(南京財經(jīng)大學(xué) 國際經(jīng)貿(mào)學(xué)院,江蘇 南京 210023)

1 引言

“十三五”時期,我國經(jīng)濟全面進入“新常態(tài)”的發(fā)展階段。經(jīng)濟新常態(tài)下的轉(zhuǎn)型升級,既帶來了經(jīng)濟發(fā)展模式和動力機制的新變化,又提出了環(huán)境保護和生態(tài)文明建設(shè)的新要求。2014年12月,我國將“環(huán)境承載能力已達到或接近上限,必須推動形成綠色低碳循環(huán)發(fā)展新方式”明確為我國經(jīng)濟新常態(tài)的重要特征之一,將“人與自然和諧共生”納入新時代中國特色社會主義的基本方略,提出了新常態(tài)下環(huán)境保護和生態(tài)文明建設(shè)的新要求。改變過去高能耗、高排放、高污染的粗放式經(jīng)濟發(fā)展方式,代之以新常態(tài)下高效能、高效率、高效益的綠色低碳經(jīng)濟發(fā)展,環(huán)境保護與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為我國新常態(tài)的焦點話題。

2016年11月生效的《巴黎協(xié)定》將重塑全球氣候治理格局,我國積極承擔大國責任,基于“國家自主貢獻”承諾履行降低碳排放強度、提高非化石能源比例、早日達到碳排放峰值、增加森林蓄積量和碳匯四大減排目標。為兌現(xiàn)減排承諾,我國提出了減少溫室氣體排放、向低碳轉(zhuǎn)型的新挑戰(zhàn),形成了在環(huán)境硬約束下保持經(jīng)濟發(fā)展的新推動力量。正確處理好“綠水青山”和“金山銀山”之間的辯證關(guān)系,尋求環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展間的協(xié)調(diào)平衡,已成為我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路和重要目標。

基于此,本文以我國新常態(tài)下經(jīng)濟結(jié)構(gòu)性因素變化為背景,以生態(tài)文明建設(shè)的現(xiàn)實需求為目標,以環(huán)境約束為條件,研究環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的問題。在探究新常態(tài)下環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系新特征的基礎(chǔ)上,利用投入—產(chǎn)出表構(gòu)建包含經(jīng)濟增長、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、效率提高、碳排放減少等多個目標的線性優(yōu)化模型,合理估測“十三五”規(guī)劃末期(2020年)CO2減排與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的優(yōu)化關(guān)系,以期為促進我國經(jīng)濟—環(huán)境優(yōu)化格局的形成,助推經(jīng)濟成功轉(zhuǎn)型提供有益的思路和參考。

2 文獻綜述

20世紀70年代初,西方經(jīng)濟學(xué)家Leontief等[1-3]建立了包含污染物產(chǎn)生和消除的投入—產(chǎn)出分析框架,開創(chuàng)了利用環(huán)境投入—產(chǎn)出模型(Environmentally Extended Input-Output,EEIO)進行環(huán)境經(jīng)濟研究的新領(lǐng)域。因為EEIO模型具有在揭示宏觀經(jīng)濟結(jié)構(gòu)同時將各部門經(jīng)濟產(chǎn)出轉(zhuǎn)化為環(huán)境負載的優(yōu)勢,成為應(yīng)用于經(jīng)濟行為和環(huán)境相關(guān)性研究的重要方法。之后,EEIO模型被廣泛應(yīng)用于因最終需求引起的國家/區(qū)域碳排放足跡研究[4-7],特定產(chǎn)業(yè)部門的碳排放和碳熱點研究[8-10]、供應(yīng)鏈碳排放研究[11,12]、國際貿(mào)易或區(qū)域貿(mào)易中的隱含碳排放研究[13-15]、環(huán)境約束下的經(jīng)濟政策分析等[16,17]。EEIO模型為定量刻畫現(xiàn)有環(huán)境負載對宏觀經(jīng)濟的影響提供了有效方法,但如何減少環(huán)境壓力對宏觀經(jīng)濟發(fā)展的制約,實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟均衡發(fā)展,投入—產(chǎn)出模型未能提供明確的優(yōu)化指引方案。

