技術(shù)進(jìn)步、結(jié)構(gòu)變動(dòng)與制造業(yè)的二氧化碳排放強(qiáng)度

技術(shù)進(jìn)步、結(jié)構(gòu)變動(dòng)與制造業(yè)的二氧化碳排放強(qiáng)度

一、問(wèn)題的提出2009年11月，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議提出2020年單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降40％至45％，并作為約束性指標(biāo)納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃，根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》，“十二五”期間，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重提高到11.4％，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳排放分別降低16％和17％，制造業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，同時(shí)也是耗能大、碳排放量大的行業(yè)，制造業(yè)的減排是我國(guó)減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分，因此研究制造業(yè)的二氧化碳排放強(qiáng)度變動(dòng)主要影響因素具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)外的眾多學(xué)者都對(duì)碳強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)因素展開(kāi)了研究。Nag分析了印度的電力行業(yè)的碳強(qiáng)度變動(dòng)趨勢(shì)，并發(fā)現(xiàn)電力行業(yè)的碳強(qiáng)度變動(dòng)對(duì)總體碳強(qiáng)度變動(dòng)的貢獻(xiàn)率達(dá)百分之四十，同時(shí)他還分析了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、結(jié)構(gòu)變動(dòng)、能源效率對(duì)碳強(qiáng)度的影響[1]157-166[2]441-461；Luukkanen利用完全分解模型對(duì)亞洲國(guó)家的碳強(qiáng)度進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)亞洲國(guó)家的碳強(qiáng)度在20世紀(jì)90年代呈上升趨勢(shì)[3]281-292；Greening利用Divisia指數(shù)分解方法分析了OECD國(guó)家制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的碳強(qiáng)度[4]1-30[5]153-178；Fisher-Vanden發(fā)現(xiàn)深入的市場(chǎng)化改革會(huì)使得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而有利于碳強(qiáng)度的下降[6]27-62；Bhattacharyya和Ussanarassamee利用LMDI方法分析了泰國(guó)在1981至2000年間的碳強(qiáng)度的變動(dòng)原因，發(fā)現(xiàn)能源強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)碳強(qiáng)度的影響程度是不同的[7]765-781；Zhang發(fā)現(xiàn)高度集中的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制是影響電力行業(yè)碳強(qiáng)度的主要原因[8]451-465；范英分析了我國(guó)在1980至2003年間的碳強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)因素，發(fā)現(xiàn)一次能源的結(jié)構(gòu)變動(dòng)使碳強(qiáng)度提高，第二產(chǎn)業(yè)對(duì)碳強(qiáng)度變化起著重要作用[9]683-691；Giblin發(fā)現(xiàn)愛(ài)爾蘭的新碳稅會(huì)導(dǎo)致碳強(qiáng)度降低3.6％至3.8％[10]1404-1411；Zhang利用結(jié)構(gòu)分解方法研究了我國(guó)在1992至2006年間的碳強(qiáng)度變動(dòng)的原因，發(fā)現(xiàn)1992至2002年的碳強(qiáng)度的主要驅(qū)動(dòng)因素是能源效率，而2002年至2006年的碳強(qiáng)度主要驅(qū)動(dòng)因素則是能源結(jié)構(gòu)[11]2399-2405；Fang研究了影響碳強(qiáng)度的關(guān)鍵性因素，測(cè)算了一次能源消費(fèi)量、煤炭所占份額、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及技術(shù)進(jìn)步對(duì)碳強(qiáng)度的影響，并分地區(qū)進(jìn)行了比較分析，他發(fā)現(xiàn)產(chǎn)出效率與技術(shù)進(jìn)步有利于碳強(qiáng)度的降低，能源結(jié)構(gòu)需要調(diào)整以適應(yīng)中國(guó)碳強(qiáng)度減排目標(biāo)[12]109-117；Hatzigeorgiou研究了1997年至2007年間希臘的國(guó)內(nèi)總產(chǎn)出、能源強(qiáng)度與碳強(qiáng)度的因果關(guān)系[13]1377-1385；Zheng利用1999年至2007年面板數(shù)據(jù)，研究了出口貿(mào)易對(duì)中國(guó)碳強(qiáng)度的影響，結(jié)果顯示大量的出口貿(mào)易不利于中國(guó)碳強(qiáng)度的下降，但工業(yè)各行業(yè)間存在著差異，此外生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和FDI也是重要的影響因素[14]2688-2698；陳詩(shī)一對(duì)中國(guó)的碳強(qiáng)度變動(dòng)原因進(jìn)行了研究，認(rèn)為能源強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)、工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整都對(duì)碳強(qiáng)度的下降起到了積極作用，但是能源強(qiáng)度是最主要且直接的決定因素[15]124-143；何建坤研究了在1990至2005年間我國(guó)碳強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)因素，其中技術(shù)節(jié)能的貢獻(xiàn)率約為56％，結(jié)構(gòu)節(jié)能的貢獻(xiàn)率44％