碳锁定嵌入机制及产业低碳转型研究评析与启示

孙华平，张济建，孙立成

（1．江苏大学 产业经济研究院，江苏 镇江 212013；2．上海交通大学环境学院，上海 闵行200240；3． 江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013）

碳锁定嵌入机制及产业低碳转型研究评析与启示

孙华平1，2，张济建1，孙立成3

（1．江苏大学 产业经济研究院，江苏 镇江 212013；2．上海交通大学环境学院，上海 闵行200240；3． 江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013）

提高各类型企业的碳排放效率、探索有效的“碳解锁机制”已成为当前经济新常态下区域经济社会可持续发展面临的紧迫任务和重要课题。本文基于效率视角对区域碳锁定及低碳转型相关问题进行了文献评述与研究展望。梳理发现，目前的研究主要集中在碳锁定的表现特征、宏观形成机理及破解路径等方面，但对于如何测度碳锁定以及到底哪些因素影响碳锁定还没有确切而系统的深入分析，尤其是碳锁定的微观嵌入机制及技术演化机理还不明确，如何找到碳锁定制度共生的边界条件与破解机制尚需要学界进一步的探索与努力。为解决搭便车等问题，各级政府也应肩负起供应低碳公共品的责任，适时采用环保资金投入、配额及现金奖励、支持低碳技术优先发展等正向激励政策手段，鼓励全社会更多地消费低碳产品，形成发展低碳经济的良好氛围。

碳锁定；嵌入机制；效率；碳解锁

一、引言

改革开放以来，我国钢铁、化工等高耗能重污染型产业的迅速发展，一方面支撑了我国快速发展的工业化与城市化，另一方面也带来了大量的碳排放，从而使经济社会的可持续发展面临着极大的挑战。目前，我国已超越美国成为世界第一碳排放大国。据IEA（2014）预测，2035年中国碳排放量将占据全球的21.9%。碳排放量的不断增加会加剧全球性的气候变化问题，给经济社会发展带来诸多不确定性。2016年4月，全球170多个国家与地区首脑在联合国总部纽约正式签署《巴黎协定》，体现了人类减少碳排放、应对气候变化的决心与勇气。高碳体系的形成，究其原因是产业经济发展锁定在以化石燃料为基础的能源体系格局，是能源价值链路径依赖产生的规模报酬递增所推动的能源技术和制度的共同演化，即碳锁定效应（Unruh，2002）。日益严重的“碳锁定效应”对我国当前碳减排工作提出了新的挑战。同时，新能源技术的发展对碳锁定效应的解除提出了迫切需求。诸如风力发电、生物质等新技术的发展与应用，不仅可以提升微观企业的污染治理能力，还可以大幅度提高我国能源利用效率，减少对化石能源的依赖，从而减少碳排放。因此，面对越来越严重的“碳锁定效应”，中国未来面临的碳减排压力将日益增大，如何突破传统的碳减排理念，如何基于新技术对碳锁定效应进行解锁，提高各类型企业的碳排放效率，探索有效的“碳解锁机制”已成为当前经济新常态下区域经济社会可持续发展面临的紧迫任务和重要课题。

效率提升既是资源配置的经济标准，又是经济主体行为的优化目标。效率分析为剖析碳锁定机理及构建碳解锁激励机制提供了新的思路。中国密集型产业化石能源消耗比较多、环境污染比较严重，碳排放效率比较低。由于对传统能源与落后生产设备的过分依赖，碳锁定现象比较严重。解除“碳锁定效应”的关键是破除原有的技术—制度的路径依赖，以节能减排为核心，重点提高能源利用效率，发展可再生能源，同时兼顾传统工业生产能效与资源利用效率的提高，促进社会活动参与者从事低碳技术及低碳产业的研发，形成“碳解锁”治理体系。“碳解锁”治理体系应该关注社会选择环境规制、新能源使用与技术创新等。随着碳排放效率的提升，化石能源的消耗量将降低，环境污染物的排放量减少，经济系统的碳锁定才能得到慢慢缓解。碳排放效率的动态演化反映了碳锁定与碳解锁的博弈。能源技术创新将推动从低碳排放效率向高碳排放效率转变，从而推动碳解锁治理体系的构建。因此，积极探索效率分析视角下的碳解锁机制，如技术进步和自主创新所引起的效率提升、产业机构优化与消费结构引导模式下的节能效应、构建全球性的“碳排放市场”交易机制等，是解决碳锁定效应问题的可行思路。

