黑龍江省能源消費結構與碳排放關系的實證分析①

牛曉耕，王海蘭

(遼寧大學 經濟學院，遼寧 沈陽 110036)

一、引 言

作為世界第一大發展中國家，中國經濟發展的“高碳”特征明顯，2008年的CO2排放量首次超過美國，碳排放總量居世界之首。但是，從人均量來看，中國的人均碳排放略高于世界平均水平，但不足美國的1/4、發達國家整體的1/3;從溫室氣體存量來看，據美國世界資源研究所統計，大氣中現存的人為排放的溫室氣體70%以上來自發達國家;從人均累計碳排放看，1850—2005年間，歐盟542噸、德國958噸、英國1 125噸，世界人均 173噸，中國人均僅 71噸［1］。顯然，相比發展中國家，發達國家應承擔溫室氣體排放的歷史責任。

在世界經濟加速向低碳化深入發展的背景下，世界主要發達國家已經開始制定中長期戰略規劃、促進低碳技術和產業發展、積極推進低碳經濟轉型。中國政府則主動承壓，于2009年12月在哥本哈根聯合國氣候變化大會上，宣布到2020年單位 GDP排放比2005年下降40%—45%。2010年2月底閉幕的中共十一屆全國人大常委會會議已明確提出“大力發展綠色經濟、低碳經濟”。毋庸置疑，在未來的10年中，處于經濟快速增長階段的中國，能源需求和碳排放需求都將持續擴大，節能減排的壓力巨大，低碳經濟的推進也將困難重重。具體來看，在中國的碳排放總量中，化石燃料消費產生的碳排放約占90%，因此，中國節能減排、推行低碳經濟發展模式，必須把能源消費結構的優化、能源利用效率的提高作為重中之重。

本研究將采用偏離—份額模型，并加以改進，選定黑龍江省作為研究的目標區、全國作為參照區，刻畫能源消費結構與碳排放之間的動態趨勢與相關性，探求化解能源危機、減少碳排放的有效路徑。

二、相關研究的文獻綜述

關于低碳經濟的問題，學術界在理論分析和定量刻畫方面都進行了深入研究。就能源消費與二氧化碳排放相關性這一議題的相關研究成果，主要思路是通過建立模型、運用相關數據來測度碳減排、能源消費和能源效率之間的關系，進而提出對策建議。

相關研究大致分為以下兩大類：

一類研究視角側重于能源消費總量、能源效率與碳排放的長期關聯。其中，Ugur和Ramazan采用Granger因果檢驗研究了美國碳排放量、能源消費和國民收入之間的長期動態趨勢，指出能源的使用數量是美國碳排放提高的主要原因［2］;Richard等基于對1850—2002年美國能源消費、碳排放量和經濟增長之間的關聯研究，指出1917年以來，美國碳排放量降低的主因是替代能源的開發、經濟的增長和工業技術進步綜合作用的結果［3］;查冬蘭和周德群采用絕對、相對差異法和基尼系數對我國28個省區1995—2005年間能源利用效率的差異性進行了比較，引入Theil指數和Kaya因子透析了能源消耗導致的地區間人均CO2排放的差別，結果顯示Kaya因子中貢獻最大的是能源強度指標［4］;岳瑞峰和朱永杰通過對中國1990—2007年能源碳排放和能源效率的省域聚類分析，指出GDP標準下的經濟強省大多屬于“高排放”類型，其中部分省甚至屬于“高排放—低效率”類別，這使我國2020年碳排放強度降低40%—45%的戰略目標的實現面臨嚴峻的挑戰［5］。

另一類的研究視角側重于經濟結構、能源消費結構與碳排放的長期關聯。其中，法國學者Schipper等采用AWD法對13個IEA國家的CO2排放趨勢進行了影響因素分解研究，認為能源強度和能源消費結構可以解釋大部分碳排放強度的變化［6］;張雷借助多元化指數方法就經濟發展對碳排放的影響進行了分析，認為經濟結構的多元化和能源消費結構的多元化會導致國家從以高碳燃料為主轉向以低碳為主［7］。陳文穎等借助MARKAL－MACRO模型解構碳減排對中國能源系統的影響，認為實施碳減排將導致化石能源等影子價格上升、能源服務需求下降、終端以及一次能源消費結構的變化，最終能源消費量將由于燃料結構的優化和能源服務需求的減少而減少，一次能源在高減排率下煤的比重將大大下降［8］。王中英和王禮茂探討了GDP的增長與碳排放的關系，進而指出，中國過分依賴投資的經濟增長方式和以第二產業為主的經濟結構很大程度上是導致溫室氣體排放量增加的主要原因，并提出了相應的經濟增長方式轉變、產業結構調整等政策建議［9］;林伯強和蔣竺均采用兩種方法對中國的CO2排放拐點和預測進行了研究，結果表明中國CO2環境庫茲涅茨曲線的理論拐點應出現在2020年左右，而實證預測表明拐點到2040年也不會出現，進而分析指出，除了人均收入外，能源強度、產業結構和能源消費結構都對二氧化碳排放有著顯著影響［10］。

