長江經濟帶碳排放強度與產業結構的灰色關聯分析

李 強，左靜嫻

（安徽財經大學經濟學院，安徽蚌埠，233030）

一、引言

2015年11月30日，巴黎氣候變化大會召開，近200個國家領導人在一起探討全球氣候變化的協議，如何減少溫室氣體的排放，防止氣候的惡劣變化給人類帶來傷害是本次大會重點討論的內容。可見氣候變暖問題已成為世界各國關注的重要議題，怎樣發展低碳經濟、應對氣候變化是世界各國必須共同面對的重要任務。當前，世界各國都比較重視低碳經濟的發展，希望能夠實現碳排放量與經濟增長的脫鉤發展這一目標［1］，由于我國國情和所處階段與發達國家有著本質性的區別，發達國家已處在后工業化時代，其中一半以上的碳排放是由消費領域產生的而并非生產領域，而現階段中國仍然處在工業發展的中期階段，其碳排放來自生產領域的約占70%，特別是工業生產領域。［2］因此，發達國家的低碳經濟主要是由于低碳化的消費領域，特別是低碳化的家庭生活方式［3］，而我國低碳經濟的發展則更加重視產業發展的低碳化。［4］長江經濟帶作為我國區域發展的“三大戰略”之一，在地理位置上橫跨我國東中西部，其人口和生產總值所占比例均已超過全國的40%，但與此同時碳排放量也超過全國的40%，為了使長江經濟帶低碳經濟發展目標以及我國能夠在2020年單位GDP碳排放下降40%～45%這一承諾得以實現，這就需要長江經濟帶各個地區在經濟發展的同時還要考慮如何控制碳排放，使經濟從原來的高碳增長向低碳經濟轉變。

產業結構決定社會生產模式，社會生產又決定了能源消費模式，能源消費模式對碳排放有著顯著的影響。隨著經濟的發展，產業結構會做出一定的升級與調整，不同的產業結構對碳排放量及碳排放強度的影響也會存在差異。當經濟發展以農業為主時，工業發展較不發達，因此碳排放量較小。隨著經濟發展以工業為主時，大量資源密集型行業快速發展，化學、鋼鐵等行業的發展也使得碳排放量增加。當經濟從工業化時期向后工業時期過渡時，工業生產逐漸由勞動和資本密集型轉向技術密集型，三產占比不斷提高，另外新能源技術、生物技術等新興產業的發展也對碳排放量起到了一定的抑制作用。所以，當產業結構由“一、二、三”模式轉向“二、一、三”模式時，碳排放量是呈上升趨勢的，但當產業結構由“二、一、三”模式轉向“三、二、一”模式時，碳排放又會不斷減少。付允［5］認為，產業結構會對經濟能源強度和能源消費量產生影響，中國需對產業結構進行升級優化，減少和限制一些高能耗產業的快速發展，從結構上實現經濟的低碳循環發展。楊萬東［6］也指出，我國通過對產業結構進行調整，在未來有可能找到產業低碳發展的方向，從而對原先的經濟結構進行全新布局，實現碳排放的控制目標。以上主要從理論上分析了產業結構與碳排放之間的關系，也有一些學者對產業結構與碳排放之間的關系進行了實證分析。王修華等［7］運用雙對數模型，實證分析了產業結構比例與單位GDP所消耗的碳排放量之間的關系，研究發現第三產業與第一、二產業相比能耗低，增加第三產業所占比例減少碳排放的同時可以提高國民經濟，并且使低碳經濟與產業結構升級的耦合得以實現。李佳倩等［8］以德國為研究對象，系統的研究其低碳經濟轉型情況，發現了在后工業化時期，低碳經濟轉型的主要推動力是以效率提升與技術進步為依托的第一、二、三產業內部的結構調整，特別是第二產業內部的低碳化。胡冰［9］認為當前我國產業結構在低碳轉型過程中存在著經濟發展不均衡、環境資源紅利在不斷減少等問題，需要加強對碳排放的監督，建立適合低碳產業發展的生態補償機制。李雪［10］則在構建相關模型的基礎之上對我國產業結構與碳排放之間的關聯性進行了分析與研究，發現碳排放與產業結構之間存在顯著性關系，并且認為我國產業結構升級應從提高技術水平、調整產業結構發展服務業等方面著手。

