碳排放階段劃分與國際經驗啟示

王萱 宋德勇

(華中科技大學經濟學院，湖北 武漢 430074)

當前中國的減排是一種“相對減排”，即碳強度的減排。有研究機構估計，中國將在2020－2050年間出現排放峰值，而中國官方首次預估碳排放峰值在2030－2040年之間［1］。這就意味著從當前的“相對減排”通往碳排放量的“絕對減排”，還需要再走二三十年甚至更長的路。如何走好這段路，如何協調經濟發展和碳減排之間關系，無疑是眼下值得深思與研究的一個重要課題，更是決定將來中國低碳轉型命運的關鍵問題。為此，本文將重點引入“碳生產率”概念，將控制CO2排放和促進經濟增長兩個目標有機結合起來。

碳生產率概念于1993年由Kaya和 Yokobofi提出［2］，被定義為一段時期內國內生產總值(GDP)數量與同期CO2排放量之比，等于碳強度的倒數，反映了單位CO2排放所生產的經濟效益。Beinhocker等［3］全面闡述了碳生產率的內涵及其結構性演進，指出碳生產率將經濟發展與CO2排放有機地聯系在一起。雖然碳生產率與碳強度在數量上是倒數關系，但兩者存在本質區別。諶偉等［4］研究了上海市工業碳排放總量與碳生產率關系，并建議將碳生產率指標納入上海市工業低碳化發展的政策制定中去。潘家華［5］指出碳生產率是從經濟學的角度將碳作為一種隱含在能源和物質產品中的要素投入，衡量一個經濟體消耗單位碳資源所帶來的相應產出，可與傳統的勞動或資本生產率相比較。碳生產率遵循在一定的技術水平條件下，以最少的碳資源投入獲得最大的產出，碳排放成為社會經濟發展的一種投入要素和約束性指標。未來的競爭不是勞動生產率的競爭，也不是石油效率的競爭，而是碳生產率的競爭。因此，從碳生產率角度研究低碳經濟意義重大，然而，國內外關于碳生產率的研究仍不多見。

另外，眾多研究表明發達國家在經濟增長的進程中，能源消耗碳排放是有規律可循的［6］。他山之石，可以攻玉。目前很多發達國家碳排放都已跨過峰值點，從“相對減排”到“絕對減排”，在不同的環境和背景下走出了形形色色的道路，積累了很多寶貴的發展經驗，研究這些國家的發展歷史，可以為我國的發展提供客觀而可靠的理論依據。為此，本文從現有的文獻出發，著力探尋經濟發展中碳排放總量與碳生產率的演變規律，并結合數據勾勒出主要發達國家1850－2010年的碳排放發展軌跡，為明確我國碳排放發展階段及進一步實現低碳經濟提供有意義的參考與借鑒。

1 經濟發展過程中碳排放的變化曲線與階段劃分

1.1 碳排放的倒U型曲線

自從Grossman和Krueger［7］首次提出環境庫茲涅茨曲線后，眾多學者也開始研究碳排放與經濟增長的曲線關系，即 CO2的庫茲涅茨曲線(簡寫為 CKC)是否存在。“CKC假說”表明在經濟發展的初始階段，CO2排放將隨著經濟的增長而增加，而當經濟進一步發展并達到某個門檻水平之后，CO2排放將隨著經濟的增長而下降。圍繞“CKC假說”是否成立，國內外學者進行了大量的研究。例如，Selden和Song［8］、Marzio Galeottia 等人［9］認為存在CKC，但是Agras和Chapman［10］，Richmond和Kaufmann［11］，He和Richard［12］等均發現并不存在 CKC。林伯強、蔣竺均［13］利用 CKC，研究了我國 CO2排放的拐點，并進行了預測。韓玉軍、陸旸［14］則認為收入水平不同的國家有著不同類型的CKC。

如果“CKC假說”成立，那么這就意味著碳排放與經濟增長的一種倒U型關系，而這種倒U型關系既表現在碳強度上，又表現在碳排放總量上，而且碳強度的峰值點要比碳排放總量的峰值點先出現。

