Tapio脱钩指数测算方法的改进及其应用

孙 睿

（重庆大学经济与工商管理学院，重庆 400030）

一、脱钩指数及其应用研究

“脱钩”理论被广泛用于资源环境使用进程的评估。脱钩指数用于刻画“脱钩”的程度和方向，一般以GDP总量作为驱动变量，以能源消费量或碳排放量作为被解释变量，主要的判断或测度方法包括变化量综合分析法、O E C D的脱钩指数法、Tapio的弹性分析法[1]、基于完全分解技术的脱钩分析方法、I P A T模型法、描述统计分析法、计量分析法、脱钩指数组合法[5]和差分回归系数法等。根据脱钩指数的测定结果，脱钩类型可以划分为2、3、6或8种。钟太洋等对“脱钩”指数的各种测算方法及其应用给予了较详细的比较和分析[2]。

其中，由陆钟武教授基于I P A T模型提出的方法，将环境负荷下降率阈值定义为与年经济增长率相匹配的水平：

该水平仅与年均GDP的增长率有关。其中，tk是单位GDP环境负荷下降率阈值，g为年GDP增长率。相应结论是，当环境负荷下降率小于等于tk，即判定为环境负荷与经济增长“绝对脱钩”。相应的资源脱钩指数是：

表1 Tapio碳脱钩弹性指数与类型

其中，t为单位GDP环境负荷下降率。Tapio方法则针对碳排放，采用弹性形式如式(3)定义碳脱钩指数为一定期间内基期和当前碳排放的变化率与GDP变化率之比，给出了8种脱钩类型的判断准则（如表1）。准则中的判断阈值0.8和1.2是经验值。

一国或地区的能源脱钩和碳排放脱钩状态，一般理解为能源投入量（碳排放量）的增长与GDP增长趋势相脱离。采用O E C D方法的有关国际比较研究指出，日本、德国、法国、英国、意大利和加拿大已经实现矿物资源与GDP增长的绝对脱钩，德国已经实现能源绝对脱钩，德国、法国和英国已经实现C O2排放的绝对脱钩[6]。相比而言，我国的能源环境形势仍很严峻，差距很大。

根据有关研究，对我国二氧化碳排放、能源（资源）消耗与经济增长的脱钩关系及其变化的代表性结论如表2。

二、脱钩指数应用研究中存在的误区

从国内的研究现状来看，无论采用何种脱钩指数思路，对于“脱钩”概念的理解和“脱钩”指数测算方法应用仍存在明显的问题：

第一个问题，对“脱钩”概念的理解不准确：在能源和环境领域，对“脱钩”是最终产品物质重量随时间而逐渐减少以及单位最终产品产出的污染量的减少[7]。O E C D环境领域专家将“脱钩”用于形容阻断经济增长与环境污染之间的联系，或者说迫使两者变化速度不同步。进一步理解：

其一，“脱钩”概念强调的事脱钩过程的趋势性，即脱钩不是短期意义上能源消费或碳排放的随机波动和偏离，而是能在一定期间内稳定和持续地保持与经济增长趋势的脱钩（或连接）关系。

其二，“脱钩”概念在内涵上侧重于强调“脱钩”行为不是一个短期过程，而是需要一定周期和成本的调整过程。这是由于“脱钩”在短期和相对较长期间内对能源和碳排放的影响因素：如能源强度、碳强度、经济结构、经济产出规模和技术进步等的作用程度是不同的，短期中碳排放和能源消费的变动更取决于短期外部冲击和商业周期。相对于短期，有关气候政策倾向于在超过8年的长周期中发挥作用[10]。

其三，脱钩指数是一个弹性值，主要用以刻画驱动变量引致的解释变量相对变化。采用单一脱钩指数，很难说明能源或碳排放与整体经济增长趋势的脱钩关系，而是应与有关水平变量（如能源强度、碳排放强度等）相互配合解释。此外对脱钩影响因素的解释，也需结合采用因素分解和计量方法加以分析。

