我国工业CO2排放与经济发展脱钩关系解析

宋晓聪，沈鹏，谢明辉，赵慈，陈忱，刘晓宇

（中国环境科学研究院 国家环境保护生态工业重点实验室，北京 100012）

0 引言

2020 年9 月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中提出了我国2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和的宏伟目标[1]。作为我国碳排放量最大的领域——工业领域每年碳排放量占全国碳排放总量的80%以上[2]，所以工业领域碳减排对实现“双碳”目标具有重要意义。2022 年3 月，李克强总理在第十三届全国人民代表大会第四次会议上提出要正确处理好发展与减排关系的发展目标[3]，因此，碳排放与经济发展脱钩关系的解析对于碳减排途径的挖掘至关重要。

学术界从多领域、多角度对碳排放和经济发展的脱钩关系开展了一系列研究。像国家层面[4-9]，例如Kan 等[8]研究了2001—2011 年中国、日本、美国、欧盟、俄罗斯、巴西、印度和南非碳排放与经济发展的脱钩，发现大多数国家在以生产为基础的脱钩方面比以消费为基础的脱钩表现更好。Zhang 等[9]基于脱钩模型分析了1990—2014 年中国和东南亚国家CO2排放量与经济发展和能源消耗之间的脱钩弹性。省级层面[10-12]，例如Wu 等[11]应用脱钩模型从省级层面分析了2001—2015 年中国CO2排放与经济发展的脱钩效应，发现中国30 个省份的主要脱钩类型由弱脱钩转变为强脱钩。Gao 等[12]研究了1995—2017 年中国省级能源相关的CO2排放与经济增长的脱钩，发现中国东部省份普遍表现出比西部省份更好的脱钩状态。城市层面[13-15]，如Li 等[14]编制了长江经济带85 个城市的CO2排放清单，同时发现41%的城市实现了GDP 与CO2排放的强脱钩，45%的城市实现了弱脱钩。Shan 等[15]研究发现，2005—2015 年 中 国11% 的 城 市 实 现 了GDP 与CO2排放的强脱钩，65.6%的城市实现了弱脱钩。行业层面[16-20]，如Song 等[19]用脱钩模型反映经济发展对中国交通运输业CO2排放的依赖程度，发现1991—2015年，中国交通运输业的CO2排放与经济发展呈现增长连结状态，还未脱钩。Xie 等[20]研究显示1985—2016年中国电力行业CO2排放和经济间处于弱脱钩和扩张性负脱钩交替状态。

目前研究多是针对CO2排放与经济发展的脱钩关系判别，对于探索脱钩关系内在原因的相关文献较少，所以，本文基于脱钩模型，探究了我国工业CO2排放与GDP 间的脱钩关系，同时针对脱钩稳定性进行判断，并引入中间变量构建分解模型，分析工业CO2排放与经济发展脱钩关系的内在原因，以期为实现“双碳”目标提供助力。

1 研究方法和数据来源

1.1 脱钩模型

脱钩模型被广泛用于评估碳排放与经济发展之间的关系[4-20]。本文基于Tapio[21]的研究，并参考Vehmas 等[22]和Ren 等[23]的方法，对我国工业行业CO2排放与经济发展间的脱钩状态进行分析，公式如下：

式中：δt表示t-1 年到t年的脱钩弹性；C是我国工业CO2排放量，G是工业增加值，以1997 年不变价计；ΔC和ΔG分别代表t-1 年到t年CO2和经济的变化值。

脱钩状态的分类如图1 所示。为更直观表示δt代表的含义，参考罗素琴[24]的方法，对δt进行细分并赋值，数值越大表示CO2排放与经济发展的协调程度越好，具体如表1 所示。

图1 CO2排放与经济发展的脱钩状态分类

表1 CO2排放与经济发展脱钩分类定义表

1.2 脱钩稳定性模型

同时，为了分析工业CO2排放与经济发展脱钩状态的稳定性，本文参考齐静等[25]的研究，提出脱钩稳定性指标概念，将其定义如下：

式中：Mt为脱钩稳定性指数；N是样本量；Mt＜1 表示脱钩状态稳定，指数越小，稳定性越好，相反，则脱钩状态的波动性较大；Mt≥1 表示脱钩状态稳定性差。

1.3 分解模型

脱钩模型仅反映了CO2与GDP 的关系，并没有解释原因，因此，本文引入中间变量工业能耗、电力消耗和工业总产值构建分解模型[26-28]，将脱钩状态分为四个定量部分，深入分析工业发展与碳排放脱钩状态的根本原因，具体公式如下：

