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      東北地區(qū)碳排放與產業(yè)結構關系的實證研究

      2014-11-15 18:10:18李紹萍郝建芳王甲山
      關鍵詞:能源結構碳排放產業(yè)結構

      李紹萍 郝建芳 王甲山

      [摘要] 近年來,作為老工業(yè)基地的東北地區(qū)由于高耗能的重工業(yè)比重較大,經(jīng)濟發(fā)展過度依賴第二產業(yè),在經(jīng)濟高速發(fā)展的同時,碳排放量也在逐年增加,成為全國碳排放的重災區(qū)。產業(yè)結構不合理問題已經(jīng)成為制約該區(qū)域低碳經(jīng)濟發(fā)展的主要瓶頸。采用協(xié)整分析,基于東北地區(qū)1995—2012年碳排放強度和產業(yè)結構的時間序列數(shù)據(jù),對東北地區(qū)碳排放與產業(yè)結構的關系進行實證研究,得出東北地區(qū)碳排放與產業(yè)結構存在長期均衡關系,且第二產業(yè)發(fā)展是碳排放量增加的主要原因。東北地區(qū)應降低第二產業(yè)比重,大力發(fā)展第三產業(yè)和綠色農業(yè);開發(fā)利用低碳技術,實現(xiàn)設備低碳升級;提高新型能源替代率,改變化石能源為主的能源消耗格局。

      [關鍵詞] 東北;碳排放;產業(yè)結構;能源結構

      [中圖分類號]X321

      [文獻標識碼]A

      [文章編號] 1673-5595(2014)05-0019-06

      伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,氣候變暖已成為當今全球性的環(huán)境問題。大氣中的溫室氣體尤其是CO2的增加是造成全球氣候環(huán)境變化的一個重要因素,對人類的生存和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展產生了嚴重威脅。[1]53改革開放以來,中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展消耗了大量煤炭、石油、天然氣等化石能源,在快速工業(yè)化進程中,中國CO2排放將保持快速增加態(tài)勢。[2]控制CO2的排放是目前應對全球氣候變暖問題的重要任務,對于促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式以及推進新的產業(yè)革命具有重要意義。東北地區(qū)作為經(jīng)濟發(fā)展大區(qū),為中國經(jīng)濟增長做出了巨大貢獻,但由于高耗能產業(yè)所占比重較大,能源消費以煤炭、石油等化石能源為主,能源利用效率較低,已經(jīng)成為全國碳排放的重災區(qū)。其巨大的碳排放量除了與經(jīng)濟迅速增長、能源結構單一、人口增多等因素有關外,還與第二產業(yè)比重過大等不合理的產業(yè)結構有關。因此,結合東北實際情況,分析東北地區(qū)碳排放與產業(yè)結構關系,提出有利于東北地區(qū)碳減排的產業(yè)結構優(yōu)化對策,對于東北地區(qū)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟顯得尤為必要。

      一、相關文獻回顧

      對能源碳排放與產業(yè)結構關系的研究一直是學術界關注的焦點,國外的學者從不同的角度對碳排放與產業(yè)結構進行了研究,戴利提出國家在調整產業(yè)結構時應該注意減少能耗大、污染強的產業(yè),增加能耗小且污染低的產業(yè)。

      [3]米勒和布萊爾利用投入產出的方法對工業(yè)生產過程中能源消耗和污染物排放進行了實證分析,為優(yōu)化產業(yè)結構提供了研究依據(jù)。[4]渡邊千尋分析了產業(yè)結構的調整對碳排放量及能源消費的重大影響,結果表明其影響程度為20%。[5]Craig M.Meisner對發(fā)展中國家1987—1995 年的數(shù)據(jù)實證研究發(fā)現(xiàn),第一產業(yè)的發(fā)展減少了一國的 CO2排放,而第二產業(yè)比重的增加卻導致CO2排放增加。[6]FisherVanden等對中國能源消耗進行了研究,[7]Cole等對中國工業(yè)污染進行了研究,他們認為,第二產業(yè)是中國能源消耗和CO2排放最重要的組成部分。[8]Liu Chunmei等基于美國、英國等5個國家1970—2006年的數(shù)據(jù),對碳排放和產業(yè)結構比重建立回歸模型,指出不同產業(yè)對CO2排放強度的影響是不同的,第三產業(yè)可以降低CO2排放強度,但是相反,第一、第二產業(yè)的增長則使CO2排放增強,且第二產業(yè)的效果更為明顯。[9]

