中国区域产业结构调整的CO-2减排效果分析-基于区域间投入产出表的分析

中国区域产业结构调整的减排效果分析C2—基于区域间投入产出表的分析刘红光12刘卫东1中国区域产业结构调整的减排效果分析C2—基于区域间投入产出表的分析刘红光12刘卫东1唐志鹏1范晓梅12(1．中国科学院地理科学与资源研究所北京1;2．中国科学院研究生院北京9)摘要:随着经济一体化进程的加快区域间产业联系越来越紧密。分析区域产业活动O2的排放问题不能不分析区域间的产业联系。由于中国区域之间的产业结构技术水平和能源利用效率存在很大的差异在不同地区不同产业实施相同的减排措施对全国产生的减排效果也会存在很大的差异。定量衡量这种差异对于中国O2减排措施的实施和M项目的落实具有很强的指导意义。本研究在区域间投入产出表的基础上利用中国各省市自治区分行业的碳排放系数建立了中国区域产业结构调整的O2减排模型对各区域各行业的减排效果进行了分析。结论认为东北地区和中部地区是减排效果最为明显的区域而电力热力化工采掘金属冶炼以及非金属制品等重工业行业是节能减排工作的重点行业。关键词:中图分类号:O2减排;产业结构;投入产出表文献标志码:文章编号:33(0)3979．9A也会存在很大的差异。定量衡量这种差异对于中国CO2减排措施的实施和CM项目的落实具有很强的指导意义。本研究试图在区域间投入产出表的基础上利用中国分区域分行业的碳排放系数建立了中国区域产业结构调整的CO2减排模型对各区域各行业的减排效果进行分析以期选择出最优地区和行业为中国节能减排的区域产业政策选择提供参考意见。1研究背景近一个世纪特别是近二三十年来地球气候系统正经历着一次以变暖为主要特征的显著变化1。越来越多的研究表明随着全球经济的发展人类产业活动对能源需求的不断增加而导致大气中CO2浓度的不断升高很可能是全球气候变化的主要原因2－3这种可能性在90%以上(CCuthntpt2007)。因此有关CO2减排的问题是当前各国政府社会和学术界广泛关注的焦点之一有关CO2减排责任的国际谈判也一直在激烈地进行。随着中国经济的不断发展能源开发和利用大幅度增长CO2排放量也随着迅速增加。据有关人员测算，1992和1996年中国因化石燃料燃烧产生的CO2排放量分别为6．55亿t和8．05亿t仅次于美国位于世界第二4－5。无论从可持续发展的角度出发还是从应尽的国际义务出发加强中国温室气体的排放控制是必须的6。由于中国幅员辽阔不同区域之间的产业结构、技术水平和能源利用效率存在很大的差异在不同地区不同产业实施相同的减排措施对全国产生的减排效果研究综述区域联系很早就是地理学研究的主要内容之一7－8。主要研究方法包括引力模型核心—边缘模型、投入产出模型等。其中投入产出模型作为一种综合的统计核算模型来定量研究区域部门及区域之间的联系，不仅被地理学家应用而且被许多经济学家和社会学家广泛应用。区域间投入产出模型(intinlinpututputd-lO)由d(1951)首先提出因此也称为d模型9。后来Chny(1953)和Ms(1955)先后独立提出了多区域间投入产出模型(ultiinlinpututputdlMO)模型也称ChnyMs模型或列系数模型由于MO模型对数据要求相对较少获得了广泛的应用0。1997年中国区域间投入产出表就是采用MO模型方法编制的。区域间投入产出模型是研究区域间经济联系的一2收稿日期:基金项目:作者简介:2009－10－16;修回日期:2010－04－18国家科技攻关计划(2007B031104)刘红光(1982－)男安徽濉溪县人博士研究生主()地域研究与开发第9卷·130·研究不同区域间的经济反馈与溢出效应1－2并得到了其他学者的不断发展(und19781985)3－4。中国国家信息中心(2005)编制了中国第一份8地域研究与开发第9卷·130·研究不同区域间的经济反馈与溢出效应1－2并得到了其他学者的不断发展(und19781985)3－4。