基于IGT方程的北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長與碳排放脫鉤特征研究

吳振信 石佳

[摘 要]本文利用IGT方程研究了北京地區(qū)1990—2010年碳排放與經(jīng)濟(jì)增長之間的脫鉤關(guān)系，結(jié)果表明：北京地區(qū)大部分時間都處于相對脫鉤狀態(tài)；北京地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平都在不斷發(fā)展，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的能源消耗、環(huán)境負(fù)荷的影響要大于技術(shù)進(jìn)步對于減輕環(huán)境負(fù)荷的影響；能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級都是促成北京地區(qū)碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對脫鉤的重要因素。最后，本文對IGT與Tapio脫鉤彈性方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，認(rèn)為IGT模型的測量精度雖然不如Tapio高，但可以計算脫鉤的臨界條件，這對制定地區(qū)或者國家的減排政策是非常必要的。

[關(guān)鍵詞]經(jīng)濟(jì)增長；碳排放；IGT方程；脫鉤特征

[中圖分類號]F124 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1005-6432（2014）4-0008-04

1 引 言

目前，環(huán)境利益與人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系越來越受到關(guān)注，其中能源的大量消耗以及二氧化碳排放的不斷增多更是帶來了較為嚴(yán)重的影響。中國作為發(fā)展中國家，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中同樣付出了巨大的環(huán)境和資源代價。2013年年初，由于大量排放的污染物無法消散，肆虐的霧霾天氣再一次給中國的環(huán)境問題敲響了警鐘，北京的情況尤為嚴(yán)重。因此，為制定較為合理的節(jié)能減排目標(biāo)，定量研究北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長與碳排放之間的關(guān)系顯得十分重要。

為研究測度經(jīng)濟(jì)發(fā)展與物質(zhì)消耗投入和生態(tài)環(huán)境之間的壓力狀況，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）提出了“脫鉤” （Decoupling）理論，這個理論的提出推動了國際上建立各類經(jīng)濟(jì)活動“脫鉤指標(biāo)”的研究。目前，最主流的兩種脫鉤研究方法是OECD提出的脫鉤指數(shù)法和Tapio脫鉤彈性分析法。根據(jù)OECD提出的脫鉤指數(shù)法，首先要計算脫鉤率，然后再計算脫鉤指數(shù)的值。具體為Decoupling Factors=1-（EP/DF）t（EP/DF）0，其中EP為環(huán)境壓力，DF為驅(qū)動因素，t為報告期（OECD，2002）^[1]，該方法比較簡單易懂。Tapio脫鉤彈性分析法是Tapio（2005）^[2]在對歐洲1970—2001年的交通業(yè)經(jīng)濟(jì)增長與運(yùn)輸量、溫室氣體排放之間脫鉤情況和芬蘭的交通業(yè)脫鉤情況研究時提出的，Tapio脫鉤彈性分析法的測量精度較高，將測量的狀態(tài)分為8類，因此，近幾年應(yīng)用很廣。目前，我國關(guān)于Tapio脫鉤理論的研究主要集中在能源、環(huán)境方面。吳振信、石佳（2013）^[3]利用Tapio分析模型研究了北京地區(qū)1999—2008年經(jīng)濟(jì)增長與碳排放的脫鉤關(guān)系，結(jié)果表明，除個別年份以外，大部分時間段，北京處于弱脫鉤狀態(tài)。