綜觀這些研究成果，多集中于碳排放長期變動趨勢的影響因素的綜合分析，最終的落腳點各有所側重，涉及到能源消費這一影響因素則從能源消費總量、能源效率或能源消費結構的角度進行探討。本文將采用改進后的SSM模型，針對能源消費結構與碳排放的長期相關性進行專門分析，進而探求區域能源消費結構的變動對碳排放的影響。

三、研究思路與模型設立

偏離—份額分析法 (Shift－Share Method，縮寫為SSM)，最初由美國經濟學家Daniel和Creamer相繼提出，20世紀80年代經美國經濟學家Dunn集各家之所長進行改進后，被廣泛用于區域與城市經濟結構的分析中。

1.基本思路

該分析法的基本思路是在選定時間范圍和背景區域內，把區域變化看作一個動態過程，以其所處的更大區域的經濟發展為參照系，將研究目標區域自身經濟總量在某時期的變動分解為份額分量、結構偏離分量和競爭力偏離分量。

能源消費的碳排放總量取決于能源消費總量和能源消費碳排放系數，而能源消費結構一方面影響能源消費強度，進而在經濟活動水平既定的條件下決定能源消費總量;另一方面決定能源消費的碳排放綜合系數?？梢?，碳排放與能源消費結構直接相關，引入SSM分析目標區能源消費結構，既能明確未來能源消費結構的調整方向，又能刻畫能源消費結構與碳排放的動態相關性，揭示“高碳”的成因。

本文以黑龍江省為目標區 (研究區)，全國為參照區 (背景區);分析的時序區間為1981—2009年，并根據我國經濟發展和我國五年計劃進程，將此時序區間劃分為1981—1985年、①第六個五年規劃，對應1980—1985年，為了分析的可比性，文中選取了1981—1985年這一時段。1985—1990 年、1991—1995 年、1996—2000年、2001—2005年、2006—2009②2010年度相關數據尚無，因此，第六階段定為2006—2009年。年六個階段。

2.數據選取和資料來源

選取黑龍江省和全國1981—2009年的生產總值、生產總值指數、人口數量、能源消費總量、三類主要能源消費量 (包括煤炭、石油和天然氣)、三類主要能源消費所占比重、三類主要能源碳排放系數等指標或生成截面數據與時序數據，組成評價指標數據庫。資料來源于《新中國五十五年統計資料匯編》、《中國統計年鑒2010》、《中國能源統計年鑒2010》以及《黑龍江統計年鑒2010》。

3.模型設立

根據本研究的主旨和SSM的思路，模型修改設定如下：

目標區能源消費增長份額RS：

式中，m0i為目標區i類能源 (i=1，2，3)基期消費量;R為參照區的能源消費增長率;RS為假定目標區各類能源消費均按參照區能源消費增長率增長所應實現的份額。若實際增長水平高于假定的增長份額，則地區總偏離為正。

目標區能源消費結構偏離分量PS：

式中，Ri為參照區i類能源消費的增長率;PS表示目標區i類能源消費按參照區i類能源消費增長率增長與按參照區能源消費總量增長率增長的差額，若PS為正，則目標區能源消費以快速增長類能源為主。

目標區區位偏離分量 (競爭力份額)DS：

式中，r0i為目標區i類能源消費的增長率;DS表示目標區各類能源消費實際增長量與按參照區同類能源增長率增長所實現的增長量間的差額，反映了目標區域在i類能源上的區位 (競爭力)優勢或劣勢，若DS為負，則目標區能源消費結構具有競爭力，能源消費結構的優勢在一定程度上有利于放緩能源消費和碳排放的增速。

目標區能源消費增長總量G：

目標區能源消費碳排放增量C：

式中，δ為能源消費的碳排放綜合系數;C表示碳排放增加量;wj表示目標區j類能源消費所占比重。

四、黑龍江省能源消費結構及其變動的一般特征

黑龍江是能源生產、消費大省，隨著區域經濟的不斷發展，該省能源消費總量持續上升、碳排放壓力不斷擴大，節能減排任務日益艱巨。黑龍江省能源消費結構及其變動的一般特征主要體現在以下幾個方面：