中国国家信息中心(2005)编制了中国第一份8区域17产业部门投入产出表极大地推进了中国区域间产业联系的研究5。张亚雄赵坤(2005)利用这份投入产出表对中国区域间的产业联系进行了全面分析并测度了中国沿海与内陆间的溢出与反馈效应明显高于内陆地区对沿海地区的这两类效应6。潘文卿李子奈(2007)利用投入产出表提出一个以最终需求为出发点测度各类效应的方法他们的研究认为沿海地区经济发展对内陆地区的溢出效应并不明显7。日本学者khiokita运用区域间投入产出表建立了区域经济增长因素的分解模型能够区分一个区域经济增长来源的外部因素和内部因素并揭示了日本各区域之间的经济依赖性8。石敏俊金凤君等利用中国2000年区域间投入产出表对中国20世纪末各个地区产业增长的驱动力进行了分析9。总之有关利用区域间投入产出表的研究成果大部分集中在区域经济之间的联系和相互作用上利用其对能源利用效率或CO2减排问题的研究笔者还没有见过。本研究便试图在前人研究成果的基础上通过区域间投入产出表结合区域部门CO2排放系数研究产业结构调整的最优减排效果以期得出对碳减排政策具有参考价值的结论。安徽湖北湖南江西)西北区域(W:内蒙古陕西、宁夏甘肃青海和新疆)和西南区域(SW:四川重庆、广西云南贵州和西藏)。3．2 产业划分统计年将为7(表1)。表1中国产业部门划分对照表 b．1infitiltsinia 序号17个部门44个部门1农业农林牧渔水利业煤炭开采和洗选业;石油和天然气开采业;黑色金属矿采选业;有色金属矿采选业;非金属矿采选业;其他采矿业农副食品加工业;食品制造业;饮料制造业;烟草制品业纺织业;纺织服装鞋帽制造业;皮革毛皮、羽毛(绒)及其制品业木材加工及木竹藤棕草制品业;家具制造业造纸及纸制品业;印刷业和记录媒介的复制;文教体育用品制造业石油加工炼焦及核燃料加工业;化学原料及化学制品制造业;医药制造业;化学纤维制造业;橡胶制品业;塑料制品业2采选业食品制造及烟草加工业34纺织服装业木材加工及家具制造业造纸印刷及文教用品制造业56石化工业7非金属矿物制品业金属冶炼及制品业机械工业非金属矿物制品业8黑色金属冶炼及压延加工业;有色金属冶炼及压延加工业;金属制品业通用设备制造业;专用设备制造业910研究方法区域划分根中国区域间投入产出表将中国划分为8大33．1交通运输设备制造业11交通运输设备制造业电气机械及器材制造业;通信设备计算机及其他电子设备制造业;仪器仪表及文化办公用机械制造业工艺品及其他制造业;废弃资源和废旧材料回收加工业电气机械及电子通信设备制造业12区域(图1):东北区域(E:黑龙江吉林辽宁)京津区域(J:北京天津)北部沿海区域(C:河北山东)东部沿海区域(EC:上海江苏浙江)南部沿海区域(SC:福建广东海南)中部区域(MR:山西河南、其他制造业13电力蒸汽热水煤气自来水生产供应业建筑业电力热力的生产和供应业;燃气生产和供应业;水的生产和供应业14建筑业交通运输仓储和邮政业;批发零售业和住宿餐饮业其他行业15商业运输业1617其他服务业减排模型3．33．3．1 对区域间投入产出表进口列的处理。已知中国区域间投入产出表(表2)由于区域间投入产出表中总产出Xr不包括进口部分Mr而中间需求最终需求及出ii口和其他等项目中均包含有进口部分因此为了避免进口的影响我们必须将进口去除由投入产出理论可知图1研究区域划分ig．1isfiitinfrtyXri=∑s∑jXij+∑s∑tFitrsrsr r(1)+Ei－Mi。第3期刘红光等:中国区域产业结构调整的C2减排效果分析·131·令Xrs=αrXrsFrs’ rrsEr’ rrQr’ rr假=αiFit =αiEi =αiQiXr r=∑s∑jXij+∑s∑tFitrsrsr r(2)i+Mi+Ei+Qi。