技術進步、結構變動與制造業(yè)的二氧化碳排放強度

姚西龍

(太原理工大學 經濟管理學院，山西 太原030024)

一、問題的提出

2009年11月，國務院常務會議提出2020年單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降40%至45%，并作為約束性指標納入國民經濟和社會發(fā)展中長期規(guī)劃，根據《國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》，“十二五”期間，非化石能源占一次能源消費的比重提高到11.4%，單位國內生產總值能耗和二氧化碳排放分別降低16%和17%，制造業(yè)是我國國民經濟發(fā)展的支柱，同時也是耗能大、碳排放量大的行業(yè)，制造業(yè)的減排是我國減排目標實現的關鍵部分，因此研究制造業(yè)的二氧化碳排放強度變動主要影響因素具有十分重要的現實意義。

國內外的眾多學者都對碳強度的驅動因素展開了研究。Nag分析了印度的電力行業(yè)的碳強度變動趨勢，并發(fā)現電力行業(yè)的碳強度變動對總體碳強度變動的貢獻率達百分之四十，同時他還分析了經濟活動、結構變動、能源效率對碳強度的影響;Luukkanen利用完全分解模型對亞洲國家的碳強度進行了分析，研究發(fā)現亞洲國家的碳強度在20世紀90年代呈上升趨勢;Greening利用Divisia指數分解方法分析了OECD國家制造業(yè)、交通運輸業(yè)的碳強度;Fisher-Vanden發(fā)現深入的市場化改革會使得產業(yè)結構發(fā)生變化，從而有利于碳強度的下降;Bhattacharyya和Ussanarassamee利用LMDI方法分析了泰國在1981至2000年間的碳強度的變動原因，發(fā)現能源強度、產業(yè)結構變動對碳強度的影響程度是不同的;Zhang發(fā)現高度集中的計劃經濟體制是影響電力行業(yè)碳強度的主要原因;范英分析了我國在1980至2003年間的碳強度的驅動因素，發(fā)現一次能源的結構變動使碳強度提高，第二產業(yè)對碳強度變化起著重要作用;Giblin發(fā)現愛爾蘭的新碳稅會導致碳強度降低3.6%至3.8%;Zhang利用結構分解方法研究了我國在1992至2006年間的碳強度變動的原因，發(fā)現1992至2002年的碳強度的主要驅動因素是能源效率，而2002年至2006年的碳強度主要驅動因素則是能源結構;Fang研究了影響碳強度的關鍵性因素，測算了一次能源消費量、煤炭所占份額、經濟增長以及技術進步對碳強度的影響，并分地區(qū)進行了比較分析，他發(fā)現產出效率與技術進步有利于碳強度的降低，能源結構需要調整以適應中國碳強度減排目標;Hatzigeorgiou研究了1997年至2007年間希臘的國內總產出、能源強度與碳強度的因果關系;Zheng利用1999年至2007年面板數據，研究了出口貿易對中國碳強度的影響，結果顯示大量的出口貿易不利于中國碳強度的下降，但工業(yè)各行業(yè)間存在著差異，此外生產技術進步和FDI也是重要的影響因素;陳詩一對中國的碳強度變動原因進行了研究，認為能源強度、能源結構、工業(yè)結構調整都對碳強度的下降起到了積極作用，但是能源強度是最主要且直接的決定因素;何建坤研究了在1990至2005年間我國碳強度的驅動因素，其中技術節(jié)能的貢獻率約為56%，而結構節(jié)能的貢獻率44%，而要完成2020年的碳減排目標，技術節(jié)能的貢獻約為43%，結構節(jié)能的貢獻約為37%，能源結構的貢獻率為20%;王素鳳利用1995～2009年間中國華東地區(qū)的數據，檢驗了能源價格與碳強度的內在關系，結果顯示能源價格對碳強度為負相關，但不同地區(qū)的能源價格對碳強度的影響程度不同，能源價格高的地區(qū)其碳強度較小;虞義華、鄭新業(yè)等利用1995至2007年中國省際面板數據，測算了經濟發(fā)展水平、產業(yè)結構對碳強度的影響程度，研究表明人均國內生產總值與碳強度存在“N”形關系;第二產業(yè)比重變動與碳強度變動趨勢一致。

