增長、就業及減排目標約束下的產業結構優化研究

2014-07-18 09:53:49張曉娣

中國人口·資源與環境 2014年5期

張曉娣

摘要：該研究建立了投入產出框架下的產業結構優化模型，在減排目標、GDP 增長率、就業率的多重約束條件下，測算了中國實現國民經濟最小波動的最優產業調整路徑，揭示了低碳經濟與可持續發展下應當鼓勵和控制發展的重點行業：產值提升最大的應包括批發零售貿易、公共與居民服務業、機械電氣設備制造維修業、住宿餐飲業等排放系數較低且最終需求水平較高的行業，產值下降最大的則是電力熱力生產和供應業、金屬冶煉及壓延加工業、以及石油加工及煉焦燃氣等，這些行業無疑是實現國家在穩定增長前提下減排目標的關鍵。通過調整約束條件的強度，研究發現，隨著碳減排約束的收緊、以及經濟增長目標的提高，所需的產業結構調整幅度會逐漸增大，并且減排力度加強所要求的結構變動比經濟增長率提高所要求的變動更大，因此對于中國經濟未來發展，實現減排任務比片面追求GDP增長率難度更大、成本更高。由于模型解得的理論最優變動率普遍小于過去10-20年中國各行業的實際增長率，因此本研究提出的“降排放、保增長”的產業結構調整方案具有一定的現實可行性。尤其是第一產業和礦產開采業近10年的實際變動率已經接近模型求解的最優調整方案，但是大多數行業的實際增長值要遠超過理論最優值，所以適當放緩增長步伐，能夠在保持適當的經濟增長率與就業率的前提下，有效降低能耗及排放強度。

關鍵詞：產業結構優化；投入產出；碳減排；目標約束

中圖分類號 F421；X22 文獻標識碼 A

文章編號 1002-2104（2014）05-0057-09

從2007年的“巴厘島路線圖”到2009年的“哥本哈根氣候變化峰會”再到2011南非德班《京都議定書》第一承諾到期前最后一次氣候大會，作為世界上碳排放增量最多的國家，中國不可避免地面臨來自國際社會與日俱增的減排壓力。為了積極、建設性地承擔氣候變化責任，中國政府于2009年提出強度減排目標，即到2020 年單位 GDP 的碳排放量比2005 年下降40%-45%，并將其作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃。“十二五”規劃綱要也提出，未來5年碳強度下降17%是經濟社會發展的主要目標之一。

1 相關研究回顧

由于多數環境政策可能對GDP增長、就業、出口產生負面效應，因此減排的經濟成本問題無疑是阻礙國家采取有效措施控制溫室氣體的絆腳石。早在1994 年喬根森、威爾科克和劉德順等[1]就對不同減排目標下二氧化碳的減排成本進行了研究。后來國外學者相繼將動態優化模型、宏觀經濟模型、一般均衡模型應用于減排成本的研究[2-4]。在中國，陳文穎、高鵬飛、何建坤[5]建立了中國 MARKAL-MACRO 混合模型，對我國在不同年份開始實施減排的碳減排邊際成本進行了測算。韓一杰等[6]在不同的減排目標和GDP增長率的假設下，測算了中國實現二氧化碳減排目標所需的增量成本，發現GDP增長速度越快或減排目標越高，減排增量成本也越高；但由GDP變化所引起的增量成本變化遠小于由減排目標調整所引起的增量成本變化。除了一般意義上的減排成本，近年來國內外學者對某一具體減排政策的宏觀經濟影響也做了積極的研究。巴曙松等[7]發現各種主要能源消費的碳減排成本之間存在差異性，提出施行燃料轉換政策是一個很好的選擇。基于市場的碳稅也是實現中國碳強度目標的有效措施，許多文獻研究了中國擬征收碳稅對溫室氣體減排及社會經濟的影響[8-12]。

