广东省经济结构转型对协同减污降碳的影响
2022-10-19黄儒霞钟秋萌吴晓慧廖程浩余亚东
黄儒霞,钟秋萌,吴晓慧,廖程浩,余亚东,梁 赛*
1.广东工业大学生态环境与资源学院,大湾区城市环境安全与绿色发展教育部重点实验室,广东 广州 510006
2.北京师范大学环境学院,北京 100875
3.广东省环境科学研究院,粤港澳环境质量协同创新联合实验室,广东省区域大气环境质量科学研究中心,广东 广州 510000
4.华东理工大学商学院,上海 200237
“十四五”时期,中国经济进入高质量发展阶段,发展方式从规模速度型转向质量效率型,经济结构从增量扩能为主转向调整存量与做优增量并存[1].经济增长带来严峻的大气污染和CO2排放问题,《中国生态环境状况公报》(2020 年)显示,尚有40%的城市空气质量未能达标;同时,我国CO2排放总量较大,强度较高,建设“美丽中国”和实现双碳目标的压力较大[2-3].《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》中多次强调“系统治理”的重要性,并明确了新时期协同减污降碳的生态保护核心任务[4].因此,我国亟待协调经济高质量发展与减污降碳的关系,通过经济绿色转型促进减污降碳[5].
广东省为我国人口和经济第一大省,受粤港澳大湾区和深圳建设中国特色社会主义先行示范区的“双区驱动效应”影响,在全国经济结构转型中处于领先地位[6-7].随着经济快速发展,广东省大气污染治理能力需进一步提升,且作为制造大省,广东省为实现双碳目标面临更大挑战.因此有必要以经济结构转型为牵引,推动广东省高质量发展和实现协同减污降碳.
现有针对广东省社会经济转型与各类大气污染物、CO2排放的研究主要分为两类:第一类主要针对某一年份,从生产侧和消费侧核算广东省生产消费活动对大气污染物或CO2排放的影响[8-9],识别关键排放部门;第二类主要在时间动态视角下探究社会经济转型对大气污染物或CO2排放的影响[10-13],为广东省分别从生产侧、消费侧和投入侧制定大气污染物和CO2减排政策奠定基础,但这部分研究多将大气污染物和CO2分开考虑,忽略了二者之间的协同关系,在此基础上制定的政策可能促进一种物质减排而导致另一种物质排放量增加,致使减排成本增加[14].此外,部分学者开始关注行业规模占比对减污降碳协同性的影响[15],但忽略了生产结构(各部门关联关系构成的生产网络,表征生产技术水平)与消费结构(各部门产品在各类最终需求中的占比)对减污降碳的影响.
因此,综合考虑各类大气污染物与CO2的相互关系,开展社会经济结构性转型对减污降碳的协同性研究,对实现广东省高质量发展与协同减污降碳有重要意义.鉴于此,该研究以减排量弹性系数对SO2、NOx、烟粉尘(PM)与CO2减排的协同性进行评估,同时结合结构分解分析方法探究2007—2017 年广东省社会经济结构转型对协同减污降碳的影响,以期为广东省经济结构转型升级提供参考.
1 研究方法和数据来源
1.1 协同效应评估方法
该研究参考毛显强等[16]提出的减排量弹性系数(Elsa/c)来评估社会经济转型对大气污染物和CO2减排是否具有协同效应及其协同程度,计算公式:
式中:Δa和Δc分别为在一定时间内某社会经济因素变化驱动的大气污染物和CO2排放量变化,t;a0和c0分别为起始时间大气污染物和CO2的排放量,t.当Δa/a0和Δc/c0均为负数时,表明该社会经济因素变化驱动大气污染物和CO2协同减排;当Δa/a0和Δc/c0均为正数时,表明该社会经济因素变化驱动大气污染物和CO2共同增排;当Δa/a0为正数、Δc/c0为负数时,表明该社会经济因素变化驱动大气污染物排放量增加而CO2排放量减少,即增污减碳;当Δa/a0为负数、Δc/c0为正数时,表明该社会经济因素变化驱动大气污染物排放量减少而CO2排放量增加,即减污增碳.当某社会经济因素变化驱动大气污染物和CO2协同减排时,Elsa/c越接近于1,表明该社会经济因素变化对大气污染物和CO2的减排作用程度越一致,即协同度越高;若0<Elsa/c<1,表明该社会经济因素变化对CO2的减排作用程度更高;若Elsa/c>1,表明该社会经济因素变化对大气污染物的减排作用程度更高.
