中國碳排放強度與產業結構的關聯分析

李 健 周 慧

(1．天津大學管理與經濟學部，天津300072;2．天津理工大學管理學院，天津300384)

中國碳排放強度與產業結構的關聯分析

李 健1，2周 慧1

(1．天津大學管理與經濟學部，天津300072;2．天津理工大學管理學院，天津300384)

產業結構調整與低碳經濟發展相互聯系，內在統一，從產業結構角度探討碳排放強度問題，有利于正確判斷和把握影響碳排放量變化的產業因素，有效制定控制碳排放的產業發展政策。本文在對我國碳排放總量變化趨勢進行分析的基礎上，選用2001－2008年全國及28個主要省域的碳排放總量、三次產業比重、單位GDP碳排放量數據，運用灰色關聯分析方法，研究了我國碳排放強度與第一產業、第二產業和第三產業之間的關聯性，得到以下結論:第二產業是影響地區碳排放強度的主要因素，全國有16個地區二次產業與碳排放強度關聯度最大，但第二產業并不是影響地區碳排放量增大的絕對因素;第三產業對地區碳排放強度的降低效應并不明顯，全國有11個地區第三產業對碳排放量的影響超過第二產業的影響，需要引起重視;第一產業對碳排放強度的影響最小，全國只有4個地區第一產業對碳排放強度的影響不是最小。在此基礎上，探討了未來我國產業結構調整的碳減排策略，以期能有效控制產業發展對我國碳排放強度的影響。

低碳經濟;產業結構;碳排放強度;灰色關聯分析

自2001年政府間氣候變化委員會(The Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)發布第三次氣候評估報告以來，氣候變暖問題逐漸成為重要的國際政治議題。發展低碳經濟，應對氣候變化也成為世界各國共同面對的重要任務。目前，低碳經濟已經成為世界各國關注的焦點，其目標就是實現經濟增長與碳排放量的脫鉤發展［1］。由于國情和發展階段的不同，我國低碳經濟發展的內涵與發達國家有著本質性差別。發達國家早已進入后工業化時代，其碳排放的2/3來自消費領域，而我國依然處于工業化發展的中期階段，70%以上的碳排放是來自生產領域，尤其是工業生產領域［2］。因此，發達國家的低碳經濟主要在于消費領域的低碳化，尤其是家庭生活方式的低碳化［3－4］，而我國的低碳經濟則主要是強調產業的低碳發展［5］。2009年，中國政府向國際社會宣布我國到2020年單位GDP碳排放強度比2005年下降40% －45%目標，而今后10－20年，恰是我國基本完成工業化中期任務并進入后工業階段的時期，這在一定程度上形成了中國發展低碳經濟的最大外部壓力和制約條件，也使得中國產業低碳發展的任務變得更為緊迫。

產業結構指生產要素在產業部門之間的分配狀況與關聯方式，反映著一個國家或地區間的產業比例關系及其變化趨勢［6］。產業結構的演進則反應了國家或地區經濟增長和發展模式的變化，對國家的生態環境會產生重要的影響［7－8］。因此，通過產業結構調整與升級，促進產業低碳發展成為國內學者關注的焦點。付允［9］認為，產業結構影響能源消耗總量和經濟能耗強度，我國急需加快產業結構的優化升級，嚴格限制高耗能產業的發展，淘汰落后產能，從結構上實現經濟的低碳、高效發展。馮之浚和牛文元［10］指出，我國低碳經濟發展需要在觀念、結構、科技、消費和管理五個方面推進創新，而產業結構調整是推進我國結構創新的重要舉措之一，對低碳經濟發展具有很大作用。楊萬東［11］也指出，低碳經濟要求人們生產從理念到行為的低碳化調整，通過產業結構的調整，中國就可能在未來找到一種產業低碳發展的方向，進而對原有的經濟結構進行全面的重新布局，實現碳排放的控制目標。但現有的研究基本都是從宏觀經濟的角度對產業結構調整和產業低碳發展的關系進行定性分析，缺乏必要的數據支撐。本文擬運用灰色關聯分析方法對我國碳排放強度和產業結構的關系進行實證分析，從而提出未來我國控制碳排放的產業發展政策，以期為我國低碳經濟發展提供必要的科學依據。

