碳排放阶段划分与国际经验启示

王萱 宋德勇

(华中科技大学经济学院，湖北 武汉 430074)

当前中国的减排是一种“相对减排”，即碳强度的减排。有研究机构估计，中国将在2020－2050年间出现排放峰值，而中国官方首次预估碳排放峰值在2030－2040年之间［1］。这就意味着从当前的“相对减排”通往碳排放量的“绝对减排”，还需要再走二三十年甚至更长的路。如何走好这段路，如何协调经济发展和碳减排之间关系，无疑是眼下值得深思与研究的一个重要课题，更是决定将来中国低碳转型命运的关键问题。为此，本文将重点引入“碳生产率”概念，将控制CO2排放和促进经济增长两个目标有机结合起来。

碳生产率概念于1993年由Kaya和 Yokobofi提出［2］，被定义为一段时期内国内生产总值(GDP)数量与同期CO2排放量之比，等于碳强度的倒数，反映了单位CO2排放所生产的经济效益。Beinhocker等［3］全面阐述了碳生产率的内涵及其结构性演进，指出碳生产率将经济发展与CO2排放有机地联系在一起。虽然碳生产率与碳强度在数量上是倒数关系，但两者存在本质区别。谌伟等［4］研究了上海市工业碳排放总量与碳生产率关系，并建议将碳生产率指标纳入上海市工业低碳化发展的政策制定中去。潘家华［5］指出碳生产率是从经济学的角度将碳作为一种隐含在能源和物质产品中的要素投入，衡量一个经济体消耗单位碳资源所带来的相应产出，可与传统的劳动或资本生产率相比较。碳生产率遵循在一定的技术水平条件下，以最少的碳资源投入获得最大的产出，碳排放成为社会经济发展的一种投入要素和约束性指标。未来的竞争不是劳动生产率的竞争，也不是石油效率的竞争，而是碳生产率的竞争。因此，从碳生产率角度研究低碳经济意义重大，然而，国内外关于碳生产率的研究仍不多见。

另外，众多研究表明发达国家在经济增长的进程中，能源消耗碳排放是有规律可循的［6］。他山之石，可以攻玉。目前很多发达国家碳排放都已跨过峰值点，从“相对减排”到“绝对减排”，在不同的环境和背景下走出了形形色色的道路，积累了很多宝贵的发展经验，研究这些国家的发展历史，可以为我国的发展提供客观而可靠的理论依据。为此，本文从现有的文献出发，着力探寻经济发展中碳排放总量与碳生产率的演变规律，并结合数据勾勒出主要发达国家1850－2010年的碳排放发展轨迹，为明确我国碳排放发展阶段及进一步实现低碳经济提供有意义的参考与借鉴。

1 经济发展过程中碳排放的变化曲线与阶段划分

1.1 碳排放的倒U型曲线

自从Grossman和Krueger［7］首次提出环境库兹涅茨曲线后，众多学者也开始研究碳排放与经济增长的曲线关系，即 CO2的库兹涅茨曲线(简写为 CKC)是否存在。“CKC假说”表明在经济发展的初始阶段，CO2排放将随着经济的增长而增加，而当经济进一步发展并达到某个门槛水平之后，CO2排放将随着经济的增长而下降。围绕“CKC假说”是否成立，国内外学者进行了大量的研究。例如，Selden和Song［8］、Marzio Galeottia 等人［9］认为存在CKC，但是Agras和Chapman［10］，Richmond和Kaufmann［11］，He和Richard［12］等均发现并不存在 CKC。林伯强、蒋竺均［13］利用 CKC，研究了我国 CO2排放的拐点，并进行了预测。韩玉军、陆旸［14］则认为收入水平不同的国家有着不同类型的CKC。

如果“CKC假说”成立，那么这就意味着碳排放与经济增长的一种倒U型关系，而这种倒U型关系既表现在碳强度上，又表现在碳排放总量上，而且碳强度的峰值点要比碳排放总量的峰值点先出现。

1.2 碳生产率的正U型曲线

从生产角度考虑，碳是一种隐含在能源和物质产品中的要素投入，碳排放空间是比劳动力、资本等更为稀缺的要素［16］。而目前的研究更多是从环境的角度考虑问题，强调碳排放作为产出的附属物及对环境造成的影响。

假设一个经济的产出函数是柯布——道格拉斯生产函数的情形，引入碳要素投入后，生产函数为:

