Tapio脫鉤指數測算方法的改進及其應用

孫 睿

（重慶大學經濟與工商管理學院，重慶 400030）

一、脫鉤指數及其應用研究

“脫鉤”理論被廣泛用于資源環境使用進程的評估。脫鉤指數用于刻畫“脫鉤”的程度和方向，一般以GDP總量作為驅動變量，以能源消費量或碳排放量作為被解釋變量，主要的判斷或測度方法包括變化量綜合分析法、O E C D的脫鉤指數法、Tapio的彈性分析法[1]、基于完全分解技術的脫鉤分析方法、I P A T模型法、描述統計分析法、計量分析法、脫鉤指數組合法[5]和差分回歸系數法等。根據脫鉤指數的測定結果，脫鉤類型可以劃分為2、3、6或8種。鐘太洋等對“脫鉤”指數的各種測算方法及其應用給予了較詳細的比較和分析[2]。

其中，由陸鐘武教授基于I P A T模型提出的方法，將環境負荷下降率閾值定義為與年經濟增長率相匹配的水平：

該水平僅與年均GDP的增長率有關。其中，tk是單位GDP環境負荷下降率閾值，g為年GDP增長率。相應結論是，當環境負荷下降率小于等于tk，即判定為環境負荷與經濟增長“絕對脫鉤”。相應的資源脫鉤指數是：

表1 Tapio碳脫鉤彈性指數與類型

其中，t為單位GDP環境負荷下降率。Tapio方法則針對碳排放，采用彈性形式如式(3)定義碳脫鉤指數為一定期間內基期和當前碳排放的變化率與GDP變化率之比，給出了8種脫鉤類型的判斷準則（如表1）。準則中的判斷閾值0.8和1.2是經驗值。

一國或地區的能源脫鉤和碳排放脫鉤狀態，一般理解為能源投入量（碳排放量）的增長與GDP增長趨勢相脫離。采用O E C D方法的有關國際比較研究指出，日本、德國、法國、英國、意大利和加拿大已經實現礦物資源與GDP增長的絕對脫鉤，德國已經實現能源絕對脫鉤，德國、法國和英國已經實現C O2排放的絕對脫鉤[6]。相比而言，我國的能源環境形勢仍很嚴峻，差距很大。

根據有關研究，對我國二氧化碳排放、能源（資源）消耗與經濟增長的脫鉤關系及其變化的代表性結論如表2。

二、脫鉤指數應用研究中存在的誤區

從國內的研究現狀來看，無論采用何種脫鉤指數思路，對于“脫鉤”概念的理解和“脫鉤”指數測算方法應用仍存在明顯的問題：

第一個問題，對“脫鉤”概念的理解不準確：在能源和環境領域，對“脫鉤”是最終產品物質重量隨時間而逐漸減少以及單位最終產品產出的污染量的減少[7]。O E C D環境領域專家將“脫鉤”用于形容阻斷經濟增長與環境污染之間的聯系，或者說迫使兩者變化速度不同步。進一步理解：

其一，“脫鉤”概念強調的事脫鉤過程的趨勢性，即脫鉤不是短期意義上能源消費或碳排放的隨機波動和偏離，而是能在一定期間內穩定和持續地保持與經濟增長趨勢的脫鉤（或連接）關系。

其二，“脫鉤”概念在內涵上側重于強調“脫鉤”行為不是一個短期過程，而是需要一定周期和成本的調整過程。這是由于“脫鉤”在短期和相對較長期間內對能源和碳排放的影響因素：如能源強度、碳強度、經濟結構、經濟產出規模和技術進步等的作用程度是不同的，短期中碳排放和能源消費的變動更取決于短期外部沖擊和商業周期。相對于短期，有關氣候政策傾向于在超過8年的長周期中發揮作用[10]。

其三，脫鉤指數是一個彈性值，主要用以刻畫驅動變量引致的解釋變量相對變化。采用單一脫鉤指數，很難說明能源或碳排放與整體經濟增長趨勢的脫鉤關系，而是應與有關水平變量（如能源強度、碳排放強度等）相互配合解釋。此外對脫鉤影響因素的解釋，也需結合采用因素分解和計量方法加以分析。