      與國外學者研究的成果相比,國內學者對碳排放與產業(yè)結構的研究起步較晚,莊貴陽指出,在技術水平一定的情況下,不同的產業(yè)結構將會導致不同的碳排放量。[10]金樂琴和劉瑞認為要實現(xiàn)節(jié)能減排的目標除了進行結構調整外,還需要推行技術改革。[11]李姝和姜春海認為實現(xiàn)低碳經(jīng)濟急切需要調整產業(yè)結構。[12]關于如何實現(xiàn)產業(yè)結構調整問題,李宏岳和陳然認為可以通過發(fā)展節(jié)能降耗型產業(yè)體系來調整產業(yè)結構,從而實現(xiàn)低碳經(jīng)濟快速發(fā)展。[13]王可強采用對比分析的方法定性地研究了中國產業(yè)結構的歷史、現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢,提出了優(yōu)化產業(yè)結構的對策和建議。[14]牛鴻蕾、江可申認為中國工業(yè)發(fā)展的高能耗、高碳排特征依然明顯,工業(yè)增加值比重與碳排放量顯著正相關。[1]61據(jù)此,適當控制工業(yè)發(fā)展規(guī)模、有效降低工業(yè)行業(yè)的碳排放強度成為一項重要任務。

      從現(xiàn)有的文獻研究來看,目前大多是以國家的宏觀背景為前提,而不同的地區(qū)受歷史、資源、技術等條件限制,其碳排放與產業(yè)結構關系有所不同,并且在研究碳排放和產業(yè)結構關系時忽略了能源結構和技術結構的重要影響。本文以東北地區(qū)為研究樣本,通過碳排放與產業(yè)結構的實證分析,從產業(yè)、能源、技術等方面提出建議,以促進東北地區(qū)低碳經(jīng)濟快速發(fā)展。

      二、東北地區(qū)碳排放與產業(yè)結構狀況

      東北地區(qū)作為重工業(yè)發(fā)展的代表區(qū)域,在經(jīng)濟發(fā)展的同時,碳排放量也一直居于全國前列。本文結合分析需要選擇了大量的樣本。樣本期間為1995—2012年;產業(yè)結構是指各產業(yè)的構成及各產業(yè)之間的聯(lián)系和比例關系。本文通過第一、第二、第三產業(yè)占GDP的比值反映東北地區(qū)的產業(yè)結構狀況,數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》。

      中國石油大學學報(社會科學版)2014年10月

      第30卷第5期李紹萍,等:東北地區(qū)碳排放與產業(yè)結構關系的實證研究

      中國目前尚沒有官方公布的碳排放量數(shù)據(jù),碳排放量數(shù)據(jù)無法直接獲得,因此需要根據(jù)能源消費量或其他方法間接計算得到。[15]在各種參考文獻中,對于不同的碳源測算,分別用到實測法、物料衡算法、排放系數(shù)法、模型模擬法、系統(tǒng)仿真法、決策樹法、生命周期法等。[16]在這幾種方法中,實測法的監(jiān)測往往是對環(huán)境總體要素而言的,且安裝成本相對較高;系統(tǒng)仿真方法設定條件較多,不容易被廣泛接受;而排放系數(shù)法雖然計算結果不是十分精準,但其采用的數(shù)據(jù)可以通過統(tǒng)計年鑒得到,有較強適用性和高效性,目前被廣泛運用于各種研究。本文采用排放系數(shù)法測算CO2的排放量。因為化石能源消費是CO2排放的主要來源,是造成環(huán)境變化與污染的關鍵因素,因此本文測算碳排放量主要考慮煤炭、石油和天然氣。CO2的計算公式為:

      式中,Pi為三種能源的消費量,Ri為三種能源的碳排放系數(shù);i=1,2,3,分別為上述三種類型的能源。其中Pi的數(shù)據(jù)來源于歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》、《2013年黑龍江統(tǒng)計年鑒》、《2013年吉林統(tǒng)計年鑒》和《2013年遼寧統(tǒng)計年鑒》。Ri的取值借鑒了國內外多篇文獻的研究。由于原始數(shù)據(jù)中各種能源消費均為實物統(tǒng)計量,單位各不相同,不便于比較,因此在進行計算時首先需要將各種能源消費實物量按照一定的系數(shù)統(tǒng)一折算成標準統(tǒng)計量[17],然后再乘以各自的碳排放系數(shù),即可得到各種能源消費的碳排放量。各種能源的標準煤折算系數(shù)和碳排放系數(shù)見表1、表2。其中標準煤折算系數(shù)中,煤炭、石油和天然氣的折算單位參考2012年的中國統(tǒng)計年鑒。

