韓文艷，熊永蘭

（中國科學(xué)院 成都文獻情報中心，四川 成都 610299）

0 引言

在碳中和背景下，世界各國日益意識到能源安全、氣候危機對于國家經(jīng)濟社會長遠(yuǎn)發(fā)展帶來的影響，實施能源安全戰(zhàn)略，制定應(yīng)對氣候危機的舉措，對于確保國家安全、提升國際競爭力具有重要意義。2021年5月，國際能源署（IEA）發(fā)布了《2050年凈零排放：全球能源行業(yè)路線圖》[1]，探討了在全球溫升1.5℃情景下，全球如何實現(xiàn)快速的能源轉(zhuǎn)型，在2050年打造碳中和的能源系統(tǒng)，并且認(rèn)為立即采取行動將為就業(yè)增長和經(jīng)濟發(fā)展帶來新機遇。至2020年年底，已有126 個國家承諾、宣布或正在考慮到2050年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放的目標(biāo)應(yīng)對氣候危機[2]。因此，探究經(jīng)濟增長與能源消費碳排放的協(xié)調(diào)關(guān)系，如何在推進經(jīng)濟增長的同時實現(xiàn)節(jié)能降碳？實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的理想狀態(tài)，已經(jīng)成為學(xué)者、社會高度關(guān)注的話題。相關(guān)研究對于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、增強國際競爭力具有重要意義。

目前，國內(nèi)外關(guān)于能源消費碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系及其驅(qū)動因素已開展了較多研究，集中于不同的空間尺度，一是國家層面的研究，如孫葉飛和周敏[3]將Tapio 脫鉤指數(shù)與Kaya 恒等式、LMDI 因素分解法相結(jié)合，分析了中國1996—2014年期間的能源消費碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系及驅(qū)動因素；Wang & Wang[4]探討了美國經(jīng)濟增長與碳排放的脫鉤關(guān)系及其影響因素；Uddin 等[5]研究了斯里蘭卡能源消費、碳排放、經(jīng)濟增長和貿(mào)易開放之間的長期格蘭杰因果關(guān)系。二是區(qū)域?qū)用娴难芯?，如蓋美等[6]采用Tapio 彈性分析方法探討遼寧沿海經(jīng)濟帶能源碳排放與經(jīng)濟增長的脫鉤關(guān)系及演變趨勢，并構(gòu)建Tobit 多元線性回歸模型分析了碳排放效率的影響因素；馮宗憲和陳志偉[7]結(jié)合脫鉤理論和聚類分析方法實證分析了中國區(qū)域能源碳排放和經(jīng)濟增長的空間脫鉤趨勢；李影[8]利用脫鉤模型對29 個省份經(jīng)濟增長與能源利用、碳排放之間的脫鉤程度進行了度量；武娜等[9]構(gòu)建脫鉤模型分析碳排放與經(jīng)濟增長間的脫鉤關(guān)系，并運用GIS 方法評價山西、陜西、內(nèi)蒙古地區(qū)經(jīng)濟增長與碳排放的時空演變規(guī)律；王仲瑀[10]利用LYQ脫鉤模型和格蘭杰因果關(guān)系檢驗?zāi)Ｐ蛯┙蚣降貐^(qū)能源消費、碳排放與經(jīng)濟增長數(shù)據(jù)進行實證分析。三是跨國層面的研究，如王杰等[11]基于Tapio 脫鉤和LMDI 模型分析了金磚國家碳排放與經(jīng)濟增長的脫鉤彈性及驅(qū)動因素；Wang & Zhang[12]探討了貿(mào)易開放對不同國家的經(jīng)濟增長與碳排放脫鉤產(chǎn)生的影響；Apeaning[13]使用脫鉤理論與擴展的Kaya 恒等式探討了134 個國家的碳排放和經(jīng)濟增長脫鉤相關(guān)的驅(qū)動因素；Wu 等[14]利用環(huán)境影響—GDP—技術(shù)脫鉤模型對發(fā)達與發(fā)展中國家過去50年經(jīng)濟增長與能源消費脫鉤趨勢進行比較研究。

目前相關(guān)研究主要圍繞區(qū)域省市層面、國家層面展開，跨國層面研究主要是圍繞相關(guān)經(jīng)濟體，而對科技強國、科技大國這類主體的比較研究較少，而這類國家的發(fā)展往往引領(lǐng)著全球未來發(fā)展的方向，并且在其高速發(fā)展中積累了豐富的經(jīng)驗。為此，本文基于1990—2020年近30年的數(shù)據(jù)，運用Tapio 脫鉤模型并結(jié)合Kaya 恒等式、LMDI 模型來探究典型科技大國能源消費碳排放與經(jīng)濟增長的脫鉤態(tài)勢與現(xiàn)狀，并分解碳排放驅(qū)動因素，了解科技大國間的異質(zhì)性。研究結(jié)果以期豐富碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系的案例研究，為中國實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、應(yīng)對氣候危機、推進碳達峰碳中和提供相關(guān)參考建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 脫鉤模型

