湖南省碳生產率影響因素分解及其潛在增長率的測度

左明灝 劉林奇

湖南省碳生產率影響因素分解及其潛在增長率的測度

左明灝 劉林奇

(湖南理工學院 經濟與管理學院，湖南 岳陽 414000)

近年來，隨著節能減排工作的持續推進，湖南省的碳生產率有了明顯提高。為了進一步挖掘湖南省碳生產率潛能，需要對其影響因素和潛在增長率作深入分析。本文運用對數平均迪氏指數分解法從能源效率、碳排放能源結構和碳排放空間結構三個方面估計對碳生產率變化的影響，并使用數據包絡法估算了碳生產率潛在增長率。研究結果表明：能源效率因素是影響碳生產率變化的主要因素；非技術有效的地區碳生產率潛在增長率呈現不斷增加趨勢，說明湖南省區域碳生產率差距不斷擴大。因此，湖南省各地區必須加強能源合作，以技術有效地區為目標，不斷加強內部管理，共同推動全省碳生產率的提高。

碳生產率；潛在增長率；LMDI；數據包絡法

資源環境問題關系到人類的健康和生存。根據國際能源署發布的報告，2019年全球碳排放總量已達到330億噸左右，對全球資源環境變化造成了顯著的負面影響。在經濟社會發展進程中，資源環境發揮著越來越重要的作用，其稀缺性必將成為制約社會經濟發展的重大因素。近年來，綠色發展的呼聲越來越高，綠色發展表現在社會經濟發展的同時兼顧環境保護，是中國社會經濟健康發展的必經之路。碳生產率則是把經濟和環境聯系起來的重要指標，是發展低碳經濟，實行綠色發展重要的標志[1]。

碳生產率的概念最早是Kaya和Yokobori在1993年提出，指的是單位二氧化碳排放所能創造的某區域生產總值的水平，碳生產率的提高意味著使用更少的含碳能源產出更大的價值。隨著經濟增長速度變緩，碳生產率的繼續提升的壓力將變得越來越大。因此，對碳生產率的影響因素進行分解，并以此為基礎，測算其潛在增長率進而采取相應改進措施就顯得尤為重要了。近年來，隨著節能減排工作的推進，湖南省潛在碳生產率的挖掘難度不斷提高，明確湖南省碳生產率提高的主要驅動因素和深層次影響湖南省碳生產率變化軌跡的因素，是發展低碳經濟的關鍵。二氧化碳等溫室氣體的排放是導致全球氣候危機的主要原因，碳排放的問題引起了國內外很多學者的關注，經濟增長與資源環境壓力的關系是區域可持續發展研究的重要方向[2]。作為經濟增長和環境保護的橋梁，碳生產率的發展趨勢、地域差異和影響因素對減少碳排放和提高能源使用效率有著重要的意義。

許多研究者進行碳生產率空間差異研究。潘家華等[3]發現中國多數省份碳生產率呈逐年上升趨勢，但東、中、西部碳生產率增長速度并非一致，中部增長最快，西部最慢，表明碳生產率存在明顯區域差異。吳曉華[4]發現我國省域碳生產率整體差異主要是由區域間差異、第二類地區內省際差異、第三類地區內省際差異導致的。汪中華等[5]提出了缺少經濟發展龍頭以及碳排放量超標是造成東部和中部碳生產率差異過大的主要原因，西部各省經濟發展速度相對緩慢，山西省減排效果明顯是造成中部反超西部，躍居為第二大碳生產率地區的重要因素。

許多研究者進行碳生產率的影響因素研究。張成等[6]提出碳生產率增長率的變化主要受技術進步、資本能源替代效應和勞動能源替代效應三個分解變量的影響。王萱[7]提出了“十一五”時期，我國東、中、西部地區碳生產率增長的最主要原因是能源效率效應和產業結構效應較為突出，而碳排放能源結構效應和碳排放空間結構效應所受制約較多、影響較小。龍如銀等[8]以中國長三角、珠三角、京津冀三大經濟圈為研究區域，發現碳生產率總體都呈上升趨勢，能源效率的提高是推動碳生產率增長的主要因素，但不同地區碳生產率的影響因素呈現出一定的特征差異。從具體某一個省為例的研究來看，欒昊[9]提出江蘇省碳生產率的變動主要受能源效率、產業結構、能源結構因素的影響，技術水平的進步所引起的能源效率的不斷提高是江蘇省碳生產率增長的主要原因。

