經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型與成本測度

張　云，鄧桂豐，李秀珍

(1.上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院 轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)與環(huán)境金融研究所，上海 201620；

2. 上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，上海 201620；

3. 上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院　經(jīng)貿(mào)學(xué)院，上海 201620)

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經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型與成本測度

張?jiān)?，鄧桂豐2，李秀珍3

(1.上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院 轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)與環(huán)境金融研究所，上海 201620；

2. 上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，上海 201620；

3. 上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院經(jīng)貿(mào)學(xué)院，上海 201620)

摘要：我國在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)增速“換擋期”推動(dòng)綠色低碳發(fā)展新方式，而中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化是經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型背景下實(shí)現(xiàn)量化減排目標(biāo)的必然選擇，約束性減排目標(biāo)必然會(huì)產(chǎn)生直接或間接的宏觀經(jīng)濟(jì)成本。文章以經(jīng)濟(jì)增長和二氧化碳排放減少為目標(biāo)函數(shù)，以排放強(qiáng)度、一般均衡、水資源、部門擴(kuò)張、就業(yè)等為約束條件構(gòu)建多目標(biāo)規(guī)劃模型，利用妥協(xié)規(guī)劃方法迭代求解產(chǎn)出增長與CO2排放量之間聯(lián)動(dòng)關(guān)系，測度分析經(jīng)濟(jì)新常態(tài)不同產(chǎn)出增長率下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化模擬結(jié)果以及控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本。結(jié)果證實(shí)通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型可以實(shí)現(xiàn)我國量化減排目標(biāo)，而且我國產(chǎn)值增長率越大則實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本越小，嚴(yán)控高碳行業(yè)增長的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅可以實(shí)現(xiàn)較高水平的減排目標(biāo)，還可以增加工業(yè)產(chǎn)值和就業(yè)人數(shù)。文章提出中國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)這個(gè)“換擋期”需要保持一定的經(jīng)濟(jì)增長速度，及時(shí)調(diào)整高低碳行業(yè)間的“數(shù)量”比例，注重各行業(yè)能源效率與碳生產(chǎn)率等“質(zhì)量”指標(biāo)，注重和充分發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新的作用，在國際氣候談判中適時(shí)公布控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本，爭取合理的經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需碳排放空間。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)新常態(tài)；低碳轉(zhuǎn)型；宏觀經(jīng)濟(jì)成本；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

鄧桂豐(1976-)，男，湖南雙峰人，上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院數(shù)學(xué)與信息學(xué)院副教授、博士；

李秀珍(1982-)，女，浙江蒼南人，上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院經(jīng)貿(mào)學(xué)院講師。

一、引言

2014年12月中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出要準(zhǔn)確把握經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，指出我國“環(huán)境承載能力已達(dá)到或接近上限，必須推動(dòng)形成綠色低碳循環(huán)發(fā)展新方式”，這是經(jīng)濟(jì)新常態(tài)九大特征之一。改變我國傳統(tǒng)的粗放式、高能耗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型，已成為我國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的必由之路和重要目標(biāo)。2009年中國政府公布量化減排目標(biāo)，即2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳(CO2)排放比2005年下降40%-45%，并作為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長期規(guī)劃。2014年末中美兩國發(fā)布?xì)夂蜃兓?lián)合聲明，中國計(jì)劃2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值，且將努力早日達(dá)峰。此次承諾意味著中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的碳排放增長“天花板”被量化確定，國家對(duì)高能耗、高排放的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行調(diào)整，必然要限制在可控的、平穩(wěn)的范圍內(nèi)(鄒驥，2014)。我國2008年至2011年增收的中央財(cái)政中被節(jié)能減排成本抵消掉的部分非?？捎^(夏炎和范英，2012)，因此合理估測我國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本，可以為評(píng)估減排方案綜合效果、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及制定氣候談判策略提供參考。

二、文獻(xiàn)述評(píng)

面對(duì)國際減排壓力和國內(nèi)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型要求，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化已經(jīng)得到政府和學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。陳詩一(2012)指出以節(jié)能減排、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)為特征的低碳轉(zhuǎn)型，是中國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的明確路徑和重要抓手。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化是中國經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型的重要路徑，有助于實(shí)現(xiàn)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，就實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)而言是控制碳排放的有效途徑(姚宇，2010；張雷等，2011；伍華佳，2012)。還有許多文獻(xiàn)通過排放因素分解實(shí)證研究，驗(yàn)證了我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放的重要影響(Hoekstra和Van den Bergh，2002；Kakali，2004；Guan等，2008；林伯強(qiáng)和蔣竺均，2009；張友國，2010；王鋒等，2010；陳詩一，2011；陳永國等，2013)。進(jìn)入新常態(tài)，資源環(huán)境的硬約束和剛性壓力將逐步強(qiáng)化，在經(jīng)濟(jì)增速放緩的背景下，財(cái)政收入和企業(yè)利潤增幅回落，各種矛盾和風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)將明顯增多(王一鳴，2014)，中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型緊迫性及控制碳排放的經(jīng)濟(jì)成本影響效應(yīng)不斷增強(qiáng)。

