贸易增长、国际生产分割与CO2排放核算：产业vs.产品

赵忠秀,裴建锁,闫云凤

（1.对外经济贸易大学国际经济贸易学院,北京 100029；2.首都经济贸易大学经济学院,北京 100070）

贸易增长、国际生产分割与CO2排放核算：产业vs.产品

赵忠秀1,裴建锁1,闫云凤2

（1.对外经济贸易大学国际经济贸易学院,北京 100029；2.首都经济贸易大学经济学院,北京 100070）

国际生产分割影响碳排放核算的准确性。之前研究集中在讨论产业部门的效应,本文从产品“蕴含”（embodied）污染的角度进行分析。依据最新可获得的投入产出表数据,考虑加工贸易,利用改进的结构分解模型（SDA）,本文研究了我国温室气体排放的影响因素。结果表明：出口的迅猛增长造成了大量的污染排放（剔除加工贸易的影响）；其次,排放强度的大幅度降低有效地缓解了环境压力,但生产技术变化的方向、最终消费的高速增长使得节能减排的压力巨大。从产品“蕴含”污染的角度,建筑业的扩张对CO2排放影响明显,2002年至2007年间对该产品的消费贡献了28%的CO2排放增幅。因此,应加强技术进步的减排作用,诸如大力推广绿色建筑等。

生产分割；投入产出表；结构分解模型；排放强度；产业政策

1 引言

气候变化是全球面临的挑战。Stern[1］估计了及时采取措施所能带来的全球性的福利以及任其发展所带来的可能的灾难；IPCC（政府间气候变化专门委员会,Intergovernmental Panel on Climate Change报告提供了另一种解读。当前,对于温室气体排放责任的核算主要有两种方式,以京都议定书为代表的生产者核算准则,以及与之对应的消费者核算准则,而两者的差别等于贸易所蕴含的污染物差异[2］。在生产者核算准则下,随着全球化程度的加大,签署京都议定书的发达国家有动机将污染严重的企业通过投资或者其他方式转移至法律法规相对较欠缺的发展中国家,与之相对应的理论为“污染避风港”（Pollution Haven）假说[3］。Peters和Hertwich[4］的研究显示,出口生产造成了大量的污染物的排放,比如2001年约有22%的CO2是因为出口生产所引致。

投入产出技术在能源消耗和污染排放的相关研究中发挥了重要的作用[5-12］。由于我国官方统计数据尤其是污染物排放数据比较欠缺,这也使得不同研究学者基于不同的方法对所用排放数据进行估计,以至于研究的可比性和透明性比较差。而我国为实现“十二五”规划中的节能减排目标,需要制定相应的政策和制度。显然,提供政策建议需要建立在翔实的数据以及合适的模型基础上。如此一来,对历史数据的考察就成为必不可少的步骤之一。吴振信等[13］发现我国碳排放量和经济增长间呈现倒U型特征,产业结构调整是影响低碳经济发展的重要因素。本文将就CO2排放增长的影响因素为研究对象,以期得出合意的政策建议。

在比较静态分析中经常用到的模型主要有两种[14-15］：其一,结构分解分析（Structural Decomposition Analysis,SDA）模型,结合了行业层面数据以及投入产出表；其二,指数分解（Index Decomposition Analysis,IDA）模型,主要应用行业层面数据。从宏观经济运行以及数据可获得性的角度考虑,本文采用SDA模型,它的核心思想是：将某一变量的变化定量成其各个组分的变动之和,从而分别得出每个组分对该变量变动的贡献率[16-17］。本文的贡献主要有三点：（1）理论方法上,提出了一类新的SDA分解技术,对于产业政策的制定更具指导性；（2）对前期数据的处理,尤其关于加工贸易中的来料加工贸易（Processing with Customer's Materials,PCM）,在此基础上提出了区分贸易方式的投入产出模型[18］；（3）研究应用了基于比较成熟的CO2排放估计方法得出的数据,使得该文得出的结论稳健性强。

2 模型、方法与数据

2.1 模型与方法

考虑我国的投入产出表,其形式为竞争型（进口）投入产出表,即国内品和进口品未加以区分。记Z为国内和进口产品从部门i到部门i的中间产品流量矩阵；F为国内对所有（包括国内生产和进口）产品最终需求矩阵（包括：农村居民消费、城镇居民消费和政府消费；总固定资本形成和存货变化）,元素为fiq；e为出口向量；m为进口向量；x为总产出向量。