作為重要優(yōu)化方法的多目標規(guī)劃模型(Multiobjective Programming,MOP)提供了彌補EEIO模型局限性的系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)[18]。整合多目標規(guī)劃模型和投入—產(chǎn)出分析成為進一步研究環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展均衡實現(xiàn)的系統(tǒng)方法。以同時實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟優(yōu)化為目標函數(shù),以投入—產(chǎn)出均衡關(guān)系為約束條件,學(xué)者們利用該方法對經(jīng)濟—環(huán)境系統(tǒng)進行了相關(guān)研究。Hsu、Xu[19]利用模糊多目標規(guī)劃方法(Fuzzy MOP)評價CO2減排對臺灣經(jīng)濟的影響,指出較高能源收入彈性導(dǎo)致我國臺灣地區(qū)碳減排的巨大經(jīng)濟成本;Cortés-Borda等[20]使用多目標投入—產(chǎn)出方法研究了歐盟25國的經(jīng)濟和環(huán)境績效優(yōu)化問題,指出規(guī)制特定經(jīng)濟部門能顯著減少全球溫室氣體排放。范英等[21]、張云等[22]運用基于投入—產(chǎn)出的多目標規(guī)劃,以優(yōu)化經(jīng)濟增長和CO2減排為目標,估算了我國CO2減排的宏觀經(jīng)濟成本;公維鳳[23]建立了雙約束下行業(yè)和省區(qū)經(jīng)濟增長的多目標優(yōu)化模型,分析了能源強度、能源消費結(jié)構(gòu)和碳強度調(diào)整對經(jīng)濟增長的影響;張恪渝等[24]基于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,計算了我國最優(yōu)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方案和現(xiàn)有科技水平下我國的碳減排潛力。

綜上所述,現(xiàn)有文獻多側(cè)重于碳減排宏觀經(jīng)濟成本、碳減排與經(jīng)濟增長的實現(xiàn)、碳減排與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化等碳減排與經(jīng)濟發(fā)展單一維度關(guān)系的研究,而將碳減排與經(jīng)濟發(fā)展各方面關(guān)系系統(tǒng)整合在一起的研究鮮見。隨著我國經(jīng)濟全面進入新常態(tài)的發(fā)展軌道,“速度變化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、動力轉(zhuǎn)化”[25]成為新常態(tài)的典型特征,如何實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,不僅要考慮經(jīng)濟增長的速度,也要系統(tǒng)考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級和動力轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)。本文在整合MOP模型和EEIO模型的基礎(chǔ)上,嘗試建立環(huán)境與速度、結(jié)構(gòu)、動力的系統(tǒng)研究框架,定量研究新常態(tài)下CO2減排與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型多重目標實現(xiàn)的相互關(guān)系。

3 新常態(tài)下經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的碳排放效應(yīng)

為了具體解析經(jīng)濟—環(huán)境間呈現(xiàn)的“環(huán)境庫茲涅茨曲線”(Environmental Kuznets Curve,EKC)關(guān)系,Grossman、Krueger[26]、Panayotou[27]等將經(jīng)濟對環(huán)境的影響因素分解為三個方面:經(jīng)濟整體規(guī)模、經(jīng)濟部門結(jié)構(gòu)、收入水平對供求環(huán)節(jié)減少污染的影響,計算公式為:

(1)

式中,t期的碳排放強度Et為n個產(chǎn)業(yè)部門碳排放強度ei,t(i=1,2…,n)的加權(quán)平均,權(quán)重為各部門產(chǎn)出在總產(chǎn)出所占的比重si,t。

對上式兩邊取對數(shù),再對時間t求一階導(dǎo)數(shù),則碳排放強度增長率ge,t滿足:

(2)

由于t期碳排放總量Pt為總產(chǎn)出Xt和碳排放強度Et的乘積,則碳排放總量增長率gp,t滿足:

gp,t=gx,t+ge,t=gx,t+gs,t+ga,t

(3)