關(guān)于中國減排成本問題已經(jīng)得到學(xué)術(shù)界的關(guān)注，王燦等(2005)、中國人民大學(xué)能源與氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)項(xiàng)目(2009)、劉明磊等(2011)、吳英姿和聞岳春(2013)、姜慶國和穆東(2013)等估測了我國減排宏觀經(jīng)濟(jì)成本。減排成本是學(xué)術(shù)界研究減排問題的主要分析工具(Kesicki和Strachan，2011)，具體估測方法及函數(shù)形式主要有四類。第一類是二次曲線形式表示邊際減排成本函數(shù)，Ellerman和Decaux(1998)用MIT的EPPA模型模擬回歸各國邊際減排成本函數(shù)，用于分析既定減排目標(biāo)下全球碳交易結(jié)果，Maddison(1995)、Eyckmans等(2001)、Chen(2005)、韓一杰和劉秀麗(2010)、張?jiān)坪蜅顏砜?2012)等研究均使用二次曲線形式。第二類是利用碳排放影子價(jià)格代替邊際減排成本，影子價(jià)格是“機(jī)會(huì)成本的貨幣表現(xiàn)”，常用估計(jì)方法有兩種：一是參數(shù)化方法，包括基于Shephard距離函數(shù)的參數(shù)方法(Lee，2005)和基于方向距離函數(shù)的參數(shù)方法(Fare等，2006；陳詩一，2010)；二是基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)的非參數(shù)化方法(劉明磊、朱磊和范英，2011；吳英姿和聞岳春，2013)。第三類是構(gòu)建多目標(biāo)規(guī)劃模型測算宏觀經(jīng)濟(jì)減排成本，相關(guān)研究可見Hafkamp和Nijkamp(1980)、Hsu和Chou(2000)、楊浩彥(2000)和Chen(2001)、范英等(2010)、Han和Ahn等(2012)。第四類為利用能源體系內(nèi)的POLES模型推導(dǎo)冪函數(shù)形式的邊際減排成本函數(shù)(Criqui等，1999；Boehringer和Loeschel，2001；Blanchardi等，2002；Loeschel和Zhang，2002)。已有研究采用不同方法估測了多種形式的減排成本函數(shù)，從能源消費(fèi)、發(fā)電成本、增量投資、結(jié)構(gòu)調(diào)整等多個(gè)角度解析減排經(jīng)濟(jì)成本，在理論邏輯和政策建議上指出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型是我國實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的主要路徑，但關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化的定量預(yù)測還較少。

本文嘗試在Hsu和Chou(2000)、唐建榮等(2012)研究基礎(chǔ)上構(gòu)建多目標(biāo)規(guī)劃模型，利用妥協(xié)規(guī)劃方法迭代求解產(chǎn)出增長與CO2排放量之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，測度分析經(jīng)濟(jì)新常態(tài)不同產(chǎn)出增長率下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化模擬結(jié)果以及控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本。嘗試改進(jìn)之處在于：一是依據(jù)行業(yè)增加值和碳排放構(gòu)建多目標(biāo)規(guī)劃模型，涵蓋我國2020年和2015年量化減排目標(biāo)約束以及一般均衡約束、水資源約束、部門擴(kuò)張約束、就業(yè)約束等影響中國經(jīng)濟(jì)增長的主要約束條件；二是以經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下不同產(chǎn)出增長率為基礎(chǔ)進(jìn)行模擬測算，嘗試分析限制高碳行業(yè)增長情況下我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳優(yōu)化的可能結(jié)果，探索不同產(chǎn)業(yè)政策情景模擬下宏觀經(jīng)濟(jì)成本、就業(yè)等情況隱含的政策含義；三是關(guān)于碳排放強(qiáng)度測算方法，嘗試直接計(jì)算能源排放系數(shù)和消耗量來測算行業(yè)碳排放量，避免一般研究把能源折算成標(biāo)準(zhǔn)煤或歸類為固、液、氣體三類計(jì)算在考察期較長時(shí)所產(chǎn)生的誤差影響。

三、模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)來源

本文研究對(duì)象是經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型及其控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本，因此把經(jīng)濟(jì)增長最大化和CO2排放量最小化作為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模型，把一般均衡約束、CO2排放強(qiáng)度約束、水資源約束、充分就業(yè)、部門擴(kuò)張約束等影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和CO2減排的主要決定因素作為約束性指標(biāo)。

