基于Kaya模型的碳排放達(dá)峰實(shí)證研究*

唐 杰 崔文岳 溫照杰 曾 元 王 東

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，廣東 深圳 518055）

一、引言

習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上講話時(shí)指出，“《巴黎協(xié)定》代表了全球綠色低碳轉(zhuǎn)型的大方向，是保護(hù)地球家園需要采取的最低限度行動(dòng)，各國(guó)必須邁出決定性步伐。中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。各國(guó)要樹(shù)立創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的新發(fā)展理念，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的歷史性機(jī)遇，推動(dòng)疫情后世界經(jīng)濟(jì)‘綠色復(fù)蘇’，匯聚起可持續(xù)發(fā)展的強(qiáng)大合力?！?020年12月12日，習(xí)近平主席在氣候雄心峰會(huì)上宣布，到2030年，中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右。早在2014年6月13日，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上明確提出了“四個(gè)革命、一個(gè)合作”的重大能源戰(zhàn)略思想，即：推動(dòng)能源消費(fèi)革命，抑制不合理能源消費(fèi)；推動(dòng)能源供給革命，建立多元供應(yīng)體系；推動(dòng)能源技術(shù)革命，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)；推動(dòng)能源體制革命，打通能源發(fā)展快車道；全方位加強(qiáng)國(guó)際合作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放條件下能源安全。推動(dòng)能源消費(fèi)、能源供給、能源技術(shù)及能源體制革命，全方位加強(qiáng)國(guó)際合作的戰(zhàn)略構(gòu)想。我國(guó)人均石油天然氣資源不豐富且開(kāi)采成本高，2017年我國(guó)已經(jīng)超過(guò)美國(guó)成為世界第一大原油進(jìn)口國(guó)，石油的對(duì)外依存度達(dá)到70%。大力推動(dòng)能源革命，發(fā)展可再生能源是降低能源對(duì)外依存度，是保證國(guó)家能源安全和經(jīng)濟(jì)安全的重大措施。新能源革命展現(xiàn)出了相關(guān)技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)的巨大協(xié)同性，有可能成長(zhǎng)為人類歷史上空前的創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群。

能源是推動(dòng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要生產(chǎn)要素，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)與碳排放活動(dòng)密切相關(guān)。充分認(rèn)識(shí)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間的關(guān)系對(duì)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式、確定碳達(dá)峰、碳中和路徑極為必要?，F(xiàn)有的部分研究也對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。例如，武紅等基于VAR模型對(duì)中國(guó)化石能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)期GDP對(duì)碳排放總量的當(dāng)期波動(dòng)有顯著性影響,每增加1%的GDP便會(huì)增加0.719%的碳排放量[1]。楊嶸等對(duì)中國(guó)西部地區(qū)碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系進(jìn)行了探究，結(jié)果表明經(jīng)濟(jì)規(guī)模的高速增長(zhǎng)是導(dǎo)致碳排放增加的主要因素,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整變化對(duì)碳排放的減少有很大潛力[2]。Zhang等對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和碳排放之間的格蘭杰因果關(guān)系進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明從長(zhǎng)期來(lái)看碳排放并不是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的格蘭杰原因，因此中國(guó)政府完全有可能在不損害經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰[3]。已有的研究大多關(guān)注某一國(guó)家或者特定地區(qū)內(nèi)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系[4-6]。在更宏觀的視角下，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間的是否存在特定的關(guān)系有待進(jìn)一步探究。此外，現(xiàn)有的研究更多從實(shí)證的角度討論碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系，在理論上厘清二者之間的關(guān)系還不是很充分。

經(jīng)濟(jì)合作組織（OECD）從20個(gè)國(guó)家發(fā)展為36個(gè)國(guó)家，近13億人口，占世界經(jīng)濟(jì)總量超過(guò)了60%，包括了高收入國(guó)家，也有墨西哥和土耳其等中等收入國(guó)家，實(shí)現(xiàn)了人均碳排放和碳排放總量達(dá)峰。實(shí)證檢驗(yàn)OECD達(dá)峰過(guò)程階段性特征，以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展、結(jié)構(gòu)變化以技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程，有助于我們以更寬的視野審視應(yīng)對(duì)氣候變化與碳排放達(dá)峰的關(guān)系?；诖?，本文在討論經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放達(dá)峰過(guò)程的理論基礎(chǔ)上，實(shí)證檢驗(yàn)了OECD國(guó)家碳排放達(dá)峰過(guò)程并與以中國(guó)為代表的非OECD國(guó)家進(jìn)行對(duì)比分析以總結(jié)出碳排放達(dá)峰過(guò)程與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間關(guān)系的階段性特征。本文相比于已有研究可能的貢獻(xiàn)有三個(gè)方面：第一，本文在Kaya理論上探究了碳排放過(guò)程與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系。第二，本文并非關(guān)注國(guó)內(nèi)特定區(qū)域而是在更加宏觀的視角下實(shí)證檢驗(yàn)了碳排放達(dá)峰過(guò)程與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系。第三，本文豐富了碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間動(dòng)態(tài)關(guān)系的研究文獻(xiàn)，為該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究做了鋪墊。