二、 碳锁定的特征、成因与嵌入机制

国外学者Unruh（2000）最早提出了碳锁定(Carbon Lock-in)的概念。Unruh等（2006）认为工业经济的碳锁定是由于路径依赖产生的规模报酬递增所推动的技术和制度共同演化导致的。由于许多原因，工业化国家不太可能超越碳密集型能源开发。相反，碳锁定可能是全球化进一步影响气候变化缓解的必然面临的问题。碳锁定为理解宏观层面低碳经济发展的障碍提供了一个基础性的概念。锁定碳既有技术上的原因，也有制度上的成因。总体上看，国内学者在碳锁定相关方面的研究刚刚开始，代表性的如谢来辉（2009）结合碳锁定与低碳经济的内在关系进行了论述。王岑（2010）认为碳锁定的核心是能源技术创新和制度创新不足。李宏伟（2013）从技术体制的视角定义了“碳锁定”，分析了“碳锁定”演化机制，并在此基础上探讨了“碳解锁”治理模式与路径。

就碳锁定的表现特征而言，主要集中在分产业研究层面。以化石类能源为主导的碳减排技术与特定的社会政治、经济、文化制度和组织相结合，不但在形式上会形成一个密不可分的“技术—制度”综合体，而且会使得相关产业部门在碳减排的过程中容易产生特定的路径依赖，并最终形成碳减排的内在锁定效应。金碚(2005) 和涂正革等（2009）从产业竞争力视角分析了我国从耗费资源技术为主向节约资源技术为主转变的必然性。杨玲萍等（2011）重点分析了我国在发电领域、汽车消费领域及建筑能耗领域的碳锁定现状，然后基于技术—制度复合体的概念分析了碳锁定的原因，最后从技术创新与制度变迁的视角提出了碳锁定的解锁策略。林伯强等(2014)从中国能源强度变化的视角提出了一个综合的分解框架。Karlsson（2012）讨论了中国的碳锁定问题，并强调了回弹效应在碳锁定中的重要作用。刘娟等（2013）在辨析农业碳锁定和解锁内涵的基础上，从低碳农业技术创新与扩散等视角探讨了中国农业低碳化发展路径。孙华平等(2014) 实证分析了碳排放对中美农产品贸易的影响，并提出了我国农业低碳化发展的对策。

碳锁定是通过技术、组织、社会和制度的协同复杂演化而造成的，而这可以归因为社会变迁中的路径依赖（David，2007）。就碳锁定的成因与影响效应而言，DeCanio（1998）从组织和制度障碍的独特视角分析了能源节省型投资的效率悖论。Pablo等（2007）运用演化经济学框架来分析导致锁定可再生能源技术的因素，对西班牙风能和太阳能光伏产业案例进行了实证分析，发现技术组件特征、基础设施和制度因素等可造成对可再生能源技术广泛普及的障碍，并提出了相应的政策措施。王岑（2010）从低碳经济内涵、低碳经济与技术创新的关系入手探讨我国经济发展碳锁定产生的原因，并针对我国工业化城市化发展实际提出了建立低碳经济的模式。李宏伟等（2013）认为碳锁定的形成是一系列正反馈机制的作用，在此过程中低碳绿色技术创新及其扩散变得越加困难。影响碳锁定成本收益的障碍包括金融体制、法制体制如知识产权制度等。碳基技术体制的形成要经过碳基技术市场化、制度化和社会嵌入三个阶段。屈锡华（2013）认为我国的碳锁定现象更多源于我国的体制因素，是包括政府对GDP的过分追求、独特的工业化和城市化发展路径以及以煤炭为主的能源结构等因素相互耦合的结果。