ij iij itii设进口品Mri在各区域各部门按(3)式进行分配则Xi第3期刘红光等:中国区域产业结构调整的C2减排效果分析·131·令Xrs=αrXrsFrs’ rrsEr’ rrQr’ rr假=αiFit =αiEi =αiQiXr r=∑s∑jXij+∑s∑tFitrsrsr r(2)i+Mi+Ei+Qi。ij iij itii设进口品Mri在各区域各部门按(3)式进行分配则Xijrs，两边同乘以Mr(Xr+Mr)得i i iFrs’r’r’EiQi即分别为扣除进口后的中间需求最终需MrMrit iXrs iFrsMr=∑s∑jXrij+∑s∑t+求出口及其他项。iitrXr+Mri+Mii i产业结构调整的减排模型设Cr为r区域i行业3．3．2MrMri iEr iQr(3)i+。i的CO排放系数反映能源利用水平μs(百分数)为s区Xr rr ri+Mi Xi+Mii2域j行业产能的调整幅度反映产业结构调整令αrs将(3)式代入(1)式且令αr=Xr(Xr+Mr)ij=得i i i iXrs/Xs即扣除进口后的直接消耗系数表示生产单位sXri=∑s∑jαiXij+∑s∑tαiFitrrsrrs+αiEi+αiQi。(4)rr rrij j表2 中国区域间投入产出表Tab．2InterregionalinputoutputtableinChina中间需求最终需求投入区域进口其他总产出区域1…区域8区域1…区域8出口Xr2Fr2ErMrQrXr中间投入增加值总投入区域1…区域8ijitiiiiVsjXsj说明:Xrs是s区域j产业对r区域i产业的中间需求;Frs是s区域t部分对r区域i产业的最终需求包括农村居民消费城镇居民消费政ijit府消费固定资产形成和存货变化量;Er和Mr分别是r区域i产业的出口和进口;Qr是r区域i产业的误差;Xr是r区域i产业的总产出;Vsi i是s区域j产业获得的增加值;Xs是s区域j产业的总投入。iijj区域j行业的产品所需要投入的r区域i行业的产品量。假设直接消耗系数不变如果s区域j行业产能增加或减少必然会导致其中间投入的减少进而引起其他地区域分行业碳排放系数主要包括产业消耗化石能源排放的CO2其他排放源所占比重很小故忽略不计。首先通过中国能源统计年鉴中1997年各省市自治区能源平衡表并结合1997年各省市自治区统计年鉴中分行业能源消费量数据整理获取1997年中国八大区域分行业能源消费量然后依照中国能源统计年鉴2004年附录4和部门的总产出随之减少则如果Xs增加或减少μs引j起其自身及其他地区部门总产出的变化为jΔIXs=Xsμs+j jj ∑r∑iijjjαrsXsμs(r=18i=17，0］中的平均低位发热量和CC2006指南 中分品种能源碳排放系数以及相关研究中中国能源燃烧的氧化系且ri不同时等于sj)(5)。假设碳排放系数不变可得s区域j行业总产出的增1］数 获取中国能源分品种碳排放系数最后两者相乘。4．2 处理说明加或减少μs引起的CO增加或减少量ICs为jj。2∑r∑iΔICs=XsμsCs+αrsXsCrμs(6)j jjjijjij(1)考虑到消费电力热力不直接排放CO而且区2域间投入产出表中已经包含电力热力行业对其他行业的投入因此本研究分行业能源消费量不包括电力热力。同时电力热力能源消费量采用消费总量即不扣除输出的二次能源。其他行业则采用终端能源消费量且扣除电力和热力能源。(2)为方便计算能源消费量均采用标准煤计算各种能源的折算系数采用中国能源统计年鉴2004中的附录4。标准煤的碳排放系数根据中国1997年一次能源消费结构进行折算。(3)由于统计口径的原因个别省市自治区统计年鉴中能源消费数据和中国能源统计年鉴中的能源平衡表有所出入均以中国能源统计年鉴中的能源平衡表为准电力热力的能源消费总量采用能源平衡表中火电和热力生产的能源投入总量。