在研究內容上，已有的研究主要關注我國總體的碳強度變動(范英，2007;Zhang，2009;Zheng，2011;何建坤，2011;陳詩一，2011;虞義華、鄭新業(yè)等，2011);在研究方法上主要使用的是指數分解法(范英，2007;Zhang，2009)與面板數據分析方法(Zheng，2011;陳詩一，2011;虞義華、鄭新業(yè)等，2011)。本文在已有文獻的研究基礎上，借鑒了范英(2007)以及何建坤(2011)等的研究成果，利用改進的指數分解模型，進一步分析制造業(yè)的二氧化碳排放強度的影響效應。與以往研究成果不同的是，本文更加關注技術進步、行業(yè)結構及能源結構等內在因素對制造二氧化碳排放強度的影響程度，此外本文還測度了三種因素的交互效應對制造業(yè)二氧化碳排放強度的影響程度。

二、研究方法與數據來源

(一)研究方法

本文借鑒了“轉換份額分析”(Shift-Share Analysis)的模型，對制造業(yè)碳強度的變化率進行了分解，和LMDI方法不同，這種模型還包括各種影響因素的交互效應。

二氧化碳排放強度(CI)是指當年能源消費的二氧化碳排放總量(Q)與國內生產總值的比值(GDP)，它可以表示為能源強度(EI)與二氧化碳排放的綜合系數(CC)的乘積，其中二氧化碳排放的綜合系數的大小取決于能源消費的品種構成(何建坤，2011)。

其中能源強度(EI)可以分解為制造業(yè)各行業(yè)的能源強度(EI)與產業(yè)結構比重(S)的乘積:

E為行業(yè)i所消耗的一次能源;S為行業(yè)i的產值占制造業(yè)總產值的比重。

加入綜合碳排放系數，制造業(yè)的二氧化碳強度就可以分解為:

根據公式(2)，報告期的二氧化碳排放強度相對于基期的變動可以分解為:

綜合公式(2)(3)(4)，報告期的制造業(yè)二氧化碳排放強度相對于基期的變動可以分解為:

因此，二氧化碳排放強度的變化率可以分解為以下七個部分:

聯立(3)(6)可以得到公式(7):

根據公式(7)，制造業(yè)二氧化碳排放強度變化率可以分解為如下七個效應:

第二行的第一部分是技術進步效應，它度量了制造業(yè)各行業(yè)內的能源強度變化對制造業(yè)二氧化碳排放強度的影響效應，這種效應變動的主要推動力來自于制造業(yè)各行業(yè)內的產品創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新以及低碳技術推廣，也就是說，技術進步通過新產品的開發(fā)和新的生產工藝兩種途徑使得單位產品的耗能量發(fā)生變化，直接決定著行業(yè)內的能源強度的變化。

第二行的第二部分是行業(yè)結構效應，它測度的是制造業(yè)各行業(yè)產出結構的變化對制造業(yè)總體二氧化碳排放強度的影響效應，這種效應主要受到外部需求結構以及內部生產調整的影響。

