碳排放影響因素解析
——基于改進的拉氏指數分解模型

臧萌萌，吳 娟

（1.嶺南大學，香港 999077；2.江蘇科技大學，江蘇鎮江 212013）

2010 年中國超越日本成為世界上第二大經濟體，近年來中國經濟的發展備受世界矚目。然而，根據《BP世界能源統計年鑒》，2018 年中國能源消費占全球能源消費總量的24%，經濟的增長是以巨大的能源消耗為代價的。一方面，能源作為經濟發展的重要驅動力量，是推動經濟前進的重要引擎；另一方面，能源的大量投入造成了碳排放的急劇攀升，其引發的溫室效應日益影響著人類的生活和生存［1］。作為負責任的大國，中國政府深切意識到碳減排的重要性和急迫性，早在2015 年12 月的巴黎氣候大會上就作出了在2030 年之前碳排放達到峰值，碳排放強度相比2005 年下降60%～65%的硬性減排承諾，減排決心可見一斑。然而，經濟發展作為一個多種因素相互聯系又相互矛盾的多元系統，尤其是如何實現能源消耗、經濟增長和環境保護三者之間的均衡發展是當前中國經濟發展面臨的階段性難題。長久以來，經濟發展的傳統理念認為降低碳排放強度抑或不斷提升碳生產率是低碳發展的根本體現，然而，由于經濟邊際產出增加的客觀存在，導致單純依賴碳排放強度的測算來衡量低碳經濟的發展狀況變得捉襟見肘，因此，有必要對碳排放的絕對增長量進行研究，對其影響因素進行定量分析，以期為中國經濟發展的低碳化提供必要的指導。

1 文獻綜述

在一定的系統中，無論發生何種變化和過程，物質的總量保持不變。而在社會經濟系統中，能源投入與碳排放的過程，實質上是碳以能源載體到CO2載體變動的過程，這就是說，物質生產活動中高碳能源的投入是碳排放的根本原因，一定時期內能源投入總量的多少直接關乎碳排放的集中程度。理論上講，通過低碳技術進步提高碳資源的利用效率，或通過高耗能產業向低耗能產業的轉化，是解決碳排放增長的根本方法。近年來，隨著溫室效應的不斷加劇以及極端天氣的日益頻發，“節能減排”的呼聲和訴求日益高漲。影響碳排放的因素頗為眾多，不可否認現階段經濟增長效應是碳排放增長的首要驅動因素［2］。在碳排放的其他影響因素中，技術進步和結構調整是低碳經濟發展的重要途徑［3］。在系統梳理碳排放影響因素基礎上，探索經濟增長、技術進步及產業結構變動對碳排放的作用具有很強的理論價值和現實意義。

國內對碳排放與經濟增長的相關研究中，無論是對碳排放環境庫茲涅茨曲線的肯定抑或否定，都認為現階段且今后相當長一段時間內，經濟增長與碳排放存在高度的正相關關系，如林伯強等［4］、王藝明等［5］的研究結論。由于產業結構關乎能源投入的總量和結構，因此其對碳排放具有重要的影響作用。劉平闊等［6］的研究發現，囿于環境壓力和能源短缺的雙重作用，必將導致能源價格大幅上漲，從而迫使高耗能產業向輕工業轉型與演化，帶動整個經濟系統的能源消耗趨于降低。張偉等［7］、譚飛燕等［8］分別采用省際碳排放面板數據，測算各種要素尤其是產業結構因素對碳排放產生的影響，無不證實產業結構調整在經濟增長中對碳排放的顯著效用。理論上講，產業結構的調整是環境規制下資源重新配置的結果，產業結構的升級有利于提高碳生產率、減少碳排放，并得到發達國家經濟社會發展進程的實踐證實。然而，部分學者認為產業結構的低碳效應存在一定的區域差異，如王釗等［9］采用面板數據聯立方程模型，對中國不同地區的產業結構升級與碳排放之間的相互關系進行研究，結果表明產業結構升級在東部地區有效抑制了碳排放，而在中、西部地區則增加了碳排放。

在技術進步作用的相關研究中，國內的大部分學者都肯定了技術進步對碳減排的積極作用，而少數學者的研究之所以對技術進步低估或否定，源于研究方法尤其是研究時段的差異，因為技術進步對碳排放更多地表現為長期效應，而短期內技術進步的作用很難體現［10］。劉殿蘭等［11］認為單獨考量技術進步或產業結構可能存在偏差，且產業結構與技術進步存在交互作用，技術進步能通過產業生產率、產品類型推動產業結構調整；與此同時，高技術產業與第三產業為技術進步提供了創新平臺，必須同時考慮兩者對碳排放的影響。路正南等［12］采用拉氏指數(Laspeyres)分解模型研究了碳結構變動對產業系統碳生產率的影響，研究表明碳生產率提升的主導因素是低碳技術進步，而碳排放空間流動的結構紅利尚不明顯。