由基本的投入产出方程（矩阵形式）：

其中,i为求和向量；定义A为投入产出技术系数,其元素aii=ziix。

将A带入式（1）并求解,可得：

为了反映国内投入产出关系,首先需要拆分进口品。当前常用的方法为应用比例性假定进行拆分,定义t为自给系数向量,其元素由ti=1-mi/（zi·+fi·）得出,其中zi·表示对元素zii的所有i求和,fi·表示对元素fiq的所有q求和。在该假定下,进口产品在同一部门以固定比例投入,这个比例对中间需求和最终需求是相等的。实际上,投入产出模型中的国内投入系数取决于自给系数（等同于贸易系数）和投入产出技术系数。

然而,以上计算并未考虑我国的特殊情况：加工贸易[19］。其中加工进口分为两种形式,来料进口（PCM）和进料进口（Processing with Imported Materials,PIM）,来料加工不改变产权,国内仅赚取加工费。由于自1995年以来加工贸易占到了我国贸易总量的一半左右,考虑到来料加工的特殊性,而投入产出表中的进出口数据来自海关（有出口值大于总产出的情况！）,在进行比例性假定拆分时需要注意剔除这一部分数据的影响[20-21］。因而,自给系数的计算表示为：ti=1-（mi-）/（zi·+fi·）,其中为部门i的来料进口。

经过以上处理,式（2）可改写为：

即mPCM应该从原始投入产出表中剔除[22］。

经过以上处理,可得如下（非竞争型）投入产出表表示：

表1 扩展的考虑加工贸易的包含排放的非竞争型投入产出表

定义u为排放强度向量,其元素由ui=pix给出,则污染排放量的核算可表示为：

最终消费和出口分别可进一步区分为结构和总量,定义B为国内最终消费结构,其元素biq= fiq/f·q；δf为消费总量矩阵,其元素由=f·q给出。类似的,定义be为出口结构向量,元素为=/e；δe为出口总量,等于。从而,式（4）和式（5）可改写为：

从以上两式可以看出,污染排放的水平由排放强度u,自给系数t,技术水平A,最终消费结构B和消费水平δf,以及出口结构be和出口总量δe等七个因素决定。在文献中比较常见的是在式（6）的基础上进行分析,即对产业效应进行分析；而式（7）反映了具体产品所蕴含的污染排放,由此可知,基于此类分析的产业政策建议应该建立在对式（7）分析的基础上。

在比较静态分析中,常用的方法之一是基于投入产出模型的SDA方法。该方法广泛应用于各类政策研究,如国民收入变化研究,劳动生产率变化研究,能源使用研究等。Dietzenbacher和Los[7］针对SDA分解的非唯一性,给出了折衷方案,即两极分解方法。考虑如下算例：假设C=SN,记基期为0,报告期为1；则C1=S1N1以及C0=S0N0。为了核算C的变化,可写为：

式（9）等式右边的过渡项表示保持N在报告期,仅S变化会引致的C的变化量；类似的,式（10）等式右边的过渡项意思是保持S在报告期,如果N变化会引致C多大程度的变化。由该例可以看出分解方式的非唯一,即对交叉项的处理的不同会得出不同的结果,通过取式（9）和式（10）的算术平均值,可将ΔC的变化表示成ΔS和ΔN的变化。由这个例子作为出发点,污染排放可进行如下的分解。

从报告期开始,以式（6）为例,对式（7）的分解原理相同：

De Haan[23］研究发现,任意一组对称的分解方式取平均值都可以得到很好的近似。显然,式（11）-式（17）的过渡项可两两销去,从而使整个等式恒成立。由式（17）可以得出排放强度对排放量增长的贡献：即给定报告期的经济结构、消耗结构等,采用基期的排放强度所带来的排放变化；式（12）给出了其他条件不变的情况下,仅生产结构（投入产出技术系数）变动所引致的排放变化。类似的,式（13）核算了自给系数（等同于贸易系数）变动对排放量的影响；式（14）核算了国内最终消费结构变动对排放量的影响；式（15）核算了国内最终消费量变动对排放量的影响；而式（16）和式（17）分别给出了出口结构和出口总量分别对排放量变化的影响。对应于报告期,同样可以从基期开始进行分解分析；在实际计算中,可取算术平均。

2.2 数据处理

本文的投入产出表数据应用了国家统计局编制的1992年、1997年以及2002年序列表,序列表均调整为2000年价格。另外,本文应用双缩减法（Double-Deflation Method）将2007年投入产出表调整为2000年价格。即本文应用了1992年至2007年的全部基准表,该时期跨越了“八五”计划至“十一五”规划。排放数据则以Peters等[24］为基础,构造了1992年、1997年和2002年的投入产出表CO2排放数据；另外,刘轶芳等[10］提供了基于Peters[24］方法估计的2007年CO2排放数据。加工贸易数据来源于海关统计。经过处理,得到了具有相同产业部门分类的28部门投入产出序列表,并扩展了加工贸易和CO2排放数据。

