低碳約束下湖南省產業結構優化研究

謝銳　劉岑婕　屈曉翔

摘要在湖南省“十二五”規劃工業產業節能減排的背景下，如何在碳減排目標的基礎上，實現產業結構優化，成為湖南省面臨的重大挑戰.本文構建低碳約束下湖南省主導產業選擇指標體系，計算并選取湖南省無低碳約束和有低碳約束下的主導產業.進一步，本文設計無低碳約束、弱低碳約束和強低碳約束三種情景模擬，分析不同的低碳約束條件對湖南省主導產業選擇的影響.本文結論如下：1）無低碳約束條件下，湖南省主導產業包括有色金屬冶煉及壓延加工業等碳生產力較低的行業，低碳約束條件下，湖南省主導產業包括食品制造業等碳生產力較高的行業.這表明，考慮低碳約束條件，湖南省主導產業由碳生產力較低的行業向碳生產力較高的行業轉變.2）情景模擬結果表明，一些傳統支柱型產業仍是湖南省產業結構優化中需重點發展的產業，且隨著低碳政策的深化和節能減排目標的擴大，戰略性產業如醫藥制造業成為主導產業，在產業結構優化中發揮中堅作用.

關鍵詞低碳約束；產業結構優化；主導產業

中圖分類號F426 文獻標識碼A

AbstractIn the background of industrial energy conservation in the Hunan “Twelfth Five Year Plan”， how to achieve the industrial structure optimization on the basis of carbon reduction becomes a major challenge in Hunan Province. We developed the leading industries index system under low carbon constraint. Then， we selected the leading industries without carbon constraint or with low carbon constraint. This paper also designed three scenario simulation——without carbon constraints， weak carbon constraint and strong carbon constraint——to analyze how different carbon constraints influence the choice of the leading industries in Hunan Province. The conclusions are as follows：1） Without carbon constraint， the leading industries in Hunan are industries with lower carbon productivity like nonferrous metal smelting and rolling processing industry. Under low carbon constraint， the leading industries in Hunan are industries with high carbon productivity like food manufacturing industry. It suggests that the leading industries are changing from lower carbon productivity industries to industries with higher carbon productivity under low carbon constraint.2） The results of scenarios simulations show that some traditional pillar industries are still the key industries in Hunan industrial structure optimization. Along with the deepening of low carbon policy and energy conservation and emission reduction goals， strategic industries such as pharmaceutical manufacturing industry become dominant industries， and play a leading role in the industrial structure optimization.

Key wordslowcarbon constraints； industrial structure optimization； the leading industries

1引言

近年來，全球氣候問題日益凸顯，制約著各國經濟的可持續發展，成為各國經濟發展面臨的嚴峻挑戰.2011年，中國的一次能源消費首次超過美國，成為世界第一能源消費國，直接導致碳排放壓力增大.在“十二五”規劃中，中國對發展低碳經濟提出了兩個目標，一是發展現代產業體系，積極發展戰略新興產業，提高產業核心競爭力，力爭到2020年戰略新興產業增加值占國內生產總值的比例達15%左右；二是樹立低碳發展理念，以節能減排為重點，加快在各產業內建立環境友好、資源節約的生產方式.這意味著在未來近十年里，如何在低碳約束下優化產業結構成為產業發展的重大挑戰.

然而，湖南省2011年工業增加值占地區生產總值的比重為41.30%，工業行業能耗占總能耗69.56%，工業產業依然是湖南省經濟發展的第一推動力，且仍處于“高耗能、高排放、高污染”的發展模式.2001-2011年，湖南省工業能源消費的碳排放量整體上呈現上升趨勢，從2001年的29 468.65萬噸增長到2011年的72 798.69萬噸，10年增長了2.47倍，年均增長14.70%，且在2003-2009年間，湖南省工業行業單位產值碳排放量超過全國平均水平.2012年湖南省國民經濟和社會發展統計公報中數據顯示，湖南省規模以上工業行業中，有色金屬冶煉及壓延業、化學原料和化學制品制造業等六大重點高耗能行業增加值占全部規模以上工業的31.50%，但其綜合能耗卻占到規模以上工業的90%以上.王臘芳和朱丹等（2014）1研究發現，長株潭地區傳統的“高投入、高消耗、高產出、高污染”的發展方式維持了較長時期的經濟快速增長，伴隨著長株潭兩型社會的建設，勢必要求進行產業結構優化.Peter（2008）2、鮑健強（2008）3認為產業結構優化是發展低碳經濟的有效方法，在低碳經濟下調整產業結構，限制高排放產業的市場準入水平，有利于低碳產業的發展.由于主導產業具有產業關聯度高、帶動系數高等特點，對產業結構的優化具有重大影響.因此，產業結構優化的核心是科學選擇和有效推動主導產業的發展.

