低碳化背景下中国经济转型的路径选择

低碳化背景下中国经济转型的路径选择

改革开放以来，中国经济总量、能源消费和二氧化碳排放同时增加。与缺乏自然资源和生态环境恶化的传统经济发展方式相比，中国传统的高能耗经济发展方式引起了学术界和政府的广泛关注。中国经济低碳化转型成为必然趋势和紧迫任务,中国政府已经提出了明确的减排目标,而产业结构低碳化是经济低碳化转型的必要路径,有助于国内产业结构优化升级和提高经济发展水平,而就实现减排目标而言,产业结构低碳化也是控制碳排放的有效途径。一、中国低碳产业结构发展理论近年来关于中国低碳经济发展研究受到关注,中国产业结构低碳化是相关研究中的重要选题,其作为中国经济低碳化转型的主要路径也得到认可。产业结构低碳化内涵丰富,既包含整体产业组成结构中低碳产业比重上升、高碳产业比重下降,又包含高碳产业的低碳化(范英英,2011)。姚宇(2010)认为产我国产业低碳化是将工业为主导的产业作为基点和抓手,通过实现产业节能、产业减排、产业增加值提高和产业结构调整等内容,实现我国碳排放与经济发展相分离,改善我国产业高能耗和经济不可持续发展的态势。关于产业结构低碳化与低碳经济关系的研究主要结论如下:中国科学院地理科学与资源研究所能源战略研究小组(2007)提出中国执行国家工业生产体系建设和财富快速增长第一的倾斜发展政策,产业结构发育的失衡、单位产出能耗的高企和高碳经济格局的形成是中国现代经济发展的一种必然,基于此结构节能自然成为低碳经济发展的基本途径。刘美平(2010)研究提出中国在借鉴发达国家发展低碳经济经验的基础上,将正在进行的产业结构升级纳入到低碳经济战略之中,从农业碳汇化、能源工业低碳化、传统制造业低排化以及低碳指向的产业规制等方面实现低碳经济推进与产业结构升级之间的融合发展。张雷和李艳梅等(2011)构建了产业结构—能源消费、产业结构—单位能耗和能源结构—碳排放3个联动模型,研究指出产业结构演进决定能源消费增长基本走向,在中国低碳经济发展中产业结构和能源供应结构的改善至关重要,前者的贡献度可能达到60%。高广阔(2012)从制度经济学角度分析了开放经济下低碳化经济体制对产业结构调整的传导机理,从改善政府管理组织结构、完善低碳标准体系、改革税费财政制度及完善低碳化产业市场机制等四个方面对实现低碳经济下的产业结构优化提出了政策性建议。程永伟(2012)建立了碳效益影响力系数和基于产业协调的经济增长函数,实证研究基础上提出既可以提高我国产业碳效益又能够促进产业协调发展的结构调整策略。总体而言,关于低碳产业的内涵、分类、特征以及发展等问题是学者关注较多的部分,但关于分类依据、判定标准、测算指标等问题亟待深入和完善(刘传江和章铭,2012)。梳理文献发现已有研究可以分为两类,一是界定低碳产业内涵,论证了产业结构低碳化的必要性;二是分析中国产业排放现状,提出中国产业结构低碳化政策建议。许多文献利用经济发展和产业升级理论,从中国经济转型和产业结构优化等角度定性分析了中国产业结构低碳化发展的重要性和路径选择,也有文献实证测算了产业碳排放历史情况以及检测产业与碳排放关系,其目的大多也是为了证实产业结构低碳化的必要性或提出相关政策建议,并未对中国产业结构低碳化远景做出估测。本文计划在已有研究基础上,基于中国减排目标等设置环境资源约束条件,估测中国产业结构低碳化预期结果,从实现环境资源约束下经济最大化增长角度提出相关政策建议。二、模型的构建(一)从行业产出最大化来谋划我国低碳经济发展低碳经济是人类社会对难以可持续发展的传统经济发展模式进行反思后的创新,然而发展中国家与发达国家处于不同发展阶段,发展低碳经济面临着保持经济增长、产业升级和实现工业化等多重目标条件,中国提出以碳强度作为相对减排指标,也是充分考虑了中国作为发展中国家发展仍然是第一要务的国情(陈诗一,2011)。因此,经济增长是我国长期以来也是未来很长时期的主要目标,本文以行业总产值最大化作为目标函数:其中,表示第i行业优化后的产值;n表示行业数。(二)约束条件的选取1.减排目标(排放强度)约束。2009年9月在美国纽约召开的联合国气候变化峰会上,中国宣布将在2020年前大幅度降低碳排放强度并公布2020年减排目标,2011年12月中国国务院《“十二五”控制温室气体排放工作方案》明确把积极应对气候变化作为经济社会发展的重大战略,明确2015年前中国控制温室气体排放的总体要求和主要目标,到2015年全国单位GDP的碳排放比2010年下降17%。因此碳排放强度降低是首要约束条件,本文以单位产值碳排放量优化后比优化前所降低百分比作为排放强度约束条件:其中,ai表示第i行业的排放系数;xit表示第i行业优化前的产值;xit+1表示第i行业优化后的产值;R1表示单位GDP排放量降低目标。