基于環境庫茲涅茨模型的物流業碳排放分析——以天津與全國對比為視角

李 洋 ，王 迎 ，張立毅

（天津商業大學a.經濟學院；b.信息工程學院，天津300134）

引 言

近年來，隨著我國工業化進程的不斷推進，化石能源的消耗不斷加快，CO2的排放也日益增加。2009年11月，國務院常務會議制定了能源與環境協調發展的具體目標，要求通過節能減排，實現到2020年單位GDP二氧化碳排放量要比2005年下降40%~45%。[1]2011年3月，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》提出，2015年單位國內生產總值二氧化碳排放要比2010年下降17%。[2]要實現這個目標，中國需要在削減二氧化碳排放量上做出巨大努力。

物流業是融合市場交易、倉儲配送、交通運輸、資金結算、商品交割、現代金融和科技信息等行業的復合型服務產業，對于促進生產、拉動消費、帶動就業、加快發展方式轉變和經濟結構優化升級意義重大。[3]物流產業迅猛發展的同時，也造成大量的碳排放。2009年國際能源署發布的《運輸、能源與二氧化碳：邁向可持續發展》報告顯示，全球CO2排放量約有25%來自交通運輸。[4]近年來，我國社會物流成本占國內生產總值的比重一直在18%左右，而美國社會物流成本占國內生產總值的比重一般在9%左右，低效的物流運作模式也增加了物流業的碳排放量。[5]所以，實現低碳經濟的關鍵途徑之一就是實現物流產業的低碳化發展。

天津是我國重要的港口城市，在2006年國務院批復的《天津市城市總體規劃（2005—2020年）》中明確提出將天津逐步建設成為國際港口城市、北方經濟中心和生態城市。2011年《國務院關于天津北方國際航運中心核心功能區建設方案的批復》中也明確提出，依托天津濱海新區開發開放，加快天津北方國際航運中心建設步伐，促進天津濱海新區早日建設成為我國北方對外開放的門戶、高水平的現代制造業和研發轉化基地、國際物流中心。此外，天津還被國家列為低碳城市試點單位之一。因此，對比分析天津和全國的物流業碳排放，探索天津物流業低碳化發展途徑具有重要的指導意義。

1 天津物流業和全國物流業碳排放量估算

1.1 數據來源

本文使用的天津和全國1995—2011年的物流業各種能源消費量數據均參照了《中國能源統計年鑒》。各種能源的折標準煤系數來源于《中國能源統計年鑒2012》，各種能源的碳排放系數來源于《國家發展改革委辦公廳關于請組織開展推薦國家重點節能技術工作的通知》（發改辦環資[2013]1311號）。

1.2 估算方法

由于目前還沒有物流業CO2排放量的直接監測數據，因此碳排放量是通過估算得到的。CO2的排放主要來源于化石燃料的燃燒，根據物流業對各種能源的消費量，可以估算出物流業的碳排放量。估算公式為：

式中，C 為碳排放總量，Ci、Ei、θi和 δi分別為第 i種能源的碳排放量、能源消費量、折標準煤系數和碳排放系數。常用的各種能源折標準煤系數θi和碳排放系數δi如表1和表2所示。

1.3 碳排放量的估算與變化趨勢分析

天津物流業和全國物流業1995—2011年的產值數據可以從《中國統計年鑒》中得到，為剔除價格因素，將物流業產值折算為以1995年為基期的可比價格。天津物流業和全國物流業1995—2011年各種能源的消費量可以根據《中國能源統計年鑒》獲得，利用公式（1）計算可得各種能源的碳排放量如表3所示。

表1 各種能源折標準煤參考系數

表2 各種能源的碳排放系數

從表3數據可以看出，從1995年到2011年，天津和全國的物流業的產值和碳排放量總體都呈現上升趨勢。這17年間，天津市物流業產值從1995年的86.85億元增長到2011年的443.89億元，增長411.10%，年均增長率達10.73%；全國物流業產值從1995年的3 244.30億元增長到2011年的15 401.62億元，增長了374.73%，年均增長率達10.22%。在物流業產值迅速增長的同時，物流業的碳排放量也在快速增長。其中，天津市物流業的碳排放量從53.91萬噸增長到260.02萬噸，增長382.32%，年均增長率達10.33%。從全國來看，物流業碳排放量從1995年的3 018.77萬噸增長到了2011年的13 836.46萬噸，增長了358.35%，年均增長率達到10%。這說明這一時期，經濟的快速增長拉動了物流的需求，促進了物流產業的發展和規模的擴大，也同時加大了能源消耗，導致了碳排放量的增加。

