甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)碳排放效率實(shí)證研究

姜 滕雅瓊

（1.甘肅省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所；2.甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000）

甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)碳排放效率實(shí)證研究

張愛寧1，2，姜玲1，2，滕雅瓊1，2

（1.甘肅省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所；2.甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000）

文章構(gòu)建了超效率非期望產(chǎn)出的SBM模型，利用2001—2014年甘肅省經(jīng)濟(jì)環(huán)境數(shù)據(jù)，基于8個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)碳排放特征和碳排放效率的分析發(fā)現(xiàn)：甘肅大部分能源密集型產(chǎn)業(yè)碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)出持續(xù)下降的良好態(tài)勢(shì)；從不同發(fā)展階段來看，甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)的CO2排放效率雖有所提升，但整體效率依然不高；不同能源密集型產(chǎn)業(yè)之間的碳排放效率存在較大差異，基于此，提出針對(duì)性政策建議。

能源密集型產(chǎn)業(yè)；S-SBM模型；碳排放效率

全球氣候變暖為人類生存和發(fā)展帶來了極大威脅，以二氧化碳為主的溫室氣體減量排放問題成為人類社會(huì)在21世紀(jì)面臨的重要議題之一，逐漸引起氣候治理、能源利用、可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域?qū)W者的高度關(guān)注，特別是自2005年京都議定書》正式生效以來，減少碳排放已成為關(guān)系全球經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)突出問題。

一、文獻(xiàn)回顧

隨著可持續(xù)發(fā)展的提出，越來越多學(xué)者將環(huán)境質(zhì)量、能源消耗指標(biāo)納入到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的研究框架中。Rmanathan 2002）[1]采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（以下簡稱“DEA”）建立了將能源消耗、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和碳排放指標(biāo)納入綜合效率指數(shù)的方法，更好地保證了效率評(píng)價(jià)的合理性。采用DEA方法進(jìn)行環(huán)境效率評(píng)價(jià)的思路之一是將環(huán)境污染物視為投入指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]，另一種思路是將環(huán)境污染物視為非期望產(chǎn)出（undesirable outputs），通過對(duì)污染物的可處置性加以限制來構(gòu)建不同的DEA模型，顯然，前者違背了實(shí)際生產(chǎn)過程，后者更貼合實(shí)際。在非期望產(chǎn)出的DEA研究思路下，F(xiàn)are等（2007）[3]提出了基于方向距離函數(shù)的環(huán)境約束模型，Zhou等（2008）[4]提出了一種污染物弱可處置性生產(chǎn)技術(shù)，又被稱為環(huán)境DEA技術(shù)；Tone（2010）等[5]引入了基于松弛變量的超效率DEA模型，即SBM模型，該模型克服了只單純考慮當(dāng)期投入產(chǎn)出要素影響的局限性，著重分析環(huán)境效率的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，為從可持續(xù)發(fā)展角度對(duì)環(huán)境效率的長期研究提供可能。類似地，國內(nèi)學(xué)者先后采用了DDF效率測度模型[6]、GML指數(shù)模型[7-8]、非意愿變量模型[9]等多種實(shí)證研究方法對(duì)不同區(qū)域的碳排放效率進(jìn)行了研究。有關(guān)產(chǎn)業(yè)部門研究方面，一些學(xué)者試圖從產(chǎn)業(yè)部門碳排放特征[10-11]、關(guān)聯(lián)效應(yīng)和波及效應(yīng)[12]等方面探討碳減排的路徑。具體行業(yè)方面，高耗能產(chǎn)業(yè)作為節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)[13-14]。縱觀國內(nèi)外學(xué)者的研究成果，較多集中于省域尺度碳排放效率的實(shí)證分析，對(duì)行業(yè)的研究以工業(yè)、高耗能產(chǎn)業(yè)為主。事實(shí)上，能源密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的能源消耗強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度均較大，而國內(nèi)學(xué)者對(duì)其碳排放問題的研究并不多。基于此，筆者以能源密集型產(chǎn)業(yè)為研究對(duì)象，從投入產(chǎn)出角度對(duì)甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)的碳排放效率進(jìn)行研究。鑒于超效率SBM模型兼具超效率DEA模型和SBM模型的優(yōu)點(diǎn)，且在處理非期望產(chǎn)出時(shí)更具優(yōu)越性，因而選取超效率非期望產(chǎn)出的SBM模型。

