中國制造業二氧化硫排放驅動因素分解研究

楊 冕,楊君甜

中國制造業二氧化硫排放驅動因素分解研究

楊 冕a,楊君甜b

（武漢大學a.經濟與管理學院；b.人口·資源與環境經濟研究中心，湖北武漢430072）

文章基于LMDI分解分析方法，將我國制造業二氧化硫排放的驅動因素分解為經濟規模效應、產業結構效應、技術進步效應、能源結構效應和污染治理效應，并定量考察2002-2014年期間各種因素對其排放量的貢獻程度。結果顯示：在整個分析期內，規模效應是導致二氧化硫（SO2）排放量增加的最重要因素；技術進步對SO2減排的促進作用較為顯著；能源結構變動的減排效應存在較大的波動性，其在“十二五”期間逐漸成為促進SO2減排的主要動力來源；制造業行業結構調整的減排效應微乎其微。此外，環境規制作用所產生的污染治理效應在“十一五”期間逐步增強；但隨著工程減排的增長空間日益縮小，其在“十二五”期間逐漸瀕于消失。

二氧化硫排放；指數分解分析；驅動因素；制造業

一、引言

近些年來，盡管我國各級政府在經濟結構調整與環境保護等方面做出了巨大努力，但大氣環境質量總體惡化的趨勢尚未得以根本性扭轉。環境質量的不斷退化，不僅對我國社會經濟的可持續發展產生嚴重制約，還將在很大程度上對國民的生活質量、健康水平乃至預期壽命產生負面影響。陳仁杰等對我國113個主要城市的大氣顆粒物污染所引起的健康經濟損失進行估算發現：2006年大氣PM10污染可引起上述城市居民29.97萬例過早死亡，造成經濟損失約3 400多億元［1］。

作為最重要的大氣污染物之一，二氧化硫（SO2）過量排放對經濟可持續發展以及人們生活質量的負面影響尤為顯著。Chen等研究表明：冬季大量燃煤供暖導致淮河北岸人均預期壽命比南岸低5.5年之多［2］。隨著我國90%以上的燃煤發電機組均已安裝脫硫設施，工程減排措施對“十二五”期間8%的SO2減排任務的貢獻已屬強弩之末。因此，將驅使我國SO2排放總量變動的各種因素進行分解，并探究各種因素對其作用方向以及貢獻程度的大小，對未來一段時期內SO2減排政策的合理制定具有重要的指導意義。

二、文獻述評

近年來，對中國SO2排放（總量或強度）的驅動因素進行分解分析引起了國內外學者們的廣泛關注。Fujii等研究表明，生產規模擴張是導致中國工業領域1998-2009年二氧化硫排放量增加的重要原因，而這一增排效應被末端治理措施以及能源利用效率提高的減排效果基本完全抵消［3］。與之相類似，劉滿芝等分析發現，經濟規模擴張和煤炭污染強度增加對SO2排放量增加呈現正向效應，而污染物末端治理措施、能源結構和能源強度變化則在不同程度上促進了減排［4］。夏艷清研究指出，規模效應是導致我國工業SO2排放量增加的主要驅動因素，而技術效應對減少工業SO2排放產生了顯著的積極效果［5］。李名升等分析顯示，經濟規模擴張對我國2005-2009年工業SO2排放的增量效應為1 260萬噸，但同期技術進步的減排效應更為明顯，達1 378萬噸，行業結構的變化對抑制工業SO2排放也產生一定的積極作用［6］。劉睿劼、張智慧指出，中國工業SO2減排的主要動力來自于技術效應和治理效應，而規模效應及結構效應則在一定程度上導致其排放量的增加［7］。

此外，李荔等認為，與排放強度、排放系數等因素相比，能源強度變動對我國SO2排放強度的降低所發揮的作用最為顯著［8］。石廣明等研究表明，引起我國2000-2006年SO2排放增加的主要因素是工業能源消耗、資本投入及產出結構的變化，而技術進步則在一定程度上減少了工業SO2排放［9］。郭國慶等分析發現，由生產技術水平進步以及二產比重提高所導致的資源節約效應對我國工業SO2排放強度降低的貢獻為38.93%，而由環保投資增加和環境意識增強所體現的環境友好效應的貢獻率高達61.07%［10］。程磊磊等通過構建包含地區和影響因素在內的工業污染分解模型，對無錫市“十五”期間工業SO2排放量的變化進行實證分析；研究結果表明：從地區來看，無錫市工業SO2排放量的變化主要源于江陰，宜興的影響在逐漸增強，而市區的影響趨于減弱；從影響因素來看，經濟規模效應在三個地區均最為顯著，而經濟結構效應最弱［11］。此外，Wu和Zeng研究顯示，產業結構調整和能源結構優化對北京市石景山區“十一五”期間SO2排放強度降低的貢獻率分別高達21.84%和38.44%；且能源結構優化的減排潛力在“十二五”期間將得以進一步凸顯［12］。

