低碳约束下湖南省产业结构优化研究

谢锐　刘岑婕　屈晓翔

摘要在湖南省“十二五”规划工业产业节能减排的背景下，如何在碳减排目标的基础上，实现产业结构优化，成为湖南省面临的重大挑战.本文构建低碳约束下湖南省主导产业选择指标体系，计算并选取湖南省无低碳约束和有低碳约束下的主导产业.进一步，本文设计无低碳约束、弱低碳约束和强低碳约束三种情景模拟，分析不同的低碳约束条件对湖南省主导产业选择的影响.本文结论如下：1）无低碳约束条件下，湖南省主导产业包括有色金属冶炼及压延加工业等碳生产力较低的行业，低碳约束条件下，湖南省主导产业包括食品制造业等碳生产力较高的行业.这表明，考虑低碳约束条件，湖南省主导产业由碳生产力较低的行业向碳生产力较高的行业转变.2）情景模拟结果表明，一些传统支柱型产业仍是湖南省产业结构优化中需重点发展的产业，且随着低碳政策的深化和节能减排目标的扩大，战略性产业如医药制造业成为主导产业，在产业结构优化中发挥中坚作用.

关键词低碳约束；产业结构优化；主导产业

中图分类号F426 文献标识码A

AbstractIn the background of industrial energy conservation in the Hunan “Twelfth Five Year Plan”， how to achieve the industrial structure optimization on the basis of carbon reduction becomes a major challenge in Hunan Province. We developed the leading industries index system under low carbon constraint. Then， we selected the leading industries without carbon constraint or with low carbon constraint. This paper also designed three scenario simulation——without carbon constraints， weak carbon constraint and strong carbon constraint——to analyze how different carbon constraints influence the choice of the leading industries in Hunan Province. The conclusions are as follows：1） Without carbon constraint， the leading industries in Hunan are industries with lower carbon productivity like nonferrous metal smelting and rolling processing industry. Under low carbon constraint， the leading industries in Hunan are industries with high carbon productivity like food manufacturing industry. It suggests that the leading industries are changing from lower carbon productivity industries to industries with higher carbon productivity under low carbon constraint.2） The results of scenarios simulations show that some traditional pillar industries are still the key industries in Hunan industrial structure optimization. Along with the deepening of low carbon policy and energy conservation and emission reduction goals， strategic industries such as pharmaceutical manufacturing industry become dominant industries， and play a leading role in the industrial structure optimization.

Key wordslowcarbon constraints； industrial structure optimization； the leading industries

1引言

近年来，全球气候问题日益凸显，制约着各国经济的可持续发展，成为各国经济发展面临的严峻挑战.2011年，中国的一次能源消费首次超过美国，成为世界第一能源消费国，直接导致碳排放压力增大.在“十二五”规划中，中国对发展低碳经济提出了两个目标，一是发展现代产业体系，积极发展战略新兴产业，提高产业核心竞争力，力争到2020年战略新兴产业增加值占国内生产总值的比例达15%左右；二是树立低碳发展理念，以节能减排为重点，加快在各产业内建立环境友好、资源节约的生产方式.这意味着在未来近十年里，如何在低碳约束下优化产业结构成为产业发展的重大挑战.

然而，湖南省2011年工业增加值占地区生产总值的比重为41.30%，工业行业能耗占总能耗69.56%，工业产业依然是湖南省经济发展的第一推动力，且仍处于“高耗能、高排放、高污染”的发展模式.2001-2011年，湖南省工业能源消费的碳排放量整体上呈现上升趋势，从2001年的29 468.65万吨增长到2011年的72 798.69万吨，10年增长了2.47倍，年均增长14.70%，且在2003-2009年间，湖南省工业行业单位产值碳排放量超过全国平均水平.2012年湖南省国民经济和社会发展统计公报中数据显示，湖南省规模以上工业行业中，有色金属冶炼及压延业、化学原料和化学制品制造业等六大重点高耗能行业增加值占全部规模以上工业的31.50%，但其综合能耗却占到规模以上工业的90%以上.王腊芳和朱丹等（2014）1研究发现，长株潭地区传统的“高投入、高消耗、高产出、高污染”的发展方式维持了较长时期的经济快速增长，伴随着长株潭两型社会的建设，势必要求进行产业结构优化.Peter（2008）2、鲍健强（2008）3认为产业结构优化是发展低碳经济的有效方法，在低碳经济下调整产业结构，限制高排放产业的市场准入水平，有利于低碳产业的发展.由于主导产业具有产业关联度高、带动系数高等特点，对产业结构的优化具有重大影响.因此，产业结构优化的核心是科学选择和有效推动主导产业的发展.