脫鉤這一概念被廣泛應(yīng)用于資源環(huán)境領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛的OECD 的脫鉤概念認(rèn)為“脫鉤”就是打破環(huán)境危機和經(jīng)濟財富間的聯(lián)系[15]，脫鉤是對資源環(huán)境與經(jīng)濟增長之間協(xié)調(diào)關(guān)系的一種測量及評價手段。目前在判斷脫鉤狀態(tài)或測度脫鉤程度時，采取的方法主要有變化量綜合分析法、脫鉤指數(shù)法、彈性分析法、基于完全分解技術(shù)的脫鉤分析方法、IPAT 模型法、描述統(tǒng)計分析法、計量分析法和差分回歸系數(shù)法[16]，而Tapio 彈性分析方法在資源環(huán)境與經(jīng)濟增長領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[17]。Tapio 從彈性概念出發(fā)，研究了歐洲國家交通業(yè)經(jīng)濟增長量與二氧化碳排放量間的脫鉤關(guān)系，并建立Tapio 脫鉤指標(biāo)體系[18]，本文以此為基礎(chǔ)加入指標(biāo)值為0 的狀態(tài)，如表1所示。在前人研究[19-20]的基礎(chǔ)上，運用Tapio 脫鉤模型探討科技大國碳排放（本文特指能源消費碳排放）與經(jīng)濟增長間的協(xié)調(diào)關(guān)系，構(gòu)建碳排放與經(jīng)濟增長間的Tapio 脫鉤模型，公式表示為：

表1 Tapio脫鉤指標(biāo)體系

式中：R表示科技大國碳排放與經(jīng)濟增長間的彈性關(guān)系，C、GDP分別表示碳排放量、國內(nèi)生產(chǎn)總值的基期值，?C、?GDP分別表示研究期碳排放量、國內(nèi)生產(chǎn)總值相較基期的增值。參照Tapio 脫鉤指標(biāo)體系可得到碳排放與經(jīng)濟增長間的脫鉤狀態(tài)。

1.1.2 碳排放因素分解模型

基于日本學(xué)者在IPCC 研討會上提出的用于分析相關(guān)影響因素對二氧化碳排放的貢獻情況的Kaya 恒等式，選用LMDI 分解法對科技大國碳排放的變化進行分解研究[21]。

式中：E為能源消費量，G為GDP，P為人口總數(shù)，F(xiàn)為碳排放系數(shù)（能源碳排放系數(shù)），I為能源消費強度，A為經(jīng)濟增長，P為人口規(guī)模，t為時期即不同年份。利用LMDI 模型的加法將碳排放增量?C分解為四大因素之和，即能源碳排放系數(shù)效應(yīng)（?CF）、能源消費強度效應(yīng)（?CI）、經(jīng)濟增長效應(yīng)（?CA）、人口規(guī)模效應(yīng)（?CP）。

根據(jù)Ang[22]提出的對數(shù)平均迪氏分解法（LMDI）得到各個分解因素的貢獻值表達式：?CP也以此做相應(yīng)計算。

式中：RF、RI、RA、RP分別為碳排放系數(shù)效應(yīng)、能源消費強度效應(yīng)、經(jīng)濟增長效應(yīng)、人口規(guī)模效應(yīng)的脫鉤指數(shù)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文對1990—2020年8 個科技大國碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系及碳排放驅(qū)動因素進行研究，其中8 個科技大國中美、英、德、法、日為典型的科技強國[23]，而俄羅斯為傳統(tǒng)科技大國（強于軍事科技、航天領(lǐng)域等），韓國為新興科技大國（盡管體量較小，但其半導(dǎo)體、電子電器、通信器材等領(lǐng)域世界領(lǐng)先），中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，科技實力逐步提升。對這8 個典型科技大國進行研究，能夠較好地反映全球能源消費碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系的態(tài)勢以及相關(guān)經(jīng)驗啟示。近30年的研究周期有利于從較長時間尺度探析碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤狀態(tài)的演變趨勢，并且較準(zhǔn)確有效地了解碳排放驅(qū)動因素。經(jīng)濟增長用GDP 表示、人口規(guī)模用人口總數(shù)表示，皆來源于世界銀行，其中GDP 統(tǒng)一為2010年不變價美元。能源消費碳排放量、能源消費量相關(guān)數(shù)據(jù)源于英國石油公司（BP）發(fā)布的《世界能源統(tǒng)計年鑒》。