理論上說，降低生產過程中的溫室氣體排放可以從3個方面入手進行調整——產業結構、能源使用組合及效率、以及產業間的技術關系，其中技術進步與能源利用效率提高不能在短期一蹴而就，而產業結構卻可以通過引導居民消費偏好以及企業投資行為得以實現。事實上，產業結構對碳排放的影響甚至可能大于能源結構[13]。Ma和Stern[14]認為1980-2008年期間結構變化提高了能源強度。張雷和李艷梅[15]實證研究了我國產業結構與能源消費總量、單位能耗和碳排放的關聯模型，并以此為基礎，分析了我國產業結構節能減排的潛力。張友國[16]基于投入產出結構分解方法證實，1987-2007年由于第二產業份額的大幅上升和農業份額的持續下降使中國碳排放強度上升了2.5%，而三次產業內的部門結構變化也導致碳排放強度上升1.02%。蔡圣華、牟敦國、方夢祥[17]認為中國經濟增長對投資的過度依賴使得第二產業占比保持較高的水平，尤其是固定資產投資以基礎設施建設、建筑業為主，會加劇能源資源和環境的壓力，為了達到低碳發展的目的，需要擴大消費規模、升級消費結構，以帶動第三產業的服務需求增加。林伯強、孫傳旺[18]也指出現階段城市化和工業化進程加劇以煤炭為主的能源剛性需求，不利于中國減排二氧化碳。李健、周慧[19]運用灰色關聯分析方法中國碳排放強度與產業結構的關聯性，第二產業是影響地區碳排放強度的主要因素，盡管并不一定帶來碳排放量的增大，第三產業對地區碳排放強度的降低效應并不明顯，第一產業對碳排放強度的影響最小。

雖然調整產業結構是實現減排目標的有效政策措施，卻會對現行的生產計劃造成干擾，帶來一定的經濟波動。那么，如何在發展低碳經濟的同時，盡可能降低對經濟增長的擾動呢？這便是本文的研究目標。本文采用Proops， Faber 和 Wagenhals [20]、Cornwell[21]在投入產出分析框架下建立的系統優化方法，建立包含碳排放的投入產出模型，從最終需求和能源投入兩個方面分別分析優化結果，并給出相應的政策建議。

進一步，將（14）帶入一階條件，便可得到y～與目標減排量、目標增長率、以及目標就業率之間的關系。最后，從（11）和（14）不難看出，α越大，各產業間的最終需求變動率差異越小；α足夠大時各產業的變動率將趨于一致，削弱了計算結果的實際意義。因此本文取值α=2，目標函數（5）變為簡單的二次方形式z=[SX（]1[]2[SX）]∑[DD（]n[]i=1[DD）]y～2i。

3 數據來源與處理

本文所需的原始數據中，直接投入系數A、初始最終需求y來源于2010年中國投入產出表，分行業的化石能源消費數據主要源于《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》，將這些數值分別除以各行業總產出即得到能源投入矩陣E。由于能源統計的產業部門劃分與投入產出表的部分劃分存在差異，需要對比統一兩種部門分類，并根據研究本身的簡化需要重新將42個產業部門合并為25個[26]。

為了盡可能地詳細與精確，本文包含10種化石能源（k=10），表1展示了各種能源的CO2排放系數，即模型中的向量C。第1列的碳排放系數直接引用IPCC[27]年數據，為了與中國能源消費量保持單位一致，需要對其進行單位換算：首先乘以碳氧化率（100%）及44/12 （CO2對碳的分子量比值）得到各種燃料的有效CO2排放因子（第2列），再乘以4 186.8×10-19，可以將其單位由kgCO2/TJ轉換為KgCO2/Kcal，再根據中國的源熱值單位換算，最終得到以KgCO2/Kg為單位的CO2排放系數（第3列）。

基于以上數據，本文首先計算出每個行業的對GDP以及總就業人數的貢獻率，作為增長和就業約束的產業權重θG 和θJ（表2第1、2列）；其次根據

[C′E′（I-A）-1]計算出每個行業的碳排放系數，即各產業每創造1單位新增價值/最終產品所排放的CO2，計算結果見表2第3列，單位為KG/元。碳排放系數最高的是電力熱力的生產和供應業，因為中國的電力工業以煤電為主，而大多數燃煤電廠的碳氧化率非常高；其次是金屬冶煉、加工及制品業，其中的鋼鐵和建材工業都是大量消耗煤炭的行業；第 3位是石油加工煉焦及核燃料加工業，接下來是化學原料及制品業、非金屬礦物制品業、煤炭開采和洗選業、等。碳排放系數最低的行業大多屬于服務業領域，由低到高依次為：金融及房地產業、其他服務業、水供應業、批發零售貿易、交通運輸設備制造業、住宿餐飲業。而在當前國民經濟中占有特殊地位的建筑業的排放系數中等偏低。