許多研究者進行潛在碳生產率研究。在碳減排和發展低碳經濟的過程中，了解各地區潛在碳生產率和碳生產率潛在改進空間的大小及變化，是明確各區域所處的狀況并有針對性提高碳生產率的有力依據。張成等[10]以中國29個省份為研究對象，得出CO2內部管理效應和GDP內部管理效應是構成碳生產率潛在改進率的主要成因，但CO2外部環境效應和GDP外部環境效應是碳生產率潛在改進率波動的主要誘因。

目前多數研究都聚焦于國家層次，缺乏對代表性區域、省份碳生產率的探究，這對協調特定區域內部低碳建設的矛盾作用甚微。湖南省是中部地區致力于建設資源節約和環境友好型社會的省份，本文以湖南省為研究對象，深入探討湖南省內碳生產率的影響因素和碳生產率潛在增長率，以期為湖南省提高能源效率，優化碳排放能源結構，縮小內部差距提供一定的幫助。

1 湖南省碳排放和碳生產率的發展狀況

1.1 碳排放量

根據《中國能源統計年鑒》把能源消費分為如表1所示8類，并根據《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》中估算化石燃料燃燒的CO2排放量的方法來計算碳排放量[11-12]。化石燃料燃燒的碳排放可以由使用的燃料數量和碳排放系數估算。引入我國能源統計運用的低位發熱量將各種燃料的單位轉換成普通能量單位然后進行計算，碳排放系數=氧化率×含碳量×低位發熱量，表1呈現了8類燃料的碳排放系數。

表1 8種類型燃料的碳排放系數

表1（續）

注：①單位為kJ/m3；②單位為kg/m3。

從碳排放量來看，湖南省的碳排放量處于波動狀態。2010年到2013年逐年增加，從5789.2萬噸上升到6310.1萬噸；2014年至2017年逐年下降，由5753.2萬噸下降到5038萬噸，2014年的碳排放量已經減少到了相比2010年的水平還要低；2018年碳排放量略有上升，為5133.4萬噸。同時湖南省的碳生產率潛在改進率要遠低于中部的平均水平，為中部地區碳生產率潛在增長率最小的省份。更進一步，湖南省的2010—2018年各地區碳排放量變化如圖1所示。從圖中可以看出岳陽和婁底是碳排放的大市，且岳陽市的碳排放有繼續增長的趨勢；張家界、永州、懷化、湘西的碳排放較低且有下降的趨勢；長沙、株洲、湘潭、衡陽、邵陽、常德、益陽和郴州的碳排放處于湖南省中等水平，比張家界、永州、懷化、湘西的碳排放高，但是比岳陽和婁底的碳排放要低。湖南省各地區上述8種燃料消費量數據來自“2011—2019年湖南統計年鑒”，用8種燃料消費數量乘上碳排放系數便得到相應的碳排放量。

圖1 2010—2018年湖南省各地區碳排放量的變化曲線

1.2 碳生產率

碳生產率的是指單位二氧化碳的排放所帶來的某區域的生產總值的水平，根據碳生產率的定義，可得到碳生產率的計算公式：碳生產率=地區生產總值/碳排放量。2010—2018年湖南省以及湖南省各地區的生產總值數據來自“2011—2019年湖南統計年鑒”列于表2。

從表2可以發現，2010—2018年間湖南省碳生產率的均值為4.99萬元/噸。長沙、湘西、張家界的碳生產率一直是領先于其他地區，益陽、郴州、岳陽、湘潭、婁底的碳生產率一直靠后，其中婁底的平均碳生產率僅為0.89萬元/噸，遠低于其他地區。從時間角度看，湖南省碳生產率是逐年增加的，2010—2018年碳生產率平均增長率為12.63%。不過，省內各地區碳生產率的增長速度差距較大，年均增長率最低的是岳陽，僅為5.15%，最高的是衡陽，達22.99%。年均增長率超過20%的地區有衡陽、懷化和張家界。

表2 湖南省各地區碳生產率、碳生產率平均值和碳生產率的年均增長率（2010—2018年）

2 湖南省碳生產率影響因素分解

2.1 碳生產率變化的因素分解方法及模型構建

為了探究湖南省碳生產率的影響因素，本文利用對數平均迪氏指數分解法（LMDI）把影響碳生產率的因素分解為能源效率因素、碳排放能源結構因素和碳排放空間結構因素，并分別計算其變化對湖南省碳生產率變化的貢獻率。碳生產率分解為