無論是OECD提出的脫鉤指數(shù)，還是Tapio提出的彈性系數(shù)，都只能研究某個地區(qū)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的脫鉤狀態(tài)，從本質(zhì)上講，脫鉤問題研究的是環(huán)境負(fù)荷與經(jīng)濟(jì)增長之間的定量關(guān)系，要建立更加科學(xué)合理的脫鉤評價指數(shù)，需要對二者的定量關(guān)系進(jìn)行深入的理論分析（陸鐘武，王鶴鳴，岳強(qiáng)，2011）^[4]。為此，陸鐘武（2003）^[5]構(gòu)建了研究環(huán)境負(fù)荷與經(jīng)濟(jì)增長之間的模型——IGT方程，并利用該模型定量研究了二者間的脫鉤關(guān)系（陸鐘武，2005）^[6]。通過IGT方程，我們可以得出在經(jīng)濟(jì)增長或下降過程中，環(huán)境負(fù)荷保持不變的臨界條件，并據(jù)此對能源的脫鉤程度進(jìn)行判斷。陸鐘武（2007）^[7]根據(jù)我國“十一五”規(guī)劃，利用IGT方程驗證了“十一五”規(guī)劃中提出的兩個具體目標(biāo)值，發(fā)現(xiàn)IPAT方程以及由其派生出的IGT公式在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的過程中有很大的實(shí)用價值。陸鐘武、岳強(qiáng)（2010）^[8]還通過在IGT方程中引入了廢物排放率，建立了定量分析經(jīng)濟(jì)增長和廢物排放量關(guān)系的IeGTX方程和IeGTe方程。當(dāng)然，利用IGT方程來測量脫鉤狀態(tài)的方法也是有其自身的缺點(diǎn)的，如：無法區(qū)分絕對脫鉤和相對脫鉤，對未脫鉤狀態(tài)無法繼續(xù)劃分。

目前運(yùn)用IGT方程來研究經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境負(fù)荷關(guān)系的文獻(xiàn)并不多，大多數(shù)學(xué)者都是應(yīng)用Tapio脫鉤彈性對其兩者之間的關(guān)系進(jìn)行研究。Tapio提出的彈性系數(shù)可以作為研究某個地區(qū)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間脫鉤狀態(tài)的判據(jù)。但從本質(zhì)上講，脫鉤問題研究的是環(huán)境負(fù)荷與經(jīng)濟(jì)增長之間的定量關(guān)系，北京作為首都，其低碳發(fā)展受到外界的關(guān)注，運(yùn)用量化關(guān)系分析北京地區(qū)碳排放與增長之間的脫鉤程度與狀態(tài)變化原因十分必要。因此，本文將利用IGT方程研究北京地區(qū)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系，并與Tapio脫鉤彈性方法進(jìn)行各自優(yōu)缺點(diǎn)的比較。

2 IGT方程的構(gòu)建及實(shí)證分析

2.1 IGT方程的構(gòu)建

IPAT模型是闡述能源消費(fèi)量、人口、人均GDP與人均能源消費(fèi)量四者之間關(guān)系的一個概念性框架，是一個被廣泛認(rèn)可的環(huán)境、人口、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)關(guān)系模型（Ehrlich.P，1970）^[9]，它的表達(dá)式為：

I=P×A×T （1）

式中，I、P、A、T分別代表環(huán)境負(fù)荷、人口、人均GDP、單位GDP的環(huán)境負(fù)荷。

式（1）中的環(huán)境負(fù)荷I可以指各種資源消耗量。

以能源為例，能源消耗量=人口×GDP人口×能源消耗量GDP

IPAT方程還可以寫成如下：

I=G×T （2）

式中，G=P×A，G指GDP，式（2）就稱為IGT方程。

為了研究經(jīng)濟(jì)變化對環(huán)境負(fù)荷的影響，我們對式（2）進(jìn)行必要的推算。

現(xiàn)在設(shè)基準(zhǔn)年的環(huán)境負(fù)荷為I0，

I0=G0×T0 （3）

基準(zhǔn)年后第n年的環(huán)境負(fù)荷為：

In=Gn×Tn （4）

式中，Gn=G0×（1+g）n， Tn=T0×（1-t）n， g為從基準(zhǔn)年到其后第n年GDP的年均增長率（增長g為正，下降g為負(fù)）；t為同期內(nèi)單位GDP環(huán)境負(fù)荷的年均下降率（下降t為正，升高t為負(fù)）。因此，我們可得：

In=G0×T0×[（1+g）×（1-t）]n （5）

從中，我們可以得到t的臨界值tk：

tk=g1+g （6）

式中，tk為單位GDP環(huán)境負(fù)荷年下降率t的臨界值，即tk是衡量環(huán)境負(fù)荷上升、不變或下降的判據(jù)。若ttk，則環(huán)境負(fù)荷必逐年下降。