綜上所述，現有關于產業低碳發展與產業結構調整的研究較為豐富，這為本文的進一步研究提供了有益借鑒。但不足的是，大多數文獻雖然分析了產業低碳發展與產業結構調整之間的關系，但有數據支撐的定量研究較少，對于長江經濟帶這樣特殊區域的研究鮮有涉及，特別是長江經濟帶作為我國區域發展的“三大戰略”之一，GDP和人口均已超過全國的40%，但同時碳排放量也超過全國的40%，產業優化升級與控制碳排放對于長江經濟帶低碳經濟發展至關重要。因此，本文以長江經濟帶為例，首先對長江經濟帶碳排放現狀進行分析，在此基礎上，采用灰色關聯分析方法對長江經濟帶2000～2015年11個省（市）產業結構與碳排放強度之間的關系進行分析，探究長江經濟帶碳排放量快速增加的產業原因，以期為長江經濟帶低碳經濟發展以及控制碳排放的產業發展政策提出一些政策建議。

二、長江經濟帶碳排放現狀分析

環境庫茨涅茲曲線（EKC）是由格羅斯曼和克魯格等學者提出的，該學說認為，技術效應、結構效應以及規模效應決定了經濟發展和環境質量的曲線關系。斯特恩［11］在研究EKC曲線過程中，發現碳排放量隨著第三產業的發展而有所減少，而第二產業的發展卻帶來了碳排放量的增加。另外在對一些發達國家的碳排放總量、強度及人均碳排放進行分析與研究發現，在較長的一段時間內經濟發展與三者之間存在倒U型關系。［12］為了更好地反映和分析長江經濟帶碳排放現狀，本文選取2000～2015年為研究區間，擬從產業結構多元化水平、碳排放強度和總量三個方面來對長江經濟帶不同省（市）的碳排放情況進行研究。

（一）產業結構多元化演進水平

產業結構多元化演進水平（ESD）這一指標主要是用來反映產業結構的優化程度［13］，計算公式如下：

PS、SI、TI分別表示第一、第二和第三產業產值。如果ESD數值越大，則表明產業結構優化程度越高。通過式（1）可以計算出長江經濟帶ESD值，結果見表1所示。

綜合表1計算結果可知，上海市的ESD值最大，表明產業結構優化程度最好，其年均增長率為9.07%；其次是重慶、江蘇和浙江的產業結構多元化較好，其年均增長率分別為5.31%、5.25%以及6.02%。通過分析產業結構多元化水平速度可知，速度最快的是上海市，其次浙江、安徽和江西速度也較快。長江經濟帶在地域上可以分為東中西三段，東段包括浙江、上海和江蘇；中段包括湖南、江西、安徽和湖南；西段包括云南、四川、重慶和貴州，東中西段產業結構多元化演進水平比為52.7∶8.8∶9.2，出現東段最高、西段較低和中部塌陷趨勢。

（二）碳排放總量和碳排放強度

目前關于碳排放量的統計數據還沒有公布，大部分學者在研究碳排放量時是通過能源碳排放系數和能源消費量對其進行估算的。如徐國泉等［14］是通過人口、GDP以及一次能源消費量三個方面來估算碳排放量，朱勤等［15］對碳排放量的計算則利用了化學能源終端消費碳排放、碳排放系數和二次能源消費方面的數據。通過比較與分析以及數據的可得性，本文采用能源消費量和碳排放系數來估算碳排放量，其中消耗1t標準煤能源會產生2.386t二氧化碳，該值來源于《2050中國能源與碳排放報告》［16］，碳排放強度等于碳排放量與GDP之比，碳排放強度越大，說明經濟發展更加依賴能源，但與此同時在未來其減少碳排放的潛力也就越大，計算結果見表2和表3所示。

