产业结构和效率份额对碳排放的影响及关联分析

李 健，吴成霞 张吉辉

(1.天津理工大学管理学院，天津 300384;2.天津大学管理与经济学部，天津 300072)

产业结构和效率份额对碳排放的影响及关联分析

李 健1，2，吴成霞1张吉辉2

(1.天津理工大学管理学院，天津 300384;2.天津大学管理与经济学部，天津 300072)

研究产业结构对我国碳排放的影响，对寻找减排途径、实现减排目标具有重要意义。文章首先对我国三次产业和生活消费进行碳排放分析;在此基础上，采用因素分解法将碳排放强度分解为结构份额和效率份额，并利用灰色关联法研究三次产业、生活消费碳排放量与碳排放总量的关系;然后计算出1995—2009年间的三次产业的结构份额和效率份额，分析三次产业、生活消费碳排放量与碳排放总量的关联度。旨在揭示产业结构变动对碳排放的影响，指出产业机构优化升级的方向。

产业结构;碳排放强度;结构份额;效率份额;灰色关联

1 引言

工业革命以来，经济快速发展的同时，CO2排放量也急速增长。温室效应给地球带来了臭氧层空洞扩大、气候反常、土地沙漠化等全球性灾难，成为人类可持续发展进程中的重大障碍。我国在全球减排问题上按照“共同但有区别的责任”的原则，积极发展低碳经济，力争到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放量要比2005年下降40% ～45%。2011年9月出台的“十二五”节能减排综合性工作方案进一步提出了更具体的节能减排指标［1］。要完成减排指标，实现经济增长与碳排放的“脱钩”，任重而道远。

2003年英国给出低碳经济的定义之后，众多学者纷纷开展有关碳排放的研究，近年来取得的成果主要集中在以下几个方面:①碳排放的影响因素分析，如帅晶等利用协整检验分析了中国碳排放量增长的长期影响因素，并通过误差修正模型探讨了碳排放量增长的短期影响因素［2］;Chunbo Ma和David I.Stern运用对数均值迪氏分解(LMDI)法分析了1971—2003年间的碳排放强度、能源结构和经济增长对我国 CO2排放的影响［3］;G.P.Hammond和J.B.Norman对引起碳排放量下降的因素进行分解，分析了产出量变化、产业结构、能源强度、燃料和电力消费等不同因素的贡献率。②碳排放与能源消费、产业结构、经济增长等的关系研究，如虞义华等利用我国29个省市自治区1995—2007年的面板数据，选取广义最小二乘法模型，分析了二氧化碳排放强度同经济发展水平及产业结构之间的关系［5］;郑长德和刘帅采用空间计量经济学的方法对我国各省份的经济增长与碳排放之间的关系进行了实证分析［6］;Zhang Xingping，Cheng Xiaomei就我国的能源消费、经济增长与碳排放量之间的关系进行Granger因果分析［7］。③节能减排的途径与对策措施研究，如Tapio基于驱动力、压力、影响等因素建立了经济发展与碳排放的脱钩指标体系［8］;Goodall认为人的生活习惯和道德意识是目前高碳排放的重要原因之一，减排需要每个人的积极参与［9］;安伟构建了一个以产业政策为核心、税收政策和金融支持政策为两翼、法律及行政政策为保障、科技政策为先导的促进节能减排的综合性政策框架［10］;Roland Ismer和Karsten Neuhoff认为碳税边境调整(BTA)制度能够消除“碳泄漏”，是抑制温室效应最有效的国际协调办法［11］。

通过阅读文献发现，有关碳排放影响因素的研究多是针对碳排放量进行分解的，而基于碳排放强度进行因素分解的较少，本文将碳排放强度分解为结构份额和效率份额来进行研究;有关碳排放与能源消费、产业结构、经济增长等关系的研究，多采用计量经济学的方法，鉴于目前的碳排放量数据均为估算获得且计量经济学对样本数据要求较高，选取灰色关联法分析产业机构与碳排放的关联。基于1995—2009年的统计数据，通过计算与分析，指出产业结构优化升级的方向，以期为有关部门制定减排激励政策提供科学依据。

2 研究方法

2.1 碳排放分解模型

碳排放强度指的单位经济产出所产生的碳排放量，表述成公式:c=C/G。其中C为碳排放总量，单位为万吨，G为国内生产总值，单位为亿元，c表示碳排放强度，单位为万吨碳/亿元。根据三次产业结构对碳排放强度c=C/G进行分解，得到

其中，ci为第i次产业的碳排放强度，gi为第i次产业产值占国内生产总值的比重。式(1)表明，碳排放强度可以看作以各产业在国内生产总值中所占的比例为权重的各产业碳排放强度之和。因此，本文从产业结构调整和产业碳排放技术效率变化这两个方面来研究碳排放强度。令:表示第i次产业基期的碳排放强度，(n=1，2，…，N)表示第i次产业第n期的碳排放强度，则式(1)可以分解为结构份额R1和效率份额R2，其中结构份额表示为:

效率份额表示为

其中，R1和R2的计算式(2)、(3)，分别表示基期以来，产业结构变化和产业碳排放技术效率变化为碳排放强度变化提供的贡献率。式(2)中分子部分表示受产业结构变化影响而导致的碳排放强度变化量，分母代表碳排放强度的变化量;式(3)中的分子表示由产业碳排放技术效率变化而导致的碳排放强度变化量，其分母意义与式(2)相同。若R1、R2为正值，则说明其推动力与碳排放强度的变化是同向的，即其对碳排放强度的降低有促进作用;若R1、R2为负值，则说明其影响方向与碳排放强度的变化方向是相反的，即其阻碍了碳排放强度的降低［12］。

2.2 碳排放与产业结构关联模型

参考中国能源统计年鉴，将碳排放系统做出以下分类:第一产业碳排放，包括农、林、牧、渔、水利业的碳排放量;第二产业碳排放，包括工业和建筑业的碳排放量;第三产业碳排放，包括交通运输、仓储、邮政业、批发、零售业、住宿餐饮业等行业的碳排放量;生活能源消费产生的碳排放。本文设定碳排放总量为系统特征母序列，记为X0，第一、第二、第三产业和生活用能的碳排放量代表产业结构作为相关因素序列，分别记为 X1，X2，X3，X4，则

其中，i为母序列和比较序列，i=0，1，2，3，4…，n为时间序列长度。求综合关联度，分辨系数取0.5，表示对绝对量和变化速率同等关注［13－15］。

3 实例分析

3.1 数据准备

本文采用1995—2009年间的数据，原始数据均来源于历年的《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》。用不同产业的产值比重作为衡量产业结构的指标，按1995年不变价格进行换算，得到第一、二、三产业的实际GDP，单位是亿元人民币。碳排放量数据C是实物指标，单位是万吨，C1，C2，C3分别表示第一、二、三产业的碳排放量，c1，c2，c3表示各产业的碳排放强度。估算碳排放量时所用到的化石能源消费数据来自历年《中国能源统计年鉴》中的《中国能源平衡表》。各类能源的碳排放系数采用IPCC《国家温室气体排放清单指南》中的碳排放系数［16－17］。由于能源数据统计为实物消耗量，依据《中国能源统计年鉴2010》所附的“各种能源折标准煤参考系数”对能源消耗数据作了相应的换算，统一折算成标准煤。

3.2 模型计算

(1)碳排放量及碳排放强度测度。

通过查阅相关文献，综合考虑算法公认程度和变量数据来源，中国碳排放总量采用以下公式［18－19］进行估算:

其中，C为碳排放总量;E为第i类化石能源的消费量，Si为第i类化石能源对标准煤的折算系数，Fi为第i类化石能源的碳排放系数。利用式(4)，计算出三次产业和生活消费的碳排放量，单位为万吨，如表1所示。由式(1)计算出总碳排放强度c以及各产业碳排放强度ci。

(2)碳排放强度分解。

基于1995—2009年间的相关统计数据，利用式(2)和式(3)分别求出1996—2009年结构份额和效率份额，计算结果如表2所示。按照三次产业分类，进一步对各年的结构份额和效率份额进行内部分解。

(3)灰色动态关联分析。

根据表1所示的碳排放估算值，计算出灰色综合关联度。通过建立1995—2009年我国三次产业、生活消费碳排放量与碳排放总量的关联动态矩阵［20］，考察三次产业、生活消费碳排放量动态演进过程，揭示不同时间段内，我国三次产业、生活用能碳排放量相对于全国碳排放总量的关联顺序，计算结果如表3所示。

3.3 计算结果分析

(1)碳排放总量逐年上升，2003年之后，增长加快。第二、三产业与总量趋势相近，第一产业和生活消费碳排放量波动较小。不同产业的碳排放强度差别较大，第一产业单位GDP的碳排放量在0.18万吨碳/亿元左右，第三产业单位GDP的碳排放量在0.20万～0.38万吨碳/亿元，第二产业单位GDP的碳排放量是第三产业的8倍左右。虽然各产业碳排放强度在某些年份略有上升，但整体上仍呈下降趋势，第三产业年平均下降4.01%，下降幅度最大;其次是第二产业，年均下降3.83%;第一产业年均下降幅度最小，仅为3.03%。长期以来，由于可再生能源的开发使用尚未形成规模，矿物燃料一直是能源消费的主体，再者，传统的经济结构范式仍未突破，碳排放强度较高的第二产业依旧主导着国民经济的命脉，因此碳排放总量持续上升。

表1 1995—2009年我国碳排放量(单位:万吨碳)