1.相對于全國，黑龍江省能源消費結構具有一定優勢

我國能源消費結構以煤炭為主。據相關統計數據計算可得，1981—2009年煤炭消費所占比重平均為72.88%，石油消費所占比重平均為18.91%，天然氣消費所占比重平均為2.35%，水電等的消費比重平均為5.86%。煤炭屬于低效率、高排放的低質能源，過度依賴煤炭的能源消費結構必然優質化程度低，對低碳經濟的推行形成嚴重桎梏。與之相比，1981—2009年黑龍江煤炭消費比重遠低于全國平均水平，碳排放系數較低的天然氣消費比重則明顯高于全國，因此，其能源消費結構具有一定的相對優勢。

2.與自身能源生產結構相比，黑龍江省能源消費結構優化程度低

能源稟賦是決定能源生產與消費結構的關鍵因素之一。黑龍江省石油儲量居全國首位，煤炭、天然氣等資源豐富，能源生產結構優勢突出、能源供給遠大于省內需求，是全國重要的能源生產基地之一。據相關統計數據計算，1981—2009年黑龍江省煤炭、石油、天然氣和水電等生產所占比重均值為 39.29%、58.00%、2.45%、0.26%;而同時期內，黑龍江省能源消費量64.47%來源于煤炭、29.6%來源于石油，雖然該區域天然氣資源較豐富，但開發利用程度低。顯然相對于能源生產結構，黑龍江省過度依賴煤炭的能源消費結構優質化程度低。

3.第二產業能源消費比重過大、第一產業能源消費比重相對較高

從能源消耗主體的角度來看，黑龍江能源消費構成與產業結構相適應。根據相應的年鑒資料可知：2009年黑龍江省第一產業、第二產業、第三產業和生活能源消費占能源消費總量的比重分別為 3.45%、76.54%、9.23%和10.88%。2009年黑龍江省三次產業產值的比重分別為13.9%、47.3%和38.8%，人均產出為21 665元;與此同時，全國第一產業、第二產業、第三產業和生活能源消費所占比重則分別為2.14%、71.76%、14.52%和11.58%，三次產業產值的比重分別為10.3%、46.30%和43.35%，人均GDP為25 511元。相比較而言，黑龍江省能源消費以第二產業所占比重過大，第一產業能源消費比重也明顯高于全國，第三產業能源消費比重則低于全國，這與該省產業結構的“重化工”特征突出、第三產業發展相對滯后直接相關，且作為全國重要的糧食生產基地，黑龍江省第一產業產值比重高于全國，且近年比重有上升趨勢。

4.時序期內，區域能源消費結構的優化程度下降

1981—2009年期間黑龍江省能源消費總量總體呈上升趨勢，能源消費結構波動幅度較大;低效率、高排放的煤炭消費所占比重居高不下，石油消費所占比重經歷了1996—2000年的快速增長后逐步回落，煤炭、石油呈現出了很強的此消彼長態勢;天然氣消費所占比重總體上呈下降趨勢，但近兩年有所回升。顯然，黑龍江省能源消費未能充分利用省域內能源稟賦的優勢，不利于能源利用效率的提高和節能減排目標的實現。相比于全國能源消費結構的逐步改善、黑龍江省能源消費結構的優質化程度呈下降趨勢。換句話說，多年來黑龍江省優質能源不斷輸出，而自身的能源消費結構卻未能得到改善。

五、黑龍江省能源消費結構變動對碳排放總量影響的SSM評析

1.總偏離為負，能源消費、碳排放增速低于全國

從目標區域的份額分量RS和總偏離G－RS來看，黑龍江的實際能源消費增長量進而碳排放增量與參照全國增長率得到的份額分量 (即假設的增長量)相比，1981—2009年這一時序期內各階段的G－RS均為負 (SSM模型的分析結果見表1、表2所示)。此種結論表明時序期內各階段中，黑龍江省能源消費和碳排放的增長均慢于全國的平均水平，這與該省能源消費結構的相對優勢直接相關。結合表1、2來看：與1981—1985年相比，1986—1995年能源消費結構較為穩定，伴隨著經濟的增長，除1992和1993年外黑龍江省的能源消費和碳排放總量持續增加;1996—2000年能源消費結構優化，煤炭消費比重下降、石油消費比重上升、天然氣消費比重趨穩，與之相應1998—2000年連續3年能源消費總量、碳排放總量下降，能源消費與碳排放的總偏離擴大;2001—2005年，能源消費結構出現逆向變化，煤炭消費比重上升、石油消費比重下降、天然氣消費比重呈弱下降趨勢，能源消費和碳排放總量出現明顯增加;2006—2009年G－RS為－602.19萬噸標準煤，碳排放總偏離為－400.73萬噸，能源消費和碳排放緩慢增長，但增速低于全國平均水平。