2 科技大國碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤分析

2.1 碳排放與經(jīng)濟增長特征

從長時間變化來看，各國能源相關(guān)碳排放與其工業(yè)發(fā)展、國際間產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移合作、人口規(guī)模及其結(jié)構(gòu)變化、資源稟賦密切相關(guān)?？萍即髧寂欧趴偭考捌渥兓厔荽嬖诓町悾傮w上分為三個梯隊，如圖1所示。第一梯隊是美國、中國，年均碳排放量在2 000 萬噸以上且波動較大，遙遙領(lǐng)先其余科技大國；第二梯隊為俄羅斯、日本，年均碳排放量處于1 000 萬～2 000 萬噸之間且波動較??；第三梯隊為德國、英國、韓國、法國，年均碳排放量處于1 000 萬噸以下（除德國外皆在500 萬噸以下）且發(fā)展較平穩(wěn)。從排放量來看，近30年間美國、中國、俄羅斯長期處于前三位置，其中2005年以后中國越過美國成為碳排放第一科技大國；英國、法國、韓國則處于后三位，其中2000年以后法國越過韓國成為碳排放量最低的科技大國，而2010年以后英國越過韓國成為碳排放量倒數(shù)第二的科技大國。從變化趨勢來看，中國的碳排放增長最快，年均增長率高達4.91%；美國、法國、德國、英國、俄羅斯皆為波動下降趨勢，年均增長率皆為負(fù)數(shù)，其中英國下降最快，年均增長率為-1.86%。韓國碳排放為波動上升趨勢，年均增長率為3.40%，由能源碳排放倒數(shù)第一科技大國演變?yōu)榈箶?shù)第三。日本近30年間能源碳排放趨于穩(wěn)定、變化較小，年均增長率僅為0.08%，長期處于科技大國中碳排放第四的位置。說明不僅科技大國間能源碳排放量存在差異，各國不同時期也具有差異性，具有階段特征，中國最為顯著，1990—2000年為緩慢上升階段（年均增長率為3.50%），2001—2011年為快速增長階段（年均增長率為9.29%），2012—2020年為逐步低碳減排階段（年均增長率為1.28%），中國作為最大的發(fā)展中國家，經(jīng)濟還處于加快發(fā)展時期，尤其是近10年經(jīng)濟與城鎮(zhèn)化高速發(fā)展，自然加大了能源消費需求，而碳排放下降則離不開政策的推動，黨的十八大報告提出“推動能源生產(chǎn)和消費革命，控制能源消費總量，加強節(jié)能降耗，支持節(jié)能低碳產(chǎn)業(yè)和新能源、可再生能源發(fā)展，確保國家能源安全”。值得注意的是，盡管能源碳排放總量較高，但中國近30年年人均碳排放量僅為4.55 噸，遠(yuǎn)低于其余科技大國，較低的為法國（5.64 噸），最高的為美國（18.33 噸）。

圖1 1990—2020年科技大國能源碳排放變化趨勢

科技大國間不論是經(jīng)濟規(guī)模還是增長趨勢都存在差異，總體上劃分三個梯隊，如圖2所示。第一梯隊為美國，年均GDP 在100 000 億美元以上，遠(yuǎn)高于其他國家，年均增長率為2.29%。第二梯隊為日本、中國，年均GDP 處于40 000 億～60 000 億美元之間，其中日本經(jīng)濟增長較為平緩，年均增長率為1.03%，2010年后被中國超越成為科技大國中的經(jīng)濟規(guī)模第三大國；近30年中國經(jīng)濟增長迅速，由1990年的8 278.70 億美元增長至2020年的117 850.04 億美元，年均增長率高達9.11%，逐步超過俄羅斯（1993年）、英國（2000年）、法國（2002年）、德國（2005年）、日本（2010年）成為GDP 第二大國，但中國人均GDP 遠(yuǎn)低于其他科技大國，2020年中國人均GDP（2010年不變價8 405 美元）僅是美國與日本的1/6、德國和法國的1/5、英國的2/9、韓國的2/7、俄羅斯的5/7。其余科技大國屬于第三梯隊，年均GDP 在40 000 億美元以下，其中德國年均GDP 為32 669.20 億美元，年均增長率為1.41%；法國、英國年均GDP 分別為24 506.65 億美元、22 904.89 億美元，年均增長率分別為1.31%、1.60%；俄羅斯、韓國年均GDP 分別為13 259.73 億美元、9 320.01 億美元，年均增長率分別為0.74%、4.98%。值得注意的是，由于新冠肺炎疫情大流行，2020年全球經(jīng)濟停擺，各國經(jīng)濟都遭受重創(chuàng)，經(jīng)濟增長呈現(xiàn)不同程度的放緩趨勢，甚至出現(xiàn)負(fù)增長。