表2 對我國能源（資源）、碳排放與經濟增長的“脫鉤”狀態的研究

第二個問題，脫鉤指數測算方法應用不當：脫鉤概念的趨勢性和過程性決定了應使用相對較長考察期間內的當期和基期的樣本數據來測算脫鉤指數。

采用除計量方法之外其它方法的國內部分研究，均采用了環比形式的脫鉤指數，即基于前后相鄰年份的數據測算，很難反映較長周期內有關技術或政策影響對“脫鉤”趨勢的影響。由于能源環境技術或政策發揮作用時需要一定周期，相應脫鉤狀態判斷結論就很難反映脫鉤過程的相對長期和趨勢性特征，也不宜直接作為不同期間和不同考察對象之間比較的依據，如同期的中、美兩國能源消費或碳排放“相對脫鉤”狀態的含義并不相同。

表3 中國碳排放和能源消費脫鉤指數測算結果

針對這些誤區，應在脫鉤研究中注意以下三點：

①作為彈性值的脫鉤指數，應以基期樣本數據作為參考基準，其形式可以是考察期內各期相對基期的遞推序列值（點彈性），以反映考察期內的能源消費或碳排放水平和相應技術特征變化，細致刻畫考察期內各年的脫鉤狀態。

②結合期間特征，采用考察期分段和測算各期間段的弧彈性值形式。例如，Tapio在研究芬蘭交通領域碳排放脫鉤問題分別測算得到了1970-1980年、1980-1990年和1990-2000年三個時間段的弧彈性形式脫鉤指數（即交通碳排放的GDP彈性），同時也給出了交通流量的GDP彈性與交通流量的C O2排放彈性。

③即使在同一判定的脫鉤狀態期間內，脫鉤指數值的大小和符號，仍能夠反映有關變量與經濟增長關聯的關系程度和方向。

三、能源消費和碳排放的Tapio脫鉤指數改進及其測算

1.對脫鉤指數方法的改進和擴展討論

根據前述理解和分析，選擇采用Tapio方法逐年測算相對基期的脫鉤指數值。首先，按照基本定義給出碳脫鉤指數(ICDE，Indicator of Economical Carbon Decoupling)表達式：

其中，下標t表示當期，0表示基期。對式(4)作進一步分解變換得到：

其中，式(5)第1項即能源脫鉤指數(IED，Indicator of Energy Decoupling)為：

式(5)中第2項可描述因能源結構低碳化（如低碳零碳能源應用）、能源效率與節能、能源利用清潔化和減碳技術（如C C S）等能源利用廣義技術進步所導致的碳排放變化程度。

并且，文章認為應進一步對考察期間分段和測算各段脫鉤指數，目的是反映碳排放和能源消費與經濟增長在不同期間的脫鉤特征，識別和分析相關主要影響因素。其依據是：在相對長期內，Tapio指數反映相對變動關系，在驅動變量和被解釋變量呈現出相對同步的變化趨勢時，會忽略和不能識別導致脫鉤趨勢變化的結構性影響。將針對整個考察期間的長期間測算分析與分段短期間的測算分析相結合，會有助于彌補這一不足。

該方法可稱為對Tapio指數的“兩階段滾動測算”改進方法，應用要點是：首先，按照Tapio方法在長期內以固定基期為參照，滾動測算各年脫鉤指數；其次，將考察期間分段，以各期前一期末年為固定基期參照，滾動測算期間段內各年脫鉤指數；再次，對長短期間內的脫鉤指數和脫鉤曲線，結合實際進行分析，得到相關結論。該方法的可能局限包括：測算結果對基期選擇比較敏感；測算涉及關鍵變量少，對脫鉤影響因素的識別和解釋不夠細致。

2.脫鉤指數的“兩階段滾動測算”方法應用與分析

（1）對我國能源消費和碳排放脫鉤狀態的測算與分析

圖1 各國碳排放和能源脫鉤狀態（1980-2011年）

文章采用1980-2011年間中國和部分代表性國家的碳排放、能源消費和經濟增長(GDP)數據，測算和比較了脫鉤指數及其變化，對脫鉤狀態變化及其原因進行分析。其中，1980-2011年各國能源消費總量（單位：toe） 和碳排放數據來自B P公司2012年世界能源統計年鑒，進而根據我國碳排放強度減排承諾測算得到2015和2020年碳排放量；GDP采用IMF《國際經濟展望報告(2013)》中各國P P P修正GDP總量及相應增長率數據（2013-2020年間年均增長率約8.38%），利用二次指數平滑法（阻尼系數 α=0.05） 預測得到 2020年我國 GDP總量 （約719647.75億元人民幣，266373.99億美元）。