      東北地區(qū)1995—2012年的產業(yè)結構與碳排放量趨勢見圖1、圖2。由圖1可以看出,東北地區(qū)的碳排放量呈持續(xù)上升狀態(tài)。2003年10月,中共中央、國務院下發(fā)《關于實施東北地區(qū)等老工業(yè)基地振興戰(zhàn)略的若干意見》(中發(fā)〔2003〕11號),標志著實施振興東北地區(qū)等老工業(yè)

      基地戰(zhàn)略正式啟動。圖1中2003年以前東北地區(qū)碳排放量的增速較為平緩,只有小幅度波動,但在2003年振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略實施以后,伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,東北的碳排放量增速也在逐年增加。從圖1的斜率可以看出,隨著時間的推移,2003年以后東北地區(qū)碳排放量增長幅度較大。由圖2可以看出,1995—2012年,東北地區(qū)第二產業(yè)占據(jù)著主要位置,維持在48%左右;第一產業(yè)的比重總體呈下降趨勢,由1995年的18%降低到2012年的11%;第三產業(yè)的比重整體呈上升趨勢,但是增長速度較為緩慢,且到2012年與第二產業(yè)比重相比依然相差很大,以重工業(yè)為主的第二產業(yè)依然占主體地位,這也導致了能源的大量消耗,從而產生巨大的碳排放量。

      圖11995—2012年東北地區(qū)碳排放量

      圖21995—2012年東北地區(qū)碳排放量趨勢

      三、研究模型與方法

      (一)單位根檢驗

      為了解決謬誤回歸,一般會利用平穩(wěn)時間序列來建立回歸方程,或者把一個非平穩(wěn)時間序列轉換成一個平穩(wěn)時間序列,然后再對其進行回歸。為了防止出現(xiàn)偽回歸現(xiàn)象,首先需要對變量的時間序列進行平穩(wěn)性檢驗。單位根檢驗主要用來判定時間序列的平穩(wěn)性。如果一個時間序列的均值或者協(xié)方差函數(shù)隨時間變化而變化,那么這個序列就是不平穩(wěn)的時間序列。如果該時間序列經(jīng)過一階差分后變成平穩(wěn)序列,則稱一階單整序列,記為I(1);如果是經(jīng)過 n次差分后才平穩(wěn),則稱為n階單整序列,記作 I(n)。本文利用Eviews60 軟件對時間序列進行單位根檢驗。檢驗的原假設為:H0∶r=0;H1∶r<0。如果ADF值大于單位根檢驗臨界值,則序列中含有單位根,反之,序列中不含有單位根。

      (二)協(xié)整分析

      協(xié)整關系的概念是20世紀80年代由恩格爾(Engle) 和格蘭杰(Granger) 提出的,基本思想是:如果兩個或兩個以上的非平穩(wěn)時間序列(即含有單位根的時間序列)的線性組合能構成平穩(wěn)的時間序列,則這些非平穩(wěn)時間序列是協(xié)整的,即可說明這些變量之間存在長期的均衡關系。協(xié)整檢驗的核心是對回歸方程的殘差進行單位根檢驗,若殘差序列是平穩(wěn)序列,則表明方程的因變量和解釋變量之間存在協(xié)整關系,否則不存在協(xié)整關系。[18]協(xié)整檢驗可依據(jù) EngleGranger 方法進行,協(xié)整性檢驗主要有兩種方法:即 EG兩步法和Johansen檢驗法(JJ檢驗法)。本文采用EG兩步法。第一步:利用最小二乘法估計模型并計算相應的殘差序列。第二步:檢驗殘差序列的平穩(wěn)性,如果殘差序列是平穩(wěn)序列,則意味著變量之間存在著協(xié)整關系。

      四、碳排放與產業(yè)結構關系的實證分析

      (一)數(shù)據(jù)收集

      為了探究碳排放量和產業(yè)結構關系,本文選取的變量有:碳排放強度(CE)做因變量,第一產業(yè)比重(S1)、第二產業(yè)比重(S2)、第三產業(yè)比重(S3)作為自變量,此外由于能源消費也會影響到碳排放量,所以選擇單位GDP能源消耗(NY)作為控制變量。其中碳排放強度是指單位國內生產總值(GDP)的CO2排放量。在經(jīng)濟增長的同時,若單位GDP所帶來的CO2排放量下降,則地區(qū)實現(xiàn)了低碳發(fā)展模式。在實證分析之前,為避免變量數(shù)據(jù)的劇烈波動,消除數(shù)據(jù)序列的異方差,分別對各個變量取對數(shù),分別用ln(CE)、ln(S1)、

