碳中和視閾下湖南省先進制造業碳解鎖效率評價研究

何燕子，王婉玉

（湖南工業大學商學院，湖南 株洲 412000）

2020 年9 月22 日，習近平總書記在聯合國大會上提出“碳中和、碳達峰”目標，這也是我國首次提出碳中和概念，代表碳中和時代正式來臨。在碳中和新時代背景下，我國先進制造業面臨新的歷史性機遇。從總體上看，我國制造業“大而不強”，存在很多問題，其中最主要的問題是依賴大量的勞動和消耗大量能源，甚至是以犧牲環境為代價。先進制造業是湖南省支柱性產業，對湖南省先進制造業的碳解鎖效率進行評價，對地區產業轉型升級具有重要借鑒意義。

一 文獻綜述

Unruh［1］于2000 年最早提出碳鎖定這一概念，他認為碳鎖定指工業經濟發展鎖定在以化石燃料為依賴的碳密集能源系統，技術和制度共同演進阻礙了工業發展，其實質是一個“技術—制度綜合體”，受生產系統中技術、制度和結構等多種因素制約。國外學者對這一問題展開了廣泛討論，其中有學者研究了碳鎖定類型。如Seto et al.［2］確定了3 種主要的碳鎖定類型，即基礎設施、技術和行為，并描述了它們共同發展的情況；Janipour et al.［3］基于荷蘭化學品生產案例研究了能源密集型行業的碳鎖定來源，發現荷蘭化學工業碳鎖定的來源包含技術不兼容、系統集成、沉沒成本、政策不一致和安全慣例5 個方面；Niu 和Liu［4］從固定投資、技術、制度和社會行為4 個維度構建了碳鎖定的衡量指標體系，并基于2003—2016 年的相關數據測算分析了中國的碳鎖定水平，研究發現除了社會行為鎖定程度提高外，固定投入、技術和制度的鎖定水平都顯著下降，且東部省份整體碳鎖定水平最弱，其次是中部和東北地區，而西部地區最強。另有部分學者探討了碳解鎖路徑的影響因素。如Carley［5］認為改進技術和優化市場結構有助于緩解美國電力市場的碳鎖定困境；Mattauch et al.［6］指出，碳鎖定是經濟轉型的障礙，基礎設施的提供是促進低碳轉型的必要條件；Xu et al.［7］基于中國城市空間計量研究分析了產業轉移對碳鎖定的影響，研究發現技術進步具有直接和間接的碳解鎖效應，增加財政支出等舉措加劇了碳鎖定困境，因而要加快中國的碳解鎖進程以減少對高碳化石能源的依賴。此外，少數學者研究了政府在解決碳鎖定問題中發揮的重要作用。如Driscoll［8］認為政府應對交通基礎設施制定嚴厲政策，以此打破交通行業的碳鎖定狀況；Wang 和Kreibich［9］發現對碳稅實行抵消額可能會對國家減排有積極和消極兩方面的影響；Oberthur et al.［10］討論了政府和跨國機構如何利用全球治理來緩解因碳鎖定帶來的困境。

另一方面，國內學者也對碳解鎖路徑展開了廣泛研究，主要集中在技術創新方面。如徐盈之等［11］運用投入產出和 PLS 結構方程法，對碳鎖定整體情況進行分析，結果表明技術進步有助于優化我國各產業部門之間的投入產出關系，并對碳解鎖路徑進行了研究；汪中華等［12］用碳匯量與碳排放量之間的差值對碳鎖定的變化趨勢及影響因素進行分析，發現增加能源消耗和技術投入可以有效改善碳鎖定問題；牛鴻蕾等［13］從4 個維度構建碳鎖定效應的測度指標體系，指出提升低碳技術與運用推廣，加大政府對節能減排創新的投入力度是碳解鎖的首要路徑；陳瑤等［14］基于STIRPAT 理論模型，研究發現全國區域的工業碳強度隨著工業綠色發展逐步推進呈現倒 “U”型的趨勢，并提出需大力提高東北地區和中西部地區的技術創新規模及投入強度。還有學者探討了其他碳解鎖路徑。如孫麗文等［15］采用建模分析方法探討了碳排放權交易對地區工業碳鎖定程度的影響，結果表明我國工業碳鎖定存在明顯的空間溢出效應，而碳排放權交易能有效減輕本地區工業碳鎖定程度；梁中等［16］研究了區域碳解鎖的微觀驅動機制，并提出健全治理驅動機制，建立區域統籌碳解鎖機制，重視社會公眾的調節驅動力量。

