碳中和目標下黃河流域全要素碳生產率時空演化研究

馬明娟　殷文琦　吳亞齊等

關鍵詞：碳中和；碳生產率；全要素碳生產率；Ｍａｌｍｑｕｉｓｔ 指數；高質量發展；黃河流域

中圖分類號：ＴＭ７１５；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０１．００３

引用格式：馬明娟，殷文琦，吳亞齊，等．碳中和目標下黃河流域全要素碳生產率時空演化研究［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（１）：１２－１８．

０ 引言

２０２０ 年９ 月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論會上宣布，中國二氧化碳排放量力爭于２０３０ 年前達到峰值，努力爭取２０６０ 年前實現碳中和。碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統變革，其愿景與高質量發展目標高度協同，對重構價值鏈、產業鏈、創新鏈，推動后疫情時代經濟社會全面綠色轉型至關重要。提升碳生產率是實現碳達峰、碳中和的有效手段，以溫室氣體凈零排放為指向，實現國內產業綠色轉型革新，能有效緩解我國經濟發展面臨的環境容量限制壓力，突破經濟增長的局限［１］ 。黃河流域屬于能源流域，煤炭、石油、天然氣和有色金屬資源豐富，煤炭儲量占全國５０％以上，是重要的能源、化工、原材料和基礎工業基地，但流域經濟發展過度依賴消耗性資源投入，粗放式經濟增長使得碳排放量激增，是我國資源環境壓力最大且增長最快的地區之一［２－３］ 。低碳經濟是支撐實現生態文明和高質量發展的經濟形態，碳生產率表征的是單位二氧化碳水平下的ＧＤＰ 產出，是刻畫綠色生產率的重要指標，是連接經濟增長與環境保護的“橋梁”，提升黃河流域的碳生產率不僅有助于實現“雙碳”目標和經濟增長的共贏，而且能提升黃河流域生態環境的支撐能力。

對二氧化碳排放來源的追溯是碳排放治理的基礎和前提［４－６］ 。近年來，如何提升碳生產率已成為碳排放治理的熱點問題，相關研究聚焦于碳生產率的內涵界定［７］ 、測算方法［８－９］ 、收斂性與影響因素分解［９］ 、碳生產率與經濟增長的關系等［１０－１１］ 。在內涵界定方面，１９９３ 年Ｋａｙａ 首次提出“碳生產率”的概念［１２］ 。從經濟學角度分析，碳生產率將“碳”作為一種隱含在能源與物質產品中的要素投入，在一定技術水平下以最少的碳資源投入獲得最大產出，反映單位二氧化碳排放產生的經濟效益。“碳排放空間”作為２１ 世紀重要、稀缺的戰略資源，可以像勞動、資本等投入要素一樣進行交換［１３］ 。碳生產率在數學表達式上與碳強度互為倒數，其一般性研究范式是在碳生產率測算的基礎上考察其影響因素及其分解，進而探求低碳治理的潛在空間與驅動力［６，１４］ 。目前，大部分學者基于其基本內涵、從單要素或全要素的角度測算國家層面的碳生產率，其中全要素計算方法綜合考慮了要素生產效率、投入要素之間的替代效應和隨機因素的影響，得到學界的廣泛認可［１５］ 。也有學者提出利用方向性距離函數測算碳生產率以彌補生產狀況與遠期應用的不足［１６］ ，既能有效刻畫現有技術進步條件下的低碳治理成效，又能更好地反映優化環境規制之后碳排放治理與經濟增長之間的協調性［１７－１８］ 。對碳生產率影響因素分解的研究，在理論層面上尚未形成系統的研究框架，經驗研究多采用多維分解技術、非參數方向距離函數、ＬＭＤＩ 分解法、拉氏分解法、平均迪氏指數法等［９，１９］ ，盡管研究視角、對象不同，但是學者們普遍認為人均ＧＤＰ、技術進步、能源消費結構、產業（行業） 結構變動、自主創新、環境規制顯著影響碳生產率［２０－２１］ 。

