全球价值链背景下河南省工业碳减排问题研究

肖德云,王春会,何慧爽

(1.武汉理工大学 经济学院，湖北 武汉 430070；2.华北水利水电大学 管理与经济学院，河南 郑州 450046)

一、引 言

随着国际贸易的发展，环境问题日益突出，特别是随着工业能源的使用，碳排放对环境的影响也逐步加深。作为全国一次能源消费大省，河南省在不断加快工业化和城镇化速度的过程中，必然会带来更多的碳排放。工业能源碳排放在所有能源碳排放中占比最大，2016年，河南省能源消费总量为23 117万吨。其中，工业能源消费所占比重最大，为能源消费总量的70.47%。在绿色低碳经济成为趋势的当下，工业领域的节能减排是未来减排工作的重中之重[1]。

一般来说，一个经济体的碳排放量随着产品附加值的不断提高而逐步降低，即随着经济体在全球价值链所处位置的不断提高而逐步降低。然而，一直以来，发达经济体更多占据全球价值链的高端环节，而包括中国在内的发展中经济体则大部分处于全球价值链的低端环节，从而导致发展中经济体在全球价值链分工中经常处于被动地位[2]，其碳排放量也比较大。在全球价值链螺旋式上升的过程中，河南省工业企业要抓住机会，改变“低端锁定”的现状，趁势走新型工业化道路，建设低碳经济，把提高能源效率和技术创新作为核心，不断降低能源使用强度和二氧化碳排放强度，实现二氧化碳排放与经济发展的逐步脱钩。

中国政府提出，二氧化碳排放量将在2030年左右达到峰值，并努力尽快实现达到峰值的目标。作为全国一次能源消费大省，河南省在不断加快工业化和城镇化速度的过程中，必然会带来更多的碳排放，因此促进产业结构优化升级显得至关重要。

对碳排放问题的研究，国内外文献主要集中在两方面：一是理论研究，包括节能减排的必要性、意义和相应政策等研究；二是实证分析，包括引入实证方法、数据进行证明等。

研究碳排放影响因素的方法主要包括因素分解法和其他影响因素分析模型。因素分解法又分为结构分解分析法和指数分解分析法。结构分解法以投入产出表为基础，充分考虑各部门的最终需求，细致地分析各影响因素，通过将经济系统中某因变量的变动分解为相关自变量的变动，来衡量各自变量对因变量变动的贡献。指数分解法不仅需要的数据量较少及易获取，且易于国与国之间的比较及时间序列分析。指数分解法又分为Laspeyres指数法和Divisia指数法。除了因素分解法，还有其他方法和模型多元化分析碳排放影响的因素，比如Path-STIRPAT模型、自回归分布滞后模型和协整模型、逐步线性回归分析、Malmquist指数、灰色关联分析法等。其中，指数分解法应用最为广泛，Laspeyres指数法和Divisia指数法最为常见[3]。LMDI分解法具有分解无残差、不产生余值、计算方便等优点，因而被广泛应用于碳排放影响因素的研究。

影响碳排放的因素主要有结构调整(产业结构及能源结构)、技术进步、对外贸易及其他因素(经济增长、人口因素、家庭能源消费及税收等)。其中，经济增长促使碳排放增加，能源强度持续降低有利于抑制碳排放的增长。但是，技术进步、产业结构及能源结构对碳排放的影响是正向还是负向，以往学都并未达成一致。

王婵娟[4]运用比较分析及实证分析的方法得出财税政策是比较适合的碳减排工具。高翠云[5]基于IPAT模型，对碳排放量及碳排放强度进行实证分析，其研究表明经济发展水平与碳排放量有关。金莹[6]采用LMDI方法得出，能源强度效应和产业结构效应降低河南省碳排放强度。乔榛等[7]通过实证分析得出，除工业技术进步外，规模经济、对外开放及市场化也有助于碳减排。柴泽阳[8]通过对环境规制下中国区域碳排放效应的研究得出，要不断健全环境规制体系以实现经济的可持续发展。韩川[9]认为技术进步可以降低工业碳排放，产业结构调整对工业碳减排作用明显。李旭东[10]认为生活能源强度抑制碳排放的增长，能源结构对碳排放增长具有抑制作用。