其中Y表示总产出，C表示碳要素投入，K表示资本投入，L表示劳动投入，A表示技术水平。假设每种生产要素都是必不可少的、二阶可导的、满足稻田(Inada)条件［16］，则碳要素与资本、劳动这些要素有着相似的特征，即:碳投入越大、产出越大，而碳的边际生产率递减。

然而，“CKC假说”表明当经济进一步发展并达到某个门槛水平之后，碳排放将随着经济的增长而下降，碳排放与经济增长逐渐脱钩，经济产出与碳要素投入的比值(即碳生产率)将会上升。由于碳排放和碳要素投入是同一事物的两面，这意味着碳要素投入不可能无节制地增加下去，而是会随着经济的增长先增加到一定门槛水平后再下降。

因此，基于“CKC假说”，无论是从“碳生产率数值上等于碳强度的倒数”这个层面理解，还是从碳生产率本身蕴含的经济学含义考虑，随着经济发展，碳生产率呈现出先降后升的正U型关系，而且碳生产率的最低点恰好是碳强度的峰值点。

1.3 碳排放的阶段划分

将经济发展中碳排放的倒U型曲线和碳生产率的正U型曲线放在一个图形中(见图1)，我们可以将经济发展过程中的碳排放大致分为“三个阶段”:

第一阶段:碳排放积累期。即碳强度峰值点出现之前的阶段，也是经济发展的初始阶段。此时，收入水平和碳排放水平整体较低，碳生产率不断下降，碳强度和碳排放总量都在不断增加。

第二阶段:碳相对减排期。即碳强度峰值点出现之后，碳排放峰值点出现之前的阶段。此时，收入水平和碳排放水平整体都有了很大提升，碳生产率开始不断上升，碳强度开始不断下降，而碳排放总量继续增加。

第三阶段:碳绝对减排期。即碳排放峰值点出现之后的阶段。此时，收入水平已经很高，碳生产率继续上升，碳强度继续下降，而碳排放总量也开始不断下降。这个时期，经济增长与碳排放实现了脱钩。

对照图1，从“相对减排”通往“绝对减排”的过程正是对应A峰值点和B峰值点之间的阶段，而这个阶段承前启后，是至关重要的一个阶段。无论是“相对减排”还是“绝对减排”，碳生产率始终保持增长的态势。

2 主要发达国家的碳排放轨迹与经验启示

2.1 主要发达国家的碳排放轨迹

本文选取美国、日本、英国、法国、德国、澳大利亚、西班牙、荷兰等主要发达国家作为分析对象，据CDIAC数据统计，在19－20世纪，这八个国家的碳排放累计总量占全球累计排放的2/3以上，具有足够的研究价值和代表意义。为了在较长时间段中全面地考察各主要发达国家碳排放的演变规律，我们考察的样本期从1850－2010年，长达161年。

图1 碳排放的三个阶段Fig.1 the three stages of carbon emissions

本文所述的能源消耗碳排放，是指一国在样本时间段内包括煤炭、石油、天然气等全部化石燃料在本国境内使用所产生的CO2排放量。而所用到的碳排放数据主要来自美国能源部CO2信息分析中心(CDIAC)数据库，有关各国人口、GDP历史数据则均来自于荷兰格罗宁根增长与发展中心(GGDC)数据库，其中GDP数据是基于1990年国际美元给出的。

从时间趋势上来看，八个国家的碳生产率整体呈现出一种正U型，而碳排放整体呈现出来的则是倒U型曲线的前半部分，美国、德国、英国、荷兰的碳生产率和碳排放变化趋势见图2。

结合各个国家的人均GDP水平，我们可以绘制出各个国家的碳排放轨迹，基本上与图1相似，其中，英国尤为明显(见图3)。

为了更精确地检验这些国家的碳排放轨迹，本文对8个国家1850－2010年碳生产率、碳排放总量以及人均GDP的数据进行面板回归。估计方程分别为:

图2 英国1850－2010年碳排放轨迹Fig.2 Carbon emissions track of the United Kingdom in 1850－2010

图3 部分发达国家碳生产率和碳排放变化趋势Fig.3 the trends of Carbon productivity and carbonemissions in some developed countries

式中，下标i和t分别表示各国和时期，α0和α1为常数项，εit和it为误差项，ln cbit表示取对数后的碳生产率，ln carbonit表示取对数后的碳排放量，ln pgdpit表示取对数后的人均收入水平。

如果存在碳生产率的正U型曲线，则(2)须满足条件:

如果存在碳排放的倒U型曲线，则(3)须满足条件:

考虑到各国的固定不可测因素，同时为了控制时期的差异，以及个体间的异方差性，本文在对回归方程(2)、(3)进行估计时采用了个体固定效应、时期固定效应以及怀特跨国家的协方差调整，结果见表1。