1.2 环境扩展型投入产出模型
该研究使用环境扩展型投入产出模型进行环境压力核算及驱动因素相对贡献分析.以广东省大气污染物和CO2排放量作为卫星账户,构建环境扩展型投入产出模型[17-18]:
式中:e为消费端环境压力,即广东省最终需求驱动的各部门大气污染物或CO2的排放量,t;f为直接排放强度,即各部门单位产出直接导致的大气污染物或CO2的排放量,t/(107元);I为单位矩阵;A为直接投入系数矩阵(或技术系数矩阵),表示各部门单位产出直接驱动的各部门投入;L〔L=(I-A)-1〕为Leontief 逆矩阵,在该文中表征生产结构,即各部门单位产出所直接和间接驱动的各部门投入;f×L表示广东省各部门单位产出直接和间接驱动的大气污染物或CO2的排放量,即累积排放强度,为直接排放强度和间接排放强度之和,t/(107元);y为各部门产品在广东省各类最终需求(居民消费、政府消费、存货变动、固定资本形成总额、出口和流出)中的占比,%.
1.3 结构分解分析方法
基于环境投入产出模型的结构分解分析方法被广泛应用于分析各因素变化对环境压力变化的相对贡献[18-19].该研究将最终需求分解为最终需求产品结构、最终需求类型构成、人均最终需求和人口规模的乘积.最终需求驱动的各部门环境压力可表达为
其中:ys为某类最终需求中不同部门需求占该类需求总值的份额,即最终需求产品结构,在该文中表征消费结构,%;yc为不同最终需求种类占最终需求总值的份额,即最终需求类型构成,%;pg 为人均最终需求,元;pop 为人口规模,人.
因此一定时期内大气污染物或CO2的排放变化量可表示为
式中,Δ表示该影响因素的变化量.
为解决结构分解分析中分解方式存在非唯一性问题(该研究有720 种分解结果),该文取所有分解方式的结果平均值作为各影响因素的最终结果.
1.4 数据来源
广东省2007 年、2010 年、2012 年、2015 年和2017 年投入产出表取自广东省统计局[20],为解决不同年份投入产出表部门差异问题,该研究将各投入产出表部门整合为40 个;结构分解分析涉及不同时间点之间投入产出模型变量的比较,为消除价格因素影响,该研究通过指数平减法,以2017 年价格为基准,将其他年份的现价投入产出表转换为可比价投入产出表[21];价格指数取自2008—2018 年《广东统计年鉴》.此外,该研究仅分析广东省内社会经济转型对大气污染物和CO2排放变化量的影响,因此将投入产出表中的“流入”和“进口”项剔除[22].2007—2017年广东省分部门SO2、NOx和PM 排放量数据来源于广东省环境科学研究院大气环境研究所[15],主要考虑重点排污部门的大气污染物排放情况,CO2排放量数据取自中国碳排放数据库CEADs[23-26].GDP 与人口数据均取自2008—2018 年《广东统计年鉴》.
2 结果与讨论
2.1 广东省经济增长与减污降碳协同性分析
根据Liang 等[27]定义的解耦指数来评估各类大气污染物和CO2对经济增长的解耦关系(见图1).由图1 可见,2007—2017 年广东省经济增长与各类大气污染物排放均实现了绝对解耦(一定时期内,经济增长的同时排放物排放量减少),与CO2排放实现了相对解耦(一定时期内,排放物排放量增加,但增长速度低于经济增长速度).从不同时段看,2007—2010年经济增长与各类大气污染物排放绝对解耦,而与CO2排放相对解耦,即大气污染物、CO2的排放与经济增长尚未协同解耦.经济增长与SO2、NOx、CO2排放在2010—2012 年均表现为相对解耦,在2012—2015 年均表现为绝对解耦,SO2、NOx和CO2排放与经济增长的关系具有一致性,而在2010—2015 年PM 和CO2排放与经济增长的关系不同.2015—2017年经济增长与各类大气污染物排放处于绝对解耦状态,而与CO2排放处于耦合状态(一定时期内,排放物排放量增加,且增长速度高于或等于经济增长速度).综上,经济增长与大气污染物排放已基本稳定实现绝对解耦,而与CO2排放的关系在不同时段内差异较大,尚不能稳定实现绝对解耦,经济增长与减污降碳存在不协同,这与Lu 等[28]在全国层面对大气污染物、CO2与经济解耦关系的研究结果类似.