定义s区域j行业产业结构调整的减排效果为其引起的CO2排放的变化与其引发的总产出变化的比值则XsμsCs+jjj ∑r∑iijjijαrsXsCrμssΔICj=ICs==jΔIXsXsμs+jj ∑r∑iijjjαrsXsμsjCsj+∑r∑iαijCirsr(7)。1+∑r∑iαijrs(7)即是在直接消耗系数和碳排放系数均不变区域产业结构调整带来的2减排效率的表。数据来源与说明数据来源区域间投入产出表采用2005年国家信息中心编制44．1的1997年中国区域间投入产出表(17部门)5。分区地域研究与开发第9卷·132·(4)由于个别省份(河北黑龙江西藏新疆等)统计年鉴中没有分行业能源消费量则采用2004年经济普查中的能源数据计算分行业能源消费比重并结合当年能源消费总量进行折算。得出中国分区域分地域研究与开发第9卷·132·(4)由于个别省份(河北黑龙江西藏新疆等)统计年鉴中没有分行业能源消费量则采用2004年经济普查中的能源数据计算分行业能源消费比重并结合当年能源消费总量进行折算。得出中国分区域分行业CO2排放系数(表3)。从表3可以看出:第一区域CO2排放系数与区域经济发展水平呈反比。经济越发达的地区平均每万元生产总值的碳排放量越小。如图2所示西北地区平均碳排放系数均P很仅稍高于西南区。人均P。结果分析CO2排放系数的区域差异分析根据各区域分行业碳排放总量和总产出数据计算55．1(t·(万元)－1)表3中国分区域分行业O2排放系数b．3eO2iinffiitfhtryininia部门EJCECSCMRWSW1234567891011121314151617平均0．4784．3480．9404．9770．4402．5500．5791．7710．1820．1190．1740．3352．1350．9091．1100．0740．0490．0310．07816．4630．3400．7090．8030．2630．2680．5791．6283．6810．6202．0360．3440．5200．4111．5294．1710．6613．8040．3824．3060．5130．2450．4201．5563．4880．4130．5070．5640．6354．0490．1750．1400．1540．4332．1561．0143．4910．8750．7351．1342．2120．7170．6480．4281．8074．7994．1312．8963．0232．7293．7061．4605．1983．0805．2445．2785．2631．2360．6410．1580．1200．6999．1180．5450．7930．4190．12845．0270．5020．3900．1760．34826．7380．1800．1960．0880．02436．5360．6930．8200．3710．20825．6781．0121．2570．5291．09939．1920．5880．2900．2400．39223．3790．5141．2790．5312．5250．2641．7400．4291．5090．1871．0690．5081．5030．0890．8930．1990．9010．0881．0790．1990．8980．2161．2930．2011．9500．3961．9160．7832．6590．1761．3190．3121．739说明:有下划线的数据表示按从大到小排序前30位。的需要是其碳排放系数较高的主要原因之一;而南部地区则水电资源相对丰富且冬季取暖需求很小;西部地区能源资源丰富但经济相对落后产业水平较低能源利用水平不高是导致其碳排放系数较高的主要原因。第三电力热力金属化工采掘以及非金属等行业是CO2排放总量最高的行业也是排放系数最高的行业。尤其是电力热力行业其排放的CO2总量占全部排放量的1/3以上。从表3中可以看出排放系数最高的行业均集中在这些行业。