表1 估计结果Tab.1 Estimating result

可以看出，β0的值为－11.534，λ0的值为0.692，满足条件(4)，所以存在碳生产率的正U型曲线;而β1的值为10.039，λ1的值为－0.535，满足条件(5)，所以存在碳排放的倒U型曲线。

2.2 主要发达国家碳排放的历史阶段

从碳排放的“三个阶段”来看，美日英等八个国家都经历了碳生产率的底点，进入或通过了碳排放的相对减排阶段。英、荷、德、法四个国家则率先跨过了碳排放的峰值点，日本、美国、西班牙三个国家近年来也相继达到了碳排放的峰值，澳大利亚的碳排放仍有增加的空间，因此，这些国家除了澳大利亚基本上都进入了碳排放的绝对减排阶段(有关指标见表2)。

而在“三个阶段”中，第二阶段(即相对减排阶段)承前启后，是至关重要的一个阶段。能否顺利跨过相对减排阶段，直接决定着低碳经济能否实现。从时间先后顺序来看，英国早在1883年就进入了第二阶段，荷兰、美国、德国相继于1913、1917年迈出了相对减排的步伐，法国1930年，日本、西班牙则到20世纪70年代，澳大利亚最晚到1982年。从时间跨越长短来看，英国耗费了88年，荷兰66年，美国则多达90年，德国62年，法国49年，日本、西班牙均仅为31年。从与碳生产率的联系来看，英国、荷兰、美国、德国进入相对减排阶段时间较早，但进入时碳生产率水平不高，整个阶段碳生产率平均水平不高，结果花费较长的时间走出这个阶段;而日本、西班牙较晚进入相对减排阶段，但进入时碳生产率水平较高，整个阶段碳生产率平均水平较高，结果仅花费31年就跨进了绝对减排阶段的门槛。

表2 各国碳排放的发展阶段Tab.2 Stages of the Carbon emissions in different countries

2.3 主要发达国家的经验启示

归纳主要发达国家的碳排放变化规律，分析这些国家所经历的碳减排道路，有助于我国站在发展与减排双重压力下，汲取经验，启迪思路，积极探索契合中国国情的低碳经济发展之路。

2.3.1 认清形势，努力提升碳生产率水平

发展低碳经济的核心在于提高碳生产率［17］，从主要发达国家碳排放的三大阶段来看，第一阶段是碳生产率下降的阶段，这个时期碳排放与日俱增;第二、三阶段是碳生产率上升的阶段，碳排放上升到顶点后下降。从第二阶段开始到第二阶段结束，是从“相对减排”通往“绝对减排”的关键阶段，碳生产率有明显的提升，如英国从1883年的1.44美元/kg碳提升到1971年的3.39美元/kg碳，日本从1973年的4.60美元/kg碳提升到2004年的8.01美元/kg碳。而且这个阶段的长短与起始年份的碳生产率水平直接相关，碳生产率水平越高，第二阶段经历的时间就越短。而碳生产率反映了经济增长与碳排放之间的依存关系，影响经济增长和碳排放的因素都会影响到碳生产率，这些因素包括经济发展水平、产业结构、能源消费结构、能源利用效率、消费方式等。我国进入第二阶段的碳生产率水平(2.35美元/kg碳)较低，当前碳生产率水平更是远远落后于主要发达国家。因此，从各种影响因素入手，大幅度提高碳生产率水平，是我国从“相对减排”通往“绝对减排”的重要突破口。

2.3.2 乘势而上，充分发挥经济后发优势

从历史来看，英美德等国家较早进入了碳排放的第二阶段，碳生产率起点低，第二阶段经历时间长，累积碳排放量较大。而日本、西班牙等国家较晚进入碳排放的第二阶段，反而有效地利用了英美德等国的先进技术和设备，同时大力开发新能源，充分发挥其经济发展中的“后发优势”，有效降低了累积碳排放，缩短了碳排放周期，形成了“高增长、短周期、低排放”的低碳发展模式。我国在1978年才进入碳排放的第二阶段，比日本、西班牙还要晚几年，碳生产率的起点比英美德高，大可学习日本、西班牙等国的历史经验，在引进并学习国外先进技术的同时，大力鼓励自主研发和企业创新，充分发挥“后发优势”，抓住机遇，乘势而上，在低碳领域培育竞争优势，实现跨越式发展。