2.2 生产端与消费端排放核算分析
2017 年不同部门在生产端和消费端对大气污染物和CO2排放的贡献率如图2 所示.基于生产视角,广东省SO2、NOx和PM 的主要排放部门均为非金属矿物制品业、电力热力的生产和供应业以及金属冶炼及压延加工业.其中,非金属矿物制品业是广东省各类大气污染物最主要的排放部门,2017 年分别排放了6.7×104t SO2(占总排放量的36%)、1.7×105t NOx(52%)和1.0×105t PM (57%),同时也排放了较多CO2(12%).CO2排放的关键部门是电力热力的生产和供应业,该部门在2017 年排放了2.8×108t CO2,占CO2总排放量的57%;此外,交通运输仓储及邮政业也排放了大量CO2(14%),但大气污染物排放量较小.在生产端,大气污染物和CO2的主要排放部门存在较大差异,对大气污染物和CO2排放贡献均较大的部门为非金属矿物制品业以及电力热力的生产和供应业.相比Ou 等[8]对广东省2012 年大气污染物排放源的研究,笔者研究发现,大气污染物主要排放部门从电力热力的生产和供应业变为非金属矿物制品业,这一趋势与Tian 等[29]开展的全国大气污染物排放数据分析结果相似,与广东省对省内电力热力的生产和供应业严加限制有关;此外,笔者研究中CO2主要排放部门与吴晓慧等[11]的研究结果相似.
基于消费视角,广东省SO2排放的主要贡献部门包括建筑业、非金属矿物制品业以及造纸印刷及文教用品制造业;NOx和PM 排放的主要贡献部门包括建筑业、非金属矿物制品业和电子设备制造业;CO2排放的主要贡献部门包括电力热力的生产和供应业、其他服务业以及建筑业.建筑业是各类大气污染物排放的最主要部门,对SO2、NOx和PM 排放的贡献率分别为23%、30%和31%,此外,该部门对CO2排放的贡献率(15%)也较大.在消费端,对大气污染物和CO2排放均有较大贡献的部门是建筑业,这与Ou 等[8,11]的分析结果类似.
受部门不同物质累积排放强度差异的影响,消费端大气污染物和CO2的主要贡献部门存在明显差异.因此,对广东省各部门SO2、NOx、PM 和CO2的累积排放强度进行了探究(见图3).部分部门的直接排放强度相对较低而累积排放强度相对较高,如建筑业、金属矿采选业和非金属矿采选业等.在所有部门中,非金属矿物制品业、电力热力的生产和供应业以及金属冶炼及压延加工业的各类排放物累积排放强度均较高.此外,同一部门的不同物质累积排放强度也存在差异,如纺织业的大气污染物累积排放强度相对较高,而CO2累积排放强度相对较低,交通运输仓储及邮政业的CO2累积排放强度相对较高但大气污染物累积排放强度相对较低.
2.3 基于驱动因素分析的协同分析
广东省2007—2017 年大气污染物总排放量减少,而CO2总排放量增加.直接排放强度变化是促进广东省大气污染物和CO2减排的最大驱动力,促进SO2、NOx、PM 和CO2分别减排1.3×106t (占总排放变化量的156%)、9.3×105t (207%)、3.8×105t (206%)和1.9×108t (—166%)(见图4).值得注意的是,2015 年后直接排放强度变化对大气污染物和CO2减排的贡献均减小.生产结构变化对大气污染物排放量变化的贡献相对较低,但2015 年后该因素变化对大气污染物减排贡献变大;此外,生产结构的改变促进了广东省大气污染物和CO2排放量的减少,即对协同减污降碳有积极影响.最终需求产品结构变化对大气污染物和CO2排放量变化的贡献均较低,但总体也促进了协同减污降碳.人均最终需求和人口规模变化均导致大气污染物和CO2排放量的增加,其中人均最终需求变化是大气污染物和CO2排放量增加的最大驱动力,驱动SO2、NOx、PM 和CO2排放量分别增加4.7×105t (占总排放变化量的—57%)、5.0×105t (—111%)、2.0×105t (—109%)和3.4×108t (299%).最终需求类型构成变化对大气污染物和CO2排放量变化的影响均较小.