表3 天津市和全國物流業碳排放量統計 萬噸

下面，對天津和全國物流業各類能源碳排放量的變化趨勢進行比較分析。

（1）煤炭碳排放量變化趨勢

圖1和圖2分別給出了1995年到2011年，天津和全國物流業煤炭碳排放量的變化趨勢。天津市物流業煤炭的碳排放量趨勢較為復雜，總體呈“W”型，碳排放量一直在7.96萬噸到20.80萬噸的區間波動，其中1998年和2007年達到谷底，分別是9.21萬噸和7.96萬噸，而在2003年達到頂峰，高達20.80萬噸。在這17年間，全國物流業的煤炭碳排放量整體呈下降趨勢，從1995年的676.34萬噸下降到2011年的332.16萬噸，降幅達到50.89%。

圖1 天津物流業煤炭的碳排放量（單位：萬噸）

圖2 全國物流業煤炭的碳排放量（單位：萬噸）

（2）石油碳排放量變化趨勢

圖3和圖4分別給出了1995年到2011年，天津和全國物流業石油碳排放量的變化趨勢。無論天津還是全國，石油的碳排放量總體都呈現上升趨勢，且石油的碳排放量一直高于其他能源。天津的石油碳排放量從1995年的38.81萬噸增長到2011年的232.58萬噸，增長率高達499.28%，年均增長率達到11.84%。全國的石油碳排放量從1995年的2 211.50萬噸增長到2011年的12 894.94萬噸，增長率高達483.09%，年均增長率達11.65%。

圖3 天津物流業石油的碳排放量（單位：萬噸）

圖4 全國物流業石油的碳排放量（單位：萬噸）

（3）電力碳排放變化趨勢

圖5和圖6分別給出了1995年到2011年，天津和全國物流業電力碳排放量的變化趨勢。天津和全國物流業消耗電力的碳排放量整體也都呈上升趨勢。天津市物流業電力的碳排放量從1995年的2.10萬噸增長到2011年的12.83萬噸，增長率高達510.96%，年均增長率達到11.98%。對于全國物流業，電力的碳排放量從1995年的130.93萬噸增長到2011年的609.36萬噸，增長率高達365.41%，年均增長率達10.09%。

圖5 天津物流業電力的碳排放量（單位：萬噸）

圖6 全國物流業電力的碳排放量（單位：萬噸）

2 基于EKC模型的天津物流業和全國物流業碳排放的對比分析

美國經濟學家Simon Kuznets[6]在20世紀50年代研究收入水平和分配公平之間的關系時發現，隨著經濟的增長，收入不均現象先上升再下降，呈現倒U型曲線，稱為庫茲涅茨曲線。而后，Grossman和Krueger[7]發現環境污染與經濟發展水平之間也呈倒U型曲線關系，便根據庫茲涅茨曲線引申出環境庫茲涅茨曲線，即EKC。近年來，國內學者在實證研究時發現，EKC模型主要呈倒U型，但也可以呈U型、N型、倒N型甚至線性關系。[8]其數學模型為：

當b1≠0、b2=b3=0時為線性關系；當b1>0、b2<0、b3=0 時為倒 U 型；當 b1<0、b2>0、b3=0 時為U型；當b1、b2不同時為零、b3>0時為N型；當b1、b2不同時為零、b3<0時為倒N型。

本文以碳排放量為因變量，以物流業產值為自變量，采用SPSS 19.0對天津和全國物流業產值、碳排放量進行了線性、二次和三次函數的曲線擬合，分別如圖7和圖8所示，其參數如表4和表5所示。

圖7 曲線擬合圖（天津）

圖8 曲線擬合圖（全國）

表4 模型參數估計值（天津）

表5 模型參數估計值（全國）

調整的R2即調整的可決系數，它是綜合度量回歸模型對樣本觀測值擬合優度的度量指標，它的數值越大，說明擬合程度越大。估計值的標準差是說明實際值和估計值之間相對偏離程度的指標，估計的標準差的值越小，則回歸方程的實用性越大。Sig.是模型F值的概率，反映了模型的顯著性水平，如果Sig.<0.05，說明差異性顯著，方程有意義。