1.2 碳生產率的正U型曲線

從生產角度考慮，碳是一種隱含在能源和物質產品中的要素投入，碳排放空間是比勞動力、資本等更為稀缺的要素［16］。而目前的研究更多是從環境的角度考慮問題，強調碳排放作為產出的附屬物及對環境造成的影響。

假設一個經濟的產出函數是柯布——道格拉斯生產函數的情形，引入碳要素投入后，生產函數為:

其中Y表示總產出，C表示碳要素投入，K表示資本投入，L表示勞動投入，A表示技術水平。假設每種生產要素都是必不可少的、二階可導的、滿足稻田(Inada)條件［16］，則碳要素與資本、勞動這些要素有著相似的特征，即:碳投入越大、產出越大，而碳的邊際生產率遞減。

然而，“CKC假說”表明當經濟進一步發展并達到某個門檻水平之后，碳排放將隨著經濟的增長而下降，碳排放與經濟增長逐漸脫鉤，經濟產出與碳要素投入的比值(即碳生產率)將會上升。由于碳排放和碳要素投入是同一事物的兩面，這意味著碳要素投入不可能無節制地增加下去，而是會隨著經濟的增長先增加到一定門檻水平后再下降。

因此，基于“CKC假說”，無論是從“碳生產率數值上等于碳強度的倒數”這個層面理解，還是從碳生產率本身蘊含的經濟學含義考慮，隨著經濟發展，碳生產率呈現出先降后升的正U型關系，而且碳生產率的最低點恰好是碳強度的峰值點。

1.3 碳排放的階段劃分

將經濟發展中碳排放的倒U型曲線和碳生產率的正U型曲線放在一個圖形中(見圖1)，我們可以將經濟發展過程中的碳排放大致分為“三個階段”:

第一階段:碳排放積累期。即碳強度峰值點出現之前的階段，也是經濟發展的初始階段。此時，收入水平和碳排放水平整體較低，碳生產率不斷下降，碳強度和碳排放總量都在不斷增加。

第二階段:碳相對減排期。即碳強度峰值點出現之后，碳排放峰值點出現之前的階段。此時，收入水平和碳排放水平整體都有了很大提升，碳生產率開始不斷上升，碳強度開始不斷下降，而碳排放總量繼續增加。

第三階段:碳絕對減排期。即碳排放峰值點出現之后的階段。此時，收入水平已經很高，碳生產率繼續上升，碳強度繼續下降，而碳排放總量也開始不斷下降。這個時期，經濟增長與碳排放實現了脫鉤。

對照圖1，從“相對減排”通往“絕對減排”的過程正是對應A峰值點和B峰值點之間的階段，而這個階段承前啟后，是至關重要的一個階段。無論是“相對減排”還是“絕對減排”，碳生產率始終保持增長的態勢。

2 主要發達國家的碳排放軌跡與經驗啟示

2.1 主要發達國家的碳排放軌跡

本文選取美國、日本、英國、法國、德國、澳大利亞、西班牙、荷蘭等主要發達國家作為分析對象，據CDIAC數據統計，在19－20世紀，這八個國家的碳排放累計總量占全球累計排放的2/3以上，具有足夠的研究價值和代表意義。為了在較長時間段中全面地考察各主要發達國家碳排放的演變規律，我們考察的樣本期從1850－2010年，長達161年。

圖1 碳排放的三個階段Fig.1 the three stages of carbon emissions

本文所述的能源消耗碳排放，是指一國在樣本時間段內包括煤炭、石油、天然氣等全部化石燃料在本國境內使用所產生的CO2排放量。而所用到的碳排放數據主要來自美國能源部CO2信息分析中心(CDIAC)數據庫，有關各國人口、GDP歷史數據則均來自于荷蘭格羅寧根增長與發展中心(GGDC)數據庫，其中GDP數據是基于1990年國際美元給出的。

從時間趨勢上來看，八個國家的碳生產率整體呈現出一種正U型，而碳排放整體呈現出來的則是倒U型曲線的前半部分，美國、德國、英國、荷蘭的碳生產率和碳排放變化趨勢見圖2。