經濟數學第 31卷第4期

謝銳等：低碳約束下湖南省產業結構優化研究

本文通過構建以規模、效率、發展潛力、低碳四類指標為基礎的湖南省主導產業選擇指標體系，結合湖南省2003年、2007年、2011年工業行業數據、碳排放數據，運用WeaverThomas模型方法，選取無低碳約束和低碳約束下湖南省主導產業，并通過模擬無低碳約束、弱低碳約束、強低碳約束三類情景，探討湖南省三種不同發展路徑下主導產業選擇，對未來湖南省產業結構優化路徑提供相關的政策建議.本文試圖通過研究低碳約束下湖南省主導產業選擇，進而指出湖南省產業結構優化路徑，為湖南省實現“十二五”規劃中工業節能減排目標提供一定的借鑒.

目前，學者對如何選擇主導產業實現產業結構優化問題進行了研究，這些研究主要分為不考慮低碳約束和考慮低碳約束兩類.在不考慮低碳約束下，關愛萍和王瑜（2002）4研究了區域主導產業的選擇基準，認為產業結構調整與升級需要圍繞主導產業建立起以主導產業為核心的區域產業系統.陳江宜（2008）5對湖北省經濟增長和產業結構調整進行協整檢驗和計量分析，為湖北省產業結構調整提供政策建議.謝鏈鋒（2010）6以湖北省工業產業的結構特征和發展水平進行分析，選取區位商、市場占有率、工業總規模等指標對主導產業進行實證分析，為產業結構調整和優化提供了政策建議.祁杭峰（2010）7運用因子分析法對產業的投入產出效率進行分析，從現有經濟發展的產業結構中找出目前的相對優勢產業，以無錫市為例實證分析了主導產業的選擇和產業結構優化問題.

在考慮低碳約束下，學者們對主導產業的選擇問題進行了實證分析.HeJie（2010）8、高崴（2011）9、郝東恒和殷阿娜等（2012）10認為低碳產業是低碳經濟的重要實現方式，結合低碳產業發展現狀選取主導產業，提出構建以低碳經濟為核心的低碳產業發展模式.羅澤舉等（2010）11、張喆等（2011）12也運用WeaverThomas模型分別分析了重慶市和甘肅省的工業產業指標體系，選擇并評價戰略產業結果.馬濤等（2011）13以寧波為例，修改傳統戰略產業選擇指標體系，運用WeaverThomas方法，探討了寧波“十二五”期間工業增長和低碳雙重約束下的產業發展和減排目標的實現路徑.WeaverThomas模型已經成為各國進行戰略產業選擇分析和選擇的重要工具.宋佳（2012）14借鑒馬濤的研究方法，對主導產業選擇指標體系進一步細分，運用WeaverThomas模型對低碳約束下甘肅省工業行業主導產業的選擇進行了探討.張征華（2013）15、閆慧敏（2013）16通過構建城市低碳發展的指導產業選擇指標評價體系，運用層次分析法，分別選取南昌市和河北省產業數據進行實證研究，選取南昌市和河北省實現低碳發展需要大力發展的主導產業.

目前，在主導產業選擇基礎上進行產業結構優化的研究比較豐富，部分學者還將低碳約束納入主導產業選擇指標體系，研究在低碳約束下產業結構應該如何優化.湖南省正處于“兩型社會”建設深化期，同時考慮低碳約束和產業結構優化有利于湖南省經濟可持續發展，然而，目前針對低碳約束下湖南省產業優化的研究很少.因此，本文在傳統的主導產業選擇指標體系的基礎上，根據湖南省實際情況，通過指標調整和指標引入，確定以規模、效率、發展潛力、低碳四類指標為基礎的湖南省主導產業選擇指標體系，切合湖南省“十二五”規劃目標，根據主導產業選取結果，為未來湖南省產業結構優化路徑提供參考作用.

2低碳約束下主導產業選擇指標構建

2.1低碳約束下主導產業選擇指標的構建

雖然不同的學者構建了不同的主導產業選擇指標體系，但是他們主要都是從產業效率、產業規模、產業發展潛力三方面來考慮的.本文借鑒了馬濤（2011）構建的低碳約束下主導產業選擇指標體系，綜合考慮湖南省實際發展情況，結合本文研究目的進行了適當修改.馬濤（2011）針對寧波構建的主導產業指標體系分為規模、效率、低碳三大類.由于湖南省處于內陸地區，工業行業出口規模不大，且分行業的進出口數據較難獲得，因此本文刪除了出口規模和出口依存度兩項指標.同時，考慮到可持續發展的要求，本文在構建主導產業選擇指標體系時，細分發展潛力類指標，用科研人員比重、行業市場占有率、區位商來衡量.