经济数学第 31卷第4期

谢锐等：低碳约束下湖南省产业结构优化研究

本文通过构建以规模、效率、发展潜力、低碳四类指标为基础的湖南省主导产业选择指标体系，结合湖南省2003年、2007年、2011年工业行业数据、碳排放数据，运用WeaverThomas模型方法，选取无低碳约束和低碳约束下湖南省主导产业，并通过模拟无低碳约束、弱低碳约束、强低碳约束三类情景，探讨湖南省三种不同发展路径下主导产业选择，对未来湖南省产业结构优化路径提供相关的政策建议.本文试图通过研究低碳约束下湖南省主导产业选择，进而指出湖南省产业结构优化路径，为湖南省实现“十二五”规划中工业节能减排目标提供一定的借鉴.

目前，学者对如何选择主导产业实现产业结构优化问题进行了研究，这些研究主要分为不考虑低碳约束和考虑低碳约束两类.在不考虑低碳约束下，关爱萍和王瑜（2002）4研究了区域主导产业的选择基准，认为产业结构调整与升级需要围绕主导产业建立起以主导产业为核心的区域产业系统.陈江宜（2008）5对湖北省经济增长和产业结构调整进行协整检验和计量分析，为湖北省产业结构调整提供政策建议.谢链锋（2010）6以湖北省工业产业的结构特征和发展水平进行分析，选取区位商、市场占有率、工业总规模等指标对主导产业进行实证分析，为产业结构调整和优化提供了政策建议.祁杭峰（2010）7运用因子分析法对产业的投入产出效率进行分析，从现有经济发展的产业结构中找出目前的相对优势产业，以无锡市为例实证分析了主导产业的选择和产业结构优化问题.

在考虑低碳约束下，学者们对主导产业的选择问题进行了实证分析.HeJie（2010）8、高崴（2011）9、郝东恒和殷阿娜等（2012）10认为低碳产业是低碳经济的重要实现方式，结合低碳产业发展现状选取主导产业，提出构建以低碳经济为核心的低碳产业发展模式.罗泽举等（2010）11、张喆等（2011）12也运用WeaverThomas模型分别分析了重庆市和甘肃省的工业产业指标体系，选择并评价战略产业结果.马涛等（2011）13以宁波为例，修改传统战略产业选择指标体系，运用WeaverThomas方法，探讨了宁波“十二五”期间工业增长和低碳双重约束下的产业发展和减排目标的实现路径.WeaverThomas模型已经成为各国进行战略产业选择分析和选择的重要工具.宋佳（2012）14借鉴马涛的研究方法，对主导产业选择指标体系进一步细分，运用WeaverThomas模型对低碳约束下甘肃省工业行业主导产业的选择进行了探讨.张征华（2013）15、闫慧敏（2013）16通过构建城市低碳发展的指导产业选择指标评价体系，运用层次分析法，分别选取南昌市和河北省产业数据进行实证研究，选取南昌市和河北省实现低碳发展需要大力发展的主导产业.

目前，在主导产业选择基础上进行产业结构优化的研究比较丰富，部分学者还将低碳约束纳入主导产业选择指标体系，研究在低碳约束下产业结构应该如何优化.湖南省正处于“两型社会”建设深化期，同时考虑低碳约束和产业结构优化有利于湖南省经济可持续发展，然而，目前针对低碳约束下湖南省产业优化的研究很少.因此，本文在传统的主导产业选择指标体系的基础上，根据湖南省实际情况，通过指标调整和指标引入，确定以规模、效率、发展潜力、低碳四类指标为基础的湖南省主导产业选择指标体系，切合湖南省“十二五”规划目标，根据主导产业选取结果，为未来湖南省产业结构优化路径提供参考作用.

2低碳约束下主导产业选择指标构建

2.1低碳约束下主导产业选择指标的构建

虽然不同的学者构建了不同的主导产业选择指标体系，但是他们主要都是从产业效率、产业规模、产业发展潜力三方面来考虑的.本文借鉴了马涛（2011）构建的低碳约束下主导产业选择指标体系，综合考虑湖南省实际发展情况，结合本文研究目的进行了适当修改.马涛（2011）针对宁波构建的主导产业指标体系分为规模、效率、低碳三大类.由于湖南省处于内陆地区，工业行业出口规模不大，且分行业的进出口数据较难获得，因此本文删除了出口规模和出口依存度两项指标.同时，考虑到可持续发展的要求，本文在构建主导产业选择指标体系时，细分发展潜力类指标，用科研人员比重、行业市场占有率、区位商来衡量.

