湖南省碳生产率影响因素分解及其潜在增长率的测度

左明灏 刘林奇

湖南省碳生产率影响因素分解及其潜在增长率的测度

左明灏 刘林奇

(湖南理工学院 经济与管理学院，湖南 岳阳 414000)

近年来，随着节能减排工作的持续推进，湖南省的碳生产率有了明显提高。为了进一步挖掘湖南省碳生产率潜能，需要对其影响因素和潜在增长率作深入分析。本文运用对数平均迪氏指数分解法从能源效率、碳排放能源结构和碳排放空间结构三个方面估计对碳生产率变化的影响，并使用数据包络法估算了碳生产率潜在增长率。研究结果表明：能源效率因素是影响碳生产率变化的主要因素；非技术有效的地区碳生产率潜在增长率呈现不断增加趋势，说明湖南省区域碳生产率差距不断扩大。因此，湖南省各地区必须加强能源合作，以技术有效地区为目标，不断加强内部管理，共同推动全省碳生产率的提高。

碳生产率；潜在增长率；LMDI；数据包络法

资源环境问题关系到人类的健康和生存。根据国际能源署发布的报告，2019年全球碳排放总量已达到330亿吨左右，对全球资源环境变化造成了显著的负面影响。在经济社会发展进程中，资源环境发挥着越来越重要的作用，其稀缺性必将成为制约社会经济发展的重大因素。近年来，绿色发展的呼声越来越高，绿色发展表现在社会经济发展的同时兼顾环境保护，是中国社会经济健康发展的必经之路。碳生产率则是把经济和环境联系起来的重要指标，是发展低碳经济，实行绿色发展重要的标志[1]。

碳生产率的概念最早是Kaya和Yokobori在1993年提出，指的是单位二氧化碳排放所能创造的某区域生产总值的水平，碳生产率的提高意味着使用更少的含碳能源产出更大的价值。随着经济增长速度变缓，碳生产率的继续提升的压力将变得越来越大。因此，对碳生产率的影响因素进行分解，并以此为基础，测算其潜在增长率进而采取相应改进措施就显得尤为重要了。近年来，随着节能减排工作的推进，湖南省潜在碳生产率的挖掘难度不断提高，明确湖南省碳生产率提高的主要驱动因素和深层次影响湖南省碳生产率变化轨迹的因素，是发展低碳经济的关键。二氧化碳等温室气体的排放是导致全球气候危机的主要原因，碳排放的问题引起了国内外很多学者的关注，经济增长与资源环境压力的关系是区域可持续发展研究的重要方向[2]。作为经济增长和环境保护的桥梁，碳生产率的发展趋势、地域差异和影响因素对减少碳排放和提高能源使用效率有着重要的意义。

许多研究者进行碳生产率空间差异研究。潘家华等[3]发现中国多数省份碳生产率呈逐年上升趋势，但东、中、西部碳生产率增长速度并非一致，中部增长最快，西部最慢，表明碳生产率存在明显区域差异。吴晓华[4]发现我国省域碳生产率整体差异主要是由区域间差异、第二类地区内省际差异、第三类地区内省际差异导致的。汪中华等[5]提出了缺少经济发展龙头以及碳排放量超标是造成东部和中部碳生产率差异过大的主要原因，西部各省经济发展速度相对缓慢，山西省减排效果明显是造成中部反超西部，跃居为第二大碳生产率地区的重要因素。

许多研究者进行碳生产率的影响因素研究。张成等[6]提出碳生产率增长率的变化主要受技术进步、资本能源替代效应和劳动能源替代效应三个分解变量的影响。王萱[7]提出了“十一五”时期，我国东、中、西部地区碳生产率增长的最主要原因是能源效率效应和产业结构效应较为突出，而碳排放能源结构效应和碳排放空间结构效应所受制约较多、影响较小。龙如银等[8]以中国长三角、珠三角、京津冀三大经济圈为研究区域，发现碳生产率总体都呈上升趋势，能源效率的提高是推动碳生产率增长的主要因素，但不同地区碳生产率的影响因素呈现出一定的特征差异。从具体某一个省为例的研究来看，栾昊[9]提出江苏省碳生产率的变动主要受能源效率、产业结构、能源结构因素的影响，技术水平的进步所引起的能源效率的不断提高是江苏省碳生产率增长的主要原因。