由此可得到影響碳排放的三個經(jīng)濟效應(yīng),其中g(shù)x,t為經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng),來自于經(jīng)濟規(guī)模擴大對環(huán)境構(gòu)成的影響;gs,t為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng),結(jié)構(gòu)效應(yīng)的正負影響取決于一國生產(chǎn)活動在高污染部門和低污染部分之間分配的情況;ga,t為技術(shù)減排效應(yīng),主要體現(xiàn)在生產(chǎn)率的提高和技術(shù)的擴散轉(zhuǎn)移對環(huán)境的影響。經(jīng)濟對環(huán)境的綜合影響正是上述三種效應(yīng)平衡的結(jié)果。當前我國經(jīng)濟正處于“速度變化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、動力轉(zhuǎn)化”的新常態(tài)時期,在這三方面作用的疊加下,CO2排放規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)均表現(xiàn)出區(qū)別于改革開放以來40余年的新特征。

3.1 經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)

一定量的能耗和碳排放是維系經(jīng)濟活動正常開展的必要條件。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平不變的前提條件下,碳排放會隨著經(jīng)濟的增長而增加,但這種增加往往表現(xiàn)為相對復(fù)雜的非線性關(guān)系,如Grossman、Krueger[26,28]等的經(jīng)驗研究證實經(jīng)濟增長與環(huán)境污染之間呈現(xiàn)先上升、后下降的倒“U”型EKC曲線關(guān)系。

我國經(jīng)濟進入“新常態(tài)”發(fā)展階段后,經(jīng)濟下行壓力明顯,經(jīng)濟增速已由高速增長轉(zhuǎn)為中高速增長。2012年,我國GDP增速破8,7.8%的增速為1999年以來的最低值,2016年我國經(jīng)濟增速進一步回落到6.7%。一方面,隨著經(jīng)濟增速下降,能源消費總量增速放緩,能源結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革。自2012年以來,全社會電力、煤炭、原油、天然氣等的消費增速均出現(xiàn)不同程度的降低,特別是煤炭消費量在2013年達到峰值后自2014年起出現(xiàn)了負增長(圖1),由此帶來的直接影響是碳排放總量控制壓力減小?！吨袊吞及l(fā)展報告2017》研究表明:“2015年與我國能源相關(guān)的碳排放下降0.6%”。另一方面,建立在增速放緩和經(jīng)濟規(guī)模收縮基礎(chǔ)上的能耗降低和碳排放減少是以犧牲經(jīng)濟增長為代價的,在一定程度上背離了經(jīng)濟增長和收入增長的發(fā)展目標。目前我國碳排放與經(jīng)濟增長的關(guān)系仍處于EKC曲線左側(cè)的爬坡階段[29-31],增速放緩可能會延長我國倒“U”型曲線拐點到來的時間,不利于2030年碳排放達峰并盡早達峰這一戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。同時,經(jīng)濟增速放緩會加劇地方政府面臨的財政支出壓力、區(qū)域競爭壓力和政治晉升壓力,進而轉(zhuǎn)化為地方政府在短期內(nèi)提升對轄區(qū)經(jīng)濟增長速度迅速提高和經(jīng)濟規(guī)模迅速擴大的訴求,在“投資饑渴”等非理性投資沖動的刺激下,新的高耗能項目和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相繼開工,很難避免以環(huán)境為手段的企業(yè)內(nèi)部成本外部化問題,地方政府往往會降低環(huán)保要求,忽視工業(yè)能源消耗快速增加帶來的區(qū)域環(huán)境成本。因此,正確處理經(jīng)濟平穩(wěn)增長和碳減排目標實現(xiàn)之間的平衡關(guān)系成為經(jīng)濟新常態(tài)下我國實現(xiàn)可持續(xù)綠色發(fā)展的重要約束條件之一。

注:數(shù)據(jù)來源于2007—2017年《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》,下同。

