)重依賴重要因素的中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。這對當(dāng)前的金融危機(jī)以及全面促進(jìn)工業(yè)反腐敗農(nóng)業(yè)的背景意義重大。這也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)和可持續(xù)發(fā)展的重要方向。關(guān)于能源消耗、二氧化碳排放與中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的研究主要分為三類:第一類主要集中于中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)中能源消耗強(qiáng)度與碳排放強(qiáng)度的測算及影響因素研究。國內(nèi)外文獻(xiàn)中通常有兩類處理排放變量的方法:一種是將污染排放作為投入要素,與資本、勞動一起引入生產(chǎn)函數(shù);另一種則將污染排放看作非期望產(chǎn)出,和期望產(chǎn)出(比如GDP)一起引入生產(chǎn)過程進(jìn)行分析。Fan,etal.(2007)采用適應(yīng)性加權(quán)迪氏分解法(AWD)分解了1980—2003年中國碳排放強(qiáng)度的影響因素,結(jié)果表明中國的二氧化碳排放總量在上升,但是排放強(qiáng)度在下降,能源消費(fèi)強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)變化是碳排放強(qiáng)度變化的主要影響因素。第二類文獻(xiàn)重點(diǎn)探討能源消耗、碳排放與中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系。近年來采用Granger因果檢驗(yàn)等現(xiàn)代計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法對經(jīng)濟(jì)增長與二氧化碳排放因果關(guān)系展開分析的文獻(xiàn)不斷涌現(xiàn)。其中代表性的研究如Coondoo和Dinda(2002)首次在Granger因果檢驗(yàn)的框架下對經(jīng)濟(jì)增長與二氧化碳排放的因果關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)。馬訓(xùn)舟等(2007)從時(shí)序維度研究中國四川省工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長與碳排放的長期雙向動態(tài)關(guān)聯(lián)效應(yīng)及作用機(jī)制。第三類文獻(xiàn)則更進(jìn)一步探討能源消耗、碳排放與中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系?？沙掷m(xù)發(fā)展思想是由于20世紀(jì)70年代以來能源危機(jī)和環(huán)境災(zāi)害頻發(fā)而發(fā)展起來的,1987年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會首次采用可持續(xù)發(fā)展的概念,后逐漸被國際社會廣泛接受。近年來多數(shù)學(xué)者對工業(yè)發(fā)展的研究不能再忽略能源和環(huán)境要素,要逐步擺脫對于重要因素大量投入的過分依賴。陳詩一(2009)把能源消耗和二氧化碳排放作為投入要素引入超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)來分析能源和環(huán)境因素對中國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響。PaulM.Romer(1990),RobertE.Lucas(1998)建立內(nèi)生增長理論后,諸多學(xué)者如王海建(2000)、彭水軍(2006)等將資源引入內(nèi)生增長模型,探討資源約束下的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長問題。目前,國內(nèi)外學(xué)者對于中國工業(yè)中能源消耗、二氧化碳排放的影響因素以及二者與中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系研究的比較深入,而對于能源和環(huán)境要素與中國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的研究還不夠深入,尤其是定量分析方面比較缺乏。