2.水资源约束。改革开放后我国水资源开发利用发生很大变化,用水结构与产业结构变化趋于同步(宋建军和张庆杰等,2004)。我国是一个干旱缺水严重的国家,淡水资源总量占全球水资源的6%,我国现行产品进出口结构会加剧我国水资源的短缺(中国投入产出学会课题组,2007)。本文以单位产值取水量在优化后比优化前所降低的百分比作为水资源约束条件:其中,bi表示第i行业的取水量系数;R2表示单位GDP取水量降低目标。3.就业总人数约束。中国作为一个人口和劳动要素充裕的发展中国家,如何有效缓解就业压力是长期需要面对的问题(毛日昇,2009)。任何社会发展都首先取决于人力资源配置效率高低,人力资源配置效率高低的根本标志就是就业或失业程度,因此提高就业率是社会经济发展目标。本文以就业总人数作为约束条件:其中,ci表示第i行业的就业系数;R3表示总就业人数。4.其他约束条件。其他约束条件主要是行业产值上下限约束以及非负约束。其中,R4(i)表示第i行业产值下限;R5(i)表示第i行业产值上限。(三)优化前单位gdp模型的建立从中国工业化进程、产业发展和资源约束条件出发,本文所构建模型目标函数为行业产值总和最大化即实现经济增长最大化,而在经济低碳转型背景下制约经济发展的主要因素所构建约束条件主要是排放强度和水等资源约束。上述目标函数和约束条件所构建的模型为非线性形式,对上述约束条件1和2进行适当变形实现模型转换。首先,针对排放强度约束,用λ1表示优化前单位GDP的排放,可以得到:其次,针对水资源约束,用λ2表示优化前单位GDP取水量,可以得到:最后,得到完整模型:其中,xit表示第i行业优化前的产值;xti+1表示第i行业优化后的产值;n表示行业数;ai表示第i行业的排放系数;bi表示第i行业的取水量系数;ci表示第i行业的就业系数;R1表示单位GDP排放降低目标;R2表示单位GDP取水量降低目标;R3表示总就业人数;R4(i)表示第i行业产值下限;R5(i)表示第i行业产值上限;λ1表示优化前单位GDP的排放量;λ2表示优化前单位GDP取水量。三、行业能源消耗与就业系数同等规模或总量的经济、同样的技术水平,如果产业结构不同,则碳排放量可相去甚远(伍华佳,2012)。就我国产业结构而言,我国第二产业绝对主导的产业结构演进决定了单位GDP能耗过程(张雷和李艳梅等,2011),因此本文考虑产业代表性和数据可收集性,选择我国工业行业作为研究对象。从我国统计局等网站收集1987年到2007年投入产出表共9张,相关能源数据来自《中国能源统计年鉴2006》、《中国能源统计年鉴2008》和《中国能源统计年鉴2011》,其他就业人数等数据主要来自中国经济信息网(简称“中经网”)(1)和国研网数据库。根据中国投入产出表与能源统计年鉴所列出的行业分类进行比对和归类,最后得到统计口径相对一致的39个工业行业,所以n=39。根据“到2015年全国单位GDP的碳排放比2010年下降17%”的减排目标,本文把2015年作为产业结构低碳化的目标考察期,2010年作为基期。本文计算各行业二氧化碳排放量时,为较少误差直接利用能源消耗量及其排放系数进行计算,相比把消耗的各类能源折算成标准煤或者归类为固液气体三类的计算方式更为精确(2)。各行业能源消耗数据来自《中国能源统计年鉴》,根据表中各行业终端能源消费量(实物量)的统计数据,我国各行业所消耗能源涵盖了原煤、洗精煤、其它洗煤、焦碳、焦炉煤气、其它煤气、其它焦化产品、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、炼厂干气、其它石油制品、天然气、热力、电力等。计算各类能源排放系数所使用公式为IPCC(3)公布公式,公式如下:其中,COFk是碳氧化因子;CCk是碳排放因子;NCVk是平均低位发热量(NetCalorificValue);44和12分别为二氧化碳和碳分子量。根据相关数据计算得到以各种能源的碳排放系数(如下表),进一步根据各行业能源消耗情况计算行业的碳排放量,结合行业产值计算得到工业行业碳排放强度系数。根据相关数据,整理2005年到2011年工业行业产值,计算得到各行业年度最大、最小和平均增长率,选择确定最大和最小增长率以计算行业产值上下限R5(i)和R4(i)。低碳化基期工业行业产值为2010年工业行业产值,结合2010年各行业就业人数计算行业就业系数。行业取水量系数参考宋建军和张庆杰等(2004)以及中国投入产出学会课题组(2007)的研究结果。