式（3）～（5）中：C为工业CO2排放量，G为工业增加值，E为工业能源消耗总量，L为工业用电量，S为工业总产值。此外，δ(C,G)t、δ(C,E)t、δ(E,L)t、δ(L,S)t和δ(S,G)t表示第t-1 年到第t年的总脱钩弹性（CG）、能耗脱钩弹性（CE）、电力脱钩弹性（EL）、工业电气化脱钩弹性（LS）、价值创造脱钩弹性（SG）。

各脱钩弹性代表的具体含义详见表2。

表2 脱钩弹性含义表

1.4 数据来源及说明

本文工业CO2排放数据来自CEADs 数据库；工业能源消耗、用电量和增加值数据来自1998—2021 年的《中国统计年鉴》；工业总产值数据来源于1998—2012年的《中国工业统计年鉴》，因2012 年后国家统计局不再对外公布工业产值数据，因此，2012—2016 年的工业总产值数据根据国家统计局公布的产品销售率和销售产值计算获得，2016 年以后工业销售产值不再对外发布，而通过历年趋势得到工业营业收入约为工业总产值的99%左右，所以2017—2020 年工业总产值用营业收入计算近似替代。

2 结果与讨论

2.1 中国工业CO2排放量

1997—2020 年中国工业CO2排放量和增加值如图2 所示，中国工业CO2排放量和工业增加值近24 年来整体均呈上升趋势，说明了经济的发展伴随着CO2排放量的增多，Xie 等[33]也发现了相似的研究结论。中国工业CO2排放量从1997 年的23.94 亿吨增长到2020 年的83.54 亿吨，增长了约2.5 倍，工业CO2排放量增长率呈现先上升后下降的趋势，其中“十五”时期CO2排放年均增长率最快，为15%左右；“十一五”时期CO2排放年均增长率出现下降，达到7.61%，相比于“十五”时期下降了约50%；“十二五”时期CO2排放年均增长率降幅更为显著，比“十一五”时期降低约90%，说明“十一五”至“十二五”时期国家实施的节能减排等[34-35]政策产生了效果；但是“十三五”时期CO2排放年均增长率出现小幅回升，为1.20%，说明我国在工业减碳方面还应加强，工业CO2排放还未达到峰值，此外，近24 年来工业CO2排放增长率基本均高于工业增加值增长率，表明工业CO2排放还未与经济实现协调发展，工业CO2排放形势比较严峻。

图2 1997—2020年中国工业CO2排放和经济变化情况

2.2 中国工业CO2排放与经济发展脱钩分析

基于脱钩模型对中国工业CO2排放与经济发展的脱钩情况进行评价分析，具体计算结果见表3。总体而言，1998 年以来，工业CO2排放与经济发展间呈现负脱钩状态，说明工业CO2排放与经济增长还未实现绿色协调发展。分年度分析，从1998—2000 年的强负脱钩到2001—2005 年和2006—2010 年的扩张负脱钩，然后到2011—2015 年的强负脱钩，最后到2016—2020 年的扩张负脱钩，负脱钩程度在减弱，说明环境与经济发展的关系在向协调发展的方向改善[12,14,36]。

表3 中国工业CO2排放与经济发展脱钩结果

脱钩指数越小表示CO2排放与经济发展的协调程度越差[24]，从脱钩指数方面分析（图3）发现，2002 年、2009 年、2019 年和2020 年工业CO2排放与经济发展协调程度表现为最差，近两年表现为最差的原因与新冠疫情影响经济发展，致使工业行业经济下滑严重，而CO2排放量并没有显著下降有关。仅2008 年、2017 年和2018 年工业CO2排放与经济发展协调程度表现为较好，这与2008 年奥运会的召开以及“十三五”时期开始实施的能耗“双控”行动息息相关。整体来看，1998—2020年有85%以上的年份工业CO2排放与经济发展协调程度表现为较差及以下，说明工业行业仍需要加快清洁生产改造进程。

