數字經濟背景下我國制造業低碳發展的路徑選擇

陳曉東 劉冰冰

一、引言

世界各國工業化進程、資源稟賦等方面的差異使得產業結構、能源消費結構呈現較大的差異，特別是發展中國家化石能源消費占比和產業結構中高碳產業比重仍處于高位，碳減排任重道遠。為實現低碳經濟發展，各國采取了眾多措施，2003年英國政府發布了能源白皮書《我們能源的未來：創建低碳經濟》，首次提出發展低碳經濟，“低碳經濟”一詞逐步進入大眾視野。與此同時，美國積極發揮國家在技術創新領域的優勢，通過發展新能源技術和碳交易市場打造低碳技術的世界高地；日本倡導建立低碳社會，依靠社會整體創新參與減少碳排放；歐洲各國也將低碳產業視為新的經濟增長點。中國是最早簽署《聯合國氣候變化框架公約》的國家之一，并出臺一系列應對氣候變化的政策措施，為應對全球氣候變化做出了積極貢獻。2020年9月，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上提出中國二氧化碳排放力爭在2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。2021年10月24日，新華社發布《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》(簡稱《意見》)明確了我國“雙碳”工作的目標，指出“深度調整產業結構”“加快構建清潔低碳安全高效能源體系”等。2021年10月26日，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案的通知》(簡稱《方案》)，提出“工業領域碳達峰行動”，推動鋼鐵、有色金屬、建材和石化行業碳達峰，為促進制造業低碳發展做出重要指示。

當前世界正處于低碳經濟與數字經濟發展的重要戰略期。我國數字經濟發展已位于世界前列，由中國信息通信研究院發布的《中國數字經濟發展白皮書(2021年)》顯示，2020年“我國數字經濟規模達到39.2萬億元，占GDP的比重為38.6%，且數字經濟增速是GDP增速的三倍多”。數字經濟具有強大滲透性和輻射范圍廣泛性的特點，為人們生產和生活提供了共性的技術支持，為改變低碳經濟發展的滯后局面帶去更多可能。數字技術在低碳經濟領域大有可為，數字技術對低碳技術的更新、對產業結構和能源消費結構的優化、對傳統制造業生產流程的改造等，都顯示出強大的技術優越性和生產的高效性。因此，數字經濟有望成為我國實現低碳經濟彎道超車的重要抓手，以數字經濟帶動低碳經濟發展將是我國實現制造業低碳發展的重要途徑。目前我國制造業碳排放仍處于上升趨勢，碳達峰尚未到來，碳減排壓力較大，如果數字技術能夠開辟更多的制造業減排空間，將有利于加速我國制造業的低碳化改造和升級，從而加快實現“雙碳”目標，推動我國低碳經濟“超車”式發展。

二、文獻綜述

實現低碳經濟發展是涉及能源消費結構轉型，制造業低碳化轉型以及數字技術重塑生產制造等方面的耦合式協調發展過程。在中國發展的現實條件下，低碳經濟發展的重要理論基礎是可持續發展理論和生態文明建設理論〔1〕，發展低碳經濟的關鍵是充分實施以自然為導向的發展模式，采取區域差異化發展模式和多區域聯動發展模式〔2〕。比如：DOU指出我國西部地區是重要的生態保護區，擁有發展清潔能源的良好稟賦條件和比較優勢，因此西部地區應積極推進產業升級和結構優化、既要全面實施自然生態保護工程，又要合理開發利用資源、發展生態旅游等實現西部地區低碳經濟發展〔3〕。并且隨著我國西部地區數字基礎設施的完善和區域之間數字技術發展差距的縮小〔4〕，將會不斷降低我國制造業利用數字技術實現低碳轉型的技術門檻。另外，有學者對影響碳經濟的排放強度因素進行分析，得出技術創新〔5〕、可再生能源消耗率、城市化水平以及行業附加值均會影響碳經濟排放強度〔6〕。還有學者從低碳經濟發展的戰略和政策行動〔7〕、發展機制和路徑構建〔8〕、投融資機制〔9〕等方面展開研究，對我國實現低碳經濟發展提供豐富的理論借鑒。