表1 黑龍江省能源消費結構偏離—份額分析 (SSM)表 單位：萬噸標準煤

表2 黑龍江省能源消費結構與碳排放的關系

2.能源消費結構優勢弱化，增大了碳排放壓力

從目標區域的結構偏離分量 PS來看：1981—1995年間的三個時段，黑龍江省能源消費結構變動對能源消費增長份額、進而對碳排放增長份額的貢獻均為負，即PS＜0，這說明該區域的能源消費結構的變動主要源于非快速增長型能源;1996—2000年，黑龍江省能源消費結構變動對能源消費增長份額的貢獻為正，即PS＞0，這說明此期間在我國石油消費快速增長的背景之下，黑龍江省的能源消費結構變動以快速增長型能源為主，這一階段正對應了該區域能源消費結構變化的異動期，即煤炭消費比重下降、石油消費比重快速上升;2001—2009年，PS＜0，且偏離有擴大趨勢，這說明目標區能源消費結構的變動以非快速增長型能源為主，此期間全國能源消費構成中煤炭消費比重下降、石油和水電等能源消費所占比重上升較快，顯然，黑龍江省的能源消費變動主要來源于煤炭消費的快速增長。

從黑龍江省的區位偏離分量 (競爭力分量)來看，1981—2009年此期間能源消費和碳排放增長的總偏離均為負，合計總額分別為－4 561.87萬噸標準煤、－3 009.77萬噸 CO2，區域偏離分量貢獻分別為－4 282.10萬噸標準煤、－2 826.63萬噸CO2，即與全國相比，黑龍江省能源消費結構具有競爭力優勢，使得能源消費、碳排放的增長幅度較低。見表3所示。

表3 黑龍江省能源消費碳排放SSM分析明細表 單位：萬噸

但是，綜合前述分析和表3中數據，除1996—2000年以外，長期以來黑龍江省能源消費和碳排放的增長主要來源于煤炭消費總量的增長，而且2001—2009年能源消費碳排放的競爭力偏離有縮小趨勢，這表明黑龍江省能源消費結構劣勢特征凸顯、能源消費結構的相對優勢弱化。

3.能源消費結構競爭力下降，推高了能源消費的碳排放綜合系數

1987年以后，黑龍江的單位能源碳排放加權系數均高于全國平均水平 (見圖1所示)，整體來看，并未出現明顯的下降趨勢;而同時期內全國的單位能源碳排放加權系數低，整體呈下降趨勢;黑龍江與全國碳排放的加權系數間的差距呈擴大趨勢，2003年以后差距進一步擴大。

黑龍江省能源消費碳排放系數長期維持在高位，最主要的原因是能源消費結構劣勢擴大，相對優勢逐漸弱化，尤其是相對于全國能源消費結構的逐步優化，黑龍江省煤碳消費比重總體呈上升趨勢;與經濟增長速度相適應，進入21世紀，尤其是2002年后黑龍江省地區生產總值的增速一直保持在兩位數，而這種快速增長是以能源消費尤其是煤炭消費的高速增長為基礎的。

另外，依據各類能源消費的碳排放系數、能源消費碳排放的綜合系數、能源消費總量、國內生產總值以及同期年末常住人口數計算出全國和黑龍江省的人均碳排放、碳排放強度，刻畫其趨勢，結果如圖2所示。顯然，考察時序期內，黑龍江省的人均碳排放、碳排放強度均高于全國平均水平，但是差距都呈逐漸縮小的趨勢。

