中國產業部門碳減排研究

□文/雙家鵬（加利福尼亞大學戴維斯分校美國·加利福尼亞州）

中國產業部門碳減排研究

□文/雙家鵬
（加利福尼亞大學戴維斯分校美國·加利福尼亞州）

［提要］全球氣候變暖對人類的可持續發展造成巨大威脅，促進碳減排成為緩解全球氣候變暖的重要途徑。本文基于產業部門視角，以國家統計局公布的《2012年中國投入產出表》為數據源，綜合運用投入產出分析方法和網絡分析方法，對中國產業部門碳減排進行研究。結論指出：通信設備計算機及其他電子設備制造業、金屬礦采選業、紡織業等產業部門為中國碳減排網絡的中心產業部門，對這三個產業部門施加節能減排措施，可以打破高碳生產網絡，實現低碳經濟發展。

產業部門；碳減排；投入產出法；網絡分析法

原標題：基于投入產出和網絡分析的我國產業碳減排研究

收錄日期：2016年9月6日

一、引言

全球氣候變暖已成為不爭的事實，對人類生存和生態平衡造成了嚴重威脅。而聯合國氣候變化專門委員會（IPCC）的研究表明，二氧化碳所產生的增溫效應占全部溫室氣體總增溫效應的71%。因此，促進碳減排成為緩解全球氣候變暖的重要途徑。作為世界上最大的發展中國家和最大的商品生產加工基地，中國的碳排放問題越來越受到來自經濟可持續發展和國際輿論的壓力，降低二氧化碳排放成為“十三五”期間中國的一項重要任務。

“低碳經濟”的概念自2003年提出以來，已經得到了世界各國的廣泛認同和實踐，也直接引起了學術界對于碳排放和碳減排的深入研究。其中，關于中國碳排放量一直居高不下的原因，學者的觀點主要集中在以下三個方面：第一種觀點認為這是由于中國經濟發展階段造成的（單聰聰，2011；閆云鳳、趙忠秀，2012），即中國依然處在工業化中后期階段，促進工業發展直接刺激了對于高碳化石能源的消耗，繼而產生了大量碳排放；第二種觀點認為這是由于中國的經濟結構造成的（馬曉微，2007；高靜、劉友金，2012），即中國長期以第二產業為主要增長動力的經濟結構導致了粗放式經濟模式的形成，進而產生了路徑依賴；第三種觀點認為這是由于中國的能源結構造成的（韓謝梅、劉歡歡，2009），即中國“多煤少油缺氣”的能源結構使得燃燒煤炭成為企業成本最小的生產方式，而煤炭是碳排放系數最高的化石能源之一，直接導致了中國碳排放量的快速增長；第四種觀點認為這是由于中國的貿易結構造成的（朱啟榮，2010；馬述忠、陳穎，2010），即蓬勃發展的進出口貿易和巨額的貿易順差、以勞動密集型和能源密集型產品為主的貿易產品使得中國為其他發達國家生產了大量高耗能高碳排的產品，卻為此承擔了排放了大量二氧化碳。

以上文獻基本都是基于投入產出法進行分析的，因此處理的是屬性數據，即在對數據進行分析時基本沒考慮數據之間的聯系。然而，我們的社會是一個復雜的網絡結構，許多事物之間都存在千絲萬縷的聯系。就本文而言，促進中國碳減排不可能針對每個產業都面面俱到，必須把重點放在那些自身碳排放量大并且和其他產業部門聯系緊密的產業部門上來，對這些產業制定專門的節能減排措施，繼而對其他產業部門產生聯動效應。基于此，本文嘗試綜合運用投入產出分析方法和網絡分析方法，找出居于碳減排網絡中心的若干產業部門，并針對這些產業部門提出具體的對策措施。

二、模型構建和數據來源

（一）投入產出分析方法。假設令xj表示j部門的總產出，yj表示j部門的最終產出，則考慮中間投入時的社會生產函數可以表述為：

式（1）中，aij=qij/xi，qij表示j部門生產所消耗的i部門的產品數量，則aij表示j部門生產所消耗的i部門的產品數量占i部門全部總產出的比例。將所有aij所構成的矩陣記做矩陣A，它就是直接消耗系數矩陣。

式（1）可以用矩陣X=AX+Y來表示，經過轉置變換得到X=（I-A）-1Y。其中，（I-A）-1就是里昂惕夫逆矩陣，其元素bij代表j部門的單位最終需求需要從i部門獲得直接和間接投入的總和，即完全消耗系數，即（I-A）-1被稱為完全消耗系數矩陣。

假設令E為單位國內總產出的直接碳排放強度矩陣，則E（I-A）-1表示單位國內總產出的完全碳排放強度矩陣。雖然不同產業對不同能源種類（煤、石油、天然氣）消耗的比例各不相同，并且不同能源的碳排放系數也不相同，但是由于中國的化石能源消耗97%為對煤炭的消耗，因此為了數據處理的簡便，將不同的能源按照《2008年中國能源統計年鑒》附錄四的折算標準折算成標準煤。

