我国产业结构的低碳化转型——基于碳效益率和产业协调性的投入产出分析

程永伟

（北京物资学院，北京 101149）

伴随环境问题的全球化和严重化，低碳经济理念被广泛接纳和普及。而产业结构以其对经济社会的基础性影响被视为实现低碳经济的关键所在，通过调整和升级产业结构促进整体经济向低能耗、低污染、低排放转变，也是我国当前节能减排工作的重要方向。很多学者开展了相关研究:何建坤等（2009）［1］分析了碳生产率的增长率、国别比较和影响因素，认为提高碳生产率是我国协调经济发展与应对气候变化关系的根本途径;徐大丰（2010）［2］通过计算碳排放影响力系数提出了上海市产业结构的调整策略;刘红光等（2010）［3］研究了中国经济结构调整的碳排放敏感性，指出对外贸易以及建筑业等行业的经济活动是我国碳排放的主要根源;张雷等（2011）［4］建立了产业结构、能源消费和碳排放联动模型，认为产业结构演进决定能源消费增长的基本走向，推动结构节能减排是中国低碳经济发展的必由之路;姚西龙等（2011）［5］利用转换份额分析法测度了技术进步和结构变动对工业碳生产力的作用，认为我国1999—2009年期间的工业结构效应与碳生产力呈负相关关系。这些研究对于了解我国产业结构的碳排放情况、内因以及影响机理提供了便利，但视角却局限于碳生产率的单要素变动并以此作为结构减排的主要根据。而在现实情境中，我国自节能减排工作全面推行以来，尽管基本上实现了减排目标，但面临的多元化、深层次阻力日益突出，节能减排的隐性和显性成本升高已成必然。其主要症结在于结构减排具有多目标性，单纯考虑碳排放的产值效益显然不够，社会就业、可持续发展等同样举足轻重，尤其是对于我国这样一个人口众多、经济发展水平相对较低的国家而言，如何在产业转型过程中兼顾经济、社会和环境效益无疑意义重大。

现有文献也有对产业结构和社会就业的关系研究［6］，［7］，通过借鉴碳生产率来计算碳就业率，而将两者合并考虑进行结构减排分析的还很少见。本文首先运用效用理论构造碳效益率，改变以往碳生产率仅考虑GDP的不足，将就业供给也作为结构减排的重要驱动因素，并针对各产业部门最终需求结构调整对经济发展的可持续性影响，采用产业协调性定量测度结构减排导致的长周期经济增长波动。在基于我国2007年投入产出表进行实证分析基础上，计算得到了既可以提高产业碳效益又能够促进产业协调发展的结构减排方案，为我国“十二五”发展期间高效推进节能减排、大力促进产业低碳化转型提供决策参考。

一、研究方法

1.碳效益率

碳效益率是对碳生产率的拓展（也有文献称之为碳生产力），表示单位碳排放所创造的GDP、就业供给等综合效益。在实际节能减排中，例如，制造业等行业虽然碳生产率相对较低，但它对劳动力的吸纳能力却比较高，用碳效益率替代碳生产率来确定结构减排的目标行业显然更贴近国情。但是，经济增长和社会就业的重要性在不同发展阶段、不同行业会有所区别，那么，以何种方式将碳生产率与碳就业率合并为碳效益率呢?

碳就业率是指单位碳排放的就业量，而各行业就业量一般使用投入产出表中劳动者报酬与该行业职工平均工资相除得到。本文采用效用理论思想，用行业职工平均工资的δ（1≤δ≤0）倍来衡量单位就业量比较于经济增长的重要程度，即:

其中，U（L）表示单位就业量相比于经济增长的效用值，是行业职工平均工资。

在产业结构减排中存在两类碳效益率，一类是行业碳效益率，表示各行业在一定时期内单位碳排放产生的综合效益，反映该行业的低碳化水平;另一类是由于某行业结构调整对其他行业以及整体经济造成的碳效益影响，为了区分可称之为“碳效益影响力系数”，它和传统投入产出分析中的影响力系数相似，但除了取决于完全需要系数矩阵之外，还受到各行业单位产值的增值率系数、就业率系数 （用劳动者报酬表示）以及碳排放系数q i的影响。

行业碳效益率计算公式如下:

其中，完全消耗系数矩阵B=（1－A）－1，A是投入产出表中各部门的直接消耗系数矩阵，也称为技术经济结构;F j是各部门的最终需求量。由该式可知，在一定的技术经济结构下，各行业的碳效益率只取决于该行业单位产值的增值率、就业率和碳排放率，与最终需求结构无关。

而碳效益影响力系数计算的是各部门单位最终需求变动引起的整体经济GDP、就业量和碳排放变动比例关系，它不同于行业碳效益率的横向加和而是进行列项加和，其计算公式如下:

需要说明的是，碳效益影响力系数不等于整体经济碳效益率的变动量，它主要用来反映各部门结构减排的效率，其值越大表明结构调整所引起的碳排放量越小，而增加的GDP、社会就业等综合效益越高，相应产业的比重升高将推动整体经济的碳效益率升高。

2.产业协调性

现有文献往往根据各部门碳生产率的高低来判断其结构减排的优先权，认为碳生产率高的行业理所当然地应优先发展，在产业结构中应占据更高比重。但是，由于经济所处阶段受到技术经济结构限制，要求产业结构保持相应的有序协调，否则不仅难以实现单纯提高目标产业比重的预期，还会降低原有产业结构的协调性并使得潜在的经济增长难以为继。对于我国现阶段经济发展特征，这种结构减排的两难问题尤为明显。因此，本文的结构减排不仅考虑碳效益影响，还要考虑对产业结构协调性以及经济可持续增长的影响。

关于产业结构协调性的研究已经比较成熟［8－14］，这些研究都采用技术经济结构A来计算最优的产业结构X':

经证明，在所有特征根中一定存在唯一的实特征根λ，并且其他特征根的绝对值或模均不大于它。该特征根被称为A的主特征根，与其对应的特征向量经归一化后即为最优产业结构。主特征根和最优产业结构将随着技术经济结构的变动而变动。当国民经济处在最优产业结构时，最终需求结构与产业结构相同，各部门投入产出高度一致，经济系统进入可持续、自循环的发展“大道”。

如果将本期增加值全部投入到下一期进行扩大再生产，并且排除外来投资、自然灾害等系统外因素，则产业结构达到最优时的潜在GDP增速γm为（－1）为整体经济的平均增值率），当实际产业结构X与最优产业结构X'发生偏离，GDP增速将从最快增速逐步下滑，并且下降速率将随着偏离度的加大而加快。为便于分析，本文根据这些特性将GDP增速γ（θ）关于产业结构偏离度θ的函数定义为:

此外，各部门的产值变动主要取决于最终需求结构、技术经济结构和产能扩大三个因素，而技术经济结构在短期内变动较小且其变化规律具有客观性，产能扩大则只是在原有产业结构基础上的同比例放大，因此，本文所研究的产业结构调整指的是最终需求的结构调整，研究两个目标产业的最终需求比重发生对应调整时，所引起的整体经济碳效益率、结构协调度以及潜在GDP增速的变动情况。

二、实证研究

1.数据来源与处理

投入产出表在我国是每隔五年编制一次（尾数逢2、7年份，中间年份会有相应的延长表），而我国在《京都议定书》中承诺“2020年单位GDP的碳排放强度相比2005年降低40%～45%的自主性减排目标”，因此，本文主要选取国家统计局公布的2007年投入产出表进行实证分析，并与该年份的《中国能源统计年鉴》（分行业煤炭、原油、天然气消费总量）合并拓展为29部门的经济—能源—碳排放投入产出表。而各类能源的碳排放系数则采用国家发展和改革委员会能源研究所的数据（2003）。同时，本文设定，即单位就业供给的效用值等于该行业职工平均工资。本文计算均在EXCEL和MATLAB软件中完成。

2.实证结果与分析

图1显示了我国1992—2007年间整体经济的碳效益率，并利用公式（3）计算了各年份由于产业结构偏离所造成的GDP潜在增速放缓幅度。由此图可以看到，除2005年有小幅回落外，我国产业碳效益率呈逐年上升趋势，而结构偏离所造成的GDP增速放缓除了2002年有较大反弹外，基本呈下行趋势，表明我国产业结构的协调性在稳步提升，而2002年的反弹主要受两方面因素影响:一是该年份技术经济结构较为合理，其潜在的最优GDP增速达到最高值为23.8%，比其他年份平均高出3.5个百分点;二是该年份制造业等产业增速放缓导致产业结构失调加剧，使得潜在GDP增速难以有效释放。