圖2 1990—2020年科技大國GDP變化趨勢

2.2 碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系

受綜合因素所致，1990—2020年科技大國碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤狀態(tài)存在顯著差異，如圖3所示，但各國皆制定了相應(yīng)的節(jié)能降碳政策。美國碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系總體處于弱脫鉤向強脫鉤過渡階段，其中處于弱脫鉤狀態(tài)年份最多，總體上美國經(jīng)濟增長速度要高于碳排放增速，甚至經(jīng)濟持續(xù)增長的同時碳排放出現(xiàn)負(fù)增長。美國作為世界第一經(jīng)濟大國，其發(fā)展對能源消費需求量大，隨著經(jīng)濟發(fā)展效率的提高，對能源消費的依賴度逐步降低。2009年6月美國眾議院通過的《2009年美國清潔能源與安全法案》，旨在減少美國對外的石油依賴、減少溫室氣體排放、刺激經(jīng)濟復(fù)蘇[24]；2014年5月美國白宮發(fā)布的《全面能源戰(zhàn)略》報告闡述了美國能源革命對經(jīng)濟發(fā)展、能源安全的影響并提出未來低碳化發(fā)展舉措[25]。

圖3 1990—2020年科技大國能源碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤狀態(tài)

英國、法國碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系總體從弱脫鉤過渡到強脫鉤狀態(tài)，其中處于強脫鉤狀態(tài)的年份最多，基本處于能源消費碳排放與經(jīng)濟增長的最優(yōu)狀態(tài)，即經(jīng)濟增長的同時碳排放負(fù)增長。英國、法國作為老牌資本主義國家，較高的經(jīng)濟發(fā)展水平加上資源匱乏使其較早意識到能源安全與氣候危機，成為世界低碳經(jīng)濟的先行者和積極倡導(dǎo)者，制定了系列低碳、能源戰(zhàn)略。如2003年的英國能源白皮書《我們能源的未來：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》最早將“低碳經(jīng)濟”見之于政府文件；2009年7月英國發(fā)布的低碳能源國家戰(zhàn)略白皮書《英國低碳轉(zhuǎn)變計劃》提出了到2020年、2050年的碳減排目標(biāo)及各部門的碳減排目標(biāo)與措施[26]；2012年11月英國政府公布的最新《能源法案》旨在調(diào)整英國國內(nèi)能源消費結(jié)構(gòu)、發(fā)展低碳經(jīng)濟[27]；2019年6月英國政府公布一項法案擬在2050年之前將碳排放量降為“凈零”。2015年11月法國公布的《國家低碳戰(zhàn)略》旨在促進可再生能源的發(fā)展，計劃在2030年將可再生能源在能源總量中的比例提高至32%[28]；2019年 9月法國國會通過的《能源與氣候法案》正式以立法形式明確 2050年實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)；2020年 9月法國發(fā)布的《法國發(fā)展無碳?xì)淠艿膰覒?zhàn)略》計劃到 2030年投入 72 億歐元發(fā)展綠色氫能，推動工業(yè)和交通部門脫碳[29]。

德國碳排放與經(jīng)濟增長總體處于強脫鉤狀態(tài)，經(jīng)濟增長的同時實現(xiàn)了碳排放負(fù)增長。德國政府通過《可再生能源法》保證可再生能源的地位，使可再生能源得到了快速發(fā)展；德國環(huán)境部在2009年6月公布的發(fā)展低碳經(jīng)濟的戰(zhàn)略文件強調(diào)低碳經(jīng)濟為經(jīng)濟現(xiàn)代化的指導(dǎo)方針[30]；2019年 11月德國聯(lián)邦議院通過的《氣候保護法》以法律形式確定 2050年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放的碳中和目標(biāo)[29]。

日本碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系總體處于增長負(fù)連接向強脫鉤狀態(tài)過渡階段，其中處于強脫鉤狀態(tài)的年份最多，1990年、2008年受金融危機影響，2011年發(fā)生的大地震使其經(jīng)濟重新陷入衰退?？傮w上日本經(jīng)濟增長對能源消費尤其是化石能源的依賴逐步降低。2007年日本把建立低碳經(jīng)濟作為2050年的重點戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，通過節(jié)能法案《面向低碳社會的12 大行動》《面向2050年的日本低碳社會》《福田藍(lán)圖》《立場綠色經(jīng)濟與社會變革》等[31]；日本將氫能作為未來社會二次能源結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，全面建設(shè)氫能社會，2017—2019年密集發(fā)布了《氫能基本戰(zhàn)略》《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》《氫能和燃料電池技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略》[29]。

俄羅斯碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系總體處于弱脫鉤向強脫鉤狀態(tài)過渡階段，其中處于弱脫鉤狀態(tài)的年份最多。說明俄羅斯總體上由經(jīng)濟增速高于碳排放增速演變到經(jīng)濟增長的同時碳排放負(fù)增長。但受資源稟賦影響，天然氣、煤炭是俄羅斯能源和發(fā)電的主要來源，加大了其碳排放量。2013年3月俄羅斯政府批準(zhǔn)通過的《國家能源發(fā)展規(guī)劃》重點就俄羅斯電力、石油、天然氣和煤炭工業(yè)的現(xiàn)代化改造，合理、高效利用可再生能源，節(jié)約能源和提高能效等問題進行闡述[32]；2019年俄羅斯出臺的《2035年前俄羅斯能源戰(zhàn)略草案》以期促進能源科技創(chuàng)新、明確能源領(lǐng)域研究創(chuàng)新活動關(guān)鍵任務(wù)、推進能源強國戰(zhàn)略[29]。