(一)目標(biāo)函數(shù)

新常態(tài)經(jīng)濟(jì)下，經(jīng)濟(jì)增速是“換擋”而不是“失速”，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍需保持合理增長速度，因?yàn)榘l(fā)展仍是解決中國一切問題的關(guān)鍵(張占斌，2014)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長是我國長期以來也是未來較長時(shí)期的重要目標(biāo)。簡單采用經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出數(shù)據(jù)存在重復(fù)計(jì)算的可能性，而且無法反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等生產(chǎn)效益，本文借鑒唐建榮等(2012)的研究，以各行業(yè)增加值總和作為反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模的指標(biāo)，設(shè)定經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo)是行業(yè)增加值總和最大化。為實(shí)現(xiàn)2020年單位GDP碳排放量比2005年下降40%-45%的減排目標(biāo)，中國控制碳排放的理想效果是在一定經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件下二氧化碳排放量最小化。因此，設(shè)定兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)：

(1)

(2)

其中，Xt,i是第i個(gè)行業(yè)部門在t時(shí)期的產(chǎn)出，是決策變量；Vt,i是第i個(gè)行業(yè)在t時(shí)期的增加值系數(shù)，即增加值在總產(chǎn)出中所占比重；t是時(shí)間，i是行業(yè)，α是折現(xiàn)系數(shù)；ei是第i個(gè)行業(yè)的CO2排放強(qiáng)度系數(shù)，可定義為各行業(yè)部門每萬元產(chǎn)出的CO2排放量。

(二)約束條件

1.一般均衡約束條件

從產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)角度看，一般均衡約束是指每個(gè)行業(yè)部門的產(chǎn)出和進(jìn)口之和必須等于最終消費(fèi)加上其他部門的中間需求，這與許多研究者(Hsu和Chou，2000；范英等，2010；唐建榮等，2012)的設(shè)定一致。本文根據(jù)美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Leontief創(chuàng)立投入產(chǎn)出法來推導(dǎo)一般均衡約束表達(dá)式，用X表示總產(chǎn)出，A表示直接消耗系數(shù)矩陣，F(xiàn)表示最終需求(最終消費(fèi))，總產(chǎn)出表示為：

以1臺(tái)IBM 4TB磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)和2臺(tái)IBM服務(wù)器，以及4臺(tái)終端機(jī)及附屬設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、特色數(shù)據(jù)庫平臺(tái)軟件安裝、數(shù)據(jù)整合和web網(wǎng)頁發(fā)布等。在服務(wù)器中安裝多種數(shù)據(jù)庫，使其能夠同時(shí)對(duì)多種數(shù)據(jù)快速方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和檢索，同時(shí)給客戶端配備計(jì)算機(jī)、掃描儀、打印機(jī)，形成相對(duì)獨(dú)立、功能齊全、使用方便、操作簡潔的硬件平臺(tái)。

X=AX+F，即X=(I-A)-1F

(3)

公式(3)為涉及對(duì)外經(jīng)濟(jì)的均衡產(chǎn)出模型，(I-A)-1是里昂惕夫逆矩陣，即與直接消耗系數(shù)矩陣A對(duì)應(yīng)的完全需求系數(shù)矩陣。開放經(jīng)濟(jì)體實(shí)際運(yùn)行時(shí)進(jìn)口商品主要有兩種用途：一是直接進(jìn)入最終消費(fèi)領(lǐng)域，滿足最終需求而被消費(fèi)掉；二是作為部分中間投入而進(jìn)入國內(nèi)生產(chǎn)領(lǐng)域。中國經(jīng)濟(jì)屬于開放經(jīng)濟(jì)體，以中國投入產(chǎn)出表為例構(gòu)建投入產(chǎn)出模型如下：

X=AX+Fd+Fe-M

(4)

2.CO2排放強(qiáng)度約束條件

中國公布的具體量化減排目標(biāo)主要包括：2009年11月25日中國國務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定，到2020年中國單位GDP的CO2排放將比2005年下降40%-45%；2011年12月中國國務(wù)院會(huì)議提出，把積極應(yīng)對(duì)氣候變化作為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略，在《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》中明確到2015年全國單位GDP的CO2排放比2010年下降17%。2015年和2020年兩個(gè)階段性減排目標(biāo)，都是以單位GDP的CO2排放降低百分比作為具體量化目標(biāo)，因此CO2排放強(qiáng)度已成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要約束條件，本文基于行業(yè)分類設(shè)定CO2排放強(qiáng)度約束條件：

(5)

(6)