總體說來，當前對于碳排放影響因素的考究，結果一般都呈現于經濟驅動論、結構貢獻論和技術抑制論3 個方面［13］，而對這3 種因素碳排放影響效應的深入剖析不難發現：經濟增長作用實質上是在能源高投入的作用下對碳排放的驅動；結構作用則是不同行業間能源投入總量的不同以及能源種類的差異而引起的高碳載體投入的偏移；而技術作用主要是在保持經濟增速的基礎上提高能源效率的同時，逐步降低產業部門對能源的依賴。基于以上考慮，本研究將基于投入產出分析原理，在Laspeyres 分解模型推導的基礎上進一步對比與優化，消除交互作用項的影響，將碳排放的影響因素分解為投入總量效應、投入結構效應和技術進步效應，嘗試在行業劃分的基礎上對中國在時間維度上的碳排放作用要素分解與測度，理清碳排放影響效應的結構性來源，為合理調整產業結構、轉變經濟增長方式和碳排放空間的合理分配提供有的放矢的策略建議。

2 Laspeyres 分解模型的構建

2.1 碳排放的投入產出分析模型

投入產出模型作為衡量產出效益的重要方法，不僅可以為經濟結構和經濟活動之間的關系提供理論基礎，并且可以解釋生產活動和能源消耗對自然環境的影響。早在1972 年，Leontief 等［14］對投入產出模型進行相應拓展以探尋經濟發展與環境污染的關聯。假設經濟系統中包含n個產業部門，且每個部門的產品或服務都是同質的，則投入產出模型可以表示為：

式（1）中：X為n個生產部門的產出列向量Xn×1；y為n個產業部門的最終投入列向量yn×1；A為技術水平系數矩陣An×n；I為單位矩陣In×n，這里的為列昂惕夫逆矩陣。

式（1）反映了在技術作用下總投入變動對總產出的影響，進一步可以拓展為對碳排放非期望產出的核算。設E1×n為n個產業部門的碳排放系數行向量，其中ei（i=1,2,,n）代表第i個產業部門單位產值的碳排放系數。因此，碳排放總量（C）可以表示為：

式（2）中：T1×n為碳排放強度行向量，可以用來計算每個產業部門滿足一單位最終投入的碳排放量或排放乘數。

需要說明的是技術水平系數矩陣An×n和碳排放系數行向量E1×n是在產業技術假定的基礎上獲得的，也就是說，一個產業部門的所有產品被認為是在技術相當的條件下生產的。

2.2 Laspeyres 分解模型的構建

在式（2）的基礎上，進一步可得t時期的碳排放總量為：

式（3）中：i’為單位行向量，則從t到t+1 期碳排放總量的變動可分解為：

進一步，將上述3 種因素的變動進行分解，單獨貢獻水平的計算表達式如下：

由于投入結構代表了各個產業部門的投入狀況，在一定程度上反映了產業結構的狀況，而投入總量的變動實質上代表了能源的整體消耗，技術進步又對投入總量和投入結構產生影響，總之，三者之間存在相互促進又相互制約的相關關系。因此，這種簡單的結構分解方法容易導致在各因素的變動較大時因素間存在交互作用，從而使估計結果存在偏差。綜上，有必要對上述因素分解模型進一步優化，尋求更為精確的測算方法。

2.3 改進的Laspeyres 分解模型

由于上述交叉項的存在，必須對Laspeyres 分解模型采取進一步的改進與優化。對于這一問題的解決，一般有3 種思路。第1 種思路是對于逐個影響因素分別計算其Laspeyres 模型和Paasche 模型的平均值［15］。這種方法可以盡可能地減少交叉項的影響，但過程繁瑣，且不能完全消除殘差。第2 種思路是Dietzen 等［16］提出的，即考慮到3 種效應存在6 種不同的分解形式，由于不同分解形式沒有優劣之別，且結果可能差異甚大，唯一的方法就是對每種分解形式單獨計算并求平均值。第3 種思路是在Laspeyres 模型設計的基礎上，按照相互作用、公平分配的原則對交互作用進行重新分配。考慮到可操作性和計算的精確度，本研究在Sun［17］關于Laspeyres 精確分解模型研究的基礎上，采用第3 種思路對以上分解結果進行必要的改進。新的分解表達式可表示為：