根据“到2015年全国单位GDP的碳排放比2010年下降17%”的减排目标,确定排放强度约束条件中2015年行业单位产值排放量相比2010年降低0.17。四、严格控制高排放行业增长,促进工业行业产利用上述模型和相关数据,利用Matlab编写程序进行求解计算,得到模型可行解,即在减排目标(排放强度)、水资源和就业总人数的约束条件下,我国可以实现既定减排目标下的工业行业产值最大化目标。具体来看,2015年工业行业预期排放强度为0.72万吨/亿元,较2010年的工业行业排放强度0.87万吨/亿元下降了17.2%,实现2011年12月中国国务院《“十二五”控制温室气体排放工作方案》所明确的“到2015年全国单位GDP的碳排放比2010年下降17%”的减排目标。从工业行业产值(名义值)增长率来看,2015年工业行业产值相比2010年工业产值的5年平均增长率为20.02%,与2005年到2011年工业行业产值增长率相比,低于2005年—2008年和2010年的增长率,高于受金融危机影响后增长率有较大降低的2009年的增长率,与2011年的增长率接近。可见,我国工业行业增长率在排放强度等资源约束条件下有所降低,但总体而言通过工业行业结构优化可以实现较小的降低幅度,与较近的2011年增长率接近,这一点证实了中国所提出的减排目标在中国工业化进程中的合理性和可行性。本文从产业结构调整思路出发,对严控高排放行业增长的策略进行估测,即对排放强度较大的行业增长率加以约束,而对排放强度相对较小行业增长率放开约束,从而修改模型约束条件。考察39个工业行业排放强度,对煤炭开采和洗选业、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、其它采矿业、纺织业、造纸及纸制品业、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、化学纤维制造业、橡胶制品业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业、工艺品及其它制造业、电力热力的生产和供应业、水的生产和供应业等行业设定年增长率不超过20%。应用程序重新计算,可以求解得到模型可行解。也就是说,在排放强度、水资源和就业总人数的约束条件下,我国可以通过严控高排放行业实现既定减排目标下的工业行业产值最大化目标。具体结果来看,严控高排放行业后2015年工业行业预期排放强度为0.7万吨/亿元,较2010年的工业行业排放强度0.87万吨/亿元下降了19.5%,同样实现“到2015年全国单位GDP的碳排放比2010年下降17%”的减排目标。从工业行业产值(名义值)增长率来看,严控高排放行业后2015年工业行业产值相比2010年工业产值的5年平均增长率同样为20%左右,所以严控高排放行业增长后2015年的工业产值可以实现上述不严控高排放行业的产值。可见,通过对高排放行业的增长率进行控制,可以实现更高水平的减排目标,在合理调整和优化工业产业结构的情况下可以实现工业行业产值最大化的目标,当然也可以满足水资源、就业总人数等要求。五、工业行业实现产业结构低碳化的路径选择中国在国际气候谈判和国内生态环境双重减排压力下提出了明确的量化减排目标,这是中国经济低碳化转型趋势下的主动选择行为,一方面有助于实现国内经济可持续发展,另一方面也有助于树立良好的国际形象。但是,中国作为发展中国家,工业化进程尚未完成,随着经济持续增长和能源消费量不断增加,CO2排放量会进一步上升(王锋、吴丽华和杨超,2012)。因此,选择有效路径实现减排目标是当下经济发展重要内容,有效路径不仅是要保证实现“到2015年全国单位GDP的碳排放比2010年下降17%”的减排目标,而且更重要的是可以保证中国经济持续发展实现工业化预期目标以及保证就业。本文考虑到我国主导产业结构的实际情况和工业化进程远景,选择工业行业为研究对象,以经济增长为主要目标,以《“十二五”控制温室气体排放工作方案》公布的2015年减排目标建立排放强度约束以及水资源、就业总人数等资源约束,得到产业结构优化方案。从结果来看,中国可以在保证经济增长、水资源和就业人数情况下实现2015年减排目标,预测产业结构优化方案论证了我国工业行业实现产业结构低碳化转型的重要性和有效性。产业结构转型是指在一定历史时期内,根据经济、社会、环境和科技等的发展现状和变化趋势,通过特定的产业政策和措施,对现存产业体系的各个部门进行直接或间接的调整(徐振斌,2004)。就我国工业行业的产业结构低碳化而言,就是根据经济发展实际及资源环境状况,通过产业节能减排、生产方式转变和产业结构调整等内