鄧 逸，張圣書(shū)

(湖北省宏觀經(jīng)濟(jì)研究所，湖北武漢 430071)

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經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與工業(yè)溫室氣體排放的仿真與脫鉤

鄧 逸，張圣書(shū)

(湖北省宏觀經(jīng)濟(jì)研究所，湖北武漢 430071)

研究經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與工業(yè)溫室氣體排放之間的因果關(guān)系。依據(jù)湖北省溫室氣體排放清單，構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)1991～2020年的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和工業(yè)能源活動(dòng)碳排放的互動(dòng)關(guān)系進(jìn)行模擬?；诜抡娴玫降母髯兞繑?shù)據(jù)，構(gòu)建一個(gè)脫鉤模型，對(duì)1991～2020年的湖北省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和工業(yè)溫室氣體排放的脫鉤情況進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，兩者的關(guān)系可劃分為兩個(gè)階段。第一階段(1991～2000年)：兩者之間的關(guān)系在“弱脫鉤”和“強(qiáng)脫鉤”之間交替變動(dòng)，表明這一時(shí)期工業(yè)溫室氣體排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系較弱。第二階段(2001～2020年)：兩者之間穩(wěn)定為“弱脫鉤”關(guān)系，表明工業(yè)溫室氣體排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的相關(guān)關(guān)系有所增強(qiáng)。

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；工業(yè)溫室氣體排放；系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)；仿真；脫鉤

氣候變化深刻影響著人類(lèi)生存和發(fā)展，是全球共同面臨的重大挑戰(zhàn)，溫室氣體排放問(wèn)題也成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。在分析經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放脫鉤關(guān)系的文獻(xiàn)中，有些涉及到了工業(yè)。Freitas等運(yùn)用對(duì)數(shù)平均權(quán)重分解法(LMDI)分解了巴西二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤關(guān)系，將經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)作為其中一項(xiàng)重要分解因素，指出工業(yè)部門(mén)可再生能源使用是實(shí)現(xiàn)脫鉤的第二大推動(dòng)因素[1]； Andreoni等運(yùn)用Sun JW創(chuàng)立的方法對(duì)意大利的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和二氧化碳排放進(jìn)行脫鉤分析，并將碳排放重點(diǎn)領(lǐng)域之一的工業(yè)分為6個(gè)子工業(yè)部門(mén)進(jìn)行分析，指出GDP增長(zhǎng)是引致工業(yè)二氧化碳排放增長(zhǎng)的要因[2]。但是，專(zhuān)門(mén)研究工業(yè)增長(zhǎng)和碳排放關(guān)系的文獻(xiàn)較少。Diakoulaki等運(yùn)用拉氏因素分解模型(Laspeyres model)對(duì)14個(gè)歐盟國(guó)家的工業(yè)增長(zhǎng)和二氧化碳排放進(jìn)行脫鉤分析，并將影響因素分為5個(gè)解釋變量[3]。Enevoldsen等對(duì)3個(gè)斯堪的納維亞國(guó)家的工業(yè)能源消費(fèi)和能源密集型工業(yè)的二氧化碳排放進(jìn)行脫鉤分析，指出能源稅和碳稅對(duì)實(shí)現(xiàn)脫鉤的重要性[4]。Ren等運(yùn)用拉氏因素分解指標(biāo)分析我國(guó)有色金屬工業(yè)發(fā)展與二氧化碳排放之間的脫鉤關(guān)系，并將其分解為工業(yè)規(guī)模、能源種類(lèi)、能源強(qiáng)度和能效水平等因素[5]。