第二行的第三部分是能源結構效應，它測度的是制造業(yè)各行業(yè)生產中的能源使用結構的變動對制造業(yè)二氧化碳排放強度的影響效應。

第三行是技術進步與行業(yè)結構的交互效應，它測度的是技術進步與行業(yè)結構的綜合變動對制造業(yè)二氧化碳排放強度的影響效應。

第四行是技術進步與能源結構的交互效應，它測度的是技術進步與能源結構的綜合變動對制造業(yè)二氧化碳排放強度的影響效應。

第五行是行業(yè)結構與能源結構的交互效應，它測度的是行業(yè)結構與能源結構的綜合變動對制造業(yè)二氧化碳排放強度的影響效應。

第六行是技術進步、行業(yè)結構與能源結構的交互效應，它測度的是技術進步、行業(yè)結構與能源結構的綜合變動對制造業(yè)二氧化碳排放強度的影響效應。

(二)數據來源

本文選用了我國制造業(yè)中28個行業(yè)的數據，這些原始數據來源于《中國統計年鑒(2000-2010)》、《中國能源統計年鑒(2009-2010)》，本文中所用的二氧化碳的數據不僅包括制造業(yè)總體的二氧化碳排放量，還包括制造業(yè)各個行業(yè)的二氧化碳排放量，其計算方法是根據一次能源的消耗量、平均低位發(fā)熱量、碳排放系數、碳氧化因子及二氧化碳與碳的分子量的比值的乘積累加和來估算其排放量，單位為萬噸;能源強度是行業(yè)的二氧化碳排放量與國內生產總值的比值;行業(yè)結構是各行業(yè)的國內生產總值占制造業(yè)國內生產總值的比重;能源結構是指制造業(yè)生產過程中所使用的一次能源煤、石油、天然氣所占的比重，其中國內生產總值均以2005年的不變價格折算。

三、測算結果及比較分析

(一)制造業(yè)二氧化碳排放強度變動總體效應分析

在1999-2009年間，對制造業(yè)二氧化碳排放強度影響最大的是技術進步效應，然后是行業(yè)結構效應和能源結構效應，技術進步、行業(yè)結構及能源結構的交互效應的值偏小。通過將各種影響效應的數值與當年的制造業(yè)二氧化碳排放強度的變動率相比，可以得到各種影響效應對制造業(yè)二氧化碳排放強度變動的貢獻率。如表1所示，技術效應的平均貢獻率約為88.146%，行業(yè)結構效應的貢獻率約為6.414%，能源結構效應的貢獻率約為4.049%，技術進步與行業(yè)結構的交互效應的貢獻率約為1.628%，其他交互效應值很小，對制造業(yè)總體的二氧化碳排放強度影響較小?？梢?，制造業(yè)各行業(yè)的產品創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新使得能源強度下降，這對制造業(yè)總體的二氧化碳排放強度下降的貢獻最大，這與陳詩一的研究結論一致;由于制造業(yè)行業(yè)中主要耗能行業(yè)的產值比重一直變化不大，加上制造業(yè)以煤為主的能源結構狀況沒有得到徹底改善，制造業(yè)行業(yè)結構以及能源結構的調整對制造業(yè)總體的二氧化碳排放強度下降的貢獻較小。

表1 各影響因素對制造業(yè)總體碳強度變動的貢獻率(%)

2000年至2009年間，制造業(yè)二氧化碳排放強度的各種影響效應值變化較大，2003年的技術進步效應貢獻率較小，這與該段時間的技術進步狀況是相關的，其中2002新產品產值占工業(yè)總產值的比重為14.835%，而2003年下降到13.596%;2004年和2009年的行業(yè)結構效應貢獻率為負值，這是因為這兩年主要耗能行業(yè)的比重增長迅速，這些行業(yè)產值增長率大于其能源強度的下降率，這阻礙了制造業(yè)二氧化碳排放強度的下降;2003年的能源結構效應貢獻率最大，這是因為制造業(yè)生產中以原煤為主的能源結構發(fā)生變化，煤炭的深加工產品的使用量增加，從而降低了制造業(yè)二氧化碳排放的增長速度。

如表2所示，對制造業(yè)二氧化碳排放強度影響最大的部門是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，其對制造業(yè)二氧化碳排放強度下降的平均貢獻率約為24.620%，其次為非金屬礦物制品業(yè)化學原料及化學制品制造業(yè)，其平均貢獻率分別約為22.514%和13.233%，這主要是因為這三個行業(yè)的技術進步效應對制造業(yè)二氧化碳排放強度下降的貢獻率較大。儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)、文教體育用品制造業(yè)等行業(yè)對制造業(yè)二氧化碳排放強度下降的平均貢獻率比較低，主要的原因是這些行業(yè)的技術進步效應的貢獻率較小。此外，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)對制造業(yè)二氧化碳排放強度的貢獻率主要來自行業(yè)結構效應，而其他行業(yè)的貢獻率大小則主要由技術進步效應決定。

表2 各行業(yè)對制造業(yè)總體碳強度變動的貢獻率(%)