2.2計量模型的選擇

由于湖南省主導產業選擇指標體系中各項指標含義不同，各項指標不能簡單加總.因此，需要將所構建的主導產業選擇指標體系中的各項指標進行降維，使得每一項指標都用一個無綱量值表示，從而融合為一個綜合指標.WeaverThomas模型和因子分析法是目前較常用的兩種降維方法，本文選取WeaverThomas模型對所構建的主導產業選擇指標體系進行降維.

WeaverThomas模型的原理在于把一個觀察分布和假設分布進行比較，建立一個最接近的近似分布.該模型主要分為三個步驟：

首先，選取主導產業指標選擇體系中的某項指標，將各行業根據該指標數值由大到小進行排序，運用WeaverThomas模型在Matlab中編程，計算各行業所對應的假設分布值，并找出最小的分布值，其所對應的行業個數就是該項指標下所確定的主導產業個數.

然后，求出主導產業指標選擇體系中所有指標對應的主導產業個數的算術平均數，所得值即所確定的主導產業個數.

最后，把第i行業相對于第j個指標的排序值組成一個主導產業綜合排序矩陣，再對每一個指標賦權重，算出各產業的排序值，由大到小排列，根據上一步所確定的主導產業個數，排在主導產業數內的產業即為該指標體系下的主導產業.

2.3數據來源及說明

本文選取湖南省38個工業部門作為樣本，選取2003年、2007年、2011年作為樣本期間.其中，湖南省各行業總產值、湖南省工業行業總產值、湖南省各行業就業人數、湖南省工業行業就業總人數、湖南省各行業固定資產、湖南省各行業科研人員數、湖南省各行業銷售收入、湖南省各行業碳排放量、湖南省各行業碳排放強度等來源于《湖南省統計年鑒》，全國各行業銷售收入、全國各行業總產值等來源于《中國統計年鑒》.

考慮到數據的可得性，湖南省各行業總資金用總資產代替，各行業總資產由負債和所有者權益加總求和得到.另外，由于《湖南省統計年鑒2004》中“其他采礦業”工業總產值數據缺失，通過《湖南省統計年鑒2005》中“其他采礦業”工業總產值和工業增加值倒推出2003年湖南省“其他采礦業”的工業總產值.在計算碳排放量時，由于《IPCC國家溫室氣體清單指南（2006）》中缺少煤炭的排放系數，采用結構比較類似的焦炭的排放系數代替.

3低碳約束下湖南省產業結構優化評價

首先，不考慮低碳約束條件，湖南省主導產業選擇指標體系由規模類、效率類、發展潛力三類一級指標構成.根據WeaverThomas模型，運用Matlab軟件，對三類一級指標賦予等權重，選出無低碳約束下湖南省工業行業主導產業，本文分別列出了三年排名前十的行業，如表2所示.

由表2可知，專用設備制造業、煙草制品業、有色金屬冶煉及壓延加工業、農副食品加工業、黑色金屬冶煉及壓延加工業等5大行業在2003年、2007年、2011年均位列湖南省主導產業前十位.這些行業工業增加值占全省工業增加值的37.11%，然而，有色金屬冶煉及壓延加工業、黑色金屬冶煉及壓延加工業的碳生產力大大低于全省平均水平，碳排放較高.相對2003年而言，2007年主導產業增加了廢棄資源廢舊材料回收加工業、有色金屬礦采選業、電力、熱力的生產和供應業、食品制造業，其碳生產力分別是0.21、0.3、0.04和0.46，這些行業的碳生產力均低于全省平均水平，其碳生產力均低于新增行業的碳生產力.相對2007年而言，2011年主導產業淘汰了石油加工煉焦及核燃料、廢棄資源廢舊材料回收加工業、電力、熱力的生產和供應業、食品制造業、有色金屬礦采選業，其碳生產力分別是0.03、0.51、0.01、0.52和0.43，增加了儀器儀表及文化、辦公用機械制造業、電氣機械及器材制造業、金屬制品業、交通運輸設備制造業、醫藥制造業，其中儀器儀表及文化、辦公用機械制造業、交通運輸設備制造業等行業的碳生產力高于全省平均水平，這與湖南省大力建設“兩型社會”，出臺一系列相關低碳政策法規有關.