二、Kaya模型動(dòng)態(tài)與碳排放達(dá)峰的三重拐點(diǎn)

過(guò)去數(shù)十年，經(jīng)濟(jì)學(xué)家和科學(xué)家開(kāi)發(fā)了大量碳排放因素與碳排放達(dá)峰分析方法，Kaya提出的Kaya恒等式非常簡(jiǎn)捷，卻是有較強(qiáng)可擴(kuò)展性的核算分析方法[7]，具體表述為：

式中：

C——碳排放總量

P——總?cè)丝跀?shù)量

G——GDP總量

E——能源消費(fèi)總量

g——人均GDP

e——能源強(qiáng)度，單位GDP所消耗的能源

c——能源碳排放強(qiáng)度，單位能源消耗產(chǎn)生的碳排放

h——碳排放強(qiáng)度，單位GDP所產(chǎn)生的

Kaya模型簡(jiǎn)捷表現(xiàn)為，我們采用兩邊對(duì)數(shù)并對(duì)時(shí)間進(jìn)行一階偏導(dǎo)即得到：碳排放增長(zhǎng)率=人口增長(zhǎng)率+人均GDP增長(zhǎng)率+單位GDP能耗增長(zhǎng)率+單位能耗碳排放增長(zhǎng)率。當(dāng)碳排放達(dá)峰時(shí)，碳排放增長(zhǎng)率為0，得到：人口增長(zhǎng)率+人均GDP增長(zhǎng)率=單位GDP能耗下降率+單位能耗碳排放下降，即人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放脫鉤。脫鉤來(lái)自于能源效率提高和能源結(jié)構(gòu)從高碳能源向低碳以及零碳能源轉(zhuǎn)型。

國(guó)際貨幣基金組織（International Monetary Fund）在《2019世界經(jīng)濟(jì)展望》中采用Kaya分解證實(shí)，2013—2017年全球能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度下降減緩了碳排放總量增長(zhǎng)[8]。2018年較低的能源強(qiáng)度降幅無(wú)法抵消人口增長(zhǎng)和人均收入增長(zhǎng)引起的碳排放增加，2017年全球碳排放量較上年增長(zhǎng)1%，2018年則比2017年增長(zhǎng)了2%。21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)對(duì)全球碳排放增長(zhǎng)影響發(fā)生了重要變化。2015年中國(guó)煤炭消費(fèi)量下降了3.7%，2015年中國(guó)能源消耗為43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2020年限制目標(biāo)為50億噸，大氣污染治理與風(fēng)能、太陽(yáng)能和核能發(fā)展成為強(qiáng)制性目標(biāo)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的初步核算，2020年能源消費(fèi)總量49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的56.8%，比上年下降0.9個(gè)百分點(diǎn)[9]。Tollefson[10]認(rèn)為，中國(guó)有可能會(huì)比預(yù)計(jì)更早達(dá)到碳排放總量峰值。但中國(guó)電力需求仍將高速增長(zhǎng)，需要推動(dòng)電力行業(yè)脫碳，以加快碳排放強(qiáng)度的下降率。[11-12]

簡(jiǎn)捷是Kaya恒等式的優(yōu)點(diǎn)，但問(wèn)題在于缺乏有關(guān)碳排放趨勢(shì)變化的動(dòng)態(tài)分析。本研究的起點(diǎn)在于，明確Kaya模型內(nèi)在的動(dòng)態(tài)含義，從而進(jìn)行碳排放水平動(dòng)態(tài)變化的階段性分析。為了避免敘述過(guò)于繁瑣，我們將Kaya模型中基礎(chǔ)變量合并為五個(gè)，即碳排放量C、總?cè)丝赑、總產(chǎn)出Y，人均產(chǎn)出Y/P、碳排放強(qiáng)度CI，碳排放增長(zhǎng)率y=人口增長(zhǎng)率n+人均產(chǎn)出增長(zhǎng)率m+碳排放強(qiáng)度增長(zhǎng)率x，由此得到三個(gè)動(dòng)態(tài)化方程。

1.現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基本特征是人均產(chǎn)出持續(xù)提高，依索洛模型必有經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率m高于人口增長(zhǎng)率n，即m-n>0；

2.碳排放強(qiáng)度CI=C（1+x）/Y(1+m)，當(dāng)x>m時(shí)，碳排放強(qiáng)度上升；

3.人均碳排放PC=C（1+x）/P（1+n），當(dāng)x>n時(shí)，人均碳排放上升；

對(duì)方程1～3聯(lián)立求解后，我們可以發(fā)現(xiàn)Kaya模型動(dòng)態(tài)化的結(jié)論是，碳排放達(dá)峰過(guò)程應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)為與四個(gè)發(fā)展階段相一致的三個(gè)內(nèi)生的碳排放拐點(diǎn)。

