我国行业碳生产率度量及演化动态

我国行业碳生产率度量及演化动态

作者：祝树金 余嘉佳 唐曼艳 来源：《经济数学》2015年第02期

摘 要 提高碳生产率对保持碳的稳定和经济持续增长具有重要意义.基于投入产出模型对中国2002-2012年26个行业的碳生产率进行测算，并通过构建Tapio脱钩指标对其进行动态分析.结果显示我国碳生产率总体在波动中上升，存在阶段性特征，行业差异明显，且第二产业总体水平偏低；行业脱钩指数总体呈现出弱脱钩—增长连结交替出现的发展特征. 关键词 碳生产率；投入产出法；脱钩指数；能源利用效率 中图分类号 F124.5 文献标识码 A Measurement and Dynamic Evolution of the Industrial Carbon Productivity in China ZHU Shujin ，YU Jiajia， TANG Manyan

（College of Economics and Trade， Hunan University， Changsha， Hunan 410079， China）

Abstract Improving carbon productivity is of great significance for promoting emission reduction and sustained growth. This paper estimated the carbon emissions and carbon productivity of 26 industries in China during the period of 20022012 based on the inputoutput model. Then Tapio decoupling index was used to analyze the dynamic relationship between the carbon emission and economic growth. The results show that the evolution of carbon productivity performs stage

characteristics， which varies between the industries. The industrial Tapio decoupling index shows alternately weak decoupling and growthlink features.

Key words carbon productivity； inputoutput method； decoupling index； energy efficiency 1 引 言

2008年10月，麦肯锡[1]报告《碳生产率挑战：遏制全球变化、保持经济增长》中指出，任何成功的气候变化减缓技术必须支持两个目标——既能稳定大气中的温室气体含量，又能保持经济增长.将这两个目标结合起来的正是“碳生产率” .2009年亚洲制造业年会指出，今后国际间的竞争不再是传统的资本、资源和劳动力竞争，而是整个经济社会运转通道从入口（能源消耗）到出口（二氧化碳排放）的关键元素“碳”的生产效率的竞争.目前，我国工业化发展开始进入中期向中后期转变阶段，经济结构转型加速，社会整体环境保护意识明显增强，但发展不平衡、不可持续性的问题仍很突出，经济发展在很大程度上依赖低成本竞争和传统要素投入，经

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济增长的资源环境约束强化，生态环境成本大.国家“十二五”规划增加了约束性指标，注重主要污染物总量减排的深化，将工业、农业、生活、交通等经济活动主要领域纳入减排控制范畴，把改善环境质量提高到更加突出地位.随着“十二五”期间工程减排潜力收窄、要求提高，完成减排目标压力增大，提高能效和碳生产率成为促进低碳经济增长的必然选择. 经 济 数 学第 32卷第2期祝树金等：我国行业碳生产率度量及演化动态

碳生产率的概念最早由 Kaya 和 Yokobori[2]提出，指单位CO2排放的 GDP 产出水平，它与“单位GDP的碳排放强度”呈倒数关系，体现碳排放与产出之间的效率关系.潘家华等[3]认为未来的竞争是碳生产率的竞争，而非走绝对减排的发展道路.诸大建等[4]从经济和社会福利两个维度将碳生产率概念界定为狭义和广义两种.目前关于碳生产率的研究主要基于经济效率角度展开，且多数是对一国或某区域的碳生产率及其增长率进行测算.麦肯锡全球研究所（MGI） [1]指出到2050年为实现全球CO2排放减排50%的目标，碳生产率需要提高10倍；英国第三代环保组织（ E3G） 和澳大利亚气候研究所（ The Climate Institute） [5]共同完成《G20 低碳竞争力报告》，从碳生产率出发来研究国家低碳竞争力；Won Kyu， Kim[6]指出为实现韩国2020年的减排目标，若GDP增幅维持在4%， 则碳生产率年均增幅必须达到4.85%；魏梅等[7]利用DEA方法测算了我国28个省的碳生产率；王永龙[8]将碳生产率年增长率近似表述为GDP年增长率和二氧化碳减排率之和，测算了中国碳生产率增长率.

