三次产业结构演化与碳排放机制研究_基于面板数据模型的实证分析.pdf

101基金项目:教育部人文社会科学研究项目 “环境压力及结构调整双重约束下能源替代策略研究”(项目编号:10YJC790062;项目负责人:葛世龙)成果之一。作者简介:张庆民，工学博士，南京财经大学管理科学与工程学院讲师，南京大学管理工程学院博士后，研究方向:经济管理、技术经济、评价与优化仿真;葛世龙，南京财经大学管理科学与工程学院讲师，研究方向:可耗竭资源开采和能源经济环境(3E)系统建模与优化;吴春梅，南京审计学院国际审计学院助理研究员，博士研究生，研究方向:绩效管理评价。三次产业结构演化与碳排放机制研究 基于面板数据模型的实证分析张庆民1，2葛世龙1吴春梅3(1 南京财经大学管理科学与工程学院，南京 210046;2 南京大学管理工程学院，南京 210093;3 南京审计学院国际审计学院，南京 211815)摘要:在已有研究成果基础上对我国产业结构与碳排放之间的内在关联性进行了分析，基于我国 19952009 年统计数据计算了第一、二、三产业经济结构与碳排放总量、碳排放增长率和碳排放强度的动态演化过程。结果表明，第一产业碳排放总量与碳排放强度远低于其他产业，但碳排放量增长率高于其 GDP 增长率;第二产业碳排量总量最高，碳排放增长率一直在高位运行且波动幅度较大，碳排放强度呈现明显下降趋势;第三产业碳排放总量却远低于第二产业，碳排放强度与第一产业相似，但其碳排放增长率较高。最后，探讨了我国低碳经济发展的趋势，并从碳排放总量、碳排放增长率和碳排放强度视角讨论了我国发展低碳经济的策略。关键词:产业结构;碳排放;低碳经济;动态演化0引言随着我国产业结构的调整、经济增长方式的转化和环境污染日趋严重的现实，协调第一、二、三产业发展成为未来一段时期的重要任务。我国作为一个以石化能源为燃料的制造大国，能源消费量逐渐增加，根据中国能源统计年鉴 2010 的统计，2009 年中国能源消费总量达 306 647 2 万吨，其中第一 产 业 消 耗 6 251 18 万 吨，第 二 产 业 消 耗223 759 2万吨，第三产业消耗 42 793 91 万吨。因此，控制三产业的能源消费总量是发展低碳经济的重要内容，低碳经济和低碳生活成为了重要议题。有关这类问题已引起学者们的关注，从产业自身特征、产业结构、技术进步、FDI 效应等方面进行了研究。Ang J 1 将碳排放分解的影响因素分成经济增长影响、产品结构影响以及能源利用效率等 3 类;徐大丰 2 分析了上海第二产业结构对碳排放影响;刘再起等 3 运用7 个国家的面板数据实证分析了各国产业结构调整对二氧化碳排放量的影响;段莹 4依据湖北省的情况进行实证分析，分析认为产业结构对低碳经济的影响存在因果关系。虽然上述研究了技术进步、经济增长与碳排放的关系，但缺少探讨我国第一、二、三产业结构与碳排放之间的动态演变过程的实证分析。因此，为了分析三产业对碳排放的影响、实现节能减排目标，基于面板数据进行了研究，为发展低碳经济提供一定的参考。1碳排放与产业结构的动态演化分析1 1数据来源与计算方法本文能源统计数据来源于中国能源统计年鉴 中分行业能源消费总量表，选取原煤、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油、天然气等消费总量数据;经济指标来源于 中国统计年鉴 2010 中国内生产总值指数和国内生产总值，GDP 数据以不变价格的国内生产总值和当年价格的国内生产总值数据为样本，进行第一、二、三产业经济指标的计算。为了保证 19952009 年 GDP 计算的可比价，以不变价国内生产总值和当年价格计算的国内生产总值进行转换调整。各种能源的碳排放系数采用文献 5 中的系数进行计算，原煤、焦炭、原油、燃料油、2012 年 2 月第 1 期Science Technology and Economy 2012 Vo1 25 No 1102汽油、煤油、柴油、天然气的碳排放系数分别为0.755 9、0.855、0.585 7、0.618 5、0.553 8、0.571 4、0.592 1、0.448 3。在计算能源消费碳排放量时根据文献 6 等提出的碳排放量算法，以上述石化燃料为例给出如下碳排放量 Zj的计算公式为 Zj=Ii=1Jj=1Ei，ji，j。