其中，ei是第i個(gè)行業(yè)的CO2排放強(qiáng)度系數(shù)；X2005,i、X2010,i分別表示2005年和2010年第i行業(yè)產(chǎn)值，即優(yōu)化前的各行業(yè)產(chǎn)值；R2020和R1995分別表示2020年和2015年單位GDP排放量相比2005年和2010年降低的目標(biāo)。式(5)和式(6)函數(shù)為非線性規(guī)劃形式，用E2005和E2010分別代表2005年和2010年中國單位GDP的CO2排放量，進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換得到：

(7)

(8)

3.水資源約束條件

我國淡水資源總量占全球水資源的6%，但人均水資源僅為世界平均水平的1/4、美國的1/5(胡四一，2012)，我國還屬于干旱缺水嚴(yán)重的國家，未來水資源仍然是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，而且分析發(fā)現(xiàn)我國進(jìn)出口貿(mào)易結(jié)構(gòu)還在進(jìn)一步加劇水資源短缺問題(中國投入產(chǎn)出學(xué)會(huì)課題組，2007)。我國已經(jīng)提出全國水資源節(jié)約管理目標(biāo)，2010年《全國水資源綜合規(guī)劃》提出，到2020年我國的年用水總量將努力控制在6700億立方米以內(nèi)，并且公布單位產(chǎn)值用水量目標(biāo)即萬元GDP的用水量、萬元工業(yè)增加值用水量分別降低到120立方米和65立方米，這兩個(gè)目標(biāo)值與2008年相比均降低50%左右。2011年1月《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》又提出建立嚴(yán)格的水資源管理制度以及建立有利于水資源節(jié)約和合理配置的水價(jià)形成機(jī)制，再次明確到2020年量化目標(biāo)即全國年用水總量控制在6700億立方米以內(nèi)。本文以單位GDP取水量降低百分比以及水資源供應(yīng)上限設(shè)定水資源約束條件：

(9)

(10)

其中，wi表示第i行業(yè)的取水量系數(shù)；Rwat表示單位GDP取水量降低目標(biāo)比例；Wmax表示水資源供應(yīng)上限。水資源約束條件公式(9)函數(shù)為非線性規(guī)劃形式，用W2008表示優(yōu)化前單位GDP的取水量，進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換得到：

(11)

4.部門擴(kuò)張約束條件

產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有內(nèi)在規(guī)律性和發(fā)展慣性，國家根據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。在經(jīng)濟(jì)生活中，底線思維適用于防止經(jīng)濟(jì)的大起大落或?qū)⑽C(jī)導(dǎo)向最小化，建立較為穩(wěn)妥可靠、有回旋余地的“最低防線”，避免出現(xiàn)社會(huì)秩序混亂和動(dòng)蕩(陳齊芳，2014)。因此為避免經(jīng)濟(jì)過大波動(dòng)，投入產(chǎn)出表行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模短期內(nèi)限制在一定幅度內(nèi)變動(dòng)，得到部門擴(kuò)張約束：

(12)

5.就業(yè)約束條件

任何社會(huì)發(fā)展都首先取決于人力資源配置效率的高低，就業(yè)或者失業(yè)程度是一國人力資源配置效率高低的首要標(biāo)志，而且我國保持較高水平的就業(yè)率是保證社會(huì)穩(wěn)定的重要前提。從數(shù)學(xué)模型優(yōu)化可行解角度看，需要設(shè)置最低值即就業(yè)底線可以保證模型求解具有現(xiàn)實(shí)意義，否則所求得的解具有數(shù)學(xué)意義上的可行性而缺乏現(xiàn)實(shí)可行性。2013年6月我國人力資源和社會(huì)保障部部長尹蔚民表示，雖然中國勞動(dòng)年齡人口的增長開始減速，但是全國就業(yè)總量的整體壓力不可能馬上減輕，到2020年我國就業(yè)年齡總?cè)丝谶_(dá)到峰值，預(yù)計(jì)為8.3億人。本文以就業(yè)總?cè)藬?shù)作為約束條件：

(13)

其中，ji代表第i行業(yè)的就業(yè)系數(shù)；Rjob代表總就業(yè)人數(shù)。

6.非負(fù)約束條件

投入產(chǎn)出表各行業(yè)部門的產(chǎn)出是決策變量，變量的非負(fù)約束是決策變量現(xiàn)實(shí)意義的要求(唐建榮等，2012)，所以得到模型非負(fù)約束為：xt,i≥0。

