技術進步，結構變動與碳生產率增長

張永軍

（南京大學商學院，江蘇 南京 210093）

技術進步，結構變動與碳生產率增長

張永軍

（南京大學商學院，江蘇 南京 210093）

本文估算了中國1978—2008年碳生產率，并用拉氏分解法分析了技術進步、產業結構變動和能源消費結構等影響碳生產率的主要因素。研究發現，樣本期間我國碳生產率年平均增長率為4.26%，累計增長249%，技術進步是推動碳生產率提高的主要因素，能源消費結構變化的貢獻較小。進一步推進技術進步、發揮技術效率在節能減排中的主導作用，重點發展清潔能源和高效能源、優化能源消費結構，以及推動產業結構持續演進，是提高碳生產率、發展低碳經濟的可靠路徑。

碳生產率；能源強度；技術進步；產業結構

1 問題的提出及文獻回顧

能源作為最基本的生產要素，驅動著中國取得令世人矚目的持續高速增長，同時付出的資源環境代價也越來越大。作為一個13億人口的發展中大國，我國面臨著與工業化國家不同的約束條件，實現追趕發達水平離不開工業的增長，但是工業增長又必然伴隨著環境污染和資源消耗［1］。如何統籌經濟發展和環境、資源三者的關系，實現可持續發展，是我國面臨的極為重要的戰略性問題。

碳生產率的概念于1993年由Kaya和Yokobori提出，指一段時期內單位二氧化碳的國內生產總值（GDP）產出水平，又可稱為“碳均GDP”，它與單位GDP的碳排放強度呈倒數關系，反映了單位二氧化碳排放所生產的經濟效益［2］。碳生產率提高的速度可以度量一個國家或地區應對氣候變化的努力和成效，因而不少國外學者開始把研究視角轉向到碳生產率增長與二氧化碳總排放量的關系，從而洞析節能減排的更多路徑［3-5］。

本文通過我國經濟增長的歷史經驗分析碳生產率的變化情況，尋找整體碳生產率增長的主導力量，將引致碳生產率變動的因素分解后，可以進一步認識到驅動碳生產率增長的內在機制，并據此尋找發展低碳經濟的實現路徑。

2 基本方法和數據

根據 《中華人民共和國氣候變化初始國家信息通報》中的數據，能源活動是中國最主要的二氧化碳排放源，本文主要研究中國與能源活動有關的二氧化碳排放。本文采用2006年聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）為聯合國氣候變化框架公約及京都協議書制定的國家溫室氣體清單指南第二卷 （能源）第六章中的“方法 1”來計算中國與能源活動有關的二氧化碳排放，數據全部來自1995—2008年的 《中國統計年鑒》和 《中國能源統計年鑒》。

2.1 碳生產率的核算

碳生產率的公式是：

式 （1）中γ為碳生產率，Y是總產出，C是二氧化碳排放總量，γ˙，Y˙，C˙分別是各變量的增長率。上式的經濟學含義是：碳生產率的增長率等于總產出的增長率與二氧化碳排放量增長率的差，即碳生產率的提高必須要降低產出增長帶來的二氧化碳增長，或者產出不變情況下要降低現有二氧化碳的排放水平。我國官方統計中沒有相關年份二氧化碳排放的數據，文獻中一般根據不同的方法估計得到，本文借鑒陳詩一的估計方法［6］，根據中國統計年鑒中的各年能源消費量得到歷年的二氧化碳排放總量。1978—2008年二氧化碳排放量估計結果如表1所示。

表1 CO2排放量、GDP碳生產率、產業演進、單位能源排放系數（1978—2008年）

根據二氧化碳排放量，我們可以估算我國歷年的碳生產率，碳生產率、二氧化碳排放量和GDP變化情況。我國的碳生產率持續上升，年增長4.26%，30年增長了2.49倍。碳生產率增長和變化的內在機制在于環境和經濟增長的特定關系。在工業化初期，自然環境自凈能力可以為經濟增長提供某種形式的社會資本服務，在其他投入要素給定的條件下，人們通過對這種社會資本服務的消耗可以增加產出水平，GDP以比碳排放更快的速度增長，碳生產率持續增長；但是如果產出效率下降，甚至不能與碳排放同步增長，碳生產率將出現下降。更為嚴重的情況是，如果任由自然資本損耗下去，到達一定階段后，累積的排放和污染會降低整體環境所提供的社會資本服務的質量，進而降低人們的生產能力，碳生產率就失去提高的動力。但一般而言，現實中由于人們對環境質量和產出增長偏好的適時轉換而不太可能出現持續下降。圖1作出了碳生產率、二氧化碳及GDP的增長率變化情況，我們發現，1997年前三者變化趨勢相似，1997年以后碳生產率增長率與二氧化碳排放量的增長率變化方向相反，這是由于1998年受金融危機的影響，國內消費不旺，出口也受到影響，高能耗產業低迷，碳生產率因而迅速提高。此后碳生產率的增長波動仍然較大，持續增長的基礎并不牢固，在2003年甚至出現了大幅的負增長，這些現象值得我們進一步分析。