圖1 2006—2016年能源消費與國內(nèi)生產(chǎn)總值增速

3.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動對碳排放的影響主要源于各產(chǎn)業(yè)的碳排放效率和經(jīng)濟增長率存在的系統(tǒng)差異。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與碳排放的歷史演進關(guān)系來看,由于工業(yè)碳排放強度遠高于農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè),隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)沿著第一、二、三產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)的路徑發(fā)展,碳排放會出現(xiàn)先上升再下降的變化趨勢[32,27]。隨著經(jīng)濟增速放緩,新常態(tài)下我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由第二產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)向第三產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)轉(zhuǎn)變,由粗放型經(jīng)濟增長模式向集約型模式轉(zhuǎn)變的趨勢更加明顯。2013年我國服務(wù)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重首次超過工業(yè),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整發(fā)生了歷史性變化,服務(wù)業(yè)成為“新常態(tài)”下可持續(xù)發(fā)展的動力來源,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與轉(zhuǎn)型升級為國內(nèi)的節(jié)能減排工作帶來了新的契機。一方面,由于服務(wù)產(chǎn)品具有無形性、高知識密集性、高增值性等特征,服務(wù)業(yè)常被看作是環(huán)境友好、去物質(zhì)化的清潔、低碳產(chǎn)業(yè)[8],服務(wù)業(yè)的加速發(fā)展能有效降低能耗、抑制碳排放[33],產(chǎn)生對環(huán)境的結(jié)構(gòu)紅利貢獻。另一方面,雖然服務(wù)業(yè)對資源環(huán)境的直接影響表現(xiàn)為積極的抑制作用,但考慮到服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的前向、后向關(guān)聯(lián)效應(yīng),服務(wù)業(yè)的擴張實際上也帶動了物質(zhì)生產(chǎn)部門產(chǎn)出增加,服務(wù)業(yè)對資源環(huán)境的間接影響帶來了服務(wù)供應(yīng)鏈碳排放總量增加的風險。因此,服務(wù)型經(jīng)濟能否突破資源環(huán)境瓶頸約束,正確處理產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和碳減排目標實現(xiàn)之間的平衡關(guān)系成為經(jīng)濟新常態(tài)下我國實現(xiàn)可持續(xù)綠色發(fā)展的重要約束條件之一。

3.3 技術(shù)減排效應(yīng)

通過技術(shù)進步來提高節(jié)能減排效率是實現(xiàn)能源供應(yīng)安全、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟競爭力的關(guān)鍵因素。隨著經(jīng)濟增長和收入水平的提高,在追求更高環(huán)境質(zhì)量的需求側(cè)因素與優(yōu)化資源配置的供給側(cè)因素的雙重推動下,技術(shù)創(chuàng)新通過在開發(fā)、轉(zhuǎn)化、利用、儲存等各方面對能源的高效利用成為CO2減排的有效途徑。

新常態(tài)下發(fā)展動力轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是由要素驅(qū)動轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動。即我國的經(jīng)濟發(fā)展將是建立在綠色全要素生產(chǎn)率增長基礎(chǔ)上的低碳發(fā)展,將由包括減排技術(shù)進步和能源效率提高在內(nèi)的創(chuàng)新來驅(qū)動。一方面,在經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)下,通過技術(shù)因素在生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程和能源回收等方面的革新和改進以實現(xiàn)技術(shù)節(jié)能、工藝節(jié)能和管理節(jié)能,提高能源利用效率,降低單位產(chǎn)出的碳排放強度。自2013—2016年以來,全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗平均下降了4.8%(圖2),平均能源消費彈性系數(shù)為0.29,比2005—2012年降低了0.13。2016年,我國能源消費彈性系數(shù)為0.21,比2012年降低了0.28;全國單位GDP CO2排放下降了6.6%;工業(yè)企業(yè)噸粗銅、噸鋼、噸水泥綜合能耗則分別下降了9.45%、0.08%和1.81%。另一方面,技術(shù)進步也可能產(chǎn)生能源回彈效應(yīng)。即技術(shù)進步提高能源效率,會加速能源開采與消耗。若技術(shù)進步帶來的預(yù)期能源節(jié)約被新增能源需求部分或完全抵消,就會出現(xiàn)“杰文斯悖論”所預(yù)測的技術(shù)進步和環(huán)境保護之間的矛盾[34]。因此,通過技術(shù)進步提高能源利用效率,實現(xiàn)CO2“效率性減排”,正確處理技術(shù)創(chuàng)新和碳減排目標實現(xiàn)之間的平衡關(guān)系成為經(jīng)濟新常態(tài)下我國實現(xiàn)可持續(xù)綠色發(fā)展的重要約束條件之三。通過分析可知,在我國經(jīng)濟新常態(tài)下,正確處理經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的關(guān)系,需要綜合考慮規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)三方面作用疊加的影響,基于投入—產(chǎn)出分析的多目標規(guī)劃模型為系統(tǒng)探討新常態(tài)下CO2減排與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的定量關(guān)系提供了一種有效的工具。