參考張濟建等［17］提出的碳解鎖效率的概念，文章提出“先進制造業碳解鎖效率”這一概念，認為在碳中和新時代目標下，先進制造業為自身利益最大化，希望盡可能減少投入和環境污染產出而多增加經濟效益產出，從而實現社會價值和企業收益的雙重效益，擺脫碳鎖定。同時，文章以湖南省先進制造業中11 個行業的面板數據為研究對象，用DEA 模型和Malmquist 指數對湖南省先進制造業碳解鎖效率分別進行靜態和動態研究。

二 研究方法與指標說明

（一）研究方法

1.DEA 模型

DEA 模型包括由Charnes et al.［18］提出的基于規模報酬不變的CCR 模型，及Banker 提出的基于規模報酬可變的BBC 模型。BBC 模型被廣泛應用于多個行業，它將技術效率分為純技術效率和規模效率，具體模型構建如下。

式中，θ∈ [ 0,1]為決策單元的效率值，λj代表決策單元的投入產出指標權重，Xj為投入量，Yj為產出量，松弛變量S-和S+表示產出不足和投入冗余量。當θ= 1且S-=S+= 0，則決策單元k為DEA 有效；當θ=1 且S+≠0 ，則決策單元k為弱DEA 有效；當θ＜1 ，則決策單元k是相對無效的。

2.Malmquist 指數

DEA 模型是靜態分析模型，只能對碳解鎖效率進行靜態分析，而無法測算出碳解鎖效率的動態變化趨勢，因此，文章將構建Malmquist指數探究湖南省先進制造業碳解鎖效率的動態變化趨勢。該模型以距離函數為基礎，用于測算生產效率非有效的程度，并探求非有效原因和改進的方向。根據Fare et al.［19］的研究，全要素生產率變化指數（tfpch）可以分解為技術效率變化指數（effch）和技術進步變化指數（techch），其中前者又可以分為純技術效率變化指數（pech）和規模效率變化指數（sech），其計算公式如下：

式中，M0（Xt+ 1,Yt+ 1,Xt,Yt）為Malmquist指數，M0計算公式主要反映了t時刻到t+ 1 時刻生產率的變化狀況。 表明全要素生產率呈上漲趨勢，M0=1 表明效率相較之前未發生改變，M0＜1 則說明效率總體呈下降趨勢。而當effch＞1 時，決策單元趨近于前沿，表明效率上升；反之，效率則下降。當techch＞1 時，生產可能性邊界外移，說明效率較之前上升，對提高先進制造業碳解鎖效率動態變化具有積極意義。

（二）指標說明

為測算湖南省先進制造業碳解鎖效率，需要獲取先進制造業11 個行業的經濟效益和機會成本的數據，即投入指標和產出指標。投入指標一般分為資金投入、人力投入和研發投入，分別采用專利申請數、R＆D 人員全時當量和R＆D 經費內部支出來衡量。產出指標分為經濟效益產出和環境污染產出，分別選取規模以上工業企業新產品銷售收入和先進制造業碳排放量作為衡量指標。參照《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》，文章采用碳排放系數法，碳排放量的計算公式如下：

式中，i代表各行業，iC是先進制造業中第i行業碳排放量總和，Nij是先進制造業第i行業第j種能源的碳排放系數，μj是先進制造業第i行業第j種能源消費量。考慮到數據可獲得性，文章選取耗能為原煤、汽油和柴油。