結合各個國家的人均GDP水平，我們可以繪制出各個國家的碳排放軌跡，基本上與圖1相似，其中，英國尤為明顯(見圖3)。

為了更精確地檢驗這些國家的碳排放軌跡，本文對8個國家1850－2010年碳生產率、碳排放總量以及人均GDP的數據進行面板回歸。估計方程分別為:

圖2 英國1850－2010年碳排放軌跡Fig.2 Carbon emissions track of the United Kingdom in 1850－2010

圖3 部分發達國家碳生產率和碳排放變化趨勢Fig.3 the trends of Carbon productivity and carbonemissions in some developed countries

式中，下標i和t分別表示各國和時期，α0和α1為常數項，εit和it為誤差項，ln cbit表示取對數后的碳生產率，ln carbonit表示取對數后的碳排放量，ln pgdpit表示取對數后的人均收入水平。

如果存在碳生產率的正U型曲線，則(2)須滿足條件:

如果存在碳排放的倒U型曲線，則(3)須滿足條件:

考慮到各國的固定不可測因素，同時為了控制時期的差異，以及個體間的異方差性，本文在對回歸方程(2)、(3)進行估計時采用了個體固定效應、時期固定效應以及懷特跨國家的協方差調整，結果見表1。

表1 估計結果Tab.1 Estimating result

可以看出，β0的值為－11.534，λ0的值為0.692，滿足條件(4)，所以存在碳生產率的正U型曲線;而β1的值為10.039，λ1的值為－0.535，滿足條件(5)，所以存在碳排放的倒U型曲線。

2.2 主要發達國家碳排放的歷史階段

從碳排放的“三個階段”來看，美日英等八個國家都經歷了碳生產率的底點，進入或通過了碳排放的相對減排階段。英、荷、德、法四個國家則率先跨過了碳排放的峰值點，日本、美國、西班牙三個國家近年來也相繼達到了碳排放的峰值，澳大利亞的碳排放仍有增加的空間，因此，這些國家除了澳大利亞基本上都進入了碳排放的絕對減排階段(有關指標見表2)。

而在“三個階段”中，第二階段(即相對減排階段)承前啟后，是至關重要的一個階段。能否順利跨過相對減排階段，直接決定著低碳經濟能否實現。從時間先后順序來看，英國早在1883年就進入了第二階段，荷蘭、美國、德國相繼于1913、1917年邁出了相對減排的步伐，法國1930年，日本、西班牙則到20世紀70年代，澳大利亞最晚到1982年。從時間跨越長短來看，英國耗費了88年，荷蘭66年，美國則多達90年，德國62年，法國49年，日本、西班牙均僅為31年。從與碳生產率的聯系來看，英國、荷蘭、美國、德國進入相對減排階段時間較早，但進入時碳生產率水平不高，整個階段碳生產率平均水平不高，結果花費較長的時間走出這個階段;而日本、西班牙較晚進入相對減排階段，但進入時碳生產率水平較高，整個階段碳生產率平均水平較高，結果僅花費31年就跨進了絕對減排階段的門檻。

表2 各國碳排放的發展階段Tab.2 Stages of the Carbon emissions in different countries

2.3 主要發達國家的經驗啟示

歸納主要發達國家的碳排放變化規律，分析這些國家所經歷的碳減排道路，有助于我國站在發展與減排雙重壓力下，汲取經驗，啟迪思路，積極探索契合中國國情的低碳經濟發展之路。

2.3.1 認清形勢，努力提升碳生產率水平

發展低碳經濟的核心在于提高碳生產率［17］，從主要發達國家碳排放的三大階段來看，第一階段是碳生產率下降的階段，這個時期碳排放與日俱增;第二、三階段是碳生產率上升的階段，碳排放上升到頂點后下降。從第二階段開始到第二階段結束，是從“相對減排”通往“絕對減排”的關鍵階段，碳生產率有明顯的提升，如英國從1883年的1.44美元/kg碳提升到1971年的3.39美元/kg碳，日本從1973年的4.60美元/kg碳提升到2004年的8.01美元/kg碳。而且這個階段的長短與起始年份的碳生產率水平直接相關，碳生產率水平越高，第二階段經歷的時間就越短。而碳生產率反映了經濟增長與碳排放之間的依存關系，影響經濟增長和碳排放的因素都會影響到碳生產率，這些因素包括經濟發展水平、產業結構、能源消費結構、能源利用效率、消費方式等。我國進入第二階段的碳生產率水平(2.35美元/kg碳)較低，當前碳生產率水平更是遠遠落后于主要發達國家。因此，從各種影響因素入手，大幅度提高碳生產率水平，是我國從“相對減排”通往“絕對減排”的重要突破口。