通過對現有關于中國SO2排放驅動因素的文獻進行系統梳理發現，大部分研究主要從經濟規模、產業結構、技術進步、能源結構等幾個方面展開。但隨著SO2減排工作的深入推進，對污染物進行末端治理的程度與效果也在很大程度上影響SO2排放趨勢；而現有研究對這一重要因素卻鮮有涉及。其次，由于統計口徑的差異，關于中國制造業細分行業SO2排放驅動因素的研究往往存在經濟產出與SO2排放總量不匹配的問題。導致這一現象的主要原因為：中國統計年鑒中關于制造業各細分行業SO2排放量的統計未能包括其消耗電力所引發的間接排放，而是將其統一計入“電力、熱力的生產與供應業”當中。由于電力行業SO2排放量占全國SO2排放總量的比重較高（一般達40%左右），且制造業又是最重要的電力消耗部門（耗電量占全國電力消耗總量的50%左右）；因此，數據不匹配問題將可能導致理論分析結果與現實狀況之間存在較大的偏差。

鑒于上述考慮，本文試圖從如下兩個方面對相關研究進行有益的拓展：①運用LMDI分解分析方法，將我國制造業二氧化硫排放的驅動因素分解為經濟規模效應、產業結構效應、技術進步效應、能源結構效應和污染治理效應，并定量考察各種因素對其排放量的貢獻程度；②根據制造業各細分行業耗電量占全國總耗電量的比重，將統計年鑒中關于“電力、熱力的生產與供應業”所對應的SO2排放量按比例分配到制造業各細分行業中，以此消除各行業經濟產出與SO2排放之間的不匹配問題。

三、研究方法及數據來源

（一）研究方法

目前，對某一變量的諸多影響因素進行分解分析最為常用的方法主要包括結構分解分析（SDA）和指數分解分析（IDA）兩種。其中，SDA是通過對投入產出模型中關鍵參數變動的比較靜態分析而進行經濟變動原因分析的一種方法［13］，其優點在于能充分刻畫部門、技術與需求之間的關聯影響。但由于投入產出表一般每隔五年才發布一次，因此會導致研究相對滯后的問題。而作為另一種日趨成熟的因素分解分析方法，IDA在能源經濟學與環境經濟學領域中被廣泛應用于分解能源強度、能源消耗量、碳排放量的背后因素［14］。根據平均權重函數的不同，IDA可以分為拉氏指數分解分析法（AMDI，采用算術平均）和迪氏指數分解分析法（LMDI，采用對數平均）兩種。Boyd提出了拉氏分解法的加法形式和乘法形式［15］。但Greening發現傳統的拉氏分解方法存在未分解余量的問題［16］。Ang等提出了迪氏指數分解分析法［17］；隨后，Ang分別從理論基礎、實用性和結果解釋能力等角度對拉氏指數和迪氏指數分解方法進行了詳細對比，認為LMDI是一種更為科學的分解方法［18］。在此基礎上，Ang又有效處理了LMDI分解法中可能出現的零值和負值問題，從而消除了該方法在運用中存在的唯一不足［19］。因此，本文擬選用LMDI法對我國制造業二氧化硫排放量的驅動因素進行分解分析。

一般而言，工業SO2排放主要受經濟規模、產業結構、能源強度（單位經濟產出的能源消耗，代表技術水平）、能源結構（可間接使用單位能源消耗的SO2產生量表示）等幾個因素共同決定。同時，隨著我國二氧化硫減排工作在“十一五”期間強力推進，SO2治理力度（用二氧化硫排放量除以產生量表示）對其最終排放量也將產生重要的影響。因此，本文擬將2002-2014年我國制造業SO2排放的驅動因素分解為上述五個方面。具體分解過程如下，公式變量會文見表1所列。

表1 公式（1）中各變量的含義

應用LMDI的加法分解方式，制造業第i個行業二氧化硫排放量從第t-1期到第t期的變化量的驅動因素可分解如下：

對方程兩邊同取對數，（2）式可轉化為：

若令：

則

其中，i=1，2，…，28，代表制造業28個細分行業。ΔT表示環境政策規制條件下二氧化硫排放的治理效應，由SO2排放量占其產生量的比例決定；ΔV代表能源結構效應，由單位能源消耗的二氧化硫產生量表示；ΔI代表技術進步效應，由單位工業增加值的能源消耗量表示；ΔK代表行業結構效應，由各行業工業增加值占制造業工業增加值的比重決定；ΔP代表規模效應，由整個制造業工業增加值的變化趨勢決定。