國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了少量研究工業(yè)和碳排放脫鉤關(guān)系的研究，主要運(yùn)用的脫鉤指標(biāo)有兩類(lèi)。一類(lèi)是運(yùn)用OECD開(kāi)發(fā)的DPSIR框架下的碳排放脫鉤指數(shù)；另一類(lèi)是Tapio脫鉤指數(shù)。主要運(yùn)用的分解方法也有兩類(lèi)。一類(lèi)是對(duì)數(shù)平均權(quán)重分解法(LMDI)；另一類(lèi)是拉氏因素分解法(Laspeyres)。如徐盈之等運(yùn)用改進(jìn)的拉氏因素分解法，對(duì)我國(guó)制造業(yè)1995～2007年碳排放的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了研究，并基于OECD碳排放脫鉤指數(shù)，指出產(chǎn)出效應(yīng)為脫鉤的主要正向驅(qū)動(dòng)因素，能源強(qiáng)度效應(yīng)為主要的負(fù)向驅(qū)動(dòng)因素[6]。孫耀華等基于Tapio脫鉤指標(biāo)對(duì)1999～2008年間各省區(qū)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤關(guān)系進(jìn)行測(cè)度，指出工業(yè)領(lǐng)域能源利用效率的提高為碳排放增長(zhǎng)速度的減緩起到了重要作用[7]。任潔等基于Tapio脫鉤模型，對(duì)2000～2008年間我國(guó)工業(yè)部門(mén)碳排放與能耗脫鉤、能耗與GDP脫鉤對(duì)碳排放與GDP脫鉤影響力進(jìn)行實(shí)證研究，指出能耗與GDP脫鉤效果較好，而碳排放與能耗脫鉤效果不明顯，工業(yè)部門(mén)的“減排”比“節(jié)能”任務(wù)更重[8]。王強(qiáng)等利用Tapio模型對(duì)我國(guó)工業(yè)部門(mén)能源消費(fèi)-經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)-碳排放三者之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，認(rèn)為工業(yè)部門(mén)能源消耗的持續(xù)增長(zhǎng)是我國(guó)能源消耗總量增長(zhǎng)與碳排放增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因子，工業(yè)部門(mén)碳排放較能源消費(fèi)受經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)更加明顯，人均GDP、能源消費(fèi)密度和人口等因素變動(dòng)是導(dǎo)致工業(yè)部門(mén)碳排放總量變化的主要誘因[9]。李忠民等同時(shí)運(yùn)用OECD脫鉤指標(biāo)和Tapio脫鉤指標(biāo)兩種指標(biāo)對(duì)山西工業(yè)部門(mén)工業(yè)增加值與其能耗投入及二氧化碳排放之間的關(guān)系進(jìn)行了脫鉤分析，指出山西工業(yè)部門(mén)重工業(yè)化程度不斷加深的傾向，工業(yè)部門(mén)能源消耗產(chǎn)出低的現(xiàn)狀及山西能源產(chǎn)品省外輸出的工業(yè)增長(zhǎng)模式共同導(dǎo)致山西對(duì)能源投入的依賴(lài)不斷加深，以高碳消費(fèi)為主的能源投入結(jié)構(gòu)又導(dǎo)致了山西工業(yè)領(lǐng)域碳排放的不斷增加[10]。查建平等對(duì)我國(guó)2000～2009年工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)和碳排放之間的脫鉤關(guān)系進(jìn)行研究，并結(jié)合LMDI分解法構(gòu)建了脫鉤指數(shù)分解模型，提出能源效率是實(shí)現(xiàn)碳排放與工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤的主要推動(dòng)因素，而能源排放強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等是其脫鉤工作中的薄弱環(huán)節(jié)[11]。