由于我國在2012 年對國民經濟行業分類體系進行了調整，結合上述指標，選取石油、煤炭及其他燃料加工業，化學原料和化學制品制造業，醫藥制造業，金屬制造業，通用設備制造業，專用設備制造業，汽車制造業，鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業，電氣機械和器材制造業，計算機、通用和其他電子設備制造業以及儀器儀表制造業為研究對象。由于研究數據時滯性（將其設為1 年），選取數據年份為2013—2020 年，研究數據來源于2012—2019 年《湖南省統計年鑒》，部分數值由插值法補齊。因此，以2012—2019 年湖南省先進制造業11 個行業為研究對象，構建了湖南省先進制造業碳解鎖效率的指標體系，如表1所示。

表1 湖南省先進制造業碳解鎖效率的指標選擇

三 實證研究

（一）先進制造業碳解鎖效率靜態分析

基于投入導向的規模報酬可變DEA 模型，文章采用Deap 2.1 對湖南省先進制造業碳解鎖技術效率、純技術效率和規模效率進行測算。

1.先進制造業碳解鎖技術效率

由表2 可知，大部分先進制造業的碳解鎖技術效率呈上升趨勢，但增長幅度較小。這說明湖南省先進制造業的總體水平仍然是低效率的。尤其是2018 年，湖南省先進制造業的碳解鎖技術效率值出現了極低值 0.258。從各行業細分來看，湖南省先進制造業在以犧牲環境為代價的基礎上發展，尤其以鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業，儀器儀表制造業等為典型代表。石油、煤炭及其他燃料加工業碳解鎖技術效率較高，而鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業，儀器儀表制造業等碳解鎖技術效率低。行業之間存在差異性的原因主要是：一方面，碳解鎖技術效率較高的行業其投入值相對較低，如石油、煤炭及其他燃料加工業的碳排放量僅占整個先進制造業的0.54%，表明行業內投入與產出是對等的，甚至產出值高于投入值；另一方面，碳解鎖技術效率較低的行業雖投入值相對較高，但產出值較低，造成投入與產出不成正比。

表2 湖南省2012—2019 年先進制造業碳解鎖技術效率值

2. 先進制造業碳解鎖純技術效率

由表3 可知，湖南省先進制造業碳解鎖純技術效率整體呈下降趨勢。其中，石油、煤炭及其他燃料加工業，化學原料和化學制品制造業，專用設備制造業，汽車制造業等4 個行業2019 年的純技術效率值都為1.000，表明這4 個行業純技術效率是DEA 有效的，而其余7 個行業純技術效率水平較低。前者純技術效率有效是因為其行業內部結構更為合理，具有較強的資源管理能力，能夠充分利用其投入要素，從而達到較高的純技術效率水平；后者效率值低是由于行業以犧牲環境來換取經濟發展。

表3 湖南省2012—2019 年先進制造業碳解鎖純技術效率值

3.先進制造業碳解鎖規模效率

由表4 可知，湖南省先進制造業碳解鎖規模效率整體呈上升趨勢。在各行業中，只有石油、煤炭及其他燃料加工業是規模效率有效的，表明其碳解鎖規模效率處于穩定的規模報酬不變狀態。而化學原料和化學制品制造業，鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業以及電氣機械和器材制造業這3 個行業處于規模效益報酬遞減狀態，表明其行業內部有發展潛力。剩余7 個行業處于規模報酬遞增狀態，表明這7 個行業可以通過擴大投入要素規模來提高行業碳解鎖規模效率，但金屬制造業、通用設備制造業等傳統制造業碳解鎖規模效率差距大，這在一定程度上反映出湖南省先進制造業從技術落后到技術追趕的“紅利”階段逐步結束，而新技術尚未成為先進制造業持續發展的新動能。

表4 湖南省2012—2019 年先進制造業碳解鎖規模效率值

續表

（二）先進制造業碳解鎖效率動態分析

為進一步探究湖南省碳解鎖效率動態變化趨勢，運用Malmquist 指數從動態角度進行研究分析。

從表5 可知，整體而言，湖南省先進制造業碳解鎖全要素生產率在2013—2019 年間年均增長7.5%，技術效率年均下降0.2%，技術進步則年均增長7.7%。技術進步是湖南省先進制造業碳解鎖效率增長的主要源泉，而技術效率增長卻對其具有顯著阻礙作用。從各年份上看，湖南省先進制造業碳解鎖效率呈逐年上升趨勢，除了2016 年和2017 年全要素生產率小于1，其余年度均大于1。同時，技術進步效率值在2015 年變動較大，表明雖技術進步明顯，但新技術尚未成為先進制造業持續發展的新動能。