本文基于上述第三類探討能源與環(huán)境要素與中國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究的理論框架,引入源于物理學(xué)領(lǐng)域、20世紀(jì)末由世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)借用到環(huán)境學(xué)領(lǐng)域的“脫鉤”一詞,構(gòu)造中國工業(yè)38個(gè)分行業(yè)的投入產(chǎn)出面板數(shù)據(jù)庫,把能源消耗和二氧化碳排放作為投入要素列入生產(chǎn)函數(shù),建立能源消耗、二氧化碳排放的脫鉤模型,探討以高耗能和高排放為特征的中國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題以及中國工業(yè)各行業(yè)的脫鉤分布,最后提出基于脫鉤模型條件下的中國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展政策建議。二、經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境壓力之間的關(guān)系“脫鉤”一詞源于物理學(xué)領(lǐng)域,指的是使具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的幾個(gè)物理量之間的相互關(guān)系不再存在。20紀(jì)末由世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)逐步應(yīng)用于環(huán)境學(xué)領(lǐng)域,用來表示在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中用更少的物質(zhì)消耗帶來更多的社會財(cái)富,即阻斷經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境壓力之間的必然性。根據(jù)環(huán)境庫茲涅茨曲線假說,經(jīng)濟(jì)增長一般會帶來更多的資源消耗和更大的環(huán)境壓力,但當(dāng)采取一些新技術(shù)和有效政策時(shí),就有可能以較低的資源消耗和環(huán)境壓力帶來更有效的經(jīng)濟(jì)增長,這個(gè)過程被稱為“脫鉤”。脫鉤理論用于測度工業(yè)發(fā)展過程中經(jīng)濟(jì)增長與資源消耗是否保持同步關(guān)系。世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)把“脫鉤”分為絕對脫鉤和相對脫鉤,絕對脫鉤又稱為強(qiáng)脫鉤,是指在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),與之相關(guān)的環(huán)境變量保持穩(wěn)定或下降的狀態(tài);相對脫鉤又稱為弱脫鉤,是指在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),與之相關(guān)的環(huán)境壓力和資源消耗增大,但幅度小于經(jīng)濟(jì)增長的幅度。三、能源消耗是投入發(fā)展的要素本文把能源消耗和二氧化碳排放作為與傳統(tǒng)要素(如資本、勞動)并列的投入要素,引入生產(chǎn)函數(shù),來計(jì)量中國工業(yè)分行業(yè)的要素產(chǎn)出彈性和脫鉤程度,分析能源和環(huán)境對中國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響。本文把能源消耗作為一種投入要素,是因?yàn)槟茉聪呐c傳統(tǒng)的資本、勞動要素相似,在生產(chǎn)過程中創(chuàng)造社會價(jià)值。把二氧化碳排放作為另一種投入要素,是基于“反饋調(diào)節(jié)”的思路,即排放到自然環(huán)境中的二氧化碳對工業(yè)發(fā)展起著正負(fù)兩方面的作用,正作用表現(xiàn)為排放量適當(dāng)?shù)亩趸急蛔匀画h(huán)境吸納,以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的正反饋形式促進(jìn)工業(yè)發(fā)展,此時(shí)的排放就類似于要素的投入;然而累積的過量二氧化碳排放會降低反饋調(diào)節(jié)的質(zhì)量,從而給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來負(fù)反饋效應(yīng),所以說二氧化碳排放對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最終影響取決于這兩種效應(yīng)的相對變化。(一)資本、勞動、能源消耗與二氧化碳排放的產(chǎn)出彈性中國經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)函數(shù)為:Yt=A0eαTtKtαkLtαLEtαECtαc(其中,αk代表資本的產(chǎn)出彈性,αL代表勞動的產(chǎn)出彈性,αE代表能源消耗的產(chǎn)出彈性,αc代表CO2排放的產(chǎn)出彈性)取對數(shù):lnY=lnA0+tαT+αklnKt+αLlnLt+αElnEt+αcInCt同理有,通過對上述方程的回歸得到資本、勞動、能源消耗與二氧化碳排放的產(chǎn)出彈性αK、αL、αE、αC正規(guī)化后得:(二)能源消耗、二氧化碳排放和工業(yè)發(fā)展的分離類型(1)強(qiáng)迫負(fù)荷脫除0能源消耗、二氧化碳排放增加1單位,工業(yè)總產(chǎn)值反而減少(增加量為負(fù))。