公維鳳 王傳會(huì) 周德群 曾昭鵬

（1.南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇 南京 211106;2.南京航空航天大學(xué)能源軟科學(xué)研究中心，江蘇南京 211106;3.臨沂大學(xué)商學(xué)院，山東臨沂 276000）

為了應(yīng)對(duì)國(guó)際減排壓力和適應(yīng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，“十二五”規(guī)劃指出要放慢經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度，提高服務(wù)業(yè)增加值比重，大幅降低能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等。如何在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，盡可能地降低節(jié)能減排成本，提高能源利用效率，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，尋找最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和節(jié)能減排道路，是關(guān)系發(fā)展全局的重大戰(zhàn)略問題。

許多學(xué)者對(duì)中國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑選擇進(jìn)行了研究。在減排成本方面，王燦等［1］認(rèn)為重工業(yè)、電力、煤炭部門是減排成本相對(duì)較低的行業(yè)，且隨著減排率的提高，所有部門成本急劇上升。范英等［2］認(rèn)為采掘業(yè)、石油行業(yè)、化學(xué)工業(yè)、金屬冶煉等高排放部門是實(shí)現(xiàn)減排較有潛力的部門。陳詩一［3］認(rèn)為開始減排確實(shí)會(huì)造成較大的潛在生產(chǎn)損失，但這種損失會(huì)逐年降低，最終將低于潛在產(chǎn)出增長(zhǎng)，雙贏可期。在節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)方面，原毅軍［4］認(rèn)為調(diào)整經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，可在保持發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。林伯強(qiáng)等［5］認(rèn)為提高能源效率是減排的主要途徑，且對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有拉動(dòng)作用。王鋒等［6］發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)情景中的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力最大。在碳排放脫鉤方面，李忠民等［7］發(fā)現(xiàn)改革開放以來CO2與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間總體處于弱脫鉤狀態(tài)。彭佳雯等［8］認(rèn)為全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放脫鉤主要是由經(jīng)濟(jì)與能源脫鉤造成的，總體碳減排技術(shù)水平較低，對(duì)經(jīng)濟(jì)與碳排放脫鉤貢獻(xiàn)有限。

已有文獻(xiàn)存在以下不足:①以上文獻(xiàn)均側(cè)重于碳減排單目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)研究，而對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)“十二五”規(guī)劃中提出的能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度的雙重目標(biāo)的研究很少;②只分析了CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤狀態(tài)的歷史變化趨勢(shì)，但沒有研究在節(jié)能減排約束下未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源利用效率等因素變化對(duì)碳排放脫鉤狀態(tài)的影響。為了彌補(bǔ)這些不足，本文結(jié)合參數(shù)規(guī)劃和多目標(biāo)規(guī)劃的思想，將“十二五”規(guī)劃中的全國(guó)能耗強(qiáng)度、CO2排放強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等約束條件納入到同一個(gè)框架中，分別建立行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的常參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型和變參數(shù)優(yōu)化模型。利用所建模型，能夠在全國(guó)能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度的約束下，分析行業(yè)能耗強(qiáng)度和一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑的影響;并進(jìn)一步預(yù)測(cè)全國(guó)及各行業(yè)的能源消耗、CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤狀態(tài)，以期為“十二五”期間的節(jié)能減排政策提供針對(duì)性建議。

1 雙強(qiáng)度約束下低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型

在保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)同時(shí)，盡可能地減少能源消耗和CO2排放。我國(guó)正處于快速工業(yè)化階段，發(fā)展經(jīng)濟(jì)仍是今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的首要任務(wù)。因此，全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)應(yīng)該放在第一位，能源消耗放在第二位，CO2排放放在第三位。賦予經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)優(yōu)先因子P1，賦予能源消耗目標(biāo)優(yōu)先因子 P2，賦予 CO2排放目標(biāo)優(yōu)先因子 P3，且 P1＞＞ P2＞＞ P3。一般地，多目標(biāo)優(yōu)化模型中的約束條件分為目標(biāo)約束條件和絕對(duì)約束條件。本文模型中的目標(biāo)約束條件為全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)約束，全國(guó)能源消耗約束和全國(guó)CO2排放約束;絕對(duì)約束條件為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)擴(kuò)張約束和各行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)擴(kuò)張約束。