對于天津市物流業的EKC模型，從表4可知，三個模型的Sig.值都小于0.05，說明模型都具有統計意義。對比三個模型調整的R2和標準差，可以發現二次模型的R2為0.906，是三個模型中最大的，且標準差又是最小的18.871。因此，二次模型是擬合最好的模型。根據表4，可知回歸方程為：

對于全國物流業的EKC模型，從表5可知，三個模型的Sig.值都小于0.05，說明模型都具有統計意義。對比三個模型調整的R2和標準差，可以發現三次模型和二次模型的R2均為0.984，都大于線性模型，三次模型標準差又是最小的459.365，因此三次模型是擬合最好的模型。根據表5，可知回歸方程為：

根據擬合曲線圖以及回歸方程可知，天津物流業發展和碳排放量呈倒U型曲線關系，即隨著物流業產值的不斷增加，碳排放量呈先增加后減少的趨勢。全國物流業發展和碳排放量則呈倒N型曲線關系，即隨著物流業產值的不斷增加，碳排放量呈先減少后增加最后又減少的趨勢。目前，無論在全國范圍內還是在天津范圍內，物流業都處于發展期，物流業碳排放量仍在增加，但增速正在放緩。根據EKC模型可知，無論在天津還是在全國，物流產業發展和環境之間存在著不協調性，但即將迎來拐點。

3 天津和全國碳排放強度比較

碳排放強度是指單位GDP的二氧化碳排放量，單位為噸/萬元，[9]它體現出經濟增長對碳排放的依賴程度。本文通過分析1995—2011年并以1995年為基期的可比價格的天津市和全國的物流業產值數據，估算了天津和全國的物流業碳排放量，據此計算出天津和全國的物流業碳排放強度，如圖9所示。

由圖9可以得出三點結論：首先，除2003年外，天津物流業碳排放強度總體低于全國，這說明天津市物流業發展對碳排放的依賴程度整體上要小于全國，且注重物流產業的低碳化發展。天津應該繼續保持這種優勢，統籌處理好產業發展和環境保護兩者之間的關系。

圖9 天津與全國物流業碳排放強度比較（單位：噸/萬元）

其次，天津市物流業碳排放強度在0.56~1.07的區間內波動，僅2003年超過1.0，而全國物流業碳排放強度的波動區間要小于天津，主要在0.83~1.03。這說明天津市物流業發展對碳排放量依賴度的彈性要大于全國，只要符合一定的條件，天津市物流業碳排放強度可以迅速降低。從圖9中可以發現，2008年以來，天津市物流業碳排放強度下降速度非常快，這可歸功于2008年以來天津市物流業對電力的消耗快速擴大，而對高污染的化石能源（石油和煤炭）的消耗比重迅速下降。這也說明在天津市物流業的低碳化進程中，清潔能源的使用初見成效。

最后，從1995—2004年，天津物流業和全國物流業的碳排放強度都呈現震蕩形態，而自2005年開始，物流業的碳排放總體呈現出下降趨勢。這說明2005年以后，物流業發展對碳排放量依賴度在下降，也說明物流業低碳化發展取得一定成效。

4 結束語

根據以上分析，可以得出以下幾點結論：

首先，從物流業產值與碳排放量的關系來看。隨著經濟的增長，無論是天津還是全國，物流業發展迅速，但碳排放量也逐年增加。1995—2011年17年間，物流業產值和碳排放量年均增長都超過10%，呈現同向快速增長的趨勢。

其次，從碳排放量與消耗能源結構來看。天津和全國的物流業碳排放主要是由石油消耗引起，從表3數據可以發現，1995—2011年物流業消耗石油的碳排放量一直占據物流業碳排放總量的72%以上。全國的煤炭碳排放量整體呈下降趨勢，而天津呈震蕩格局，近年又有回升的趨勢。而天津和全國物流業電力碳排放量則在不斷上升，近年來電力碳排放所占物流業碳排放的比重也隨之快速上升。