實現低碳經濟發展的重要內容是要推動能源消費結構向清潔化方向發展。當前全球正經歷第三次能源轉型，大部分國家正努力實現向以清潔能源為主的能源消費結構轉變。我國在能源利用效率、能源結構低碳化轉型和能源產業發展等方面取得了較大的成就〔10〕。在能源轉型背景下，新能源產業和低碳技術發展將是拉動經濟增長的重要引擎，是提升國家產業競爭力的重要途徑〔11〕。我國出臺的《意見》和《方案》指出在2025年實現“非化石能源消費比重達到20%左右，2030年達到25%左右，到2060年達到80%以上”。在能源轉型的過程中，科技創新對清潔能源的促進作用逐漸增強，清潔能源發展前景十分廣闊〔12〕；在新工業革命的技術支持下，技術推動將進一步加快能源轉型速度〔13〕。制造業是碳排放的主要陣地，實現制造業低碳發展是向“雙碳”目標實現邁出的一大步。技術創新〔14〕、經濟活動和能源活動效應〔15〕、以及碳稅稅率、碳補貼力度和碳排放交易價格〔16〕等因素均會對碳排放量產生明顯影響，并且低碳技術創新可以與制造業產業結構升級形成相互促進的關系〔17〕。另外還有學者從制造業低碳創新系統的機理形成〔18〕、綠色創新系統的演化過程〔19〕、低碳制造的概念界定、特征和系統分析〔20〕、制造業碳排放與經濟增長動態關系〔21〕等方面進行了研究。

制造業低碳發展離不開數字技術對制造業生產流程的低碳化重塑。陳曉紅(2021)等人分析大數據、數字孿生、人工智能、區塊鏈等數字技術實現能源行業碳中和的路徑，指出數字技術在信息獲取、精準減排等方面發揮重要作用〔22〕；鄔彩霞(2020)等人從數字技術提高能源流和資源流效率角度實證檢驗了數字技術驅動低碳產業的機制與效應〔23〕，充分顯示數字技術在低碳經濟領域的重要作用。

文獻分析發現，關于數字經濟推動制造業低碳發展的機理與路徑方面的相關研究較少，不利于充分發揮數字經濟對制造業低碳發展的推動作用。鑒于制造業是我國碳排放的主要行業和關鍵領域，同時也是與數字經濟融合度較高的行業，所以分析數字經濟背景下制造業的低碳發展路徑具有重要的理論和現實意義。

文章安排如下：首先，分析中國制造業低碳發展的現狀；其次，梳理數字經濟影響我國制造業低碳發展的機理，并建立碳經濟—數字經濟—產業結構—能源消費結構—生態約束五系統耦合協調模型，分析數字經濟系統對其他子系統的作用原理，以及計算耦合協調度以判斷中國制造業低碳發展的協調程度和數字經濟對制造業低碳協調發展的影響。最后，基于構建的耦合協調模型，從系統發展的角度提出推動制造業低碳發展的路徑，為我國制造業走向低碳發展道路提供理論參考。

三、中國制造業低碳發展的現狀分析

本部分主要對制造業碳排放的相關指標進行了計算，并從制造業碳排放量和碳排放強度兩個角度，就2000—2019年我國制造業碳排放變動情況進行分析。

1.數據來源和碳排放相關指標的計算

如無特別說明，本文數據來自相關年份《中國能源統計年鑒》《中國工業統計年鑒》《中國環境統計年鑒》，以及國家統計局和國研網統計數據庫發布的數據，部分缺少值通過線性擬合的方式填補。

碳排放量和碳排放強度計算。我國尚未公布統一的碳排放核算體系和具體數據，國內學者主要是基于能源消耗測算得到碳排量的數據。學者所用的碳排放量主要有兩種計算類型，一是根據制造業所使用的各項能源分別乘以各自的碳排放系數和標準煤系數得到各能源的碳排放量，之后累加得到制造業的總碳排放量。二是依據化學方程式和Kaya碳排放恒等式得到每噸標準煤的碳排放系數分別為2.720和2.277〔24〕，使用制造業總的能源消費標準量乘以一個測度的碳平均排放系數得到制造業總的碳排放量。文章結合上述兩種方法，利用第二種方法，借鑒楊曉華等人的做法，取2.720和2.277的算術平均數作為每噸標準煤的碳排放系數〔25〕，用來計算制造業和制造業子行業的碳排放量，計算公式如式(1)所示。并計算制造業分能源的碳排放量，計算公式見式(2)。