2.3.3 遵循规律，制定合理有效的减排目标

目前全球主要发达国家大致都已进入或刚进入碳排放的第三阶段，碳生产率已上升到一个较高水平，碳排放总量处在下降过程中，对于这些国家而言，绝对量减排已成现实目标。而我国仍处于碳排放的第二阶段，拿法国类比，法国第二阶段初始碳生产率水平为2.78美元/kg碳，第二阶段历时49年，而我国第二阶段的初始碳生产率水平要比法国低一些，走完第二阶段预计也得50年以上。这意味着，我国未来几十年里仍将处于第二阶段，未来碳排放仍会伴随经济增长而上升。所以，对我国而言，实现绝对量减排仍不现实，我国首要目标应是降低碳排放的峰值，减少不必要的排放，缩短碳排放周期，尽快跨过相对减排阶段，尽早进入绝对减排阶段。因此，准确判断自身所处的碳排放阶段，据此合理制定产业政策和减排计划，切不可急于求成，违背历史规律。

3 结论及研究方向

3.1 结论

本文从现有的文献出发，基于环境库兹涅茨曲线研究了经济发展过程中碳排放与碳生产率的变化规律，进而提出了碳排放积累阶段、碳相对减排阶段和碳绝对减排阶段的三大阶段划分办法。美国、日本、英国、法国、德国、澳大利亚、西班牙、荷兰等八个主要发达国家1850－2010年的历史数据很好地验证了这一变化规律，并且这些国家都经历了碳生产率的底点，除澳大利亚外它们都已进入或刚进入碳排放的绝对减排阶段。从“相对减排”通往“绝对减排”，这些发达国家经历的时间或长或短，与相对减排阶段起始年份的碳生产率水平和整个阶段的碳生产率平均水平有着较强的联系。我国正处于且未来几十年里仍将处于碳排放的相对减排阶段，起步较晚，起点不高，当前碳生产率水平较低。汲取他国经验，发挥本国特色，充分利用后发优势，大幅度提高碳生产率水平，是我国从“相对减排”通往“绝对减排”、进一步发展低碳经济的关键所在。

3.2 本文的局限性及进一步研究方向

本文对碳排放的阶段划分是建立在CO2的库兹涅茨曲线(即CKC曲线)假说基础上，而CKC假说是否成立仍有争议。本文对西方八个主要发达国家的研究进一步佐证了这一假说，但不能断言这些发达国家的变化规律也同样适用于包括中国在内的广大发展中国家。另外，从“相对减排”通往“绝对减排”，提高碳生产率是关键，本文的研究揭示了碳生产率的重要作用，但没有揭示碳生产率增长的具体原因。因此，研究不同阶段碳生产率增长的国家差异与影响因素，深入挖掘国外发展经验、探索本国特色减排路径，将是今后进一步的研究方向。

References)

［1］渠慎宁，郭朝先.基于STIRPAT模型的中国碳排放峰值预测研究［J］.中国人口·资源与环境，2010，20(12):10－15.［Qu Shenning，Guo Chaoxian.Forecast of China’s Carbon Emissions based on STIRPAT Model［J］.China Population，Resources and Environment，2010，20(12):10－15.］

［2］Kaya Y，Yokobori K.Environment，Energy and Economy:Strategies for Sustainability［M］.Delhi:Bookwell Publications，1999.

［3］Beinhocker E，Oppenheim J，et al. The Carbon Productivity Challenge:Curbing Climate Change and Sustaining Economic Growth［EB］. http://www. Mckinsey.com/mgi/publications/Carbon-Productivity，june，2008

［4］谌伟，诸大建，白竹岚.上海市工业碳排放总量与碳生产率关系［J］.中国人口.资源与环境，2010，20(9):24－29.［Chen Wei，Zhu Dajian，Bai Zhulan. Research on Relationship between Industrial Carbon Emissions and Carbon Productivity in Shanghai［J］.China Population Resources and Environment，2010，20(9):24－29.］

［5］潘家华，庄贵阳.低碳经济的概念辨识及核心要素分析［J］.国际经济评论，2010，(4):88－101+5.［Pan Jiahua，Zhuang Guiyang.Clarification of the Concept of Low-Carbon Economy and Analysis of its Core Elements［J］.International Economic Review，2010，(4):88－ 101+5.］

［6］张晨栋，宋德勇.工业化进程中碳排放变化趋势研究:基于主要发达国家1850－2005年的经验启示［J］.生态经济，2011，(10):24－28.［Zhang Chendong，Song Deyong.Carbon Emissions Trends in Industrialization Process:Based on the Data of Major Developed Countries 1850 to 2005［J］.Ecological Economy，2011，(10):24－28.］

［7］Grossman G M，Krueger A B.Environmental Impacts of A North American Free Trade Agreement［J］.NBER Working Paper，1991.