通过结构调整来提高我国产业的碳效益，首先，需要计算各部门的碳效益影响力系数，结果如表1所示。从表中可以看到，农林牧渔业、批发零售业和住宿餐饮业等传统的第一、第三产业碳效益影响力最高，例如，农林牧渔业每增加1单位最终需求，在产生1吨碳排放的同时也将带来4.55万元的GDP及就业综合效益。而能源工业如电力热力生产供应业、石油加工炼焦及核燃料加工业等行业的碳效益影响力最低，每增加单位碳排放仅能创造0.23万元和0.46万元的综合效益。如果仅以此表为依据，则将投资等生产要素从碳效益影响力低的行业转入碳效益影响力高的行业即可提升我国整体经济的碳效益率，但这是否可行?例如，能源工业尽管碳效益影响力低，但它为其他行业发展提供了必要的能源支持，显然不可偏废。

表1 2007年我国各部门的碳效益影响力系数（H2 i，万元/吨）

图2中显示了我国2007年实际产业结构与合理产业结构之间的偏差。从总体来看，共有13个部门实际产值比重低于合理产值比重，而这些部门均集中在工业部门，除食品制造及烟草加工业、交通运输设备制造业等轻工业部门产值比重偏高外，煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业等重工业及能源工业产值比重均有待提高，而这些工业部门的碳效益影响力是普遍较低的。例如，电力热力生产供应业的碳效益影响力在所有部门中最低为0.23万元/吨，但它的实际产值比重仍比合理产值比重相差5.7个百分点，凸显了提升产业碳效益与优化产业结构之间的矛盾，那么，在产业结构调整当中能否两者兼顾呢?

为便于分析，本文设定2007年各部门之间对应调整最终需求0.5个百分点，并计算由此造成的整体经济碳效益率及潜在GDP增速变动，得到两个数值均大于零的22个合理调整方案，如表2所示。在这22个调整方案中，共有煤炭开采和洗选业、石油加工炼焦及核燃料加工业等6个调出部门，其中，非金属矿物制品业（部门编码13）和建筑业（部门编码26）所占方案最多，分别占到5个和10个合理调整方案。对照表1可知，这两个部门的碳效益影响力系数均较低，分别排在第24位和第16位，而图2显示了他们的实际产值比重均高于合理产值比重，尤其是建筑业偏高了近7.5个百分点，其过快发展大大挤占了其他行业的发展潜力。而在调入部门方面则有石油和天然气开采业、金属矿采选业等14个部门需要提高最终需求比重，这些部门除了交通运输、仓储和邮政业以外均为工业部门，其中，制造业部门占到78.6%，说明2007年我国技术经济结构偏重于第二产业尤其是制造业发展。

在碳效益率变动方面，所有方案的平均碳效益率变动为0.0032万元/吨，其中，石油加工炼焦及核燃料加工业向化学工业（部门编码11－12）的对应调整促使碳效益提升最高为0.0093万元/吨，而所占方案最多的建筑业对应调整平均碳效益提升0.0018万元/吨。在潜在GDP变动方面，所有方案平均促进潜在GDP增速加快0.0176个百分点，其中，非金属矿物制品业向化学工业（部门编码13－12）的对应调整所引起的潜在GDP增速加快最高为0.0285%，建筑业对应调整可以使潜在GDP增速平均加快0.0184个百分点。

调整最终需求结构一般从消费、投资和净出口三个方面展开，而资本等生产要素往往从增值率低的行业流向增值率高的行业，因此有必要将增值率变动考虑到上述合理方案中。经计算“11－12”、“13－3”等9个部门调整方案满足增值率从低到高流动的要求，为区分起见称之为“最优调整方案”，见表2中标注方案。对于这些方案还可以进一步综合碳效益率及潜在GDP增速的变动幅度，效果最显著的前三个最优方案分别为“建筑业－石油和天然气开采业”（部门编码26－3）、“非金属矿物制品业－石油和天然气开采业”（部门编码13－3）、“建筑业－交通运输仓储和邮政业”（部门编码26－27）。而建筑业作为调出部门仍然占到最多的最优方案为5个，作为调入部门的石油和天然气开采业（部门编码3）、化学工业（部门编码12）则分别有2个最优方案，这表明，通过降低建筑业最终需求比重，提高能源工业及服务业最终需求比重可以较好地促进我国产业结构的低碳化转型。