韓國碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系總體處于增長連接向弱脫鉤狀態(tài)過渡階段，其中處于弱脫鉤狀態(tài)的年份最多。韓國經(jīng)濟增長對能源消費的依賴在降低，但韓國能源資源匱乏，能源對外依存度較高。2008年8月韓國政府制訂的《國家能源基本規(guī)劃》指出，新能源和可再生能源的比重將在2030年達到11%，能源技術(shù)水平將于2030年達到世界最高水平；2008年9月韓國政府推出的《綠色能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略》旨在創(chuàng)造就業(yè)崗位、擴大未來增長動力和基本確立低碳增長戰(zhàn)略[33]；2008年9月韓國政府出臺的《低碳綠色增長戰(zhàn)略》提出要提高能效和降低能源消耗量，從能耗大的制造經(jīng)濟向服務(wù)經(jīng)濟轉(zhuǎn)變[34]。

中國碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系總體處于弱脫鉤狀態(tài)，其中處于弱脫鉤狀態(tài)的年份最多。中國總體經(jīng)濟增速高于碳排放增速，但經(jīng)濟增長對于能源消費還有較高依賴。中國作為最大的發(fā)展中國家，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快和消費結(jié)構(gòu)持續(xù)升級，加上擁有較大的人口規(guī)模，促使其在持續(xù)推動經(jīng)濟發(fā)展的同時對能源消費的需求量也會不斷加大，導(dǎo)致經(jīng)濟發(fā)展與節(jié)能減排的矛盾不斷加劇，這就需要加快經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、推進碳中和。但中國目前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以重化工為主、能源結(jié)構(gòu)以煤為主、運輸結(jié)構(gòu)以公路貨運為主，實現(xiàn)碳達峰碳中和的難度比發(fā)達國家更大。節(jié)能降碳成效離不開頂層設(shè)計，如2016年印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》旨在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)、加強重點領(lǐng)域節(jié)能；2020年12月國務(wù)院發(fā)布的《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書全面闡述了中國推進能源革命的主要政策和重大舉措。

根據(jù)碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤指數(shù)，即從實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的最佳狀態(tài)（強脫鉤）、最差狀態(tài)（強負(fù)脫鉤）與不利狀態(tài)（增長連接、增長負(fù)脫鉤、衰退脫鉤、衰退連接等）的角度來看，科技大國中碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤關(guān)系表現(xiàn)最好的是英國、德國，有16 個年份處于強脫鉤狀態(tài)；其次為法國，有15 個年份處于強脫鉤狀態(tài)；再次為日本，有11 個年份為強脫鉤。美國和俄羅斯分別有9 個、8 個年份處于強脫鉤狀態(tài)，有12 個、9 個年份處于弱脫鉤狀態(tài)，總體處于弱脫鉤向強脫鉤過渡階段，能源消費碳排放在一定程度上阻礙了經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。韓國處于弱脫鉤、增長連接的年份較多，分別為12 個、9 個年份，說明經(jīng)濟發(fā)展對能源消費的依存度還較高。中國有22 個年份處于弱脫鉤狀態(tài)，持續(xù)推進經(jīng)濟增長的同時能源消費也在增長，但能源消費增速放緩、碳排放逐步降低?？梢娫诳萍即髧?，中國能源消費碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系僅略微優(yōu)于韓國，要實現(xiàn)強脫鉤與其余科技大國間還存在較大差距。2020年受疫情影響，除中國外，其余科技大國經(jīng)濟皆為負(fù)增長，因此碳排放與經(jīng)濟增長表現(xiàn)為衰退脫鉤狀態(tài)。

2.3 碳排放驅(qū)動因素分解分析

1990—2020 年科技大國碳排放驅(qū)動因素的影響程度與效應(yīng)不盡相同，如圖4所示。美國總體上影響程度由大到小依次為經(jīng)濟增長、人口規(guī)模、碳排放系數(shù)、能源消費強度。其中人口規(guī)模與經(jīng)濟增長總體對碳排放具有促進作用，即經(jīng)濟增長與人口規(guī)模擴大都會增加能源需求量進而增加碳排放量，1991年出現(xiàn)異常主要在于爆發(fā)海灣戰(zhàn)爭及經(jīng)濟危機，2008年出現(xiàn)異常在于金融危機的爆發(fā)；能源消費強度對碳排放具有抑制作用，即經(jīng)濟增長消費的能源越少，碳排放就會越低；2010年以后能源碳排放系數(shù)對碳排放具有抑制作用，即隨著能源開發(fā)利用技術(shù)的逐步提高，能源消費中逐步減少化石能源而增加可再生能源比重，進而減少碳排放，美國能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的88.07%下降至2020年的81.66%，可再生能源（包括水電）占比由1990年的4.43%上升至2020年的9.93%。