Ei，j表示第 i 类产业消耗的第 j 种能源总量，i，j表示第 i 类产业消耗的第 j 种石化能源的碳排放系数，I=1，2，3，J=1，2，8。第一、二、三产业的碳排放强度是指当年三产业能源消费的碳排放总量与国内生产总值的比值，反映了实现单位国内生产总值所需要的碳排放量，碳排放强度 Qj的计算公式为 Qj=Ii=1Jj=1(Zi，j/GDPj)。对于碳排放增长率的计算以前一年的碳排放量为基准，以当年的碳排放增加量作分子相除，求出每年的碳排放环比增长指数，计算以1995 年碳排放量为初始值进行分析。1 2碳排放量分布目前，我国三产业的国内生产总值差异较大，第一产业所占比重不大，石化能源消费量相对较小;第二产业国内生产总值所占比重最大，能源消费比重也最多，且能源消费总量在未来一段时间还会持续增加;第三产业所占比重尚未超过第二产业，但国内生产总值所占比重正逐年增加，能源消费总量相对不高。下面基于碳排放量公式得出第一、二、三产业的年碳排量分布，如表 1 所示。从表 1 分布可看出，碳排放量大小的分布依次为第二产业、第三产业、第一产业，且第二产业远远高于第一、三产业。从第二产业的碳排放量分析，19952009 年期间第二产业年碳排放量最多，是第一产业和第三产业年碳排放量总和的 15 倍左右。自 2002 年以来，第二产业的碳排放量增加较明显，到 2005 年第二产业的年碳排放总量几乎是 19952000 各年碳排放量的 2 倍多。第一产业年碳排放表 1三产业碳排放量分布年度第一产业碳排放量(万吨)第二产业碳排放量(万吨)第三产业碳排放量(万吨)19952 21902110 230 905 9053719961 34450115 838 697 4304619971 36448115 028 957 3671519981 34929114 014 777 2371719991 21922118 784 897 1875520001 22942121 945 617 3573120011 23057125 751 637 4252820021 31277132 650 677 8123820031 49980157 296 858 6281420041 85839179 652 749 8788420052 04989205 913 2010 7674920062 08621226 988 5711 6289520072 01617242 233 1212 5673120081 93749251 049 0512 4940720091 99972264 655 8012 93298量相对较少且平稳，碳排放总量变化不明显，第三产业年碳排放量虽然每年略有增加，但碳排放总量和增长速度平稳。1 3GDP 与碳排放分布为制定有效的减排措施提供理论支持，为有效分析我国三产业 GDP 与碳排放总量分布的内在关联性，把握两者的发展趋势，分别根据上述公式计算了石化能源的结果。首先，比较第一、二、三产业GDP 与碳排放量的分布关系，如图 1。1 3 1三产业 GDP 与碳排放量数据分析比较图 1 可知，除了第一产业 GDP 略低外，第二、三产业的 GDP 的差距不是很大，第三产业的GDP 总量在未来一段时期将会超过第二产业的总量，但第二、三产业的碳排放量却相差很大。从第一幅子图分析，第一产业的 GDP 与年碳排量总量均较低，GDP 发展趋势呈现稳步增长趋势，但碳排放总量基本持平。从第二幅子图可以看出，第二产业GDP 与碳排放总量斜率较大，其总量在三产业中的图 1GDP 与碳排放量比较2012 年 2 月第 1 期科技与经济2012 年 2 月第 1 期第 25 卷/总第 145 期103比重较大，当 GDP 总量增长呈现直线爬升，碳排放总量也呈现直线上升。具体分段分析，20072009年期间碳排放量斜率出现了一定程度的下滑，与GDP 分布曲线产生了交叉，说明第二产业的碳排放量得到了一定的控制，表明我国节能减排工作初见成效，但碳排放总量依然在高位运行。从第三幅子图分析，第三产业作为重点发展的战略产业，GDP增长速度快，目前虽然其 GDP 略低于第二产业，但碳排放量却远远低于第二产业。1 3 2三产业碳排放增长率比较基于第一、二、三产业 GDP 增长率与碳排放量增长率的分布进行比较，计算方法是以前一年GDP 和碳排放量为基准计算相应的增长率，如图 2所示。