圖2 2006—2016年萬元國民生產(chǎn)總值能耗降低率

4 多目標投入—產(chǎn)出模型構(gòu)建

4.1 多目標函數(shù)

環(huán)境目標函數(shù):在環(huán)境承載能力“達到或接近上限”的條件下,從舊常態(tài)的“資源環(huán)境軟約束”轉(zhuǎn)變?yōu)樾鲁B(tài)的“資源環(huán)境硬約束”,是經(jīng)濟新常態(tài)的環(huán)境要義[35],是“五位一體”社會主義建設(shè)總布局構(gòu)成的重要要求。本文將環(huán)境目標設(shè)定為CO2排放量最小，計算公式為:

(4)

式中,ei為i產(chǎn)業(yè)的CO2排放系數(shù);xi為i產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)出；i=1,2,…,n,i為產(chǎn)業(yè)部門。

經(jīng)濟增長函數(shù):我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài),正處于爬坡過坎的關(guān)鍵期,化解各種矛盾和風險,跨越“中等收入陷阱”,主要靠發(fā)展,而發(fā)展必須保持合理的增長速度,保持經(jīng)濟持續(xù)增長是我國未來較長時期的重要目標和基本要求。本文將經(jīng)濟增長目標設(shè)定為各行業(yè)總產(chǎn)出最大化:

(5)

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)函數(shù):經(jīng)濟服務(wù)化是經(jīng)濟新常態(tài)的重要特征,具體表現(xiàn)為國民經(jīng)濟中第三產(chǎn)業(yè)增長快于第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)[36]。因此,本文用服務(wù)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值差距度量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化,將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)目標設(shè)定為該產(chǎn)值差距的最大化:

(6)

式中,xj,xk分別為j,k產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)出;j=1,2,…,m,j為服務(wù)產(chǎn)業(yè)部門;k=1,2…,l,k為服務(wù)業(yè)以外的其他產(chǎn)業(yè)部門。

技術(shù)效率函數(shù):經(jīng)濟新常態(tài)下,技術(shù)進步持續(xù)對能源效率增長做出積極貢獻。因為提升能源效率往往以能源消耗的節(jié)省為前置目標[37],所以本文將技術(shù)效率目標設(shè)定為一次能源消耗量最小化:

(7)

式中,fi為i產(chǎn)業(yè)的一次能源消費強度。

4.2 約束條件

投入—產(chǎn)出約束:基于開放經(jīng)濟條件下的投入—產(chǎn)出平衡關(guān)系,任一產(chǎn)業(yè)部門的總產(chǎn)出和進口之和全部用于中間使用和最終使用,即x+Mx=Ax+y。從經(jīng)濟增長要求看,計劃求解年份(2020年)的最終需求不應(yīng)該低于研究基期(2012年)的最終需求,據(jù)此參照Hsu、Xu[19]、范英等[21]的方法,設(shè)定反映產(chǎn)業(yè)間和最終需求一般均衡的約束集:

(8)

產(chǎn)業(yè)部門擴張約束:為避免經(jīng)濟過大波動,投入—產(chǎn)出表行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模短期內(nèi)限制在一定幅度內(nèi)變動,得到產(chǎn)業(yè)擴張約束:

(9)

CO2排放強度約束條件:CO2排放強度是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要約束條件。從國家減排要求看,計劃求解年份的碳排放強度降低幅度不應(yīng)低于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃對減排的量化指標要求,依據(jù)張云等[22]的方法,建立約束條件:

(10)

式中,R2020為2020年碳排放強度相比2012年降低的目標。

(11)

能耗強度約束條件:對能源消費實施控制,要求計劃求解年份的能耗強度下降幅度不應(yīng)低于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃對能耗強度的量化指標要求,計算公式為:

(12)

非負約束條件:投入—產(chǎn)出表各行業(yè)部門的產(chǎn)出是決策變量,非負約束是決策變量具有現(xiàn)實意義的要求,模型非負約束為:

xi≥0

(13)