二、模型和方法

（一）模型構(gòu)建

依據(jù)Tone提出的S-SBM模型方法，非期望產(chǎn)出的SSBM模型可寫成：

其中，s-、sg、sb分別表示投入、期望產(chǎn)出、非期望產(chǎn)出的松弛量，λ是權(quán)重向量，目標(biāo)函數(shù)是ρ關(guān)于s-、sg、sb嚴(yán)格遞減的，并且0≤ρ≤1，對(duì)于待估決策單元，當(dāng)且僅當(dāng)ρ*=1時(shí)，s-=0、sg=0、sb=0時(shí)，該評(píng)價(jià)決策單元是有效的。ρ*＜1時(shí)，說明被評(píng)價(jià)決策單元無效，有必要對(duì)投入產(chǎn)出進(jìn)行調(diào)整。

（二）樣本選擇

甘肅作為典型的資源型欠發(fā)達(dá)地區(qū)，目前正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)發(fā)展階段，未來一段時(shí)期，隨著經(jīng)濟(jì)的增長能源消耗量和CO2排放量將繼續(xù)增加。于是選取甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)為研究對(duì)象，以2001—2014年作為樣本考察時(shí)期，從投入產(chǎn)出角度對(duì)甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)碳排放效率進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。

能源密集型產(chǎn)業(yè)主要指對(duì)能源依賴較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)。結(jié)合甘肅實(shí)際，參照統(tǒng)計(jì)年鑒中的行業(yè)分類，選取煤炭開采和洗選業(yè)（H1）、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)（H2）、非金屬礦物制品業(yè)（H3）、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)（H4）、石油加工煉焦及核燃料加工業(yè)（H5）、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)（H6）、電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)（H7）、交通運(yùn)輸業(yè)和郵政業(yè)（H8）8個(gè)產(chǎn)業(yè)，其中，H2、H3、H4、H5、H6、H7為《2010年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)報(bào)告》提出的六大高耗能行業(yè)，煤炭開采和洗選業(yè)（H1）既是能源密集型產(chǎn)業(yè)也是碳密集型產(chǎn)業(yè)。選擇交通運(yùn)輸業(yè)和郵政業(yè)（H8）作為研究對(duì)象是基于這樣的考慮，甘肅省作為絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶“黃金段”是向西開放的重要交通樞紐，近年來交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，不可避免地帶來了大量能源消耗和二氧化碳排放量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011—2014年，交通運(yùn)輸行業(yè)的能源消耗量占到甘肅省能源消耗總量的7%。

（三）數(shù)據(jù)處理

投入變量有3個(gè)，勞動(dòng)力投入（L）采用從業(yè)人員年平均人數(shù)來表示，資本投入（K）則用行業(yè)固定資產(chǎn)凈值表示，能源投入（E）選取能源消費(fèi)總量數(shù)據(jù)，由煤炭、石油和天然氣等9種能源消費(fèi)量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤加總而成，單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。產(chǎn)出變量有期望產(chǎn)出（Y）和非期望產(chǎn)出（C）2個(gè)，其中，期望產(chǎn)出用各行業(yè)生產(chǎn)總值表示，非期望產(chǎn)出采用CO2排放量表示。數(shù)據(jù)來源于《甘肅發(fā)展年鑒》（2002—2015）。

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì) 2006年《IPCC國家溫室氣體清單指南》提供的清單編制方法，參照綜合能耗計(jì)算通則（GB2589-90），分品類、分行業(yè)計(jì)算CO2排放系數(shù)。能源品類按照能源統(tǒng)計(jì)年鑒的口徑進(jìn)行，涵蓋了煤炭、焦炭和原油等9種能源，見表1。電力CO2排放系數(shù)源于國家發(fā)展改革委員會(huì)發(fā)布的《2014年中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》報(bào)告，參照多數(shù)學(xué)者的做法，我們將甘肅電力的CO2排放系數(shù)界定為0.451 2tCO2/MWh。在測算CO2排放量時(shí)，需將碳排放量轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2排放量，轉(zhuǎn)換系數(shù)為44/12，也就是說，單位質(zhì)量碳排放量約等于3.666 7的CO2排放量。