2.2 碳生產率與能源消費結構變化

圖1 碳生產率、二氧化碳及GDP的增長率

能源消費結構調整是能源消費、碳排放變化的重要影響因素。根據《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》所提供的固定源和移動源燃燒缺省二氧化碳排放因子，幾種一次能源的排放因子大小次序為：煤炭和焦炭、原油及其產品、天然氣。如果其他因素不變，燃料結構中的煤炭和焦炭比重下降，而原油及其產品和天然氣的比重上升，則二氧化碳排放量必然減少，反之，則二氧化碳排放量增加。我國的“多煤、貧油、少氣”的資源特征，決定了我國以煤為主的能源消費結構，長期以來煤的消耗占比在70%上下波動。煤炭所占比例過導致我國能源效率低下的主要原因，還帶來了嚴重的污染。中國原油消費總量位居世界第二，占世界原油消費總量的8.2%，但在我國一次能源中的消費比例為22.2%，低于世界平均水平近15個百分點，天然氣消費量更低，在一次能源消費中的比例不到3%，遠低于世界平均水平［7］。盡管我國煤炭消費量在能源消費總量中的主體地位沒有明顯變化，但近年來石油、天然氣、水電、風能、太陽能等的比重持續提高。從產業結構來看，第三產業和新興產業等低碳產業不斷發展，對潔凈能源的需求迅速提高，低碳能源比重的提高，碳排放下降，而碳生產率得到進一步的提高。Fisher-Vanden認為，由于高效能源對低效能源的替代，20世紀90年代以來中國的能源強度有了明顯的下降［8］。表1中單位能源排放系數一欄的變化驗證了由于能源結構變化使能源平均排放系數發生相應的變動，近年下降趨勢相當明顯。

2.3 碳生產率與產業結構演進

為了更好地研究碳生產率的影響因素，借鑒張雷的做法，我們引入結構演進與碳生產率關系模型［9］。定義：ESD=（∑P/P，S/P，T/P）（1→∞）

ESD是產業結構演進程度，P為第一產業產出，S為第二產業產出，T為第三產業產出，產業結構多元化的值域可以從1到無窮大。產業結構變動對碳生產率產生影響主要是由于各產業碳生產率不同，如果碳生產率高的產業在國民經濟中比重較高，或者取代碳生產率的產業，整個經濟體碳生產率就會因此而提高。

從圖2可知，產業結構演進推動了碳生產率的增長，當產業結構演進一個單位，碳生產率提高0.2%。產業結構演進與碳生產率增長的內在關系是：在不同的產業演進階段，社會和政府有著不同的優先序。當產業結構指數較低的時候，自然環境品質是奢侈品，需求收入彈性高，只有增長滿足了物質需求才能產生環境品質需求，才能自發引致低碳經濟的內生式發展。隨著工業化、城市化的發展，人們收入水平大幅提高，人們開始認識到環境對生活質量的意義，對環境品質需求日益增加，低碳產品、低碳技術開始流行，全社會形成保護環境、促進生態發展的共識。民眾對政府采取行動的要求和壓力日益增加，企業、社會、政府一旦有了共同的激勵和約束條件，就能打破過去的路徑依賴，驅動低碳經濟的發展，碳生產率就會持續快速提高。這意味著反映人均收入與環境質量之間關系的庫茲涅茨曲線，實際上是一個政治經濟學過程。在這過程中，產業結構演進同時為發展低碳經濟、提高碳生產率提供必不可少的內在支撐。

圖2 碳生產率與產業演進

從表1中看到，2002年開始碳生產率大幅下降，直到2005年下降幅度達14%，2006年后開始回升。這一時期產業結構呈現重工業化傾向，碳排放大幅增長，但是重工業增加值和效益并沒有相應的提高。產業結構和碳生產率的這種變化趨勢表明，經過改革前后幾十年的發展，中國工業化已經取得相當高的成就，但經濟增長仍然過分依賴于高污染、高排放、高能耗的增長方式，高附加值、低能耗、低排放產業發展緩慢，環境污染日益嚴重，可持續發展能力發展的基礎并不穩固。

3 碳生產率的進一步分解

為了深入認識碳生產率，需要對碳生產率進一步分解。已有的文獻對能源效率或能源強度進行了大量研究，一般認為能源強度的變化由產業結構變化和部門能源強度變化決定。本文也跟隨這些研究的分解方法，認為碳生產率由技術進步［10］、結構因素（產業結構和能源結構）決定。產業結構變化包括三次產業及內部部門的變化，如果高碳生產率的產業取代了低碳生產率的產業，國民經濟的碳生產率將實現增長。二氧化碳排放系數借鑒陳詩一的處理方法，均為常數。由碳生產率定義，可知：