随着经济增长,人民收入水平提高,中等收入群体扩大,人均最终需求水平或将持续上升[30-31];同时,广东省人口在未来一段时间内还将稳定增长[32],人均最终需求和人口变化将给协同减污降碳造成巨大压力.此外,随着我国近年来对高排污行业的重点监督和技术改造,此类行业的生产技术和污染物控制水平均已达较高水平,进一步降低直接排放强度的难度和成本增加,因此有必要重视经济结构性变化对协同减污降碳的影响,在经济系统层面优化生产结构和调整最终需求产品结构,从而实现协同减污降碳.
各驱动因素在不同时段内对协同减污降碳的影响如图5 所示.由图5 可见:2007—2015 年直接排放强度变化总体上驱动了协同减污降碳,且对大气污染物减排的影响更显著;而2015—2017 年直接排放强度变化导致了减污增碳,即大气污染物和CO2未能协同减排.与常树诚等[15]的研究结果类似,末端治理手段对减污降碳的协同性较弱,且对大气污染物减排效果更好,这主要与大气污染物和CO2末端控制手段存在拮抗效应相关[33-34].
生产结构变化对大气污染物和CO2排放量变化趋势的影响基本一致.但在2007—2010 年生产结构变化导致广东省SO2、PM 和CO2排放量增加,而促进NOx排放量减少,主要由于轻工业类部门单位产出对上游造纸印刷及文教用品制造业、纺织业以及金属冶炼及压延加工业等直接排放强度相对较大部门的需求增加,即轻工业类部门生产效率降低.而纺织业和金属冶炼及压延加工业的NOx直接排放强度较其他排放物直接排放强度低,则生产效率的降低对NOx排放量增加的影响相对更小,NOx的增排量被其他部门生产效率提高驱动的NOx减排量抵消,因此生产结构变化总体驱动NOx的排放量减少.2010—2012 年和2015—2017 年生产结构变化驱动了大气污染物和CO2的协同减排,主要由于大部分直接排放强度较大部门的关联部门生产效率提高.受同一部门不同物质直接排放强度差异的影响,生产结构变化驱动的大气污染物和CO2排放量变化存在不协同效应,但全面提高各部门尤其是大气污染物和CO2直接排放强度较高部门的关联部门的生产效率可促进协同减污降碳.
最终需求产品结构变化对大气污染物和CO2排放量变化的贡献在不同时段差异较大.2007—2010年最终需求产品结构变化驱动了大气污染物和CO2的协同减排,主要由于居民对累积排放强度较小的部门〔如服务业类部门(除交通运输仓储及邮政业外)〕的需求占比上升,对累积排放强度较大的部门(如非金属矿物制品业以及电力热力的生产和供应业)的需求占比下降.2010—2012 年最终需求产品结构变化驱动了NOx、PM 和CO2排放量的减少,SO2排放量的增加,主要由于出口和存货变动中非金属矿物制品业、固定资本形成总额中建筑业等累积排放强度较大的部门占比下降.这些部门的SO2累积排放强度较其他大气污染物和CO2累积排放强度小,不足以抵消其他部门需求占比上升所导致的SO2排放增加量,因此SO2排放量增加.同理,2012—2015 年固定资本形成总额中建筑业占比上升,驱动了NOx、PM和CO2排放量增加,SO2排放量减少.2015—2017 年最终需求产品结构变化驱动了减污增碳,主要由于居民消费中电力热力的生产和供应业部门的占比上升,存货变动中非金属矿物制品业部门的占比下降.2010—2017 年最终需求产品结构变化未能驱动协同减污降碳,但通过调整最终需求产品结构,全面考虑各类排放物,降低累积排放强度较大部门的最终需求比例,可促进协同减污降碳.