現(xiàn)有的相關(guān)研究都是基于歷史數(shù)據(jù)展開(kāi)的，是對(duì)于以往工業(yè)和碳排放關(guān)系的解釋?zhuān)形闯霈F(xiàn)基于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和工業(yè)碳排放之間脫鉤關(guān)系的研究。筆者擬在此方面取得突破，并考慮以下幾點(diǎn)因素。一是研究對(duì)象的選擇。湖北省是國(guó)家低碳試點(diǎn)省份和碳排放權(quán)交易試點(diǎn)省份，也是全國(guó)率先編制溫室氣體排放清單的省份之一。從溫室氣體排放清單來(lái)看，湖北工業(yè)溫室氣體排放占溫室氣體排放總量的70%以上，其中工業(yè)能源活動(dòng)溫室氣體排放占總量的60%以上，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程溫室氣體排放占總量的10%以上。因此，筆者選擇湖北為主要研究區(qū)域，以工業(yè)能源活動(dòng)溫室氣體排放為主要研究領(lǐng)域。二是預(yù)測(cè)方法的選擇。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)能源消費(fèi)的增加，而能源消費(fèi)的擴(kuò)大又反過(guò)來(lái)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，需要用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和綜合的分析手段，考慮不同經(jīng)濟(jì)變量之間的關(guān)聯(lián)與互動(dòng)。筆者擬建立一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SD)模型，描述經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與工業(yè)能源活動(dòng)溫室氣體排放之間的關(guān)系，并以此得到各變量的仿真數(shù)據(jù)。三是脫鉤指數(shù)選擇。Tapio脫鉤指標(biāo)相對(duì)于OECD脫鉤指標(biāo)對(duì)時(shí)間基期的選擇不敏感，不受統(tǒng)計(jì)量綱的影響，且對(duì)脫鉤狀態(tài)的劃分更為精細(xì)，因此筆者選擇Tapio脫鉤指標(biāo)來(lái)描述經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與工業(yè)溫室氣體排放之間的脫鉤狀態(tài)。

1 系統(tǒng)模型構(gòu)建

1.1 系統(tǒng)設(shè)定使用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的專(zhuān)用軟件Vensim-PLE進(jìn)行建模仿真，模型運(yùn)行時(shí)間為1991～2020年，仿真步長(zhǎng)為1年。

1.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流圖溫室氣體(GHG，Greenhouse Gas)是指任何會(huì)吸收和釋放紅外線(xiàn)輻射并存在大氣中的氣體。京都議定書(shū)中控制的6種溫室氣體為二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)和六氟化硫(SF6)。根據(jù)湖北省溫室氣體清單，溫室氣體排放主要來(lái)源于能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、農(nóng)業(yè)、土地變化利用與林業(yè)、廢棄物處理5個(gè)方面。其中能源活動(dòng)中包括化石燃料燃燒、生物質(zhì)燃燒、煤炭開(kāi)采逃逸、油氣系統(tǒng)逃逸4個(gè)方面?；剂先紵职茉垂I(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)、交通運(yùn)輸、服務(wù)業(yè)和居民生活等方面。筆者僅考察工業(yè)(將清單中“工業(yè)和建筑業(yè)”中的建筑業(yè)剔除，再加上能源工業(yè)，合并為“工業(yè)”核算)化石燃料燃燒溫室氣體排放，涉及的溫室氣體排放種類(lèi)主要有CO2和N2O兩種。將各構(gòu)成要素分別設(shè)為狀態(tài)變量(1個(gè))、輔助變量(15個(gè))與速率變量(1個(gè))。其中GDP為狀態(tài)變量，GDP增量為速率變量，其他均為輔助變量，如圖1所示。

圖1 工業(yè)能源活動(dòng)溫室氣體排放系統(tǒng)動(dòng)態(tài)流圖

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《湖北統(tǒng)計(jì)年鑒》(1991-2013)[12]，部分來(lái)自于其他統(tǒng)計(jì)資料。工業(yè)化石能源消費(fèi)量、能源消費(fèi)總量的數(shù)據(jù)均來(lái)自于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011-2013)[13]。由于《湖北統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011)對(duì)2005～2009年的湖北省能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，但未對(duì)以前年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，故該研究采用類(lèi)推法對(duì)1990～2004的湖北能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。溫室氣體數(shù)據(jù)均來(lái)自于《湖北省溫室氣體排放清單》(2005、2010)[14-15]。

