控排放、调结构及促增长的相容路径与调谐机制

马建平

(中华女子学院 金融系,北京 100101)

一、问题提出与文献回顾

近年来，中国低碳转型的速度、广度、深度及改革力度举世瞩目，中国已成为全球应对气候变化的重要贡献者和引领者。低碳新政层出不穷，覆盖范围不断扩大。碳强度指标层层分解，倒逼地方强力推进低碳转型，经济承受巨大倒逼压力，再与人口红利消退、要素成本上升、资源环境约束、技术创新滞缓、市场需求疲软、传统西方发达国家组团围堵等因素叠加，导致工业、经济增速下滑，市场预期悲观，政府预期增速也不断下调。在此形势下，落实碳排放总量控制，探索达峰路径，推行总量倒逼，必须统筹控排放、调结构及促增长三者关系，使多元目标相容，推进节奏适配协调，降低低碳转型经济成本，确保经济运行平稳，在波诡云谲的国际环境中保护好国际竞争力。因此，探索控排放、调结构与促增长之间的相容模式及调谐机制，就具重要理论和现实意义。

有关经济增长、产业结构与碳排放关系的研究大致分为四类：

一是侧重经济增长与碳排放的关系研究，其中研究经济增长的碳排放影响最多。卡雅(Kaya，1990)构建了反映碳排放与国内生产总值(GDP)之间数量关系的恒等式[1]，成为其后学界分解分析碳排放影响因素的重要理论基础，如庄贵阳(2007)利用卡雅恒等式解释了工业化阶段国家碳排放快速增加的原因[2]。格罗斯曼等(Grossman et al.，1991)提出倒U型环境库兹涅茨曲线(environmental Kuznets curve,EKC)假说及规模效应、结构效应、技术效应分解思想[3]。随后学界围绕EKC曲线形态、存在与否及三大效应分解的实证研究较多，结论因样本选择差异而异，主要有不存在[4]、倒U型[5-6]、未出现[7]等观点。赵爱文等(2013)发现碳排放与经济增长存在长期均衡关系且互为格兰杰原因[8]。还有学者讨论了碳减排的经济影响，包括造成GDP损失[9]、影响GDP增速[10]、抑制GDP规模[11]、评估减排成本[12-15]、碳排放达峰的经济影响[16]等。

二是侧重产业结构与碳排放的关系研究。主要发现是第二产业对碳排放具有长期影响[17-18]，第二产业和煤炭占比较高地区的碳强度也较高[19]，技术进步和结构调整的碳减排效应存在地区和时变差异[20]，技术创新引领的产业结构升级可抑制能源消费、降低碳强度及减少碳排放[21-22]，产业结构优化对实现2020年碳强度目标有一定贡献[23-24]，政策选择应降低第二产业和煤炭比重等[25]。

三是侧重探讨碳排放达峰路径。包括预测中国碳排放峰值时间和水平[26-27]，以及对地区或行业的碳排放峰值实现路径进行分析[28-31]。

四是经济增长、产业结构与碳排放的综合实证研究。分析框架多围绕EKC曲线[32-34]、三大效应分解分析[35]、格兰杰因果关系或协整关系[36-38]，研究发现与观点与前述文献大同小异。

总之，目前研究多围绕卡雅恒等式、EKC曲线、三大效应、格兰杰因果关系等展开理论与实证分析，方法工具丰富多样，对深化认识经济增长、产业结构及碳排放三者关系具有重要理论、实践和方法指导意义。不过，仍存三方面不足：一是碳强度(总量)目标倒逼下经济稳定增长的条件未明确；二是主流观点多是第二产业占比与碳排放正相关，应提高第三产业比重，忽视“压二增三”产业空心化风险；三是碳排放达峰相关研究大多侧重减碳一元目标，较少在控排放、调结构及促增长目标相容框架下探寻达峰路径。