制度的嵌入是碳锁定效应形成的重要条件，碳锁定效应是由众多驱动力共同作用的结果，既有宏观——政府部门推动所形成的压力引导，也有微观——企业本体自身承受的能力限制，更有政府与企业及企业与企业之间互动的响应力牵引。在传统的工业经济时代，大机器工业推动了生产力的大发展，但同时也导致了对石化能源系统的高度依赖。报酬递增形成的路径依赖最终导致高碳技术和相应配套制度的稳态锁定与共生，从而使得碳锁定体制具有极强的稳定性并对可能的能源技术变化进行抵制。中国在工业化发展过程中形成的以煤炭、石油等能源为基础的产业最容易形成“碳锁定效应”并使其固化。在发展初期，传统高碳企业尽管带来一系列的环境问题，但由于这种技术带来的市场份额和高利润率，以及政府片面追求GDP政绩的正反馈机制，阻碍了替代技术的研发运用，并形成一定时间的“高碳技术锁定”；在发展中后期，依赖传统能源的企业生产技术落后，改变生产设备与能源消费结构的话，将增加企业的生产成本，传统企业形成对落后设备与化石能源的路径依赖，即碳锁定效应。

三、碳排放效率及其测算研究

正是碳排放效率导致了长期的碳锁定，这可以认为是一枚硬币的两面。就碳排放效率研究的脉络而言，早先诸多研究集中于与之相关的能源效率测度及其影响因素等（周鹏等，2008；屈小娥，2011；师博等，2013；Bourrelle，2014）。李廉水等（2006）发现能源效率的提高源自于产业结构的调整和技术的进步。Krones等（2014）认为能源效率已经发展成为工业企业的重要目标。张志辉（2015）发现产业分工与区际转移是造成我国区域能源效率差异的重要因素。林伯强等（2015）基于超越对数生产函数的随机前沿分析研究了我国的区域节能潜力。相关的研究还包括环境效率及生态效率等（Derwall等，2005；Li Mingquan等，2014）。诸大建（2006）提出生态效率指标可以作为循环经济发展的科学度量指标。杨俊等（2010）研究发现全国环境效率总体水平较低，省际、区域间差距较大。王兵等（2010）采用SBM方法测算了我国30个省区市的环境效率，并实证分析了环境效率的影响因素。杨龙等（2010）运用熵权法构造了各地区综合环境污染指数，发现全国总体绿色经济效率不存在收敛趋势，但东部与中部地区绿色经济效率表现出俱乐部收敛。Vlontzos等（2014）基于非径向数据包络分析（DEA）模型评估了欧盟主要成员国的能源和行业环境效率。Yang Li等（2014）基于环境超效率数据包络分析（SEDEA）模型，利用中国30个省区市2000-2010年的数据测度了中国的环境效率，研究发现东部地区的生产效率更高。

就碳排放效率的测度而言，多数研究为实证研究，如Herrala等(2012)采用新的前沿边界分析(SFA)方法来测算碳排放效率。Choi等(2012)基于碳排放的边际减排成本的方法，运用Slacks-based DEA双重模型测度了中国2001-2010年碳排放的边际减排成本。朱德进等(2013)利用SBM模型对我国28个省区市的碳排放效率进行了测算，发现多数地区的碳排放效率处于较低水平，且部分地区差异较大，还发现各省区市的进出口贸易与碳排放效率之间存在倒U形关系。张伟等（2013）测度了我国30个区市的全要素能源效率和碳排放的全要素效率及Malmquist生产率指数，并分析了效率变化的动态影响因素。曹珂等（2014）在全要素框架下测算并分析了中国30个省区市的碳排放效率，并分析了其背后的驱动因素。还有不少学者研究了碳排放披露问题，如Luo等（2014）。