表1 各類能源的折算

具體計(jì)算公式為：

n表示某行業(yè)的能源消費(fèi)種類，n={1，2，…，9}，Ei為第 i種能源終端消費(fèi)量，NCVi為第 i種能源的平均發(fā)熱量，CEFi為第i種能源單位熱值的含碳量，COFi為第i種能源的氧化水平，3.666 7為轉(zhuǎn)換系數(shù)。首先計(jì)算出第i種能源的CO2排放系數(shù)ξC，然后計(jì)算第i種能源的CO2排放量，接著將n種能源的CO2排放量加總就得到某行業(yè)CO2排放總量。

三、能源密集型產(chǎn)業(yè)的碳排放特征分析

1.CO2排放總量分析。從圖1可知，在樣本考察期間，一半能源密集型產(chǎn)業(yè)（H4、H5、H6、H7）CO2排放量呈現(xiàn)出先升后降的走勢(shì)；一半能源密集型產(chǎn)業(yè)（H1、H2、H3、H8）CO2排放量在波動(dòng)中上升。具體來看，電熱供應(yīng)行業(yè)（H7）、石油加工行業(yè)（H5）和非金屬行業(yè)（H3）的CO2排放總量明顯居高，煤炭行業(yè)（H8）的CO2排放量較小；從CO2排放的增速來看，電熱供應(yīng)行業(yè)（H7）和石油加工行業(yè)（H5）在2012年出現(xiàn)拐點(diǎn)，CO2排放量增速轉(zhuǎn)為負(fù)值，分別為 -1.28%和 -5.23%；相反地，煤炭行業(yè)（H1）雖然前期CO2排放總量較小，但近三年增速很快，高達(dá)10.59%。

2.碳排放強(qiáng)度分析。甘肅8大能源密集型產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度（碳排放強(qiáng)度=CO2排放量/行業(yè)產(chǎn)值）在2001—2005年間出現(xiàn)一定波動(dòng)，產(chǎn)業(yè)間的碳排放強(qiáng)度有較大差異。自2006年以后，大部分能源密集型產(chǎn)業(yè)碳排放強(qiáng)度增速為負(fù)，總體呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定下降的良好態(tài)勢(shì)，由此折射出近年來甘肅在轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)、治污染方面做出各種努力，包括循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)、國家生態(tài)安全屏障、蘭白科技創(chuàng)新改革試驗(yàn)區(qū)等重要戰(zhàn)略平臺(tái)的建設(shè)，在一定程度上對(duì)能源密集型產(chǎn)業(yè)的碳減排產(chǎn)生了積極作用。

圖1 甘肅8個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)CO2排放總量

圖2 甘肅8個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)碳排放強(qiáng)度

四、能源密集型產(chǎn)業(yè)的碳排放效率分析

根據(jù)S-SBM模型，計(jì)算甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)全要素CO2排放效率指數(shù)，見表2。

表2 甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)的全要素CO2排放效率指數(shù)

為便于分析，這里劃分為三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行討論，即“十五”時(shí)期（2001—2005年）、“十一五”時(shí)期（2006—2010年）、“十二五”時(shí)期（2011—2014年）。從發(fā)展階段來看，甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)CO2排放效率整體有所提高。“十二五”時(shí)期的碳排放效率明顯高于前兩個(gè)時(shí)期，在這一時(shí)期有黑金屬行業(yè)、有色行業(yè)、電熱供應(yīng)行業(yè)和石油加工行業(yè)4個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)的全要素CO2排放效率指數(shù)值均大于1，而在“十五”、“十一五”期間各有2個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)的全要素CO2排放效率指數(shù)大于1。

分行業(yè)來看的話，甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)的CO2排放效率存在較大差異，不同行業(yè)的CO2排放效率具有各自的特點(diǎn)，通過歸納分析大致可分為四類。

第Ⅰ類是CO2排放效率值大于1的行業(yè)。有色行業(yè)的全要素CO2排放效率指數(shù)值在三個(gè)發(fā)展階段均大于2，均值為1.071 1。也就是說，有色行業(yè)技術(shù)進(jìn)步水平和技術(shù)效率均處于較高水平，生產(chǎn)組織方式有力，能源利用效率較高，環(huán)境效率保持有效。

第Ⅱ類是CO2排放效率不斷提升的行業(yè)。在“十二五”時(shí)期，黑金屬行業(yè)、石油加工行業(yè)和電熱供應(yīng)行業(yè)的CO2排放效率值較“十五”、“十一五”時(shí)期有明顯上升，三者全要素CO2排放效率指數(shù)值均大于1。可見，這些產(chǎn)業(yè)較為注重引進(jìn)或創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)和工藝，采取更加有效地生產(chǎn)組織方式和管理模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效率的改善。