TC=C×2.499

(1)

Ei=ei×ki

(2)

DS=TC/GDP

(3)

式(1)中TC表示制造業的總碳排放量(萬噸)，C表示制造業的能源消耗總量(萬噸標準煤)，2.499為碳排放系數。式(2)中Ei表示第i種能源的碳排放量(萬噸)，ei表示第i種能源的消耗量(萬噸標準煤)，ki表示第i種能源的碳排放系數(1)因篇幅所限未展示各類能源的碳排放系數。。DS表示碳排放強度(萬噸/億元)，GDP表示實際GDP，文章以1978年為基期進行了平減。

2.制造業二氧化碳排放分析

2019年，我國的制造業碳排放量達到67億噸，是2000年的3.72倍，期間，雖然碳排放量一直增加但是增長幅度呈現下降的趨勢，這與我國制造業轉型升級等因素具有密切關系。具體來講，“十一五”期間的碳排量增長較快，尤其是2009年至2010年的碳排放量實現較大的攀升，2010年之后呈現緩慢增長趨勢。對比我國工業的碳排放量，發現制造業碳排放量約占工業碳排放量的70%，且兩者的碳排放量的變動趨勢基本上一致。我國碳排放量在2016年略有下降，但是之后仍保持上升趨勢，說明我國仍處于環境庫茲涅茨曲線的左端，即仍處于環境污染的上升階段，尚未達到拐點，同時意味著我國制造業離實現“碳達峰”還有一定的距離，仍需要更切實的措施推動實現“碳達峰”。

四、數字經濟推動制造業低碳發展的機理

數字經濟從推動產業結構的高級化、提升能源利用效率、重塑制造業生產過程以及助力制造業消費端低碳發展四個方面實現數字經濟低碳發展。

1.數字經濟推動制造業產業結構的高級化

制造業產業結構的高級化表現為制造業朝著高附加值、高技術化、高集約化方向發展，其中產業數字化對推動制造業結構高級化作用更為突出〔26〕。一般而言，以勞動、資源密集型產業占主導的較低級產業結構中高碳產業占比較高，以技術、知識密集型產業占主導的高級產業結構中低碳產業占主導。因此，伴隨制造業的高級化進程，高碳產業逐漸被低碳產業取代，制造業實現低碳發展。數字經濟可以加速低碳產業對高碳產業的替代進程，主要表現在數字經濟可以推動制造業的高附加值化、高技術化和高集約化。

首先，數字經濟可以推動制造業產品實現高附加值。制造業產品的高附加值主要體現在制造業產品中含有較高的剩余價值率和超額利潤。大數據和云計算等數字技術可以精確捕獲并分析消費者需求，并為個性化的消費者需求提供服務，更加精準的數據支持和制造業廠商按需提供的商品和服務使得消費者獲得感和消費者剩余上升，進而讓企業擁有更大的利潤空間。另一方面，共性數字技術支持降低了企業的生產成本。比如：將人、機、物、系統全面連接的工業互聯網突破傳統工業生產流程的物理空間束縛，真正實現物理空間和虛擬空間的交融式互動。生產流程的數字化模擬還可以為實際生產過程提供參考的同時節約試驗成本，生產要素的精確數據計算投入可避免數據要素重復使用和減少資源浪費，以及數字技術支持下的全生產流程監控可及時排除突發故障，保障生產流程的穩定性和流暢性。

其次，數字經濟可以推動制造業產業的高技術化發展，主要表現在數字技術可以提高制造業生產要素中技術要素的比重，在生產方式中表現為技術對勞動、資本要素的替代，提高產品的科技含量。一方面，數字技術要素投入比例的上升有利于推動制造業生產流程的智能化，進而借助數字平臺實現制造業全產業鏈上下游的有效對接，讓原先分散孤立的設備、產品、生產者、企業等以產業鏈聯通起來，形成協同式聯動式發展，減輕對勞動和資本的依賴性。另一方面，新型數字技術突破原有制造業生產條件的局限，為更多智能化產品的創新研發提供了可能。借助數字技術平臺，更多智能產品得到研發，比如：智能家居、智能穿戴、智能家電等產品。