2.2计量模型的选择

由于湖南省主导产业选择指标体系中各项指标含义不同，各项指标不能简单加总.因此，需要将所构建的主导产业选择指标体系中的各项指标进行降维，使得每一项指标都用一个无纲量值表示，从而融合为一个综合指标.WeaverThomas模型和因子分析法是目前较常用的两种降维方法，本文选取WeaverThomas模型对所构建的主导产业选择指标体系进行降维.

WeaverThomas模型的原理在于把一个观察分布和假设分布进行比较，建立一个最接近的近似分布.该模型主要分为三个步骤：

首先，选取主导产业指标选择体系中的某项指标，将各行业根据该指标数值由大到小进行排序，运用WeaverThomas模型在Matlab中编程，计算各行业所对应的假设分布值，并找出最小的分布值，其所对应的行业个数就是该项指标下所确定的主导产业个数.

然后，求出主导产业指标选择体系中所有指标对应的主导产业个数的算术平均数，所得值即所确定的主导产业个数.

最后，把第i行业相对于第j个指标的排序值组成一个主导产业综合排序矩阵，再对每一个指标赋权重，算出各产业的排序值，由大到小排列，根据上一步所确定的主导产业个数，排在主导产业数内的产业即为该指标体系下的主导产业.

2.3数据来源及说明

本文选取湖南省38个工业部门作为样本，选取2003年、2007年、2011年作为样本期间.其中，湖南省各行业总产值、湖南省工业行业总产值、湖南省各行业就业人数、湖南省工业行业就业总人数、湖南省各行业固定资产、湖南省各行业科研人员数、湖南省各行业销售收入、湖南省各行业碳排放量、湖南省各行业碳排放强度等来源于《湖南省统计年鉴》，全国各行业销售收入、全国各行业总产值等来源于《中国统计年鉴》.

考虑到数据的可得性，湖南省各行业总资金用总资产代替，各行业总资产由负债和所有者权益加总求和得到.另外，由于《湖南省统计年鉴2004》中“其他采矿业”工业总产值数据缺失，通过《湖南省统计年鉴2005》中“其他采矿业”工业总产值和工业增加值倒推出2003年湖南省“其他采矿业”的工业总产值.在计算碳排放量时，由于《IPCC国家温室气体清单指南（2006）》中缺少煤炭的排放系数，采用结构比较类似的焦炭的排放系数代替.

3低碳约束下湖南省产业结构优化评价

首先，不考虑低碳约束条件，湖南省主导产业选择指标体系由规模类、效率类、发展潜力三类一级指标构成.根据WeaverThomas模型，运用Matlab软件，对三类一级指标赋予等权重，选出无低碳约束下湖南省工业行业主导产业，本文分别列出了三年排名前十的行业，如表2所示.

由表2可知，专用设备制造业、烟草制品业、有色金属冶炼及压延加工业、农副食品加工业、黑色金属冶炼及压延加工业等5大行业在2003年、2007年、2011年均位列湖南省主导产业前十位.这些行业工业增加值占全省工业增加值的37.11%，然而，有色金属冶炼及压延加工业、黑色金属冶炼及压延加工业的碳生产力大大低于全省平均水平，碳排放较高.相对2003年而言，2007年主导产业增加了废弃资源废旧材料回收加工业、有色金属矿采选业、电力、热力的生产和供应业、食品制造业，其碳生产力分别是0.21、0.3、0.04和0.46，这些行业的碳生产力均低于全省平均水平，其碳生产力均低于新增行业的碳生产力.相对2007年而言，2011年主导产业淘汰了石油加工炼焦及核燃料、废弃资源废旧材料回收加工业、电力、热力的生产和供应业、食品制造业、有色金属矿采选业，其碳生产力分别是0.03、0.51、0.01、0.52和0.43，增加了仪器仪表及文化、办公用机械制造业、电气机械及器材制造业、金属制品业、交通运输设备制造业、医药制造业，其中仪器仪表及文化、办公用机械制造业、交通运输设备制造业等行业的碳生产力高于全省平均水平，这与湖南省大力建设“两型社会”，出台一系列相关低碳政策法规有关.