许多研究者进行潜在碳生产率研究。在碳减排和发展低碳经济的过程中，了解各地区潜在碳生产率和碳生产率潜在改进空间的大小及变化，是明确各区域所处的状况并有针对性提高碳生产率的有力依据。张成等[10]以中国29个省份为研究对象，得出CO2内部管理效应和GDP内部管理效应是构成碳生产率潜在改进率的主要成因，但CO2外部环境效应和GDP外部环境效应是碳生产率潜在改进率波动的主要诱因。

目前多数研究都聚焦于国家层次，缺乏对代表性区域、省份碳生产率的探究，这对协调特定区域内部低碳建设的矛盾作用甚微。湖南省是中部地区致力于建设资源节约和环境友好型社会的省份，本文以湖南省为研究对象，深入探讨湖南省内碳生产率的影响因素和碳生产率潜在增长率，以期为湖南省提高能源效率，优化碳排放能源结构，缩小内部差距提供一定的帮助。

1 湖南省碳排放和碳生产率的发展状况

1.1 碳排放量

根据《中国能源统计年鉴》把能源消费分为如表1所示8类，并根据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中估算化石燃料燃烧的CO2排放量的方法来计算碳排放量[11-12]。化石燃料燃烧的碳排放可以由使用的燃料数量和碳排放系数估算。引入我国能源统计运用的低位发热量将各种燃料的单位转换成普通能量单位然后进行计算，碳排放系数=氧化率×含碳量×低位发热量，表1呈现了8类燃料的碳排放系数。

表1 8种类型燃料的碳排放系数

表1（续）

注：①单位为kJ/m3；②单位为kg/m3。

从碳排放量来看，湖南省的碳排放量处于波动状态。2010年到2013年逐年增加，从5789.2万吨上升到6310.1万吨；2014年至2017年逐年下降，由5753.2万吨下降到5038万吨，2014年的碳排放量已经减少到了相比2010年的水平还要低；2018年碳排放量略有上升，为5133.4万吨。同时湖南省的碳生产率潜在改进率要远低于中部的平均水平，为中部地区碳生产率潜在增长率最小的省份。更进一步，湖南省的2010—2018年各地区碳排放量变化如图1所示。从图中可以看出岳阳和娄底是碳排放的大市，且岳阳市的碳排放有继续增长的趋势；张家界、永州、怀化、湘西的碳排放较低且有下降的趋势；长沙、株洲、湘潭、衡阳、邵阳、常德、益阳和郴州的碳排放处于湖南省中等水平，比张家界、永州、怀化、湘西的碳排放高，但是比岳阳和娄底的碳排放要低。湖南省各地区上述8种燃料消费量数据来自“2011—2019年湖南统计年鉴”，用8种燃料消费数量乘上碳排放系数便得到相应的碳排放量。

图1 2010—2018年湖南省各地区碳排放量的变化曲线

1.2 碳生产率

碳生产率的是指单位二氧化碳的排放所带来的某区域的生产总值的水平，根据碳生产率的定义，可得到碳生产率的计算公式：碳生产率=地区生产总值/碳排放量。2010—2018年湖南省以及湖南省各地区的生产总值数据来自“2011—2019年湖南统计年鉴”列于表2。

从表2可以发现，2010—2018年间湖南省碳生产率的均值为4.99万元/吨。长沙、湘西、张家界的碳生产率一直是领先于其他地区，益阳、郴州、岳阳、湘潭、娄底的碳生产率一直靠后，其中娄底的平均碳生产率仅为0.89万元/吨，远低于其他地区。从时间角度看，湖南省碳生产率是逐年增加的，2010—2018年碳生产率平均增长率为12.63%。不过，省内各地区碳生产率的增长速度差距较大，年均增长率最低的是岳阳，仅为5.15%，最高的是衡阳，达22.99%。年均增长率超过20%的地区有衡阳、怀化和张家界。

表2 湖南省各地区碳生产率、碳生产率平均值和碳生产率的年均增长率（2010—2018年）

2 湖南省碳生产率影响因素分解

2.1 碳生产率变化的因素分解方法及模型构建

为了探究湖南省碳生产率的影响因素，本文利用对数平均迪氏指数分解法（LMDI）把影响碳生产率的因素分解为能源效率因素、碳排放能源结构因素和碳排放空间结构因素，并分别计算其变化对湖南省碳生产率变化的贡献率。碳生产率分解为