其次，考慮低碳約束條件，湖南省主導產業選擇指標體系由規模類、效率類、發展潛力類、低碳類等四類一級指標構成，對四類一級指標賦予等權重，從而選出考慮低碳約束下湖南省工業行業主導產業，本文分別列出了三年排名前十的行業，如表3所示.

由表3可知，煙草制品業、農副食品加工業、有色金屬冶煉及壓延加工業、交通運輸設備制造業、食品制造業、專用設備制造業等6類行業在2003年、2007年和2011年均屬于湖南省前十位的主導產業，其碳生產力均值分別是4.03、1.47、0.21、1.64、1.15和1.76，除有色金屬冶煉及壓延加工業、食品制造業以外，其他行業的碳生產力均值都高于全省平均水平，且有色金屬冶煉及壓延加工業、食品制造業在主導產業中的位置，分別從2003年、2007年第3位和第6位下降到2011年第8位和第10位.這表明低碳約束下排名靠前的主導產業碳生產力較高，在規模、效率、發展潛力、低碳等方面具有綜合優勢，湖南省在產業結構優化時應大力發展這幾類行業.

比較表2和表3可知，在僅考慮規模、效率、發展潛力因素時，2003年石油加工煉焦及核燃料業、化學原料及化學制品制造業、黑色金屬冶煉及壓延加工業、造紙及紙制品業4大行業入選湖南省主導產業前十位，但在考慮低碳約束后這4大行業被淘汰.2007年考慮低碳約束后，原本優勢不明顯的交通運輸設備制造業成為主導產業，2011年考慮低碳約束后，原本優勢不明顯的水的生產和供應業、食品制造業成為主導產業，而在規模、效率、發展潛力方面具有優勢的金屬制品業和黑色金屬冶煉及壓延加工業被淘汰.這表明，低碳約束條件改變了主導產業的選取，原本具有優勢的一些傳統行業由于碳生產力較低或碳排放強度沒有相對優勢，在低碳約束條件下被淘汰.然而，化學原料及化學制品制造業、黑色金屬冶煉及壓延加工業等行業，規模較大，關聯度較大，是湖南省工業發展的基礎，直接淘汰不具有可行性，在進行產業結構優化時，必須對這些行業加大綠色技術投入，發展循環經濟和低碳經濟.

綜上所述，低碳約束條件下，湖南省主導產業結構變化明顯，淘汰了有色金屬冶煉及壓延加工業等傳統碳生產力較低的行業，增加了交通運輸設備制造業等碳生產力較高的行業，且隨著低碳政策的不斷深化，主導產業向碳生產力較高的行業轉變越來越明顯.那么，為實現湖南省“十二五”規劃中節能減排目標，逐步深化低碳政策、強化低碳約束條件，將對主導產業選擇產生怎樣的影響，對產業結構優化路徑有何影響，這也是下一節將要探討的問題.

4低碳約束下湖南省產業結構

優化情景模擬分析

為了分析逐步深化低碳政策、強化低碳約束條件對主導產業選擇產生怎樣的影響，對產業結構優化路徑有何影響，本文進行三種情景模擬.借鑒馬濤（2011）賦權方法，考慮本文增加了發展潛力類指標對無低碳和弱低碳約束下對各指標賦等權重，而強低碳約束下規模、效率、發展潛力類指標權重為3/16，低碳類指標權重為7/16.由于前文研究的是2003年、2007年和2011年湖南省工業行業結構，根據指數加權平均原理，時間越遠影響越小，對不同年份的數值賦予不同的權重，選取的主導產業更有指導意義，因此，設定2003年各類指標權重為10%，2007年各類指標權重為25%，2011年各類指標權重為75%.運用WeaverThomas模型，選取出16類無低碳約束下主導產業、12類弱低碳行業下主導產業和9類強低碳約束下主導產業，如表4所示.

無低碳約束情景主導產業包括煙草制品業，農副食品加工業，交通運輸設備制造業，石油加工煉焦及核燃料加工業，造紙及紙制品業等16個行業.湖南省“十二五”規劃明確提出重點發展裝備制造業、原材料業、新能源產業、生物產業等行業，無低碳約束情景中的主導產業只涉及到其中的少部分，與湖南省“十二五”規劃中的重點發展產業存在差異.這表明，無低碳約束情景下，湖南省主導產業需要進行適當調整，以配合湖南省“十二五”規劃發展目標.