许多学者进一步对碳生产率的影响因素进行了研究，采用的方法主要有指数分解法、聚类方法及计量方法等.何建坤等[9]通过拉氏分解法指出我国产业结构中第二产业比重高、制造业产品增加值率较低、高耗能产品单位能耗高以及以煤为主的能源结构等是造成我国碳生产率低于发达国家的主要原因；张永军[10]用同样的方法研究了技术进步、产业结构变动和能源消费结构等影响因素，指出技术进步对提高碳生产率起主导作用，而能源消费结构变化的贡献较小.潘家华、张丽峰[11]利用聚类分析、泰尔指数、脱钩指数等方法进行研究，指出碳生产率存在明显区域差异，且总体差异主要来自于地区内差异，地区间差异贡献率近年来呈上升趋势.魏梅等[7]运用动态面板协整方法和误差修正模型对碳排放效率和各影响变量进行了格兰杰因果关系检验和收敛性检验，发现能源价格、R&D 投入和公共投资对碳排放效率有正向影响，而产业结构、技术溢出及对外开放对碳排放有负向影响，存在“污染避难所效应”.

现有研究主要集中在全球碳减排目标约束下碳生产率与碳排放总量关系、碳生产率的估算以及影响因素分析方面，因碳生产率概念提出的时间较晚，尚没有形成完整的理论体系和统一的测算方法；大部分研究都是从宏观角度出发，而对具体行业的分析较少，且碳生产率的测度主要基于能耗直接碳排放，没有考虑到中间消耗部分.本文基于已有研究，在完全碳排放量测算基础上，度量我国2002-2012年各行业的碳生产率，并对其变化趋势进行分析；构建了Tapio脱钩指标从动态上探讨我国经济增长与能源利用效率的关系. 2 行业碳生产率的测算与分析 2.1 测算方法与数据选取

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本文根据全国投入产出的平衡关系并考虑到中国化石能源消耗的实际情况，以煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然气8类消费量较大的能源为基准度量我国行业层面的碳生产率.首先根据式（1）和（2）计算各行业完全碳排放量；然后根据式（3）可得到各行业的碳生产率. 2.2 计算结果及分析

1）完全碳排放量计算结果及分析

由图1可知，我国碳排放总量基本呈上升趋势，2002年的134.63×108t增长到2012年的335.74×108t，年均排碳量为255.62×108t，年均增长9.57%，这主要是来自经济发展对能源消耗需求增加的影响.工业、生活消费和商业等产业部门总体释放出绝大部分的二氧化碳，总占比保持在80%以上，近三年占比甚至达到了90%以上；农业和交通运输部门碳排放占比变动不大，建筑业2009年以来碳排放量所占总量比重出现下降.工业是最主要的碳排放部门，占比维持在55%以上，工业仍是未来的减排主力. 时间/年

图1 中国碳排放总量及增长趋势

从具体细分行业来看，样本期间各行业碳排放量同样保持上升趋势.金属冶炼及压延加工业和生活消费累计和年均碳排放量都最大，分别占全国总量的12.53%和10.62%.由于本文完全碳排放主要基于最终消费和使用角度测算，而生活消费行业主要提供社会最终产品和服务，包含了大量中间产品排放的CO2，因而完全排放量数值较大.其次是化学工业、建筑业和电力、热力的生产和供应业，这些行业生产工艺比较复杂，产业链较长，且生产过程中消耗大量资源，属于高碳排放行业.此外，第三产业各行业经济活动中需要使用大量油品资源，累计和年均碳排放量也比较大.水的生产和供应业、燃气生产和供应业、其他制造业及回收业（包括家具）等排放最低，其中部分是能源部门，其往往是高耗能部门，但由于这些行业产品大多作为原料或中间投入品，进入最终消费的较少，因此完全碳排放量较少.

行业碳排放增长率总体呈下降趋势，大部分行业年均碳排放增长率保持在两位数.金属冶炼及压延加工业和电力、热力的生产和供应业的碳排放量及其增长率都很高，而水的生产和供应业等的碳排放量和增长率都保持在较低水平.值得注意的是，木材加工及家具制造业年均碳排放量较小，其年均排放增长率却很高；生活消费和批发、零售业和住宿、餐饮业年均碳排放量较大，但保持较低的排放增长率.行业碳排放强度整体趋向下降，表明单位GDP带来的CO2排放量减少，能源利用效率有一定的提高. 2）碳生产率计算结果及分析

碳生产率与碳排放强度在数量上呈倒数关系，反映了单位碳排放的经济效益；是从经济角度将碳作为一种投入来衡量经济增长与碳减排间的依存关系，关注的是单位碳资源消耗的产出

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效率，数值越大说明国民经济部门相对减排工作的实施绩效越好.衡量一个行业是否低碳主要看其是否有效地使用资源，而不是仅仅关注资源消耗和温室气体排放绝对量的减少.（见表2） 表2 中国总体碳生产率变化情况

注：碳生产率指数等于t+1时期的碳生产率/ t时期的碳生产率.