(三)數(shù)據(jù)來源與整理計(jì)算

關(guān)于CO2排放的計(jì)算，已有研究方法通常是把消耗的各類能源折算成標(biāo)準(zhǔn)煤或歸類為固、液、氣體三類，本文為減少折算或歸類過程中所產(chǎn)生的誤差，直接利用我國各行業(yè)所消耗的不同類型能源數(shù)量及其排放系數(shù)，計(jì)算所有工業(yè)CO2排放量?！吨袊茉唇y(tǒng)計(jì)年鑒》中“行業(yè)終端能源消費(fèi)量(實(shí)物量)”統(tǒng)計(jì)顯示，我國各行業(yè)所消耗的能源包括18種類型：原煤、洗精煤、其他洗煤、焦碳、焦?fàn)t煤氣、其他煤氣、其他焦化產(chǎn)品、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣、其他石油制品、天然氣、熱力、電力。本文利用IPCC*聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)是世界氣象組織(WMO)及聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)于1988年聯(lián)合建立的政府間機(jī)構(gòu)，2006年出具報(bào)告《IPCC國家溫室氣體清單指南》。計(jì)算公式計(jì)算中國各能源碳排放系數(shù)，計(jì)算公式如下：

其中，NCVk表示不同類型能源的平均低位發(fā)熱量；CCk表示碳排放因子；COFk表示碳氧化因子，IPCC取缺省值為1；44和12分別表示二氧化碳和碳的分子量。

查表獲得各能源平均低位發(fā)熱量，然后計(jì)算得到中國18種能源單位標(biāo)識(shí)的碳排放系數(shù)(見表1)。根據(jù)39個(gè)工業(yè)行業(yè)消耗的能源類型和數(shù)量計(jì)算CO2排放量，再利用行業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)計(jì)算各行業(yè)的CO2排放強(qiáng)度系數(shù)。根據(jù)各行業(yè)CO2排放強(qiáng)度系數(shù)，計(jì)算2005年和2010年行業(yè)碳排放強(qiáng)度，再根據(jù)減排比例要求測算CO2排放約束條件R2020和R1995。

表1　各種能源的碳排放系數(shù)

四、模型求解與宏觀經(jīng)濟(jì)成本分析

(一)妥協(xié)規(guī)劃迭代模型與求解

(14)

w1=θ1/(θ1+θ2)和w2=θ2/(θ1+θ2)表示行業(yè)產(chǎn)出增加值和CO2排放量這兩個(gè)目標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，w1+w2=1。改變產(chǎn)出增加值總和與CO2排放量相對(duì)權(quán)重w1和w2，w1取值由大變小，從1到0，相鄰兩個(gè)值變化量為0.05，相應(yīng)w2取值從0變?yōu)?。通過式(14)計(jì)算得到21組非劣解(在目標(biāo)空間中的相對(duì)位置見圖1)。然后把fCO2(X)作為因變量，fGDP(X)作為自變量對(duì)非劣解進(jìn)行擬合，得到在目標(biāo)空間Sobj中產(chǎn)出增加值與CO2排放量對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線為：

(15)

常數(shù)項(xiàng)和一次項(xiàng)系數(shù)為零，相關(guān)系數(shù)R2為0.996，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量為729.72，對(duì)應(yīng)的p值為1.1102×10-16，擬合效果很好，可以作為產(chǎn)出增加值與CO2排放量之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系式。

(二)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下不同產(chǎn)出增長率模擬結(jié)果與宏觀經(jīng)濟(jì)成本分析

中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，需要理性對(duì)待高速增長轉(zhuǎn)向中高速增長的換擋期，基于經(jīng)濟(jì)增長換擋期思維對(duì)2005年到2020年設(shè)置不同的產(chǎn)出增長率gj，假設(shè)為g1=11%、g2=10%、g3=9%、g4=8%、g5=7.5%、g6=7%、g7=6%，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的2020年產(chǎn)出增加值fGDP,j，根據(jù)式(12)計(jì)算相應(yīng)的CO2排放量fCO2,j。在不同產(chǎn)出增長率下，工業(yè)行業(yè)不同產(chǎn)值對(duì)應(yīng)著不同的CO2排放量，限制CO2排放總量意味著約束產(chǎn)出、降低產(chǎn)出增長率，顯然控制碳排放存在宏觀經(jīng)濟(jì)成本。測算結(jié)果顯示，當(dāng)增長率從11%減少為10%時(shí)，宏觀經(jīng)濟(jì)損失為15.28萬億元，CO2排放量減少73.74億噸，控制碳排放的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本為2072.18元/噸CO2；當(dāng)增長率從10%減少為9%時(shí)，宏觀經(jīng)濟(jì)損失為13.45萬億元，CO2排放量減少56.65億噸，控制碳排放的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本為2374.85元/噸CO2；當(dāng)增長率從9%減少為8%時(shí)，宏觀經(jīng)濟(jì)損失為11.83萬億元，CO2排放量減少43.42億噸，控制碳排放的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本為2725.12元/噸CO2；當(dāng)增長率從8%減少為7.5%時(shí)，宏觀經(jīng)濟(jì)損失為5.36萬億元，CO2排放量減少17.71億噸，控制碳排放的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本為3028.98元/噸CO2；當(dāng)增長率從7.5%減少為7%時(shí)，宏觀經(jīng)濟(jì)損失為5.02萬億元，CO2排放量減少15.48億噸，控制碳排放的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本為3247.83元/噸CO2；當(dāng)增長率從7%減少為6%時(shí)，宏觀經(jīng)濟(jì)損失為9.12萬億元，CO2排放量減少25.32億噸，控制碳排放的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本為3602.08元/噸CO2。