最后，數字技術推動制造業向高集約化方向發展。高集約化主要是指制造業產業組織合理化、有較高的規模經濟和范圍經濟。一方面，數字經濟重塑傳統產業組織模式，推動原先縱向一體化的生產組織模式向網絡化和生態化方向轉變。數字經濟條件下，消費者、生產者、供應商、生產要素、生產的產品得以在網絡支持下得以聯通，網狀的信息傳遞模式在一定程度上可以避免信息不對稱造成的資源錯配問題，資源在各主體之間高效流轉和配置，保證生產效益最大化的實現。另一方面，數字經濟滿足“梅特卡夫法則”，即網絡價值以用戶數量的平方增長，平臺接入用戶數量越多，規模經濟效應越明顯。比如：更多制造業企業接入物聯網，企業可掌握和面臨的選擇越多，一定程度上推動了信息的透明化和市場公平競爭，從而使充分利用物聯網信息的制造業企業得到規模效益遞增的回饋。數據來源之間的互補性還可以推動范圍經濟發生作用，例如：搜索引擎同時擁有關鍵字信息和用戶特征時就會有更好的預測作用〔27〕。

2.數字經濟提高制造業能源使用效率

數字技術充當能源使用的“指揮官”，準確匹配能源投入與實時監測碳排放量，形成能源高效使用的數字運行機制。數字技術能夠推動礦產資源綠色智能化開采和清潔能源的高效低碳利用〔28〕。第一，數字技術有利于實現能源生產與需求的高效對接。工業互聯網在能源方面的應用推動形成能源生產、利用、傳輸、消費一體化式和分布式的信息高效對接和資源有效調配的能源互聯網。借助能源互聯網萬物互聯的特質，信息不對稱問題有望得到有效緩解，需求側和供給側的信息互動和精準對接避免能源的浪費，有利于提高能源使用效率。第二，智能化數字技術提高能源生產流程中能源利用效率。數字技術在能源使用流程中還可起到動態監測與記錄的重要作用。例如，在漢威諾工業博覽會上，裝有數字技術控制系統的造紙實驗室通過監控需水量、原料使用量和成分以及能源消耗量等數據準確配置資源的使用量以密切配合整個生產流程，生產的新型纖維產品可以替代石油、木材等原料。數字技術支持下的智能化生產模式還可以彌補傳統半自動化生產不足，在改進生產流程的過程中實現能源高效利用。

另外，數字技術在碳匯，衡量碳匯存量、動態監測碳負排放等方面具有較大的施展空間〔29〕。已排放的二氧化碳可以通過海洋碳匯、農林碳匯、碳捕集、利用和封存等技術實現碳負排放。通過大數據、物聯網智能決策等技術建立的碳匯動態監測體系能夠實現碳負排放數據高效收集。比如：利用遙感技術可以針對草原、海洋的碳匯數據進行收集，利用云計算和大數據分析系統能夠推動上述生態系統保護與治理，推動以碳匯數據為基礎的碳匯核算、生態修復等。

3.數字技術重塑制造業低碳生產過程

數字經濟與制造業的融合重塑了制造業的生產流程，變革制造業的綠色要素投入、綠色研發和低碳生產過程，實現綠色技術先行的低碳發展。首先，數字技術對傳統生產要素的改造和數據要素替代傳統生產要素均推動了生產要素的綠色低碳化。傳統生產要素主要是指勞動、土地、資本、技術以及各種能源投入等。數據要素投入不僅提升能夠傳統生產要素的投入使用效率，而且在既定產出條件下，數據要素會替代部分傳統生產要素，從要素投入端減少碳排放。一方面，在數字經濟的滲透之下，勞動者的數字素養不斷提升，勞動技能在無形之中得到提升，數字金融等新型金融工具為制造業企業融資提供多種渠道，數字技術與工業技術融合推動了更高級技術的研發與應用等，都充分顯示數字技術對勞動、資本和技術等方面的強大塑造力和滲透力。另一方面，數據要素對傳統要素的替代作用也會降低生產要素的碳排放量。數據本身不會產生碳排放，但是數據的產生和使用過程需要消耗一定的能源，會間接產生碳排放量。盡管如此，數據相比較傳統生產要素的碳排放量仍具有絕對低碳優勢。數據對傳統生產要素的替代作用主要體現在數據可以作為“第四生產要素”投入到制造業生產當中，數據分析能夠精準計算消費需求和生產所需資源數量，減少其他傳統生產要素的過度投入。