1.1 常參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型

（1）三個(gè)目標(biāo)函數(shù)。本模型中有最大化全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、最小化全國(guó)能源消耗和最小化全國(guó)CO2排放三個(gè)目標(biāo)。

1.2 調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度的變參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型

在常參數(shù)多目標(biāo)模型Ⅰ中，分析期內(nèi)的各行業(yè)能耗強(qiáng)度是一個(gè)固定參數(shù)，其估計(jì)值只是未來可能發(fā)生的一種情況，而未來各行業(yè)能耗強(qiáng)度是一個(gè)變量。要分析各行業(yè)能耗強(qiáng)度在其估計(jì)值基礎(chǔ)上的調(diào)整方向和調(diào)整幅度，以及各行業(yè)能耗強(qiáng)度的變化對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的影響，需建立行業(yè)能耗強(qiáng)度為可變參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化模型Ⅱ:

1.3 調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變參數(shù)目標(biāo)優(yōu)化模型

1.4 雙調(diào)整的變參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型

2 情景假設(shè)與參數(shù)標(biāo)定

2.1 情景假設(shè)

本文建立的四種模型分別對(duì)應(yīng)著以下四種情景。

（1）三目標(biāo)情景Ⅰ。同時(shí)以最大化國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、最小化能源消耗和最小化CO2排放為目標(biāo)。假設(shè)2010－2015年全國(guó)能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度的降低幅度分別不低于16%和17%;各行業(yè)能耗強(qiáng)度的變化趨勢(shì)與2005－2010年一致;生活用能年均增長(zhǎng)率與2005－2010年相同;能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)遵循無后效性的歷史演變趨勢(shì);三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)張約束在無后效性演變基礎(chǔ)上進(jìn)行初步調(diào)整，其中服務(wù)業(yè)占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重不低于47%;各行業(yè)增加值的增長(zhǎng)速度的下限和上限分別以2005－2010年各行業(yè)增加值年均增長(zhǎng)率為基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)?shù)販p小和增大。

（2）調(diào)強(qiáng)度情景Ⅱ。在情景Ⅰ基礎(chǔ)上，調(diào)整各行業(yè)的能耗強(qiáng)度。假設(shè)2010－2015年各行業(yè)能耗強(qiáng)度的降低幅度，在以2005－2010年各行業(yè)能耗強(qiáng)度降低率為中心的某一個(gè)范圍內(nèi)變化，其他參數(shù)均與情景Ⅰ相同。

（3）調(diào)結(jié)構(gòu)情景Ⅲ。在情景Ⅰ基礎(chǔ)上，調(diào)整一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。假設(shè)2010－2015年中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，在遵循2005－2010年無后效性演變的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其他參數(shù)均與情景Ⅰ相同。

（4）雙調(diào)整情景Ⅳ。在情景Ⅰ基礎(chǔ)上，同時(shí)調(diào)整各行業(yè)能耗強(qiáng)度和一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。假設(shè)2010－2015年各行業(yè)能耗強(qiáng)度的降低幅度，在以2005－2010年各行業(yè)能耗強(qiáng)度降低率為中心的某一個(gè)范圍內(nèi)變化;假定2010－2015年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，在遵循2005－2010年無后效性演變的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其中非化石能源占總能源的比例滿足“十二五”規(guī)劃中不低于11.4%的要求;其他參數(shù)與模型Ⅰ相同。

2.2 數(shù)據(jù)來源與參數(shù)標(biāo)定

所用數(shù)據(jù)來源于2011年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。將所有部門劃分為六大行業(yè)和一個(gè)生活部門:農(nóng)林牧漁業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)和生活部門。樣本期為2005－2010年，分析期為2010－2015年。從2011年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》中可計(jì)算2005－2010年全國(guó)及各行業(yè)增加值（2010年不變價(jià)），從2011年《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中可得2005－2010年各行業(yè)及生活能源消耗量，進(jìn)而可計(jì)算2005－2010年各行業(yè)能耗強(qiáng)度及其降低率和生活用能年均增長(zhǎng)率。