綜上，一方面，國內外學術界對于碳生產率的研究多集中于“一帶一路”沿線國家，以及我國東部沿海地區、京津冀、長江流域等中宏觀尺度，還有具體的微觀行業，如旅游業、制造業、服務業等，鮮有對黃河流域碳生產率的系統研究與量化分析；另一方面，國內學術界對全要素碳生產率的研究尚處于探索階段，而單一要素研究忽略了多種要素的協同效應，難以演繹其動態演進規律。黃河流域與我國重要水源涵養區、生態敏感脆弱區在地理位置上高度重合，域情、責任與生態地位特殊，但流域內存在土地荒漠化、水土流失，以及森林、草地、濕地等生態系統功能弱化等問題，導致生態碳匯儲量下降。基于此，本文從節能減排和ＧＤＰ 提升的雙重視角，計算黃河流域九省（區）碳生產率和全要素碳生產率以刻畫其時空演化軌跡，對全要素碳生產率的影響因素進行分解，尋求碳生產率的提升策略，以期為協調經濟增長與碳減排的關系，制定黃河流域低碳綠色發展戰略和政策提供參考。

１ 流域能源開發與利用狀況

黃河流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、山西、陜西、河南、山東九省（區）。黃河流域為能源流域，形成了“上游水電、中游煤炭、下游石油”的能源分布格局，目前煤炭經濟可采量和煤炭產量均居全國首位。黃河流域是我國重要的化工、原材料和基礎工業基地，工業污染突出、碳排放治理難度大，存在能源綜合效率不高的問題，尤其是中上游能源開發與生態保護矛盾突出。在水資源與碳中和雙重約束下，如何提升黃河流域碳生產率、實現能源－經濟－環境協同發展，是改善流域生態環境和實現低碳高質量發展的關鍵。

２ 研究方法

２．１ 測度方法

２．１．１ 碳排放量的計算

參考聯合國政府氣候變化專門委員會（ＩＰＣＣ）的碳排放量計算方法，將能源消費總量轉換為標準煤后，根據每種能源的碳排放系數核算各省（區）的碳排放量，計算公式為

２．２ 指標選取

基于ＤＥＡ－Ｍａｌｍｑｕｉｓｔ 的全要素碳生產率模型的評價指標包含投入要素和產出要素，見表１，參考已有文獻［１１，１３］ ，選取的投入指標包括資本存量、勞動力投入，選取的產出指標為ＧＤＰ 總量和ＣＯ２排放總量。所采用的數據來源于２００７—２０１７ 年《中國能源統計年鑒》《中國統計年鑒》以及相關年份各省（區）統計年鑒，根據國家數據生產總值指數進行可比價調整。

３ 實證分析

實證分析時段為２００７—２０１７ 年，對象為黃河流域九省（區）。黃河流域按照地形與特征劃分為上游、中游、下游，其中：內蒙古托克托縣河口鎮為上中游分界點。河南鄭州桃花峪為中下游分界點。為方便統計數據，本文所述的上游地區包括青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古，中游地區包括山西、陜西，下游地區包括河南、山東。

３．１ 碳生產率的時空演化

２００７—２０１７ 年黃河流域各省（區）碳生產率見表２，上游、中游、下游碳生產率空間分布情況見圖１。

總體來看，隨著人均ＧＤＰ 的快速增長，九省（區）的碳生產率整體上呈平穩上升趨勢，均值由２００７ 年的０．１２ 萬元／ ｔ 增長到２０１７ 年的０．４６ 萬元／ ｔ，增幅高達２８３．３％。這與我國實施一系列應對氣候變化、調整經濟結構和轉變發展方式的相關舉措緊密相關。黃河流域地域遼闊，受經濟發展水平、自然資源條件、產業結構、環境規劃等諸多因素的綜合影響，２００７—２０１７ 年碳生產率區域異質性明顯。對比而言，下游的碳生產率高于上中游，而上游內部出現了較為明顯的分化現象，表現為四川的碳生產率較高，而寧夏、內蒙古的碳生產率一直較低，且增長緩慢。中游山西、陜西的碳生產率差異較大，陜西的碳生產率約為山西的２．４ 倍，并且陜西的碳生產率始終在以較快的速度追趕下游。下游的碳生產率在研究期內一直維持在較高狀態，均值為０．４０ 萬元／ ｔ，并且２０１３ 年下游的碳生產率均值就已經達到２０１７ 年九省（區）的平均水平。