共性數字技術支持為制造業綠色研發創新活動提供平臺。一方面，數字技術培育了新型創造主體。數字技術支持下的眾多數字平臺既是消費者與生產者溝通的重要平臺，同時又是眾多消費者參與產品創新的重要舞臺。隨著綠色消費觀念的盛行，綠色低碳需求對制造業產品產生倒逼作用，數字平臺將消費需求傳遞到生產端，推動企業在綠色低碳研發方面進行不斷創新；消費者的綠色低碳需求同時也是進行綠色研發設計的重要組成部分，匯聚的綠色低碳思想將推動更有創意的低碳產品問世。另一方面，數字技術支持下萬物互聯提供了綠色低碳創新的豐富素材。比如：在新型數字技術和傳統ICT技術支持下的智慧城市建設就涵蓋基礎設施建設、信息化應用等，創造性破壞在城市各個方面上演，智能化建設對傳統城市建設的顛覆過程也是各種綠色創新活動不斷迸發的過程。

4.數字經濟助力制造業消費端低碳發展

我國擁有龐大的消費市場，并且隨著低碳消費理念的逐漸流行，眾多消費者對低碳產品和低碳生活方式逐漸依賴，數字經濟則加速了這一需求的膨脹，使低碳市場不斷壯大。第一，數字技術與綠色低碳文化的深度融合推動消費群體低碳理念的建立和社會低碳文化氛圍的培育。數字技術可以從賦能消費者、創意者、生產者、賦能社交行為和賦能文化傳播五個方面提升文化產業效率，并推動數字傳播成為文化傳播的主要渠道〔30〕。低碳文化可以通過眾多數字媒介得以傳播，比如：短視頻平臺、數字報刊、“云觀光”以及“數字化+云化+AI化”展示等數字文化傳播方式在提供消費者沉浸式文化享受的同時，也在為低碳文化的傳播做出重要貢獻。第二，數字技術使得原先不被重視的“長尾用戶”得到重視，個性化定制成為可能，更多消費潛力得到挖掘。在傳統制造業生產當中，“長尾”用戶由于統一需求量較少且所需種類較多等特點，生產成本較高，不被廠商重視。而在數字平臺和其他數字技術支持下，“長尾”需求得到重視，平臺使得個性化的產品需求在低成本的情況下得以匯聚和展示，比如：“粉絲經濟”“網紅產品”等“長尾”商品可以實現收益的邊際遞增，流量熱度加持能夠吸引更多用戶消費，小市場也會因用戶集聚而轉變為大市場。

五、制造業低碳發展的耦合協調模型分析

本部分首先從數字經濟系統推動其他系統低碳發展角度進行了理論分析，其次介紹了五個子系統的代表指標，在利用熵權法計算各系統得分的基礎上，最后利用耦合協調模型對制造業低碳經濟系統耦合協調等級進行了數據分析。

1.碳經濟—數字經濟—產業結構—能源消費結構—生態約束系統之間耦合協調機理分析

碳經濟—數字經濟—產業結構—能源消費結構—生態約束系統五個系統之間相互作用和制約，共同推動制造業低碳發展。產業結構系統作為制造業的“骨架”，很大程度上決定著制造業的低碳化水平。碳經濟系統是對經濟發展和碳排放強度的形象刻畫，代表制造業低碳化水平發展與經濟發展水平。數字經濟則是推動制造業低碳發展的有力工具，將以低碳技術撬動整個制造業低碳系統的發展。產業結構比例協調，產業結構高級化和合理化程度越高，低碳產業占比越高，產業碳排放量會越少。能源消費結構是制造業的“食糧補給”，若使用的化石能源占比較多、清潔能源占比較少，就會加大碳排放量。生態約束系統是對上述系統的一個強有力的環境承載力制約。

各系統之間的作用路徑和關系較為復雜，本文主要以數字經濟系統作為出發點，考察數字經濟如何推動制造業低碳發展。數字經濟系統以綠色清潔的數字技術優勢對產業結構系統和能源消費結構系統進行實現低碳化改造，表現為對產業結構的高級化推動和對能源消費效率的提升作用。數字經濟系統對產業結構和能源消費結構系統的低碳化改造將會提升生態系統的環境承載力，同時生態約束系統會對產業結構系統和能源消費結構系統產生反向約束作用，推動兩系統不斷更新使用低碳數字技術，實現以數字經濟助推制造業低碳發展的良性循環目標。