图 2碳排放增长率比较图 2 中第一幅子图表明，虽然第一产业的 GDP和碳排放总量并不多，但第一产业的碳排放增长率总体高于 GDP 增长率。20042009 年期间 GDP 增长率和碳排放增长率均处在 5%左右水平，碳排量增长率出现下降趋势，GDP 增长率出现了增加趋势。从第二幅子图分析，碳排放量增长率总体上依然高于 GDP 的增长率。从第三幅子图分析，第三产业 GDP 增长率和碳排放增长率出现了与第一、二产业的不同特点，前半阶段碳排放总量高于 GDP 增长率，后半阶段则相反。除了 20042008 年期间第三产业 GDP 增长率出现了快速增长外，其余大多保持在 10%左右波动。可见，虽然第三产业的碳排放总量相对第二产业不高，但其碳排放增长率也不低。1 3 3三产业碳排放强度比较我国经济还处于重化工业阶段，根据发达国家的工业化发展过程，我国全面实现工业化和城市化还需要经历几十年。今后相当长的时间内，我国经济持续快速发展，能源消费还将持续增长，2010 年成为仅次于美国的世界第二大经济体。19962009年，第一、二、三产业 GDP 年均增速为 3.95%、10.82%和 10.71%，碳排放年均增长速度分别达到0.37%、6.6%和 6%，可见不能忽视第三产业的碳排放强度对低碳经济的影响。从第一、二、三产业的碳排放强度分析，计算结果如图 3 所示。从图 3 可知，第一、三产业碳排放强度较低，第图 3三产业碳排放强度比较二产业的碳排放强度远远高于其他两类产业。基于第二产业的碳排放强度分析，19952002 年期间，碳排放强度从 4.46 逐年下降至 2.82，然后出现了反弹，到 2005 年，碳排放强度从 3.12 又开始下降，2009 年均碳排放强度为 2.55。总体趋势分析，第二产业的碳排放强度呈现逐年下降趋势，且减排强度较明显。总之，第三产业随着 GDP 增长，能源消费和碳排放总量也在增长，但碳排放强度也呈现年均下降的趋势。1 4低碳经济发展的趋势目前，我国第一、二、三次产业之间的比重仍然停留在 1 5 4 状态，产业结构不合理，经济增长过度张庆民葛世龙吴春梅三次产业结构演化与碳排放机制研究Science Technology and Economy 2012 Vo1 25 No 1104依赖第二产业的发展，特别是高能耗、高排放的重工业比重偏高，而高产值、低能耗的第三产业(服务业)发展相对滞后，比重相对偏低。假设目前的经济发展模式和技术创新均没有发生重大改变，依据碳排放量和碳排放强度数据进行了回归计算，按此假定测算了 2015、2020、2050 年的碳排放量和碳排放强度，如表 2 所示，表中碳排放总量表示为 CED，碳排放强度表示为 CEI。表 2碳排放趋势分析年份第一产业第二产业第三产业CED(万吨)CEICED(万吨)CEICED(万吨)CEI20152 370890421 8346 295751890 315 944810087 020202 680200484 5414 329051342 218 454670042 120504 536060860 9822 528820462 733 513830026 4由表 2 可知，第一产业的碳排放量虽然总量不高，并保持了持续增加的趋势，而排放强度也呈现出增强的趋势;第二产业的碳排放总量依然很高，是影响我国低碳经济发展的核心问题，其碳排放总量是当前碳排放总量的两倍多，同时也发现第二产业的碳排放强度出现了下降趋势，从 2020 年起，第二产业的碳排放强度的下降速度较快;第三产业的碳排放总量和碳排放趋势的变化与第二产业的状况基本一致，但碳排放总量却远远低于第二产业。如果按照目前我国经济增长模式和经济发展政策，第三产业的经济规模将超过第二产业，但碳排放总量却远远低于第二产业。2发展低碳经济的策略上述计算表明产业结构调整对低碳经济的发展影响很大。因此，发展具有合理产业结构的低碳经济非常必要。低碳经济发展的载体是低碳产业，按照低碳经济发展思路，需对现有第一、二、三产业结构进行改造，加速产业结构优化与升级，按照不同产业结构与碳排放的关联性构建低碳环保的现代产业发展模式。基于本文的计算结果，提出几点建议。基于 GDP 与碳排放总量视角分析，保持第一产业的可持续发展，适度调整第一、二、三产业碳排放量;加快发展第三产业，尤其是现代服务业，控制第三产业中交通运输业的碳排放总量;有选择的发展第二产业，加大力度控制第二产业碳排放总量。