式（2）表示碳生產率增長率分解成能源結構變化導致的排放強度下降率θ˙和單位GDP能源強度下降率e˙。對于e˙，可以繼續進行分解，因素分解法能通過數學方法，與每個影響因素一一對應，把研究對象的變化分解成幾個成分。拉式分解法（Laspeyres Decomposition） 和 迪 式 分 解 法 （Divisia Decomposition）是目前研究應用廣泛的兩種因素分解法。拉式因素分解法為一種基于微分的方法，符合因素分解的思維，即假定其他因素不變，求出某一個因素變化時對待分解變量的影響，而且計算簡單，所以得到了廣泛的應用。而迪式因素分解法不是直接對各個因素微分，而是對時間微分，具體分解過程可參見相關文獻。本文按照拉氏方法的思維，以Si表示產業部門i增加值占GDP的比重，e表示整個經濟體的能源強度，ei表示產業部門i的能源強度，又有：

第一項λ1是產業結構變化的影響，第二項λ2是各產業部門能源強度變化的影響。本文把整個國民經濟部門分為農、工、建、交、商、其他六個宏觀經濟部門，各部門的數據見表2，應用式（3），就可以得到六部門產業結構變化以及各部門能源強度變化對單位GDP能耗的影響。為使分析更準確，本文將生活用能的二氧化碳排放從總排放量中扣除，計算出生產用能的碳生產率及其增長率，以此進行下文的計算。

實證結果分析，有以下結論。

（1）從1980—2007年，大多數年份單位能源消耗的二氧化碳排放系數都在下降，盡管能源結構因素對碳生產率的貢獻值較小。1980—2008年能源結構因素貢獻值有一定的波動，2001年后開始小幅下降，這與各個時期煤炭的消費比重調整有關，1997年之前中國的煤炭消費比重一直維持在70%以上的水平，從1997年之后，煤炭消費比重出現下降，天然氣以及水電、核電、風電等再生能源的比重開始逐步上升。由于煤炭、石油以及天然氣的碳排放系數存在較大差異，以煤炭的消費導致二氧化碳的排放強度最高，所以，煤炭消費比例的下降對二氧化碳的排放起到有效的抑制作用。但是，自2002年以后由于又出現重工業化趨勢，能耗大幅增加，加之世界石油價格上漲，煤炭比重又開始上升，二氧化碳排放量增加，但是重工業化的產出并沒有表現出相應的增長績效，因此能源結構中煤炭的增加對碳生產率有負面的貢獻。得益于新能源、清潔能源比重的提高和對煤炭的代替，這一趨勢直到2007年以后才得到扭轉。

表2 1980—2007年分部門能源強度（萬噸標準煤/億元）

（2）能源效率因素對碳生產率的提高貢獻最大，見表3。從1980—2007年，各部門的能源強度因素累積下降了4%，甚至大于碳生產率的累積增長率，說明能源效率提高對抑制二氧化碳排放起到了主要作用。同時，從表4可以發現，從2002年開始，能源強度效應由負變為正值，各部門能源強度提高，可能是由于重工業化傾向加快，導致能源效率有了大幅下降，很大程度上降低了碳生產率，甚至其增長率為負值。由于我國2007年“關、轉、并、停”一大批高能耗、高污染、高排放企業，能源強度又開始迅速下降，碳生產率開始恢復增長。

（3）六部門的結構效應對碳生產率提高的貢獻不大，見表4，這與上文以產業演進方法的初步分析結果幾乎相反。這容易理解，相對于粗糙的分析，經過進一步分解，抓住了影響問題的主要因素。部門結構調整因素除了少數年份對碳生產率的提高有正向貢獻之外，其他年份都是降低了碳生產率，盡管其效應很小，幾乎可以忽略不計。改革開放以來，結構調整和要素重置推動了中國全要素生產率的增長，經典文獻中稱之為結構紅利，但是在以快速工業化、城市化為特征的中國發展過程中，形成了高污染、高能耗、高排放增長方式的路徑依賴，產業結構不合理，高附加值、低能耗的第三產業發展緩慢、比重不高，環境污染日益嚴重，以結構調整來推動節能減排仍然有很大的上升空間。

4 進一步討論和結論

緩解資源和環境對經濟發展的約束，實現經濟可持續發展，提高碳生產率是必由之路。本文核算了我國1980—2008年的碳生產率增長及分解部分的貢獻，由此進一步把握碳生產率及其影響因素的認識，是發展低碳經濟和推進發展方式轉變的重要依據。