1 中國碳排放總量的現狀分析

按照IPCC第四次評估報告，二氧化碳(CO2)是最重要的人為溫室氣體，而全球CO2濃度的增加主要是由于化石燃料(如煤、石油和天然氣)的使用［12］。因此，根據中國能源消費實際情況和數據可獲得性，本文所指的碳排放量主要是指燃燒一次能源中的化石能源(原煤、原油和天然氣)所排放的CO2數量。

由于目前我國沒有碳排放量的直接監測數據，當前大部分的碳排放量研究都是基于能源消費量、能源碳排放系數進行估算。如朱勤等［13］基于能源消費碳排放系數、化石能源終端消費碳排放以及二次能源消費碳排放對碳排放量進行的估算。張雷等［14］、李艷梅等［15］、胡初枝等［16］等基于一次能源消費總量和一次能源碳排放系數對碳排放量進行的估算。徐國泉等［17］基于一次能源消費量、國內生產總值和人口對碳排放量進行的估算等等。通過綜合比較，并考慮算法公認程度和變量數據來源，本文碳排放量采用以下公式進行估算:

其中，C為碳排放總量;Ei為第i類化石能源的消費量，Si為第i類化石能源對標準煤的折算系數，Fi為第i類化石能源的碳排放系數。

化石能源消費數據來自于各年《中國能源統計年鑒》。化石能源對標準煤的折算系數采用《中國能源統計年鑒》(2009)規定的數值，即1 kg原煤折0．714 3 kg標煤、1 kg 原油折1．428 6 kg標煤、1m3天然氣折1．333 0 kg標煤。碳排放系數目前各國采用的數值并不完全相同(見表1)［18－19］，基于中國國情，本文選取國家發展和改革委員會能源研究所的數據。

另據當前關于我國碳排放量的研究成果，2001年以后，我國碳排放總量呈現快速增長之勢［15，20］，而20世紀初以來，恰好是我國產業結構調整的關鍵時期，因此，本文選擇2001－2008年為樣本時間序列，對全國及28個主要省域的碳排放強度和產業結構之間的關系進行實證分析，探索造成我國碳排放量快速增長的產業原因。研究過程中所需三次產業比例數據來源于中國歷年統計年鑒(2002－2009年)中的國內生產總值構成和地區生產總值構成，碳排放量估算所需化石能源數據來源于中國歷年能源統計年鑒(2001－2009年)中的全國能源平衡表、能源消費和地區能源平衡表。利用公式(1)，可計算得出全國及主要省域2001－2008年的碳排放量(見表2)。

表1 各類能源碳排放系數Tab．1 Coefficient of carbon emissions of different energy kg碳/kg標煤

表2 2001－2008年全國及主要省域碳排放量Tab．2 Total carbon emissions of the country and major provinces from 2001 to 2008 億t

2 碳排放強度與產業結構的灰色關聯分析

2．1 研究方法

關聯性分析有很多計量經濟模型，比如數理統計中的回歸分析、方差分析、主成分分析等，但這些方法往往要求

有大量樣本數據，且各因素之間彼此無關等［21－22］。碳排放問題是一個信息不完備的不確定性系統，與產業發展過程中的諸多因素密切相關，比如產業結構、能源結構、技術水平等，多種因素共同作用的結果決定了系統的發展態勢。而且，如上所述，我國碳排放量的數據目前均是估算或預測所得，具有非精確性，因此，上述計量經濟模型不適用碳排放強度及其相關影響因素的研究。此外，碳排放強度和產業結構的關聯度數值本身并不是本文研究的關鍵，更重要的是以此得出不同產業與碳排放量關聯度大小的排序，從而找出未來控制碳排放的產業結構調整方向與重點。經過綜合比較分析，本文選取灰色關聯分析方法，來反映碳排放強度和產業結構的關系。該方法在不確定信息的基礎上，能較好地描述和確定因素之間的關聯程度，以及引起系統變動的主要因素和次要因素，從而掌握事物的主要特征，促進和引導系統迅速而有效的發展［23］，也因此在經濟、交通、教育等領域得到廣泛應用［24］。