究其原因：一是碳生產率與九省（區）人均ＧＤＰ變化為正相關關系，而上游、中游、下游的人均ＧＤＰ 差異顯著。當經濟發展水平相對較低時，人均ＧＤＰ 較低，碳生產率增速緩慢，一旦人均ＧＤＰ 升高，碳生產率上升速度就會加快。從人均ＧＤＰ 與全國平均水平的對比來看，２０１７ 年山東高于全國平均水平，河南、山西、陜西、寧夏和青海達全國平均水平的６０％ ～９０％，甘肅為５０％左右。二是我國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦，決定了煤炭長期處于能源消費結構中的主體地位。我國約有５０％的煤炭資源分布在黃河流域，并且主要集中在上中游，國家規劃建設的１４ 個大型煤炭基地主要位于黃河中上游，隨著能源戰略重心西移，山西、陜西、內蒙古、寧夏四省（區）的煤炭開發強度不斷增大，碳排放量激增，環境承載力壓力增大，經濟增長與環境保護的矛盾突出。

３．２ 全要素碳生產率的時空演化及其影響因素

利用ＤＦＡＰ２．１ 軟件計算得到２００７—２０１７ 年九省（區）考慮碳排放要素的全要素碳生產率的變化率，見表３。

整體來看，九省（區）的全要素碳生產率雖有波動但整體處于較為平穩的增長態勢。２００８—２００９ 年，大部分省（區）的全要素碳生產率短暫小幅下降，主要是世界經濟受２００８ 年全球金融危機的影響而出現大的波動，對我國投資驅動的經濟增長產生沖擊，ＭＬ 指數發生下降，而隨后在供給側改革政策等一系列宏觀經濟政策的引導下，我國通過加快產業結構調整和轉變經濟發展方式，促進了經濟平穩、較快的增長，ＭＬ 指數開始有了一定程度的回升。從空間分布特征來看，上游、中游、下游的全要素碳生產率具有一定的區域異質性，呈現下游高于中上游的增長格局，中游增長較最為明顯，是較好的“追趕者”。下游的全要素碳生產率指數除個別年份外均大于１，表明下游經濟發展較為樂觀，科學技術水平不斷上升，要素配置結構較為合理，能源效率不斷提高，碳排放量降低。相比而言，中游的全要素碳生產率呈震蕩增長的趨勢，且低于下游，說明中游經濟發展水平相對較低，生產要素的質量和使用效率有待提高，仍要大力推動新舊動能的轉換進程，加強節能減排政策的實施力度，破解傳統資源型省份的轉型發展之困。上游全要素碳生產率低于１ 的年份較多，說明上游要素配置結構欠佳、能源利用效率不高，經濟增長主要依靠生產要素高投入、高消耗的粗放型方式，技術進步緩慢和生產力水平低導致全要素碳生產率較低，碳排放治理難度大，今后需要進一步優化產業能源結構，合理布局生產力。

采用ＤＦＡＰ２．１ 軟件對２００７—２０１７ 年九省（區）全要素碳生產率的變化率進行分解，結果見表４。

從分解項來看，研究期內黃河流域技術效率變化率和技術進步變化率的均值分別為１．００８、１．０２５，說明全要素碳生產率年平均增長３．３％，技術效率和技術進步的年平均增長率分別為０．８％和２．５％，即技術效率和技術進步對黃河流域全要素碳生產率的增長分別貢獻了０．８％和２．５％。可見，全要素碳生產率增長是技術效率和技術進步共同改善的結果，而技術進步是黃河流域全要素碳生產率增長的主要驅動力。究其原因，在“十一五”至“十三五”時期，九省（區）積極貫徹國家出臺的“技術創新推進技術進步”的相關政策措施，技術進步和技術效率都得到了一定程度的改善和提升，促進了經濟綠色低碳發展。分區域來看，上游、中游、下游全要素碳生產率的年平均增長率分別為０．６％、２．５％和６．９％，其影響因素和變動原因各有差異。上游的技術效率提升較為明顯但技術進步緩慢，屬于技術效率拉動型，說明上游地區要素組合、管理等因素帶來的效率改善作用較大，但在技術改進和變革創新方面欠佳。中游也屬于技術效率推動型，技術進步的作用稍弱。事實上，上中游屬于經濟發展水平中等和相對滯后的區域，粗放型經濟增長嚴重依賴資源能源消耗，引致的ＣＯ２ 排放量較高，并沒有成為“技術創新者”。因此，上中游應該結合自身資源稟賦和生產要素的比較優勢，學習先進地區的技術經驗，通過創新技術應用促進能源使用效率的提升，全面提升全要素碳生產率。相比而言，下游經濟較為發達，全要素碳生產率年平均增長６．９％，技術效率年平均提升３．２％，技術進步年平均提升３．６％，屬于技術進步和技術效率共同推動型區域。這說明下游經濟發展趨向資源集約和環境友好，通過技術創新推動了最優生產前沿向外移動，促進了全要素碳生產率的提高，是黃河流域經濟增長的主要貢獻區域。