4 計算結果及分析

產業結構的最優調整方案見表2。表中數值代表不同限制條件下各行業最終需求的變動百分率，通過調整，不僅能夠有效降低碳排放規模，而且能夠實現最小的減排成本，將減排對生產的干擾降至最低，保持經濟的平穩發展。

4.1 單一約束條件：減排目標

如果只存在減排要求，對產業進行微調、避免生產大規模波動無疑是保持經濟穩定的最佳選擇。表3第1列給出了單一約束T=-1%下的行業產值變動率，可以看出，所有行業的最終需求都有所下降，但幅度都不大。電力熱力供應業降幅最高，約為 -2.71 %，其次是金屬冶煉及制品業（-2.23%）和石油加工及煉焦燃氣（-173%），建筑業大概在-1%左右。其余行業的生產并未受到顯著干擾，變動率基本維持在-0.5%以內。

4.2 雙重約束條件：減排和增長目標

如果在碳排放水平降低1%的基礎上，加入GDP年增長率保持在7%的目標（G=7%），各產業最終需求的優化調整見表3第2列。由于兩個約束條件的作用方向完全相反——經濟增長需要最終需求的提升，而減少排放則要求降低最終需求，這就意味著，當某些產業降低產值以實現減排目標的同時，另一些產業則需要增加產值，以抵消減排約束對經濟增長的負面影響，從而滿足GDP增長率的既定目標。

那么，如何調整才能使產業結構的總體變動進而成本最小呢？為了維持一定的GDP增長率，應當提高占總產值份額較大的產業的最終需求；同時，為了達到一定的減排量，需要減少產品含碳量高的產業的最終需求。兩種作用力的平衡決定了最終需求的最終變動。

因此，某一產業的調整幅度依賴于其總產值的高低以及產品的碳排放系數。列2所示，引入增長約束后，絕大多數產業由減產轉變為增產。在最終產值增加的行業中，增幅最大的是批發零售貿易，提高12.71%左右。其次是其他服務業，約為12.66%（根據部門分類，這里主要指社區服務、公用事業、文教衛生等）。機械電氣設備制造維修業約增加11.93%，該行業不僅是第二產業中碳排放系數最低的部門之一，而且對國民收入中的貢獻度也十分重要。服務業中的住宿餐飲業（9.96%）和金融及房地產業（8.91%）、以及其他制造業（8.63%），增長額都超過8%。制造業中增產幅度超過7%的還包括食品制造與煙草加工業、紡織業、交通運輸設備制造業。不難發現，以上行業不僅最終需求水平較高，而且大多排放系數較低。

另一方面，減產行業前三位的順序發生了變化：降低幅度最高的依然是電力熱力供應業；石油加工及煉焦燃氣業超過金屬冶煉及制品業位居第二，因為后者的產值權重非常高，過度減產會導致增長約束無法滿足。與列1相比，各行業削減幅度顯著提高，電力熱力供應由-2.71%上升到-7.26%，石油及煉焦由-1.73 %提高到-5.92%，金屬冶煉及制品業由-223%增加到-485%，建筑業由-102%增加到 -382 %。減產規模的擴大，是因為需要彌補其他行業產值增加引起的多余排放量。除此之外，僅剩2個產業需要小規模地降低最終需求，它們是非金屬礦物制品業（-265%）、以及燃氣供應業（-009%）。

4.3 多重約束條件：減排、增長和就業目標

除了GDP和節能減排，中國經濟確定的發展目標還包括充分就業。 Creedy & Sleeman [28]也指出，在研究經濟系統優化時，必須保持經濟增長和就業約束的一致性，才能將勞動生產率的變動納入分析框架，保持勞動投入系數的穩定性。因此，在減排1%、GDP增長率7%的基礎上，加入第三個限制條件——就業率不變（J=0），產值變動的優化分配結果見表2第3列。