圖4 1990—2020年科技大國能源碳排放驅(qū)動因素

英國總體上影響程度由大到小依次為能源消費強度、經(jīng)濟增長、碳排放系數(shù)、人口規(guī)模。其中經(jīng)濟增長、人口規(guī)?？傮w對碳排放具有促進作用，即經(jīng)濟增長與人口增長會依賴能源消費進而增加碳排放量，2008年出現(xiàn)異常主要在于全球金融危機的爆發(fā)；能源消費強度、碳排放系數(shù)總體對碳排放具有抑制作用，即隨著低碳經(jīng)濟的發(fā)展、能源消費結(jié)構(gòu)的逐步變化，經(jīng)濟發(fā)展對能源需求降低、可再生能源消費的碳排放降低，最終促使碳排放減少，英國能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的92.07%下降至2020年的75.27%，可再生能源占比由1990年的0.63%上升至2020年的18.26%。

法國總體上影響程度由大到小依次為經(jīng)濟增長、能源消費強度、人口規(guī)模、碳排放系數(shù)。其中經(jīng)濟增長、人口規(guī)模總體對碳排放具有促進作用，法國經(jīng)濟與人口增長加大了能源碳排放量，2008年出現(xiàn)異常在于全球金融危機造成消費低迷，2012年出現(xiàn)異常在于法國大選年造成的政局和經(jīng)濟不穩(wěn)定。能源消費強度、碳排放系數(shù)總體對碳排放具有抑制作用，即隨著可再生能源占比提高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、利用技術(shù)的優(yōu)化，碳排放隨之降低，1993年出現(xiàn)異常在于西方世界再次爆發(fā)的世界性經(jīng)濟危機。法國能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的60.92%下降至2020年的49.81%，可再生能源占比由1990年的5.89%上升至2020年的14.09%，核電是法國能源主力。

德國總體上影響程度由大到小依次為經(jīng)濟增長、碳排放系數(shù)、能源消費強度、人口規(guī)模。其中經(jīng)濟增長、人口規(guī)?？傮w對碳排放具有促進作用，但人口規(guī)模在2002—2011年表現(xiàn)為抑制作用，主要在于這10年間人口負(fù)增長，減少了能源需求量進而降低了碳排放。能源消費強度、碳排放系數(shù)總體對碳排放具有抑制作用，即隨著低碳戰(zhàn)略的實施、能源開發(fā)利用技術(shù)水平及經(jīng)濟效率的提高，碳排放逐步降低，并且德國為低碳經(jīng)濟立法最全的國家，2013年出現(xiàn)異常在于德國工業(yè)復(fù)興并提出工業(yè)4.0 計劃。德國能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的88.61%下降至2020年的75.7%，可再生能源占比由1990年的1.25%上升至2020年的19.58%，可再生能源與廢物等能源產(chǎn)品的供給量逐步上升。

日本總體上影響程度由大到小依次為能源消費強度、經(jīng)濟增長、碳排放系數(shù)、人口規(guī)模。其中經(jīng)濟增長總體對碳排放具有促進作用，人口規(guī)模在2012年之后變?yōu)橐种谱饔茫饕谟谌毡救丝谏僮踊?、老齡化日益嚴(yán)重。能源消費強度、碳排放系數(shù)總體對碳排放具有抑制作用，2011年出現(xiàn)異常主要在于大地震發(fā)生造成的海嘯、火災(zāi)、核泄漏、環(huán)境污染等復(fù)合災(zāi)害并發(fā)，對于日本的經(jīng)濟、政治及社會均造成極大沖擊。日本能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的84.32%上升到2012年的93.93%再下降至2020年的87.07%，可再生能源占比由1990年的5.26%下降至2020年的10.69%，天然氣在其能源消費中占據(jù)重要地位且主要依靠進口。

俄羅斯總體上影響程度由大到小依次為經(jīng)濟增長、能源消費強度、碳排放系數(shù)、人口規(guī)模。其中經(jīng)濟增長與人口規(guī)?？傮w對能源碳排放具有促進作用，由于2014年俄羅斯金融危機、1997—2009年人口負(fù)增長導(dǎo)致出現(xiàn)了異常。能源消費強度、碳排放系數(shù)總體對碳排放具有抑制作用，2016年出現(xiàn)異常主要在于受烏克蘭危機、俄羅斯收回克里米亞引發(fā)西方國家一系列經(jīng)濟制裁影響，加上遭遇國際大宗商品特別是石油和天然氣價格暴跌，導(dǎo)致俄羅斯經(jīng)濟陷入危機。俄羅斯能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的92.11%下降至2020年的86.43%，可再生能源占比由1990年的4.62%上升至2020年的6.80%，俄羅斯天然氣資源豐富，天然氣是其重要的能源產(chǎn)品。