本文将对控排放、调结构及促增长矛盾与相容关系进行经济学分析，构建揭示三者相容条件与调谐机制的数理模型，再模拟推演相容低碳发展路径空间，最后相应提出政策建议。

二、经济增长、能源消费与碳排放的现状分析

经济方面，实际GDP(2005年=100)由2000年的9.7万亿元增至2018年的63.9万亿元，增长了5倍。能源消费方面，能源消费总量从2000年的14.7亿吨标准煤增至2018年的46.4亿吨标准煤，增长了2.2倍；能耗强度从2000年的1.371吨标准煤/万元持续降至2018年的0.727吨标准煤/万元，下降了47%。碳排放方面，由化石能源引致的碳排放量2012年后增速放缓，2016年碳排放总量较2000年增长1.7倍；碳强度从2000年的3.184吨CO2/万元持续降至2016年的1.796吨CO2/万元。

产业结构方面，三大产业结构从2000年的14.7%∶45.5%∶39.8%演变为2016年的8.6%∶39.8%∶51.6%。第一产业和第二产业比重下滑，第三产业比重提升，是市场和政策导向的综合结果。2016年，三大产业能耗强度分别为0.276吨标准煤/万元、1.507吨标准煤/万元、0.371吨标准煤/万元。

能源结构方面，煤炭占比2007年最高，达到72.5%，后持续降至2016年的62%，石油占比由2000的22%降至2016年的18.3%，天然气占比从2000年的2.2%缓步升至2016年的6.4%，非化石能源比重从2000年的7.3%升至2016年的13.3%。

低碳发展目标：“十三五”期间GDP预期年均增长6.5%，服务业比重争取到2020年达到56%；能源消费总量到2020(2030)年控制在50(60)亿吨标准煤以内，非化石能源比重到2020(2030)年达到15%(20%)，到2050年能源消费总量基本稳定及非化石能源占比超过一半；碳强度到2020(2030)年较2005年下降40%～45%(60%～65%)，碳排放总量到2030年或提前达峰，“十三五”期间能耗强度(碳强度)目标下降15%(18%)，工业碳强度下降22%。

总之，GDP规模上升增速下滑，能源消费总量和碳排放总量增势趋缓，能耗强度和碳强度持续下降，第三产业成主导产业，能源结构不断低碳化。

三、控排放、调结构及促增长的矛盾与相容关系经济学分析

(一)气候效应分解分析框架

借鉴卡雅(1990)[1]人均碳排放计算公式，构建如下碳排放总量及其变化率的数理模型：

(1)

C=GDP·s·e·r·a

(2)

式(2)表明，碳排放总量由经济规模、产业结构、能源利用效率、能源结构、加权碳排放因子等因素共同决定。对式(2)先求自然对数后求导，可得：

(3)

(二)控排放、调结构与促增长的矛盾三角关系

首先，从GDP-碳排放关系对看，在其他变量不变情况下，碳排放总量将随GDP增长而增长，说明要发展经济就得放任碳排放增长，要控制碳排放增长就必需抑制经济增长，规模效应是经济发展与气候环境矛盾冲突的集中体现。

其次，从GDP-产业结构关系对看，调整产业结构，发展高端低碳绿色环保产业从而相对提高低碳产业比重难度较大，因为其发展速度不由政府主导而主要由国内外市场主体和市场环境决定，成长周期较长。虽然在供给侧剪切落后低端高碳产能易且快，但新增高端低碳环保产业难且慢，GDP增速下滑就在所难免。

第三，从产业结构-碳排放关系对看，在其他变量不变的情况下，碳排放增减随高碳产业占比增减而增减。高新低碳环保产业技术含量高，是世界主要经济体竞逐的焦点，加之自身高新低碳环保技术供给能力较弱，依靠发展高新低碳环保产业提高低碳产业比重难以速成。且中国自改革开放以来在国际分工体系中长期处于产业链中低端，高碳产业占比高，转型升级成本高，时间久。技术能力和产业结构的现实状况与控排放的技术进步及结构调整需求相距甚远，促进减排的技术效应和结构效应实现不易。

(三)控排放、调结构与促增长矛盾关系的现实表现

1.调结构对经济增长直接造成短期冲击

“十二五”以来，多措并举抑制“三高”产业过快增长，淘汰化解落后过剩产能。短期内将低端产能出清，直接影响当期GDP增速。高新低碳环保技术及人才在国家层面就已稀缺，在地方层面供给就更不足，高端产能短期难以及时填补被挤出的低端产能。在乘数效应作用下，GDP损失将进一步放大。加之高新低碳环保技术创新艰缓，世界主要经济体无不将其列为战略性产业加以支持，传统西方发达国家组团对中国优势战略新兴产业借由合力围堵，“除旧易，立新难”，增速下滑在所难免。