圖1　產(chǎn)出與CO2排放關(guān)系曲線

顯然，限制CO2排放總量的力度越大，控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本代價(jià)越大，值得注意的是，產(chǎn)出增長率越大，中國控制碳排放平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本越小。圖2中實(shí)線表示不同產(chǎn)出增長率下的平均減排成本，當(dāng)增長率從11%減小為6%，平均減排成本從2072.18元/噸CO2增長到3602.08元/噸CO2。原因在于，我國公布“到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的碳排放比2005年下降40%-45%”的減排目標(biāo)是相對(duì)性目標(biāo)而非絕對(duì)性目標(biāo)，該相對(duì)性存在雙重含義：一是2020年減排目標(biāo)是相對(duì)于2005年這個(gè)基期的排放情況來確定的，二是減排目標(biāo)的度量指標(biāo)是排放強(qiáng)度(即排放總量除以產(chǎn)值)而非排放總量。保持較高的經(jīng)濟(jì)增長率，雖然可能導(dǎo)致CO2排放總量增加，但只要產(chǎn)值增長比例大于排放總量增長比例，對(duì)于降低排放強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)既定減排目標(biāo)來說是有益的，而且有助于推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程和提高國內(nèi)就業(yè)水平。中國提出的減排目標(biāo)以單位GDP的CO2排放量作為相對(duì)減排指標(biāo)，是充分考慮了中國作為發(fā)展中國家發(fā)展仍然是第一要?jiǎng)?wù)的國情(陳詩一，2011)，保證一定的經(jīng)濟(jì)增速是未來很長時(shí)間的必由之路。

圖2　不同增長率下的平均減排成本

(三)限制高碳行業(yè)增長的模擬結(jié)果與宏觀經(jīng)濟(jì)成本分析

上述模擬分析結(jié)果證實(shí)，中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化是節(jié)能減排的有效路徑，有助于保證必要的經(jīng)濟(jì)增長和充分就業(yè)等條件下實(shí)現(xiàn)既定減排目標(biāo)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化內(nèi)涵豐富，既包含整體產(chǎn)業(yè)組成結(jié)構(gòu)中低碳產(chǎn)業(yè)比重上升、高碳產(chǎn)業(yè)比重下降，又包含高碳產(chǎn)業(yè)的低碳化(范英英，2011)，而且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化與高碳化之間具有內(nèi)在的一致性(孫起生，2010)。本文進(jìn)一步從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)思路出發(fā)，對(duì)高碳行業(yè)增長率進(jìn)行限高約束，以估測嚴(yán)控高碳行業(yè)增長的可能結(jié)果。根據(jù)中國工業(yè)行業(yè)2005年和2010年的CO2排放強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行排序，選擇兩個(gè)計(jì)算期排放強(qiáng)度均在1萬噸CO2/億元以上的行業(yè)部門作為高碳行業(yè)，其中資源能源開采和冶煉行業(yè)是主體，包括煤炭開采和洗選業(yè)、石油和天然氣開采業(yè)、石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)、黑色金屬礦采選業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、非金屬礦采選業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、其他采礦業(yè)，還包括化學(xué)行業(yè)以及消耗能源較多的行業(yè)，如化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)、化學(xué)纖維制造業(yè)、紡織業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、橡膠制品業(yè)、工藝品及其他制造業(yè)、水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等。