表2 对我国能源（资源）、碳排放与经济增长的“脱钩”状态的研究

第二个问题，脱钩指数测算方法应用不当：脱钩概念的趋势性和过程性决定了应使用相对较长考察期间内的当期和基期的样本数据来测算脱钩指数。

采用除计量方法之外其它方法的国内部分研究，均采用了环比形式的脱钩指数，即基于前后相邻年份的数据测算，很难反映较长周期内有关技术或政策影响对“脱钩”趋势的影响。由于能源环境技术或政策发挥作用时需要一定周期，相应脱钩状态判断结论就很难反映脱钩过程的相对长期和趋势性特征，也不宜直接作为不同期间和不同考察对象之间比较的依据，如同期的中、美两国能源消费或碳排放“相对脱钩”状态的含义并不相同。

表3 中国碳排放和能源消费脱钩指数测算结果

针对这些误区，应在脱钩研究中注意以下三点：

①作为弹性值的脱钩指数，应以基期样本数据作为参考基准，其形式可以是考察期内各期相对基期的递推序列值（点弹性），以反映考察期内的能源消费或碳排放水平和相应技术特征变化，细致刻画考察期内各年的脱钩状态。

②结合期间特征，采用考察期分段和测算各期间段的弧弹性值形式。例如，Tapio在研究芬兰交通领域碳排放脱钩问题分别测算得到了1970-1980年、1980-1990年和1990-2000年三个时间段的弧弹性形式脱钩指数（即交通碳排放的GDP弹性），同时也给出了交通流量的GDP弹性与交通流量的C O2排放弹性。

③即使在同一判定的脱钩状态期间内，脱钩指数值的大小和符号，仍能够反映有关变量与经济增长关联的关系程度和方向。

三、能源消费和碳排放的Tapio脱钩指数改进及其测算

1.对脱钩指数方法的改进和扩展讨论

根据前述理解和分析，选择采用Tapio方法逐年测算相对基期的脱钩指数值。首先，按照基本定义给出碳脱钩指数(ICDE，Indicator of Economical Carbon Decoupling)表达式：

其中，下标t表示当期，0表示基期。对式(4)作进一步分解变换得到：

其中，式(5)第1项即能源脱钩指数(IED，Indicator of Energy Decoupling)为：

式(5)中第2项可描述因能源结构低碳化（如低碳零碳能源应用）、能源效率与节能、能源利用清洁化和减碳技术（如C C S）等能源利用广义技术进步所导致的碳排放变化程度。

并且，文章认为应进一步对考察期间分段和测算各段脱钩指数，目的是反映碳排放和能源消费与经济增长在不同期间的脱钩特征，识别和分析相关主要影响因素。其依据是：在相对长期内，Tapio指数反映相对变动关系，在驱动变量和被解释变量呈现出相对同步的变化趋势时，会忽略和不能识别导致脱钩趋势变化的结构性影响。将针对整个考察期间的长期间测算分析与分段短期间的测算分析相结合，会有助于弥补这一不足。

该方法可称为对Tapio指数的“两阶段滚动测算”改进方法，应用要点是：首先，按照Tapio方法在长期内以固定基期为参照，滚动测算各年脱钩指数；其次，将考察期间分段，以各期前一期末年为固定基期参照，滚动测算期间段内各年脱钩指数；再次，对长短期间内的脱钩指数和脱钩曲线，结合实际进行分析，得到相关结论。该方法的可能局限包括：测算结果对基期选择比较敏感；测算涉及关键变量少，对脱钩影响因素的识别和解释不够细致。

2.脱钩指数的“两阶段滚动测算”方法应用与分析

（1）对我国能源消费和碳排放脱钩状态的测算与分析

图1 各国碳排放和能源脱钩状态（1980-2011年）

文章采用1980-2011年间中国和部分代表性国家的碳排放、能源消费和经济增长(GDP)数据，测算和比较了脱钩指数及其变化，对脱钩状态变化及其原因进行分析。其中，1980-2011年各国能源消费总量（单位：toe） 和碳排放数据来自B P公司2012年世界能源统计年鉴，进而根据我国碳排放强度减排承诺测算得到2015和2020年碳排放量；GDP采用IMF《国际经济展望报告(2013)》中各国P P P修正GDP总量及相应增长率数据（2013-2020年间年均增长率约8.38%），利用二次指数平滑法（阻尼系数 α=0.05） 预测得到 2020年我国 GDP总量 （约719647.75亿元人民币，266373.99亿美元）。