其次，考虑低碳约束条件，湖南省主导产业选择指标体系由规模类、效率类、发展潜力类、低碳类等四类一级指标构成，对四类一级指标赋予等权重，从而选出考虑低碳约束下湖南省工业行业主导产业，本文分别列出了三年排名前十的行业，如表3所示.

由表3可知，烟草制品业、农副食品加工业、有色金属冶炼及压延加工业、交通运输设备制造业、食品制造业、专用设备制造业等6类行业在2003年、2007年和2011年均属于湖南省前十位的主导产业，其碳生产力均值分别是4.03、1.47、0.21、1.64、1.15和1.76，除有色金属冶炼及压延加工业、食品制造业以外，其他行业的碳生产力均值都高于全省平均水平，且有色金属冶炼及压延加工业、食品制造业在主导产业中的位置，分别从2003年、2007年第3位和第6位下降到2011年第8位和第10位.这表明低碳约束下排名靠前的主导产业碳生产力较高，在规模、效率、发展潜力、低碳等方面具有综合优势，湖南省在产业结构优化时应大力发展这几类行业.

比较表2和表3可知，在仅考虑规模、效率、发展潜力因素时，2003年石油加工炼焦及核燃料业、化学原料及化学制品制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、造纸及纸制品业4大行业入选湖南省主导产业前十位，但在考虑低碳约束后这4大行业被淘汰.2007年考虑低碳约束后，原本优势不明显的交通运输设备制造业成为主导产业，2011年考虑低碳约束后，原本优势不明显的水的生产和供应业、食品制造业成为主导产业，而在规模、效率、发展潜力方面具有优势的金属制品业和黑色金属冶炼及压延加工业被淘汰.这表明，低碳约束条件改变了主导产业的选取，原本具有优势的一些传统行业由于碳生产力较低或碳排放强度没有相对优势，在低碳约束条件下被淘汰.然而，化学原料及化学制品制造业、黑色金属冶炼及压延加工业等行业，规模较大，关联度较大，是湖南省工业发展的基础，直接淘汰不具有可行性，在进行产业结构优化时，必须对这些行业加大绿色技术投入，发展循环经济和低碳经济.

综上所述，低碳约束条件下，湖南省主导产业结构变化明显，淘汰了有色金属冶炼及压延加工业等传统碳生产力较低的行业，增加了交通运输设备制造业等碳生产力较高的行业，且随着低碳政策的不断深化，主导产业向碳生产力较高的行业转变越来越明显.那么，为实现湖南省“十二五”规划中节能减排目标，逐步深化低碳政策、强化低碳约束条件，将对主导产业选择产生怎样的影响，对产业结构优化路径有何影响，这也是下一节将要探讨的问题.

4低碳约束下湖南省产业结构

优化情景模拟分析

为了分析逐步深化低碳政策、强化低碳约束条件对主导产业选择产生怎样的影响，对产业结构优化路径有何影响，本文进行三种情景模拟.借鉴马涛（2011）赋权方法，考虑本文增加了发展潜力类指标对无低碳和弱低碳约束下对各指标赋等权重，而强低碳约束下规模、效率、发展潜力类指标权重为3/16，低碳类指标权重为7/16.由于前文研究的是2003年、2007年和2011年湖南省工业行业结构，根据指数加权平均原理，时间越远影响越小，对不同年份的数值赋予不同的权重，选取的主导产业更有指导意义，因此，设定2003年各类指标权重为10%，2007年各类指标权重为25%，2011年各类指标权重为75%.运用WeaverThomas模型，选取出16类无低碳约束下主导产业、12类弱低碳行业下主导产业和9类强低碳约束下主导产业，如表4所示.

无低碳约束情景主导产业包括烟草制品业，农副食品加工业，交通运输设备制造业，石油加工炼焦及核燃料加工业，造纸及纸制品业等16个行业.湖南省“十二五”规划明确提出重点发展装备制造业、原材料业、新能源产业、生物产业等行业，无低碳约束情景中的主导产业只涉及到其中的少部分，与湖南省“十二五”规划中的重点发展产业存在差异.这表明，无低碳约束情景下，湖南省主导产业需要进行适当调整，以配合湖南省“十二五”规划发展目标.