      (二)實證分析

      1.ADF單位根檢驗

      并不是任何研究變量間都會存在協(xié)整關系,只有時序變量均為非平穩(wěn)變量,且同階單整的情況下,協(xié)整檢驗才有意義。因此,分別對ln(CE)、ln(S1)、

      均存在一個單位根。如果序列不平穩(wěn),一般先進行差分再做ADF檢驗繼續(xù)判斷其平穩(wěn)性,如果多個變量同階單整,則具備協(xié)整分析的前提。根據(jù)圖1,選擇有截距沒有時間趨勢的模型。滯后期根據(jù)SIC 的選擇自動獲取,分析結果如表5所示。選擇5%的顯著水平,則變量的一階差分通過平穩(wěn)性檢驗。

      2.協(xié)整分析

      經(jīng)過ADF檢驗,ln(CE)、ln(S1)、ln(S2)、ln(S3)和ln(NY)序列均為一階平穩(wěn),符合協(xié)整檢驗的前提條件,協(xié)整檢驗可依據(jù)EngleGranger方法進行:首先對序列l(wèi)n(CE)、ln(S1)、ln(S2)、ln(S3)和ln(NY)建立一元線性回歸模型,這里采用普通最小二乘法進行回歸,之后生成一個殘差序列L,然后對殘差序列進行ADF檢驗,結果如表6所示。在5%的顯著水平下,殘差序列L通過平穩(wěn)性檢驗,說明在樣本區(qū)間內,因變量與解釋變量之間存在長期穩(wěn)定的均衡關系,即產業(yè)結構調整影響碳排放量的變化。

      3.回歸分析

      由協(xié)整分析得出,因變量與解釋變量存在長期協(xié)整關系,令

      根據(jù)回歸分析的結果,β2和β3的P值都為0,通過了t檢驗,說明第二產業(yè)比重、第三產業(yè)比重對碳排放量的影響較為明顯。且R2=09966,接近于1,說明模型的擬合優(yōu)度比較高。從回歸方程中可以看出,第一產業(yè)每增加1%,將帶動單位 GDP 碳排放量增加 11716%;第二產業(yè)每增加1%,將帶動單位GDP碳排放增加49442%;第三產業(yè)每增加1%,將帶動單位 GDP 碳排放增加34509%??梢姰a業(yè)結構的類型在一定程度上決定了CO2的排放強度,第二產業(yè)的發(fā)展是東北地區(qū)碳排放增加的主要來源,同CO2的排放強度呈現(xiàn)正相關性,第一產業(yè)、第三產業(yè)雖然也會帶來碳排放量的增加,但影響遠遠小于第二產業(yè)。

      五、結論與建議

      (一)結論

      綜合分析結果可以看出,1995—2012年,東北碳排放強度、第一產業(yè)比重、第二產業(yè)比重、第三產業(yè)比重和單位GDP能源消耗五個時間序列均不平穩(wěn),但對其進行一階差分后序列都顯示平穩(wěn),具備協(xié)整分析的前提。EG協(xié)整檢驗中,進行普通最小二乘法回歸后,殘差在5%的顯著性水平下平穩(wěn),說明碳排放強度與產業(yè)結構之間存在協(xié)整關系,即長期均衡關系。由各變量所建的回歸方程表明:在長期均衡關系中,第一產業(yè)每增加1%將帶動單位 GDP 碳排放增加 11716%,第三產業(yè)每增加1%將會使單位 GDP 碳排放增加34509%。第二產業(yè)比重對碳排放強度的貢獻彈性是49442,即第二產業(yè)比重每升高1%,碳排放強度會上升49442%,在三次產業(yè)中第二產業(yè)對碳排放的影響最大,說明1995—2012年,第二產業(yè)占絕對優(yōu)勢的產業(yè)結構是東北地區(qū)碳排放量增加的主要驅動因素,而低碳環(huán)保的第三產業(yè)比重偏低且發(fā)展緩慢,第一產業(yè)中的綠色農業(yè)、林業(yè)等碳匯優(yōu)勢未得到充分有效發(fā)揮。因此,調整產業(yè)結構,實現(xiàn)產業(yè)低碳化發(fā)展,必將成為東北地區(qū)低碳經(jīng)濟發(fā)展的核心任務。