在此基础上，测算得到1980-2011年间我国、世界和其它各国的能源和碳排放脱钩指数。整个考察期间隔每5年共分成6段，其中1980-1985年和2005-2011年期间长度是6年。各子期间的测算以前一子期间末年作为参照基期。表3给出了对我国的测算结果。

应当注意的是，各子期间内指数的应用和分析，应以同期长期间的指数变化作为参照，分别进行，以识别有关影响因素在该子期间内的作用。由对我国1980-2011年期间的测算结果分析，可得以下研究结论：

第一，在整个考察期间内，我国碳排放与经济增长呈现“弱脱钩”趋势。从各子期间来看，在1986-1990年，特别是2003年后至今，经济增长增量导致的碳排放有增加趋势，应加以注意。

第二，在整个考察期内，我国能源消费与经济增长总体呈现长期“增长连接”趋势。从各子期间来看，在1986-1990年，特别是2003年后至今，经济增长增量导致的能源消费和碳排放都有增长趋势。这说明，相应期间内，增量碳排

放主要是由于能源消费的增加所引致的。

第三，在总体上，各期间内的冲击都没有形成对我国碳排放“弱脱钩”、能源消费“增长连接”总体趋势的影响。因此，应进一步加强碳减排，尤其应通过加强节能和向低能耗产业结构转型等途径来促进能源消费总量的下降。

第四，与世界平均水平相比较（图1和表4），我国能源脱钩情况略好，碳脱钩情况略差。但是，同期能源强度和碳排放强度均明显高于世界平均水平，显然有待进一步努力。

（2） 国际比较与分析

为了发现和明确我国与先进经济体的差距，印证“两阶段滚动测算”改进方法对脱钩分析和解释的有效性，文章给出世界和各国能源脱钩及碳脱钩指数变化情况（具体如图1所示）。

研究选择的国家，包括美欧日德4个发达经济体和中巴印3个新兴经济体，经济规模大，具有典型的代表性。结合测算结果可得到一些基本分析结论（如表4）。表4中，根据能源强度、碳排放强度和碳排放系数指标的序列测算得到的标准差，可以理解为一国或地区在促进能源效率、降低碳排放和促进广义碳减排技术进步等的努力。进一步深入分析，这些国家的能源脱钩和碳脱钩状态的变化，呈现出既有共同趋势又有显著差异的特征：

一是在多数代表性国家和世界总体层面上，能源强度、碳排放强度和碳排放系数持续单调下降，除中国的能源消费呈现增长连接趋势外，能源和碳排放均出现脱钩趋势，尽管程度有所不同。这一结论与现有其它脱钩研究显著不同（参见表2），说明我国节能任务很重，应加大力度推进能源消费“脱钩”政策。

同时，与其它国家相比，我国在提高能源效率和碳减排方面已经做出巨大努力，但出于资源和产业结构的碳禀赋相对较高，相关指标距离先进国家和世界平均水平仍有明显差距。除碳排放系数因素受资源禀赋特征的客观影响较大，需要加强技术进步和能源结构低碳化调整外，还应继续加大加强面向“两型”建设的经济结构调整和节能减排的力度。

印度与中国的总体脱钩趋势情况类似，除碳排放系数相近外，其能源强度和碳排放强度指标均好于我国。

二是1980年代初期，整个世界范围和主要国家均出现了明显的能源脱钩趋势，其原因是在于：在发生“石油冲击”后的一段时期内，各国均致力于能源结构转型，推进能源脱钩。其中，欧盟国家（包括德国）能源强度和碳排放强度相对最低，碳减排技术进步努力最大，在节能减排方面做出了巨大的努力和表率，表现出了能源和碳排放“双脱钩”的明显趋势。

三是由图1来看，在长周期（整个考察期间的32年）和分段期间（5年周期，6阶段）内，能源和碳排放脱钩指数曲线的变化趋势，与前述对其指数概念及其特征的定义相符。长期脱钩指数曲线相对平稳；短期指数曲线则围绕长期曲线波动，反映短期内相关影响因素的冲击影响，具有经济周期性特征。