本文對(duì)高碳行業(yè)增長新的約束條件，設(shè)定高碳行業(yè)年增長率不超過15%，重新計(jì)算目標(biāo)函數(shù)在約束集下的最優(yōu)解，利用妥協(xié)規(guī)劃方法測算經(jīng)濟(jì)增長與CO2排放關(guān)系，測算不同增長率下控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本。結(jié)果(見圖2)顯示存在與前述不限制高碳行業(yè)增長率情景相同的規(guī)律，即限制CO2排放總量的力度越大，宏觀經(jīng)濟(jì)成本的代價(jià)越大；產(chǎn)出增長率越大，控制碳排放的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本越小，比如增長率從11%減小為6%，平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本從3889.77元/噸CO2增長到7789.25元/噸CO2。不同的是，在相同產(chǎn)出增長率下，控制碳排放平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本時(shí)與限制高碳行業(yè)增長率情景相比不限制高碳行業(yè)增長率情景要高，對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)CO2排放強(qiáng)度有較大幅度的下降，實(shí)際上在CO2排放強(qiáng)度降低幅度相同的情況下，控制碳排放平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本時(shí)與限制高碳行業(yè)增長率情景相比不限制高碳行業(yè)增長率情景要小。從實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的角度看，限制高碳行業(yè)增長率有助于降低減排平均成本，而且實(shí)際測算結(jié)果顯示在此情景下工業(yè)行業(yè)總產(chǎn)值和就業(yè)人數(shù)要略優(yōu)于不限制高碳行業(yè)增長率情景。研究結(jié)果隱含說明，發(fā)展中國家和地區(qū)受其經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和產(chǎn)業(yè)、能源結(jié)構(gòu)影響，強(qiáng)制性減排的宏觀經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)要大，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源投入及高碳能源消費(fèi)的依賴，可能導(dǎo)致較大的單位減排宏觀經(jīng)濟(jì)成本(楊浩彥，2000)，這一點(diǎn)對(duì)于中國節(jié)能減排路徑和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)具有重要意義。

五、結(jié)論與啟示

在新常態(tài)經(jīng)濟(jì)增速換擋期，中國經(jīng)濟(jì)必須推動(dòng)形成綠色低碳循環(huán)發(fā)展新方式，中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化是經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型背景下實(shí)現(xiàn)量化減排目標(biāo)的必然選擇。本文構(gòu)建多目標(biāo)規(guī)劃模型利用妥協(xié)規(guī)劃方法迭代求解工業(yè)增長與CO2排放量之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系式，分析經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下不同產(chǎn)出增長率產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型模擬結(jié)果及控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本。同等規(guī)模經(jīng)濟(jì)總量的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，碳排放總量相差甚遠(yuǎn)，本文研究證實(shí)：通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)我國“2020年單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降40%-45%”的減排目標(biāo)。不同國家或者同一國家在不同時(shí)期，所處的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演進(jìn)、能源消費(fèi)構(gòu)成以及資源稟賦不同，減排行動(dòng)所付出的代價(jià)存在較大差異。我國控制CO2排放存在明顯的宏觀經(jīng)濟(jì)成本，不同條件下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模擬結(jié)果證實(shí)，產(chǎn)出增長率越大，中國實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的平均宏觀經(jīng)濟(jì)成本越小，原因在于我國排放強(qiáng)度減排目標(biāo)是相對(duì)性指標(biāo)；而且嚴(yán)控高碳行業(yè)增長的結(jié)構(gòu)優(yōu)化證實(shí)，合理調(diào)整和優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不僅可以實(shí)現(xiàn)較高水平的減排目標(biāo)，而且可以增加工業(yè)產(chǎn)值和就業(yè)人數(shù)。