綜合表2計算結果可知，從碳排放總量來看，長江經濟帶11個省（市）的碳排放量基本呈不斷增長的趨勢，2015年長江經濟帶所排放的二氧化碳為38.54億噸，2000～2015年總的碳排放量高達438.62億噸。其中，江蘇省碳排放量最大，其次是四川和浙江，而江西所排放的二氧化碳量最少。另外，東段和中段地區總的碳排放量比西段高，這意味著碳排放量與經濟發展程度密切相關，經濟快速發展的同時也伴隨著高碳排放，東中西三段碳排放總量之比為37.8%∶32.1%∶30.1%。從碳排放增長率來看，重慶市碳排放增長率最大為9.68%，其次是湖南省、江蘇省和江西省，增長率分別為8.81%、8.73%和8.43%。通過表3可知，長江經濟帶各地區的碳排放強度基本位于U型曲線的右端并且呈不斷下降的趨勢。另外各地區碳排放強度存在較大差異，從東到西呈上升趨勢，其中上海、浙江和江蘇的碳排放強度相對較小，貴州省碳排放強度最大。

表1 長江經濟帶產業結構多元化演進水平

表2 2000～2015長江經濟帶碳排放量

表3 2000～2015長江經濟帶碳排放強度

以上分別從產業結構多元化水平、碳排放總量與強度三個方面對長江經濟帶不同地區的碳排放進行了分析，發現碳排放量基本呈不斷增加的趨勢，另外通過梳理和分析國內外碳排放量研究成果發現：2000年以后，我國碳排放總量是快速上升的，而且21世紀初是我國產業結構調整的重要時期。另外，長江經濟帶作為我國區域發展的“三大戰略”之一，碳排放量已超過全國的40%，產業優化升級與控制碳排放對于長江經濟帶低碳經濟發展至關重要。因此，在分析長江經濟帶碳排放現狀的基礎之上采用灰色關聯分析方法對長江經濟帶2000～2015年11個省（市）產業結構與碳排放強度之間的關系進行分析，探究長江經濟帶碳排放量快速增加的產業原因，以期為長江經濟帶低碳經濟發展以及控制碳排放的產業發展政策提出一些政策建議。

三、長江經濟帶碳排放強度與產業結構的關聯分析

關聯性分析方法有很多，比如在過去常會采用主成分分析、回歸分析等計量方法，但這些分析方法對樣本量大小有嚴格要求而且需要各個要素之間無相關性，只適用于因素少的、線性的，對于非線性的多因素問題則難以處理。碳排放問題受多種因素影響，具有不確定性，眾多因素如能源結構、產業結構等之間相互作用決定了碳排放在未來的發展態勢。目前關于碳排放量的統計數據還沒有公布，大部分數據是通過各種方法對碳排放量進行估算或預測得到，其精確性有待進一步提高，因此，以上分析方法并不適用于碳排放問題的分析與研究。此外，測算產業結構與碳排放強度之間的關聯度是為了排序，其數值大小并非本文研究的重點，關鍵在于通過實證測算得到關聯度大小對其進行排序，從中分析出引起長江經濟帶碳排放量快速增長的產業原因，從而找出有利于長江經濟帶低碳發展的產業結構調整的方向。通過對不同的關聯性分析方法進行分析和比較，本文選用灰色關聯分析方法對產業結構與碳排放強度之間的關系進行研究。該方法不需要典型的分布規律，對樣本量大小也沒有嚴格要求，即使在信息不完備的情況下也能比較好的分析和描述各因素間的關聯性，對引導和促進系統有效快速的發展以及了解和找出事物的主要特征十分重要。