就業約束引入之后，比較列2和列3的計算結果發現，少部分行業的調整方向發生了變化，例如化學工業由原先的增產變為減產，各類礦采業增幅降低。究其原因，主要是由于這些行業的資本密集度較高，對勞動力吸納的能力相對較弱，而碳排放系數又偏高。減產規模最高的前3位行業沒有改變，仍舊是電力供應、石油加工和金屬冶煉，且降幅都擴大1%-2%不等。建筑業情況較為特殊，作為吸納勞動人數第二位的行業，在加入就業率約束條件之后，減產幅度反而由之前的-3.82%下降到-188%，降低了近50%。

另一方面，原先應當增產的產業，大多增幅有所提升，但規模都不大，換句話說，就業約束對增產行業的影響十分有限。理論上看，增產行業的數量原本就比減產行業多，因此每個行業只需要略微提升產值就能夠彌補電力供應、石油加工和金屬冶煉等行業大幅度減產所帶來的GDP損失。從實際角度看，增產部門中幾乎包含了所有服務類行業，而這些產業就業權重本身較高，對就業的貢獻度也較大。當增長率約束要求其總產值增加時，就業約束也自動得以滿足，所以，產業最終需求的調整方案僅有微弱的變化。

表3第4列展示了減排目標由-1%提升到-1.5%、GDP增長率和就業率保持不變時的產業結構優化路徑。減排力度越大，減產行業越需要降低最終產品產量，而增產行業則需要相應地提高最終產值以滿足經濟增長約束。例如，石油加工及煉焦的減產額度由-7.94%大幅上升到-10.04%，電力供應由-9.21%增加到-11.46%，金屬冶煉制造業由-6.12 %提高到-7.1%，建筑業也由-188 %小幅度提高到-2.47%。相應地，為了彌補減產帶來的增長率下降，住宿餐飲業的增產規模由10%提高到12.99%，金融及房地產業由9.4%增加到12.68%，批發、零售等商業貿易由12.93%上升到16.66%。

圖1比較了不同減排目標下的結構調整差異（列3和列4），縱軸代表T=-1.5%時各行業的增加值變動率，橫軸代表T= -1%，如果所有點恰好在45°線上，意味著減排約束上升0.5%對各行業的產值變動沒有影響。從散點分布可以看出，隨著減排約束的收緊，產業分布更加離散，產值調整范圍加大，這意味著對生產和經濟活動干擾的加劇，以及減排成本的增加。

表3第5列將GDP增長率提升0.5%，同時保持減排約束1%和就業約束不變。對比列3和列5發現，當增長率約束從7%上升到7.5%時，增產行業的產值增加規模都提高了。為了抵消這些行業引起的多余碳排量，石油加工、電力、建筑業的產值需要進一步下降。這些改變增加了產業分布的離散性（見圖2），進而提高了產業結構調整的成本。

那么，從列3到列4，從列3到列5，哪種變化帶來的產業調整幅度更大呢？與圖2比較，圖1中的產業分布更明顯地偏離了45°線，說明碳排放約束收緊0.5%帶來的產業產值變動比增長約束提高0.5%更大，換句話說，由減排目標調整所引起的成本大于GDP增長目標調整所引起的成本。

4.4 產值變動的實際觀測值

表3的最后兩列給出了各個產業最終需求年均增長率的實際觀測值，分為長期和短期，前者觀測區間為1990-2010年，后者則是2000-2010年。觀察比較最后兩列和第4、5、6列發現，產業實際增長率（無論長期和短期）與理論要求的最優調整率存在一定的距離，歸納如下：

（1）一些行業在過去10-20年間的發展趨勢與模型求解得到的調整方向完全相反。如理論減產規模最大的3個行業——電力生產供應業、金屬冶煉制造業、石油加工煉焦——實際增長率卻均超過20%。其中，石油加工及煉焦燃氣的短期增長率高于長期增長率，說明其最終需求在過去近10年里有所增長；而其余兩個行業的增長速度則趨于下降，尤其是金屬冶煉制造業增長率由長期46%降到短期的25%，從發展低碳經濟的角度看，這是一個積極的變化。