我国碳生产率总体水平不高，全国年均水平0.31万元/ t碳，远低于世界平均水平0.46万元/t碳.从时间趋势上看，样本期间总体表现在波动中上升，从2002年的0.21万元/t碳上升到2012年的0.32万元/t碳.从碳生产率指数来看，样本期间有7年大于1.总体来说碳生产率在提高，年均增长率为4.56%，表明生产方式正逐渐向集约型转变.

图2给出了我国行业年均碳生产率的情况.其他行业、批发、零售业和住宿、餐饮业、农林牧渔业以及食品和饮料及烟草制品的年均碳生产率最高，是目前我国所有行业中仅有的高于世界平均水平的四个行业，碳生产率平均值分别为0.62、0.60、0.3和0.2万元/ t碳；年均碳生产率最低的是金属冶炼及压延加工业和非金属矿物制品业，仅分别为0.14和0.16万元/ t碳，碳生产率较低行业的共同特点是资本投入比较大而能耗和二氧化碳排放量较高.高于全国平均碳生产率水平的主要是第一、三产业所有行业，以及食品和饮料及烟草制品业、纺织品、服装皮革鞋及其制品业等少数第二产业行业.

燃气生产和供应业的碳生产率增长最快，其次是批发、零售业和住宿、餐饮业和金属冶炼及压延加工业；交通运输及仓储业碳生产率年均增长率最低，虽然该行业产值比重远高于其隐含碳比重，拥有较高的碳生产率基数，但年均产值增长率仅为3.22%，远低于碳排放年均增长率5.79%，因而碳生产率增长率很低.需要说明的是，工业行业年均碳生产率总体水平偏低，但增长率都较高，如焦炭精炼石油制成品及焦炭精炼石油制品业及核燃料、化学工业等，这与工业近年来的产业结构调整和技术创新密不可分，也说明这些行业碳生产率拥有较大上升空间.而第三产业各行业作为主要的隐含碳排放部门，其年均隐含碳比重为23.57%，但年均产值比重为35.41%，远高于其隐含碳比重，碳生产率较高，但增长率却普遍较低，因此就节能减排来说，需要进一步鼓励各类生产性和生活性服务业的发展，通过服务的延伸来提高工业整体的资源利用效率和产品服务创新程度，进而促进“减物质化”发展.此外，建筑业隐含碳排放量位居前列，其年均产值比重远低于年均碳排放比重，碳生产率不高，低于全国平均水平，且其增长率也不高，在工业化、城市化发展中后期，我国应更注重对建筑业的有效控制和引导，使其逐步走上集约减排的道路. 行业

图2 我国各行业的年均碳生产率 3 基于脱钩指数的行业碳生产率动态分析

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碳生产率指数属于静态相对指标，仅仅是同一时期两个总量指标的比较，不能较完整地反映各行业在样本期内变化的方向及程度.因此，本节采用基于增长弹性变化的Tapio脱钩指数（Tapio，2005），综合行业经济增长和碳排放量变化情况来动态反映碳生产率变化的特点及行业差异.脱钩指标是测度经济发展与物质消耗投入及生态环境保护之间的压力状况并衡量经济发展可持续性的工具，等于碳排放的变化率与同期GDP变化率的比值[12]，即 eCO2/GDP=%ΔCO2%ΔGDP （4）

其中，eCO2/GDP表示脱钩指数.根据Tapio的研究，脱钩指数是以某一弹性值范围作为脱钩状态界定的，具体见表3.强脱钩指经济发展相关的环境变量保持稳定或下降，是实现低碳经济发展的最理想状态；弱脱钩指经济变化率和环境变量变化率都为正值但后者小于前者；强负脱钩是绿色发展最不利状态.当经济总量保持持续增长（即ΔGDP>0）时，能源碳排放的GDP弹性越小，脱钩指数越小，脱钩越显著，碳生产率越大.表3是2002-2009年我国各行业能源碳排放脱钩指数及其对应脱钩状态.