2．2 模型建立

灰色關聯度的基本思想是根據序列曲線幾何形狀來判斷不同序列之間的聯系是否緊密。基于鄧聚龍教授提出的灰色系統理論，許多學者提出了不同的灰色關聯度模型，如灰色綜合關聯度、灰色斜率關聯度、灰色點關聯度等［25］。參考現有研究灰色關聯度的實證模型，本文設定碳排放強度為系統特征母序列，記為X0，全國及各省域第一、第二、第三產業產值占其國內生產總值的份額代表產業結構作為相關因素序列，分別記為X1，X2和X3，則

Xi={xi(1)，xi(2)，．．．，xi(n)}

其中，i為母序列和比較序列，i=0，1，2，3，n 為時間序列長度，n=8。計算過程將分別以2001－2008年碳排放量和第一產業比例、第二產業比例、第三產業比例的時間序列數據作為原始數據序列，計算出灰色綜合關聯度，得到灰色綜合關聯序，從而判斷碳排放強度和產業結構之間的關系。具體計算步驟如下［22，25－26］:

(1)求絕對關聯度。灰色絕對關聯度是母序列X0與比較序列Xi之間相似程度的表征，X0與Xi越相似，灰色絕對關聯度越大，反之就越小。令

(3)求綜合關聯度。灰色綜合關聯度既體現了序列X0與Xi的相似程度，又反映出X0與Xi相對于始點的變化速率的接近程度，是較為全面地表征序列之間是否聯系緊密的一個數量指標。一般，我們可取θ=0．5，表示對絕對量和變化速率同等關注。由

可以得到碳排放量與三次產業之間的灰色綜合關聯度ρ0i，而根據ρ0i的大小則可以排出三次產業對于碳排放量影響的綜合關聯序，由此判斷其對于碳排放的影響程度。

2．3 實證測算

為了準確反映碳排放強度和產業結構之間的關系，以全國數據為例，詳細說明兩者之間灰色關聯度的計算過程。其母序列X0與比較序列Xi數值分別為

3 計算結果分析

表4給出了我國2001－2008年三次產業占國內生產總值比例的平均值、單位GDP碳排放量的平均值及其降幅的平均值。綜合表4、表2對表3全國及主要省域碳排放強度與第一、第二和第三產業灰色關聯度的結果進行分析，得出如下結論:

(1)第二產業相對第一產業和第三產業對碳排放強度的影響最大，但并不是影響地區碳排放量增大的絕對因素。從全國層面來講，三次產業對碳排放強度的影響按其關聯度大小依次為:第二產業、第三產業和第一產業。從地區層面來講，全國28個省市自治區中有16個地區的二次產業與碳排放強度關聯度最大。它們分別是天津、河北、山西、內蒙、遼寧、上海、江蘇、福建、江西、山東、河南、四川、云南、陜西、青海和新疆，其中10個地區的二產比例超過50%，如表4所示，遠大于一產和三產的比例，說明二次產業的快速發展是促使地區碳排放強度增大的主要因素。然而，這并不意味著一個地區二次產業在國民經濟中占有較大的份額，就必然會產生較高的碳排放量。以北京、天津和上海三大直轄市為例，天津是典型的“二、三、一”工業城市，北京和上海則是我國真正實現“三、二、一”產業結構的城市。從表4可以看出，天津市2001－2008年單位GDP碳排放量的均值為0．70萬t/億元，低于全國平均值0．74萬 t/億元。盡管從絕對值上看，天津單位GDP碳排放量(從低向高排列)在全國28個省市中尚居12位，但其下降率(從高到低排列)在全國高居第二位，僅低于北京，但卻遠快于上海。這說明，發展二次產業并不與高碳排放直接掛鉤。