其中：P是湖南省某年的碳生产率；为年份；Y表示湖南省年的GDP；C表示湖南省年的碳排放量；代表湖南省地区个数；Y表示湖南省地区年的地区生产总值；E表示湖南省地区年的能源消耗量；C表示湖南省地区年的碳排放量；R为湖南省地区年的地区生产总值与能源消耗量之比，即单位能耗所能贡献的产值，代表能源效率因素；S为湖南省地区年的单位碳排放所消耗的能源，代表碳排放能源结构因素；M为湖南省地区年的碳排放量与湖南省碳排放量之比，代表碳排放空间结构因素。

接下来使用LMDI模型中的加法分解，估计能源效率、碳排放能源结构和碳排放空间结构3个因素对湖南省碳生产率变化的影响。

2.2 湖南省碳生产率变化因素分解的结果和分析

下面依据上述模型和数据，使用LMDI模型中的加法分解把影响碳生产率的因素分解为能源效率因素、碳排放能源结构因素和碳排放空间结构因素，分解的结果见表3和图2。图2中2011表示2010—2011年，其余年份以此类推。

表3 湖南省碳生产率LMDI因素分解

能源效率是左右湖南省碳生产率变化的重要因素，而碳排放能源结构和碳排放空间结构对碳生产率的提升十分有限。能源效率对碳生产率变化的贡献率全部为正且数值较大，表明能源效率因素是湖南省碳生产率增长的主要驱动力。2010—2018年湖南省能源效率不断提升，表明政府实施的节能减排支持政策对提高碳生产率的作用较为显著；从碳排放能源结构看，碳排放能源结构的贡献率除了2010—2011年、2015—2016年、2017—2018年为负外，其余年份都为正，对碳生产率的提高发挥了正向作用；从碳排放空间结构看，其贡献率在2016—2017年为20%，其余的年份均为负，最低为−70%，最高为−4.1%，可见碳排放空间结构对碳生产率的增长在大多数时间是负向作用，碳排放空间结构多数时候是阻碍碳生产率的增长的。

湖南省各个地区能源效率因素和碳排放能源结构因素存在一些差异。表4是利用LMDI分解法得到各地区能源效率和碳排放能源结构对碳生产率变化的贡献率。总体而言，能源效率因素发挥着主要作用，但是特定地区特定年份也有碳排放能源结构因素占主导，比如株洲市2017年碳排放能源结构贡献率为51%；湘潭市2015年为64%；衡阳2017年为70%；邵阳市2012年为86%等，这表明如果碳排放能源结构能够稳定在较高水平，方差变小的话，也可以对碳生产率的提高发挥巨大作用。

表4 湖南省各地区2011—2018年的能源效率因素和碳排放能源结构因素贡献率

注：①2011表示2010年到2011年的变化，其余年份以此类推；②表示该地区期间的碳生产率变化为负。

3 湖南省碳生产率潜在增长率的测度

假设各地区的规模收益是可变的，现运用BCC模型，对湖南省潜在碳生产率和碳生产率潜在增长率进行估计。

3.1 碳生产率潜在增长率的估算及模型构建

想要对碳生产率潜在增长率的测算首先需估计潜在碳生产率，假设我们要测量个决策单位（Decision Making Unit，DMU）的技术效率，记为DMU（=1,2,…,），当前要测量的决策单位记为DMU；每个DMU有种投入，记为x（=1,2,…,），种产出，记为y（=1,2,…,），对于每一个决策单位建立投入导向的BCC模型，模型为

其中：=1,2,…,；=1,2,…,；=1,2,…,；表示DMU的线性组合；模型的最优解*代表效率值，其范围是（0,1]；x表示决策单位的第种投入；y表示决策单位的第种产出；为当前测量决策单位。

下面考察碳生产率潜在增长率，把碳生产率潜在增长率近似表示为

BCC模型假设每一个决策单位的规模效率是可变的，BCC模型得出的技术效率是指一个生产单位的生产过程达到该行业技术水平的程度，投入导向是从投入的角度对被评价的决策单位无效率程度进行测量，其关注在产出不减少的条件下，要实现技术有效每种投入应该减少的程度。潜在碳生产率是决策单位的各项投入都实现技术有效时，其碳生产率所能达到的水平。在计算潜在碳生产率时既包括比例改进也包括松弛改进。