，而要完成2020年的碳減排目標(biāo)，技術(shù)節(jié)能的貢獻(xiàn)約為43％，結(jié)構(gòu)節(jié)能的貢獻(xiàn)約為37％，能源結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)率為20％[16]9-17；王素鳳利用1995～2009年間中國(guó)華東地區(qū)的數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)了能源價(jià)格與碳強(qiáng)度的內(nèi)在關(guān)系，結(jié)果顯示能源價(jià)格對(duì)碳強(qiáng)度為負(fù)相關(guān)，但不同地區(qū)的能源價(jià)格對(duì)碳強(qiáng)度的影響程度不同，能源價(jià)格高的地區(qū)其碳強(qiáng)度較小[17]81-84[18]922-927；虞義華、鄭新業(yè)等利用1995至2007年中國(guó)省際面板數(shù)據(jù)，測(cè)算了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)碳強(qiáng)度的影響程度，研究表明人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與碳強(qiáng)度存在“N”形關(guān)系，第二產(chǎn)業(yè)比重變動(dòng)與碳強(qiáng)度變動(dòng)趨勢(shì)一致[19]72-81。在研究?jī)?nèi)容上，已有的研究主要關(guān)注我國(guó)總體的碳強(qiáng)度變動(dòng)(范英，2007；Zhang，2009；Zheng，2011；何建坤，2011；陳詩(shī)一，2011；虞義華、鄭新業(yè)等，2011)；在研究方法上主要使用的是指數(shù)分解法(范英，2007；Zhang，2009)與面板數(shù)據(jù)分析方法(Zheng，2011；陳詩(shī)一，2011；虞義華、鄭新業(yè)等，2011)。本文在已有文獻(xiàn)的研究基礎(chǔ)上，借鑒了范英(2007)以及何建坤(2011)等的研究成果，利用改進(jìn)的指數(shù)分解模型，進(jìn)一步分析制造業(yè)的二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)。與以往研究成果不同的是，本文更加關(guān)注技術(shù)進(jìn)步、行業(yè)結(jié)構(gòu)及能源結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響程度，此外本文還測(cè)度了三種因素的交互效應(yīng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響程度。二、研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源(一)研究方法本文借鑒了“轉(zhuǎn)換份額分析”(Shift-ShareAnalysis)的模型[20]393-411[21]427-448，對(duì)制造業(yè)碳強(qiáng)度的變化率進(jìn)行了分解，和LMDI方法不同[22]867-871，這種模型還包括各種影響因素的交互效應(yīng)。二氧化碳排放強(qiáng)度(CI)是指當(dāng)年能源消費(fèi)的二氧化碳排放總量(Q[，c])與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的比值，它可以表示為能源強(qiáng)度(EI)與二氧化碳排放的綜合系數(shù)(CC)的乘積，其中二氧化碳排放的綜合系數(shù)的大小取決于能源消費(fèi)的品種構(gòu)成(何建坤，2011)。根據(jù)公式(7)，制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度變化率可以分解為如下七個(gè)效應(yīng)：第二行的第一部分是技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)，它度量了制造業(yè)各行業(yè)內(nèi)的能源強(qiáng)度變化對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)，這種效應(yīng)變動(dòng)的主要推動(dòng)力來(lái)自于制造業(yè)各行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新以及低碳技術(shù)推廣，也就是說(shuō)，技術(shù)進(jìn)步通過(guò)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和新的生產(chǎn)工藝兩種途徑使得單位產(chǎn)品的耗能量發(fā)生變化，直接決定著行業(yè)內(nèi)的能源強(qiáng)度的變化。第二行的第二部分是行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)，它測(cè)度的是制造業(yè)各行業(yè)產(chǎn)出結(jié)構(gòu)的變化對(duì)制造業(yè)總體二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)，這種效應(yīng)主要受到外部需求結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)整的影響。第二行的第三部分是能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)，它測(cè)度的是制造業(yè)各行業(yè)生產(chǎn)中的能源使用結(jié)構(gòu)的變動(dòng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)。第三行的第一部分是技術(shù)進(jìn)步與行業(yè)結(jié)構(gòu)的交互效應(yīng)，它測(cè)度的是技術(shù)進(jìn)步與行業(yè)結(jié)構(gòu)的綜合變動(dòng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)。第三行的第二部分是技術(shù)進(jìn)步與能源結(jié)構(gòu)的交互效應(yīng)，它測(cè)度的是技術(shù)進(jìn)步與能源結(jié)構(gòu)的綜合變動(dòng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)。第四行的第一部分是行業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)的交互效應(yīng)，它測(cè)度的是行業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)的綜合變動(dòng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)。