根據(jù)樣本期內(nèi)各行業(yè)能耗強(qiáng)度的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)較少且均為正數(shù)等特征，可利用灰色理論中的GM（1，1）模型來預(yù)測(cè)2015年各行業(yè)的能耗強(qiáng)度，進(jìn)而可計(jì)算2010－2015年各行業(yè)能耗強(qiáng)度的降低率。各行業(yè)能耗強(qiáng)度的變化范圍是根據(jù)2005－2010年各行業(yè)能耗強(qiáng)度的具體變化情況而確定的。已知2010年生活用能量為34 557.94萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，2005－2010年生活用能年均變化率約為0.064 3，假設(shè)2010－2015年生活用能年均變化率與2005－2010年相同，可預(yù)測(cè)2015年生活用能約為47 193.49萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。

分無能源規(guī)劃約束和有能源規(guī)劃約束兩種情況，來預(yù)測(cè)未來中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。無能源規(guī)劃約束是為了確定常參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型中的各種一次能源消費(fèi)比例在分析期的標(biāo)定值，有能源規(guī)劃約束是為了確定調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型中的各種一次能源消費(fèi)比例在分析期可能的變化范圍。無能源規(guī)劃約束對(duì)應(yīng)著三目標(biāo)情景Ⅰ中的“能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的演變遵循無后效性的歷史變化規(guī)律”假設(shè)。有能源規(guī)劃約束對(duì)應(yīng)著調(diào)結(jié)構(gòu)情景Ⅲ和雙調(diào)整情景Ⅳ中的“在情景Ⅰ基礎(chǔ)上，調(diào)整一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)”的假設(shè)。

表1 優(yōu)化模型中部分參數(shù)標(biāo)定Tab.1 Calibration value of some parameters in the programming models

（1）無能源規(guī)劃約束的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。若不考慮中長(zhǎng)期能源發(fā)展規(guī)劃，而僅基于過去2005－2010年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的自然演變規(guī)律，來預(yù)測(cè)未來2015年的自發(fā)變化狀態(tài)，可采用馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)分析法。本文把此情景稱為“無能源規(guī)劃約束情景”。

其中，主對(duì)角線上的元素為保留概率元素，表示四種能源消費(fèi)保持原有份額的概率。主對(duì)角線以外的元素概率為轉(zhuǎn)移概率:每行中除保留概率元素外的其他元素為轉(zhuǎn)移概率元素，表示該種能源消費(fèi)份額向其他能源轉(zhuǎn)化的概率，且每行元素之和等于1;每列中除保留概率元素外的其他元素為吸收概率元素。

利用馬爾可夫鏈模型來預(yù)測(cè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的基本思路為:首先，根據(jù)樣本期內(nèi)每年的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及其狀態(tài)變化，來確定每步狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣，然后求出平均轉(zhuǎn)移概率矩陣P=［P（1）·P（2）…P（n）］1/n，再預(yù)測(cè)未來m時(shí)刻能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)S（n+m）=S（n）Pm。

本文采用王鋒等提出的方法［11］，計(jì)算出2005－2010年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的平均轉(zhuǎn)移概率矩陣為:

由 S（2010）=［0.680 627，0.189 720，0.043 549，0.089 104］，可預(yù)測(cè)2015年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)為S（2015）=［0.654 446，0.181 823，0.060 542，0.103 189］。

可見，在無能源規(guī)劃情景中，2015年煤炭和石油的消費(fèi)比例均有不同程度的下降，其中煤炭下降幅度較明顯，天然氣和水核風(fēng)電均有不同程度的上升。說明，若2010－2015年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)按2005－2010年的演變趨勢(shì)變化，則一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化程度較明顯，只是非化石能源的消費(fèi)比例為10.32%，沒有達(dá)到“十二五”規(guī)劃中不低于11.40%的要求。