（二）數據來源

公式（4）顯示，為了對2002-2014年中國制造業SO2排放量變化的各種驅動因素進行系統分解，需制造業各細分行業相關數據的支撐，包括SO2的排放量、SO2的產生量、能源消耗量、工業增加值等。其中，制造業各細分行業工業增加值數據來自于歷年的《中國統計年鑒》（其中，2008年以后數據根據歷年的增長率計算而得）。能源消耗量數據來自于歷年的《中國能源統計年鑒》。SO2產生量和排放量分別來自歷年的《中國統計年鑒》和《中國環境統計年鑒》；由于年鑒中關于SO2產生量和排放量的統計均未考慮各行業消耗電力所引起的SO2間接排放（與產生），為了消除各行業增加值與污染物之間的不匹配問題，本文將統計年鑒中“電力、熱力的生產與供應業”所對應的SO2排放量與產生量按比例分配到各細分行業中。

四、結果與分析

基于公式（4），對我國制造業2002-2014年SO2排放量的驅動因素進行分解，結果如圖1所示。在整個分析期內，我國制造業SO2排放總量經歷了先升高（2002-2006年）后降低（2007-2009年），然后再升高（2010-2011年）最后再降低（2012-2014年）的動態變化過程。根據前文分析，其上下波動是由經濟規模效應、產業結構效應、技術進步效應、能源結構效應和污染物治理效應等因素共同作用的結果。

圖1 2002-2014年中國制造業SO2排放驅動因素分解

從單個因素的貢獻程度來看，在整個研究期限內，規模效應（制造業工業增加值的增加）一直是導致我國制造業SO2排放量增加的最重要原因，且該增排效應在2005-2007年期間表現得尤為顯著。究其原因不難發現，該期間我國制造業實際工業增加值的平均增長率高達27%。2008年以后，受國際金融危機影響，我國制造業的增長速度也呈現放緩態勢；在此背景下，制造業規模擴張所引起的SO2增排效應也隨之減弱，但其依然是決定我國制造業SO2排放量變化趨勢最為關鍵的因素（2009年除外）。

與之相反，節能型技術進步（即單位工業增加值能耗的降低）對SO2減排工作發揮著顯著的積極效果（2004年和2013年除外）。在大部分時期內，單位工業增加值能耗的降低是引起我國制造業SO2減排最為重要的因素。“十一五”期間，我國各級政府通過淘汰落后產能、實施差別電價、推動十大節能工程、推行千家耗能企業節能行動等措施，有效促進了我國能源利用效率的提高。特別是反映制造業領域能源利用效率的核心指標—單位工業增加值能耗，較2005年末降低25%以上。由此可見，節能型技術進步的廣泛采用與推廣，在實現大量能源節約的同時，客觀上也為我國SO2減排目標的實現做出了重要貢獻。

其次，環境規制條件下的SO2治理效應（對SO2排放進行末端治理）在“十一五”期間也呈現不斷增強的趨勢。由于尚未對SO2減排作嚴格要求，2002-2005年，我國制造業SO2排放的環境規制效應微乎其微。“十一五”期間，隨著SO2減排工作的強力推進，特別是工程減排措施的不斷落實，其治理效應得以顯著增強，并逐步成為促進制造業SO2減排最主要的動力來源。然而，我國“十一五”期間SO2減排目標的超額完成，主要依靠工程減排途徑來實現。該措施具有見效快、執行效率高等優勢，但也存在著效果持續性不足等問題［20］。例如，隨著全國約90%的新增燃煤發電機組均已安裝脫硫設施，SO2治理效應對減排的貢獻在“十二五”期間逐漸瀕于消失。

此外，能源結構的改變（用單位能源消耗所產生的SO2度量）對我國制造業SO2減排的貢獻存在較大的波動性。在2002-2004年期間，該效應具有一定的減排效果。在2005-2010年期間的絕大部分時段內（除2006年、2008年），其在不同程度上導致SO2排放量的升高。導致這一現象的可能原因為：2005年以來，隨著《中華人民共和國可再生能源法》的頒布實施，可再生能源與新能源在我國能源結構中所占的比重呈現持續上升的勢頭。盡管如此，由于大部分可再生能源所發的電力均未能消費于制造業領域，而煤炭、石油等污染密集型能源在制造業能源消耗結構中所占的比重一直維持在較高水平。進入“十二五”時期，能源結構優化的減排效應日益凸顯，并逐步成為促進我國制造業二氧化硫減排的最主要動力來源。