其中：P是湖南省某年的碳生產率；為年份；Y表示湖南省年的GDP；C表示湖南省年的碳排放量；代表湖南省地區個數；Y表示湖南省地區年的地區生產總值；E表示湖南省地區年的能源消耗量；C表示湖南省地區年的碳排放量；R為湖南省地區年的地區生產總值與能源消耗量之比，即單位能耗所能貢獻的產值，代表能源效率因素；S為湖南省地區年的單位碳排放所消耗的能源，代表碳排放能源結構因素；M為湖南省地區年的碳排放量與湖南省碳排放量之比，代表碳排放空間結構因素。

接下來使用LMDI模型中的加法分解，估計能源效率、碳排放能源結構和碳排放空間結構3個因素對湖南省碳生產率變化的影響。

2.2 湖南省碳生產率變化因素分解的結果和分析

下面依據上述模型和數據，使用LMDI模型中的加法分解把影響碳生產率的因素分解為能源效率因素、碳排放能源結構因素和碳排放空間結構因素，分解的結果見表3和圖2。圖2中2011表示2010—2011年，其余年份以此類推。

表3 湖南省碳生產率LMDI因素分解

能源效率是左右湖南省碳生產率變化的重要因素，而碳排放能源結構和碳排放空間結構對碳生產率的提升十分有限。能源效率對碳生產率變化的貢獻率全部為正且數值較大，表明能源效率因素是湖南省碳生產率增長的主要驅動力。2010—2018年湖南省能源效率不斷提升，表明政府實施的節能減排支持政策對提高碳生產率的作用較為顯著；從碳排放能源結構看，碳排放能源結構的貢獻率除了2010—2011年、2015—2016年、2017—2018年為負外，其余年份都為正，對碳生產率的提高發揮了正向作用；從碳排放空間結構看，其貢獻率在2016—2017年為20%，其余的年份均為負，最低為?70%，最高為?4.1%，可見碳排放空間結構對碳生產率的增長在大多數時間是負向作用，碳排放空間結構多數時候是阻礙碳生產率的增長的。

湖南省各個地區能源效率因素和碳排放能源結構因素存在一些差異。表4是利用LMDI分解法得到各地區能源效率和碳排放能源結構對碳生產率變化的貢獻率。總體而言，能源效率因素發揮著主要作用，但是特定地區特定年份也有碳排放能源結構因素占主導，比如株洲市2017年碳排放能源結構貢獻率為51%；湘潭市2015年為64%；衡陽2017年為70%；邵陽市2012年為86%等，這表明如果碳排放能源結構能夠穩定在較高水平，方差變小的話，也可以對碳生產率的提高發揮巨大作用。

表4 湖南省各地區2011—2018年的能源效率因素和碳排放能源結構因素貢獻率

注：①2011表示2010年到2011年的變化，其余年份以此類推；②表示該地區期間的碳生產率變化為負。

3 湖南省碳生產率潛在增長率的測度

假設各地區的規模收益是可變的，現運用BCC模型，對湖南省潛在碳生產率和碳生產率潛在增長率進行估計。

3.1 碳生產率潛在增長率的估算及模型構建

想要對碳生產率潛在增長率的測算首先需估計潛在碳生產率，假設我們要測量個決策單位（Decision Making Unit，DMU）的技術效率，記為DMU（=1,2,…,），當前要測量的決策單位記為DMU；每個DMU有種投入，記為x（=1,2,…,），種產出，記為y（=1,2,…,），對于每一個決策單位建立投入導向的BCC模型，模型為

其中：=1,2,…,；=1,2,…,；=1,2,…,；表示DMU的線性組合；模型的最優解*代表效率值，其范圍是（0,1]；x表示決策單位的第種投入；y表示決策單位的第種產出；為當前測量決策單位。

下面考察碳生產率潛在增長率，把碳生產率潛在增長率近似表示為

BCC模型假設每一個決策單位的規模效率是可變的，BCC模型得出的技術效率是指一個生產單位的生產過程達到該行業技術水平的程度，投入導向是從投入的角度對被評價的決策單位無效率程度進行測量，其關注在產出不減少的條件下，要實現技術有效每種投入應該減少的程度。潛在碳生產率是決策單位的各項投入都實現技術有效時，其碳生產率所能達到的水平。在計算潛在碳生產率時既包括比例改進也包括松弛改進。