第四行的第二部分是技術(shù)進(jìn)步、行業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)的交互效應(yīng)，它測(cè)度的是技術(shù)進(jìn)步、行業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)的綜合變動(dòng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的影響效應(yīng)。(二)數(shù)據(jù)來(lái)源本文選用了我國(guó)制造業(yè)中28個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(2000-2010)》、《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒(2009-2010)》，本文中所用的二氧化碳的數(shù)據(jù)不僅包括制造業(yè)總體的二氧化碳排放量，還包括制造業(yè)各個(gè)行業(yè)的二氧化碳排放量，其計(jì)算方法是根據(jù)一次能源的消耗量、平均低位發(fā)熱量、碳排放系數(shù)、碳氧化因子及二氧化碳與碳的分子量的比值的乘積累加和來(lái)估算其排放量，單位為萬(wàn)噸；能源強(qiáng)度是行業(yè)的二氧化碳排放量與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比值；行業(yè)結(jié)構(gòu)是各行業(yè)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值占制造業(yè)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重；能源結(jié)構(gòu)是指制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的一次能源煤、石油、天然氣所占的比重，其中國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值均以2005年的不變價(jià)格折算。三、測(cè)算結(jié)果及比較分析(一)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度變動(dòng)總體效應(yīng)分析在1999-2009年間，對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度影響最大的是技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)，然后是行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)和能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)，技術(shù)進(jìn)步、行業(yè)結(jié)構(gòu)及能源結(jié)構(gòu)的交互效應(yīng)的值偏小。通過(guò)將各種影響效應(yīng)的數(shù)值與當(dāng)年的制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的變動(dòng)率相比，可以得到各種影響效應(yīng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度變動(dòng)的貢獻(xiàn)率。如表1所示，技術(shù)效應(yīng)的平均貢獻(xiàn)率約為88.146％，行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)的貢獻(xiàn)率約為6.414％，能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)的貢獻(xiàn)率約為4.049％，技術(shù)進(jìn)步與行業(yè)結(jié)構(gòu)的交互效應(yīng)的貢獻(xiàn)率約為1.628％，其他交互效應(yīng)值很小，對(duì)制造業(yè)總體的二氧化碳排放強(qiáng)度影響較小?？梢?jiàn)，制造業(yè)各行業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新使得能源強(qiáng)度下降，這對(duì)制造業(yè)總體的二氧化碳排放強(qiáng)度下降的貢獻(xiàn)最大，這與陳詩(shī)一的研究結(jié)論一致；由于制造業(yè)行業(yè)中主要耗能行業(yè)的產(chǎn)值比重一直變化不大，加上制造業(yè)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)狀況沒(méi)有得到徹底改善，制造業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)以及能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)制造業(yè)總體的二氧化碳排放強(qiáng)度下降的貢獻(xiàn)較小。2000年至2009年間，制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的各種影響效應(yīng)值變化較大，2003年的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)貢獻(xiàn)率較小，這與該段時(shí)間的技術(shù)進(jìn)步狀況是相關(guān)的，其中2002新產(chǎn)品產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值的比重為14.835％，而2003年下降到13.596％；2004年和2009年的行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)率為負(fù)值，這是因?yàn)檫@兩年主要耗能行業(yè)的比重增長(zhǎng)迅速，這些行業(yè)產(chǎn)值增長(zhǎng)率大于其能源強(qiáng)度的下降率，這阻礙了制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的下降；2003年的能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)率最大，這是因?yàn)橹圃鞓I(yè)生產(chǎn)中以原煤為主的能源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，煤炭深加工產(chǎn)品的使用量增加，從而降低了制造業(yè)二氧化碳排放的增長(zhǎng)速度。如表2所示，對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度影響最大的部門是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，其對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度下降的平均貢獻(xiàn)率約為24.620％，其次為非金屬礦物制品業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)，其平均貢獻(xiàn)率分別約為22.514％和13.233％，這主要是因?yàn)檫@三個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度下降的貢獻(xiàn)率較大。