综上所述，学者们研究方法及研究工具选择的不同，在不同时期内对不同对象的研究结果也不尽相同。已有文献对国家层次的研究较多，而对微观领域中，如行业内部及地区间的研究较少，且对碳排放的机理及动力因素的阐述较少。本文采用KAYA恒等式，结合LMDI分解法研究全球价值链重构背景下河南省工业部门的碳排放维度分解特征。

二、河南省参与全球价值链的现状

1.河南省加工贸易增值率低

《河南省统计年鉴》数据显示，2004年河南省一般贸易出口额为287 652万美元，加工贸易出口额为123 395万美元。2016年河南省一般贸易出口额增加为1 369 265万美元，而加工贸易出口额增加为3 068 177万美元，2016年加工贸易出口额是2004年的24.86倍，充分表明河南省在融入全球价值链分工模式的过程中，利用自身的比较优势获得了一定量的经济效益，促进了河南省的经济发展。但是河南省一直处于全球价值链低端环节，较高的加工量并不能改变利润率较低的事实，且加工贸易增值率一直处于较低水平。

本文参考彭星[11]文章中的方法，即利用加工贸易额构建河南省嵌入全球价值链制造环节的衡量指标。首先，采用加工贸易出口额占一般贸易出口额的比重进行衡量[12]，该比重越高表明加工贸易发展越快。其次，采用加工贸易增值率来衡量河南省工业企业的价值增值能力，加工贸易增值率越高表明加工贸易发展程度越高，其在全球价值链的位置也越高，表明工业企业加工程度越深、价值增值能力越强。计算公式为：加工贸易增值率=(加工贸易出口额-加工贸易进口额)/加工贸易进口额×100%。

为了方便比较，且考虑到数据可得性及统一口径问题，本文采用2004—2016年中国、河南省及上海的加工贸易出口额占一般贸易出口额的比重，即全球价值链表示嵌入全球价值链分工的程度，来比较说明河南省在全球价值链中的位置，如表1所示。

表1 2004—2016年中国、河南、上海嵌入全球价值链的相关数据 (单位：亿美元)

注：数据来源于《中国统计公报》、《河南省统计年鉴》、《上海市统计公报》(2003—2017)。

图1反映中国及河南嵌入全球价值链制造环节的价值增值情况。结合表1，2004—2016年中国的加工贸易增值率总体上要大于河南省的加工贸易增值率，表明中国加工贸易的发展速度以及发展规模明显强于河南省，侧面反映出河南省依旧处于全球价值链的低附加值环节。虽然其加工贸易重要性程度在不断增加，嵌入全球价值链的位置也在逐渐提高，但是加工贸易发展程度仍旧不高。

图1 2004—2016年中国及河南的加工贸易增值率趋势图

2.河南省在全球价值链分工中处于低端锁定状态

河南省作为农业大省，主要依赖廉价的劳动力和资源，工业化发展是以扩大生产规模和技术模仿为主的粗放式发展模式，工业技术实力较弱，技术创新能力不足，导致在国际竞争中，工业企业在产品研发设计、核心零部件生产和品牌营销等方面实力落后，工业利润率低。同时，河南省生产力水平相对落后，全要素生产率水平低，只能利用劳动力和资源成本优势进行劳动密集型和资源密集型生产，无法解放出资本和劳动力投入到全球价值链高端产品的研发和生产。此外，河南省的对外跨国公司较少且实力薄弱，规模不大，对国外依赖较高，且工业行业资源分散，造成跨国公司发展滞后。

图2反映的是中国、河南及上海嵌入全球价值链制造环节的发展历程。结合表1,2004—2016年中国及河南的加工贸易出口额和一般贸易出口额发展速度较快，增幅较大。就中国整体而言，2004—2010年，每年的加工贸易出口额占一般贸易出口额的比重大于1且趋近于1，说明中国整体的加工贸易发展逐渐平稳，成为“世界工厂”，也表明此时是转变经济发展方式，即经济由粗放式发展到内涵式发展的重要时期。其中，2008年受世界金融危机的影响，中国一般贸易出口额增长较快，而加工贸易出口额增长缓慢，二者比重较低。2010年之后，中国的一般贸易出口额发展迅速，超过加工贸易出口额的发展速度，二者比重不断下降，表明中国在全球价值链中的位置由“低端锁定”不断向高端技术品牌营销的高附加值环节转变。与中国整体相比，上海于2004—2015年间，每年的加工贸易出口额占一般贸易出口额的比重大于1且趋近于1,2016年二者比重小于1，说明上海向高附加值环节转变的时间慢于中国整体。