与已有研究[10-11]结果类似,直接排放强度是驱动广东省大气污染物和CO2排放量减少的主要因素,人均最终需求是驱动大气污染物和CO2排放量增加的主要因素.但这些研究仅针对大气污染物或CO2进行分析,笔者进一步探索了社会经济因素变化对不同大气污染物和CO2排放量变化的协同性,并发现同一部门不同物质直接排放强度或累积排放强度存在差异,从而导致生产结构和最终需求产品结构变化对减污降碳存在不协同效应.为避免减污降碳的不协同现象,应关注直接排放强度或累积排放强度存在差异的部门,提高各类大气污染物或CO2累积排放强度均较高部门内各企业的生产效率,发展各类大气污染物和CO2累积排放强度均较低的行业.
3 结论与建议
3.1 结论
a) 广东省经济发展与大气污染物、CO2排放尚未实现协同解耦.经济发展与大气污染物排放已基本实现解耦,而与CO2排放尚未实现稳定解耦,经济发展与减污降碳存在不协同现象.
b) 从生产端,电力热力的生产和供应业以及非金属矿物制品业同时排放了较多大气污染物和CO2;从消费端,对建筑业的需求同时驱动了大气污染物和CO2的大量排放.
c) 生产结构变化是驱动协同减污降碳的重要驱动力,但广东省生产结构仍有待优化.受部门不同物质直接排放强度差异的影响,生产结构变化对大气污染物和CO2排放的影响不协同,但提高大气污染物和CO2直接排放强度都较高的部门对上游部门产品的利用率可有效促进协同减污降碳.
d) 广东省消费结构变化对减污降碳仍存在不协同效应,但通过调整消费结构可驱动协同减污降碳.最终需求产品结构变化对减污降碳的协同效果受部门不同物质的累积排放强度差异影响,调整最终需求产品结构需同时考虑降低各类大气污染物或CO2累积排放强度较高的部门需求占比.
3.2 政策建议
在经济结构转型背景下实现协同减污降碳是必然趋势,考虑到控制直接排放强度成本和难度逐渐变大,因此优化生产结构和调整消费结构是广东省实现协同减污降碳的重要措施之一,具体政策建议如下.
a) 优化生产结构,促进协同减污降碳.生产结构变化是大气污染物和CO2减排的重要驱动力,优化生产结构可促进协同减污降碳.通过推动产学研合作、促进物质循环利用和限制落后工艺等手段,全面提高各部门生产效率,以提升对上游资源的利用率,减少上游部门大气污染物和CO2的排放量.重点关注各类大气污染物和CO2直接排放强度都较高部门(如非金属矿物制品业、电力热力的生产和供应业以及金属冶炼及压延加工业等)的关联部门,从严实施此类部门环境准入制度,引导部门内相对落后的企业提高管理水平以及工艺技术水平.完善现有清洁生产制度,将CO2排放量纳入考察指标,全面兼顾只有某一排放物直接排放强度较高的部门(如交通运输仓储及邮政业),以防出现减污降碳的不协同效应.综合考虑全要素使用效率,兼顾直接排放强度较低而累积排放强度较高的部门,如建筑业、金属矿采选业和非金属矿采选业等.
b) 调整最终需求产品结构,提高减污降碳协同度.最终需求产品结构变化可促进大气污染物和CO2减排,调整最终需求产品结构可实现协同减污降碳.调整最终需求产品结构主要包括对居民消费、固定资本形成总额以及出口和流出商品结构的调整.通过大力发展低污染、低碳类服务业,引导其在居民消费中的占比.通过建立环境足迹标识体系,向消费者传达产品的环境影响信息,结合对公众的环境教育,引导居民选择环境足迹更低的同类产品,重点关注大气污染物或CO2累积排放强度较高的部门(如非金属矿物制品业、纺织业以及交通运输仓储及邮政业等),考察的排放物指标应尽可能全面,避免只关注某种排放物造成不协同效应.通过调整税收、价格差异化等措施,进一步抑制对建筑业的过热投资,降低大气污染物和CO2累积排放强度都较高部门(如非金属矿物制品业)在广东省出口和流出结构中的占比.