(2)擴(kuò)張性負(fù)脫軌i1能源消耗、二氧化碳排放增加1單位,工業(yè)總產(chǎn)值的增加量在0至1單位之間。(3)弱點(diǎn)脫軌01能源消耗、二氧化碳排放增加1單位,工業(yè)總產(chǎn)值的增加量多于1單位。(4)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不依賴于要素投入的最不理想狀態(tài)能源消耗、二氧化碳排放減少,工業(yè)總產(chǎn)值反而增加。其中強(qiáng)脫鉤是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不依賴于要素投入的最理想狀態(tài);相應(yīng)地,強(qiáng)負(fù)脫鉤為最不理想狀態(tài)。當(dāng)經(jīng)濟(jì)總量保持持續(xù)增長時(shí),能源消耗及二氧化碳排放的彈性越小,脫鉤越顯著,脫鉤程度越高,越有利。四、工業(yè)分類數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建主要使用的投入產(chǎn)出變量的選擇以及中國工業(yè)38個(gè)分行業(yè)1995—2008年各數(shù)據(jù)的構(gòu)造。(一)采礦業(yè)、采掘業(yè)、廢棄材料回收工業(yè)廢水由于數(shù)值很小,本文將“木材及竹材采運(yùn)業(yè)”、“農(nóng)林牧漁業(yè)”與“采礦業(yè)”合并為“采掘業(yè)”?！捌渌傻V業(yè)”、“廢棄資源和廢舊材料回收加工業(yè)”于2003年后與“工藝品及其他制造業(yè)”合并為“其他工業(yè)項(xiàng)目”。因此,本文實(shí)際構(gòu)建的是38個(gè)中國工業(yè)分行業(yè)的數(shù)據(jù)。(二)投入指標(biāo)的選取產(chǎn)出指標(biāo)選用工業(yè)總產(chǎn)值(當(dāng)年價(jià)格)(單位:億元)。投入指標(biāo)選用年平均從業(yè)人員(萬人)衡量勞動要素,資本存量(單位:億元)衡量資本要素以及能源消費(fèi)總量(單位:萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤)和二氧化碳排放總量(單位:萬噸)。(三)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析本文對中國工業(yè)38個(gè)分行業(yè)的能源消耗、二氧化碳排放與工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行了脫鉤分析,為保證數(shù)據(jù)的完整性和可比性,對中國工業(yè)38個(gè)分行業(yè)采用1995年至2008年共14年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。能源消耗量、二氧化碳排放量數(shù)據(jù)來自于陳詩一學(xué)者2011年的專著《節(jié)能減排、結(jié)構(gòu)調(diào)整與工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變研究》之附錄“工業(yè)兩位數(shù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(1980—2008年)”;經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)中工業(yè)總產(chǎn)值和年平均從業(yè)人數(shù)數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》,資本存量數(shù)據(jù)參考陳詩一學(xué)者的專著《節(jié)能減排、結(jié)構(gòu)調(diào)整與工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變研究》,結(jié)合《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》中相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行永續(xù)盤存法的估算。(四)計(jì)算資本存量資本存量不能簡單地使用固定資產(chǎn)原值或凈值來代替,因?yàn)槎邇H僅是公司財(cái)務(wù)會計(jì)的概念,不能反映企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模和技術(shù)水平。本文采用永續(xù)盤存法估算資本存量。具體估算步驟如下:(1)舊率t的計(jì)算累計(jì)折舊t=固定資產(chǎn)原值t-固定資產(chǎn)凈值t折舊率t=本年折舊t/固定資產(chǎn)原值t-1這里,下標(biāo)字母t和t-1分別代表當(dāng)期和前期?？杀葍r(jià)投資額t=當(dāng)年價(jià)投資額t/固定資產(chǎn)投資價(jià)格指數(shù)t(3)初始資本存量選取1995年為基期。