拐點(diǎn)1為碳排放強(qiáng)度拐點(diǎn)，能源邊際效率穩(wěn)定。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的規(guī)模效應(yīng)對(duì)偶為碳排放量增長(zhǎng)及環(huán)境生態(tài)壓力累積。碳強(qiáng)度CI上升，單位產(chǎn)出的碳排放量上升，等價(jià)于能源作為生產(chǎn)要素的邊際效率遞減；能源結(jié)構(gòu)不變時(shí)，技術(shù)改進(jìn)使能源邊際效率從遞減走向穩(wěn)定，碳強(qiáng)度拐點(diǎn)為ΔCI=0，CI為常數(shù)，x=m時(shí)，碳排放增長(zhǎng)決定于人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率。

拐點(diǎn)2為人均碳排放拐點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)碳排放量影響從規(guī)模效應(yīng)轉(zhuǎn)向收入效應(yīng)?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)創(chuàng)造了更高的要素效率，生產(chǎn)過(guò)程中單位產(chǎn)出碳排放水平下降，人均收入提高引起了更高的人均能源消費(fèi)以及更高的人均碳排放量，有xn轉(zhuǎn)變?yōu)閙>x>n。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率m高于碳排放增長(zhǎng)率x對(duì)應(yīng)能源結(jié)構(gòu)不變時(shí)，能源產(chǎn)出邊際效率上升；經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率和碳排放增長(zhǎng)率高于人口增長(zhǎng)率n決定了更高人均收入對(duì)應(yīng)著更高的人均碳排放量PC。在圖1中，從PC0上升至PC1，PC1*P(1+n)>Ct0，碳排放總量上升。人均碳排放量PC不變，ΔPC=0時(shí)達(dá)到第二個(gè)拐點(diǎn)。由m>n>x，人均收入水平提高與人均碳排放增長(zhǎng)脫鉤。在人口增長(zhǎng)率n>0時(shí)，碳排放總量繼續(xù)上升。

圖1 碳排放達(dá)峰三個(gè)拐點(diǎn)與四個(gè)階段的倒U型曲線演化過(guò)程

拐點(diǎn)3為碳排放總量達(dá)峰。經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到更高的人均收入水平，要素邊際收益增長(zhǎng)率高于人口增長(zhǎng)率，碳排放的收入效應(yīng)消失，碳排放總量達(dá)峰，構(gòu)成第三個(gè)拐點(diǎn)。作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志，能源效率持續(xù)提高使人均碳排放下降率超過(guò)人口增長(zhǎng)率，即PC0/PC1＞n。

由此，Kaya恒等式動(dòng)態(tài)化可表達(dá)為，在一個(gè)封閉區(qū)間內(nèi)，人均收入水平提高對(duì)應(yīng)著更高要素邊際收益水平，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的四個(gè)階段中，依次達(dá)到碳排放強(qiáng)度、人均碳排放和碳排放總量三個(gè)拐點(diǎn)，形成了順序相接的三個(gè)倒U曲線。

在圖1中，S1階段表達(dá)了現(xiàn)代工業(yè)文明起源于化石能源大量廣泛使用，工業(yè)化和城市化加快，產(chǎn)出規(guī)模迅速擴(kuò)大。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與高碳依賴同時(shí)發(fā)生，生態(tài)環(huán)境惡化，碳排放強(qiáng)度、人均碳排放及碳排放總量均處在上升期。進(jìn)入S2階段，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式在碳強(qiáng)度達(dá)峰與人均碳排放達(dá)峰之間轉(zhuǎn)換，碳排放總量增長(zhǎng)率從放緩轉(zhuǎn)向下降，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)創(chuàng)新逐漸構(gòu)成了新的增長(zhǎng)方式，但因排放的累積效應(yīng)，往往會(huì)出現(xiàn)一定時(shí)期內(nèi)環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境突發(fā)性惡化。S3階段是人均碳排放峰值和碳排放總量峰值之間的轉(zhuǎn)換階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)高級(jí)化和新技術(shù)更加廣泛的使用，碳排放的收入效應(yīng)逐漸弱化，更高的人均收入對(duì)應(yīng)了人均碳排放增長(zhǎng)放緩，但只要人均碳排放下降速度低于人口增長(zhǎng)速度，碳排放總量仍然上升。S4階段碳排放總量達(dá)峰，碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤，人均收入持續(xù)提高，人均碳排放量加快下降，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放量逆向變化。產(chǎn)業(yè)升級(jí)能力越強(qiáng)，技術(shù)進(jìn)步速度越快，能源革命引發(fā)的能源結(jié)構(gòu)變化就越顯著，化石能源占比下降，電力成為主體能源，可再生能源發(fā)電成為電力的主體[8]。這個(gè)階段不是約束經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，而是一個(gè)以創(chuàng)新、以更高的要素效率，取代傳統(tǒng)的高度依賴要素?cái)?shù)量型投入的增長(zhǎng)過(guò)程，也是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)化和城市化、過(guò)度消耗自然資源和過(guò)度依賴化石能源的生產(chǎn)與生活方式的反思與遏制。①理性經(jīng)濟(jì)人既是生產(chǎn)者也是消費(fèi)者，人均碳排放量乘以總?cè)丝谑侨课镔|(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)需求中所包含的碳排放總量。在封閉條件下，經(jīng)濟(jì)體的供給端和需求端產(chǎn)生的碳排放應(yīng)相等。開(kāi)放條件下，雙邊或多邊的貿(mào)易結(jié)構(gòu)存在差別，一國(guó)生產(chǎn)與需求的碳排放量不一致是常態(tài)。我們可簡(jiǎn)捷地表達(dá)為，高收入經(jīng)濟(jì)體對(duì)應(yīng)著單位產(chǎn)出能耗效率高和碳排放水平低的高級(jí)產(chǎn)業(yè)形態(tài)，生產(chǎn)的碳排放總量會(huì)低于需求的碳排放總量；中低收入國(guó)家的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平較低，生產(chǎn)的碳排放會(huì)高于消費(fèi)的碳排放。本文中我們聚焦在封閉經(jīng)濟(jì)的碳排放達(dá)峰過(guò)程。