分行业碳排放效率研究方面，游和远等（2010）将土地利用中碳排放作为投入，基于投入导向的CCR与BBC模型，测算并得到了中国30个省区市土地利用碳排放效率，发现土地利用变化与碳排放之间存在着显著关系。Zha等（2010）评估和比较了我国1991-2004年城市和农村的碳排放量，然后用对数平均Divisia指数分解法分析可能影响碳排放量的因素，研究发现，能源强度和收入的影响对中国城市和农村居民的碳排放量的增减贡献最大。Zhou等(2012)认为用非径向方向性距离函数建模方法，可以准确测量发电的能源效率和碳排放效率。周五七等(2012) 基于中国分省的面板数据，借鉴SBM模型对我国工业碳排放效率及其区域差异进行了测度分析和收敛性检验。林秀群（2014）通过建立包括陆地湿地和海洋的碳承载力碳超载率的计算模型，采用供需平衡法建立了区域碳锁定时间和趋势的判定模型。徐盈之等（2015）从制度创新与技术进步等视角，采用投入产出法以及PLS结构方程模型，对我国碳锁定状况及碳解锁路径进行了实证研究。

四、效率分析视角下碳解锁激励机制研究

提高碳排放效率进而提出有效的碳锁定效应的解锁机制，是研究碳锁定问题并实现低碳转型发展的最终归宿。然而，从碳解锁的参与主体来看，政府和企业是破解碳锁定效应的主导力量，如何激励政府和企业沿着预期的路径解除碳锁定效应将是构建低碳经济的关键。效率分析视角下碳解锁激励机制探索有利于我国污染产业碳减排目标的实现，构建低碳经济发展模式。基于碳减排效率视角，探索碳基技术的制度创新和变革模式，有助于产业结构的转型升级，并可为低碳经济建设提供新的增长点。魏楚等（2007）发现产业结构的调整对能源效率具有逐渐增加的正向影响，而政府对于市场经济的干预对能源效率的影响为负，但是影响程度逐渐降低。因而，碳解锁的关键在于综合运用政策杠杆和市场化手段推进能源效率的提升，并加快新能源的推广。薛俊宁等(2014)使用DEA-SBM模型测算了中国31个省区市碳排放效率，发现提升碳排放效率可以通过发展高新技术产业、产业结构优化、人均GDP的提高和技术进步来提升碳排放效率，但高新技术产业对碳的影响具有边际递减效应。Song等（2014）等通过理论与实证分析，提出了提高环境效率以及针对在中国的解决方案，如技术进步和合理的环境政策制定。

碳排放的产业异质性特征很强，如Liu等(2012)发现行业排放强度存在巨大差异，并探讨了中国的地区和行业温室气体排放模式及其驱动力。因而对典型高碳行业的碳排放特征进行系统深入的研究非常必要，如仅钢铁行业碳排放量就占我国碳排放总量的七分之一。钢铁行业等高排放行业不能仅将技术进步作为提高能源效率的唯一手段来解决能源约束问题，适当的行业能源政策管制手段是有必要的。目前我国钢铁行业能源使用效率具有显著的区域差异，其中东部地区能源效率明显好于其他地区并呈现出较好的收敛性。就钢铁行业碳排放特征及影响因素而言，刘贞等（2012）基于技术进步与碳减排外部性的情景仿真模型，发现钢铁产品集中度低，排放污染物水平较高。李长胜等（2012）构建了两阶段博弈模型以刻画钢铁行业碳减排强度的机制。Wang等（2014）从产业碳排放效率视角提出了治理碳锁定的策略。Karmellos等（2015）认为减少建筑业一次性能源消费对整个能源链非常重要。优化能源效率的措施主要是减少能源消耗和初始投资成本。

有效解除碳锁定效应既是行业部门产业升级转换的需要，也是碳减排效率提高、实现低碳经济转型的重要基础，合理的政策体系是解除碳锁定效应的根本，特别是对以化石类能源消费为主的高碳产业显得尤为重要。刘胜（2011）提出治理这一市场失灵问题，政府应出台政策进行适当干预和引导，从政策角度而言，需要系统制定低碳经济发展方向和碳减排目标等方面的宏观与微观政策。屈锡华等（2013）认为打破碳锁定须从技术、制度、产业三个层面实施相应的解锁策略。李宏伟（2013）认为探寻碳解锁路径的关键在于厘清碳基技术体制的动态演化过程。传统经济高碳化锁定的核心在于碳减排技术与制度之间所形成的利益共生关系，考虑到区域博弈的动态性，碳减排技术与碳减排制度相结合的稳态度是进行碳解锁必须打破的状态（孙华平等，2008）。在具体的碳解锁实施路径设计上，要从政府和企业两个视角着力，基于碳减排投入产出效率的持续提升，构建碳解锁的激励机制，进而逐步打破碳锁定效应的稳态化发展路径。