（一）灰色關聯模型的構建

灰色關聯分析方法也被稱為“灰色關聯度”，是根據不同因素之間的相異度或相似程度來對各因素間的關聯度進行衡量，可以在信息不完備的情況下對系統未來的發展態勢進行定量分析，其基本思想是依照序列曲線幾何現狀的相似度對不同序列間的聯系緊密程度進行判斷，如果得到的關聯度越大則說明曲線越接近。自灰色系統理論提出以來，眾多學者已參與到灰色系統理論及其應用的研究和探索當中，并且提出了灰色斜率關聯度、灰色點關聯度以及灰色綜合關聯度等不同的灰色關聯度模型。通過對已有灰色關聯模型的分析與研究，本文灰色關聯度模型的構建參考李健等［17］學者的做法，以碳排放強度作為系統特征母序列，長江經濟帶各地區的第一產業、第二產業及第三產業占比表示產業結構并作為相關因素序列，對碳排放強度和產業結構之間的關聯度大小進行測算，然后對其進行排序，從而分析產業結構與碳排放強度之間的關聯性。詳細計算步驟如下所示：

1.灰色絕對關聯度的計算

首先以碳排放強度作為母序列，用X0表示；產業結構用第一、二、三產業占比表示，并將其作為相關因素序列，分別用X1、X2、X3表示，則

其中n表示時間，n=16，i=0,1,2,3。母序列X0與相關序列Xi之間的相似程度用灰色絕對關聯度的大小來衡量，如果絕對關聯度數值越大，則表示Xi與X0之間相似程度越高，反之則越低。通過

得到灰色絕對關聯度

2.灰色相對關聯度的計算

灰色相對關聯度的大小可以衡量相關序列Xi與母序列X0相對于始點的變化速率之間的聯系程度，如果相關序列Xi與母序列X0變化速率越相近，則表明灰色相對關聯度越大，反之則越小。通過

計算出各個序列的初值像X,0、X,i，則X,0、X,i的始點零化像為

得到灰色相對關聯度

3.灰色綜合關聯度的計算

灰色綜合關聯度不僅代表了Xi與X0序列相對于始點的變化速率的相近程度，也反映了相關序列Xi與母序列X0之間的相似程度，比較能夠全面地衡量各個序列間的聯系程度，其表達式為：

其中γ=0.5，這意味著對變化速率和絕對量同等關注。

（二）測算結果分析

通過以上構建的灰色綜合關聯度模型，可以計算出長江經濟帶各地區碳排放強度與第一、二、三產業之間的關聯度大小，研究過程中所需數據均來源于國家統計局、《中國能源統計年鑒》以及11個省市的統計年鑒，計算結果見表4所示。

表4列出了長江經濟帶不同省市的灰色絕對關聯度、相對關聯度以及綜合關聯度大小，分析和比較其灰色關聯度大小及排序結果，可得到如下結論：

（1）綜合而言，三次產業中第三產業對長江經濟帶各地區碳排放強度的影響最大，第二產業其次，第一產業對長江經濟帶碳排放強度的影響最小。從長江經濟帶不同地區的灰色關聯度大小及排序結果來看，只有上海市第一產業灰色綜合關聯度大于其第二產業，也就是說僅有上海市的碳排放強度受第一產業發展影響不是最小的，江西、湖北、湖南以及云南4省的第二產業與碳排放強度關聯度最大，長江經濟帶其他5省2市的碳排放強度與第三產業的關聯性最大，總體來說，第三產業對長江經濟帶各地區碳排放強度的影響最大，其次是第二產業，而第一產業對長江經濟帶碳排放強度的影響最小。

表4 長江經濟帶碳排放強度與產業結構的灰色關聯度

（2）分區域來看，長江上游和下游地區中第三產業與碳排放強度關聯性最強，其次是第二產業，最后是第一產業，而長江中游地區中與碳排放強度關聯性最高的是第二產業，其次是第三產業，最后是第一產業。通過分析長江經濟帶不同省市的灰色關聯度排序結果可知，江西、湖北、湖南等長江中游地區的第二產業與碳排放強度關聯度最大，這意味著這些地區第二產業發展對碳排放強度影響最大。長江經濟帶11個省市中有7個地區的碳排放強度與第三產業的關聯性最大，分別是上海、安徽、江蘇、重慶、浙江、四川以及貴州，這些地區大部分位于長江上游和下游，表明這些地區第三產業發展對碳排放強度影響最大。