2.建构低碳经济社会制度体系增加成本

一是企业研发低碳技术、购置低碳环保设备，对现有高碳生产流程低碳化改造，都将增加经营成本；二是发展太阳能、风能、地热能、生物质能等低碳能源，政府需要拨付大量财政资金用于能源基础设施建设和低碳能源消费补贴；三是建构碳排放统计报告、核算核查、评估评审等低碳制度组织体系需占用大量社会人财物资源；四是引入市场机制推进碳排放权交易，将气候外部性内部化，直接增加企业成本；五是建筑与交通、政务与商务、城乡与社区添置节能减排设备也占用不少社会资源。

3.考核机制倒逼地方倾向控排放抑增长

“十二五”规划中的碳强度和能耗强度目标任务已经自上而下分解，分配到各省市县镇村乃至微观企业和社区。“十三五”规划中相关的约束更紧。在节能减排目标任务考核制度下，地方政府有内在压力确保优先完成减排任务。当低碳产业、技术、能源发展受阻时，地方政府便可能倾向采取限产限电、关停淘汰等行政手段优先保障完成减排任务而影响经济增速。社会资本也可能因达不到升级版要求或成本上升选择转投成本更低的国家或地区，导致投资下降影响经济增长。

(四)控排放、调结构与促增长的相容途径

控排放、调结构与促增长三者相容，要求在控排放过程中经济保持平稳增长，避免断崖式下滑甚至负增长；调结构与促增长的关系平衡需要掌握好调结构的力度、节奏及时机，避免“新鞋未得，旧履尽弃”窘境。控排放、调结构及促增长实现相容的途径包括：一是着力发展先进生产技术和低碳环保技术，持续降低排放产业能耗强度和碳强度；二是在确保产业结构安全前提下，适当降低能耗强度和碳强度相对较高的产业比重，增加高端低碳环保产业比重，优化产业结构，培育增长新动能；三是在能源资源禀赋允许条件下，适当降低煤炭比重，推进煤炭等化石能源清洁化利用，降低加权碳排放因子；四是大力发展非化石能源，最大限度提升非化石能源比重，是实现控排放、调结构及促增长相容关键。

四、控排放、调结构及促增长的相容条件与调谐机制数理分析

(一)控排放、调结构及促增长的相容条件

GDP、碳排放总量、经济增速、碳强度、碳强度降幅之间存在如下数理关系：

(4)

(二)碳强度、能耗强度与能源结构之间的数理关系

碳强度、能耗强度与能源结构之间的数理关系推导如下：

(5)

其中，z表示能耗强度降幅，γ表示非化石能源消费占能源消费总量比重。式(5)表明，碳强度下降是能耗强度下降、提高非化石能源比重、降低加权碳排放因子等提高能效、优化能源结构的综合结果。在确定碳强度降幅目标时，可在能耗强度降幅、非化石能源比重与加权碳排放因子之间统筹调谐：当低碳技术发展缓慢导致能耗强度下降不足时，可通过加快发展非化石能源提升非化石能源比重和加速“去煤”进程降低加权碳排放因子来补充；当非化石能源发展遇阻时，可通过扩大能耗强度降幅和加速“去煤”进程来补充；当因能源资源禀赋所限“去煤”进程遇阻时，则通过扩大能耗强度降幅和加快发展非化石能源来补充；当低碳技术、非化石能源及“去煤”均进展顺利时可扩大碳强度降幅。另外，在碳强度降幅目标、化石能源占比下降节奏及化石能源内部结构调整节奏既定时，可倒推与之适配的能耗强度降幅要求；碳强度降幅目标越高、非化石能源比重上升越慢、“去煤”越难，均要求与之适配的能耗强度降幅越大；反之反是。

(三)产业结构调整与能耗强度下降之间的数理关系

能耗强度、三大产业结构及三大产业能耗强度之间的数理关系可推导如下：

(6)

