劉朝 趙濤

(天津大學(xué)管理與經(jīng)濟學(xué)部，天津300072)

在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低污染為核心理念的低碳經(jīng)濟成為全球熱點。由國際能源署統(tǒng)計表明，中國已經(jīng)超過美國成為二氧化碳排放總量和能源消耗量最多的國家，成為世界各國關(guān)注的焦點。進入21世紀(jì)，中國政府開始高度重視能源與環(huán)境問題，并采取了一系列措施，并承諾“到2020年，單位GDP的CO2排放比2005年降低40% －45%”。從2002年至今，能源消費彈性系數(shù)一直處在1．0－1．57之間，這說明中國經(jīng)濟的增長越來越依靠能源消耗的數(shù)量而不是質(zhì)量，呈現(xiàn)資源消耗型經(jīng)濟的特點。毋庸置疑，發(fā)展低碳經(jīng)濟涉及如政策、經(jīng)濟、環(huán)境、技術(shù)、管理等諸多領(lǐng)域，對政府的決策能力是一個重大考驗。換言之，明確和理順阻礙低碳經(jīng)濟發(fā)展的影響因素，對于中國經(jīng)濟持續(xù)增長和節(jié)能減排具有重要意義。許多學(xué)者和機構(gòu)已經(jīng)研究了多個國家與地區(qū)低碳經(jīng)濟發(fā)展的影響因素。Johnston．D等［1］分析英國降低碳排放量的技術(shù)困難與挑戰(zhàn)，并研究了英國到2050年CO2排放量降低60%的可行性;Koji Shimada等［2］認為土地利用方式、新能源提升和生活方式在發(fā)展低碳經(jīng)濟中扮演越來越重要的作用，并設(shè)計情景分析方法來模擬Shiga Prefecture到2030年的碳排放和能源消耗情況;Kawase．R等［3］探討了日本CO2排放量到2050年降低60% －80%遇到的主要問題和困難，并根據(jù)碳排放的指標(biāo)分解逐一論述;Fang．Y［4］和Wang GuoHong［5］都分析了影響中國能源消耗和環(huán)境保護的各種阻礙因素，一致認為能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡、能源環(huán)境政策不健全是造成能耗大碳排放量多的主要原因。綜上所述可以看出，影響低碳經(jīng)濟發(fā)展的因素有很多，如何系統(tǒng)地闡明中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的影響因素，并理順各因素間層次結(jié)構(gòu)關(guān)系和制定相應(yīng)的情景分析是本論文的研究重點。

1 研究方法與框架

本文系統(tǒng)地論述了影響中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的10個因素，應(yīng)用解釋結(jié)構(gòu)模型(Interpretive structural modeling，ISM)理順各因素間結(jié)構(gòu)關(guān)系，得出影響因素層級結(jié)構(gòu)圖，找出關(guān)鍵阻礙因素。最后根據(jù)關(guān)鍵阻礙因素制定情景參數(shù)，設(shè)定基礎(chǔ)情景、低碳情景和受挫情景，構(gòu)建LEAP模型定量模擬中國2020年能源消耗和碳排放量等指標(biāo)。本文的研究框架圖見圖1。

圖1 研究框架圖Fig．1 Research frame

2 低碳經(jīng)濟影響因素分析

低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟模式，實質(zhì)是能源高效利用、清潔能源開發(fā)以及低碳生活模式建立等。對于處于工業(yè)化階段的中國而言，發(fā)展低碳經(jīng)濟意味著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型、眾多行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用、土地利用模式改變和居民低碳意識的增強等等，涉及政府、企業(yè)、機構(gòu)與個人，它的復(fù)雜性和系統(tǒng)性迫切需求一個高效框架闡明低碳經(jīng)濟影響因素間結(jié)構(gòu)關(guān)系與制約作用。本文采用文獻檢索、專家咨詢與頭腦風(fēng)暴相結(jié)合的方法，表1列舉分析了如下10個影響中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的因素。