［8］Selden T，Song D.Environmental Quality and Development:Is There A Kuznets Curve for Air Pollution Emissions?［J］.Journal of Environmental Economics and Management，1994，27(2):147－162.

［9］Galeotti M，Lanza A.Reassessing the Environmental Kuznets Curve for CO2Emissions:A Robustness Exercise ［J］.Ecological Economics，2006，57(4):152－163.

［10］Agras J，Chapman D.A Dynamic Approach to Environment Kuznets Curve Hypothesis［J］.Ecological Economics，1999，28(2):266－277.

［11］Richmond A K，Kaufmann R K.Is There A Turning Point in the Relationship between Income and Energy Use and/or Carbon Emissions?［J］.Ecological Economics，2006，56(2):176－189.

［12］He J，Richard P.Environmental Kuznets Curve for CO2in Canada［R］.Cahier de recherche/Working Paper 09－13，2009.

［13］林伯强，蒋竺均.中国二氧化碳的环境库兹涅茨曲线预测及影响因素分析［J］.管理世界，2009，(4):27－36.Lin Boqiang，Jiang Zhujun. China’s Carbon Environmental Kuznets Curve Prediction and Influence Factors Analysis［J］.Management World，2009，(4):27－36.］

［14］韩玉军，陆旸.经济增长与环境的关系:基于对CO2环境库兹涅茨曲线的实证研究［J］.经济理论与经济管理，2009，(3):5－11.［Han Yujun，Lu Yang.The Relationship between Economic Growth and Environmental Quality:An Empirical Test on the Environmental Kuznets Curve of CO2［J］.Economic Theory and Business Management，2009，(3):5－11.］

［15］潘家华，张丽峰.我国碳生产率区域差异性研究［J］.中国工业经济，2011，(5):47－57.［Pan Jiahua1，Zhang Lifeng.Research on the Regional Variation of Carbon Productivity in China［J］.China Industrial Economics，2011，(5):47－57.］

［16］Inada K I.On the Stability of Growth Equilibria in Two-sector Models［J］.The Review of Economic Studies，1964，31(2):127－142.

［17］王永龙.我国高碳发展模式下的碳生产率增长分析［J］.经济学家，2011，(9):36－41.［Wang Yonglong.Carbon Productivity Growth Analysis for Our Country under the High Carbon Development Model［J］.Economist，2011，(9):36－ 41.］

［18］何建坤，苏明山.应对全球气候变化下的碳生产率分析［J］.中国软科学，2009，(10):42－47.［He Jiankun，Su Mingshan.Carbon Productivity Analysis to Address Global Climate Change［J］.China Soft Science，2009，(10):42－47.］

［19］周五七，聂鸣.碳排放与碳减排的经济学研究文献综述［J］.经济评论，2012，(5):144－ 151.［Zhou Wuqi，Nie Ming.A Review on Economic Studies of Carbon Emissions and Carbon Abatement［J］.Economic Review，2012，(5):144－151.］

［20］涂正革.中国的碳减排路径与战略选择:基于八大行业部门碳排放量的指数分解分析［J］.中国社会科学，2012，(3):78－94.［Tu Zhengge.Strategic Measures to Reduce China’s Carbon Emissions:Based on lndex Decomposition Analysis of Carbon Emissions in Eight lndustries［J］.Social Sciences in China，2012，(3):78－94.］

［21］彭斯震，张九天.中国2020年碳减排目标下若干关键经济指标研究［J］.中国人口·资源与环境，2012:22(5):27－31.［Peng Sizhen，Zhang Jiutian.Study on Key Macro-economic Factors and lndexes in Context of China’s Goal of Carbon Intensity Reduction［J］.China Population，Resources and Environment，2012，22(5):27－31.］

［22］周伟，米红.中国碳排放:国际比较与减排战略［J］.资源科学，2010，32(8):1570－1577.［Zhou Wei，Mi Hong.China’s Carbon Emissions:International Comparison and Mitigmion Strategies［J］.Resources Science，2010，32(8);1570－1577.］

［23］王刚.美国与欧盟的碳减排方案分析及中国的应对策略［J］.地域研究与开发，2012，(4):142－145，160.［Wang Gang.Analysis of Carbon Emission Reduction Plans of US and EU＆Coping Strategies of China［J］.Areal Research and Development，2012，(4):142－145，160.］