当松弛改进为0的时候，潜在碳生产率乘效率值等于实际的碳生产率，效率值表示投入中有效的投入所占的比重。

3.2 碳生产率潜在增长率的结果与分析

依据BCC模型，以湖南省各地区的碳排放量、固定资产完成额、就业工人数为投入变量，各地区的GDP为产出变量，得到投入的冗余量和各地区的效率值，根据式(4)计算出潜在碳生产率，结果列于表5（表5中所需的湖南省各地区的碳排放量、固定资产完成额、就业工人数、GDP等数据均来自“2016—2019年湖南统计年鉴”）。

表5 2015—2018年湖南省各地区碳生产率、潜在碳生产率、效率值

长沙和张家界的效率值全部是1，说明长沙和张家界一直处在前沿面上，其投入是技术有效的；常德2017年的效率值为0.99，其余三年都是1，其投入效率在2017年仅次于长沙和张家界；湘西前两年处在生产前沿面，后两年的效率值为0.90和0.88，反映湘西在投入效率的提高上要低于长沙、张家界和常德。其余各地区都没有处在前沿面上的年份，其碳生产率小于潜在碳生产率。其中邵阳和永州的效率值较低，如邵阳年平均效率值为0.62，表示在四年的投入中，只有62%为有效的，而38%是无效的，其投入无效率的比重高于其他地区。

图3给出湖南省各地区的碳生产率潜在增长率2015年到2018年的大小以及变化趋势。由图3可知：长沙、张家界的碳生产率潜在增长率是保持不变的，且均为0；株洲、湘潭、岳阳、益阳、郴州、永州、湘西的碳生产率潜在增长率从2015年到2018年是逐年递增的；衡阳、邵阳、常德、怀化、娄底的碳生产率潜在增长率从2015年到2017年为增长期，2017年到2018年开始下降。

图3 湖南省各地区碳生产率潜在增长率

4 结论与建议

从影响因素来看本文发现能源效率是湖南省碳生产率变化的重要因素，碳排放能源结构和碳排放空间结构对碳生产率的提升有限。从碳生产率潜在增长率的结果来看：长沙、张家界的碳生产率潜在增长率一直为0；株洲、湘潭、岳阳、益阳、郴州、永州、湘西的碳生产率潜在增长率持续上升；衡阳、邵阳、常德、怀化、娄底的碳生产率潜在增长率2017年前持续上升，2017年到2018年开始下降。为了完成“十三五”节能减排约束性目标，保障人民群众健康和经济社会可持续发展，湖南省各地区应首先明确能源效率、碳排放能源结构、碳排放空间结构在节能减排和提高碳生产率中的地位和贡献，然后根据自身的禀赋资源、产业结构、能源消费结构、经济发展水平、消费方式等因素，因地制宜地采取相应措施。

能源效率是关键。短期来看，能源效率是节能减排和提升碳生产率的主要动力，短期目标是否能实现关键在于能源效率改善的程度。能源效率低、碳生产率潜在增长率高的地区应以提高能源效率为主，同时应改变投入无效率的状况，逐步淘汰浪费资源、污染环境、设备落后的企业和产品。能源效率较高、碳生产率潜在增长率较低的地区应加大技术、设备的自主研发和引进力度，促进能源效率的进一步提高。

碳排放能源结构是内源动力。能源效率虽然是提升碳生产率的主要动力，但其要发挥作用离不开碳排放能源结构的优化。长期来看，如果碳排放能源结构得不到优化，那么提高能源效率的成本将不断上升，收益不断下降。由于存在边际报酬递减的规律，能源效率提高将会遇到瓶颈。优化碳排放能源结构，减少高碳能源的使用，加大清洁能源的开发，才是提升碳生产率和实现绿色可持续发展的重点所在。

碳排放空间结构是社会经济全面健康发展的必要条件。作为湖南省发展的龙头，长沙市在追赶一线城市的过程中要起到积极带动其他地区经济发展和环境保护的作用。各地区应加强合作，实现信息共享、优势互补，推动湖南省经济效益、社会效益和环境效益协调发展。

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F062.2

A

1673-2219（2021）03-0075-06

2020-11-28

湖南省哲学社会科学基金项目（项目编号15YBA187）；湖南省社科评审项目（项目编号XSP17YBZC 078）。

左明灏（1997－），男，湖南醴陵人，硕士研究生，研究方向为生态经济。

刘林奇（1973－），男，湖南祁阳人，博士，教授，研究方向为生态经济。

（责任编校：宫彦军）