第三，從物流業發展與碳排放量的關系來看。天津物流業發展和碳排放量呈倒U型曲線關系，而全國物流業發展和碳排放量則呈倒N型曲線關系。目前，物流業發展和環境之間存在著不協調性，經濟效益和環境保護還處于難以兼顧之中。

第四，從單位GDP碳排放量來看。天津市物流業的碳排放強度整體低于全國水平。

針對上述分析，天津市物流業的低碳化發展可采取以下措施：

首先，要進一步優化能源結構，推廣使用清潔能源。天津市物流業消耗的能源以石油為主，石油的消耗會帶來大量的碳排放，要實現物流產業的低碳化，首先就要優化能源結構，推廣使用清潔能源。近年來，天津市已經意識到了優化能源結構的必要性，開始通過一系列政策來促進能源結構的優化。天津市在《關于印發天津市低碳城市試點工作實施方案的通知》（津政辦發[2012]33號）中明確提出要“大力發展太陽能和地熱利用，積極支持和引導光伏發電、風力發電和生物質能發電”、“到2015年非化石能源占一次能源消費比重提高2個百分點”。在2014年天津市政府常務會議審議通過的《天津市新能源汽車推廣應用實施方案（2013—2015）》中規定，到2015年底，將推廣應用1.2萬輛新能源汽車。除了這些政策，天津市政府還可以通過減免稅收、政府采購、綠色信貸等措施對使用清潔能源的企業進行支持，推廣清潔能源在物流業中的使用。

其次，要進一步完善低碳物流作業標準。通過建立健全完善的節能減排考核與激勵約束機制，政府可以引導物流企業運用先進的信息技術改造傳統的物流模式，真正實現低碳化物流作業。目前，天津市政府已出臺了《關于印發天津市低碳城市試點工作實施方案的通知》（津政辦發[2012]33號）、《天津市人民政府辦公廳關于印發天津市碳排放權交易管理暫行辦法的通知》（津政辦發〔2013〕112號），政策明確提出到2015年，單位生產總值二氧化碳排放比2010年降低19%。同時，天津市還成立了低碳發展研究中心，重點開展以圍繞政府工作、服務管理需求為目標的天津市低碳領域的研究工作，通過引進吸收國內外基礎性研究成果，轉化形成天津市低碳發展的決策、考核與評估體制。[10]今后，天津市要繼續完善低碳物流作業標準，引導物流業的低碳化發展。

第三，要進一步引進和推廣低碳技術。技術創新是發展低碳物流、實現低碳化發展的關鍵因素之一。天津市政府已經意識到低碳技術的重要性，在《關于印發天津市低碳城市試點工作實施方案的通知》（津政辦發[2012]33號）中提出“設立天津市低碳城市建設專項資金，加大對重點項目、低碳技術研發和能力建設的支持力度；組建促進低碳發展的科技創新機構和平臺，增強自主創新能力”。要促進物流業的低碳化發展，天津市政府要完善低碳物流技術發展規劃，建立以政府為主導、企業為主體、產學研相結合的低碳技術創新體系，進一步研究和推廣使用低碳包裝、低碳運輸、低碳倉儲和低碳配送等低碳技術。

最后，要進一步構建物流信息化平臺。物流信息平臺是提供物流信息、設備等資源共享服務的信息平臺，具有基礎信息服務和管理決策支持的功能。通過構建物流信息平臺，企業可以更加準確地掌握和了解商品需求信息，合理配置物流資源，提高車輛實載率，從而達到節能減排的目的。目前，天津市正在積極構建物流信息化平臺，《天津市現代物流業發展“十二五”規劃》中也明確提到“加快物流公共信息資源交易平臺建設。加快網絡化、智能化的公共物流信息平臺建設，實現客戶、承運商、政府機構、中介服務機構平臺的互通互聯。進一步開發和利用天津市交通道路信息通訊系統，實現與天津港、天津機場航空物流園區、空港國際物流園區及其各區縣專業物流園區的聯網運作，實現天津市物流信息跟蹤、調度、應急響應等智能化服務，實現社會物流資源的有效配置，加快電子商務網絡平臺的建設，提高物流、資金流和信息流的有效傳輸和處理”。因此，在今后工作中，天津市在進一步構筑和完善物流信息平臺的同時，要積極發展多式聯運，將公路、水路、鐵路、航空等多種運輸方式有機結合，形成一個安全、節約、高效、環保的物流配送體系。

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