第Ⅲ類是CO2排放效率呈現(xiàn)波動(dòng)的行業(yè)。非金屬行業(yè)和化學(xué)行業(yè)CO2排放效率水平不高，且有一定幅度波動(dòng)，呈現(xiàn)“中間高、兩端低”的“倒U型”變化。這種波動(dòng)性主要源于全社會(huì)整體的生產(chǎn)技術(shù)水平、生產(chǎn)條件與產(chǎn)業(yè)自身的發(fā)展條件，如盈利水平、固定資本存量、學(xué)習(xí)或創(chuàng)新能力等不相匹配，產(chǎn)業(yè)發(fā)展更多地依靠資本、廉價(jià)勞動(dòng)力、能源等要素投入驅(qū)動(dòng)而不是技術(shù)效率推動(dòng)，急需加快推進(jìn)這些行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

第Ⅳ類是CO2排放效率出現(xiàn)退化的行業(yè)。在樣本考察期間，煤炭行業(yè)和交通運(yùn)輸行業(yè)的CO2排放效率有所下降，分別處于第7和第5位。近年來，隨著運(yùn)輸需求的快速增長，交通運(yùn)輸行業(yè)的能源消耗量和污染排放量快速增長，技術(shù)效率不高，技術(shù)進(jìn)步對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及結(jié)構(gòu)變遷的推動(dòng)作用不明顯，經(jīng)濟(jì)增長與減少能源消耗投入或CO2排放之間的矛盾日漸突出，環(huán)境效率呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)。因此，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)來提高CO2排放效率應(yīng)成為可持續(xù)發(fā)展的長期政策目標(biāo)。

五、結(jié)論與建議

通過對(duì)甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)CO2排放效率分析研究得出以下結(jié)論：甘肅有一半能源密集型產(chǎn)業(yè)的CO2排放總量得到有效控制，碳排放強(qiáng)度整體呈現(xiàn)出持續(xù)穩(wěn)定下降的良好態(tài)勢(shì)；甘肅能源密集型產(chǎn)業(yè)的全要素CO2排放效率有所提升，“十二五”時(shí)期有4個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)CO2排放效率有效，但效率水平不高；不同能源密集型產(chǎn)業(yè)的碳排放效率有較大差異，有色行業(yè)的CO2排放效率值最高，黑金屬行業(yè)、石油加工行業(yè)和電熱供應(yīng)行業(yè)的CO2排放效率值有所改善，煤炭、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)CO2排放效率不佳。

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和經(jīng)濟(jì)社會(huì)背景下，通過供給側(cè)的改革、提高供給側(cè)的效率，從而降低能源消耗量和碳排放強(qiáng)度，是提高碳排放效率的根本途徑。具體有：（1）優(yōu)化能源供給結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，加快太陽能、風(fēng)能等清潔能源的應(yīng)用；（2）通過培育和發(fā)展新產(chǎn)業(yè)模式和新業(yè)態(tài)，促進(jìn)傳統(tǒng)能源密集型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，使其向低能耗、低碳化和高附加值的可持續(xù)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變；（3）重視科技進(jìn)步對(duì)二氧化碳減排的支撐作用，積極發(fā)展低碳技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、高效利用和循環(huán)利用技術(shù)，促進(jìn)低碳產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展；（4）大幅度提高環(huán)境的保護(hù)力度，通過建立碳減排的監(jiān)督機(jī)制和倒逼機(jī)制，倒逼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。

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（責(zé)任編輯：C 校對(duì)：T）

F127.42

A

1004-2768（2017）01-0069-03

2016-09-26

甘肅省青年基金計(jì)劃項(xiàng)目（1506RJYA142）

張愛寧（1982-），男，甘肅慶陽人，甘肅省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所、甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員，研究方向：發(fā)展戰(zhàn)略；姜玲（1985-），女，湖南瀏陽人，甘肅省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所、甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理研究員，研究方向：區(qū)域經(jīng)濟(jì)；滕雅瓊（1982-），女，甘肅白銀人，甘肅省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所、甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究實(shí)習(xí)員，研究方向：產(chǎn)業(yè)發(fā)展。姜玲為通訊作者。