（二）網絡分析方法。網絡是由許多“節點”與連接兩個節點之間的“邊”組成的，網絡通過節點和邊實現網絡流的流動。本文以中國42個產業部門為節點，以各產業部門間的完全碳排放系數為邊，構建出產業部門碳減排網絡模型。在模型的構建過程中，任何兩個部門之間的碳排放都會存在相關關系，只是不同產業部門之間的相關程度不一樣，體現為邊的具體數值不一樣。進一步分析發現，那些數值較小的邊表明其所代表的產業部門間的相互影響較弱，因此在分析過程中可以進行取舍。為了實現這一點，在網絡分析時加入閾值C，當邊的數值大于設定的閾值C時就給這兩個節點之間加一條邊，反之則不賦邊給這兩個節點。在此基礎上，再對每個節點（產業部門）的度、聯動效應進行分析。

所謂度，就是指與一個節點直接相連的其他節點的個數，如果某個節點的度數越高，表明該節點越居于網絡的中心；所謂聯動效應，是指對某一節點給予一單位沖擊，其可以帶來的整個網絡的變化程度。本文將通過度分析和聯動效應分析，找出居于中國碳減排網絡中的中心產業部門。

（三）數據來源與數據處理。本文以國家統計局公布的《2012年中國投入產出表》為數據源。通過《2012年中國投入產出表》所公布的各產業之間的投入產出數據計算出直接消耗系數矩陣A，然后計算出完全消耗系數矩陣（I-A）-1。進一步通過IPCC《國家溫室氣體排放清單指南》計算出各產業部門的直接碳排放系數矩陣E，并將直接碳排放系數矩陣E與各產業部門的產出Y相乘，即為中國產業部門網絡碳減排模型的節點的數值；將其與完全消耗系數矩陣（I-A）-1相乘，得到完全碳排放系數矩陣E（I-A）-1，即為中國產業部門網絡碳減排模型的邊的數值。

三、實證結果分析

（一）中國產業部門碳減排網絡的描繪。基于《2012年中國投入產出表》，運用網絡分析軟件UCINET，將42個部門的完全碳排放系數矩陣輸入軟件，得到如圖1所示的網絡結構圖。（圖1）

圖1閾值C=0.00時2012年中國42個部門網絡關系圖

圖1所顯示的是42個產業部門完整的網絡結構圖，即當閾值設定為零時，所有部門的關系網絡。從圖1可以看出，任何兩個產業部門之間均存在聯系，即使兩個部門的聯系再弱，它們的關系依然會顯示在圖1中，但是對這類部門的關系分析是不具有實際意義的。基于此，本文將閾值C的值提高，圖2報告了當把閾值設定為0.10時的網絡結構圖。從圖2可以看出，當閾值設定為0.10時，42個產業部門的關系網絡變得簡潔，更加有利于本文進行有針對性的分析。（圖2）

圖2　閾值C=0.10時2012年中國42個部門網絡關系圖

（二）中國產業部門碳減排網絡的節點度數分析。表1報告了節點度數排名前三的產業部門。本文的分析同時發現，排名第四的產業部門煤炭開采和洗選業的節點度數為6，遠小于排名第三的產業部門紡織業的度數15。節點的度數衡量了該節點有多少個相鄰的節點，它從一個方面反映了該節點對其他節點甚至整個網絡系統的影響能力。節點的度數越大，說明該節點的變化能夠引起越多的其他節點的變化。基于此，本文得出結論，以節點度數為判別依據，通信設備計算機及其他電子設備制造業、金屬礦采選業、紡織業為中國碳減排網絡的中心產業部門。（表1）

（三）我國產業部門碳減排網絡的聯動效應分析。值得注意的是，節點的度數沒有考慮節點之間的權值，因此無法定量的衡量該節點變化造成其他節點變化的程度。為彌補這一缺陷，本文引入聯動效應的概念，給某個節點附一個變動的量△t=1，然后依次計算與該節點相鄰的所有節點的改變量的平方和，即，其值的大小就說明了對網絡的影響程度，其中wi2指兩節點之間的權值。聯動效應越大的節點，表明該節點對整個網絡產生了較大的影響，該節點也就越處于網絡中心位置。

表2報告了我國碳減排網絡中節點的聯動效應位于前三的產業部門。從表2可以看出：（1）聯動效應排名前三的產業部門與節點度數排名前三的產業部門正好吻合，說明這三個產業部門位于我國碳減排網絡的中心位置；（2）通信設備計算機及其他電子設備制造業的聯動效應最大，金屬礦采選業次之，紡織業最小。（表2）