3 实证结果

3.1 总体结果

显然,从1992-2007能源消耗强度（u）持续降低。以2002-2007年为例,能耗强度的贡献率为-127%,意味着其他因素保持2002年的情况下,采用2007年能耗强度系数,排放量将减少1.27倍。换言之,如果仅能耗强度发生变化,2002-2007的CO2排放总量应减少3341Mt。三个时间段的结果都说明了能耗效率的提高,显示我国在能源利用上的效率进步（Peters[24］得出了类似的结果）。

与此相反,持续增长的消费和出口抵消了效率提高延缓的污染增长。比如仅消费总量的提高会使得1997-2002污染排放增加2.5倍于实际水平；仅出口的增加会使得该时间段排放翻番。然而,令人诧异的是技术系数的变动引致了更多的CO2排放。这实际上部分源于国内对污染治理的相对较宽松的法律法规,使得一些产业向下竞争（Race-To-The-Bottom）。然而,毋庸置言,产品之间和行业之间的影响因素差异可能比宏观层面表现出来的更大,这就需要微观层次即对产业或产品的考察。

3.2 产品“蕴含”排放增长的原因辨析

如前所述,无论是排放量还是影响机理,产品与产品之间差异巨大。本文区别于其它研究,从产品蕴含污染的角度进行分析。表3列出了2002年至2007年、1997年至2002年以及1992年至1997年,三个时间段的SDA分解结果。限于篇幅,仅列出了对增幅贡献最大的前六种产品,从贡献率比例可以看出这些产品较好的代表了整体排放的影响因素。同时,为了比较,表4给出了采用传统的行业SDA分析的结果,表格的设计方式与表3相似,即仅给出了前六个行业。

首先,三个时间段主要污染产品种类变化较大,而且2002-2007较多产品为高污染产品,因为前六个产品仅占总排放增加的67%（其他两个时间段几乎都是100%,反映了高污染产品比较集中）。而且随着时间发展,越来越多的机电产品“蕴含”的污染在增加。而这些产品中污染的增长无一例外的与出口（出口结构以及出口总量）密切相关。意味着出口结构的变化偏向污染较大的产品,而污染较大产品的海外需求增加较大。以2002-2007为例,前六个产品中,五个产品为机电产品（高新技术产品）,其中通信设备、计算机及其他电子设备制造业产品“蕴含”污染的增加几乎全部来自于出口结构调整（110%）和出口总量增加（124%）,除了能耗系数的降低（-102%）,技术进步（-44%）对降低其污染物含量起到了非常重要的作用。从环境的角度出发,对机电产品非但不应出口退税,应该对其征收排放税。

其次,建筑业产品蕴含的污染对CO2排放增长的贡献率一直很高。实际上,这反映了很长一段时期以来,我国在发展过程中的一个环境代价,因为建筑业是典型的消耗大量建筑材料如水泥钢筋等产品的行业。因而,建筑业产品蕴含的污染对我国CO2排放的增长贡献较大。具体到影响因素,三个时间段共同的特征是,排放强度大大降低了碳排放,但技术进步的方向导致更多的碳排放以及消费需求总量增加导致的排放增长,后两者远远超过了排放强度所避免的污染。尤其是2002-2007,排放强度的提高（-152%）完全被消费需求的增长（151%）所抵消,而技术变动的方向（反映了中间投入品的使用结构）偏向于大幅度拉高该产品所蕴含的碳排放（贡献率131%）。可以估计,4万亿投资等大规模基建投资有可能带来更多的污染,避免的方法在于能否改善中间投入品的结构,使得技术变动减少该产品蕴含的CO2。但这需要追溯到更源头的中间投入品,如水泥、钢材、电力等。根据经济学目标原理（Targeting Principle）,减少建筑业产品的碳排放可以考虑对其征收排放税,从而迫使该行业的厂商主动寻求环境友好型的技术和中间投入品结构。