图3 1998—2020年中国工业CO2排放与经济发展脱钩指数变化

2.3 脱钩关系稳定性分析

根据式（2）计算“九五”至“十三五”时期工业CO2排放与经济发展脱钩稳定性指数，如图4 所示。整体来讲，“九五”至“十三五”时期有四个五年计划阶段脱钩稳定性指数均大于1，只有“十五”时期的脱钩稳定性指数小于1，为0.96，说明该阶段工业CO2排放与经济发展的脱钩关系稳定性较好。而“九五”“十一五”“十二五”“十三五”时期的脱钩稳定性指数分别为4.09、2.04、1.15、1.72，即在上述四个阶段我国工业CO2排放与经济发展的脱钩关系稳定性很差，脱钩状态波动较大；但是，从变化趋势上分析，脱钩稳定性指数整体呈现下降趋势，说明工业CO2排放与经济发展的脱钩关系稳定性在逐步提升。

图4 “九五”至“十三五”时期中国工业CO2排放与经济发展脱钩稳定性

2.4 脱钩原因解析

基于分解模型对1998—2020 年中国工业CO2排放与经济发展的脱钩弹性进行分解，具体分解结果见表4和图5。

图5 1998—2020年中国工业脱钩指数变化

表4 中国工业CO2排放与经济发展脱钩弹性分解

工业CO2排放受能源消耗、电气化水平、技术进步、价值创造等因素共同影响。

从各影响因素分析，能耗脱钩弹性（CE）整体处于负脱钩，多为扩张负脱钩，虽然在1998—2020 年间出现过2 次强脱钩和7 次弱脱钩，尤其是“十三五”时期整体表现为弱脱钩，脱钩指数在12 以上，但是并未改变1998—2020 年平均CE为扩张负脱钩的结果，表明工业行业“十三五”时期能源利用结构得到一定程度的优化，但是1998—2020 年工业行业整体减排效果较弱，能源利用结构仍较为高碳化[37-38]，同时也反映出在清洁技术的应用方面有待加强。

电力脱钩弹性（EL）主要表现为弱脱钩，说明能源消费领域的电气化水平得到初步提升[17]。1998—2020 年，EL出现过扩张负脱钩主要集中在“十五”时期，此阶段能源使用中电气化水平不高，工业能效较低[27]。此后，基本表现为弱脱钩，并且脱钩指数整体保持在13 以上，说明能源利用中电气化水平不断提高，使得工业能效不断提高，对总脱钩起到正向促进作用。

工业电气化脱钩弹性（LS）一般处于强负脱钩和扩张负脱钩状态，表明工业用电量的增速快于工业产值的增速。从表4 可以看出，LS的平均脱钩弹性为强负脱钩状态，对总脱钩弹性产生了积极影响，近年来工业电气化水平逐步提高，也反映出我国工业行业技术的不断进步。

“十二五”和“十三五”时期，价值创造脱钩弹性（SG）出现了多次强负脱钩和弱负脱钩状态，说明工业价值创造能力有所减弱，工业行业的经济产出消耗了大量的生产投入，但创造的价值却在降低。但整体来看，2016—2018 年SG表现为强脱钩，工业行业价值创造能力在不断提升，工业增加值的增速快于工业产值的增速，对总脱钩弹性起到正向效应。

3 结论与对策

通过研究发现：（1）1998—2020 年，中国工业CO2排放与经济发展间呈现负脱钩状态，但是负脱钩程度在减弱，说明工业CO2排放与经济发展的关系在向协调发展的方向改善。（2）脱钩稳定性方面，工业CO2排放与经济发展的脱钩关系稳定性整体较差，脱钩状态波动较大，但是脱钩稳定性指数整体呈现下降趋势，即稳定性程度在逐步提升。（3）脱钩因素方面，总脱钩弹性受CE、EL、LS、SG等因素共同影响，其中在1998—2020年CE还未对总脱钩产生正向贡献，EL、LS、SG均对总脱钩产生了积极影响。

根据以上研究结论，提出以下建议：（1）调整能源结构，提高新型能源利用比例。CE的负脱钩印证了当前工业能源利用结构的不合理，应从发展新能源、提高可再生能源比重、抓好煤炭清洁高效利用、实施能源结构多元化战略等方面进一步优化工业能源结构。（2）推进高附加值产业发展，推动工业内部结构的优化升级。价值创造力的提升有助于碳排放降低，应从淘汰高耗能、高排放行业落后产能、加快低耗能高产值行业发展、提高现有产品科技含量等方面推动工业结构优化升级。（3）强化技术支撑，助力科技降碳。重点引导高耗能、高排放行业重点用能设备更新换代，鼓励企业应用清洁生产技术、低碳技术，引导企业加大研发投入，大力支持生产技术创新，提高工业生产的资源能源利用水平。