弱低碳约束情景主导产业包括烟草制品业，农副食品加工业，有色金属冶炼及压延加工业，交通运输设备制造业，专用设备制造业等12类行业.加入弱低碳约束后，主导产业数量减少，并且传统情景中无低碳约束下选出的6类主导产业没有列入弱低碳约束情景下的主导产业，它们分别是造纸及纸制品业、非金属矿采选业、木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业、饮料制造业、食品制造业和非金属矿物制品业.这些行业的碳生产力分别是0.12、0.19、0.44、0.89、1.15和0.09，均低于全省平均水平.在弱低碳约束情景下，专用设备制造业、有色金属矿采选业入选主导产业，其碳生产力分别是1.76和0.53.总体来看，有色金属冶炼及压延加工业、黑色金属冶炼及压延加工业等高能耗、高排放行业仍然是弱低碳约束下湖南省主导产业，这表明这些行业的规模、效率、发展潜力较大，在弱低碳约束条件下仍然是推动湖南省经济发展的主要动力，在产业结构优化时对这些行业进行技术改造，推动这些行业向绿色生产转型.

强低碳约束情景主导产业包括废弃资源废旧材料回收加工业，烟草制品业，交通运输设备制造业，印刷业和记录媒介的复制业，文教体育用品制造业等9类行业.强低碳约束情景下，主导产业数量进一步减少.其中，增加的文教体育用品制造业、通用设备制造业、医药制造业、通信设备业、计算机及其他电子设备制造业4类行业，相比被淘汰的行业，这些行业的碳生产力相对较高，技术密集、碳排放较低，在强低碳约束下优势明显，具备成为经济新增长点、新支柱产业的特点，成为强低碳约束下的湖南省主导产业.因此，随着低碳政策的深化、低碳约束力度的加大，一些碳排放较高、对湖南省经济发展贡献不大的行业应逐步淘汰，而战略性新兴产业如医药制造业应成为产业结构优化中重点培育的产业，这将成为湖南省产业结构优化的一条重要路径.

5结论与政策建议

本文通过构建湖南省低碳约束下主导产业选择指标体系，运用WeaverThomas模型进行降维，选取了低碳约束下主导产业，并通过强低碳约束和弱低碳约束两种情景模拟，分析随着低碳政策的强化，湖南省主导产业的变化，为湖南省产业结构优化路径提供一些理论支撑.根据研究结果可知，低碳约束下，一些传统支柱型产业如有色金属冶炼及压延加工业仍是湖南省产业结构优化中需重点发展的产业，且随着低碳政策的深化和节能减排目标的扩大，战略性产业如医药制造业成为主导产业，在产业结构优化中发挥中坚作用.因此，在制定产业结构优化政策时，应考虑不同主导产业特点，制定不同的产业结构优化路径.

其一，现有的传统支柱型产业，如有色金属冶炼及压延加工业、黑色金属冶炼及压延加工业等行业，由于具有规模、效率等方面的优势，在产业结构优化中仍占据主导地位，需引导这些行业向“绿色生产”转变.对这些行业应进行大力改造，加大环保资金的投入，积极引入环保技术、环保设备，加强节能减排、清洁生产，主要通过技术改进来降低污染排放，实现向“绿色生产”转变.同时，对碳排放较高、经济贡献不大的产业，可逐步实现产业退出，淘汰落后产业.

其二，对于那些对湖南省经济发展具有一定贡献，考虑低碳约束条件或加强低碳约束目标时入选主导产业的行业，如专用设备制造业、通用设备制造业，应打造特色产业园区，实现产业集群规模效应.应鼓励和支持这些行业特色产业园区的建设和发展，在园区内建立循环经济，促进产业、技术、资金向这些特色园区集中，利用工业经济的带动和辐射优势，实现特色产业集群的规模效应，在园区内打造绿色产业链，实现低碳发展的同时扩大经济效益.

其三，在低碳政策不断深化和节能减排目标强化过程中，培育和发展医药制造业等战略性新兴产业，建立“产、学、研”模式，引进优秀人才，加快科技成果的产业化，重点扶持和鼓励这些高技术含量的产业，着力提升战略新兴企业自主创新能力，提高资源利用率，促进产业智能化、精密化、绿色化发展，实现战略新兴产业的“绿色化”发展，有效降低湖南省产业碳排放水平，推动整个产业结构优化升级.这也是湖南省“十二五”规划中推进新型工业化、实现低碳发展的战略之一.

另外，政府可出台配套政策法规，保障传统支柱型行业的改造和升级、落后产业的逐步退出，鼓励创新性企业发展，加大政策扶持和引导，实现湖南省产业结构向低碳化转型.

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