如果上述最优方案均能顺利实施，则在相同条件下2007年我国将减少碳排放6 084万吨，整体经济碳效益率提高0.0493万元/吨，促进单位GDP碳排放强度相比2005年多下降2.42%，并使得我国产业结构偏离度减小1.26，从而促使潜在GDP增速多释放0.16个百分点。同时，随着碳排放强度和产业结构得到优化，短期内结构调整所引起的GDP及就业变动负面影响将逐步消除，我国产业结构最终将跃迁至碳效益及协调性更高的低碳化水平。

表2 2007年促进碳效益率及潜在GDP增速提升的产业结构调整方案

三、结论及政策建议

产业结构调整是完成我国2020年减排目标、实现产业升级与低碳化转型的重要途径。本文针对当前研究偏重碳生产率而忽视社会就业、产业协调发展问题，采用效用理论将碳生产率与碳就业率合并为碳效益率，并构建了基于产业协调性的经济增长函数以及碳效益影响力系数。在此基础上，主要针对我国2007年投入产出表提供的数据进行实证分析，得出的主要结论及政策含义如下:

1.我国1992—2007年间整体碳效益率基本呈现逐年上升趋势，而产业结构失调所引起的潜在GDP增速放缓则相对波动较大

计算2007年各部门碳效益影响力系数结果显示，第一产业最高为4.55万元/吨，第二产业最低为1.44万元/吨，第三产业介于两者之间为2.43万元/吨。在所有部门中，石油和天然气开采业、电力热力生产供应业等能源工业的碳效益影响力较低，分别排在第13位和第28位。通过进一步比较实际产业结构与合理产业结构的偏差发现，2007年共有13个部门产值比重偏低，而这些部门却都集中在碳效益影响力较低的工业部门，反映出提升产业碳效益与优化产业结构之间的矛盾。

2.对部门间对应调整最终需求的测算显示，共有22个结构调整方案可以同时提升整体经济的碳效益率及潜在GDP增速

在这些方案中，作为调出部门的非金属矿物制品业和建筑业所占方案最多分别为5个和10个方案，而作为调入部门的制造业部门最多占到了所有方案的78.6%。这些方案可以使我国整体碳效益率平均提高0.0032万元/吨，使潜在GDP增速加快0.0176个百分点。此外，共有9个合理方案同时满足最终需求从增值率低的行业向增值率高的行业流动条件。而这些方案的顺利实施，需要各部门从消费、投资和净出口三个方面作出响应，并从最终需求的存量和增量两个层面来推进生产要素的相应流动。因此，政府部门应当积极制定政策措施，引导资源向那些能够提升碳效益和产业协调性的行业转移。同时，生产部门之间应当加强合作与衔接，来共同应对结构调整过程中可能出现的人力资源供给、结构性失业等多方面、多层次衍生问题。

3.本文结论主要建立在2007年的投入产出表数据，并假设了技术经济结构、能源消费强度和产能规模等其他条件相同

然而在较长周期内，这些要素均会发生变动，尤其是技术经济结构变动将导致各部门增值率、就业率以及最优产业结构本身发生变动，也就是经济发展“大道”将会发生弯曲、最优均衡路径会产生迁移［12］。因此，本文所得到的最优方案应当是动态的而非静态的，在运用到实际工作中时应当作出灵活调整。此外，本文仅计算了最终需求对应调整0.5个百分点时的情况，而事实上在各部门的结构调整中存在诸多“临界点”，一旦越过这些临界点，原来的最优方案可能会变成次优方案甚至不再满足碳效益率和潜在GDP增速同时提升的条件，因而还需要合理地把握结构调整的力度。如果将技术经济结构、能源消费强度等变动因素考虑进来，则本文研究还可以对我国未来的减排实效以及产业低碳化演进路径进行预测和灵敏度分析，这都将在以后的工作中完成。

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