总之加大电力行业的节能措施实施力度提高东北及中西部地区的能源利用效率是减小中国CO2排放量的有效措施。5．2区域产业结构调整减排效果分析根据公式(7)可以计算出每个区域每个行业调整一个百分点的总产出而引起CO2排放量的变化与其引起的全部区域总产出变化的比值(图3)。从图中可以看图2区域O2排放系数与经济发展水平比较ig．2intnilO2iinffiiitdicltll第二CO2排放系数的区域差异总体呈现西部高于东部北部高于南部的特征。这不仅与区域经济发展水平有关也与中国地理环境和能源资源的分布等诸多要素有关。北部地区以火力为主的发电模式和冬季取暖第3期刘红光等:中国区域产业结构调整的C2减第3期刘红光等:中国区域产业结构调整的C2减排效果分析·133·出电力热力行业是产业结构调整最为明显的行业远远高于其他行业特别是北部地区东北地区电力热力行业每减少一个百分点的总产出而引起的全部区域CO2的减排量是其引起全部区域总产出减少量的29倍。其次是采掘化工金属冶炼与非金属制品业。分区域来看北部地区是产业结构调整效益比较明显的区域。考虑到不同行业的性质不同我们将同一行业结构调整减排潜力最大的前3个区域作为产业结构调整的重点，则可以得出中国产业结构调整的重点区域与行业(表4)。同样可以看出北部及西部地区特别是西北地区是产业结构调整的重点区域。这也说明了经济不发达区域是产业结构调整的减排效率最明显的区域。但是由于这些地区经济总量不高产业能源活动CO2排放总量也不高。因此虽然这些地区调整效率最高但是减排总量不高。为了得出减排效率较高同时排放总量也较高的区域我们以排放总量为横坐标以产业结构调整的平均减排效率为纵坐标进行比较研究(图4)。说明:图中1～17为行业序号见表1。图3中国分区域分行业产业结构调整的O2减排效果ig．3O2tinfftsfitilttejttfhininia第Ⅰ象限表示排放总量低但减排效率高;第Ⅱ象限表示排放总量高减排效率也高;第Ⅲ象限表示排放总量高但减排效率低;第Ⅳ象限表示排放总量低且减排效率也低。因此位于第Ⅱ象限的区域是减排效果最理想的区域。从图4可以看出东北地区和中部地区是节能减排的重点区域。东北地区从建国初期开始就是中国最主要的重工业基一二五期间东北重工业占全国的70%以上同时东北地区的煤炭石油的大规模开采也为其重工业的发展提供了良好的助推器作用。到了20世纪八九十年代随着国家经济体制和国有企业管理机制的双重转变曾经创造了中国工业奇迹的东北地区面临结构性的危机国有企业管理体制僵化技术设备落后导致企业竞争力下降东北地区工业在全国工业经济中的地位迅速下滑。但是由于国家一直没有得到很大的提升1997年其重工业仍占全部工业总产值的一半以上。因此当时尽快调整东北地区的产业结构实现产业转型不仅对东北地区的经济社会发展具有重要意义而且对于中国节能减排同样具有重大意义。中部地区工业化虽然在建国初期并没有得到较快的发展但在20世纪八九十年代为了适应东部地区经济的快速发展对能源钢铁等基础原材料的需求国家进一步加强了中部地带的资源开发和基础产业的发展中国生产力布局主要集中在东中部两块地区2。沿海地区在加强能源钢铁石油化工机械制造汽车造船等重工业的同时大力发展了电子家电通信等新的工业部门和行业在出口工业品的生产方面有了大幅度的增加。而把能源原材料建设的重点放到中部并积极做好进一步开发西部地带的准备1997年中部地区仅化工金属非金属及采掘四大基础原材料工业的总优先发展东部沿海地区的战略实施东北地区产业结构地域研究与开发第9卷·134·表4中国产业结构调整的重点区域与行业b．4eyisdtstoiefrO2地域研究与开发第9卷·134·表4中国产业结构调整的重点区域与行业b．