表2 宏观经济层面分解结果

表3 产品蕴含CO2排放增长的SDA分析（前六种贡献率最大的产品）:1992-2007

事实上,上述分析是从需求的角度进行的污染排放核算。短期而言,从需求的角度分析的一个优势是,可以辨别最重要的污染品（给定生产技术等条件,需求影响了产出水平）。因此,对于政策制定而言,对建筑业、通用及专用设备制造业等产品征收排放税有利于控制其排放水平（类似的,高污染的产品通常也是高能耗的产品）,而且可以达成“十二五”规划提出的节能减排目标。此外,从供给的角度,以建筑业为例,其投入品包括电力、建筑材料（如玻璃、陶瓷等非金属矿物制品）等,这些投入品的污染物“蕴含”量很大程度上决定了建筑业产品的污染物含量。因此,接下来我们将采用传统的SDA分析方法（公式6）作对照分析。

表4给出了基于传统SDA分析的产业CO2排放增长核算。与高污染产品的分布不同,高污染行业比较集中的分布于数个行业（前六个行业贡献了大约100%）。考虑到我国的煤电现状,电力、热力的生产和供应业的排放贡献率最高便不足为奇。而且有四个行业：电力、热力的生产和供应业；金属冶炼及压延加工业；运输仓储业；玻璃、陶瓷及其他非金属矿物制品业,一直以来是高排放的行业。不难发现,这些行业基本上都是能源或原材料行业。以2002-2007为例,除了煤炭开采和洗选业的能耗效率降低（55%）之外,其他行业均得益于排放强度的降低,这反映出了煤炭行业的粗放式发展。

而技术变动的方向导致了更多的排放,这反映了行业之间缺乏对投入结构优化的动力,也意味着有效产业政策的缺失。

结合产品“蕴含”的污染物SDA分析,可以得出如下政策建议：（1）以产品“蕴含”污染为准则,征收排放税（Targeting Principle）,从而促使厂商寻求更有效率的投入结构；（2）以行业污染为标准,从源头推进技术创新和清洁能源利用技术等,从而达到环境友好型发展的目标。显然,这两种分析方法得出的政策建议有所不同,考虑到产业政策制定更多的是针对产品,对产品“蕴含”的污染物SDA分析更为合适。

表4 产业CO2排放增长的SDA分析（前六位贡献率最大的行业）:1992-2007

4 结语

考虑到国际生产分割对我国经济的影响,文章首先对加工贸易数据进行了处理,这在污染排放增长核算的分析中尚属首次,同时提出应改善我国在国际生产分工中的位置（比如综合考虑机电产品出口的经济收益和环境代价）。其次,以政策制定为导向,提出了一类新的SDA分解方法,分析了产品“蕴含”污染的核算,从而为行业政策（尤其是排放税问题）的制定提供了数据支持。最后,文中针对不同的高污染产品提出了具体的建议。

具体而言,出口的迅猛增长造成了大量的排放（剔除加工贸易的影响）；其次,我国排放强度的大幅度降低有效地缓解了环境压力,但生产技术变化的方向、最终消费的高速增长使得节能减排的压力巨大。从产品“蕴含”排放的角度,建筑业产品是典型的“高排放”产品,其原因在于投入结构中多为高排放原材料,如建筑材料（钢筋、水泥）。由经济学目标原理可知,降低该产品排放的最好办法是对其征收排放税,从而迫使其厂商寻求更有效率更环保的技术和投入品。其他高排放的产品包括：通用、专用设备制造业；金属冶炼及压延加工业；电气机械及器材制造业以及通信设备、计算机及其他电子设备制造业。

对于行业而言,电力行业的高排放源自对煤炭的高度依赖,因而治理的源头应该是借鉴国际清洁能源技术以降低上游行业的排放。未来的研究可着重于考察排放税实施对经济和环境的综合影响,从而得出最优税率。同时,随着我国在全球产业链中作用的加强,如何进一步通过进出口改善环境也是一个值得研究的问题。

[1］Stern H.Stern review on the economics of climate change[M］.London,UK：Her Majesty's Treasury, 2006.

[2］Serrano M,Dietzenbacher E.Responsibility and trade emission balances：An evaluation of approaches[J］.Ecological Economics,2010,69（11）：2224-2232.

[3］Copeland B,Taylor M S.North-South trade and the environment[J］.Quarterly Journal of Economics,1994, 109（3）：755-787.

[4］Peters G,Hertwich E.CO2embodied in international trade with implications for global climate policy[J］.Environmental Science and Technology,2008,42（5）：1401 -1407.

[5］Lenzen M J,Murray F,Sack F,et al.Shared producer and consumer responsibility-theory and practice[J］.Ecological Economics,2007,61（1）：27-42.

[6］Lin Boqiang,Sun Chuanwang.Evaluating carbon dioxide emissions in international trade of China[J］.Energy Policy,2010,38（1）：613-621.