由式（6）可見，tk略小于g值，具體結(jié)果如表1所示。

從表1可以發(fā)現(xiàn)，伴隨著g的不斷增加，tk值也是不斷增大的。換句話說，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越快，脫鉤就越難實(shí)現(xiàn)。

由上面的分析，可以得到t/tk是研究資源消耗量與GDP脫鉤問題的關(guān)鍵。因此，定義Dr為資源的脫鉤指數(shù)，

Dr=ttk （7）

按Dr的大小，可以將當(dāng)?shù)貙Y源消耗與GDP的脫鉤指數(shù)分為三類，有經(jīng)濟(jì)增長和經(jīng)濟(jì)衰退兩種情況。如表2所示。

下面以GDP增長為例，對能源脫鉤程度進(jìn)行說明。

Dr ≥1區(qū)間。當(dāng)Dr=1時，t=tk，此時能源消耗與基準(zhǔn)年持平，我們認(rèn)為此時能源已開始與GDP脫鉤了；當(dāng)Dr>1時，t>tk，能源消耗比基準(zhǔn)年少，而且Dr值越大，能源消耗越少。因此，在這個范圍內(nèi)能源與GDP是絕對脫鉤的。

0

Dr≤0區(qū)間。當(dāng)Dr=0時，t=0，能源消耗與GDP同步增長；當(dāng)Dr<0時，t<0，能源消耗比GDP增長得更快。在這種情況下，脫鉤問題無從談起。因此，這是資源與GDP未脫鉤區(qū)。

2.2 IGT方程的實(shí)證分析

本文碳排放的估算方法采用的是徐國泉、劉則淵等（2006）^[10]提出的估算公式：

C=iEiE×CiEi×E=iSi×Fi×E （8）

其中，E為中國一次能源的消費(fèi)總量，F(xiàn)i為i類能源的碳排放強(qiáng)度，Si為i類能源在總能源所占比重。本部分的樣本區(qū)間為1990—2010年，數(shù)據(jù)來自歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《北京統(tǒng)計年鑒》。根據(jù)《中國能源統(tǒng)計年鑒》口徑，本文核算的最終能源一共有8類，分別為：原煤、焦炭、原油、汽油、柴油、燃料油、天然氣和電力。北京地區(qū)每年的電力消費(fèi)中，很大一部分是來自外地輸入的，電力能源在最終消費(fèi)的時候不會產(chǎn)生任何形式的污染，但是由于火力發(fā)電過程中會消耗大量能源并釋放出二氧化碳，因此這部分在外地產(chǎn)生的能源消耗也應(yīng)該加入到北京地區(qū)的碳排放中，這樣對北京地區(qū)碳排放核算才更加合理。各類能源的碳排放系數(shù)如表3所示。

資料來源：IPCC 碳排放計算指南缺省值^[11]

在核算自外地輸入的電力時，因為考慮到北京地區(qū)火力發(fā)電量占本地發(fā)電量的絕大多數(shù)，其他諸如太陽能、水能等產(chǎn)電數(shù)量極小，并且無法找到數(shù)據(jù)。因此，本文將北京地區(qū)每年的電力消費(fèi)量與北京每年火力發(fā)電所產(chǎn)生的電力之差作為自外地輸入的電力消費(fèi)量，然后核算其碳排放。

另外，人類在排放出大量二氧化碳的同時，森林還會吸收并儲存二氧化碳。一般情況下，我們指從空氣中清除二氧化碳的過程、活動、機(jī)制為碳匯過程。考慮到數(shù)據(jù)的可得性以及碳匯量相對于北京地區(qū)的碳排放量實(shí)屬較小一部分，對研究結(jié)果影響不大，因此，本文不作考慮。