3 碳排放影響因素的測算

3.1 數據來源及處理

鑒于數據的可獲得性和研究的實際參考價值，以2005—2018 年間中國產業部門碳排放為實證研究對象，產業部門的劃分依照《國民經濟行業分類》的相關標準，包括1 個農業門類、39 個工業部門和建筑業以及服務業下劃分的3 個部門，共計44 個產業部門。采用常用的聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）公布的碳排放清單，對各個產業部門的碳排放進行核算。為了避免交叉計算造成不必要的誤差，采用終端能源消費與相應的碳排放系數的乘積計算。鑒于不同年份的相關能源碳排放系數存在差異，這里統一使用2006 年《國家溫室氣體清單指南》公布的相關指數進行測算。最終投入總量用全行業總經濟投入來衡量，而最終投入結構用投入總量在不同行業間的分配比例來表示。

歷年各產業的相關數據來源于《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》，但由于年份統計數據的差異，以下幾個問題需予以說明：第一，不同產業部門統計口徑差異的處理。2006 年以前的統計數據是全部國有及規模以上非國有工業企業，而之后的統計口徑變為規模以上工業企業，考慮到近乎所有的國有企業都在規模以上，兩者統計差異較小，因此采用規模以上工業企業統計數據。經濟產出采用行業增加值來表示，這是由于與地區生產總值（GDP）相比，行業增加值更能反映不同產業部門間的生產狀況及速度［18］。第二，價格問題及其處理。由于歷年的統計數據都是在當年的價格水平下統計得到的，而增加值數據應采用不變價為基礎，為了消除這一影響，以2005 年為不變價，采用國民經濟核算序列數據中的不變價指數做相應的價格平減。

3.2 實證結果及分析

在核算完各個產業部門的碳排放強度、最終投入總量和投入結構的基礎上，根據式（6）計算出各個產業部門逐年的投入總量效應、投入結構效應以及技術進步效應對碳排放的貢獻值和影響比重。計算結果如表1 所示。總體來看，2005—2018 年各產業部門碳排放實際增長量為556 367.01 萬t。其中，投入總量效應帶來的碳排放增加為624 532.15萬t，比重為64.42%，這說明經濟增長帶動的投入增加是導致碳排放增加的重要因素，高碳能源投入的兩面性愈加凸現；投入結構效應引起的碳排放為138 400.50 萬t，比重為14.27%，由于投入結構代表了產業分配的格局，是產業結構比重的重要體現，相關數據蘊含了現階段中國產業結構的優化升級成效甚微，13 年間產業結構并未造成實質上的節能減排；技術進步效應帶來了碳排放減少206 565.64 萬t，比重為-21.31%，這意味著技術進步作為提高能源利用效率的重要方法，總體上對碳排放的抑制作用較為顯著，是碳減排的關鍵所在。

從分年度的相關數據來看，投入總量始終是碳排放增加的主要誘因，工業產出的增加伴隨投入增長的格局依然沒有改變。出乎意料的是，絕大多數年份的最終投入結構表現為對碳排放的促進作用，這似乎與現階段中國產業結構優化升級的政策初衷相違背，相反，投入結構逐漸向高碳化轉變。但值得欣慰的是，2013 年投入結構轉為負向效應，似乎抑制了這種趨勢的發展；技術進步雖然表現為負向抑制效應，但貢獻水平波動較大，部分年份甚至導致正向效應的產生。實現技術進步貢獻率的穩定增長是實現碳排放下降的重要課題。

表1 中國產業部門碳排放影響效應的貢獻水平 單位：萬t

中國產業部門投入總量的正向效應和技術進步的負向效應似乎毋庸置疑，而投入結構較長時間的正向作用值得探究，尤其是在低碳經濟背景下，正向效應的產生意味著中國產業結構升級的劣化態勢，蘊含著高耗能產業投入比例的擴大。為了對這一現象給予合理的解釋，不妨對中國高耗能產業的現狀做進一步研究。首先對高耗能產業的界定，主要選取采掘業、造紙業、石油加工業、化學制造業、橡膠和塑料制造業、非金屬礦物制品業、電力煤氣及水生產和供應業以及交通運輸、倉儲和郵政業為研究對象。2005—2018 年中國高耗能產業比重變化如圖1 所示，可以看出在政府環境規制的有力作用下，2013 年后高耗能產業比重趨于下降，似乎意味著中國高耗能產業比重已達到峰值，經濟發展有望伴隨著高耗能產業比重的持續下降。

圖1 中國高耗能產業比重變化

由表1 和圖1 的對比不難發現，高耗能產業比重的變化與投入結構的變化雖然不一一對應，但在絕大多數情況下，投入結構效應的正負與高耗能產業比重的變化有著密切的相關關系。這是由于在市場經濟的條件下，社會資本自由流動，伴隨著高耗能產業比重的增加，投入水平尤其是高碳能源的投入必然增加，從而導致碳排放水平的攀升。這不僅解釋了以上結果中中國多數年份產業結構調整不利于節能減排的根本原因，同時也佐證了從終端投入角度考慮產業結構變化對碳排放影響的合理性。