當(dāng)我們將碳排放達(dá)峰過(guò)程納入經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化框架時(shí)，可知，索洛模型定義了滿足要素投入獲得最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的條件和路徑。采用CD函數(shù)并經(jīng)過(guò)人均化處理后，有人均產(chǎn)出y的增長(zhǎng)決定于人均資本量f(k)增長(zhǎng)，y=Af(K/L，1)=f(k)，f表示一定時(shí)間t的技術(shù)水平，人均資本量增長(zhǎng)的條件是，人均邊際產(chǎn)出增長(zhǎng)大于人口增長(zhǎng)。要素邊際產(chǎn)出遞減時(shí)，f′()>0，f′′()<0；滿足稻田條件：f(0)=0，f′(0)=∞，f′()=0。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)初期,人均資本量較低，Δk的人均產(chǎn)出增長(zhǎng)快，k不斷積累，Δk對(duì)人均產(chǎn)出增長(zhǎng)貢獻(xiàn)減弱。達(dá)到拐點(diǎn)后，持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)依賴于全要素生產(chǎn)率A的提高。動(dòng)態(tài)最優(yōu)解可簡(jiǎn)捷地表達(dá)為：效用函數(shù)為u(ct)，行為人在時(shí)間t的消費(fèi)ct，t∈[0,∞]，θ為時(shí)間偏好率，跨期最優(yōu)化為,Max U0=∫u(ct)e-ρtdt，Δk寫(xiě)為：dkt/dt= f(kt)-nkt–ct，即對(duì)于所有時(shí)間t，k0>0，kt>0，ct>0，由Hamilton方程有dkt/dt=f(kt)-nktct)，即人均資本量增長(zhǎng)減去人口增長(zhǎng)率與消費(fèi)增長(zhǎng)率構(gòu)成一條倒U曲線。一階條件為，要素邊際收益增長(zhǎng)率等于消費(fèi)增長(zhǎng)率+時(shí)間偏好率，(n+ρ-f′(kt)=0)，橫截條件lim ktu(ct)e-ρt=0，兩條線的相交點(diǎn)即為動(dòng)態(tài)最優(yōu)均衡點(diǎn)。當(dāng)期時(shí)間偏好θ越高，未來(lái)效用越低。對(duì)當(dāng)期增長(zhǎng)過(guò)度關(guān)注，過(guò)度儲(chǔ)蓄也會(huì)因邊際收益遞減,損失長(zhǎng)期增長(zhǎng)利益。創(chuàng)新與新技術(shù)采用提高了要素效率，人均產(chǎn)出的倒U曲線向上方移動(dòng)，同樣的儲(chǔ)蓄水平生成的人均資本能夠創(chuàng)造出更高的人均產(chǎn)出。

在跨期動(dòng)態(tài)最優(yōu)中引入能源與碳排放影響對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)影響。采用Acemoglu等[13]的假設(shè)，f(k)中的k為包括了不同技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)部門矩陣。技術(shù)條件不變的資源優(yōu)化配置表現(xiàn)為，高污染、高排放的低端落后產(chǎn)能退出，有限資源再配置到高能源效率部門。這顯然是我國(guó)環(huán)境治理與應(yīng)對(duì)氣候變化協(xié)同方案得到實(shí)現(xiàn)的情景。一項(xiàng)有關(guān)我國(guó)超大城市實(shí)證研究證實(shí)，協(xié)同戰(zhàn)略可以有效推動(dòng)環(huán)境達(dá)標(biāo)、碳排放達(dá)峰和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化之間的協(xié)同。依據(jù)對(duì)環(huán)境污染與碳排放溯源和政策效果標(biāo)準(zhǔn)化比較發(fā)現(xiàn)，環(huán)境防治對(duì)碳減排影響達(dá)到75%以上，碳減排措施對(duì)環(huán)境污染防治貢獻(xiàn)影響更顯著,超過(guò)86%。環(huán)境污染防治和碳減排與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化之間存在相互推動(dòng)關(guān)系[14]。①《深圳市碳排放達(dá)峰、空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)、經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量增長(zhǎng)協(xié)同“三達(dá)”研究報(bào)告》由能源基金會(huì)資助，總報(bào)告執(zhí)筆蔣晶晶等人，參加單位有哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）、深圳市城市發(fā)展研究中心、深圳市環(huán)境科學(xué)研究院、北京大學(xué)深圳研究生院、深圳市建筑科學(xué)研究院、深圳市都市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室中國(guó)能源組。2019年6月完成報(bào)告，并于當(dāng)年8月通過(guò)專家評(píng)審。