4.3 模型參數(shù)確定

使用的數(shù)據(jù)來自2012年投入—產(chǎn)出表,2012年能源消費平衡表和基于政府間氣候變化專門委員會(IPCC)報告估算的CO2排放因子。因為2012年是我國步入新常態(tài)的起點,同時2012年我國投入—產(chǎn)出表是目前可得到的最新的投入—產(chǎn)出數(shù)據(jù),故本文選擇2012年作為研究基期,研究考察期設(shè)定為我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的末年2020年。

模型中的決策變量為各產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)出,具體產(chǎn)業(yè)部門劃分主要以投入—產(chǎn)出表為依據(jù),其他來源的數(shù)據(jù)依據(jù)投入—產(chǎn)出表的劃分標準進行調(diào)整,由此設(shè)置42個決策變量,分別表示42個產(chǎn)業(yè)部門的產(chǎn)出。碳排放強度參數(shù)和能源強度參數(shù)的設(shè)定,等于各產(chǎn)業(yè)部門CO2排放量除以各產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值,等于各產(chǎn)業(yè)部門能源消耗量除以各產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值。其中,能源消費量來自相關(guān)年份《中國能源統(tǒng)計年鑒》統(tǒng)計的我國分行業(yè)終端能源消費量,各產(chǎn)業(yè)部門的CO2排放量用該產(chǎn)業(yè)部門分類能源的消費量乘以相應(yīng)的能源CO2排放系數(shù)估算,能源CO2排放系數(shù)的計算公式為:

CO2排放系數(shù)(kgCO2/kg)=中國能源平均低位發(fā)熱量(kJ/kg)×IPCC碳排放因子(kgC/GJ)×10-6×碳氧化率×碳轉(zhuǎn)換系數(shù)(44/12)

(14)

碳排放強度降低幅度R2020和能耗強度降低幅度T2020的設(shè)定,在能源消費和碳排放“雙控”的思想下,“十二五”和“十三五”《控制溫室氣體排放工作方案》分別明確提出到2015年全國單位GDP的CO2排放比2010年下降17%,單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2010年下降16%;2020年全國單位GDP的CO2排放比2015年下降18%,單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降15%。按照上述的國家減排要求,計算可得計劃求解年份與研究基期相比,碳排放強度降低幅度(R2020)不應(yīng)低于25%,能耗強度較低幅度(T2020)不應(yīng)低于22%。

5 模型優(yōu)化結(jié)果分析

基于前文構(gòu)建的模型及確定的參數(shù),本文運用Matlab 軟件進行模型求解,得到2020年各決策變量值,并據(jù)此計算碳排放和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)指標,分析經(jīng)濟新常態(tài)下CO2減排與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的優(yōu)化結(jié)果。從表1可見,在經(jīng)濟和環(huán)境多重約束下,我國2020年全國總產(chǎn)出預(yù)期將達到2789990.00億元,相比于基年2012年全國總產(chǎn)出1601627.08億元,年均增長7.18%,高于“十三五”規(guī)劃中提出的GDP年均增長6.5%的目標。7.18%的增長率實際上描述了在達到減少碳排放強度和能源強度的目標情形下,經(jīng)濟增長的最優(yōu)模型方案。由此可見,保證7%左右的中高速增長是新常態(tài)下提高發(fā)展平衡性和包容性的速度要求。

表1 2020年中國經(jīng)濟、能源及碳排放指標預(yù)測結(jié)果

注:2012年數(shù)據(jù)來源于《投入—產(chǎn)出表》,2020年指標根據(jù)模型計算得到,表2同。

基于多目標優(yōu)化結(jié)果,2020年我國預(yù)期碳排放總量為96.80億t CO2,相對于基期的79.24億t,增加了17.56億t。2020年我國預(yù)期能源消費總量為53.65億t標準煤,相對于基期的36.17億t,增加了17.48億t。在將碳排放強度與能源強度而非總量作為減排目標的情形下,“十三五”期間,我國碳排放總量和能源消耗總量仍將保持持續(xù)增長。在模擬結(jié)果中,碳排放量雖然符合在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第20輪締約方會議(COP20)上我國提出的2016—2020年每年CO2排放量控制在100億t以下的預(yù)期目標,但能源消耗量超過“十三五”能源規(guī)劃提出的到2020年把能源消費總量控制在50億t標準煤以內(nèi)的指標。由此可見,實現(xiàn)環(huán)境總量控制,“十三五”期間需要提高能源利用效率,進一步降低全國的能源消耗強度。