2.指標建立和數據來源

(1)指標建立。為了體現碳經濟—數字經濟—產業結構—能源消費結構—生態約束系統的各自獨立性與系統之間的制約性，文章借鑒李志國等人的做法〔31〕，共選取了五個子系統，每個子系統包含兩個系統要素，共45個代表變量，具體數據詳見表1。

(2)耦合協調模型的建立。耦合協調模型能夠體現各系統之間的相互作用程度，并且能夠確定系統之間是高水平促進還是低水平制約。五個子系統的耦合協調度分析能夠確定制造業低碳化水平的協調程度，并且能夠為制造業低碳發展提供方向借鑒。假設A、B、C、D、E分別代表五個子系統，耦合協調度模型的確立過程如下：

CABCDE=5×[(XA·XB·XC·XD·XE)/(XA+XB+XC+XD+XE)5]1/5

(1)

DABCDE=(CABCDE×TABCDE)1/5

(2)

TABCDE=αXA+βXB+γXC+ρXD+μXE

(3)

表1 中國制造業耦合協調子系統的構建情況

數字經濟系統數字基礎設施水平數字技術應用與創水平移動電話普及率(部/百人)正向互聯網普及率(%)正向移動電話交換機容量(萬戶)正向長途光纜線路長度(萬公里)正向網站數(萬個)正向互聯網寬帶接入用戶(萬戶)正向數字電視用戶數(萬戶)正向電信業務總量(億元)正向高技術產品出口額(億美元)正向技術市場成交額(億元)正向軟件業務收入(萬元)正向軟件產品收入(萬元)正向規模以上工業企業有R&D活動企業所占比重(%)正向規模以上工業企業R&D項目經費內部支出(億元)正向規模以上工業企業新產品開發經費支出(億元)正向規模以上工業企業有效發明專利數(件)正向

式(1)中CABCDE表示五個子系統的耦合度值，取值范圍在0和1之間，越接近1表示該系統的耦合度值越高，系統之間的相互作用越強；XA，XB，XC，XD和XE分別表示產業結構系統、能源消費結構系統、生態約束系統、碳經濟系統和數字經濟系統的熵權法得分。DABCDE表示系統的耦合協調度值，取值在0—1之間，越接近1表示系統的耦合協調度水平越高，子系統之間形成相互促進的良好發展關系。TABCDE表示五個子系統的綜合評價指數，為避免主觀性，系數采取客觀賦權的方法。

為了表示制造業低碳發展系統的耦合協調程度，本文借鑒葛鵬飛等人的做法，將耦合協調度值劃分為10個等級和四類水平區域〔32〕，具體劃分標準見表 2。如果系統得分處于等級9或10，表示該系統處于高水平相互促進的良好發展狀態，也說明各子系統之間的良好相互作用為制造業低碳發展找尋了一種綠色化的實現路徑，高水平推動了制造業的低碳發展。

表2 耦合協調度等級劃分標準

3.制造業低碳發展的耦合協調度分析

(1)碳經濟—數字經濟—產業結構—能源消費結構—生態約束系統的耦合協調度分析。由制造業耦合協調度的變化趨勢來看，可將2000—2019年的耦合協調度值的變化劃分為三個階段。一是2000—2006年的“倒U”形發展，二是2006—2011年的“尖峰式”發展，三是2012—2019年的穩步上升階段。具體來看，從2000—2006年系統的耦合協調度值等級基本處于中度耦合協調區，耦合協調度等級處于等級3和等級5之間，即處于中度失調和瀕臨失調的水平，說明在這一時期，制造業的低碳發展基本處于低水平制約的境地，各系統處于低碳發展較低的水平并且相互制約了其他系統的發展。2007—2011年的耦合協調等級基本屬于中度耦合協調的三個等級，但是系統之間的協調發展關系不穩定，說明制造業尚未形成低碳發展的良好互促態勢。2012年之后耦合協調度等級實現逐級攀升，在2014年達到等級8，之后由等級9升至等級10，實現由中級協調到優質協調的良性發展態勢，實現了由高度耦合協調水平向極度耦合協調水平的跳躍，表明我國制造業低碳發展水平正處于各系統相互促進的良好發展局面。