下面我們根據(jù)北京地區(qū)的具體數(shù)據(jù)，運(yùn)用IGT脫鉤分析模型對1990—2010年北京地區(qū)的環(huán)境負(fù)荷與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系進(jìn)行探究。表4中I表示碳排放總值，tk由式（6）得到，g，t都是以上一年為基期。通過比較t與tk的值我們最終得到脫鉤指數(shù)Dr。

從表4可以看到，除1993年和1997年出現(xiàn)能源碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的絕對脫鉤外，其他年份都處在相對脫鉤范圍內(nèi)。也就是說，經(jīng)濟(jì)增長的同時，能源碳排放也在增加，但碳排放增加的幅度要小于經(jīng)濟(jì)增長的幅度。通過分析，本文認(rèn)為達(dá)到這種脫鉤狀態(tài)得益于北京地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，不斷增加清潔能源的使用量，以及在政府的政策支持下北京經(jīng)濟(jì)發(fā)展與節(jié)能減排的雙贏。另外，在這20年中，北京的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也影響著北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長與碳排放的脫鉤關(guān)系。北京的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)一直是以發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)為重點(diǎn)的模式，第二次全國經(jīng)濟(jì)普查結(jié)果顯示，2008年北京市第三產(chǎn)業(yè)在全市經(jīng)濟(jì)總量已經(jīng)提升至75.4%。因此，北京的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級是碳排放與經(jīng)濟(jì)增長呈現(xiàn)弱脫鉤的一個重要原因。當(dāng)然，隨著科技的進(jìn)步，能源利用率的不斷提高也使污染物的排放進(jìn)一步的減少。

為了更清晰地觀察最重要的兩個數(shù)值t與tk之間的關(guān)系，本文將兩者的關(guān)系進(jìn)行了比較，如下圖所示。

由上圖可以看到，tk的變化較平緩，基本上在8%～12%。t 值的變化起伏則比較大，但都為正值，說明北京地區(qū)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高。在t變化的過程中，處于峰值處表明當(dāng)年的節(jié)能技術(shù)水平較高，能源利用效率也隨之提高；相反處于谷底處表明當(dāng)年的單位GDP的能源消耗水平較高，能源利用率較低。從總體上看，除1993年和1997年兩個點(diǎn)tk值大于t值以外，t曲線整體上位于tk值曲線的下方，這說明能源消耗呈逐年上升趨勢。換句話說，盡管北京地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)水平都在不斷發(fā)展，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的能源消耗、環(huán)境負(fù)荷的影響要大于技術(shù)進(jìn)步對于減輕環(huán)境負(fù)荷的影響。由于北京地區(qū)還處于高速發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)增長在一定程度上依賴于能源的消耗，這也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式從粗放型轉(zhuǎn)化為集約型特征的必經(jīng)過程。

為了更深入地了解目前北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源碳排放之間的關(guān)系，下面利用IGT方程就北京地區(qū)“十一五”規(guī)劃的相關(guān)內(nèi)容作進(jìn)一步的說明。

北京市“十一五”規(guī)劃中明確指出，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的主要預(yù)期指標(biāo)是到2010年地區(qū)生產(chǎn)總值年增長率為9%，單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗比2005年降低20%。即g=0.09，t= 0.04，由此，我們計算得出2010年GDP比2005年增長53.86%，2010年的能源消耗量比2005年增加25.45%，即GDP大幅增長，而能源消耗增加不多。因此這個預(yù)期指標(biāo)還是較為合理的。據(jù)統(tǒng)計，“十一五”期間，北京地區(qū)生產(chǎn)總值年均增長率為11.4%，要想達(dá)到脫鉤狀態(tài)，單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗的年均下降率t應(yīng)為0.102，而通過表6的計算，實(shí)際上北京地區(qū)在“十一五”期間的單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗的年均下降率僅為0.060。因此，從最后的脫鉤結(jié)果來看，這五年的脫鉤狀態(tài)是相對脫鉤。