（2）部分行業的實際增長率已經接近模型計算所得的優化解。如農林牧漁業、煤炭開采和洗選業、石油和天然氣開采業、金屬礦采業、非金屬礦采業，意味著中國的初級產品生產已經逐步走上穩定的發展道路，能夠對發展低碳經濟、同時保持GDP、就業的平穩增長發揮正面作用。

（3）即使方向相同，多數行業的實際變動值要遠大于理論最優調整值。最明顯的例子是各個服務行業，實際增長率幾乎都是理論最優調整幅度的2倍還多，尤其是金融地產行業，理論增長率為10%左右，但長期實際增長率已高達39%。這種觀察結果說明兩點：首先，模型得出的最優調整路徑規模較小，因此通過產業結構變動以減排放、保增長的方案，在現實中具有一定的可行性；第二，盡管服務產業碳排放系數較低，合理增長可以起到減排的作用，但是過度無節制的增長也可能會起到反用，造成經濟系統整體碳排放強度的增加。

5 結論

“十二五”規劃適度放慢了經濟發展速度，要求加快轉變經濟發展方式，優化產業結構，降低能耗強度和碳排放強度、減少污染物排放等，說明我國越來越注重經濟質量發展，注重經濟、能源與環境的可持續發展。如何把減排任務合理地分配到各產業，對實現碳排放、經濟增長、以及就業的目標非常關鍵。本文以降低國民經濟中的生產波動為原則，將最小化產業最終需求變動率加權之和作為目標函數，建立了碳排放量、經濟增長率、就業率等不同約束條件下的優化模型，探索了各產業的最優調整路徑，同時得出如下結論：

首先，在減排率、GDP增長率和就業率目標的約束下，最終需求提升最大的是批發零售貿易、其他服務業、機械電氣設備制造維修業、住宿餐飲業等排放系數較低且最終需求水平較高的行業，產值下降最大的則是電力熱力生產和供應業、金屬冶煉及壓延加工業、以及石油加工及煉焦燃氣，等，這些行業無疑是實現國家在穩定增長前提下減排目標的關鍵。

第二，加大產業結構調整力度，控制高耗能工業的發展，鼓勵和促進服務業的發展是降低能源強度、推動低碳經濟發展的迫切需要。據測算，如果中國第三產業增加值的比重提高1%，第二產業中工業增加值比重相應地降低1%，能源強度可相應地降低約一個百分點[29]。但是，最終產值規模調整由產業碳強度、最終需求水平和就業權重共同決定，因此，不能簡單地一味限制第二產業，盲目擴張低排放強度行業。例如制造業中的機械、電氣、運輸通信設備、電子設備制造維修業就應當加以鼓勵；礦產開采洗選業雖然排放系數較高，但由于占GDP比重相對較低，所以也可以適當發展；而排放系數并不大的建筑業，由于產值權重較高，過度擴張仍舊會提高整體排放強度，須要適當調整和約束。

第三，與近年來各行業的產值實際變動情況相比，通過理論模型得到的產業最終需求調整規模相對較小，部分產業（如農業、各類礦產開采行業）的理論最優變動率與實際增長率基本一致，所以，通過產業結構調整減少排放的策略是可行的。依據模型計算出的調整方案，適當下調部門增長率，不但可以降低能源消費及強度，而且能夠將GDP增長率、就業率維持在可以接受的水平。

第四，約束條件的目標越高，產業結構的調整幅度越大，減排成本越高，而且減排目標提高帶來的成本增加高于經濟增長目標提高。對于政策制定者來說，控制排放的任務比促進GDP增長更有挑戰性，所以政府面臨兩種選擇：要么不要勉強地追求較高的減排目標，要么適度降低增長步伐，將節能減排放在更為優先的地位，為產業結構優化、能源結構提升提供足夠的時間和空間，反而能對經濟、能源與環境的協調發展具有較強的促進作用，有利于未來中國經濟向低碳發展模式的轉型。

最后，改變最終需求的方式包括調整投資與出口、影響居民、企業的消費決策，等，這些措施無疑會波及價格水平、經濟主體效用、以及社會福利，因此，對以上后續效應的分析是本研究下一步的方向。

（編輯：劉照勝）

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