结合各国情况来看：总体上，在长期内，除巴西和印度外各国，包括世界层面的脱钩指数曲线，都表现出碳脱钩指数长期曲线基本高于能源脱钩指数长期曲线，即经济增长对碳排放的驱动影响高于对能源消费的影响。巴西和印度的例外情况，估计应与巴西的能源结构低碳化和印度的产业结构低碳化有关。例如，2011年，巴西除油煤外的清洁能源结构占比约50%，我国约11.94%；印度GDP中服务业占比约55.72%，我国约43.35%；而对主要能源消费部门的第二产业，印度占比约26.73%，我国约46.61%，对比明显[11]。

在各子期间内，总体上，各国（除巴西、印度和日本外）的能源和碳排放脱钩曲线都表现出基本类似的变化趋势和形状，说明有关各国的能源消费和碳排放密切相关。并且，还表现出当0lt;εlt;0.8(即弱相关)时，经济增长对碳排放的正向驱动影响高于对能源消费的影响；而在εlt;0时，恰恰相反，经济增长对能源消费的负向驱动影响高于对碳排放的影响。其中，欧盟和德国表现出能源脱钩曲线明显高于碳排放脱钩情况，且基本在(-1，1)区间内和围绕0值水平波动，说明欧盟和德国的“双脱钩”政策是以能源脱钩为先导，同时促进碳排放脱钩，脱钩趋势稳定。日印巴三国则表现出对能源消费和碳排放影响交错的情况：日本2001年后逐渐出现碳排放强脱钩和能源消费强负脱钩的情况，得益于其大力推进能源结构和能源利用低碳化的政策；印度1980年代中期到1990年代中期出现“双增长连接”情况，近年来也有与经济增长有关的能源消费和碳排放趋增的趋势，其经济增量与能源投入关联相对较强；巴西的脱钩发展可分为1995年前、1995-2001年和之后的3个阶段，第2阶段以“双强负脱钩”为特征，2001年后恢复“双弱脱钩”趋势，碳脱钩趋势相对明显。

四是在2001年后的经济衰退期间，以及肇始于2007年和影响至今的金融危机期间，发达经济体能源和碳排放均表现出了“强脱钩”趋势，除日本在金融危机后在能源消费方面表现出了强负脱钩的趋势。排除经济增速下降的部份影响外，也说明发达经济体在负面经济冲击影响下，继续推进能源和碳排放脱钩政策，至少在能源和碳减排领域取得了良好的效果，有助于它们此后的经济和产业增长转型。

五是由各国长期和分段期间的脱钩指数变化趋势及其比较分析可知：推进能源消费和碳排放脱钩、降低能源强度和碳排放强度是各国的共同政策。目前，我国已经作出巨大努力，但还任重道远；能源消费和碳排放的脱钩政策效果，受经济周期和经济波动冲击影响明显，但结合“双脱钩”政策，欧美加快推进了低碳化和低能耗化的经济结构转型，日本推进了低碳化转型。同时，各国出于各自能源禀赋、产业结构和技术水平等因素的差异，其能源脱钩和碳排放脱钩政策及调整路径差异也比较明显。

由以上研究和分析可知，我国与先进经济体的差距较大，我国应大力推进能源和碳排放脱钩，特别是能源脱钩，但政策的设计和实施应结合本国的具体情况。此外，也说明了所提出的“两阶段滚动测算”改进方法对脱钩分析具有有效性和普遍适用性。

四、研究结论和展望

文章在对脱钩指数现有测算方法综述的基础上，特别结合Tapio脱钩指数测算方法，对现有能源和碳排放脱钩研究基于“脱钩”概念的理解和脱钩指数测算方法上的误区进行了辨析，提出了对Tapio指数应用的“两阶段滚动测算”改进方法。

根据上文分析得出，将该方法应用于我国能源和碳排放脱钩状态的测算，判断认为1981年后我国能源和碳排放长期处于“增长连接”状态，与国际先进水平差距显著。并且进行了国际比较和分析，说明和了与代表性经济体能源消费和碳排放的脱钩趋势及其影响因素的差异，提出了有关政策建议。同时，也印证了该方法的有效性和解释力。

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