（3）第三產業對長江經濟帶各地區碳排放強度的影響最大，表明第三產業對降低碳排放強度的效果并不明顯，應該引起高度重視。一般來說，第三產業與其他產業相比屬于低碳產業，實現產業轉型升級，增大第三產業所占比例是有利于降低地區碳排放強度。然而從安徽省來看，雖然其經濟結構以第二產業為主，第二產業占較大比重，但第三產業卻是安徽省碳排放強度的主要影響因素，這可能與地方政府在一定程度上重視第二產業的發展，而忽視第三產發展的傾向性政策有關，使得第三產業的低碳效應沒有得到充分發揮，反而使其成為了影響這些地區碳排放增加的主要因素。相關政府部門對于這一問題的出現應該給予高度重視，重新認真考慮第三產業的低碳效應問題。

四、結論與政策啟示

在分析了長江經濟帶碳排放現狀的基礎之上采用灰色關聯分析方法對長江經濟帶2000～2015年11個省（市）產業結構與碳排放強度之間的關聯進行分析，研究發現：

（1）三次產業中第三產業對長江經濟帶各地區碳排放強度的影響最大，第二產業其次，第一產業對長江經濟帶碳排放強度的影響最小；

（2）分區域來看，江西、湖北、湖南以及云南4省的第二產業與碳排放強度關聯度最大，其他7個省（市）的碳排放強度與第三產業的關聯性最大，綜合而言，長江上游和下游地區中第三產業與碳排放強度關聯性最強，長江中游地區中與碳排放強度關聯性最高的是第二產業；

（3）探討了長江經濟帶控制碳排放的產業發展政策，以期能有效控制產業發展對長江經濟帶碳排放強度的影響。

綜合以上分析，關于未來長江經濟帶低碳經濟發展以及控制碳排放的產業發展政策有以下幾點政策啟示：

第一，重視第一產業對地區碳排放的低碳效應。一般來說，通過產業結構調整可以增加第三產業在國民生產總值所占比例和降低第一產業占比。然而在低碳經濟發展這一背景下，需要重新思考第一、二、三產業這三者之間的關系。農業在經濟發展過程中可以為某些工業品提供市場以及為工業提供相關的原材料，對碳排放的減少、碳匯的增加起十分重要的作用。因此，未來長江經濟帶應該重視農業對地區碳排放的低碳效應，大力推廣農業低碳技術，積極增強農業的碳匯能力，對農業發展方式進行轉變和創新，使農業發展的低碳效應得到充分發揮。

第二，加快產業結構升級優化，促進第二產業的低碳發展。現階段我國正處在城市化和工業化發展的重要時期，以至于在未來較長一段時間內，推動區域經濟快速發展的仍然是第二產業，另外在2020年前“二、三、一”產業格局發生變化的可能性不大。［18］然而，實證結果表明長江經濟帶碳排放強度受第二產業的影響較大，因此有關政府部門在區域經濟發展過程中將工業作為其主導產業的同時，應該采取有效措施促進工業綠色、低碳循環發展，如加快產業優化升級，優化能源結構，大力發展環保產業等減少高能耗工業部門的碳排放，使長江經濟帶經濟從原來的高碳增長向低碳經濟轉變。

第三，對第三產業的低碳發展給予高度關注。通過實證結果可知第三產業對長江經濟帶各地區碳排放強度的影響是最大的，同時也說明了第三產業對降低碳排放強度的效果并不明顯。在過去產業結構調整中我國給予第三產業高度重視，發展速度也比較快，逐漸成為了某些經濟較發達省市的主導產業。通常認為，服務業所占比例的增大將有利于降低區域碳排放強度，但需要注意的是，在當前階段中國的服務業發展水平比較低，與國際水平相比還存在一定的差距，另外對碳排放強度的降低效果也不明顯。因此，相關政府部門在增大第三產業所占比例的同時，需要考慮是如何對第三產業內部結構進行優化，使服務業發展水平得到提高，從而促進長江經濟帶低碳經濟發展。

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