市場(chǎng)粘性程度高時(shí)，碳減排政策可能引起當(dāng)期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率下降。政府面對(duì)這種退出效應(yīng)，若是選擇堅(jiān)持，可能會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)滯后，實(shí)現(xiàn)資源再配置于高效率部門的轉(zhuǎn)型。更完整的表達(dá)是，高市場(chǎng)粘性對(duì)應(yīng)著低結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換率；低市場(chǎng)粘性對(duì)應(yīng)著高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換率和高全要素生產(chǎn)率。聰明的政府不是推動(dòng)更多的要素投入，而是通過(guò)政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)鼓勵(lì)要素的動(dòng)態(tài)高端聚集引發(fā)新一輪增長(zhǎng)。以f(.)為代表性企業(yè)的技術(shù)水平，高于其上的企業(yè)可以獲利，與之相當(dāng)?shù)钠髽I(yè)能夠生存，低于其下的企業(yè)會(huì)走向消亡。企業(yè)要在市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)生存必須不斷地創(chuàng)新和采用新的技術(shù)，在現(xiàn)實(shí)生活中這種競(jìng)爭(zhēng)生存的市場(chǎng)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)企業(yè)不斷改進(jìn)技術(shù)，不斷演繹著知識(shí)創(chuàng)造知識(shí)、知識(shí)積累推動(dòng)高質(zhì)量增長(zhǎng)[15]。能源消費(fèi)部門使用效率和能源供給部門的生產(chǎn)效率的雙重提高的效應(yīng)，有助于消除碳排放減排約束當(dāng)期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的憂慮，構(gòu)成跨期技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新的推動(dòng)力。②諾德豪斯指出，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)碳排放提高了大氣CO2濃度，碳濃度引起全球變暖，造成長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)損失，是典型的影響巨大的市場(chǎng)失靈。基于社會(huì)凈產(chǎn)出概念，Nordhaus（2011）將碳排放的社會(huì)福利損害Ω引入動(dòng)態(tài)最優(yōu)模型，∧為降低碳排放所需要的社會(huì)投入，寫(xiě)為：Q=Ω(1-∧)AF(K,L)其中：Ω具體化為碳排放量累積造成溫度上升的負(fù)效用，∧是碳減排的函數(shù)。當(dāng)碳減排負(fù)效用可以量化時(shí)，政府對(duì)市場(chǎng)失靈采取的干預(yù)措施就具備了成本收益評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，寫(xiě)為μ。政府采取降低碳排放的政策，會(huì)使碳排放強(qiáng)度下降，改變社會(huì)的時(shí)間偏好，引導(dǎo)創(chuàng)新轉(zhuǎn)向低碳排放技術(shù)。對(duì)加入了碳排放因素的動(dòng)態(tài)均衡模型求解，可得碳排放的社會(huì)成本是一個(gè)增量比，即碳排放邊際增量與邊際社會(huì)消費(fèi)下降之比。

對(duì)政府碳減排政策有效性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是，提高或降低了跨期的社會(huì)有效產(chǎn)出，當(dāng)期用于減排的投資，是否有效降低了環(huán)境損害、增加了未來(lái)消費(fèi)。碳排放成本是動(dòng)態(tài)變化的，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高，碳排放社會(huì)成本（SCC）上升。Nordhaus[16]將每公噸碳排放具體化為2010年不變價(jià)美元，降低碳排放水平使美國(guó)獲得了超過(guò)1萬(wàn)億美元的收益。長(zhǎng)期最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的研究，因此有了新的含意，氣候變化政策效果可以觀測(cè)、可以評(píng)估，可依據(jù)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的績(jī)效變化進(jìn)行調(diào)整。最優(yōu)投資選擇的核心在于實(shí)現(xiàn)有效市場(chǎng)與有為政府協(xié)同，依靠市場(chǎng)機(jī)制和政策導(dǎo)向推動(dòng)全社會(huì)識(shí)別和追蹤引領(lǐng)未來(lái)的創(chuàng)新發(fā)展方向。

三、OECD國(guó)家碳排放達(dá)峰階段趨勢(shì)實(shí)證檢驗(yàn)

（一）方法與模型

OECD經(jīng)濟(jì)體整體完成了碳排放達(dá)峰過(guò)程，我國(guó)還處在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的過(guò)程中。對(duì)OECD成員國(guó)家進(jìn)行碳排放達(dá)峰進(jìn)程的實(shí)證檢驗(yàn)，即是對(duì)Kaya動(dòng)態(tài)三個(gè)拐點(diǎn)理論結(jié)論的檢驗(yàn)，有利于識(shí)別正在發(fā)生的碳排放達(dá)峰進(jìn)程的若干特征。我們對(duì)計(jì)量檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)是，碳強(qiáng)度、人均碳排放和碳排放總量與人均GDP和人均GDP二次項(xiàng)是否存在著順序相關(guān)的“倒U”關(guān)系，基于此，本文所構(gòu)建的計(jì)量回歸模型如（2）所示。