在此基礎上，測算得到1980-2011年間我國、世界和其它各國的能源和碳排放脫鉤指數。整個考察期間隔每5年共分成6段，其中1980-1985年和2005-2011年期間長度是6年。各子期間的測算以前一子期間末年作為參照基期。表3給出了對我國的測算結果。

應當注意的是，各子期間內指數的應用和分析，應以同期長期間的指數變化作為參照，分別進行，以識別有關影響因素在該子期間內的作用。由對我國1980-2011年期間的測算結果分析，可得以下研究結論：

第一，在整個考察期間內，我國碳排放與經濟增長呈現“弱脫鉤”趨勢。從各子期間來看，在1986-1990年，特別是2003年后至今，經濟增長增量導致的碳排放有增加趨勢，應加以注意。

第二，在整個考察期內，我國能源消費與經濟增長總體呈現長期“增長連接”趨勢。從各子期間來看，在1986-1990年，特別是2003年后至今，經濟增長增量導致的能源消費和碳排放都有增長趨勢。這說明，相應期間內，增量碳排

放主要是由于能源消費的增加所引致的。

第三，在總體上，各期間內的沖擊都沒有形成對我國碳排放“弱脫鉤”、能源消費“增長連接”總體趨勢的影響。因此，應進一步加強碳減排，尤其應通過加強節能和向低能耗產業結構轉型等途徑來促進能源消費總量的下降。

第四，與世界平均水平相比較（圖1和表4），我國能源脫鉤情況略好，碳脫鉤情況略差。但是，同期能源強度和碳排放強度均明顯高于世界平均水平，顯然有待進一步努力。

（2） 國際比較與分析

為了發現和明確我國與先進經濟體的差距，印證“兩階段滾動測算”改進方法對脫鉤分析和解釋的有效性，文章給出世界和各國能源脫鉤及碳脫鉤指數變化情況（具體如圖1所示）。

研究選擇的國家，包括美歐日德4個發達經濟體和中巴印3個新興經濟體，經濟規模大，具有典型的代表性。結合測算結果可得到一些基本分析結論（如表4）。表4中，根據能源強度、碳排放強度和碳排放系數指標的序列測算得到的標準差，可以理解為一國或地區在促進能源效率、降低碳排放和促進廣義碳減排技術進步等的努力。進一步深入分析，這些國家的能源脫鉤和碳脫鉤狀態的變化，呈現出既有共同趨勢又有顯著差異的特征：

一是在多數代表性國家和世界總體層面上，能源強度、碳排放強度和碳排放系數持續單調下降，除中國的能源消費呈現增長連接趨勢外，能源和碳排放均出現脫鉤趨勢，盡管程度有所不同。這一結論與現有其它脫鉤研究顯著不同（參見表2），說明我國節能任務很重，應加大力度推進能源消費“脫鉤”政策。

同時，與其它國家相比，我國在提高能源效率和碳減排方面已經做出巨大努力，但出于資源和產業結構的碳稟賦相對較高，相關指標距離先進國家和世界平均水平仍有明顯差距。除碳排放系數因素受資源稟賦特征的客觀影響較大，需要加強技術進步和能源結構低碳化調整外，還應繼續加大加強面向“兩型”建設的經濟結構調整和節能減排的力度。

印度與中國的總體脫鉤趨勢情況類似，除碳排放系數相近外，其能源強度和碳排放強度指標均好于我國。

二是1980年代初期，整個世界范圍和主要國家均出現了明顯的能源脫鉤趨勢，其原因是在于：在發生“石油沖擊”后的一段時期內，各國均致力于能源結構轉型，推進能源脫鉤。其中，歐盟國家（包括德國）能源強度和碳排放強度相對最低，碳減排技術進步努力最大，在節能減排方面做出了巨大的努力和表率，表現出了能源和碳排放“雙脫鉤”的明顯趨勢。

三是由圖1來看，在長周期（整個考察期間的32年）和分段期間（5年周期，6階段）內，能源和碳排放脫鉤指數曲線的變化趨勢，與前述對其指數概念及其特征的定義相符。長期脫鉤指數曲線相對平穩；短期指數曲線則圍繞長期曲線波動，反映短期內相關影響因素的沖擊影響，具有經濟周期性特征。