根据我国区域碳排放效率的差异，可以相机采用政府主导型解锁机制和企业自主型解锁机制。对于政府主导型解锁机制而言，主要适用于碳排放水平相对较低同时市场化机制尚不健全的中西部地区，分别考虑采用政府碳配额限额、环境规制、现金惩罚等反向激励手段及环保资金投入、配额及现金奖励、技术优先支持等正向激励手段，促使企业环境行为的改善和碳排放效率的提高。就企业自主型解锁机制而言，主要适用于市场机制相对成熟的东沿海地区，分别考虑采用鼓励企业环保资金投入、碳配额富余及交易、减排成本递减、技术引入鼓励等措施，引导企业构建自主解锁的动力机制。在具体的产业实践中，要结合碳解锁主体行为特征对上述不同激励因素及其组合进行动态调整，以找到区域碳解锁的最优路径，从而为我国实现低碳经济发展探索成功经验与模式。

五、研究评析与启示

目前的研究文献勾勒了碳锁定的基本框架，为我们的后续研究奠定了重要基础。总起来看，目前学者的关注点宏观视角多于微观，且主要集中在碳锁定的表现特征、宏观形成机理及破解路径等方面，从政府角度出发的政策建议甚多。但目前的研究对于如何测度碳锁定的程度以及到底哪些因素影响碳锁定还没有确切而系统的分析，尤其是碳锁定的微观嵌入机理及技术演化动力机制还不明确，如何针对不同的碳基技术体制找到碳锁定制度共生的边界条件与破解机制尚需要学界进一步的探索与努力。需要通过更缜密的调研分析我国特定行业如钢铁行业发展各阶段碳锁定效应的静态特征，并剖析其动态演变特征。在政策体系构建方面，目前的研究尚不系统。需要在充分把握碳锁定特征、影响因素、形成机理及碳解锁激励机制的基础上，就解除诸如钢铁行业等一类高碳产业的碳锁定效应提出一系列既考虑碳锁定内涵特征又能实现行业低碳发展要求的对策建议，从而为高碳行业碳减排目标的实现提供政策上的支持。

经济高碳化发展的代价极其高昂，因而这种发展模式是不可持续的。为治理这类顽疾，必须探索碳锁定的解锁策略。碳锁定效应是碳减排技术与碳减排制度相互耦合相互共生而形成的具有排他性特征的路径依赖关系，其稳态性特征越明显则表明碳锁定效应愈强。就碳解锁本质而言，关键是通过绿色低碳技术的创新与扩散实现产业的低碳化转型。有学者认为逃避锁定的条件不太可能在传统的经济系统内部生成，认为可能需要外生力量，因为碳锁定具有自我维持的惯性，因而在实践中表现为极高的稳态性。我们认为要因地制宜，结合内外条件提升企业的创新能力，并在制度层面打破碳锁定的稳态嵌入。在中观和微观层面，应创造条件积极发展低碳产业，打造低碳城市与社区，倡导低碳生活方式，构建激励机制鼓励企业与个人及环境类非正式组织共同参与碳解锁。