表3 制造業低碳發展的耦合協調度數值及等級

(2)子系統縮減以對比耦合協調度值。為使表述簡化，令X1代表碳經濟—生態約束兩系統的耦合協調度變化，X2表示碳經濟—產業結構—能源消費結構的三系統耦合協調度變化，X3表示去掉數字經濟系統的剩余四個子系統的耦合協調度變化，X4是五系統耦合協調度值變化。文章還將碳經濟—產業結構—能源消費結構—生態約束系統的四系統耦合協調度縮減為碳經濟—生態約束兩系統，以驗證產業結構和能源消費結構對制造業低碳發展的重要影響作用。在第一階段(2000—2007年)的X3基本上高于X1，在這一時期忽略這兩個系統的影響作用會低估制造業的低碳化協調發展水平。第二階段(2008—2014年)X1高于X3，可能在這一階段產業結構和能源消費結構存結構性矛盾突出，在第三階段(2015—2019年)，X1的值要低于X3，說明第三階段能源消費結構和產業結構的優化取得了較大的進步，明顯使得制造業低碳發展的耦合協調水平上升。

為了分析生態約束系統的制約作用，文章去掉生態約束系統，得到碳經濟—產業結構—能源消費結構的三系統X2。第一階段(2000—2004年)，系統X2的值要高于X3，不考慮生態系統制約作用此時期會高估耦合協調度的值，說明這個階段的生態環境問題還比較突出，與低碳發展主題不相符；第二階段(2005—2016年)，系統X2數值偏低，生態治理有所改善，對環境的重視程度提高，所以加入生態約束系統耦合協調度值會有更好的改善；第三階段(2017—2019年)X2的值偏高，說明此時加入生態系統會降低系統的耦合協調度的值，此時期的生態環境的保護力度略滯后于產業結構升級和能源消費結構優化，應著重加強環境保護增強其承載力。

數字經濟對制造業低碳發展系統的協調作用的貢獻可對比X3和X4獲得。總體而言，對比上述系統增減變動，X3與X4差距較小，在2006年之后接近重合，驗證數字經濟可作為技術工具推動制造業低碳發展，但根本動力在于產業結構和能源消費結構的變化。加入數字經濟系統能夠提升制造業低碳發展系統的協調水平，尤其是在2011年之后，我國網民規模增速趨于平緩，技術進步和應用創新有了較大進步，隨著我國新型數字基礎設施的建設和數字技術的應用，產業數字化水平不斷提升，對制造業低碳發展的影響越來越顯著。

六、中國制造業低碳發展的路徑選擇

制造業低碳發展是在推進制造業高質量發展的同時兼顧其增長的綠色低碳屬性，其低碳發展是涵蓋產業結構升級、能源消費結構優化、數字技術推動、低碳市場建設和政府政策支持等多方面的協同式和系統化發展過程。

1.加快制造業產業結構低碳轉型

我國工業化進程采取的是壓縮式的工業化道路，在發展過程中出現了產業結構比例與低碳型產業結構水平不相適應的情況。具體而言，我國第三產業相較于發達國家第三產業比重仍偏小，美國碳達峰時服務業增加值占GDP的比重為73.9%，巴西為61.3%，日本是71.6%，2019年中國服務業增加值占GDP的比重為53.9%，低于相關國家實現碳達峰時服務業增加值比重。且中國工業增加值占比仍較高，工業碳排放比重高于世界平均水平約10個百分點〔33〕。所以，加快制造業產業結構轉型升級是工業碳減排的重要舉措。首先，關注碳排放量的行業異質性問題，針對不同產業碳排放量大小制定不同的減排規劃，避免“一刀切”將部分企業的發展路子堵死。淘汰高耗能、高污染和低效益的落后企業，對一些高碳排放的企業的生產過程實行技術改造，加大對“三廢”的回收利用率。其次，發展環保產業勢在必行。我國存在低碳減排的大量需求，且在新一代數字技術支持下，環保產業迎來重要發展機遇期。要積極抓住市場需求，加強環保產業的技術創新與融資機制創新，增強環保產業的盈利水平和對其他產業綠色化轉型的帶動作用，共同推進我國環保產業發展和制造業綠色化轉型。