(二)分行業(yè)分析

在各行業(yè)的技術進步效應中，對制造業(yè)總體的技術進步效應貢獻最大的是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，其平均貢獻率約為29.708%，然后是非金屬礦物制品業(yè)和化學原料及化學制品制造業(yè)，其平均貢獻率分別約為22.305%和11.031%，這些行業(yè)的產品創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新的水平較高，其能源強度的下降速度較快。還有一些行業(yè)的技術進步效應較小，如通信設備、計算機及其他電子設備制造業(yè)、儀器儀表及文化、辦公用機械制造業(yè)、煙草制品業(yè)、紡織服裝、鞋、帽制造業(yè)、皮革、毛皮、羽毛(絨)及其制品業(yè)、木材加工及木、竹、藤、棕、草制品業(yè)、家具制造業(yè)、印刷業(yè)和記錄媒介的復制、文教體育用品制造業(yè)、塑料制品業(yè)，這些行業(yè)的技術進步對能源強度下降的影響較小，可能是與這些行業(yè)的技術進步帶來的節(jié)能效果并不明顯有關。

在各行業(yè)的行業(yè)結構效應中，對制造業(yè)總體的行業(yè)結構效應貢獻最大的是石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，其平均貢獻率約為102.068%;其次是化學原料及化學制品制造業(yè)與化學纖維制造業(yè)，它們的年平均貢獻率分別約為33.004%和11.625%。也就是這些行業(yè)的產出比重在下降，但其對制造業(yè)二氧化碳排放強度的下降產生了積極的影響。此外，還有一些行業(yè)的結構效應貢獻率為負值，如黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、交通運輸設備制造業(yè)、通用設備制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、專用設備制造業(yè)及電氣機械及器材制造業(yè)，這些行業(yè)的產出比重在增加，產出增加的速度超過了能源強度下降的速度，所以對制造業(yè)二氧化碳排放強度的下降產生了消極的影響，因此這些行業(yè)結構調整是實現節(jié)能減排目標的關鍵性因素。

在各行業(yè)的能源結構效應中，對制造業(yè)總體的能源結構效應貢獻最大的是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，其平均貢獻率約為33%;其次是非金屬礦物制品業(yè)和化學原料及化學制品制造業(yè)，其平均貢獻率分別約為20%和16.7%。

表3 制造業(yè)各行業(yè)技術進步效應、行業(yè)結構效應與能源結構效應的貢獻率

四、結論及政策含義

本文基于因素分解模型，構建了一個測度技術進步、行業(yè)結構變動與能源結構變動及其交互作用對制造業(yè)二氧化碳排放強度影響的模型，并結合我國1999-2009年的能源統計數據，對各種效應進行測度，并識別出在各種影響效應中起主導作用的行業(yè)。結果表明，我國制造業(yè)二氧化碳強度下降的主要驅動因素是技術進步，年平均貢獻率達到88.146%，其中有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)等行業(yè)的技術效應較大;行業(yè)結構效應也對制造業(yè)二氧化碳強度下降起到了積極的作用，年平均貢獻率為6.414%，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)、化學原料及化學制品制造業(yè)等行業(yè)的結構效應最為明顯;能源結構對制造業(yè)二氧化碳強度下降的貢獻率為4.049%，其中黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)能源結構的變動對制造業(yè)二氧化碳強度下降的貢獻較大;其他效應對制造業(yè)二氧化碳強度的影響較小。

為了進一步降低制造業(yè)二氧化碳排放強度，一方面需要關注減排的手段，另一方面需要關注主要耗能行業(yè)的減排狀況。在減排手段方面，制造業(yè)的技術進步節(jié)約了單位產出的能源消耗，促進了減排的實現;結構變動對制造業(yè)總體的二氧化碳排放強度影響較小，存在很大的調控空間，因此我國目前實施的發(fā)展綠色制造業(yè)和新興戰(zhàn)略性制造業(yè)以及大力開發(fā)可再生能源是非常必要的。在主要耗能行業(yè)的減排方面，有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)等耗能大的部門已經對減排做出了積極的貢獻，而石油加工、化學纖維制造業(yè)等工業(yè)存在較大的減排空間。

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