韓國總體上影響程度由大到小依次為經(jīng)濟增長、人口規(guī)模、能源消費強度、碳排放系數(shù)。其中經(jīng)濟增長與人口規(guī)?？傮w對碳排放具有促進作用；2001年后能源消費強度、碳排放系數(shù)總體對碳排放具有抑制作用，進入21世紀(jì)后韓國將發(fā)展高科技上升為國家戰(zhàn)略，強調(diào)科技發(fā)展對于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重要性，2003年韓國頒布的“第二次科技立國”計劃促使其半導(dǎo)體、新型顯示等科技產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展[35]，同時文化產(chǎn)業(yè)、旅游業(yè)、金融業(yè)等領(lǐng)域的競爭力也逐步提升，2020年出現(xiàn)異常主要受疫情影響。韓國能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的84.94%上升到1997年的89.55%再下降至2020年的84.6%，可再生能源占比由1990年的1.23%上升至2020年的3.33%，核電占據(jù)重要地位。

中國總體上影響程度由大到小依次為經(jīng)濟增長、能源消費強度、碳排放系數(shù)、人口規(guī)模，2000年后碳排放系數(shù)對碳排放的影響超過了人口規(guī)模，這與計劃生育政策及技術(shù)進步相關(guān)。其中經(jīng)濟增長、人口規(guī)模對碳排放具有促進作用，高速發(fā)展的經(jīng)濟與龐大的人口規(guī)模增加了能源需求進而增加了碳排放，經(jīng)濟增長對能源消費的依存度較高。能源消費強度、碳排放系數(shù)總體對碳排放具有抑制作用，這與技術(shù)進步、低碳經(jīng)濟發(fā)展、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及節(jié)能減排政策的實施密不可分，2003—2004年出現(xiàn)異常主要在于“非典”疫情，加上出現(xiàn)電力、煤炭、油品等供應(yīng)緊張的能源“瓶頸”，中央宏觀調(diào)控“點剎”過度投資相關(guān)政策影響。中國能源消費中傳統(tǒng)化石能源占比由1990年的95.58%下降至2020年的84.34%，可再生能源占比由1990年的4.42%上升至2020年的13.43%，仍以煤炭消費為主。

3 結(jié)論與啟示

3.1 結(jié)論

通過Tapio 脫鉤模型、LMDI 分解方法，分析梳理了近30年來科技大國能源消費碳排放與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤態(tài)勢，以及碳排放的主要驅(qū)動因素影響差異性，得到以下結(jié)論：

科技大國能源消費碳排放與經(jīng)濟增長態(tài)勢存在差異。碳排放總量方面，美國、中國為第一梯隊，分別為波動下降、上升趨勢，2005年以后中國越過美國成為碳排放第一大國，但中國人均碳排放總體低于其余科技大國，與美國相差甚遠(yuǎn)；俄羅斯、日本為第二梯隊，分別為波動下降趨勢、趨于穩(wěn)定態(tài)勢；德國、英國、韓國、法國為第三梯隊，除韓國外皆為波動下降，法國、英國先后于2000年、2010年越過韓國成為碳排放量最低的兩個科技大國。經(jīng)濟增長方面，美國GDP 遙遙領(lǐng)先于其余國家；其次為日本、中國，2010年以后中國超越日本成為GDP 第二大國，并且中國年均增長率最高（9.11%），但中國人均GDP 遠(yuǎn)低于其他科技大國，依然是最大的發(fā)展中國家。最后為德國、法國、英國、俄羅斯、韓國，年均GDP 在40 000 億美元以下且增長平穩(wěn)。

科技大國能源消費碳排放與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤狀態(tài)具有異質(zhì)性。英國、德國、法國基本演變?yōu)閺娒撱^狀態(tài)，法國、日本由增長負(fù)連接過渡到強脫鉤狀態(tài)，美國、俄羅斯處于由弱脫鉤向強脫鉤過渡階段，中國、韓國總體處于弱脫鉤狀態(tài)。中國能源消費碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系略優(yōu)于韓國，但經(jīng)濟增長對能源消費的依存度較高。要實現(xiàn)強脫鉤與其余科技大國之間還存在較大差距，并且中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、運輸結(jié)構(gòu)都有待優(yōu)化，經(jīng)濟處于數(shù)量到質(zhì)量轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，要在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和難度較大，要實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的理想狀態(tài)道阻且長。