图2 2004—2016年中国、河南及上海的全球价值链趋势图

与中国、上海相比较，河南省加工贸易出口额占一般贸易出口额的比重波动上升。其中，2004—2008年一般贸易出口额的增速大于加工贸易出口额的增速，二者比重呈小幅度下降趋势。2008—2016年加工贸易出口额增速较快，一般贸易出口额增速趋缓，二者比重逐步上升，且在2016年达到2.24，说明河南省仍旧按照根据比较优势理论，大力发展劳动密集型和资源密集型产业，利用廉价的资源及劳动力不断扩大加工贸易的规模，获得利润并逐步嵌入全球价值链制造环节。

综上所述，河南省作为一个农业、制造业及矿产资源大省，与中国及上海相比较，承接大量的劳动密集型和资源密集型等高能耗、高污染、低附加值工业企业，加工贸易发展程度不高，在全球价值链中处于“低端锁定”的状态，工业产业二氧化碳排放总量不断增加。因此，向全球价值链高附加值环节攀升的过程是碳减排的有效途径。

三、河南省工业能源碳排放现状与特征

1.河南省工业碳排放测算

本研究运用碳排放系数法进行测算，测算公式如下：

Cm=∑Ci,t=∑ECi,t×efi×(1-CSi,t)Oi×(44/12)

(1)

式(1)中，C为二氧化碳排放量，m(吨),i表示能源种类，t表示年份,EC表示总能源消耗量，ef表示能源的碳含量，CS表示未被氧化的储存碳,O表示被氧化的碳。其中，数值44是二氧化碳的分子量，12是二氧化碳的原子量[13]。

具体测算时采用的碳排放系数来自联合国政府间气候变化专门委员会制定的《2006年版碳排放计算指南》，以各类能源消耗量乘以各自的折标准煤系数与碳排放系数获得碳排放量，估算公式为：

(2)

式(2)中，C为工业能源消耗碳排放总量(万吨)，Ki为第i种能源碳排放系数，Ei为第i种能源的消费量，n表示第n种能源，按照万吨标准煤计算。

2.测度数据来源

碳排放系数依据《IPCC碳排放计算指南》计算得出，折标准煤系数由《中国能源统计年鉴》计算得出，如表2所示。

表2 各种能源的折标准煤系数和碳排放系数

注：数据来源于《中国能源统计年鉴》、《IPCC碳排放计算指南》并整理得出。

考虑到数据的可得性及统计口径的问题，2002—2016年河南省工业能源消耗量的相关数据来自《河南省统计年鉴》中能源消耗总量及构成项。其中，原煤、原油及天然气的消耗量按照所占能源消耗总量的比重计算而得，如表3所示。

表3 河南省工业能源消耗构成及总量

注：数据来自《河南省统计年鉴》(2001—2017)。

基于以上碳排放测度理论，结合折标准煤系数和碳排放系数及各能源的消耗量，可以计算得出河南省工业能源消耗的碳排放量，如表4所示。

表4 河南省工业能源碳排放量构成及总量

注：数据来自《河南省统计年鉴》(2001—2017)并整理得出。

河南省工业能源消耗构成图如图3所示。结合表3和图3可知，2002—2016年河南省工业能源消费以煤炭为主，辅助消费石油和天然气，能源消费比例失调。2002—2009年煤炭消费总量不断增加，2002—2009年呈现快速增长趋势，2010年煤炭消费达到最低点，但在2011—2016年开始缓慢增长。2002—2016年石油和天然气消费总量一直增加，增长幅度逐渐上升。

(资料来源于《河南省统计年鉴》(2001—2017))