其中，下标1、2、3分别表示第一产业、第二产业、第三产业。式(6)表明，整体能耗强度降幅由三大产业结构演变及三大产业能耗强度降幅综合形成。在zt目标确定时，某产业占比或其能耗强度降幅的变动均将引致其他产业占比或能耗强度降幅要求相应地变动。考虑到目前相关规划将第二产业作为节能减排重点并确立了能耗强度降幅目标，而对第一产业和第三产业能耗强度降幅规定相对模糊，为简化分析，忽略第一产业和第三产业能耗强度降速差异，容易得到：

(7)

式(7)显示，在zt目标确定时第二产业能耗强度降幅越大，第一产业和第三产业能耗强度降幅压力就越小；第二产业比重越低，第一产业和第三产业能耗强度降幅压力也越低；反之反是。第一产业和第三产业能耗强度降幅越大，也可减轻第二产业能耗强度下降压力。为完成能耗强度降幅目标任务，可在三大产业结构和能耗强度降幅之间建立起调谐机制。总体上各大产业能耗强度下降及相对降低第二产业比重，可减轻各产业能耗强度降幅压力，并有利于实现能耗强度降幅目标。

五、控排放、调结构及促增长的相容低碳发展路径空间推演

(一)情景预设

1.预设经济增速情景

情景1-低g(g1)：经济增速相对较快下降，预期年均增速每五年下调0.5%，2016—2020年预期年均增长6.5%，2020—2025年预期年均增长6%，依此类推，2061年后稳定年均增速2%稳定不变。情景2-中g(g2)：预期年均增速每10年下调0.5%，2016—2025年预期年均增长6.5%，2026—2035年预期年均增长6%，以后依此类推。情景3-高g(g3)：预期年均增速每15年下调0.5%，2016—2030预期年均增长6.5%，2031—2045预期年均增长6%，以后依此类推。模拟时段为2016—2100年。

2.预设能源结构情景

(1)非化石能源比重情景，结合规划预设。情景1(γ1)：因各种因素制约，非化石能源发展较慢，2016—2030年非化石能源比重逐年提高0.5%，2031—2100年逐年提高0.8%，2020、2025、2030年非化石能源比重依次达到14.5%、17%、19.5%，到本世纪末达到75.5%。情景2(γ2)：结合现有规划目标，预设2016—2020年非化石能源比重逐年提高0.6%，到2020年达到15%；2021—2030年逐年提高0.5%，到2030年达到20%；2031—2050年逐年提高1.5%，到2050年达到50%；2051—2100年逐年提高1%，到2100年达到100%。情景3(γ3)：非化石能源比重升速最快，预设2016—2020年逐年提高0.8%，到2020年达到16%；2021—2025年逐年提高0.8%，到2025年达到20%；2025—2030年逐年提高1%，到2030年达到25%；2031—2080年逐年提高1.5%，到2080年达到100%。(2)预设煤炭、石油、天然气比例情景。在上述三种非化石能源比重预设情景基础上相应计算化石能源比重，再结合相关规划，总体上逐步压缩煤炭比重增加天然气比重，2050年后煤∶油∶气稳定在50%∶10%∶40%比例结构。

3.预设产业结构调整情景

为避免产业空心化及保障农业安全，第一产业和第二产业比重下降需守底线。情景1(高st3)：到2020、2025、2030、2035、2040年，第三产业比重依次提高到56%、58%、60%、62%、64%，第二产业比重依次降至36%、34.5%、33%、31.5%、30%，此后维持一、二、三产业6%∶30%∶64%的比例结构不变。情景2(低st3)：到2020、2025、2030年，第三产业比重依次提高到56%、58%、60%，第二产业比重依次降至36%、34.5%、33%，此后稳定一、二、三产业7%∶33%∶60%的比例结构不变。情景2较情景1在2030年后维持更高一、二、三产比例，经济系统安全性和均衡性更强。

4.预设第二产业能耗强度降速情景

第二产业是节能减排重点，其能耗强度降幅较整体能耗强度降幅要大。情景1(快zt2)：“十三五”期间第二产业能耗强度累积降幅预设为22%，此后每五年规划依次减少2个百分点，到2060年后依次递减1个百分点，到2085年后保持五年累积下降1%的速度。情景2(慢zt2)：“十三五”期间第二产业能耗强度累积降幅预设为18%，此后每五年规划依次减少2个百分点，直到2050年后依次减少1个百分点，到2075年后保持五年累积下降1%的降速。