表2 1996—2009年结构份额和效率份额

表3 三次产业、生活消费碳排放关联动态矩阵

(2)从表3的计算结果可以看出，1996—2009年，结构份额累计为147.59%，年平均贡献率为10.54%;效率份额累计达1252.41%，年平均贡献率为89.46%，约为结构份额贡献年均贡献率的9倍。从效率份额和结构份额内部看，第二产业是影响碳排放强度的最主要因素，第一产业影响最小。第三产业的结构调整不断阻碍碳排放强度的降低，仅2005年和2008为正值，而第三产业的效率份额多为正值，对减排有促进作用。究其原因，我国不断地加大科技研发投入，并积极与先进国家合作引进节能技术，确保效率份额对碳排放强度下降有持续的促进作用。而整体产业结构易受到宏观经济政策的影响，如2005年12月，国家发展改革委颁布了《产业结构调整指导目录》，按照鼓励类、限制类及淘汰类对行业划分，2006年整体产业结构处于调整期，阻碍了碳排放强度的降低。

(3)由表3数据可知，1995—2009年间第二产业一直是影响碳排放量的主导因素，第三产业居其次，第一产业和生活消费的关联度顺序有所变化，生活消费关联度持续增长，逐渐超越第一产业成为影响碳排放总量的第三大因素，第一产业对碳排放总量的影响逐渐减弱。2000年以来，钢铁、汽车、石化等重化工业发展迅速，导致中国第二产业碳排放量维持在较高水平。与此同时，与发达国家相比，我国通讯、金融、计算机、网络等高科技含量的低碳排放强度产业发展还比较滞后，第三产业整体水平不高。因此，产业碳排放特征与整体经济结构特征呈现出一致性，二、三产业内部的优化升级依旧是减排的工作重点。

4 结论

(1)本文基于我国1995—2009年的统计数据，对我国三次产业碳排放强度变化中的结构份额和效率份额进行了实证测算。结果表明1996—2009年间，第二产业的效率份额平均达到了79.25%，消除了产业结构变化导致碳排放强度上升的影响，从而整体上推动了碳排放强度持续下降。碳排放技术效率的提高为推动碳排放强度的下降做出了主要贡献，产业结构调整的贡献值较小。充分挖掘产业结构调整对节能减排的潜力，不断提高结构因素的贡献率，使其成为推动我国碳排放强度降低的重要推动力。针对碳排放强度高于全社会平均水平的高碳产业，适当降低其产业产值占GDP比重，从而降低该产业的碳排放强度;针对碳排放强度低于全社会平均水平的低碳产业，合理提高其产业产值占GDP比重，能使该产业的碳排放强度进一步下降，从而实现通过产业结构调整来控制各产业的碳排放的目的。

(2)利用估算获得的1995—2009年碳排放量数据，测算三次产业结构、生活消费碳排放量与碳排放总量的灰色动态关联度，其研究结果与因素分解结论一致，即:第二、三产业依旧是影响碳排放总量的两大主要因素。因此要重视第二产业内部结构调整，大力推进清洁生产和提倡循环型工业运营模式，充分利用太阳能、水能、风能等自然资源，构建完整的生态产业体系，进一步实现第二产业发展与碳排放“脱钩”。同时，也要高度重视第三产业的优化调整，积极发展具有技术密集、人才密集、单位产出碳排放较低的特点的高技术服务业。

生活用能的碳排放量虽然影响较小，但是整体上呈上升趋势，也应该引起足够的重视，运用网络、报纸、电视等传媒渠道进行宣传，倡导健康文明的适度消费，并制定相关的政策法规，严格控制生活用能的碳排放量。

［1］国务院办公厅 .“十二五”节能减排综合性工作方案(EB/OL).http://www.gov.cn/zwgk/2011－09/07/content_1941731.htm，2011 －09 －22.

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(责任编辑 胡琼静)

The Impact of Industrial Structure and Efficiency Share on Carbon Emissions

Li Jian1，2，Wu Chengxia1，Zhang Jihui2
(1.School of Management，Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China;2.School of Management and Economics，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

It is important to study the impact of industrial structure on carbon emissions and carbon emission intensity in China.This paper analyzes the characteristics of carbon emissions and carbon emission intensity respectively.Based on that，using the factor decomposition method，the carbon emission intensity is decomposed into structure share and efficiency share.The paper studies the correlation of industrial and living carbon emissions and total carbon emissions using the way of grey correlation method，calculates the industrial structure share and efficiency share from 1995 to 2009.The paper analyzes the correlation of industrial and living carbon emissions and total carbon emissions，reveals the impact of industrial structure changing on carbon emissions，and proposes the orientation of industrial structure optimization.

Industrial structure;Carbon emission intensity;Structure share;Efficiency share;Grey relation

F203;F206

A

教育部人文社会科学研究规划基金项目(11YJA630046)，天津市工业和信息化发展“十二五”规划重点课题资助项目(2010－KT－009(2))。

2011－10－10

李健(1963－)，男，河北河间人，管理学博士，教授，博士生导师;研究方向:低碳经济，循环经济与生态工业工程。