假定每個(gè)工業(yè)分行業(yè)資本存量與工業(yè)整體資本存量之比等于二者的工業(yè)總產(chǎn)值之比,根據(jù)1995年各分行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值占工業(yè)整體總產(chǎn)值的比重和1995年工業(yè)整體固定資產(chǎn)凈值,則可得到1995年每個(gè)分行業(yè)的資本存量,即為初始資本存量。(4)中國工業(yè)資本存量的估算利用前三步估算的數(shù)據(jù),基于如下公式估算出中國工業(yè)分行業(yè)的資本存量(單位:億元):資本存量t=可比價(jià)投資額t+(1-折舊率t)*資本存量t-1五、結(jié)果與分析(一)能源消耗、二氧化碳排放情況計(jì)量得到中國工業(yè)38個(gè)分行業(yè)14年平均的能源消耗彈性系數(shù)αE和二氧化碳排放彈性系數(shù)αC,對二者可信度的檢驗(yàn)數(shù)R2、DW和F以及能源消耗、二氧化碳排放與各行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤情況(詳見附表1)。分行業(yè)工業(yè)發(fā)展與能源消耗的脫鉤分析結(jié)果表明,1995—2008年38個(gè)分行業(yè)中,有4個(gè)分行業(yè)(黑色金屬礦采選業(yè)、非金屬礦采選業(yè)、食品加工業(yè),黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè))表現(xiàn)為擴(kuò)張性負(fù)脫鉤;11個(gè)分行業(yè)(食品制造業(yè),木材加工及竹、藤、棕、草制品業(yè),石油加工及煉焦業(yè),醫(yī)藥制造業(yè),化學(xué)纖維制造業(yè),塑料制品業(yè),金屬制品業(yè),電子及通信設(shè)備制造業(yè),電力、蒸汽、熱水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),煤氣生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),其他工業(yè)項(xiàng)目)表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)脫鉤;其余23個(gè)分行業(yè)表現(xiàn)為弱脫鉤。其中脫鉤程度最高的為“皮革、毛皮、羽絨及其制品業(yè)”,其能源消耗的彈性系數(shù)達(dá)到0.0062;脫鉤程度最低的為“黑色金屬礦采選業(yè)”,其能源消耗的彈性系數(shù)為2.5340。分行業(yè)工業(yè)發(fā)展與二氧化碳排放的脫鉤分析結(jié)果表明,1995—2008年38個(gè)分行業(yè)中,有3個(gè)分行業(yè)(木材加工及竹、藤、棕、草制品業(yè),電力、蒸汽、熱水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),煤氣生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè))表現(xiàn)為擴(kuò)張性負(fù)脫鉤;11個(gè)分行業(yè)(石油和天然氣開采業(yè),黑色金屬礦采選業(yè),食品加工業(yè),飲料制造業(yè),家具制造業(yè),印刷業(yè)和記錄媒介的復(fù)制,黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè),普通機(jī)械制造業(yè),交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè),儀器儀表及文化、辦公用機(jī)械制造業(yè),自來水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè))表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)脫鉤;其余24個(gè)分行業(yè)表現(xiàn)為弱脫鉤。其中脫鉤程度最高的為“非金屬礦物制品業(yè)”,其二氧化碳排放的彈性系數(shù)達(dá)到0.0435;脫鉤程度最低的為“電力、蒸汽、熱水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)”,其二氧化碳排放的彈性系數(shù)為2.2564。大部分工業(yè)行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消耗、二氧化碳排放呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài),一方面在于能源結(jié)構(gòu)的單一依賴性,我國工業(yè)能源消耗以煤炭燃燒為主,煤炭、焦炭等傳統(tǒng)化石燃料使用量逐年增大,天然氣等低碳能源使用量很小,水能、核能、太陽能等新能源的使用比例更低;另一方面在于重工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)格局,使得在短期內(nèi)高投資、高能耗和高排放的重工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)增長的高貢獻(xiàn)率難以由低能耗、低排放的其他產(chǎn)業(yè)替代。