4eyisdtstoiefrO2iintininia能等非常规能源发电比例改变电力行业的能源消费结构可以有效减少中国CO2排放量;其次采掘化工金属冶炼和非金属制造等重工业行业是节能减排的重点行业加快CM项目在这些行业的实施对提高能源利用效率减少CO2排放具有明显效果;第三东北区域和中部区域是中国节能减排的重点区域借助东北振兴和中部崛起的历史机遇提升区域产业结构减少基础原材料工业的比重大力发展低碳经济不仅对当地经济社会发展具有重要意义对中国节能减排同样具有重要作用。部门EJCECSCMRWSW12345678910111213141516★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★参考文献:1］秦大河．气候变化科学的最新进展J．科技导报，86(7):1－3．★★2］titJRlJdD．litedtr-icitryftet00rsfrmtetkIeretrtiaJ．tre99:9－6．］．ee:nfgsIIdIoehttfe-llneeR．:-:0－．★★17 ★ ★ ★ 说明:星号越多表示减排潜力越大。4］亚洲化石燃料利用所产生的二氧化碳排iiiTA．放:总的看法J．MIO(中文版)65(4):8－1．iiiTA．eiaiilriis—IsItdfrtellirt?J．llirtle00:7－1．郎一环王礼茂王冬梅．能源合理利用与2减排的国际经验及其对我国的启示J．地理科学进展，43(4):8－4．李春芬．区际联系—区域地理学的近期前沿J．地理学报50(6):1－6．朱英明姚士谋．国外区域联系研究综述J．世界地理研究10(2):6－4．5］6］图4区域产业活动O2减排的效果比较ig．4intnisyffiiyfO2iintin7］8］产出占全部总产出的比重高达48．4%。中部地区作为东部沿海地区经济腹地的属性和以高能耗为主的产业结构特征导致了其CO2排放量相对较高也是节能减排的重点区域之一。借助中国东北振兴和中部崛起战略的实施加快东北和中部地区的产业结构升级促进传统产业技术改造延伸产业链降低高耗能资源型产业的比重同时大力发展清洁能源和清洁生产机制不仅有利于当地经济与资源环境的良性发展而且对全国节能减排任务的实施具有重要的积极作用。9］IrdW．区域科学导论M．中译本．北京:高等教育出版社0．0］张亚雄赵坤．区域间投入产出分析M．北京:社会科学文献出版社5:4．MillrRE．tsnterllirim’MlfrfrMsJ．Mtroia3，0:2－8．illrRE．ItrrilsinItttls:erliiryltsJ．ili-eitin67(1):5－5．1］2］结论通过以上计算分析可得出以下结论:首先电力热力行业是减排效果最为明显的行业提高水能风能核63］dJI．igMltilirsfric-tsIligildrldreJ．ic第3期刘红光等:中国区域产业结构调整的C2减排效果分析·135·rl第3期刘红光等:中国区域产业结构调整的C2减排效果分析·135·rl55:3－9．dJI．tigsinItrrilI-46(3):1－8．石敏俊金凤君李娜等．中国地区间经济联系与区域发展驱动力分析J．地理学报61(6):3－3．IC．6ICilisfrtilresItrisR．n6:3－6．ignioMiigtl．Alfriasryirtsd2iislisJ．irtlMllig＆ftre72:8－3．陆大道薛凤旋金凤君．7中国区域发展报告4］9］tttMlsJ．89:5－5．rlfilie，5］国家信息中心．中国区域间投入产出表M．社会科学文献出版社5．北京:0］6］张亚雄赵坤．区域间投入产出分析M．会科学文献出版社5:9－9．北京:社1］7］潘文卿李子奈．中国沿海与内陆间经济影响的反馈与溢出效应J．经济研究7(5):8－7．8］iroita．ItrrilItred-2］ilicrthinn:M．北京:商务印书馆9:1－4．nIttt-li