从上述计算分析可知，我国第一产业的 GDP 增速不高且总量较低，碳排放总量也一直处于低位状态;第二产业是一个高耗能、高污染的产业，资源过度使用直接或间接地增大了能源资源的消耗增长速度和浪费。因此，这些年来第二产业的碳排放总量一直持续增加，控制第二产业的碳排放总量的出路只有调整第二产业的内部结构、加快能源转换效率、适度放缓经济增长速度等;第三产业的 GDP 增速较快，但碳排放总量的增速趋缓，因此，大力发展第三产业是实现低碳经济的有效途径。基于碳排放增长率视角分析，要严控第一、二、三产业的碳排放增长率，加大三产业的节能减排力度。一直以来，业界一直把控制第二产业的环境污染和碳排放增长率作为核心问题，忽略了其他两产业的环境污染与碳排放增长率。从计算结果可知，第一产业碳排放量增长率高于 GDP 增长率;第二产业碳排放增长率总体高于 GDP 增长率;第三产业GDP 增长率多保持在 10%左右波动，但碳排放增长率基本维持在 11%左右波动。因此，提醒业界控制三产业的碳排放增长率，尤其是第一产业中的化肥、农药、秸秆燃烧等污染问题，第二产业中淘汰高污染的落后设备和新开工的高耗能产业，第三产业中的物流运输业造成的碳排放问题。基于碳排放强度视角分析，要严控第二产业的碳排放强度。从计算可知，第一、三产业碳排放强度较低，第二产业的碳排放强度远远高于其他两产业，但从总体趋势分析，第二产业的碳排放强度呈逐年下降的趋势，且减排强度较明显。为实现发展低碳经济的目标，需在第二产业结构转型中通过技术创新开发新低碳技术和产品;大力发展高新技术产业，尤其要重点培育和发展以节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车为代表的新兴产业，最终实现高碳产业“低碳化”生产，实现低碳生产提升产品附加值并降低碳排放强度。基于碳排放趋势的视角分析，综合碳排放总量、碳排放增长率、碳排放强度等指标分析，要积极发展第一产业，尤其是绿色农业;大力发展第二产业中的高新技术产业;加快发展第三产业，尤其是现代服务业。当前，我国三产业结构中第二产业的比重约为 50%，第三产业比重仅为 40%，而发达国家第三产业的比重达 70%以上。从未来发展趋势分析，第一产业对节能减排的贡献率不会明显，第二产业是控制碳排放总量的核心所在，但总量控制压力很大。为有效遏制第二产业的碳排放量，加大2012 年 2 月第 1 期科技与经济2012 年 2 月第 1 期第 25 卷/总第 145 期105减排力度，需要通过产业政策调整、强制惩罚污染、技术改造等措施促使产业升级。对于第三产业，需要加快发展生产性服务业和生活性服务业。加快发展第三产业有利于推动传统第二产业的升级，加快产业结构调整，实现经济社会环境的和谐统一。另外，还要再次强调不能忽略第三产业的碳排放增长率较快的问题。由于第三产业的发展成为未来一段时间产业结构调整的战略重点，尤其是物流业的快速发展，将导致以燃油为主的交通运输业成为第三产业碳排放量的重要来源，需要通过减排技术、财税政策引导等减少车辆的碳排放问题。3结束语本文研究围绕优化产业结构、发展低碳经济目标，基于历年统计数据，分析了第一、二、三产业碳排放总量、碳排放增长率、碳排放强度与产业结构之间的动态演化过程，分析了三产业与碳排放指标间的关联性，基于这些结论提出了相应的建议。上述有关动态演化分析的研究为理清我国第一、二、三产业与低碳经济发展的关系提供了理论支持，有助于我国三产业结构的升级转型，促进我国经济社会的持续低碳发展。参考文献1 Ang B W，Zhang F Q，Choi K H Factorizing changes in energyand environmental indicators through decompositionJ Ener-gy，1998，23(6):489-4952 徐大丰 低碳经济导向下的产业结构调整策略研究基于上海产业关联的实证研究J 华东经济管理，2010，24(10):6-93 刘再起，陈春 低碳经济与产业结构调整研究J 国外社会科学，2010(3):21-274 段莹 产业结构高度化对碳排放的影响基于湖北省的实证 J 统计与决策，2010，323(23):94-955 赵敏，张卫国，俞立中 上海市能源消费碳排放分析 J 环境科学研究，2009，22(8):984-9896 徐国泉，刘则渊，姜照华 