最后，制造業行業結構（各細分行業占制造業比重）的改變對SO2排放所產生的影響較小，且這一狀況在整個2006-2014年期間表現得尤為明顯。究其原因不難發現：在整個分析期內，我國制造業的行業結構保持在一個非常穩定的水平，僅“通信設備、計算機及其他電子”行業在“十五”時期占整個制造業的比重波動較大；而該行業的SO2排放量相對較小。因此，一定幅度的行業結構波動，對整個制造業SO2排放量的影響微乎其微。由此可見，制造業行業結構的優化升級，不僅是轉變我國經濟發展方式的必由之路，還可以為SO2減排工作提供巨大的操作空間。

五、結論與對策建議

本文基于LMDI分解分析法，將我國制造業二氧化硫排放的驅動因素分解為經濟規模效應、產業結構效應、技術進步效應、能源結構效應和污染治理效應，并定量考察2002-2014年期間各種因素對其排放量的貢獻程度。研究結果顯示：在整個分析期內，規模效應是導致SO2排放量增加的最重要原因；技術進步對SO2減排的促進作用也非常顯著；能源結構變化對SO2減排的貢獻存在較大的波動性，其在“十二五”期間逐漸成為促進二氧化硫減排的主要動力來源；制造業行業結構調整的減排效應微乎其微。此外，環境規制所產生的污染物治理效應在“十一五”期間呈現不斷增強的趨勢，但隨著工程減排的增長空間日益縮小，其對SO2減排的貢獻在“十二五”期間逐漸瀕于消失。

根據上述研究結論，可對我國未來一段時期內制造業SO2減排工作提出如下政策建議：

（1）引導產業結構升級。隨著工程減排的潛力被挖掘殆盡，為構建SO2減排的長效機制，未來應逐步突出結構減排的重要作用。特別是在當前產業結構調整尚未對制造業SO2減排做出應有貢獻的前提下，結構減排的巨大潛力有待深入挖掘。因此，應逐步加快對我國制造業的行業結構進行優化調整的步伐，合理控制傳統高耗能、高污染行業發展規模，并積極發展高端裝備制造業，促進“中國制造”早日向“中國創造”轉變。

（2）推動節能減排技術進步。化石能源消耗是我國SO2排放的主要來源，而制造業又是我國最大的能源消耗部門。鑒于此，應積極推廣能源節約型與環境友好型的先進技術，提高制造業特別是高耗能行業能源利用效率，減少單位產出的能源消耗和污染物排放，引導經濟增長、能源消耗和污染物排放三者之間盡早脫鉤。

（3）優化能源結構。依托我國豐富的風能、太陽能等資源，進一步開發利用可再生能源；降低可再生能源開發利用成本，不斷提高其在能源消耗結構中的比重，促進其對傳統化石能源形成更高層級上的替代，從而達到從源頭上控制SO2排放的目標。

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The LMDI Approach Applied to SO2Emissions of Chinese Manufacturing Industry

YANG Miana,YANG Jun-tianb
(a.School of Economics and Management;b.Center of Population，Resources and Environmental Economic Research, Wuhan University,Wuhan 430072,China)

Using logarithmic mean Divisia index(LMDI)method,this paper decomposes the driving factors of SO2emissions in China’s manufacturing industry into economic scale effect,industrial structure effect,technological progress effect,energy structure effect and pol?lution control effect,and quantitatively investigates the contribution of various factors to the emissions from 2002 to 2014.The results indi?cate that scale effect is acting as the dominant role in increasing SO2emissions over the whole study period;Technical progress has a sig?nificant effect on SO2emissions reduction;There is a big fluctuation in the emissions reduction effect of energy structure change,which be?came the main driving force of SO2emissions reduction during the 12th Five-Year;The emissions reduction effect of structural adjustment of manufacturing industry is tiny.In addition,the effect of environmental regulation on pollution control gradually increased during the 11th Five-Year;However,its effect gradually disappeared during the 12th Five-Year with the reduction of the growing space for engineer?ing emissions reduction.

sulfur dioxide emissions;index decomposition analysis;driving forces;manufacturing industry

F124.5；F407

A

1007-5097（2017）02-0113-05

［責任編輯：程靖］

10.3969/j.issn.1007-5097.2017.02.015

2016-06-03

國家自然科學基金青年項目（71303177；71503094）；教育部人文社會科學青年基金項目（13YJC790179）；中國博士后科學基金一般項目（2014M550848）

楊冕（1983-），男，江蘇灌云人，副教授，理學博士，研究方向：能源經濟學，環境經濟學；

楊君甜（1992-），女，湖北武漢人，碩士研究生，研究方向：環境經濟學。