其中，Cit代表本文所要檢測(cè)的碳排放強(qiáng)度、人均碳排放以及碳排放總量。pgdpit代表人均GDP。Xit代表一系列控制變量，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步、社會(huì)就業(yè)情況以及研發(fā)支出情況。β0是基礎(chǔ)常量，αi代表個(gè)體固定效應(yīng)，γt時(shí)間固定效應(yīng)，εit代表隨機(jī)誤差項(xiàng)。接下來(lái)將代入具體的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

（二）數(shù)據(jù)說(shuō)明

本文所使用CO2排放數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室信息分析中心(CDIAC)，其余數(shù)據(jù)來(lái)自O(shè)ECD官方數(shù)據(jù)庫(kù)①數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站：https://stats.oecd.org/Index.aspx.，共包括36個(gè)成員國(guó)家。數(shù)據(jù)時(shí)間跨度為1950年至2018年。數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計(jì)如表1所示。本文所有價(jià)值數(shù)據(jù)均以2011年為基期進(jìn)行平減處理。

表1 描述性統(tǒng)計(jì)

（三）實(shí)證結(jié)果及達(dá)峰過(guò)程分析

1.實(shí)證結(jié)果

如表2所示，為OECD國(guó)家碳排放強(qiáng)度、人均碳排放以及碳排放總量與人均GDP的實(shí)證檢驗(yàn)結(jié)果。其中模型1、模型2為碳排放強(qiáng)度與人均GDP回歸結(jié)果，模型3、模型4為人均碳排放與人均GDP回歸結(jié)果，模型5、模型6為碳排放總量與人均GDP回歸結(jié)果。從回歸結(jié)果來(lái)看，人均GDP的平方項(xiàng)與一次項(xiàng)的系數(shù)均是顯著的，即三個(gè)指標(biāo)與人均GDP的關(guān)系均呈現(xiàn)出顯著的“倒U”形態(tài)，與本文前述理論相符。根據(jù)模型1、模型2的回歸結(jié)果來(lái)看，OECD國(guó)家碳排放強(qiáng)度峰值是在人均GDP約14，000美元附近實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)模型3、模型4的回歸結(jié)果來(lái)看，OECD國(guó)家人均碳排放峰值實(shí)在人均GDP大約36，000美元附近實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)模型5、模型6的回歸結(jié)果來(lái)看，OECD國(guó)家碳排放總量在人均GDP大約42,000美元附近達(dá)到峰值的。此外，在加入可能影響碳排放的相關(guān)控制變量后，實(shí)證檢驗(yàn)結(jié)果表明人均GDP每增加1個(gè)百分點(diǎn)，將會(huì)引發(fā)碳排放強(qiáng)度、人均碳排放以及碳排放總量降低0.25至0.35個(gè)百分點(diǎn)。

表2 OECD國(guó)家碳排放與人均GDP（1950—2018）

2.達(dá)峰過(guò)程分析

從碳排放強(qiáng)度方面來(lái)看，目前36個(gè)OECD成員國(guó)家均已實(shí)現(xiàn)了碳排放強(qiáng)度達(dá)峰。事實(shí)上，人類大規(guī)模碳排放從工業(yè)革命開(kāi)始，碳排放強(qiáng)度受能源結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平等多種因素影響，工業(yè)化進(jìn)程開(kāi)始越早，碳排放強(qiáng)度峰值出現(xiàn)的時(shí)間越早，如英國(guó)在1883年就達(dá)到了峰值。從具體國(guó)家來(lái)看，達(dá)到碳排放強(qiáng)度峰值的人均GDP略有不同，英國(guó)、美國(guó)在人均GDP 6000美元和8000美元左右達(dá)到峰值，意大利、澳大利亞則在20,000美元和26,000美元左右實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度達(dá)峰。盡管不同國(guó)家達(dá)到碳排放強(qiáng)度峰值的人均GDP水平和峰值水平存在差異，但碳排放強(qiáng)度達(dá)峰后服從于趨同分布。2014年，除愛(ài)沙尼亞外的其余OECD國(guó)家碳排放強(qiáng)度均低于0.3KgCO2/US$。

人均碳排放“倒U”型曲線存在可以觀測(cè)的S2區(qū)間，但各國(guó)時(shí)間長(zhǎng)度不一致。人均碳排放峰值13.7tCO2/人，人均GDP均值約為36,000美元，分布范圍比碳排放強(qiáng)度更寬，在3000～81,000美元之間。12個(gè)國(guó)家在17,000美元以下達(dá)到人均碳排放峰值，15個(gè)國(guó)家在17,000～34,000美元達(dá)峰，6個(gè)國(guó)家在34，000～51,000美元達(dá)峰，挪威在80，000美元以上實(shí)現(xiàn)人均碳排放達(dá)峰，跨過(guò)高收入門檻后實(shí)現(xiàn)人均碳排放達(dá)峰是普遍現(xiàn)象。①低于17,000美元實(shí)現(xiàn)人均碳排放達(dá)峰多與經(jīng)濟(jì)衰退相關(guān)，如愛(ài)沙尼亞、拉脫維亞、立陶宛等國(guó)家。