圖1 1981—2009年黑龍江省與全國單位能源碳排放加權系數的對照

圖2 1981—2009年黑龍江省與全國能源消費碳排放狀況的對比

六、結論與建議

1.基本結論

第一，區域自然稟賦條件、經濟發展階段、產業結構演進等因素共同決定了能源消費結構和能源消費總量，而能源的消費總量變動決定了碳排放的總量變動，能源消費總量確定的前提下，能源消費結構的優質化會降低碳排放強度 (單位GDP的碳排放)，即實現能源的低投入、低排放、高產出，這正是低碳經濟發展模式的實質。由于煤炭的利用效率低、單位能源碳排放大，而黑龍江省對煤炭依賴程度的居高不下，一方面會造成能源消費增長快，另一方面會造成碳排放綜合系數大，雙重效應之下，碳排放需求持續累積。因此，在區域資源稟賦的約束下優化能源的戰略配置、調整產業結構進而優化能源消費結構是區域低碳經濟發展的必然選擇。

第二，盡管黑龍江能源消費結構具有相對優勢，即煤炭消費所占比重低于全國，但是，在能源供給剛性、產業結構的相對穩定性以及能源價格等因素的約束下，這種優勢正在逐漸喪失。當前，黑龍江省能源消費結構，一是過度依賴煤炭這種利用效率低、碳排放系數高的能源，并且煤炭消費比重總體呈上升趨勢，這將增加該區域碳排放的壓力;二是新能源的開發利用不足，落后于全國的平均水平;三是一次能源的大量生產、消費和輸出，在消耗能源資源的同時，也給環境造成了破壞性影響。

第三，自然稟賦、經濟系統的復雜相關性決定了能源消費結構的變動的慣性，即黑龍江能源消費結構劣勢自身有持續擴大的趨勢。因此，我們應該認識到：能源消費結構的轉變，需要強大的外力，比如技術的突破、新能源的替代、制度的約束、政策的引導等外力的推進;能源消費結構的轉變是一個長期的過程，并將是“嵌入”低碳經濟發展進程的一項系統工程。

2.優化能源消費結構、減少碳排放的政策建議

能源消費結構轉變的困境，再加上經濟發展階段的難以逾越性和產業梯度轉移過程中黑龍江省的劣勢地位，未來節能減排的壓力將進一步加劇。為了避免陷入“碳鎖定”的被動局面，黑龍江省應該正確定位、長期規劃，在相關政策的支持下，利用區位優勢，逐步扭轉能源消費結構的劣勢，并依靠低碳技術的創新、引進和推廣突破發展低碳經濟的瓶頸。

第一，建立長效的低碳政策機制，持續推進黑龍江省能源消費結構優化和節能減排工作的深入。黑龍江省的低碳政策安排至今未形成系統性、持續性、專門性的政策長效機制，相應的政策基本都是圍繞“實現節能減排目標”而制定和實施的，缺乏長期的戰略安排，多依靠行政命令和獎懲機制來敦促節能減排目標的實現，不能標本兼治，長期內將顯現其不良后果，甚至有時會形成“硬傷”。而動態、長效的低碳政策機制的建立，能夠提高政策的穩定性、前瞻性;能夠連續追蹤政策實施的足跡，持續考量政策效果，有助于實現政策的連續動態微調和政策目標的動態性;縱深不斷發展且適應客觀實際的政策安排，受眾較易接受和主動配合，有助于政策執行的時效性。

第二，發揮能源稟賦優勢，推進新能源產業發展，打造低碳企業集群，扭轉能源消費結構的劣勢，建立多元化、清潔型的能源消費結構。一方面，基于自然資源優勢，大力開發新能源，扭轉能源生產、消費的被動局面。黑龍江除煤炭、石油資源豐富外，還有著較為豐富的天然氣、水、太陽能資源、風能資源、秸稈資源等，新能源開發潛力巨大，有助于逐漸改善能源生產、消費結構，進而提升能源的利用效率，降低能源消費的碳排放綜合系數;另一方面，在振興東北老工業基地的政策支持下，推進新能源產業的培育與發展，打造低碳企業集群，從能源的生產與消耗的源頭抓起，促進多元化、清潔型的能源生產與消費結構的形成;另外，加快第二產業內部結構的優化，并帶動第三產業快速發展，推進產業結構升級，進而優化能源消費結構，提高能源效率、降低碳排放強度。

第三，低碳技術創新、引進、推廣，形成能源消費結構轉變的內聚力。低碳技術研發、應用、推廣是化解能源危機、解決氣候問題，進而優化能源消費結構、發展低碳經濟的關鍵因素。作為能源生產與消費的大省，黑龍江省低碳技術儲備不足、核心技術稀缺、自主創新能力弱、缺少低碳技術專門人才是黑龍江省能源消費結構優化、發展低碳經濟的瓶頸，其突破有賴于低碳技術創新、技術轉讓、人才儲備和政策扶植。

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