4 結論與建議

4.1 基本結論

隨著中國經濟的高速增長，自然資源開采與消耗導致了碳排放急劇攀升，碳排放空間已成為比土地、勞動等要素更為稀缺的資源，碳排放問題逐漸成為阻礙經濟發展和社會進步的重要因素。基于此，本研究基于改進的Laspeyres 分解模型，從投入產出角度對2005—2018 年中國產業部門的碳排放影響因素進行實證測度，得出以下基本結論：

第一，13 年間全行業的投入總量是導致碳排放增加的關鍵因素，其引發變動的比重達64.42%；而技術進步對碳排放有顯著的抑制作用，是平抑總量效應的關鍵因素，最終導致考察時間段內碳排放減少206 565.64 萬t。

第二，經濟增長與總投入量相一致，說明中國經濟增長方式依然粗放；而技術效應的波動較大，直接導致碳排放總量的波動；而投入結構效應對碳排放的影響較為復雜，多數年份表現為正向作用，但2013 年之后逐漸表現為較弱的負向效應。這意味著從投入角度來講，要素投入的低碳偏向具有明顯的政策滯后性。

第三，長久以來中國的產業結構優化升級并未取得明顯成效，投入結構效應和高耗能產業的比重有著極強的相關關系，高耗能產業的利潤驅動導致在產業結構優化升級中比重不降反升，產業結構調整的重點必須轉移到控制高耗能產業比重上來。

4.2 對策建議

鑒于以上基本結論，就中國進一步降低碳排放水平，實現產業結構優化升級和低碳經濟穩步推進提出以下對策建議：

（1）加大結構調整力度，優化經濟增長模式。根據投入產出原理可知，碳排放的過程實質上是生產活動中低熵原材料投入到高熵非期望產出碳排放的過程，由于經濟增長依賴于能源的投入，因此必須不斷調整產業結構和能源結構，以保持經濟增速不變的情況下切實實現高碳能源投入的降低。

（2）不斷推進技術革新，提升綜合競爭實力。技術創新作為提升碳生產率的重要方法，是解決經濟增長和能源投入之間矛盾的重要措施，這就要求政府進一步加大綠色技術的扶持力度，加強低碳技術研發的政策支持，促進相關成果的行業間共享，加大國外先進技術的引入，通過技術溢出和本土企業的“干中學”效應提升國內企業整體創新水平。

（3）轉變要素投入模式，實現勞動供給與產業結構的耦合。目前，中國經濟發展依舊粗放，高端技術的缺乏和密集制造業的亟待升級之間的矛盾依然嚴峻，技術創新和產業結構的匹配度相對較低。因此，一方面，政府要不斷加大教育投入，實現教育改革，尤其是應進一步加大專業培訓的政策偏向，提高勞動者技能素質；另一方面，大力發展勞動密集型服務業，不僅有利于勞動投入和經濟產出的耦合，實現技術的轉化，而且發展服務業也是產業結構優化升級的可行路徑。

（4）加強碳排放規制力度，完善碳排放空間分配格局。由于碳排放的負外部性和排放主體的非自覺性，很難單獨依靠企業的自覺性來真正實現碳減排目標，而鑒于環境規制實施的缺乏活性以及效率較低的缺陷，必須盡快完善以市場為主體的碳資源分配方式，推動經濟社會的低碳運轉。通過碳市場的構建，逐步調控企業的生產運作模式，建立行業間的碳補償優化協作體系，做到減排行動由外部效應向內部效益的轉變；以碳資源交易形式使碳資源在市場范圍內自由流通，并鼓勵企業或個人通過有償交易手段買賣碳資源，實現碳資源的優化配置，促進產業系統向低碳化、合理化和高級化方向發展。

4.3 不足之處

本研究雖然從投入產出角度對碳排放影響因素進行分解，探尋了碳排放增加的根本原因，在此基礎上考慮到產業結構調整、技術進步以及實現碳排放分配策略能夠有效抑制碳排放增長，但研究局限于時間維度的整體分析，并未對不同行業的碳排放因素進行分解，對于產業結構優化、技術創新驅動以及碳交易市場構建等一系列現實問題尚未作出具體的回答。碳減排涉及到國家經濟安全、人類社會發展命運等方方面面的問題，如何制定強有力的碳資源分配制度，實現效率和公平并舉，以及促進產業結構優化和技術進步自發推進的雙重紅利，將是下一步的研究重點。