[7］Dietzenbacher E,Los B.Structural decomposition techniques：Sense and sensitivity[J］.Economic Systems Research,1998,10（4）：307-23.

[8］沈利生,唐志.对外贸易对我国污染排放的影响——以二氧化硫排放为例[J］.管理世界,2008,（6）：21-29.

[9］夏炎,杨翠红,陈锡康.基于可比价投入产出表分解我国能源强度影响因素[J］.系统工程理论与实践,2009,29（10）：21-27.

[10］刘轶芳,蒋雪梅,祖垒.低碳约束下我国贸易结构的合理性研究[J］.管理评论,2010,22（6）：106-113.

[11］张为付,杜运苏.中国对外贸易中隐含碳排放失衡度研究[J］.中国工业经济,2011,（4）：138-147.

[12］闫云凤,赵忠秀.中国对外贸易隐含碳测度研究[J］.国际贸易问题,2012,（1）：131-142.

[13］吴振信,谢晓晶,王书平.经济增长、产业结构对碳排放的影响分析——基于中国的省际面板数据[J］.中国管理科学,2012,20（3）：161-166.

[14］Rose A.Input-output structural analysis of energy and the environment[Z］.In Van Den Bergh.Handbook of environmental and resource economics.Northampton, MA：Edward Elgar,1999：1164-1179.

[15］Levinson A.Technology,international trade,and pollution from US manufacturing[J］.American Economic Review,2009,99：2177-2192.

[16］Rose A,Casler S.Input-output structural decomposition analysis：A critical appraisal[J］.Economic Systems Research,1996,8（1）：33-62.

[17］Miller R,Blair P.Input-Output analysis：Foundations and extensions[M］.Cambridge：Cambridge University Press,2009.

[18］刘遵义,陈锡康,杨翠红.非竞争型投入占用产出模型及其应用——中美贸易顺差透视[J］.中国社会科学, 2007（5）：91-103.

[19］Feenstra R,Wei Shangjin.Introduction to“China's growing role in world trade”[Z］.NBER Working Paper 14716,2009.

[20］Dietzenbacher E,Pei Jiansuo,Yang Cuihong.Trade, production fragmentation,and China's carbon dioxide emissions[J］.Journal of Environmental Economics and Management,2012,64（1）：88-101.

[21］张友国.中国贸易含碳量及其影响因素——基于（进口）非竞争型投入-产出表的分析[J］.经济学（季刊）, 2010,9（4）：1287-1310.

[22］Peters G,Webber C,Guan Dabo,et al.China's growing CO2emissions-A race between lifestyle changes and efficiency gains[J］.Environmental Science and Technology,2007,41（17）：5939-5944.

[23］De Haan M.A structural decomposition analysis of pollution in the Netherlands[J］.Economic Systems Research,2001,13（2）：181-96.

[24］Peters G,Weber C,Liu Jingru.Construction of Chinese energy and emissions inventory[R］.Working Paper,Norwegian University of Science and Technology, Trondheim,2006.

Trade Growth,International Fragmentation,and China′s CO2Growth 1992-2007：The Product-cause Perspective

ZHAO Zhong-xiu1,PEI Jian-suo1,YAN Yun-feng2
（1.School of International Trade and Economics,University of International Business and Economics,Beijing 100029,China；2.School of Economics,Capital Universty of Economics and Business,Beijing 100070,China）

When accounting for the growth of carbon dioxide,international fragmentation needs to be taken into account.Different from previous studies,which focus on the industry effect,it is proposed to investigate the issue from the perspective of product-cause,i.e.the changes due to the production of certain final goods（either for domestic consumption or for export）.By adapting the latest available input-output（IO）data taking into account the processing trade,and by utilizing modified structural decomposition analysis（SDA）model,this paper studies the causes of China's CO2emissions growth so as to provide industrial policy suggestions.It is found that,the substantial reduction of coefficients of emissions helped to release environmental pressure,yet the change of technical coefficients,the rapid growth of final uses and export worsened the situation.To enhance the capacity of reducing the emission intensity,new technology such as the so-called“green building”should be promoted.

international fragmentation；input-output table；structural decomposition analysis（SDA）；coefficients of emissions intensity；industry policy

C94；F74；X196

A

1003-207（2014）12-0011-07

2013-03-23；

2013-07-09

国家自然科学基金资助项目（41205105,71103066）；教育部哲社重大课题攻关项目（11JZD025）；对外经济贸易大学优秀青年学者培育计划资助（2013YQ01）

赵忠秀（1966-）,男（汉族）,江苏人,对外经济贸易大学副校长,教授,研究方向：国际贸易理论与政策.