河南省工业能源碳排放构成图如图4所示。结合表4和图4可以看出，2002—2016年河南省煤炭石油天然气产生的二氧化碳总量不断增加，2002—2009年各能源二氧化碳排放量增速较快，在2010年达到最低点，2011—2016年呈现缓慢增长的趋势。可以看出，煤炭的二氧化碳排放量最多，位居第一，石油的二氧化碳排放量位居第二，天然气产生的二氧化碳最少，位居第三。

(资料来源于《河南省统计年鉴》(2001—2017))

河南省工业能源消耗量与碳排放趋势图如图5所示。由图5可以看出，2002—2016年河南省工业能源消耗量与碳排放量增长趋势一致，能源消耗总量及碳排放总量总体规模均增加，2002—2009年能源消耗量和二氧化碳排放量增速较快，2010年达到最低点，2011—2016年增速放慢但总量依旧增加。可见，河南省工业碳排放总量随工业能源消耗总量的增加而增加。

(资料来源于《河南省统计年鉴》(2001—2017))

工业是河南经济的主要推动力，工业能源消费总量随着经济的发展不断增长。其中，高耗能行业能源消费占工业总能源消费的85%左右。工业能源消费总量的增加必然带来工业碳排放的增加，其中，燃烧煤炭带来的碳排放在河南省工业碳排放中所占比重很大。河南省工业碳排放在河南省碳排放总量占主导地位，2016年河南省工业碳排放量为18 903.46万吨，为2007年的1.14倍，表明工业二氧化碳排放量增加较快。

工业分行业在节能减排存在相应的问题，如管理水平薄弱、节能设备较少、能源回收利用率不高、技术创新欠缺、产品结构不合理、技术改造投入不足、能源供应紧张且能源质量下降、新技术新装备不能及时到位等问题。

四、河南省工业能源碳排放影响因素分解分析

1.基于LMDI的工业能源碳排放分解方法

KAYA等式是由日本学者Kaya[14]提出，其表达式为：

(3)

式(3)中，C表示碳排放量，E表示能源消费量，Y表示经济产出，P表示人口，此公式表明能源消费量、产出规模及人口都对二氧化碳排放量有影响。考虑到河南省工业碳排放的实际情况，参考崔凯璇等[15]的研究方法，将KAYA等式变形如下：

(4)

式(4)中，C为河南省工业碳排放总量,i为能源的种类,Cit为第i种能源第t年的二氧化碳排放量,Eit为第i种能源第t年的能源消费量,Et为所有能源第t年的能源消费量总量,Qt为第t年河南省工业生产总值。

(5)

式(5)中，eit表示能源排放强度效应,rit表示能源结构效应,St表示能源强度效应,gt表示产出规模效应。将式(5)带入式(4)，可得河南省工业碳排放模型为：

(6)

参考董军等[16]的定义，LMDI模型[17]的原理如下：

M=∑X1i,X2i,…,Xni

(7)

式(7)中，M可以表示为碳排放量，X1i,X2i,…,Xni则表示对M有影响的n种因素，i表示不同能源品种,M0表示基期的值，Mt表示t期的值。

本文采用LMDI加法形式，对式(6)进行因素分解，令基期t碳排放为Ct，t-1期碳排放为Ct-1。通过差分，根据Sunil Malla对各效应公式的定义，得到：

(8)

(9)

(10)

(11)

能源碳排放强度效应由于能源碳排放系数在实际应用中取常量，因而为0，所以总效应公式为：

ΔC=ΔC能源结构+ΔC能源强度+ΔC产出规模

(12)

2.数据来源

考虑到数据的可得性，河南省工业总产值用《河南省统计年鉴》生产总值中的第二产业值代替，以表示产出规模。能源强度表示单位经济的能源消耗量。根据河南省各工业能源的消费量以及各能源的碳排放量，结合式(9)至式(12)对河南省工业碳排放进行因素分解，得出各因素对河南省工业碳排放的效应结果，如表5所示。

表5 2003—2016年河南省工业碳排放增量效应因素分解分析

注：数据来源于《河南省统计年鉴》(2002—2017)并整理得出。

由表5及图6可知，2003—2016年河南省工业碳排放LMDI分解的总效应为正。其中，能源结构效应、产出规模效应为正效应，说明能源结构及产出规模能够促进工业碳排放，而能源强度效应为负值，说明能源强度，即技术效应，对河南省工业碳排放具有抑制作用。