3 ISM方法及模型應(yīng)用

系統(tǒng)解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)，是美國 Warfield 教授［14－15］于1973年作為分析復(fù)雜社會經(jīng)濟系統(tǒng)問題而開發(fā)出的一種系統(tǒng)分析方法，該方法的主要依據(jù)是有向圖模型和布爾矩陣。ISM模型可將系統(tǒng)中各要素之間的復(fù)雜、零亂關(guān)系分解成清晰的多級遞階的結(jié)構(gòu)形式，是用于分析和揭示復(fù)雜關(guān)系結(jié)構(gòu)的有效方法［16－17］。影響中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的10種因素有些相互交叉、互為關(guān)聯(lián)，更多的則表現(xiàn)出因素之間互相驅(qū)動與依賴，形成十分復(fù)雜的遞階因素鏈，構(gòu)建中國低碳經(jīng)濟影響因素ISM模型就能很好地解決此問題。

3．1 影響因素相互關(guān)系分析

建立ISM模型，首先要弄清各影響因素之間的邏輯關(guān)系。邏輯關(guān)系的確定主要由相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医M判斷各影響因素間的兩兩關(guān)系，得出如下關(guān)聯(lián)矩陣(Structural selfinteraction matrix，SSIM)。

表1 影響中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的因素清單Tab．1 List of factors which impacted development of low-carbon economy in China

表2 關(guān)聯(lián)矩陣Tab．2 Structural self-interaction matrix

低碳經(jīng)濟影響因素間(i和j)關(guān)系用V、A、X和O四個符號表示，這些符號的意義如下:

(1)“V”:如果影響因素i對因素j有直接或間接影響，但 j對 i無影響，則關(guān)聯(lián)矩陣(i，j)處標(biāo)注“V”;

(2)“A”:如果影響因素j對因素i有直接或間接影響，但 i對 j無影響，則關(guān)聯(lián)矩陣(i，j)處標(biāo)注“A”;

(3)“X”:如果影響因素i和因素j之間相互影響，則關(guān)聯(lián)矩陣(i，j)處標(biāo)注“X”;

(4)“O”:如果影響因素i對因素j之間不存在相互影響關(guān)系，則關(guān)聯(lián)矩陣(i，j)處標(biāo)注“O”;

3．2 影響因素層次結(jié)構(gòu)

圖2 影響因素層次結(jié)構(gòu)圖Fig．2 Hierarchical chart of influencing factors

為了進一步理清因素間層級結(jié)構(gòu)，采用圖論方法表示關(guān)聯(lián)矩陣不同影響因素間存在的所有直接和間接的結(jié)構(gòu)關(guān)系。最后通過布爾運算得到影響因素層次結(jié)構(gòu):設(shè)A，M分別表示初始可達矩陣和最終可達矩陣，M=(A+I)r=(A+I)r+1≠(A+I)r－1，經(jīng)計算得 r=5，求得的 M 經(jīng)變化即為圖2影響中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的層次結(jié)構(gòu)圖。

圖2反映了有一定邏輯關(guān)系的影響因素鏈，10個影響中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的因素被分配在4個層級內(nèi)，表層原因主要體現(xiàn)在層級Ⅰ，即能源結(jié)構(gòu)亟待改善(NIES)和能源利用效率低下(LEE)，而中層原因則主要體現(xiàn)在層級Ⅱ和III上，深層原因則集中反映在層Ⅳ，即經(jīng)濟粗放式發(fā)展(RTED)、人口基數(shù)龐大，且居民低碳意識淡薄(PLLA)、缺乏低碳領(lǐng)域?qū)I(yè)人才(LRTP)三個主要影響因素。即它們對其余7個因素直接或間接產(chǎn)生影響，也就是說上述三個因素的改善對中國低碳經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義，影響著中國節(jié)能減排的效果和政策措施的執(zhí)行效率。

4 基于LEAP中國2050年低碳經(jīng)濟發(fā)展水平的情景分析

ISM模型理順中國低碳經(jīng)濟發(fā)展影響因素的層級結(jié)構(gòu)，針對Ⅳ層級影響因素制定政策措施就能較好地推進中國低碳經(jīng)濟的發(fā)展。因此，本文依據(jù)經(jīng)濟粗放式發(fā)展(RTED)、人口基數(shù)龐大，且居民低碳意識淡薄(PLLA)、缺乏低碳領(lǐng)域?qū)I(yè)人才(LRTP)制定情景參數(shù)，利用LEAP模擬中國2020年低碳經(jīng)濟發(fā)展水平。