(2)第三產業對地區碳排放強度的降低效應并不明顯，需要引起重視。綜合來看，全國28個省域中有11個地區的第三產業與碳排放強度關聯度最大，包括北京、吉林、黑龍江、浙江、安徽、湖南、廣東、廣西、重慶、貴州、甘肅。北京是我國真正實現了“三二一”產業結構的城市之一，第三產業成為其主導產業，在國民經濟中所占的份額達到66．20%，這種產業結構在一定程度上使得第三產業成為北京碳排放的主要來源，但其單位GDP碳排放強度(從低到高排列)明顯低于其他地區，在全國位居第2(見表4)，在一定程度上說明第三產業屬于低碳產業，大力發展第三產業有助于降低區域碳排放強度。然而，從單位GDP碳排放強度全國最低的廣東省來看(見表4)，盡管其經濟結構以第二產業為主，但影響該省碳排放的主要因素卻是第三產業，這需要我們認真思考第三產業的低碳效應問題。廣東屬于我國改革開放的前沿地區，在改革過程中享受到的國家優惠政策以及其有利的地理位置等原因使得其經濟總體比較發達，產業生態化水平相對較高，單位GDP碳排放強度全國最低。但廣東省在過去三十年改革開放過程中存在“重生產，輕服務”的政策傾向，其政府部門設置和政策主體幾乎全是圍繞著工業制造業服務，工業發展水平遠高于服務業發展水平，第三產業的低碳效應遠沒有得到發揮，而成為影響該省碳排放的首要因素。同樣，全國其他省域也不同程度地存在“重二產、輕三產”的政策傾向，這一現象應當引起政府相關部門的高度重視。

(3)第一產業的發展對碳排放強度的影響最小。無論從全國層面，還是地區層面，研究結果表明，第一產業的發展對碳排放強度的影響都是最小。在28個省域中，第一產業對碳排放強度影響不是最小的只有遼寧、黑龍江、湖北和新疆4個地區。四省從歷史上看就是我國的農業大省，為了保持第一產業的優勢，四省均采取積極措施促進農業發展，同時國家也對這四省第一產業的發展進行大力扶持，促進了第一產業的快速發展，在國民生產總值中占有較高的比例，這是導致這些省域第一產業對碳排放強度影響較大的主要原因。

4 政策涵義

本研究的結果表明，一個國家的碳排放強度和產業結構密切相關，而且其所轄省域經濟發展基礎和產業結構特征不一樣，產業結構與碳排放強度的關系不一樣，因此，未來我國控制碳排放的產業發展政策應該考慮如下四個方面:

(1)加快推進第二產業的低碳發展。目前我國正處于工業化和城市化快速推進的階段，“二、三、一”的產業發展格局在2020年前不大可能發生變化［27］，未來較長的一段時期內，工業仍將是我國經濟快速發展的主要推動力。然而，由于第二產業對碳排放強度的影響程度最大，各級政府部門在明確工業作為引導區域經濟增長主導部門的同時，要積極采取措施推進工業低碳、綠色發展，使我國進入又好又快的協調經濟增長和低碳排放的道路。

表3 全國及主要省域碳排放強度和產業結構的灰色關聯度Tab．3 Degree of gray correlation between carbon emissions intensity and industrial structure of the county and major provinces

表4 2001－2008年全國及主要省域三次產業比例、單位GDP碳排放量及其降幅均值Tab．4 Industries output proportion in GDP，per GDP carbon emissions and its average annual decline of the country and major provinces from 2001 to 2008

第二產業對于碳排放的影響主要表現在兩個方面:一是工業生產對能源的直接消耗及其產生的直接碳排放;二是產品生產過程中通過大量中間投入品而間接消耗的能源以及由此產生的間接碳排放［28］。因此，政策制定者應當注意并區別工業發展過程中直接和間接的碳排放，制定適當的政策措施，不僅要通過淘汰落后生產能力、優化能源消費結構、發展環保產業等措施減少高耗能工業部門的直接碳排放，更要注重生產過程中中間投入品的“減物質化”發展，減少第二產業的間接能耗和間接碳排放。