(二)控排放、调结构及促增长的相容路径空间推演

1.碳强度降速和碳排放总量情景推演

GDP、g、CEI、m、C等变量之间存在如下数理关系：

(8)

根据式(8)可推算GDP、碳强度及碳排放总量(因篇幅有限，具体数据未列示，备索)。在预设经济增速和碳强度降速情景下，GDP按不同速度持续增长，碳强度以不同速率持续下降，碳排放总量将在2025年达峰；考虑到2026—2030年实际增速可能高低不均，也可确保峰值落在2025—2030年间，与既定2030年或提前达峰目标一致。

2. 9种能耗强度降速情景推演

根据经济增速、碳强度降速及非化石能源比重升速情景预设，可以依据式(5)推算9种能耗强度降速情景(由于篇幅所限，具体数据未列示，备索)。经济增速越高，要求碳强度降速越大，推算的能耗强度降幅要求也越大；非化石能源比重升速越慢，在碳强度降速一定时能耗强度降幅要求也越大。照此逻辑排列，在(g3,m3,γ1)、(g3,m3,γ2)、(g3,m3,γ3)、(g2,m2,γ1)、(g2,m2,γ2)、(g2,m2,γ3)、(g1,m1,γ1)、(g1,m1,γ2)、(g1,m1,γ3)9种条件下对应推算得到z1、z2、z3、z4、z5、z6、z7、z8、z9等9种由快至慢的能耗强度降速要求情景。“十三五”至“十五五”时期，其中z1情景要求能耗强度降幅依次达到19.7%、22.2%、24.2%，z2情景要求依次达到19.2%、22.2%、24.2%，z3情景要求依次达到18.3%、20.7%、21.6%，z4情景要求依次达到17.6%、20.2%、22.1%，z5情景要求依次达到17.1%、20.1%、22.1%，z6情景要求依次达到16.1%、18.6%、19.4%，z7情景要求依次达到13.9%、17.5%、20%，z8情景要求依次达到13.4%、17.5%、20%，z9情景要求依次达到12.4%、16%、17.2%；“十六五”后降幅压力均逐步下降，z9情景到2045年压力就降至0，z3、z6、z8情景到2060年压力降至0；z1—z6情景降幅要求超过规划目标水平，z1情景降幅压力最大，但参照“十一五”和“十二五”期间能耗强度降幅(27.7%和18%)，说明通过努力仍可能达到，z7～z9情景降幅要求低于规划目标水平，不难实现；2025—2030年为攻坚阶段，目前需要积极发展低碳环保技术并做好推广；z1、z4、z7情景非化石能源发展压力较小，z3、z6、z9情景非化石能源发展压力最大，其他居中；z1—z3情景对应高经济增速目标，z4—z6情景对应中速经济增长目标，z7—z9情景对应低速目标。

3.36种一产和三产能耗强度降速情景推演

依据式(7)，可以推算36种第一产业和第三产业能耗强度降幅情景，并按2030年降幅压力从高到低排序(由于篇幅所限，具体数据未列示，备索)。其中：所有情景组合下“十三五”数值均为负，表明“十三五”期间第一产业和第三产业能耗强度下降没有压力；N1(z1,低st3,慢zt2)、N2(z1,高st3,慢zt2)、N3(z2,低st3,慢zt2)、N4(z2,高st3,慢zt2)、N5(z1,低st3,快zt2)、N6(z1,高st3,快zt2)等六种对应实现高速(g3)的组合情景与N9(z4,低st3,慢zt2)、N10(z4,高st3,慢zt2)、N15(z4,低st3,快zt2)、N16(z4,高st3,快zt2)等四种对应中速(g2)的组合情景，第一产业和第三产业能耗强度降幅压力持续上升且升幅要求过大，考虑实际降速潜力，可以认为这10种组合现实可行性较差。

实现高增速目标的可行路径:N7(z2,低st3,快zt2)和N8(z2,高st3,快zt2)两种组合情景下，第一产业和第三产业能耗强度降幅在2021—2030、2051—2075年期间压力较大，2076年后压力解除；N13(z3,低st3,慢zt2)、N14(z3,高st3,慢zt2) 、N19(z3,低st3,快zt2)和N20(z3,高st3,快zt2)四种组合情景下，在2021—2030年第一产业和第三产业能耗强度承受一定降幅压力，2030年后压力逐步减轻，2060年压力解除。