基于上述結(jié)論，本文提出如下政策建議：(1)我國在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)這個(gè)換擋期需要保持一定的經(jīng)濟(jì)增長速度，不僅符合我國作為發(fā)展中國家的國情，有助于推進(jìn)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展，也有助于降低排放強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)既定減排目標(biāo)。同時(shí)，我國需要抓住機(jī)遇，通過特定的產(chǎn)業(yè)政策和措施對(duì)現(xiàn)存產(chǎn)業(yè)體系進(jìn)行直接或間接的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型升級(jí)。我國目前存在著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例失調(diào)、產(chǎn)業(yè)關(guān)系失衡、產(chǎn)業(yè)層次低下、重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重、技術(shù)含量低下、空間布局結(jié)構(gòu)不合理等諸多結(jié)構(gòu)性矛盾(孫起生，2010)。為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅需要遵循傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演進(jìn)規(guī)律，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由低到高不斷升級(jí)發(fā)展，同時(shí)需要融入低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，在節(jié)約性、持久性和相伴性的生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求指引下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型，這是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對(duì)氣候變化的必由之路(郎春雷，2009)。(2)在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳優(yōu)化過程中，要及時(shí)調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)中高低碳行業(yè)間的“數(shù)量”比例，還需要注重各個(gè)行業(yè)的能源效率與碳生產(chǎn)率等“質(zhì)量”指標(biāo)，其中最重要的是在轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)過程中，注重和充分發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新的作用。面對(duì)世界科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)革命的新一輪浪潮，我國經(jīng)濟(jì)增長的動(dòng)力正逐步發(fā)生轉(zhuǎn)換，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示2013年我國全要素生產(chǎn)率水平是1978年的近3倍，我國經(jīng)濟(jì)逐漸轉(zhuǎn)入創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型的新常態(tài)經(jīng)濟(jì)，需要打造“中國質(zhì)量”，真正實(shí)現(xiàn)增長速度“下臺(tái)階”，增長質(zhì)量“上臺(tái)階”(張占斌，2014)。2014年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議在描述經(jīng)濟(jì)新常態(tài)特征時(shí)，提出“基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通和一些新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式的投資機(jī)會(huì)大量涌現(xiàn)”，因此我國控制碳排放實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的路徑，需要從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化層面延伸至技術(shù)創(chuàng)新路徑。(3)從國際經(jīng)濟(jì)地位和氣候談判策略分析，改革開放以來我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要位于全球價(jià)值鏈的中低端，比較利益較低(張占斌，2014)，經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將由中低端向中高端轉(zhuǎn)換，為進(jìn)一步提升我國產(chǎn)業(yè)在全球價(jià)值鏈中的地位和打造“中國效益”，需要在國際氣候談判中爭取合理的經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需碳排放空間?？刂铺寂欧诺慕?jīng)濟(jì)成本是影響世界各國實(shí)施節(jié)能減排政策的重要因素，也是各國參與國際氣候談判和國際碳交易的關(guān)鍵因素。中國可以適時(shí)公布控制碳排放的宏觀經(jīng)濟(jì)成本，這是中國在“共同但有區(qū)別的責(zé)任”原則下，作為負(fù)責(zé)任大國主動(dòng)承擔(dān)全球氣候變化責(zé)任、“努力早日達(dá)峰”的貢獻(xiàn)；而中國在國際氣候談判會(huì)議上，除了堅(jiān)持人均原則、歷史責(zé)任原則外，也需要注重強(qiáng)調(diào)相對(duì)原則(如排放強(qiáng)度降低)，爭取作為發(fā)展中國家應(yīng)該獲得的發(fā)展排放空間。

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(責(zé)任編輯：喜雯)

Low-carbon Transition of Chinese Industrial Structure and Cost Measurement under Chinese Economy’s New Normal

Zhang Yun1，Deng Guifeng2，Li Xiuzhen3

(1.InstituteofTransitionEconomyandEnvironmentFinance,ShanghaiLixinUniversityofCommerce,Shanghai201620,China;2.SchoolofMathematicsandInformationScience,ShanghaiLixinUniversityofCommerce,Shanghai201620,China;3.SchoolofEconomicsandTrade,ShanghaiLixinUniversity

ofCommerce,Shanghai201620,China)

Abstract:Under Chinese economy’s new normal, green low-carbon development mode is advanced. And low-carbon industrial structure is the inevitable choice of the realization of quantified emission reduction target in the low-carbon transition background and constraint-based emission reduction target inevitably leads to direct or indirect macroeconomic costs. This paper constructs the multi-objective programming model by taking economic growth and carbon dioxide emissions reduction as the objective functions and emissions intensity, general equilibrium, water resources, branch expansion and employment as constraint conditions. Then it analyzes the linkage between output growth and CO2emissions by using the iteration method of multi-objective compromise programming, and measures simulation results of low-carbon transition of Chinese industrial structure and macroeconomic costs of controlling carbon emissions. The results confirm the achievement of emission reduction targets by low-carbon transformation of industrial structure, and show that greater output growth rate leads to lower average macroeconomic costs of the realization of emission reduction target; industrial structure optimization with strict control of high-carbon industry growth not only achieves emission reduction target at high level, but also results in the increase in industrial output and employment. It argues that under Chinese economy’s new normal it needs to maintain economic growth rate to a certain extent, timely adjust the quantity proposition between high-carbon and low-carbon industries, focus on quality indicators such as energy efficiency and carbon productivity, pay attention to the role of technological innovation and timely announce macroeconomic costs of carbon emissions control in international climate negotiations to strive for rational required emission space for economic development.

Key words:economy’s new normal; low-carbon transition; macroeconomic cost; industrial structure optimization

作者簡介：張?jiān)?1978-)，男，江蘇無錫人，上海立信會(huì)計(jì)學(xué)院轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)與環(huán)境金融研究所副教授、博士；

基金項(xiàng)目：國家社科基金一般項(xiàng)目“國際碳交易視閾下碳排放責(zé)任界定及經(jīng)濟(jì)利益測度研究”(14BGJ010)；上海市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)青年課題“基于成效評(píng)估的中國對(duì)外經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變路徑優(yōu)化研究”(2014EJB001)；央財(cái)國際貿(mào)易重點(diǎn)學(xué)科帶頭人培養(yǎng)計(jì)劃。

收稿日期：2015-01-27

中圖分類號(hào)：F205

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-0150(2015)04-0010-11