4．1 情景分析與LEAP模型

情景分析是一種多因素分析方法，結(jié)合設(shè)定的各種可能情景的發(fā)生概率，研究多種因素同時作用時可能產(chǎn)生的影響。在情景分析過程中要注意考慮各種因素的相關(guān)關(guān)系和相互作用［18］。LEAP(Long-range Energy Alternative Planning system)是由斯德哥爾摩環(huán)境協(xié)會與美國波士頓大學(xué)共同開發(fā)的計量經(jīng)濟學(xué)模型，作為一個基于情景分析的能源—環(huán)境模型工具，可以用來做能源的需求分析及其相應(yīng)的環(huán)境影響分析和成本效益分析［19］。

4．2 低碳經(jīng)濟發(fā)展水平評價指標(biāo)選取

低碳經(jīng)濟發(fā)展水平評價指標(biāo)的選取是一個復(fù)雜且存有爭議的問題，本文在參考文獻［20－21］的基礎(chǔ)上，考慮數(shù)據(jù)獲得難易程度，選取了四個指標(biāo)人均GDP、能源消耗量、能源結(jié)構(gòu)、CO2排放量，認為該四個指標(biāo)即能代表一個國家的低碳經(jīng)濟發(fā)展水平。

4．3 情景分析框架圖

圖3 情景分析框架圖Fig．3 Frame of scenario analysis

低碳經(jīng)濟的發(fā)展是一個綜合、復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及如政策、經(jīng)濟、環(huán)境、技術(shù)、管理等諸多領(lǐng)域，還要結(jié)合本國自身國情，尋求影響中國2020年低碳經(jīng)濟發(fā)展水平的關(guān)鍵因素。本文主要依據(jù)驅(qū)動因素對能源供求和環(huán)境保護的影響，考慮未來幾十年可能出現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源政策變化等不確定因素可能對能源需求產(chǎn)生的影響。擬采用的措施工具主要包括、集約型經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、稅收和低息貸款政策支持、低碳政策和排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范、低碳研發(fā)、碳匯建設(shè)、可再生能源配給制度、低碳生活方式轉(zhuǎn)變和低碳人才體系構(gòu)建等。圖3即為中國2020年低碳經(jīng)濟情景分析框架圖。

接著根據(jù)不同專家對不同領(lǐng)域的展望和未來40多年中國社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢，結(jié)合中國的發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)置了三種方案。

第一種是基礎(chǔ)情景(Base scenario，BS)，這一情景的前提是中國不考慮采取低碳減排措施，始終將單純的經(jīng)濟增長指標(biāo)作為發(fā)展的主要驅(qū)動因素，按政府規(guī)劃目標(biāo)能夠基本實現(xiàn)的發(fā)展趨勢進行預(yù)測。

第二種是低碳情景(Low Carbon Scenario，LCS)，即在考慮到國家能源安全、自然環(huán)境壓力和低碳發(fā)展要求的因素下，國家政策鼓勵節(jié)能減排并出臺相應(yīng)法律法規(guī)促進所能夠?qū)崿F(xiàn)的低碳排放情景。這種情景要求不以單純的經(jīng)濟增長為核心目標(biāo)，而是同時考慮到國內(nèi)社會、經(jīng)濟、環(huán)境各方面的發(fā)展需求，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟粗放式發(fā)展(RTED)、控制人口數(shù)量且加強居民低碳意識(PLLA)和缺乏低碳領(lǐng)域?qū)I(yè)人才(LRTP)三個主要驅(qū)動因素依據(jù)國內(nèi)自身努力，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟粗放式發(fā)展、完善低碳政策框架，倡導(dǎo)低碳生活，通過強化技術(shù)進步，采取低能耗低溫室氣體排放政策，來實現(xiàn)一種低碳的能源與排放目標(biāo)。

第三種是受挫低碳情景(Frustrated Low Carbon Scenario，F(xiàn)LCS)，是節(jié)能減排政策執(zhí)行不太順利，同時產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整也不稱心的情景，導(dǎo)致能源效率的提高未達到理想程度，能源技術(shù)進步的推廣和利用受到各種因素的限制，不夠廣泛等現(xiàn)象，阻礙中國低碳經(jīng)濟發(fā)展。

終端部門的劃分包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運輸業(yè)、商用服務(wù)業(yè)以及民用部門。終端能源消費品種包括二次能源，如汽油、柴油、液化石油、電力等，也包括工藝過程(或生活)所消費的一次能源，如原煤、原油等化石燃料、地?zé)?、水電、生物質(zhì)能源等可再生能源。由于2010年統(tǒng)計數(shù)據(jù)還沒有完全公布，又考慮到我國經(jīng)濟建設(shè)規(guī)劃五年一個周期，故LEAP模型將基年選定為2005年，末年為2020年。