实现中速经济增长目标的可行路径:N11(z5,低st3,慢zt2)、N12(z5,高st3,慢zt2)、N17(z5,低st3,快zt2)、N18(z5,高st3,快zt2)、N25(z6,低st3,慢zt2)、N26(z6,高st3,慢zt2)、N31(z6,低st3,快zt2)、N32(z6,高st3,快zt2)等8种候选实现中速增长目标的情景组合路径中，第一产业和第三产业能耗强度下降压力依次减轻，前四种2070年后降幅压力解除，后四种2060后压力解除。

实现低速增长目标的可行路径:N21(z7,低st3,慢zt2)、N22(z7,高st3,慢zt2)、N23(z8,低st3,慢zt2)、N24(z8,高st3,慢zt2)、N27(z7,低st3,快zt2)、N28(z7,高st3,快zt2)、N29(z8,低st3,快zt2)、N30(z8,高st3,快zt2)、N33(z9,低st3,慢zt2)、N34(z9,高st3,慢zt2)、N35(z9,低st3,快zt2)、N36(z9,高st3,快zt2)等12种情景组合路径下，第一产业和第三产业能耗强度降幅压力依次减轻，z7结成的四种组合2080年后降幅压力解除，z8、z9结成的八种组合2040年后降幅压力解除，尤其z9结成的四种组合降幅压力轻完成难度小。

总之，实现高增速目标和达峰目标的候选路径较少，难度较大；实现低增速目标和达峰目标的路径相对较多，难度相对较小。其中，实现预设高增速目标的现实可行候选相容路径有6条，实现预设中增速目标的可行候选相容路径有8条，实现预设低增速目标的候选相容路径有12条，另有10条候选路径现实可行性较差。综合考虑经济增速、碳强度降速、非化石能源比重升速、产业结构安全和平衡等因素，可以将实现GDP中速增长、非化石能源发展承受中等程度压力、二产能耗强度争取较快速度下降、一产和二产争取守住较低比重底线作为中国经济相容低碳发展的标杆路径，即将路径N18(z5,高s13,快zt2)作为中国规划相容低碳发展的参考标杆指标。如果实际各项指标超过标杆指标，则意味着取得更好的低碳发展成就；反之，若低于标杆水平，则可以针对不足指标采取相应措施，引导其向标杆靠近甚至超越。

六、总结

控制碳排放的政策工具包括积极发展低碳环保技术降低能耗强度，大力发展非化石能源提升非化石能源比重，加快去煤进程降低加权碳排放因子及优化产业结构等。鉴于碳强度、能耗强度、非化石能源比重、加权碳排放因子等变量之间的数理关系，可在政策工具之间建立起调谐机制。当碳强度降幅目标一定时，加快降低能耗强度可相对减轻发展非化石能源和去煤进程压力，加速提升非化石能源比重可相对减轻发展低碳技术和去煤压力，加快去煤进程可相对减轻发展低碳技术和非化石能源的压力。在整体能耗强度、三大产业能耗强度与三大产业结构调整之间也可建立起调谐机制，当三大产业能耗强度下降遇阻时，可相对提高能耗强度相对较低的产业比重；当产业结构调整遇阻时，可通过更大力度降低子产业能耗强度以实现整体能耗强度降幅目标。当上述政策工具都充分用完也不足以完成节能减排任务时，最后再依靠下调经济增速来完成控碳目标。近几年在创新驱动国策下技术进步较快，但核心关键技术仍然不足，可能导致低碳技术供应不足而使能耗强度下降遇阻。2025—2030年是攻坚阶段，目前需要积极发展储备低碳技术。由于“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋，及制度机制、市场成本、基础设施、能源安全等障碍因素，去煤进程、非化石能源发展进程也常遇阻。三大产业比例结构还需考虑产业安全和经济系统平衡因素，第一产业、第二产业比重需要守住底线，其调节空间也相对有限，政府需要审慎调整去工业化规划，避免产业空心化风险。基于上述现实约束条件，政府可以在评估各方面基础上，统筹建立起调谐机制，更好地平衡控排放与促增长矛盾，实现相容低碳高质量发展。