對于能源消耗、二氧化碳排放表現(xiàn)為強(qiáng)負(fù)脫鉤和擴(kuò)張性負(fù)脫鉤的行業(yè),大量要素的投入不能帶來有效的經(jīng)濟(jì)增長,所以發(fā)展此類行業(yè)不可依賴要素投入,要推進(jìn)技術(shù)革新和管理機(jī)制創(chuàng)新來增加產(chǎn)出。對于能源消耗、二氧化碳排放表現(xiàn)為弱脫鉤,甚至強(qiáng)脫鉤的行業(yè),重要要素的大量投入是其增加產(chǎn)出、實(shí)現(xiàn)收益的主要途徑,因此重視能源投入是其發(fā)展的重要方向。(二)能力及素質(zhì):從能源消耗到碳排放的法以“電力、熱力的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)”的二氧化碳排放脫鉤情況為例,除2003年經(jīng)濟(jì)發(fā)展與二氧化碳排放呈現(xiàn)擴(kuò)張性負(fù)脫鉤外,其余年份均為弱脫鉤。其中,1998年脫鉤最為顯著,彈性系數(shù)達(dá)到0.0639。從宏觀環(huán)境分析,這樣的分布與國際經(jīng)濟(jì)形勢的變化及中國相關(guān)政策的影響有關(guān)。1996年我國淘汰、關(guān)閉了一批技術(shù)落后、污染嚴(yán)重、效率低下的小企業(yè)以及1997年亞洲金融危機(jī)的滯后效應(yīng),使得1996年至1998年碳排放的彈性系數(shù)逐年減小,脫鉤情況逐年好轉(zhuǎn),1998年脫鉤最為顯著。隨后的五年由于國際經(jīng)濟(jì)形勢好轉(zhuǎn)以及國家增加投資,大批高能耗的工業(yè)項(xiàng)目集中上位,導(dǎo)致能源消耗及二氧化碳排放大幅增長,從而造成1999年至2003年碳排放的彈性系數(shù)逐年增大,2003年彈性系數(shù)達(dá)到極大值,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放呈現(xiàn)擴(kuò)張性負(fù)脫鉤。隨后經(jīng)濟(jì)逐漸平穩(wěn),國家穩(wěn)步實(shí)施能源低碳化戰(zhàn)略,2004年后碳排放脫鉤狀態(tài)又恢復(fù)為弱脫鉤并保持相對平穩(wěn)。同時(shí)可以看出,二氧化碳排放的脫鉤系數(shù)與能源消耗的脫鉤系數(shù)變化趨勢一致,表現(xiàn)在圖形上兩者基本重合,說明“電力、熱力的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放脫鉤主要是由經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消耗的脫鉤造成。在我國煤炭消費(fèi)中,85%的煤炭直接用于燃燒,我國的電力工業(yè)也以燃煤為主,發(fā)電所消耗的煤炭量約占總產(chǎn)量的34%,發(fā)電已成為煤炭工業(yè)的最大用戶。電力工業(yè)長期以來一直采用粗放型的發(fā)展模式,重視規(guī)模的擴(kuò)大和總量的增加,而忽視產(chǎn)出的效率和經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)造成了巨大、短期難以緩解的環(huán)境壓力。電力工業(yè)要實(shí)現(xiàn)脫鉤,就不能過分依賴能源等要素的投入,而要推進(jìn)技術(shù)革新,改善內(nèi)部管理機(jī)制,從而提高資源的利用效率,帶來更多產(chǎn)出。一方面,要靠能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,積極發(fā)展水電,適度發(fā)展核電,引入新能源和可再生能源的發(fā)電技術(shù)。另一方面,要提高電力的傳輸效率,電力從發(fā)電到上網(wǎng),再到運(yùn)輸至終端消費(fèi)者的整個(gè)供應(yīng)鏈能源損失巨大,所以不僅要提高能源轉(zhuǎn)換效率,還要聯(lián)合起發(fā)電公司、電網(wǎng)公司和供電公司,從總體上關(guān)注能源利用率和傳輸效率,減少能耗。六、發(fā)展清潔能源需要在更高水平的基礎(chǔ)上開發(fā)新技術(shù)首先,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整是一項(xiàng)長期經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略。通過傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新與新興科技產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,降低經(jīng)濟(jì)增長對高能耗、高排放工業(yè)產(chǎn)業(yè)的依賴,提高要素投入的產(chǎn)出效