2.推進制造業能源消費清潔化轉型

以煤炭為主的能源消費結構，對于我國制造業實現低碳發展壓力巨大，加快能源消費結構轉型替代迫在眉睫，應積極提高能源使用效率。我國制造業當中的一些高碳排放的產業如鋼鐵、石化、金屬冶煉行業等在生產過程中對余熱利用不足，產生較大的資源浪費，加強數字技術對制造業生產流程中重要碳排放節點的設備改造，提高生產流程中產生的固體廢棄物回收利用率，實現全生產過程和排放環節的資源利用效率躍升。同時，在保障能源安全前提下，發展新能源產業加速能源消費結構的轉變。為加快減排目標的實現，可利用我國西部地區豐富的自然資源，積極發展以光伏發電、風力發電、水力發電、生物質能等為代表的新能源產業，加快對傳統高碳能源的替代。還值得關注的是新能源產業市場競爭激烈，技術更新周期短，應加大政府的政策支持力度，同時避免過度投資造成資源浪費，尋求創新性的投融資方式，這些都將為新能源產業大力發展帶來更多活力。

3.數字技術加速推動制造業低碳發展

數字經濟與低碳經濟是當今社會存在的兩種重要的經濟形態，實現數字經濟與低碳經濟融合發展將會為我國低碳經濟發展帶來諸多發展機遇。首先，推動數字技術在制造流程中的應用，精準匹配制造業生產過程所用資源，數字化匹配要素使用數量和改進生產工藝，提高能源的利用效率。其次，積極構建制造業低碳發展的數字平臺，利用數字平臺為現實空間與虛擬空間信息融合、供需雙方信息交互和共享等，縮減低碳改造的生產交易成本。再次，利用大數據和云計算等數字技術建立碳排放檢測網絡，完善對高耗能產業的碳排放監測體系和對生態系統碳匯的碳負排放核算體系，實現碳排放數據化實時管理。最后，加強數字技術在核心碳技術攻堅方面的作用，推進前沿低碳技術攻關，培養數字技術和碳技術復合型人才，推動高校增開相關交叉學科專業。

4.完善有利于制造業低碳發展的市場驅動機制

我國低碳經濟起步較晚，低碳市場體系建設尚在完善之中，相關制度體系仍待建設。首先，依靠市場內生驅動力并輔以政府政策支持。市場機制的完善和發展將會為有發展潛力和競爭活力的企業提供施展的平臺。碳排放權交易、節能量交易、用能權交易、合同能源管理、碳配額、綠色證書等經濟政策工具是對現有低碳市場機制的重要內容完善，依靠市場配置低碳資源的方式，既激勵市場主體主動減排，又實現了資源在企業之間的靈活調配。其次，要加強對新能源產業和環保產業的投融資機制建設。加大銀行對低碳產業和制造業低碳化改造的信貸支持，鼓勵創新投融資方式，推動與低碳產品相關的金融產品的供給。最后，加快構建促進低碳發展的體制機制。我國現行法律法規中仍存在著制度間缺乏協調、存在與“雙碳”目標不相適應的內容和部分關鍵領域調控制度缺失的問題。因此，要加強體制機制間的協調實現企業減負，還要注意制度覆蓋范圍的公平性，實現在碳交易市場中不同市場主體間的平等競爭。

七、結論

利用我國2000—2019年制造業碳排放量的相關數據，得出我國制造業碳排放量總體不斷上升，碳排放強度呈現遞減的趨勢。文章運用耦合協調模型建立了碳經濟—數字經濟—產業結構—能源消費結構—生態約束系統的耦合協調模型，通過機理分析闡述了數字經濟系統推動能源消費結構和產業結構系統以實現制造業低碳發展的作用路徑，并測算系統耦合協調度得到制造業低碳化協調發展水平實現了由中度失調到優質協調的攀升，制造業子系統實現了由低水平相互制約向高水平相互促進的發展態勢的轉變。基于制造業低碳發展的耦合協調子系統的相互作用關系，得出生態系統對其他子系統具有約束作用，并且數字經濟系統在促進子系統耦合協調水平提升扮演重要角色。據此，提出通過加快制造業產業結構轉型、推進能源消費向清潔化方向發展、利用數字技術加速低碳產業發展、加快完善低碳市場驅動機制建設等路徑，共同推動我國制造業低碳轉型和綠色低碳社會建立。