科技大國碳排放驅(qū)動因素的影響效應(yīng)與程度不盡相同。影響效應(yīng)方面，科技大國基本上表現(xiàn)為人口規(guī)模、經(jīng)濟增長會促進碳排放，能源消費強度、碳排放系數(shù)會抑制碳排放，但存在時序差異，美國2010年以后碳排放系數(shù)抑制碳排放，日本2012年之前人口規(guī)模促進碳排放，韓國2001年后能源消費強度、碳排放系數(shù)抑制碳排放。影響程度方面，近30年科技大國總體為經(jīng)濟增長對碳排放影響最大，而人口規(guī)模影響最小，能源消費強度的抑制作用最大，但各因子對各國影響不盡相同。其中美國為經(jīng)濟增長＞人口規(guī)模＞碳排放系數(shù)＞能源消費強度，英國與日本為能源消費強度＞經(jīng)濟增長＞碳排放系數(shù)＞人口規(guī)模，法國為經(jīng)濟增長＞能源消費強度＞人口規(guī)模＞碳排放系數(shù)，德國為經(jīng)濟增長＞碳排放系數(shù)＞能源消費強度＞人口規(guī)模，韓國為經(jīng)濟增長＞人口規(guī)模＞能源消費強度＞碳排放系數(shù)，俄羅斯與中國為經(jīng)濟增長＞能源消費強度＞碳排放系數(shù)＞人口規(guī)模。

3.2 啟示

一是強化頂層設(shè)計，引領(lǐng)綠色發(fā)展。強化頂層設(shè)計與戰(zhàn)略謀劃，從國家層面加快實施低碳能源戰(zhàn)略，制定低碳經(jīng)濟發(fā)展、可再生能源開發(fā)利用的中長期戰(zhàn)略規(guī)劃，明確低碳經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)體系、重點支持領(lǐng)域或行業(yè)，明確可再生能源開發(fā)利用的重點領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)支撐，為加快節(jié)能減排支撐綠色發(fā)展奠定長遠(yuǎn)戰(zhàn)略基礎(chǔ)。加快制定中國碳達峰碳中和路線圖，為各行業(yè)減排提供指引，以更好地優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新、建立健全碳市場交易機制，為實現(xiàn)碳中和夯實基礎(chǔ)。

二是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展低碳經(jīng)濟。中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，目前處于經(jīng)濟由數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變的窗口期，還需持續(xù)推進經(jīng)濟增長，勢必會增加能源消費需求。因此，需加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，尤其是工業(yè)領(lǐng)域，通過技術(shù)升級、產(chǎn)業(yè)迭代、國際合作等途徑，逐步降低高耗能、高污染產(chǎn)業(yè)的比重，推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)清潔化。促進戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，積極發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟；以節(jié)能環(huán)保為重點對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行技術(shù)改造，繼續(xù)淘汰落后產(chǎn)能，著力構(gòu)建有利于低碳發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)方式和消費模式；推動制造業(yè)智能化、綠色化發(fā)展，降低制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的資源能源消耗和碳排放，實現(xiàn)制造業(yè)質(zhì)量變革、效率變革和動力變革，以集群化發(fā)展實現(xiàn)規(guī)模效益、提升專業(yè)化水平，進而增強市場競爭力。

三是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)利用可再生能源。目前中國能源前端結(jié)構(gòu)以化石能源為主，受資源限制電力以煤炭火電為主，這使得中國能源利用碳排放壓力較大。近年來中國日益重視可再生能源的開發(fā)利用，可再生能源占比顯著提高，全球約一半的多晶硅（太陽能電池板的關(guān)鍵原料）都來自中國，其風(fēng)力、光伏發(fā)電在全球優(yōu)勢突出。未來中國還需加大太陽能、風(fēng)能、水能等新能源比重，從能源供給端（清潔能源）入手，降低能源消費碳排放，促進2030年前實現(xiàn)碳達峰、將風(fēng)能及太陽能能源消費占比提至16.5%的承諾。同時，重視儲能技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，推動可再生能源相關(guān)的儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為可再生能源的長期、有效供給提供保障。

四是強調(diào)科技創(chuàng)新，促進節(jié)能減排。構(gòu)建從研發(fā)投入到轉(zhuǎn)化應(yīng)用完善的節(jié)能降碳創(chuàng)新體系，提升低碳發(fā)展的創(chuàng)新能力和競爭力，有力支撐國家能源安全、應(yīng)對氣候危機。在投入方面針對節(jié)能降耗、綠色低碳技術(shù)重點領(lǐng)域建立穩(wěn)定的政府支持機制，同時強化企業(yè)、社會資本參與基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的政策機制，加大對節(jié)能環(huán)保汽車、可再生能源、循環(huán)經(jīng)濟、儲能等重大技術(shù)的研發(fā)、示范力度。在轉(zhuǎn)化應(yīng)用方面，發(fā)揮政府與市場作用，暢通轉(zhuǎn)化渠道，并且在政府采購中重視對有利于節(jié)能降耗、綠色低碳的技術(shù)、裝備、產(chǎn)品的大力支持。加強節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新平臺與聯(lián)盟建設(shè)，構(gòu)建以企業(yè)為主體、政產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新與推廣轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與服務(wù)平臺，如支持建立可再生能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、節(jié)能環(huán)保企業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、碳排放及交易相關(guān)企業(yè)聯(lián)盟、碳中和研究聯(lián)盟等。