（2）有能源規(guī)劃約束的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整。在無能源規(guī)劃情景基礎(chǔ)上調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，使非化石能源的消費(fèi)比例不低于11.40%。若2010－2015年水核風(fēng)電的消費(fèi)比例的增加僅由煤炭的消費(fèi)比例的減少來補(bǔ)充，石油和天然氣的消費(fèi)比例的變動(dòng)依然保持過去調(diào)整的基本趨勢(shì)，則2015年煤炭、石油、天然氣、水核風(fēng)電的消費(fèi)比例分別為64.36%、18.18%、6.05%、11.40%。而實(shí)際上，水核風(fēng)電的消費(fèi)比例的增加可能同時(shí)由煤炭、石油和天然氣的消費(fèi)比例的減少來補(bǔ)充，所以，有能源規(guī)劃約束情景可假設(shè)為:在僅以煤炭比例的減少來補(bǔ)充水核風(fēng)電比例的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)各種能源的消費(fèi)比例進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。煤炭比例的下限為僅以煤炭比例的減少來補(bǔ)充水核風(fēng)電比例時(shí)對(duì)應(yīng)的煤炭比例64.36%，水核風(fēng)電比例的下限為11.40%，石油和天然氣比例的下限分別在無能源規(guī)劃約束的比例上降低2%，例如石油下限為18.18%×（1－2%）=17.82%。煤炭、石油和天然氣比例上限均在無規(guī)劃約束的比例上提高2%，例如煤炭上限為64.36%×（1+2%）=66.75%;水核風(fēng)電比例上限在11.4%基礎(chǔ)上提高2%。此情景稱為“有能源規(guī)劃約束情景”。

本文比較了國(guó)內(nèi)外相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)（DOE/EIA，日本能源經(jīng)濟(jì)研究所，國(guó)家發(fā)改委能源所，國(guó)家科委氣候變化項(xiàng)目等）公布的各種能源的碳排放系數(shù)，最終取其平均值作為各能源的碳排放系數(shù)，由CO2與碳之間的分子比值，可計(jì)算煤炭、石油、天然氣的CO2排放系數(shù)分別為2.687 3、2.043 7、1.549 6 t/tce。

3 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與節(jié)能減排路徑優(yōu)化分析

將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入各種多目標(biāo)優(yōu)化模型，可得各情景中，各行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消耗、CO2排放的優(yōu)化路徑，進(jìn)而可得產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果。

3.1 行業(yè)增加值優(yōu)化結(jié)果分析

從各行業(yè)增加值的增長(zhǎng)速度看（見表2），在三目標(biāo)情景Ⅰ中，農(nóng)業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度取其擴(kuò)張約束的下限值，交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度取其擴(kuò)張約束的上限值。說明，當(dāng)“十二五”期間的各行業(yè)能耗強(qiáng)度的變化趨勢(shì)與“十一五”期間一致，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)遵循無后效性的演變趨勢(shì)時(shí)，若在保證經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)盡可能地減少能源消耗和CO2排放，則對(duì)交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較有利，而對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為不利。尤其是對(duì)石油加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、金屬冶煉及壓延業(yè)等高耗能、高排放行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為不利，這就意味著，在各行業(yè)能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度一定的情況下，要減少全國(guó)能源消耗和CO2排放，就必須減緩這些高耗能、高排放行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度。

情景Ⅱ與情景Ⅰ相比，農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度由 3.972 1%、12.740 2% 提高到4.683 0%、15.440 0%，其他的行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度無明顯變化。此外，農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售住宿餐飲業(yè)的能耗強(qiáng)度均進(jìn)一步降低，工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度均略有上升。也就是說，進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售住宿餐飲業(yè)能耗強(qiáng)度的降低幅度，或減緩工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降低幅度，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為有利，對(duì)其他的行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的促進(jìn)作用不太明顯。

情景Ⅲ與情景Ⅰ相比，金融業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)等其他行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度均有所下降。此時(shí)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化:煤炭、石油、天然氣的消費(fèi)比例均有不同程度的下降，水核風(fēng)電的消費(fèi)比例為11.4%，達(dá)到了“十二五”規(guī)劃中對(duì)非化石能源消費(fèi)比例的要求。情景Ⅳ與情景Ⅰ相比，房地產(chǎn)業(yè)、金融業(yè)等其他行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度均有所減慢，其他所有行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變化不大。與情景Ⅱ相比，農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度有所減慢，其他所有行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度無明顯變化。與情景Ⅲ相比，行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度無明顯變化，但工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度降低幅度有所減少。

表2 2010－2015年各行業(yè)增加值優(yōu)化結(jié)果Tab.2 Optimal results of added value of all industries form 2010 to 2015 %