能源消費結構背后的價格體制問題。政府作為正式制度的主要提供者，因而成為低碳經濟運行與發展的主要責任者。基于溫室氣體排放的公共屬性，政府和市場相互結合是低碳經濟發展的現實選擇，政府通過建立和保護排放權交易市場，以市場機制調節排放，以政府彌補市場失靈，使得環境資源得到優化配置，從而實現可持續發展［11］。完善要素市場體制特別是能源價格體制，這是轉變激勵機制的基礎。過去一直延續至今的資源價格體系，既不反映資源的稀缺情況又不反映供求關系，企業在這種體系中只能按照成本最小原則決定投入要素結構，難以調動企業采用和發展低碳技術的積極性。能源價格沒有實現市場化，過低的成本引導企業以粗放方式進行生產，這是我國能源用效率低下的一個主要原因。美國碳生產率是我國的3倍，日本的碳生產率是我國的10倍，巨大差距的一個來源就是我國能源市場發展滯后，而企業重要素輕效率的生產行為是這種滯后的一個理性反映。因此，要為企業構建一個合理的要素價格體系，尤其是能源價格要能夠反映稀缺和供求關系，在這種體系下，企業的理性行為才能實現整個宏觀經濟的最優化［12］。

表3 1980—2007年能源強度（萬噸標準煤/億元）變化的因素分解結果

表4 1980—2007年碳生產率影響因素分解

節能減排的技術進步問題。由上文分析可知，技術進步是提高碳生產率的主要因素。對于低碳技術而言，它更具有不同于一般產業技術的異質性，它位于世界技術前沿，發達國家起步較早，投入資金雄厚，具備很強的研發和應用能力，但是發展中國家與發達國家沒有時代差距，特別是發展中大國具備很強的潛力來挑戰發達國家的低碳技術領先地位。對于中國這樣的大國，發展低碳技術、推動低碳經濟發展不僅要考慮中外稟賦結構不同決定的技術結構差異和適宜技術問題，我國能源結構相當長的時期還將以煤炭為主，低碳技術的研發與應用與其它國家明顯不同，應該著重煤炭的潔凈高效轉化利用技術的創新；更為重要的是，必需將中國發展的區域性和層次性納入視野，換而言之，中國區域發展水平的差異性是低碳技術選擇的現實背景條件。

產業結構的調整問題。本文研究結果顯示，產業結構對碳生產率的提高貢獻不大，也意味著通過結構調整、要素重置提高碳生產率的空間很大。我們注意到晉升激勵理論強調了地方政府在推動改革和市場發展的積極作用［13］，但是以GDP為核心指標的考核制度也導致了地方政府官員將注意力配置到經濟增長單任務目標上，越與GDP相關度高的項目越得到重視，從而強化了地方政府區域之間追趕動機，加劇了地方政府之間的競爭，導致了投資沖動，這幾年工業領域的重化工化傾向很可能是這一考核制度的內在激勵下作用的結果。在我國各級政府以及國有經濟系統掌握大量經濟資源的背景下，政府對發展戰略、技術選擇以及增長績效有著至關重要的影響，只有弱化GDP考核指標的強激勵機制，轉向整個包括環境保護的社會經濟綜合發展的多任務指標，有效地促使企業轉變行為方式，按照要素稟賦發揮比較優勢，在此基礎上以要素流動和結構調整推動產出持續增長，碳生產率因而也得以不斷提高，低碳經濟因得到企業內在力量的驅動而持續發展。

進一步推進技術進步，發揮技術效率在節能減排中的主導作用；應當重點發展清潔能源和高效能源，優化能源消費結構，要使中國的能源資源得到最有效的配置和利用；從產業結構變動與碳生產率的關系來看，當前不存在從低碳生產率產業向高碳生產率產業轉移的內在動力，必須由政府實施有效的環境、產業政策才能使碳生產率提高，盡管這意味著可能要忍受短期的GDP增長下降。

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Technical Progress,Industrial Structure and Carbon Productivity Growth

Zhang Yongjun
（School of Business,Nanjing University,Nanjing 210093，China）

This paper evaluates the carbon productivity growth in China from 1978 to 2008，then analyzes the factors influencing its performance.The main conclusions show that carbon productivity improved 249%over the period with average annual growth rate of 4.26%,and the technology progress is mainly driving force.Energy consumption structure has minimal influence on carbon productivity growth，while industrial structure change even lowers carbon productivity growth.To further promote the technological progress, develop clean energy and efficient energy,and optimize energy consumption structure,industrial structure are the reliable paths.

carbon productivity;energy intensity；technical efficiency；industrial structure

2010-11-14

張永軍（1975-），男，江蘇淮安人，南京大學商學院博士生；研究方向：宏觀經濟運行。

F275.5

A

（責任編輯 胡瓊靜）