2.3.2 乘勢而上，充分發揮經濟后發優勢

從歷史來看，英美德等國家較早進入了碳排放的第二階段，碳生產率起點低，第二階段經歷時間長，累積碳排放量較大。而日本、西班牙等國家較晚進入碳排放的第二階段，反而有效地利用了英美德等國的先進技術和設備，同時大力開發新能源，充分發揮其經濟發展中的“后發優勢”，有效降低了累積碳排放，縮短了碳排放周期，形成了“高增長、短周期、低排放”的低碳發展模式。我國在1978年才進入碳排放的第二階段，比日本、西班牙還要晚幾年，碳生產率的起點比英美德高，大可學習日本、西班牙等國的歷史經驗，在引進并學習國外先進技術的同時，大力鼓勵自主研發和企業創新，充分發揮“后發優勢”，抓住機遇，乘勢而上，在低碳領域培育競爭優勢，實現跨越式發展。

2.3.3 遵循規律，制定合理有效的減排目標

目前全球主要發達國家大致都已進入或剛進入碳排放的第三階段，碳生產率已上升到一個較高水平，碳排放總量處在下降過程中，對于這些國家而言，絕對量減排已成現實目標。而我國仍處于碳排放的第二階段，拿法國類比，法國第二階段初始碳生產率水平為2.78美元/kg碳，第二階段歷時49年，而我國第二階段的初始碳生產率水平要比法國低一些，走完第二階段預計也得50年以上。這意味著，我國未來幾十年里仍將處于第二階段，未來碳排放仍會伴隨經濟增長而上升。所以，對我國而言，實現絕對量減排仍不現實，我國首要目標應是降低碳排放的峰值，減少不必要的排放，縮短碳排放周期，盡快跨過相對減排階段，盡早進入絕對減排階段。因此，準確判斷自身所處的碳排放階段，據此合理制定產業政策和減排計劃，切不可急于求成，違背歷史規律。

3 結論及研究方向

3.1 結論

本文從現有的文獻出發，基于環境庫茲涅茨曲線研究了經濟發展過程中碳排放與碳生產率的變化規律，進而提出了碳排放積累階段、碳相對減排階段和碳絕對減排階段的三大階段劃分辦法。美國、日本、英國、法國、德國、澳大利亞、西班牙、荷蘭等八個主要發達國家1850－2010年的歷史數據很好地驗證了這一變化規律，并且這些國家都經歷了碳生產率的底點，除澳大利亞外它們都已進入或剛進入碳排放的絕對減排階段。從“相對減排”通往“絕對減排”，這些發達國家經歷的時間或長或短，與相對減排階段起始年份的碳生產率水平和整個階段的碳生產率平均水平有著較強的聯系。我國正處于且未來幾十年里仍將處于碳排放的相對減排階段，起步較晚，起點不高，當前碳生產率水平較低。汲取他國經驗，發揮本國特色，充分利用后發優勢，大幅度提高碳生產率水平，是我國從“相對減排”通往“絕對減排”、進一步發展低碳經濟的關鍵所在。

3.2 本文的局限性及進一步研究方向

本文對碳排放的階段劃分是建立在CO2的庫茲涅茨曲線(即CKC曲線)假說基礎上，而CKC假說是否成立仍有爭議。本文對西方八個主要發達國家的研究進一步佐證了這一假說，但不能斷言這些發達國家的變化規律也同樣適用于包括中國在內的廣大發展中國家。另外，從“相對減排”通往“絕對減排”，提高碳生產率是關鍵，本文的研究揭示了碳生產率的重要作用，但沒有揭示碳生產率增長的具體原因。因此，研究不同階段碳生產率增長的國家差異與影響因素，深入挖掘國外發展經驗、探索本國特色減排路徑，將是今后進一步的研究方向。

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