(资料来源于《河南省统计年鉴》(2002—2017))

首先，2003—2016年产出规模效应对河南省工业碳排放增长贡献了22 666.31万吨，占总效应的181.79%，成为促进碳排放增长的首要因素。可以看出，2003—2016年产出规模效应数值随着时间的增加而呈现递减趋势，充分表明促进效应不断减弱，侧面反映出河南省经济发展方式的转变。

其次，2003-2016年能源结构效应对河南省碳排放增长贡献1 313.99万吨，占总效应的10.54%。逐年来看，河南省工业能源消费结构效应总体上呈现波动上升趋势，期间有抑制效应也有促进效应，由此反映出河南省能源结构的调整不够稳定，工业企业对能源的依赖性比较强。

最后，2003-2016年能源强度效应对河南省工业碳排放始终呈现抑制效应，数值为-12 969.35，占总效应的-104.02%，说明河南省能源利用率的不断提高对河南省工业碳减排具有重要作用。

五、结论及对策建议

本文基于以上研究得出，产业规模对河南省工业碳排放的增长起促进作用，工业经济的发展依赖能源消耗提供动力，从而促使碳排放量不断增加，能源强度的不断降低，即技术水平的不断提高对碳排放有明显的负向作用，能源结构效应是河南省工业碳排放增长的弱驱动因素。

河南省工业企业完成低碳转型，向全球价值链高附加值环节攀升离不开政府和企业的共同努力，产业规模、能源强度、能源结构都是实现碳减排的重要因素，全球价值链作为一个新的碳减排路径十分关键，因此提出以下对策建议：(1)以产业结构优化升级实现价值链攀升。河南省工业企业要进行内源式与外源式相结合的转型升级模式。一方面，企业自身通过组织学习与自主创新，实现技术与资本的积累，不断转变经济增长方式，利用互联网等第三次科技革命的成果发展自己，利用能力的提高构建以自身为核心的全球价值链体系。另一方面，在嵌入全球价值链的过程中，企业需要积极主动建立自己的销售渠道，依靠购买者驱动、生产者驱动及多主体驱动促进工业转型升级，不断增强自身的核心竞争力[18]；(2)以“一带一路”为契机积极参与全球价值链重构。在“一带一路”时代背景下[19-20]，政府创建良好的政治、经济、文化环境，制定完善的产业发展优惠政策，积极引导企业不断增强研发设计和品牌营销能力，淘汰能耗大、污染重、低效率的企业，从而不断提高工业企业在全球价值链中的位置。河南省工业企业要与沿线国家工业企业进行经济合作，不断分享生产技术和营销网络，扩大消费市场，提升河南省工业企业在未来全球价值链中的地位；(3)以完善环境规制政策促使工业转型。制定合理的环境规制激励政策，建立健全碳排放权交易市场，扩大应对碳排放的财政支出，如建立跨境污染治理机制，推进自愿付费、自愿缴纳碳税、自愿减排等。建立健全产业基础设施建设，尽可能延长国内产业价值链。大力发展低碳产业，建立健全高碳产业的市场准入机制，提高高碳产业的进入门槛，对高污染耗能大但经济效率高的企业收取一定数量的环境保护税，如排污费，庇古税等。不断完善的法律法规，公平合理的市场环境与竞争环境有利于企业有更多的自由发展空间去参与全球价值链分工；(4)以加快技术进步提升能源利用效率。建立健全用能权的有偿使用和交易制度，对使用高污染能源较多的工业企业进行收费，给各大工业企业发放碳减排任务，以此引导各大工业企业积极改进生产技术，使用低碳能源。优化能源结构，降低化石能源在能源消费中的使用比重，尤其是煤炭等高排放能源的使用，开发利用可燃冰、太阳能、风能、水能等高效率低污染的新能源。推进能源税制改革，如提高能源税。另外，加大技术研发投入和政府财政支持，创新发展低碳技术、清洁煤技术及节能技术等，从而不断提高能源利用效率。实行“以电代煤”消费模式，降低能源强度。