(2)高度重視第三產業的低碳發展。第三產業作為表征地區經濟發達程度和產業結構優化程度的重要變量，在我國過去產業結構調整的過程中受到高度重視，發展速度加快，在一些經濟發達省域逐漸成為區域經濟發展的主導產業。盡管一般認為服務業比重增加將帶來環境影響下降，但值得注意的是，我國現階段服務業的發展水平與國際相比仍然較低，對降低區域碳排放強度的效應并不明顯，因此，未來我國政策制定者在增加第三產業比重的同時，應注重優化第三產業內部結構，提高服務業的發展水平，為提升區域產業結構，降低產業碳排放強度做準備。

(3)注重農業發展的低碳效應。當前，降低第一產業在國民生產總值中的比重是我國產業結構調整的一大趨勢。然而，低碳經濟背景下，調整產業結構需要重新考慮一產和二產、三產之間的關系。在低碳經濟發展過程中，農業不僅可以承擔為工業提供原料、為部分工業品提供市場、為國家提供稅收等任務［29］，還可以在減少碳排放、增加碳匯從而遏制碳排放方面大有作為［30－31］。因此，未來我國應著眼于農業發展的低碳效應，創新農業發展制度，轉變農業發展方式，推廣循環農業模式和低碳農業技術，實現農業系統內碳的零排放。同時，發揮農業系統的碳匯功能，選取有條件的地區建設形式多樣的農業碳匯試驗區，包括林地、草原，漁業等，增強農業系統的固碳能力，減少經濟發展過程中的實際碳排放。

(4)建立和實施不同空間尺度上的低碳發展政策。本研究結果表明，不同省域產業結構與碳排放的關聯特征并不相同，這說明我國各省域產業結構變動與碳排放之間不存在單一、精確的演變規律，因此，中央政府要尊重地方經濟發展的異質性，統籌考慮各省域產業結構與碳排放之間不同的關聯特征，制定適宜的低碳發展措施，包括產業結構調整方向和各地碳減排指標的量化分化等。這樣不僅有利于統籌區域經濟發展，還可以提高地方發展低碳經濟、控制碳排放的積極性。各地區也要結合自身產業結構特點，找到適合自己的低碳發展道路，制定有針對性、有重點的政策措施，促進地區的低碳發展。

(編輯:田 紅)

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Correlation Analysis of Carbon Em ission Intensity and Industrial Structure in China

LIJian1，2ZHOU Hui1
(1．College of Management and Economics，Tianjin University，Tianjin 300072，China;2．School of Management，Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China)

Industrial structure regulation and low-carbon economy development are inter-linked．The discussion on the carbon emissions intensity(CEI)from the perspective of industrial structure is helpful to determining themajor industrial factors influencing the change of total carbon emissions and then formulating industrial policies effectively to reduce carbon emissions．Based on the analysis of total carbon emissions of the whole country，the relationship between CEIand primary industry，between CEIand secondary industry，and between CEIand tertiary industry is empirically studied in this paper using themethod of gray correlationmodel and the data of total carbon emissions，industry output proportion in GDP and per GDP carbon emissions of the country and 28 major provinces from 2001 to 2008．There are three results as follows:secondary industry is the main factor causing the carbon emission because secondary industry in 16 regions have the highest correlation with CEI，but it is not the absolute factor increasing the regional carbon emission;tertiary industry’s effecton reducing the carbon emissions is notobvious because the impactof tertiary industry in 11 regions on CEIexceeds the impact of secondary industry on CEI，this should be paid more attention in the future;primary industry has the smallest impact on CEI，except for four regions ．On this basis，strategies of industrial structure regulation are proposed for carbon emissions reduction in the future in order to effectively control the industrial factors on the influence of carbon emissions in China．

low-carbon economy;industrial structure;carbon emission intensity;grey correlation analysis

F124．6

A

1002－2104(2012)01－0007－08

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．01．003

2011－06－23

李健，博士，教授，博導，主要研究方向為低碳經濟。

國家社會科學基金項目“促進生態文明建設的產業結構研究”(編號:08BJY004)。