2 脫鉤指數(shù)分解模型構(gòu)建

2.1 脫鉤公式與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用工業(yè)能源活動(dòng)溫室氣體(GHG)排放強(qiáng)度(ICI)來(lái)測(cè)度工業(yè)能源活動(dòng)GHG排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤關(guān)系，脫鉤指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中，IEC為工業(yè)能源消費(fèi)GHG排放量，t表示末期，0表示基期?！懊撱^”與“復(fù)鉤”的狀態(tài)分類(lèi)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 “脫鉤”與復(fù)鉤狀態(tài)分類(lèi)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果目前，湖北省只編制完成了2005和2010年的溫室氣體排放清單。但通過(guò)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型仿真結(jié)果得到的變量數(shù)據(jù)不僅實(shí)現(xiàn)了與歷史數(shù)據(jù)的較好擬合，而且保證了數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期性和連續(xù)性。利用仿真數(shù)據(jù)，得到1991～2020年的湖北省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和工業(yè)溫室氣體排放脫鉤指數(shù)及其分解結(jié)果，如表2所示。

表2 1991～2020年經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與工業(yè)能源活動(dòng)溫室氣體排放脫鉤關(guān)系

接下表

續(xù)表2

湖北省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與工業(yè)溫室氣體排放之間的關(guān)系劃分為兩個(gè)階段。第一階段(1991～2000年)：兩者之間的關(guān)系在“弱脫鉤”和“強(qiáng)脫鉤”之間交替變動(dòng)，表明這一時(shí)期工業(yè)溫室氣體排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系較弱。第二階段(2001～2020年)：兩者之間穩(wěn)定為“弱脫鉤”關(guān)系(個(gè)別年份除外，僅2006年為擴(kuò)張性復(fù)鉤)，表明工業(yè)溫室氣體排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的相關(guān)關(guān)系有所增強(qiáng)。

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[13] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局工業(yè)交通統(tǒng)計(jì)司，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源局.中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2011-2013[M].北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，1992-2012.

[14] 湖北省節(jié)能監(jiān)察中心，國(guó)家發(fā)展改革委能源研究所.2005年湖北省溫室氣體排放清單總報(bào)告[R].2012.

[15] 湖北省節(jié)能監(jiān)察中心，國(guó)家發(fā)展改革委能源研究所.2010年湖北省溫室氣體排放清單總報(bào)告[R].2012.

A Simulation and Decoupling Analysis of Economic Growth and Industrial Green House Gas Emissions

DENG Yi, ZHANG Sheng-shu

(Hubei Macroeconomic Institute, Wuhan, Hubei 430071)

This paper is aimed to research the relationship between economic growth and industrial greenhouse gas emissions.Based on the Hubei greenhouse gas inventories, this paper constructs a System Dynamics Model (SD), which analyzes and forecasts the interaction of economic growth and green house gas (GHG) emissions from industrial energy activities of Hubei Province.It constructs a Decoupling Index Model, which analyzes and forecasts the decoupling of economic growth and GHG emissions from industrial energy activities of Hubei province from 1991 to 2020.The result shows that the decoupling of economic growth and GHG emissions from industrial energy activities in Hubei was weak decoupling and strong decoupling alternately from 1991-2000.However, the decoupling of economic growth and GHG emissions from industrial energy activities is weak decoupling solely from 2001-2020, which indicates that the relationship between industrial GHG emissions and economic growth gets stronger.

Economic growth; Industry greenhouse gas emission; System dynamics; Simulation; Decoupling

中國(guó)清潔發(fā)展機(jī)制基金項(xiàng)目(1113031)。

鄧逸(1983- )，女，湖北武漢人，助理研究員，碩士，從事西方經(jīng)濟(jì)學(xué)研究。

2015-01-31

S 181.3

A

0517-6611(2015)08-218-02