根据式（4），计算出了中国各年度各行业的Tapio脱钩指数，具体结果见表4. 表3 Tapio（2005）脱钩状态划分及对应的弹性值

由度量结果可知，我国26个行业的脱钩指数及状态有一定共性.脱钩程度随着宏观经济形势和的变化而产生较大波动，与实现强脱钩还有一定距离，总体上呈现出弱脱钩—增长负脱钩—弱脱钩—增长连结（增长负脱钩）的发展特征，且绝大部分时间内各行业的能源碳排放GDP弹性小于0.8，经济增长与碳排放关系处于弱脱钩状态.其中，2002-2005年间主要呈现弱脱钩—增长负脱钩状态，这期间碳排放量增幅总体大于GDP增幅，而增长负脱钩状态下的碳排放增幅比增长连结状态下的更大一些，这与前文2005年我国行业碳生产率出现普遍下降相对应，表明碳排放的经济效率降低，经济与环境不平衡现象恶化.主要原因可能源于期间国际经济形势好转，在国家扩大内需的宏观影响下，大批高能耗、重复性基础项目得以实施，导致碳排放量迅猛增加.2006-2008年，大部分行业的脱钩指数有所下降，多转为弱脱钩状态，产值和碳排放量都有所增加，但后者增速小于前者，这反映在碳生产率上，则表现为2006年开始碳生产率不断增加，实现相对减排.这段时期经济恢复平稳增长，国家稳步实施能源低碳化，行业能源利用效率的提高减缓了碳排放的增长速度.2009年以来由于工业产值在国民经济中比重上升，经济结构向“重型化”趋势发展，煤炭在能源结构中的主体地位进一步加强，而能源效率的提高落后于经济发展对能源需求的增长，碳排放和经济增长之间的脱钩关系有所恶化，大部分行业又回到增长连结或增长负脱钩状态.

行业脱钩指标总体趋势大致相同，但也存在着差异性，首先体现在经济不同发展阶段，各行业呈现出不同脱钩状态，碳生产率也表现为不同的变化特征.如非金属矿物制品业虽然在2005年出现了强负脱钩，但其他年份均为弱脱钩状态；在2006年，除农林牧渔业、纸浆造纸制品及印刷业仍处于增长负脱钩状态外，其余行业均转好为弱脱钩，这对应在碳生产率上则表现为2006年农林牧渔业的碳生产率下降，虽然纸浆造纸制品及印刷业碳生产率较2005年略有

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提高，但产值增长幅度小于碳排放增长幅度，也没有实现相对减排，除这两个行业外，其余行业碳生产率都有所提高.其次，相同GDP和CO2排放变化特征可能表现为不同脱钩状态.如在2005年绝大部分行业出现增长负脱钩，其产值和碳排放量均呈正增长，且后者增幅大于前者，而燃气生产和供应业的产值和碳排放变化特点与增长负脱钩状态下的相同，但其绝对值较低，经济与环境关系为增长连结状态.此外，即使在相同的脱钩状态下，脱钩程度也不尽相同，碳生产率也存在差异.如2006-2008年间，大部分行业回归弱脱钩状态，碳生产率也逐步增加，但与2002-2005年间相比，碳生产率值要明显高得多，总体的低碳经济发展程度要强于2002-2005年.需要提到的是，第三产业的脱钩状态总体上优于其他行业，这与前文提到的第三产业的碳生产率总体高于其他行业一致. 4 结论及启示

本章通过投入产出模型，估算我国2002-2012年间各行业完全碳排放量及其碳生产率，运用Tapio脱钩指标对行业碳排放与经济增长之间的脱钩关系进行测度，从动态上对行业碳生产率进行分析.研究发现1）我国总体及行业碳排放量在2002-2012年间基本呈上升趋势，工业仍是未来的减排主力，农业、商业占总体碳排放量的比重变化不大；金属冶炼及压延加工业和生活消费累计、年均碳排放量都位居前列；行业碳排放增长率和碳排放强度均趋于下降，能源利用效率有一定的提高.2）我国碳生产率总体上在波动中上升；第二产业总体水平偏低，而第三产业拥有较高的碳生产率.3）行业脱钩指数总体趋势大致相同，基本呈现出弱脱钩—增长连结交替出现的发展特征，且弱脱钩状态居多，第三产业脱钩状态总体优于其他行业；未来我国各行业仍将保持一段时间的弱脱钩发展趋势，意味着反映单位碳排放经济效益的碳生产率将保持增长.4）尽管我国碳排放不是绝对量上的减少，但其增速减缓，我国正处于相对意义上的减排阶段.在未来很长一段时间内，经济仍将持续增长，能源资源刚性需求使得CO2不可避免会增加.

由于我国以煤为主的能源结构造成了能源消耗拥有较高的碳排放系数，短期内通过调整能源结构进行减排受到资源禀赋和技术进步的，但长期内通过清洁能源的开发使用，洁净高效技术的创新，可从源头上降低各行业对化石能源的依赖性.产业结构调整过程则应趋向发展能耗和碳排放量低的现代服务业，各类低排放、高碳生产率的生产性和生活性服务业应作为发展重点；农业碳生产率较高但年均增长率最低，要加速推进现代农业的发展；对碳生产率整体偏低的第二产业则应顺应消费升级的要求，注重自主创新和技术升级，淘汰落后产能，降低产品能耗和碳排放. 参考文献

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