當松弛改進為0的時候，潛在碳生產率乘效率值等于實際的碳生產率，效率值表示投入中有效的投入所占的比重。

3.2 碳生產率潛在增長率的結果與分析

依據BCC模型，以湖南省各地區的碳排放量、固定資產完成額、就業工人數為投入變量，各地區的GDP為產出變量，得到投入的冗余量和各地區的效率值，根據式(4)計算出潛在碳生產率，結果列于表5（表5中所需的湖南省各地區的碳排放量、固定資產完成額、就業工人數、GDP等數據均來自“2016—2019年湖南統計年鑒”）。

表5 2015—2018年湖南省各地區碳生產率、潛在碳生產率、效率值

長沙和張家界的效率值全部是1，說明長沙和張家界一直處在前沿面上，其投入是技術有效的；常德2017年的效率值為0.99，其余三年都是1，其投入效率在2017年僅次于長沙和張家界；湘西前兩年處在生產前沿面，后兩年的效率值為0.90和0.88，反映湘西在投入效率的提高上要低于長沙、張家界和常德。其余各地區都沒有處在前沿面上的年份，其碳生產率小于潛在碳生產率。其中邵陽和永州的效率值較低，如邵陽年平均效率值為0.62，表示在四年的投入中，只有62%為有效的，而38%是無效的，其投入無效率的比重高于其他地區。

圖3給出湖南省各地區的碳生產率潛在增長率2015年到2018年的大小以及變化趨勢。由圖3可知：長沙、張家界的碳生產率潛在增長率是保持不變的，且均為0；株洲、湘潭、岳陽、益陽、郴州、永州、湘西的碳生產率潛在增長率從2015年到2018年是逐年遞增的；衡陽、邵陽、常德、懷化、婁底的碳生產率潛在增長率從2015年到2017年為增長期，2017年到2018年開始下降。

圖3 湖南省各地區碳生產率潛在增長率

4 結論與建議

從影響因素來看本文發現能源效率是湖南省碳生產率變化的重要因素，碳排放能源結構和碳排放空間結構對碳生產率的提升有限。從碳生產率潛在增長率的結果來看：長沙、張家界的碳生產率潛在增長率一直為0；株洲、湘潭、岳陽、益陽、郴州、永州、湘西的碳生產率潛在增長率持續上升；衡陽、邵陽、常德、懷化、婁底的碳生產率潛在增長率2017年前持續上升，2017年到2018年開始下降。為了完成“十三五”節能減排約束性目標，保障人民群眾健康和經濟社會可持續發展，湖南省各地區應首先明確能源效率、碳排放能源結構、碳排放空間結構在節能減排和提高碳生產率中的地位和貢獻，然后根據自身的稟賦資源、產業結構、能源消費結構、經濟發展水平、消費方式等因素，因地制宜地采取相應措施。

能源效率是關鍵。短期來看，能源效率是節能減排和提升碳生產率的主要動力，短期目標是否能實現關鍵在于能源效率改善的程度。能源效率低、碳生產率潛在增長率高的地區應以提高能源效率為主，同時應改變投入無效率的狀況，逐步淘汰浪費資源、污染環境、設備落后的企業和產品。能源效率較高、碳生產率潛在增長率較低的地區應加大技術、設備的自主研發和引進力度，促進能源效率的進一步提高。

碳排放能源結構是內源動力。能源效率雖然是提升碳生產率的主要動力，但其要發揮作用離不開碳排放能源結構的優化。長期來看，如果碳排放能源結構得不到優化，那么提高能源效率的成本將不斷上升，收益不斷下降。由于存在邊際報酬遞減的規律，能源效率提高將會遇到瓶頸。優化碳排放能源結構，減少高碳能源的使用，加大清潔能源的開發，才是提升碳生產率和實現綠色可持續發展的重點所在。

碳排放空間結構是社會經濟全面健康發展的必要條件。作為湖南省發展的龍頭，長沙市在追趕一線城市的過程中要起到積極帶動其他地區經濟發展和環境保護的作用。各地區應加強合作，實現信息共享、優勢互補，推動湖南省經濟效益、社會效益和環境效益協調發展。

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F062.2

A

1673-2219（2021）03-0075-06

2020-11-28

湖南省哲學社會科學基金項目（項目編號15YBA187）；湖南省社科評審項目（項目編號XSP17YBZC 078）。

左明灝（1997－），男，湖南醴陵人，碩士研究生，研究方向為生態經濟。

劉林奇（1973－），男，湖南祁陽人，博士，教授，研究方向為生態經濟。

（責任編校：宮彥軍）