從經(jīng)濟新常態(tài)下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與CO2減排模擬結(jié)果分析可見,2020年我國三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出占國民經(jīng)濟總產(chǎn)出的比重預(yù)測結(jié)果為4.87∶58.09∶37.04,與2012年三次產(chǎn)業(yè)比重5.58∶66.44∶27.98相比,第一產(chǎn)業(yè)農(nóng)林牧漁等部門占整體經(jīng)濟的比重略有下降,減少了0.71%;第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出比重降低的趨勢明顯,下降了8.35%;第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出比重則有顯著增長,較基期提高了9.06%。Worrell、Price[38]的研究指出,多數(shù)國家來自工業(yè)部門的CO2排放量占CO2當量溫室氣體排放的90%[38]。因此,在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的過程中,節(jié)能減排約束主要對第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生制約,導(dǎo)致第二產(chǎn)業(yè)比重的持續(xù)下降。相應(yīng)地,以低消耗、低污染、高效益為特點的服務(wù)業(yè)與低碳經(jīng)濟的發(fā)展趨勢是一致的,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)服務(wù)化成為低碳經(jīng)濟發(fā)展的題中之義。

從細分行業(yè)看,表2中42個產(chǎn)業(yè)部門總產(chǎn)出比重變化顯示,2020年模擬預(yù)測結(jié)果與2012年相比,總產(chǎn)出比重下降的產(chǎn)業(yè)部門有22個。在碳排放和能源約束下,比重下降的產(chǎn)業(yè)部門主要集中在第二產(chǎn)業(yè)。第二產(chǎn)業(yè)是耗能最大的產(chǎn)業(yè)部門,也是最大的碳排放來源,具有“碳鎖定”效應(yīng)。減少工業(yè)發(fā)展過程中的碳排放,在第二產(chǎn)業(yè)27個產(chǎn)業(yè)部門中占比下降的有18個產(chǎn)業(yè)部門;與基年相比,絕對占比下降較大的部門有金屬冶煉和壓延加工業(yè),化學(xué)工業(yè),電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),石油、煉焦產(chǎn)品和核燃料加工業(yè),非金屬礦物制品業(yè)等;相對占比下降幅度較大的部門有非金屬礦和其他礦采選業(yè),煤炭采選業(yè),石油和天然氣開采業(yè),石油、煉焦產(chǎn)品和核燃料加工業(yè),電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)。相對而言,第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出比重增加的部門有9個,按占比相對增幅分別依次是廢品廢料業(yè),燃氣生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),金屬制品、機械和設(shè)備修理服務(wù)業(yè),金屬礦采選業(yè),通信設(shè)備、計算機和其他電子設(shè)備制造業(yè),交通運輸設(shè)備制造業(yè),儀器儀表制造業(yè),木材加工及家具制造業(yè),電氣機械和器材制造業(yè)。上述9個部門主要集中在高技術(shù)制造業(yè),技術(shù)密集的行業(yè)特征使之成為能耗和碳排放量較低的制造業(yè)部門。

2020年模擬預(yù)測結(jié)果與2012年相比,總產(chǎn)出比重增加的產(chǎn)業(yè)部門有20個,比重上升的產(chǎn)業(yè)部門主要集中在第三產(chǎn)業(yè)。在第三產(chǎn)業(yè)14個產(chǎn)業(yè)部門中占比提高的有11個產(chǎn)業(yè)部門,與基年相比,占比提高幅度較大的部門有金融業(yè),租賃和商務(wù)服務(wù)業(yè),衛(wèi)生和社會工作服務(wù)業(yè),科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)業(yè),信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)等。需要注意的是,與前述比重大幅提高的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)部門不同,傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)部門如運輸、住宿和餐飲等是對環(huán)境產(chǎn)生顯著影響的主要服務(wù)部門,對CO2排放的影響雖然沒有工農(nóng)業(yè)直接和顯著,但它通過上下游部門對環(huán)境的負面效果同樣不容忽視[39,40]。因此,第三產(chǎn)業(yè)中的住宿和餐飲業(yè)、交通運輸、倉儲和郵政業(yè)是產(chǎn)出比重下降的部門。此外,公共管理、社會保障和社會組織業(yè)在模型優(yōu)化預(yù)測中占比也有所下降,我國公共管理部門的高排放可能源于對這些服務(wù)部門缺乏管制和收入的增加[41]?？傊?優(yōu)化服務(wù)業(yè)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)向低碳服務(wù)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,是服務(wù)業(yè)的發(fā)展方向。