從各行業(yè)增加值比重上看，各種情景中，第一產(chǎn)業(yè)的比重均在7% －7.5%之間，第二產(chǎn)業(yè)的比重均在45.5% －45.9%之間，第三產(chǎn)業(yè)的比重均在47% －47.2%之間。說明“十二五”期間，第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)的比重均有所下降，其中農(nóng)林牧漁業(yè)和工業(yè)的增加值比重下降幅度較大;第三產(chǎn)業(yè)比重均能達(dá)到“十二五”規(guī)劃的要求，但進(jìn)一步上調(diào)的潛力不大。

3.2 全國(guó)及各行業(yè)能源消耗優(yōu)化情況

在三目標(biāo)和調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)兩種情景中，2015年各行業(yè)的能耗強(qiáng)度是一個(gè)預(yù)測(cè)的固定值。而在調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度和雙調(diào)整兩種情景中，各行業(yè)的能耗強(qiáng)度在一定的范圍內(nèi)變化，是一個(gè)可變參數(shù)。當(dāng)各行業(yè)的增加值得到最優(yōu)分配時(shí)，各行業(yè)能耗強(qiáng)度的最優(yōu)取值亦得到確定。優(yōu)化結(jié)果顯示，在調(diào)整能耗強(qiáng)度情景中，各行業(yè)能耗強(qiáng)度的最優(yōu)降低幅度分別為 0.125 5、0.215 4、0.096 3、0.059 1、0.262 5、0.120 0。與三目標(biāo)情景相比，農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)的能耗強(qiáng)度，進(jìn)一步降低了1.40、0.85、4.83、3.35 個(gè)百分點(diǎn)，工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度進(jìn)一步上升了0.42、0.90個(gè)百分點(diǎn)。這說明，農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)的能耗強(qiáng)度還有進(jìn)一步下降的潛力，工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度進(jìn)一步下降的壓力較大，甚至可能出現(xiàn)反彈。在雙調(diào)整情景中，各行業(yè)能耗強(qiáng)度的最優(yōu)降低幅度分別為0.111 5、0.212 6、0.090 0、0.050 6、0.214 2、0.086 5。與三目標(biāo)情景相比，工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度進(jìn)一步上升了0.7、1.54個(gè)百分點(diǎn)，比僅調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度情景中上升的幅度還要大，其他的行業(yè)的能耗強(qiáng)度的下降幅度沒有變化。說明優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)能夠減緩工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降低壓力。

各行業(yè)增加值乘以能耗強(qiáng)度可得各行業(yè)的能源消耗量，進(jìn)而可計(jì)算2010－2015年各行業(yè)能源消耗增加量和年均增長(zhǎng)率（表略）。

從能源消耗增加量看，在各種情景中，工業(yè)、交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)等行業(yè)的能源消耗增加量較大，農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)的能源消耗增加量較小。從能源消耗年均增長(zhǎng)率看，批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)和建筑業(yè)的能源消耗增長(zhǎng)率最大，農(nóng)業(yè)和工業(yè)的能耗增長(zhǎng)率較小。對(duì)于每個(gè)行業(yè)來說，能源消耗增加量與年均增長(zhǎng)率的變化趨勢(shì)是一致的。農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)的能源消耗增加量在調(diào)整強(qiáng)度情景中均最大，在其他情景中均較小。工業(yè)的能源消耗增加量在雙調(diào)整情景中最大，這是由此情景中的工業(yè)能耗強(qiáng)度較大造成的。交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)的能源消耗增加量在調(diào)整強(qiáng)度情景中均最小，在其他情景中均較大。房地產(chǎn)業(yè)和金融業(yè)等其他行業(yè)的能源消耗增加量在調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和雙調(diào)整兩種情景中最小，在其他情景中較大。

3.3 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與CO2排放優(yōu)化結(jié)果分析

由全國(guó)能源消耗量與一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，可計(jì)算全國(guó)CO2排放量。各種情景中全國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和CO2排放情況見表3。

表3 一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和CO2排放優(yōu)化結(jié)果Tab.3 Optimal results of energy consumption structure and CO2emissions