從碳排放總量達(dá)峰全過(guò)程來(lái)看，在碳排放達(dá)峰的四個(gè)階段中，S1—S2時(shí)間最長(zhǎng)。碳排放強(qiáng)度峰值與人均碳排放峰值之間的時(shí)間間隔平均為45年。人均碳排放峰值與碳排放總量峰值之間的間隔，即S2—S3的時(shí)間較短，平均為9年。從碳排放達(dá)峰的四個(gè)階段來(lái)看，每一個(gè)階段達(dá)到峰值的時(shí)間整體呈現(xiàn)越來(lái)越短，碳排放達(dá)峰具有內(nèi)在的加速趨勢(shì)。

（四）非OECD主要經(jīng)濟(jì)體與中國(guó)碳排放趨勢(shì)實(shí)證檢驗(yàn)

基于回歸模型4我們對(duì)非OECD成員主要經(jīng)濟(jì)體進(jìn)行了實(shí)證檢驗(yàn)，樣本國(guó)家包括中國(guó)、俄羅斯、巴西、南非、印度尼西亞、秘魯以及印度七個(gè)國(guó)家，數(shù)據(jù)時(shí)間范圍為1970年至2018年。同時(shí)作為對(duì)照，我們單獨(dú)對(duì)中國(guó)碳排放的時(shí)間序列進(jìn)行了分析。相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)自O(shè)ECD官方數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站。①數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站：https://stats.oecd.org/Index.aspx.

7個(gè)非OECD國(guó)家的碳排放回歸結(jié)果如表3所示。從具體實(shí)證結(jié)果來(lái)看，模型7列為碳排放強(qiáng)度與人均GDP的回歸結(jié)果，結(jié)果表明這7國(guó)總體上在人均GDP達(dá)到3000美元附近實(shí)現(xiàn)了碳排放強(qiáng)度達(dá)峰。模型8列為人均碳排放與人均GDP的回歸結(jié)果，結(jié)果表明人均碳排放在人均GDP達(dá)到35,000美元附近實(shí)現(xiàn)達(dá)峰。模型9列為碳排放總量與人均GDP回歸結(jié)果，結(jié)果表明碳排放總量在人均GDP達(dá)到48,000美元附近實(shí)現(xiàn)達(dá)峰?？傮w上來(lái)看，這7個(gè)國(guó)家的碳排放強(qiáng)度、人均碳排放以及碳排放總量與人均GDP之間的關(guān)系均呈現(xiàn)出顯著的“倒U”形態(tài)，且各指標(biāo)達(dá)峰點(diǎn)與理論部分的描述基本吻合。

表3 非OECD成員主要經(jīng)濟(jì)體回歸結(jié)果（1970—2018）

單獨(dú)從我國(guó)發(fā)展階段轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)看，1977年我國(guó)在0.8KgCO2/US$的水平上經(jīng)歷了第一次碳排放強(qiáng)度峰值，21世紀(jì)初經(jīng)歷了一輪上升過(guò)程，目前已回落到了0.62KgCO2/US$。與OECD碳排放強(qiáng)度平均達(dá)峰值為0.9KgCO2/US$相比較，以1977年為碳排放收入效應(yīng)階段S2的起點(diǎn)至今為43年，接近OECD平均45年的時(shí)間跨度。目前，我國(guó)人均碳排放水平為8噸/人，與目前OECD人均碳排放達(dá)峰時(shí)13.7噸/人平均水平還大距離。預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)人均碳排放量會(huì)超過(guò)9噸，OECD人均碳排放水平在可能降至11噸，我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰的條件是現(xiàn)實(shí)的。屆時(shí)，我國(guó)人均GDP折合為2010年不變價(jià)美元會(huì)超過(guò)15,000美元，仍然明顯低于OECD人均碳排放達(dá)峰的平均水平。過(guò)去20年，產(chǎn)業(yè)技術(shù)和可再生能源等低碳技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。但我國(guó)在2030年的人均GDP水平仍然明顯低于OECD實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰時(shí)水平，從這一點(diǎn)看，這是我國(guó)對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。不過(guò)從供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革看，2030年實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰，將對(duì)我國(guó)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，采用更多提高能源效率、減少碳排放的新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)組織方式有顯著的促進(jìn)作用，會(huì)提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行效率，也是加快生態(tài)文明建設(shè)的重大成就。