通過對北京地區(qū)“十一五”規(guī)劃指標(biāo)的分析，可以發(fā)現(xiàn)如何將單位生產(chǎn)總值能耗的年下降率（t）與GDP年增長率（g）二者進(jìn)行合適的匹配是建設(shè)資源節(jié)約型社會的關(guān)鍵。而且，通過IGT脫鉤分析方程，可以求解出具體的脫鉤臨界值。這對制定地區(qū)或者國家的減排政策是非常必要的。而利用Tapio脫鉤分析模型，吳振信、石佳（2013）只是得出北京地區(qū)2001年和2002年呈現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長和碳排放的強(qiáng)脫鉤，2004年為擴(kuò)張性耦合，其他各段時間都屬于弱脫鉤狀態(tài)的結(jié)論，即將脫鉤程度進(jìn)行了劃分，卻無法得出定量的脫鉤臨界條件。因此，IGT方程是真正基于二者定量關(guān)系的脫鉤理論研究，由此可以得出在經(jīng)濟(jì)變化的過程中，環(huán)境負(fù)荷保持不變的臨界條件，并通過此臨界條件對能源的脫鉤程度進(jìn)行判斷。在此，本文將Tapio脫鉤彈性模型及IGT方程的優(yōu)缺點(diǎn)列出，如表5所示。

3 結(jié) 論

本文通過運(yùn)用IGT脫鉤分析方程研究了北京地區(qū)碳排放的脫鉤特征，得出的結(jié)論是：

（1）在1990—2010年，除了1993年和1997年以外，其他年份北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源碳排放之間都是相對脫鉤，即經(jīng)濟(jì)增長的同時，能源碳排放也在增加，但碳排放增加的幅度要小于經(jīng)濟(jì)增長的幅度。

（2）北京地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)水平都在不斷發(fā)展，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的能源消耗、環(huán)境負(fù)荷的影響要大于技術(shù)進(jìn)步對于減輕環(huán)境負(fù)荷的影響。

（3）北京地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，不斷增加清潔能源的使用量是使北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源碳排放之間相對脫鉤的原因。另外，北京地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級也有助于能源碳排放與經(jīng)濟(jì)增長呈現(xiàn)相對脫鉤的狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]OECD，Indicators to measure decoupling of environmental pressure from economic growth[R].Paris：OECD，2002.

[2]Tapio P.Towards a theory of decoupling：Degrees of decoupling in the EU and the case of road traffic in Finland between 1970 and 2001[J].Journal of Transport Policy，2005（12）：137-151.

[3]吳振信，石佳.北京地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長與碳排放脫鉤狀態(tài)實(shí)證研究[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識，2013（1）：47-54.

[4]陸鐘武，王鶴鳴，岳強(qiáng).脫鉤指數(shù)：資源消耗、廢物排放與經(jīng)濟(jì)增長的定量表達(dá)[J].資源科學(xué)，2011（1）：2-9.

[5]陸鐘武，毛建素.穿越“環(huán)境高山”——論經(jīng)濟(jì)增長過程中環(huán)境負(fù)荷的上升和下降[J].中國工程科學(xué)，2003（5）：36-42.

[6]陸鐘武.以控制資源消耗為突破口 做好環(huán)境保護(hù)規(guī)劃[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005（6）：1-6.

[7]陸鐘武.經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境負(fù)荷之間的定量關(guān)系[J].環(huán)境保護(hù)，2007（7）：13-18.

[8]陸鐘武，岳強(qiáng).IeGTX方程與IeGTe 方程：我國經(jīng)濟(jì)增長過程中SO2 和COD 排放分析[J].環(huán)境科學(xué)研究，2010（9）：1101-1107.

[9]Ehrlich P R，Ehrlich A H.Population，resources，environment：issues in human ecology[M].San Francisco：Freeman，1970：371.

[10]徐國泉，劉則淵，姜照華.中國碳排放的因素分解模型及實(shí)證分析：1995—2004[J].中國人口、資源與環(huán)境，2006（6）：158-161.

[11]IPCC.2006 1PCC guidelines for national greenhouse gas inventories：volumeⅡ[ES/OL].Japan：the Institute for Global Environmental Strategies，2008[2008-07-20].http：//www.ipcc.ch/ipccreports/Methodology-reports.htm.