由表3可知，前兩種情景中的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)均是按無能源規(guī)劃約束預(yù)測(cè)的固定值，后兩種情景中的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在有能源規(guī)劃約束范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，與無規(guī)劃約束情景相比，煤炭的消費(fèi)比例由65.444 6%降至64.845 8%，石油的消費(fèi)比例由18.182 3%降至17.818 6%，天然氣的消費(fèi)比例由6.054 2%降至5.935 6%，水核風(fēng)電的消費(fèi)比例由10.318 9%升至11.4%，說明水核風(fēng)電的消費(fèi)份額的增加是由煤炭、石油和天然氣的消費(fèi)份額的減少共同實(shí)現(xiàn)的，其中煤炭的消費(fèi)比例下降幅度最大，天然氣的消費(fèi)比例下降幅度最小。

總體上看，各種情景中的CO2排放均能得到較好的控制，其中在調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情景中的全國(guó)CO2排放量最小，說明優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)減少全國(guó)CO2排放的促進(jìn)作用是非常明顯的。

若在三目標(biāo)情景基礎(chǔ)上調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度，全國(guó)CO2排放量增加了2 607萬t，但獲得了7 817億元的經(jīng)濟(jì)效益，即邊際增排成本為2.998萬元/t，這是由工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度下降幅度的減小和建筑業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度的提高共同造成的。若在三目標(biāo)情景基礎(chǔ)上優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，則全國(guó)CO2排放量減少了12 044萬t，但損失了9 640億元，即邊際減排成本為0.800萬元/t。若在三目標(biāo)情景基礎(chǔ)上同時(shí)調(diào)整能耗強(qiáng)度和優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，則工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降低幅度有所減少，全國(guó)CO2排放量減少了5 956萬t。說明優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不僅能夠有效地減少全國(guó)CO2排放，而且能夠緩解工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降低壓力，但是需要付出一定的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。

3.4 能耗、碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的彈性脫鉤分析

本文基于歷史數(shù)據(jù)，利用所建優(yōu)化模型，來預(yù)測(cè)各情景中全國(guó)及行業(yè)能源消耗、CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤狀態(tài)。采用Tapio［9］彈性脫鉤指標(biāo)，將CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤彈性分解為:

其中 e（CO2，GDP）、e（E，GDP）和 e（CO2，E）分別為 CO2排放彈性系數(shù)、能耗彈性系數(shù)和能源碳排放彈性系數(shù)。

從全國(guó)層面看，2015年全國(guó)能耗彈性系數(shù)、CO2排放彈性系數(shù)在各種情景中均處于0－0.8之間（其中0.8為弱脫鉤狀態(tài)與增長(zhǎng)連接狀態(tài)的臨界值，系數(shù)越小脫鉤程度越大），說明全國(guó)能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間均處于弱脫鉤狀態(tài)，意味著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消耗與CO2排放之間將更協(xié)調(diào)發(fā)展。2015年全國(guó)能源碳排放彈性系數(shù)在0.8－1.2之間（其中1.2為增長(zhǎng)連接狀態(tài)與擴(kuò)張負(fù)脫鉤狀態(tài)的臨界值，系數(shù)越大增長(zhǎng)連接程度越大），表示能源消耗與CO2排放之間處于增長(zhǎng)連接，這是由中國(guó)能源消耗以化石能源為主所致。但兩者之間沒有處于擴(kuò)張負(fù)脫鉤狀態(tài)，說明各種情景中的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)均比2010年更加清潔。

從表4可知，全國(guó)能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的弱脫鉤程度在調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度情景中最強(qiáng)，全國(guó)能源消耗與CO2排放之間的增長(zhǎng)連接程度在調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情景中最強(qiáng)，全國(guó)CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的弱脫鉤程度在調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情景中最強(qiáng)。說明提高行業(yè)能源效率比優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)更能促進(jìn)全國(guó)能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤;提高行業(yè)能源利用效率和優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)均能促進(jìn)全國(guó)能源消耗與CO2排放之間的脫鉤;優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比提高行業(yè)能源利用效率更能促進(jìn)全國(guó)CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤。