四、結(jié)論與建議

本文基于Kaya模型討論了碳排放達(dá)峰過(guò)程與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)OECD國(guó)家碳排放過(guò)程與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證檢驗(yàn)，同時(shí)與非OECD主要經(jīng)濟(jì)體進(jìn)行了對(duì)比研究。研究發(fā)現(xiàn)：第一，碳排放達(dá)峰是由碳排放強(qiáng)度、人均碳排放和碳排放總量三個(gè)順序相連倒U曲線形成的漸次達(dá)峰動(dòng)態(tài)過(guò)程。這表明碳排放水平在經(jīng)濟(jì)起飛初期會(huì)快速上升，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升碳排放水平逐漸降速并最終實(shí)現(xiàn)排放達(dá)峰。第二，實(shí)證結(jié)果支持碳排放達(dá)峰過(guò)程具有EKC式的倒U曲線的一般特征，碳排放達(dá)峰與經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段關(guān)系表現(xiàn)為，一個(gè)連續(xù)的三個(gè)拐點(diǎn)四個(gè)階段的相互關(guān)聯(lián)，達(dá)峰順序依次為碳排放強(qiáng)度、人均碳排放和碳排放總量。第三，OECD經(jīng)濟(jì)體實(shí)現(xiàn)碳排放強(qiáng)度、人均碳排放和碳排放總量達(dá)峰具有統(tǒng)計(jì)支持的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段對(duì)應(yīng)性，可以觀察到三個(gè)拐點(diǎn)間的平均時(shí)間長(zhǎng)度。與OECD比較，我國(guó)碳排放達(dá)峰在碳排放強(qiáng)度達(dá)峰后，在遠(yuǎn)低于OECD人均GDP水平時(shí)，已經(jīng)接近了人均碳排放峰值。需要綜合考慮的問(wèn)題是，目前我國(guó)碳排放強(qiáng)度超過(guò)OECD平均水平的兩倍，人口增長(zhǎng)率很低，在我國(guó)轉(zhuǎn)向質(zhì)量型增長(zhǎng)時(shí)，有可能出現(xiàn)S2和S3合并為一個(gè)階段，人均碳排放量與碳排放總量幾乎同時(shí)達(dá)峰，這是部分OECD國(guó)家也曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)的。這要求，碳排放強(qiáng)度下降速度高于人均收入增長(zhǎng)速度，從m>x>n，轉(zhuǎn)向m>n>x，碳排放增長(zhǎng)率x逼近人口增長(zhǎng)率n。加快經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)變是實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳排放強(qiáng)度更快下降的基礎(chǔ)條件，2030年我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰是經(jīng)過(guò)努力能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)。

根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，我們提出以下幾點(diǎn)建議：首先，應(yīng)重新認(rèn)識(shí)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間的關(guān)系，要堅(jiān)定地推動(dòng)我國(guó)碳排放達(dá)峰進(jìn)程。目前 有觀點(diǎn)認(rèn)為限制碳排放會(huì)損害經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。我們不否定短期內(nèi)碳排放約束會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生影響，但長(zhǎng)期來(lái)看碳排放會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)逐漸達(dá)峰，本研究也支持這一觀點(diǎn)。因此，不應(yīng)當(dāng)片面地認(rèn)為碳排放約束一定損害經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，應(yīng)該形成“減排”的統(tǒng)一共識(shí)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。其次，應(yīng)注重培育新的可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)能。歐盟在發(fā)展節(jié)能技術(shù)，提高能源效率，改變能源結(jié)構(gòu)，提高可再生能源比例方面已經(jīng)形成了領(lǐng)先并不斷擴(kuò)大的技術(shù)和體制創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)。以能源革命推進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)顛覆性革命，有可能創(chuàng)造科技革命推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的新輝煌。人類歷史上重復(fù)發(fā)生的錯(cuò)誤就是低估科學(xué)創(chuàng)新對(duì)成本降低的影響，對(duì)技術(shù)突破的心理預(yù)期過(guò)于保守，這些都需要我們轉(zhuǎn)變意識(shí)，更好得看待新技術(shù)的發(fā)展及其帶來(lái)的收益。新能源革命創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)鏈條生長(zhǎng)與延伸過(guò)程中，智能化、網(wǎng)絡(luò)化大規(guī)模計(jì)算是創(chuàng)新基礎(chǔ)，也會(huì)不斷推動(dòng)創(chuàng)新。最后，應(yīng)針對(duì)不同領(lǐng)域完善可量化政策體系。各國(guó)政府在不同領(lǐng)域的碳排放政策設(shè)計(jì)，如碳稅或碳排放配額交易等，對(duì)長(zhǎng)期增長(zhǎng)產(chǎn)生可以量化的政策效應(yīng)。例如，歐盟通過(guò)碳稅/補(bǔ)貼政策實(shí)施建筑節(jié)能減排，將碳稅與碳排放價(jià)格掛鉤從而和歐盟碳排放交易體系關(guān)聯(lián)，形成了良好的效果[17]。美國(guó)在促進(jìn)碳排放交易市場(chǎng)健康發(fā)展方面實(shí)施的一系列稅收政策在極大地激發(fā)了碳交易市場(chǎng)活躍度對(duì)同時(shí)又保障了碳排放主體稅收公平[18]。這些經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒并轉(zhuǎn)化，形成更加有利于碳排放達(dá)峰并邁向碳中和的體制機(jī)制。