表5 湖南省2013—2019 年先進制造業碳解鎖效率Malmquist 指數分解

續表

從表6 可知，2013—2019 年湖南省先進制造業碳解鎖效率全要素生產率小于1 的行業只有兩個，分別為通用設備制造業和汽車制造業，說明這兩個行業的碳解鎖效率呈下降趨勢，而其他行業均呈現上升趨勢。具體而言，通用設備制造業和汽車制造業的技術效率和純技術效率都低于1，從而導致全要素生產率下降，這表明這兩個行業在環境資源利用方面還有待改善。其余9 個行業的全要素生產率趨于上升，但這9 個行業效率上升原因不盡相同，主要原因有以下兩個：其一是技術進步推動了醫藥制造業，金屬制造業，專用設備制造業，電氣機械和器材制造業，計算機、通用和其他電子設備制造業這5 個行業的碳解鎖效率上升，但這5個行業的技術效率趨向下降，表明技術效率低下的主要原因是規模報酬遞減，技術進步指數上漲也在一定程度上縮小了因技術效率水平低所帶來的差距；其二是技術效率和技術進步共同推動石油、煤炭及其他燃料加工業，化學原料和化學制品制造業，鐵路、船舶、航空航天和其他運輸設備制造業，儀器儀表制造業這4 個行業的碳解鎖效率提升，并且技術進步對碳解鎖效率的影響力高于技術效率對碳解鎖效率的影響力，同時這一類別中純技術效率與規模效率大部分都呈現正向增長的趨勢。

表6 湖南省2013—2019 年先進制造業各行業碳解鎖效率Malmquist 指數分解

續表

四 結論

文章以湖南省為研究對象，選取2012—2019 年先進制造業的面板數據，運用DEA 模型和Malmquist 指數對湖南省先進制造業碳解鎖效率分別進行靜態和動態研究，結論如下：

第一，通過DEA 模型測算可知，湖南省先進制造業碳解鎖效率總體上呈上升趨勢，但增長幅度較小，且只有石油、煤炭及其他燃料加工業碳解鎖效率是DEA 有效的并處于主體地位，這表明湖南省先進制造業碳解鎖的總體水平仍然是低效率的，先進制造業的“紅利”階段逐步結束。因此，政府首先需積極協助先進制造業企業引進先進技術并給予一定資金支持，使其借助先進技術走出發展困境。其次，湖南省應合理調整先進制造業結構布局，積極遵循國家綠色化發展戰略，對一些重度污染行業制定明確的節能減排措施，而對石油、煤炭及其他燃料加工業等支柱性行業整合重組，以此統籌發展好經濟效益和環境保護，促進資源利用最大化，最終推動整個社會形成循環經濟的新局面。最后，政府要給予政策支持各行業開展合作，化解行業間因發展政策不同所造成的誤會與矛盾，建立先進制造業整體產業環境保護合作交流機制，推動湖南省先進制造業整體發展。

第二，Malmquist 指數模型結果表明湖南省先進制造業碳解鎖全要素生產率總體穩定提高，其中技術進步是碳解鎖效率增長的主要源泉，但近年來，技術進步影響力呈逐步下降趨勢，“技術模仿”后，原創性技術缺乏、創新能力弱等問題可能會造成先進制造業碳解鎖效率增長動力不足。為此，湖南省應合理配置先進制造業的綠色資源，積極引進人才，引進新能源，推行高質量綠色發展的創新模式，建設綠色節能環保社會。同時，先進制造業各行業間要加強碳減排合作，依靠技術創新和政策措施推動碳解鎖效率的提升，并將綠色創新績效納入行業發展考核標準，調動企業參與節能減排的熱情。