具體參數(shù)設(shè)置采用的是專家評估的方法，并利用搜集的資料和數(shù)據(jù)對量化的數(shù)據(jù)進行對比校正。人口情景主要考慮近期的幾個主要規(guī)劃和研究數(shù)據(jù)［22－24］，其中2005年人口數(shù)據(jù)采用國家統(tǒng)計局發(fā)布的2005年全國1%人口抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)130 628萬人，2010年人口總量數(shù)據(jù)采用09年數(shù)據(jù)乘以09年的人口自然增長率5．05‰，2020年數(shù)據(jù)采用國家人口和計劃生育委員會2020年規(guī)劃目標(biāo)值，為簡化計算假設(shè)2010年－2020年人口自然增長率相同。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程的加速，城市人口不斷增加，城鎮(zhèn)人口比重增長率采用05－09年間平均增長率。各時期人口情景見表3。

表3 中國到2020年人口情景預(yù)測表Tab．3 Forecast of Chinese population in 2050

表4 情景分析預(yù)測結(jié)果Tab．4 Procasting result of scenario analysis

表5 低碳情景一次能源結(jié)構(gòu)表Tab．5 Low-carbon scenario primary energy structure

4．4 預(yù)測結(jié)果與分析

通過影響因素分析與LEAP模型的計算，得到了中國從2005年到2020年各時期能源需求和碳排放的不同計算結(jié)果，表4給出了三個情景的終端能源需求、CO2排放量和人均GDP。

由表4 得出，2020年3 種情景(BS、LCS、FLCS)的終端能源總需求分別為43．59億t標(biāo)準(zhǔn)煤、41．55億t標(biāo)準(zhǔn)煤和45．21億t標(biāo)準(zhǔn)煤。由于意識到ISM分析中第Ⅳ層級影響因素，即RTED、PLLA和LRTP三個影響因素，終端部門實施有效的節(jié)能措施，低碳情景比基礎(chǔ)情景在能源總需求方面下降了3．7億t標(biāo)準(zhǔn)煤。受挫情景下，節(jié)能措施進展不利，低碳技術(shù)實施受阻，能源強度居高不下，與基礎(chǔ)情景相比，終端能源需求增加了1．6億t標(biāo)準(zhǔn)煤。

2020年3種情景(BS、LCS、FLCS)的 CO2排放量分別為25．11 億 t碳當(dāng)量、23．31 億 t碳當(dāng)量和26．83 億 t碳當(dāng)量。低碳情景的CO2排放量和基礎(chǔ)情景相比，在2015年之前沒有明顯下降，是因為低碳政策執(zhí)行初期效果沒有完全體現(xiàn)，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變需要一個調(diào)整期。2015－2020年間，隨著低碳政策效果逐漸顯現(xiàn)，CO2排放量有了顯著下降，2020年末低碳情景比基礎(chǔ)情景CO2排放量下降近10%。受挫情景由于能源結(jié)構(gòu)比例調(diào)節(jié)受阻，碳排放量比基礎(chǔ)情景增加1．7億噸碳當(dāng)量，在2020年前并沒有出現(xiàn)CO2排放量增長速度明顯放緩的跡象，無疑大大增加了中國節(jié)能減排的成本和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的困難。

表5是低碳情景下2005－2020年一次能源結(jié)構(gòu)表(每5年輸出一次)。煤炭需求從2005年的11．57億t標(biāo)準(zhǔn)煤快速上升，在2015年－2020年間基本達到峰值25億t標(biāo)準(zhǔn)煤，首次占比降到接近60%，此后由于低碳策略執(zhí)行得力，煤炭需求可能開始回落。石油需求也得到了較好的控制，基本保持低速增長，2020年石油占能源總量的18．4%，比基礎(chǔ)情景提高了3%。水能、天然氣和核能在低碳政策的扶持下得到較大幅度提高，在2020年占比達到8．2%、7．5%和3．3%。受挫情景下，低碳策略執(zhí)行不力，導(dǎo)致結(jié)果還不如基礎(chǔ)情景理想，煤炭和石油仍然是中國能源結(jié)構(gòu)主要部分，在2020年，煤炭占一次能源需求量的68%，石油占22%，天然氣占4%，核能占1．8%，水能占3.2%，其它新能源占1%。