弱低碳約束情景主導產業包括煙草制品業，農副食品加工業，有色金屬冶煉及壓延加工業，交通運輸設備制造業，專用設備制造業等12類行業.加入弱低碳約束后，主導產業數量減少，并且傳統情景中無低碳約束下選出的6類主導產業沒有列入弱低碳約束情景下的主導產業，它們分別是造紙及紙制品業、非金屬礦采選業、木材加工及木、竹、藤、棕、草制品業、飲料制造業、食品制造業和非金屬礦物制品業.這些行業的碳生產力分別是0.12、0.19、0.44、0.89、1.15和0.09，均低于全省平均水平.在弱低碳約束情景下，專用設備制造業、有色金屬礦采選業入選主導產業，其碳生產力分別是1.76和0.53.總體來看，有色金屬冶煉及壓延加工業、黑色金屬冶煉及壓延加工業等高能耗、高排放行業仍然是弱低碳約束下湖南省主導產業，這表明這些行業的規模、效率、發展潛力較大，在弱低碳約束條件下仍然是推動湖南省經濟發展的主要動力，在產業結構優化時對這些行業進行技術改造，推動這些行業向綠色生產轉型.

強低碳約束情景主導產業包括廢棄資源廢舊材料回收加工業，煙草制品業，交通運輸設備制造業，印刷業和記錄媒介的復制業，文教體育用品制造業等9類行業.強低碳約束情景下，主導產業數量進一步減少.其中，增加的文教體育用品制造業、通用設備制造業、醫藥制造業、通信設備業、計算機及其他電子設備制造業4類行業，相比被淘汰的行業，這些行業的碳生產力相對較高，技術密集、碳排放較低，在強低碳約束下優勢明顯，具備成為經濟新增長點、新支柱產業的特點，成為強低碳約束下的湖南省主導產業.因此，隨著低碳政策的深化、低碳約束力度的加大，一些碳排放較高、對湖南省經濟發展貢獻不大的行業應逐步淘汰，而戰略性新興產業如醫藥制造業應成為產業結構優化中重點培育的產業，這將成為湖南省產業結構優化的一條重要路徑.

5結論與政策建議

本文通過構建湖南省低碳約束下主導產業選擇指標體系，運用WeaverThomas模型進行降維，選取了低碳約束下主導產業，并通過強低碳約束和弱低碳約束兩種情景模擬，分析隨著低碳政策的強化，湖南省主導產業的變化，為湖南省產業結構優化路徑提供一些理論支撐.根據研究結果可知，低碳約束下，一些傳統支柱型產業如有色金屬冶煉及壓延加工業仍是湖南省產業結構優化中需重點發展的產業，且隨著低碳政策的深化和節能減排目標的擴大，戰略性產業如醫藥制造業成為主導產業，在產業結構優化中發揮中堅作用.因此，在制定產業結構優化政策時，應考慮不同主導產業特點，制定不同的產業結構優化路徑.

其一，現有的傳統支柱型產業，如有色金屬冶煉及壓延加工業、黑色金屬冶煉及壓延加工業等行業，由于具有規模、效率等方面的優勢，在產業結構優化中仍占據主導地位，需引導這些行業向“綠色生產”轉變.對這些行業應進行大力改造，加大環保資金的投入，積極引入環保技術、環保設備，加強節能減排、清潔生產，主要通過技術改進來降低污染排放，實現向“綠色生產”轉變.同時，對碳排放較高、經濟貢獻不大的產業，可逐步實現產業退出，淘汰落后產業.

其二，對于那些對湖南省經濟發展具有一定貢獻，考慮低碳約束條件或加強低碳約束目標時入選主導產業的行業，如專用設備制造業、通用設備制造業，應打造特色產業園區，實現產業集群規模效應.應鼓勵和支持這些行業特色產業園區的建設和發展，在園區內建立循環經濟，促進產業、技術、資金向這些特色園區集中，利用工業經濟的帶動和輻射優勢，實現特色產業集群的規模效應，在園區內打造綠色產業鏈，實現低碳發展的同時擴大經濟效益.

其三，在低碳政策不斷深化和節能減排目標強化過程中，培育和發展醫藥制造業等戰略性新興產業，建立“產、學、研”模式，引進優秀人才，加快科技成果的產業化，重點扶持和鼓勵這些高技術含量的產業，著力提升戰略新興企業自主創新能力，提高資源利用率，促進產業智能化、精密化、綠色化發展，實現戰略新興產業的“綠色化”發展，有效降低湖南省產業碳排放水平，推動整個產業結構優化升級.這也是湖南省“十二五”規劃中推進新型工業化、實現低碳發展的戰略之一.

另外，政府可出臺配套政策法規，保障傳統支柱型行業的改造和升級、落后產業的逐步退出，鼓勵創新性企業發展，加大政策扶持和引導，實現湖南省產業結構向低碳化轉型.

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