（四）我國碳減排網絡的三大中心產業部門分析

1、通信設備計算機及其他電子設備制造業。當閾值C= 0.10時，該產業部門的節點度數為37，即與通信設備計算機及其他電子設備制造業部門的聯系程度大于閾值的有37個部門。當給予該產業部門1單位沖擊時，其帶來的聯動效應為4.22。由此可見，通信設備計算機及其他電子設備制造業在我國整個產業結構系統占有舉足輕重的地位，它的變化將會引起整個產業結構的巨大變動。基于此，對通信設備計算機及其他電子設備制造業部門施加節能減排干預，憑借其在碳減排網絡中的中心地位，迅速將節能減排效應擴散到其他產業部門。

2、金屬礦采選業。當閾值C=0.10時，該產業部門的節點度數為34，即與金屬采礦業的聯系程度大于閾值的有34個部門。當給予該產業部門1單位沖擊時，其帶來的聯動效應為2.80。分析其中的原因，我國正處在工業化進程中，規模巨大的基礎設施建設需要大量的鋼鐵材料，因而造成了金屬采礦業的快速發展。對金屬采礦業制定專門的節能減排措施，借助中心產業部門的聯動效應，將這一措施產生的效應迅速地傳遞到其他產業部門，可以打破我國的高碳生產體系，形成新的低碳生產體系。

3、紡織業。當閾值C=0.10時，該產業部門的節點度數為15，即與紡織業的聯系程度大于閾值的有15個部門。當給予該產業部門1單位沖擊時，其帶來的聯動效應為1.69。分析其中的原因，我國是一個人口大國，13億人口的生活需要大量的生活產品，而且發達國家也將這部分低科技含量的廉價產品交由我國生產，再通過進口滿足其國內的需求。對紡織業行業采取節能減排措施，可以帶動產業集群內部的碳排放形式的轉變，發展低碳經濟。

表1　我國碳減排網絡中節點的度數位于前三的產業部門

表2　我國碳減排網絡中節點聯動效應位于前三的產業部門

四、結論及啟示

本文基于產業部門視角，以國家統計局公布的《2012年中國投入產出表》為數據源，綜合運用投入產出分析方法和網絡分析方法對我國產業部門碳減排措施進行研究。結論指出：通信設備計算機及其他電子設備制造業、金屬礦采選業、紡織業三個產業部門為我國碳減排網絡的中心產業部門，對這三個產業部門施加節能減排措施，可以打破我國的高碳生產網絡，實現低碳經濟發展。

（一）充分利用產業部門之間的聯動關系，制定高效的措施。依據網絡模型的分析結果，發現我國的產業部門之間存在著千絲萬縷的聯系。節點度數分析和聯動效應分析發現，通信設備計算機及其他電子設備制造業、金屬礦采選業和紡織業位于我國碳減排網絡的中心位置。可以針對這三個居于中心的產于部門制定專門的節能減排措施，通過產業之間的聯動效應促使整個產業體系的轉型，而不必針對每個產業制定獨立的節能減排措施。

（二）大力發展第三產業，提高服務業質量。由投入產出模型分析的結論可以看出，第三產業（金融服務業、旅游服務業、社會管理和服務業）的發展無需大量能源消耗來支撐。國外的經驗表明，第三產業充分發展有助于整個經濟體系的健康發展，而恰恰相反，我國的第三產業發展相當落后，三次產業發展不平衡，第二產業占的比重過大，第一和第三產業發展不充分，這也是我國碳排放一直居高不下的原因之一。所以，我國應該制定促進第一和第三產業，尤其是第三產業發展的措施。

（三）加強國際合作，主張碳減排生產方和消費方共同承擔責任。結合網絡分析的結果還可以得出，通信設備計算機及其他電子設備制造業的碳排放主要來源于為國外加工中間產品，所以這一部門碳排放責任應主要由國外承擔；金屬采礦業的碳排放主要來源于我國國內的工業化和基礎設施建設，所以這部分碳排放責任應主要由我國承擔；紡織業的碳排放來源于國內和國外對生活品的需求，所以這部分碳排放責任應由生產方和消費方共同承擔。同時，各國應敞開進行經驗和技術交流，共同研發新技術。

主要參考文獻：

［1］單聰聰.中英兩國經濟發展與碳排放關聯比較［J］.中國城市經濟，2011.23.

［2］閆云鳳，趙忠秀.中國對外貿易隱含碳的測度研究——基于碳排放責任界定的視角［J］.國際貿易問題，2012.1.

［3］馬曉微.我國經濟發展與能源消費關系實證研究［J］.中國能源，2007.5.

［4］高靜，劉友金.中美貿易中隱含的碳排放以及貿易環境效應——基于環境投入產出法的實證分析［J］.當代經濟，2012.5.

［5］韓謝梅，劉歡歡.我國生態消耗與經濟發展的動態比較研究［J］.蘭州大學學報，2009.3.

［6］朱啟榮.中國出口貿易中的CO2排放問題研究［J］.中國工業經濟，2010.1.

F062.9

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