從行業(yè)層面分析能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤狀態(tài)（表略），在各種情景中，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)的能耗彈性系數(shù)均在0－0.8之間，說明這些行業(yè)的能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間處于弱脫鉤狀態(tài);建筑業(yè)、交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、其他行業(yè)的能耗彈性系數(shù)均在0.8－1.2之間，說明這些行業(yè)的能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間處于增長(zhǎng)連接狀態(tài)。從每個(gè)行業(yè)來說，農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)在調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度情景中的脫鉤程度較弱，在其他情景中的脫鉤程度較強(qiáng)。工業(yè)在三目標(biāo)情景和調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情景中的脫鉤程度較強(qiáng)，在其他兩種情景中的脫鉤程度較弱。交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)在調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度情景中的脫鉤程度較強(qiáng)，在其他情景中的脫鉤程度較弱。

表4 全國(guó)能源消費(fèi)、CO2排放與GDP之間的彈性脫鉤指標(biāo)值Tab.4 Elasticity ratio of the decoupling relationship between energy consumption and economic growth，and between CO2 emissions and economic growth，and between CO2 emissions and energy consumption

4 結(jié)論與啟示

中國(guó)目前正處于工業(yè)化和城市化進(jìn)程中，需要謹(jǐn)慎處理經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消耗與CO2排放之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。本文分析了“十二五”期間行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑的優(yōu)化問題，得出以下結(jié)論及建議:

（1）從行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方面看，調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度和優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)各行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響作用較大，但影響程度存在較大差異。若“十二五”期間各行業(yè)能耗強(qiáng)度和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)遵循2005－2010年的變化趨勢(shì)，則對(duì)交通運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售和住宿餐飲業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)、金融業(yè)等行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為有利;對(duì)工業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為不利，尤其是對(duì)石油加工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、金屬冶煉及壓延業(yè)等高能耗、高排放行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為不利。若進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售住宿餐飲業(yè)的能耗強(qiáng)度的降低幅度，或減緩工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度的降幅，對(duì)農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為有利。若進(jìn)一步優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，對(duì)交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較有利，而對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較為不利。

從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，在各種情景中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均能夠得到優(yōu)化。第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)的比重均有所下降，其中農(nóng)林牧漁業(yè)和工業(yè)的增加值比重下降幅度較大;第三產(chǎn)業(yè)比重均不低于47%，但進(jìn)一步上調(diào)的潛力不大。

（2）從能源消耗方面看，工業(yè)仍是能源消耗的主力軍，調(diào)整行業(yè)能耗強(qiáng)度和優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)減少全國(guó)能源消耗的作用均較大。各種情景中，工業(yè)占全國(guó)能源消耗的比重均超過75%，全國(guó)能源消耗的年均增長(zhǎng)速度在5.5%左右。農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)郵政業(yè)、批發(fā)零售住宿餐飲業(yè)的能耗強(qiáng)度有進(jìn)一步下降的潛力，但是工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度進(jìn)一步下降的壓力較大，甚至有所反彈。

從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，各種情景中的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)均得到不同程度的優(yōu)化。煤炭、石油、天然氣的消費(fèi)比例均在無規(guī)劃約束的基礎(chǔ)上有所下降，水核風(fēng)電的消費(fèi)比例在無規(guī)劃約束的基礎(chǔ)上有所上升。說明水核風(fēng)電的消費(fèi)份額的增加是由煤炭、石油和天然氣的消費(fèi)比例的減少共同實(shí)現(xiàn)的。

（3）從CO2排放方面看，各種情景中的全國(guó)CO2排放均得到有效控制，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是減少CO2排放的一個(gè)有效途徑。從減排成本方面看，減緩工業(yè)和建筑業(yè)的能耗強(qiáng)度的降低幅度，將會(huì)增加CO2排放，但能夠增加經(jīng)濟(jì)收益。若進(jìn)一步優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，全國(guó)CO2排放將減少，工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降低幅度有所減少，全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度有所減少。說明優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不僅能夠有效地減少全國(guó)CO2排放，而且能夠緩解工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降低壓力，但需要付出一定的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。

（4）從碳排放脫鉤方面看，各種情景中的全國(guó)能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間均處于弱脫鉤狀態(tài)，這將有利于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。全國(guó)能源消耗與CO2排放之間雖處于增長(zhǎng)連接狀態(tài)，但沒有處于擴(kuò)張負(fù)脫鉤狀態(tài)，說明在“十二五”期間仍需加大優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的力度。

（編輯:劉照勝）

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