結合各國情況來看：總體上，在長期內，除巴西和印度外各國，包括世界層面的脫鉤指數曲線，都表現出碳脫鉤指數長期曲線基本高于能源脫鉤指數長期曲線，即經濟增長對碳排放的驅動影響高于對能源消費的影響。巴西和印度的例外情況，估計應與巴西的能源結構低碳化和印度的產業結構低碳化有關。例如，2011年，巴西除油煤外的清潔能源結構占比約50%，我國約11.94%；印度GDP中服務業占比約55.72%，我國約43.35%；而對主要能源消費部門的第二產業，印度占比約26.73%，我國約46.61%，對比明顯[11]。

在各子期間內，總體上，各國（除巴西、印度和日本外）的能源和碳排放脫鉤曲線都表現出基本類似的變化趨勢和形狀，說明有關各國的能源消費和碳排放密切相關。并且，還表現出當0lt;εlt;0.8(即弱相關)時，經濟增長對碳排放的正向驅動影響高于對能源消費的影響；而在εlt;0時，恰恰相反，經濟增長對能源消費的負向驅動影響高于對碳排放的影響。其中，歐盟和德國表現出能源脫鉤曲線明顯高于碳排放脫鉤情況，且基本在(-1，1)區間內和圍繞0值水平波動，說明歐盟和德國的“雙脫鉤”政策是以能源脫鉤為先導，同時促進碳排放脫鉤，脫鉤趨勢穩定。日印巴三國則表現出對能源消費和碳排放影響交錯的情況：日本2001年后逐漸出現碳排放強脫鉤和能源消費強負脫鉤的情況，得益于其大力推進能源結構和能源利用低碳化的政策；印度1980年代中期到1990年代中期出現“雙增長連接”情況，近年來也有與經濟增長有關的能源消費和碳排放趨增的趨勢，其經濟增量與能源投入關聯相對較強；巴西的脫鉤發展可分為1995年前、1995-2001年和之后的3個階段，第2階段以“雙強負脫鉤”為特征，2001年后恢復“雙弱脫鉤”趨勢，碳脫鉤趨勢相對明顯。

四是在2001年后的經濟衰退期間，以及肇始于2007年和影響至今的金融危機期間，發達經濟體能源和碳排放均表現出了“強脫鉤”趨勢，除日本在金融危機后在能源消費方面表現出了強負脫鉤的趨勢。排除經濟增速下降的部份影響外，也說明發達經濟體在負面經濟沖擊影響下，繼續推進能源和碳排放脫鉤政策，至少在能源和碳減排領域取得了良好的效果，有助于它們此后的經濟和產業增長轉型。

五是由各國長期和分段期間的脫鉤指數變化趨勢及其比較分析可知：推進能源消費和碳排放脫鉤、降低能源強度和碳排放強度是各國的共同政策。目前，我國已經作出巨大努力，但還任重道遠；能源消費和碳排放的脫鉤政策效果，受經濟周期和經濟波動沖擊影響明顯，但結合“雙脫鉤”政策，歐美加快推進了低碳化和低能耗化的經濟結構轉型，日本推進了低碳化轉型。同時，各國出于各自能源稟賦、產業結構和技術水平等因素的差異，其能源脫鉤和碳排放脫鉤政策及調整路徑差異也比較明顯。

由以上研究和分析可知，我國與先進經濟體的差距較大，我國應大力推進能源和碳排放脫鉤，特別是能源脫鉤，但政策的設計和實施應結合本國的具體情況。此外，也說明了所提出的“兩階段滾動測算”改進方法對脫鉤分析具有有效性和普遍適用性。

四、研究結論和展望

文章在對脫鉤指數現有測算方法綜述的基礎上，特別結合Tapio脫鉤指數測算方法，對現有能源和碳排放脫鉤研究基于“脫鉤”概念的理解和脫鉤指數測算方法上的誤區進行了辨析，提出了對Tapio指數應用的“兩階段滾動測算”改進方法。

根據上文分析得出，將該方法應用于我國能源和碳排放脫鉤狀態的測算，判斷認為1981年后我國能源和碳排放長期處于“增長連接”狀態，與國際先進水平差距顯著。并且進行了國際比較和分析，說明和了與代表性經濟體能源消費和碳排放的脫鉤趨勢及其影響因素的差異，提出了有關政策建議。同時，也印證了該方法的有效性和解釋力。

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