４ 結論與建議

４．１ 結論

本文系統分析了黃河流域九省（區）２００７—２０１７年碳生產率和全要素碳生產率的時空演化格局及其影響因素，主要結論如下：

１）從時間維度上看，２００７—２０１７ 年九省（區）碳生產率隨著人均ＧＤＰ 的快速增長而平穩上升，增幅高達２８３．３％，這是我國長期在環境治理上不斷加大投資和相關政策實施的結果。從空間維度上看，上游、中游、下游的碳生產率均值分別為０．２７ 萬、０．２８ 萬、０．４０ 萬元／ ｔ，呈現下游明顯高于中游、中游略高于上游的空間分布格局。

２）受金融危機、供給側改革等經濟發展節點性事件的影響，２００７—２０１７ 年九省（區）全要素碳生產率增長緩慢，維持在１．０００ 左右。從空間維度上看，受經濟發展和資源稟賦的影響，上游、中游、下游的全要素碳生產率均值分別為１．００６、１．０２５、１．０６９，呈現“下游顯著高于中游、中游略高于上游”的空間演變格局，下游在推動黃河流域碳生產率提升上發揮著“示范者”和“引領者”作用。

３）將全要素碳生產率的變化率分解為技術效率變化率和技術進步變化率，研究期內全要素碳生產率年平均增長３．３％，技術效率和技術進步年均增長率分別為０．８％和１．６％，說明全要素碳生產率的提升依賴于進步效率和技術進步的同時改善，且技術進步是主要驅動力。

４）從影響因素來看，黃河上中游技術效率提升較為明顯但技術進步緩慢，屬于技術效率拉動型區域，這說明技術進步是上中游實現低碳高質量發展的關鍵。下游屬于技術進步和技術效率共同推動型區域，今后仍需從技術效率提升和技術進步入手全面提升全要素碳生產率，實現經濟增長和環境保護的“雙贏”。

４．２ 建議

１）創新體制機制、推廣低碳發展模式。碳中和不僅是技術問題，而且是經濟和社會平衡發展的綜合性問題。“十四五”時期九省（區）應從低碳城市規劃、綠色工業體系創建、碳匯建設、碳金融激勵、碳交易市場建設、環境規制等方面創新體制機制，營造契合“雙碳”目標的政策環境。應加強減污降碳頂層設計，科學設置階段性的減排目標，積極參與全國性碳市場交易，有序建立企業碳補貼、碳交易規制，大力培育公眾的節能減排意識，加快資源節約型社會建設，搭建“政府－企業－市場－居民”的協同減排機制，將節能減排轉化為企業和各類社會主體的內在要求。

２）立足低碳技術創新、加快能源結構調整。九省（區）產業發展具有資源性、高耗能、高排放的特征。據綠色和平組織測算，水資源約束下碳排放量的最小值約為１９．６０ 億ｔ，比“碳中和”要求的１６．３３億ｔ 超出２０．０５％［１７］ 。要想在水資源約束條件下實現雙碳目標，必須立足低碳技術創新，加快能源結構調整。九省（區）應重視技術進步和技術效率對碳生產率提升的作用，加強低碳技術國際交流與合作，吸收先進技術并改造創新為己所用，強化低碳生產工藝和節能環保技術的跨區域協作，推進可再生技術發展和儲能技術改進，通過技術進步調整能源結構，突破經濟增長瓶頸。

３）加強區域一體化合作、提升要素配置效率。九省（區）的碳生產率和全要素碳生產率空間差異較大，應充分考慮自身經濟發展條件和資源稟賦差異，因地制宜，審慎施策。通過流域一體化發展打破各省（區）之間的行政壁壘，在生態保護與經濟增長方面形成聯動協同機制，讓資源、人才、資本、技術、信息等要素得到高效、優化的配置，提高要素的綜合利用效率，形成經濟發展的規模效應，推動減污降碳協同增效。同時，應發揮下游的示范引領作用，促進流域內生產要素的空間互動和優化重組，通過充分發揮空間互動效應促進九省（區）協調發展，縮小區域間發展差距。

【責任編輯 趙宏偉】