儀器儀表及文化、辦公用機(jī)械制造業(yè)、文教體育用品制造業(yè)等行業(yè)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度下降的平均貢獻(xiàn)率比較低，主要的原因是這些行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)的貢獻(xiàn)率較小。此外，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率主要來(lái)自行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)，而其他行業(yè)的貢獻(xiàn)率大小則主要由技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)決定。(二)分行業(yè)分析在各行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)中，對(duì)制造業(yè)總體的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)貢獻(xiàn)最大的是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，其平均貢獻(xiàn)率約為29.708％，然后是非金屬礦物制品業(yè)和化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)，其平均貢獻(xiàn)率分別約為22.305％和11.031％，這些行業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新的水平較高，其能源強(qiáng)度的下降速度較快。還有一些行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)較小，如通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè)、儀器儀表及文化、辦公用機(jī)械制造業(yè)、煙草制品業(yè)、紡織服裝、鞋、帽制造業(yè)、皮革、毛皮、羽毛(絨)及其制品業(yè)、木材加工及木、竹、藤、棕、草制品業(yè)、家具制造業(yè)、印刷業(yè)和記錄媒介的復(fù)制、文教體育用品制造業(yè)、塑料制品業(yè)，這些行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步對(duì)能源強(qiáng)度下降的影響較小，可能是與這些行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的節(jié)能效果并不明顯有關(guān)。在各行業(yè)的行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)中，對(duì)制造業(yè)總體的行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)最大的是石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，其平均貢獻(xiàn)率約為102.068％；其次是化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)與化學(xué)纖維制造業(yè)，它們的年平均貢獻(xiàn)率分別約為33.004％和11.625％。也就是這些行業(yè)的產(chǎn)出比重在下降，但其對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的下降產(chǎn)生了積極的影響。此外，還有一些行業(yè)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)率為負(fù)值，如黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)及電氣機(jī)械及器材制造業(yè)，這些行業(yè)的產(chǎn)出比重在增加，產(chǎn)出增加的速度超過(guò)了能源強(qiáng)度下降的速度，所以對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度的下降產(chǎn)生了消極的影響，因此這些行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的關(guān)鍵性因素。在各行業(yè)的能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)中，對(duì)制造業(yè)總體的能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)貢獻(xiàn)最大的是黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，其平均貢獻(xiàn)率約為33％；其次是非金屬礦物制品業(yè)和化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)，其平均貢獻(xiàn)率分別約為20％和16.7％。四、結(jié)論及政策含義本文基于因素分解模型，構(gòu)建了一個(gè)測(cè)度技術(shù)進(jìn)步、行業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)與能源結(jié)構(gòu)變動(dòng)及其交互作用對(duì)制造業(yè)二氧化碳排放強(qiáng)度影響的模型，并結(jié)合我國(guó)1999-2009年的能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)各種效應(yīng)進(jìn)行測(cè)度，并識(shí)別出在各種影響效應(yīng)中起主導(dǎo)作用的行業(yè)。結(jié)果表明，我國(guó)制造業(yè)二氧化碳強(qiáng)度下降的主要驅(qū)動(dòng)因素是技術(shù)進(jìn)步，年平均貢獻(xiàn)率達(dá)到88.146％，其中有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)等行業(yè)的技術(shù)效應(yīng)較大；行業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)也對(duì)制造業(yè)二氧化碳強(qiáng)度下降起到了積極的作用，年平均貢獻(xiàn)率為6.414％，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)等行業(yè)的結(jié)構(gòu)效應(yīng)最為明顯；能源結(jié)構(gòu)對(duì)制造業(yè)二氧化碳強(qiáng)度下降的貢獻(xiàn)率為4.049％，其中黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)能源結(jié)構(gòu)的變動(dòng)對(duì)制造業(yè)二氧化碳強(qiáng)度下降的