      (二)對策建議

      東北地區(qū)產業(yè)結構調整應遵循“高碳改造、低碳升級和無碳替代”的思路進行,即通過降低高碳排放的第二產業(yè)比重實現(xiàn)節(jié)能減排,運用新材料、新裝備、新工藝升級原有設備提高能源利用效率,開發(fā)利用新能源改變以化石能源為主的能源消耗結構。

      一是降低第二產業(yè)比重,大力發(fā)展第三產業(yè)和綠色農業(yè)。首先,降低重工業(yè)比重。第二產業(yè)在東北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中長期占據(jù)主導地位,而且過度依賴制造業(yè)、石油化工等高碳排放的重工業(yè)。建議通過嚴格限制高耗能重工業(yè)項目上馬、淘汰能源消耗量大的落后產能等措施降低重工業(yè)比重,盡快消除工業(yè)高碳特征,逐步實現(xiàn)節(jié)能減排目標。其次,大力發(fā)展低污染、低排放的第三產業(yè)。東北地區(qū)2012年第三產業(yè)比重為3794%,低于全國平均水平。應加速發(fā)展高新技術產業(yè)、現(xiàn)代服務業(yè)、環(huán)保產業(yè)等新興產業(yè),以減緩對重工業(yè)的過度依賴。建議鼓勵不同發(fā)展水平和發(fā)展階段的省市,根據(jù)其自身技術水平和資源優(yōu)勢選擇發(fā)展具有地方特色的替代產業(yè)。如遼寧省的沈陽市可以利用技術優(yōu)勢發(fā)展信息傳輸與計算機軟件產業(yè),大連市可以通過設立自由貿易區(qū)發(fā)展金融業(yè);黑龍江省可以利用哈爾濱工業(yè)大學等高校、科研院所的高科技優(yōu)勢發(fā)展高端電子信息、航空航天技術產業(yè)。再次,利用資源和地域優(yōu)勢發(fā)展綠色農業(yè)、林業(yè)等綠色產業(yè)。東北地區(qū)地處松遼平原,耕地連片,土壤肥沃,可以利用高科技手段,將其打造成全國綠色商品糧基地、綠色食品生產加工產業(yè)基地;加大植樹造林、退耕還林還草力度,加強草原、濕地、沼澤保護力度,發(fā)揮森林、綠色植被以及草場灘涂的碳匯功能。

      二是開發(fā)利用低碳技術,實現(xiàn)設備低碳升級。東北地區(qū)是老工業(yè)基地,很多工業(yè)設備陳舊落后,加之缺少低碳生產技術的研發(fā)應用,導致能源利用效率低,與沿海地區(qū)相比,同樣的經(jīng)濟產出要消耗更多的能源,產生更多的碳排放量。建議東北地區(qū)加大投資力度,及時實施設備更新,積極引進低排放、低污染、低能耗的設備,充分開發(fā)、利用低碳技術改造并盡快淘汰落后設備,實現(xiàn)低碳升級,提高能源利用效率,從而在保證經(jīng)濟發(fā)展的基礎上減少碳排放量。

      三是提高新型能源替代率,改變以化石能源為主的能源消耗格局。不同的能源種類,碳排放強度存在很大差異。原煤、焦煤等化石能源的碳排放系數(shù)最高,太陽能、風能、地熱能等新型能源則屬于零碳能源。在東北地區(qū)能源消耗結構中,煤炭大約占70%左右,石油和天然氣分別占23%和2%左右,清潔的新型能源開發(fā)利用嚴重不足。而東北地區(qū)全年日照時數(shù)為2200~3000 h,輻射量在5016~5852 MJ/m2,屬于太陽能較豐富地區(qū);理論可開發(fā)利用和技術允許開發(fā)的風能資源儲量分別為3779GW、297GW,占全國的12%左右。[19]建議東北地區(qū)充分利用區(qū)域優(yōu)勢,因地制宜地開發(fā)利用豐富的太陽能、風能、地熱能等新型優(yōu)質能源,提高無碳能源替代率,降低化石能源的消耗比重,減少碳排放量,實現(xiàn)低碳發(fā)展。此外針對能源消費結構不合理現(xiàn)狀,應積極研究開發(fā)新能源技術,發(fā)展低碳和無碳能源,促進能源供應的多樣化,這是減少CO2排放的重要途徑。[20]

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      606610.

      [責任編輯:張巖林]

      [7] Karen FisherVanden, Gary H Jefferson, Ma Jingkui, et al.Technology Development and Energy Productivity in China[J]. Energy Economics,2006,28(56):690705.

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      [責任編輯:張巖林]

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      606610.

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