低碳化发展需要进行一系列的软制度创新，因而构建一个包容低碳技术的政策体系十分关键。只有准确有效地把握碳锁定效应的阶段性特征，才能构建激励相容的碳解锁激励机制。对我国而言，要解决碳锁定这一问题，必须从我国新阶段经济常态化发展的具体国情出发，切实转变政府职能，积极转变经济发展方式。尤其是要对低碳经济发展的供需两面进行结构化调整，积极打造碳技术包容性创新系统，发展低碳产业相关技术，并大力引导对低碳产品的消费，在此基础上不断完善促进低碳经济发展的体制机制。从供给侧的技术创新战略来看，积极研发低碳技术、建立包容性技术创新系统的关键是确保低碳技术在发展过程中获得正反馈机制。低碳化发展首先要克服碳解锁的制度成本，包括沉没成本和转换成本，因而运用政策杠杆逐步降低碳解锁技术发展的各种成本非常关键。同时，要对相关的新能源技术进行分类，优先资助那些产业关联度大、需求覆盖面广、节能潜力大并容易形成经济规模优势的新能源产业。

不同碳解锁激励因素及其组合下碳解锁主体的行为选择是提炼碳解锁激励机制的重要基础，也是优化碳解锁激励策略的关键前提。从政策实施主体来看，需要整合政府引导型经济激励政策和微观经济个体自愿参与型政策工具，使这些政策能够有效衔接、相互配合，形成低碳经济政策链。在具体的政策工具选择上，应更多地考虑采用政府碳配额限额、环境规制、技术规制及现金惩罚等反向激励手段，促使企业环境行为的改善和碳排放效率的提高。同时，为解决搭便车等问题，各级政府也应肩负起供应低碳公共品的责任，适时采用环保资金投入、配额及现金奖励、支持低碳技术优先发展等正向激励政策手段，鼓励全社会更多地消费低碳产品，形成发展低碳经济的良好氛围。

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〔执行编辑：秦光远〕

Reviews and Implications of Studies on Carbon Lock-in Embedding Mechanism and Industrial Low-carbon Transformation

Sun Hua-ping1,2Zhang Ji-jian1Sun Li-cheng3
(1. Research Institute of Industrial Economics, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang , 212013 2. School of Environmental Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai Minhang, 200240 3. School of Management, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu, 212013)

It has become an urgent and important task to explore effective carbon unlocking mechanism for various types of enterprises to improve efficiency of carbon emissions facing the sustainable development of regional economic and social situation of the current economic new normal. In this paper, we gave the literature reviews and research prospects of regional carbon lock-in based on the perspective of efficiency. We found that the research are mainly focused on the characteristics and macro formation mechanism of carbon lock-in and unlock path of carbon lock-in of the system, but lack of measure method of carbon lock-in effect, especially the micro-mechanism of carbon lock-in and the technological mechanism of its evolution are still not clear. How to find the boundary conditions and the mechanism of the coexistence of carbon lock-in system are still needed to be further explored and studied. In order to solve the problem of free riding, governments should also shoulder the responsibility of the public goods supply of low carbon at all levels by environmental protection investment, timely use of quotas and cash reward to support the low carbon technology adoption based on positive incentive policies, and encourage the whole society to consume more low carbon products, construct a good atmosphere for the development of low carbon economy.

Carbon Lock-in; Embedding Mechanism; Efficiency; Carbon Unlock

F062.4

A

2095-7572(2016)06-0116-9

2016-9-10

本文系国家自然基金(71371087、71673117)、中国博士后基金（2016M601568）、全国统计科学研究项目（2014LY036）、教育部人文社会科学青年基金（14YJC790106）、江苏省社科基金（13JDB030）、江苏省高校自然科学研究项目(14KJB170002 )的阶段性成果。本文还得到了国家留学基金委（201408695003）和江苏大学“青年骨干教师培养工程”（5521380003）资助。

孙华平（1979—），男，汉族，山东兖州人，江苏大学产业经济研究院/财经学院副教授，生态经济与区域发展研究所所长，经济学博士，硕士生导师；上海交通大学环境学院产业生态学方向博士后，美国内华达大学（UNR）商学院经济系访问学者，研究方向为产业创新与绿色经济；张济建(1965—)，男，汉族，江苏海安人，江苏大学副校长、产业经济研究院/财经学院教授，硕士生导师，研究方向为能源经济；孙立成(1977—)，男，汉族，安徽安庆人，江苏大学管理学院副教授，硕士生导师，研究方向为低碳经济。