基礎(chǔ)情景下煤炭需求從2005年的11．57億t標(biāo)準(zhǔn)煤快速上升，到2020年達到27．07億t標(biāo)準(zhǔn)煤，增長一倍多，但占一次能源需求總量的比重卻由05年的73%下降到20年的64%，煤炭需求量在2005年－2015年間快速增長，但2015年后煤炭總量趨于平穩(wěn)，維持在大約25億t，隨著其他能源的增長，煤炭占能源總量的比重每五年大約下降3%左右。為滿足經(jīng)濟發(fā)展和居民所需，石油需求也大幅升高，但占一次能源需求量比重基本維持在20% －22%。水能、天然氣、核能、其它新能源雖然數(shù)量增長遠遠落后于煤炭和石油的增幅，但占一次能源需求量的比重由05年的 3．7%、2．6%、0．7% 和 0.3% 增長到 2020年的5．5% 、6%、2．2%和 1．1%。

5 結(jié)論

目前，中國正處于一個資源依賴型經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段，諸多困難與挑戰(zhàn)擺在政府面前，本文通過分析中國低碳經(jīng)濟發(fā)展進程中10個影響因素，利用ISM模型明確各因素之間層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，得出影響中國低碳經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵阻礙因素是經(jīng)濟粗放式發(fā)展(RTED)、控制人口數(shù)量且加強居民低碳意識(PLLA)、缺乏低碳領(lǐng)域?qū)I(yè)人才(LRTP)，針對影響因素制定了不同的情景參數(shù)，預(yù)測至2020年的人均GDP、能源消耗量、能源結(jié)構(gòu)和碳排放量。得到如下結(jié)論:

(1)理清影響因素之間的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，對于制定中國低碳經(jīng)濟發(fā)展策略具有重要的意義。ISM模型的分析給出各影響因素間相互作用關(guān)系，同時有助于決策者采取優(yōu)先順序處理阻礙低碳經(jīng)濟發(fā)展的各項障礙。

(2)不同的經(jīng)濟發(fā)展道路和政策取向，對能源需求和碳排放量有很大的影響。未來的能源需求和碳排放量，極有可能是在一個較大的范圍內(nèi)波動。根據(jù)低碳經(jīng)濟發(fā)展的影響因素分析，制定不同的政策和執(zhí)行力度，按照情景分析的結(jié)果，到2020年，低碳情景下的中國終端能源需求將在41億t標(biāo)煤左右，受挫情景下大概45億t標(biāo)煤，相差4億t標(biāo)煤左右，可見策略的制定和執(zhí)行對能源需求影響巨大。

(3)從情景分析方案中可以看出，能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化關(guān)鍵年份在2015年－2020年間，低碳政策經(jīng)過2010－2015年間的制定推廣與實踐修正，基本形成了一套行之有效地策略，效果也逐漸顯現(xiàn)出來，興修水利，大力開發(fā)太陽能、生物質(zhì)能源等新能源，核能和風(fēng)能順利推進為改善我國能源結(jié)構(gòu)發(fā)揮越來越重要的作用。所以，2015－2020年間是我國向低碳經(jīng)濟發(fā)生質(zhì)變的階段，措施執(zhí)行的力度決定了我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型成功與否。

(4)從低碳情景預(yù)測結(jié)果中可以計算出我國2020年單位GDP的CO2排放量為1．83×10－4t C/$，比2005年降低96．7%，能夠順利完成我國政府制定的“到2020年，單位GDP的二氧化碳排放比2005年降低40% ～45%”目標(biāo)。但進一步分析可以看出，碳排放強度的大幅度降低主要依賴于我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，CO2排放總量增長還是很快，提高能源效率才是降低碳排放強度最有力的保證。

最后，影響因素與情景參數(shù)之間關(guān)系的定量分析值得下一步研究，如影響因素中缺乏低碳領(lǐng)域人才，居民低碳意識差等與情景參數(shù)中能源結(jié)構(gòu)、能源效率等之間的定量分析，這有助于更加科學(xué)、準(zhǔn)確的預(yù)測能源消耗與碳排放量，為低碳經(jīng)濟發(fā)展策略提供更為合理的決策依據(jù)。

(編輯:王愛萍)

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