表2 2020年各產(chǎn)業(yè)部門產(chǎn)出結(jié)構(gòu)的模型預(yù)測與比較

6 結(jié)論和建議

6.1 結(jié)論

本文在探究經(jīng)濟新常態(tài)下CO2排放的規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)新特征的基礎(chǔ)上,利用投入—產(chǎn)出表構(gòu)建包含經(jīng)濟增長、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、效率提高和碳排放減少的多目標投入—產(chǎn)出線性優(yōu)化模型,分析我國2020年CO2減排與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的優(yōu)化關(guān)系。優(yōu)化模型的整體方案結(jié)果顯示:我國經(jīng)濟保持年均7.13%的中高速增長,CO2排放和能源消耗基本能達到節(jié)能減排的目標。相應(yīng)地,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)總體要實現(xiàn)“退二進三”的經(jīng)濟服務(wù)化轉(zhuǎn)型。

6.2 建議

根據(jù)對經(jīng)濟新常態(tài)的特點和對優(yōu)化模型整體方案分析的結(jié)果,提出相應(yīng)的政策建議:①經(jīng)濟新常態(tài)下,保持合理的中高速經(jīng)濟增長。我國是一個發(fā)展中大國,發(fā)展是第一要義,特別是考慮新常態(tài)下工業(yè)化和城市化發(fā)展階段、人口結(jié)構(gòu)變化和消費方式轉(zhuǎn)變等,必須進一步對最低經(jīng)濟增速加以要求。保持7%左右的中高速經(jīng)濟增長,不但有助于加快經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變,而且將促進碳排放與經(jīng)濟增長的進一步脫鉤,實現(xiàn)能源消耗、經(jīng)濟增長與碳排放之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。②運用“底線思維”設(shè)定碳排放、能耗的總量和強度雙重目標控制機制。我國經(jīng)濟正處于高能耗和高碳排放的快速工業(yè)化爬坡階段,能源消耗和CO2排放呈現(xiàn)總量上升但增速減慢的特征。根據(jù)優(yōu)化模型預(yù)測結(jié)果,我國在有效控制碳排放強度和能源消耗強度目標的約束條件下仍存在著總量較快增長的風險。為了實現(xiàn)2020年、2030年控制溫室氣體排放行動目標,應(yīng)運用“安全底線思維”設(shè)定碳排放和能源消費的最高紅線,探索實行碳排放、能源消費總量和強度雙重目標控制機制,并在此基礎(chǔ)上推出階段性目標和年度計劃性目標,以強化倒逼經(jīng)濟和能源的低碳轉(zhuǎn)型。③通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,實現(xiàn)CO2結(jié)構(gòu)性減排?；趦?yōu)化模型的整體方案,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,從不可持續(xù)發(fā)展向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變,“退二進三”的經(jīng)濟服務(wù)化將是我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的邏輯主線。第二產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)出比重下降的主要是冶金、化工、火電、石化等能耗高、污染重的能源部門和金屬加工部門,而以通信設(shè)備、計算機、電子設(shè)備、交通運輸設(shè)備、儀器儀表制造業(yè)等為代表的高技術(shù)部門需要進一步增加產(chǎn)能。第三產(chǎn)業(yè)中,要加快金融、商務(wù)、科研、技術(shù)、信息服務(wù)業(yè)等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的發(fā)展,控制住宿、餐飲、交通運輸?shù)炔块T比重。通過經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化,將稀缺資源優(yōu)化配置到單位產(chǎn)值能耗和碳排放更低的領(lǐng)域,在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中實現(xiàn)碳減排目標。