中国碳排放的因素分解模型及实证分析:19952004 J 中国人口资源与环境，2006，16(6):158-161Research on Mechanism of Thrice Industry Structure Evolutions andCarbon Emission:An Empirical Analysis Based on Panel DataZHANG Qing-min1，2GE Shi-long1WU Chun-mei31 School of Management Science and Engineering，Nanjing University of Finance and Economics，Nanjing 210046，China;2 School of Management Science Engineering，Nanjing University，Nanjing 210093，China;3 School of International Auditing，Nanjing Audit University，Nanjing 211815，China)Abstract:Therefore，the correlation was drawn between the carbon emissions and the industrial structure based on available re-sults According to the formula，dynamic evolution of the carbon emissions quantities，carbon emissions growth and carbon intensitywith Chinas primary，second and tertiary industries during 19952009 were computed The results show that the primary industry hasa lower proportion of the carbon emissions quantities and carbon intensity growth，but the annual carbon emissions growth rate is higherthan GDPs growth rate;as for the second industry，the carbon emissions is the largest，the annual carbon emissions growth is always athigh levels and fluctuating，and carbon intensity shows a marked decrease trend;the carbon emissions quantities of tertiary industry islower than that of the second industry，the carbon intensity in the primary industry is similar to the primary industry，and the carbon e-missions growth has a increasing trend year by year Finally，according to the calculation results，the development trend of Chinas low-carbon economy is shown and the corresponding countermeasures are put forward from the perspectives of carbon emissions quantities，carbon emissions growth and carbon intensityKey words:industrial structure;carbon emission;low-carbon economy;dynamic evolution(收稿日期:2011-07-19)张庆民葛世龙吴春梅三次产业结构演化与碳排放机制研究