我國制造業(yè)細(xì)分行業(yè)的碳排放測算

張明志

摘要：通過參考方法對我國制造業(yè)細(xì)分行業(yè)的碳排放水平進(jìn)行測算，發(fā)現(xiàn)制造業(yè)的碳排放自1991～2012年可以分為三個排放階段。基于碳排放的測算數(shù)據(jù)，對EKC于制造業(yè)行業(yè)的適用性進(jìn)行了實證分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論采用“人均收入”指標(biāo)還是采用“人均產(chǎn)值”指標(biāo)，“倒U型”的EKC均不存在。進(jìn)一步通過Stirpat模型來進(jìn)行分析，不僅拒絕了“倒U型”的EKC，而且拒絕了碳排放在制造業(yè)行業(yè)內(nèi)部可以分解為人口，技術(shù)和財富這三個因素的結(jié)論。研究認(rèn)為，制造業(yè)EKC不存在是可以通過既有解釋進(jìn)行說明的，制造業(yè)的碳減排需要主動進(jìn)行，而不能等待經(jīng)濟(jì)階段的發(fā)展來自動解決。

關(guān)鍵詞：EKC；制造業(yè)；碳排放；Stirpat模型

中圖分類號：F426 文章標(biāo)識碼： 文章編號：

引言

在經(jīng)濟(jì)的碳排放中，工業(yè)占據(jù)著較大的比例。據(jù)周德群（2011）[ ]的測算，2007年工業(yè)二氧化碳排放占全部排放的71.6%，超過三分之二。而制造業(yè)的碳排放水平又在工業(yè)中占據(jù)首要位置，據(jù)涂正革（2012）[ ]的測算，制造業(yè)的碳排放占據(jù)工業(yè)總排放的三分之二。所以，要減輕整個經(jīng)濟(jì)的碳排放，制造業(yè)的碳減排問題需要首先得到解決。

研究制造業(yè)行業(yè)的碳減排問題，需要總結(jié)碳排放的規(guī)律，從而利用該規(guī)律來達(dá)到減排目的，EKC便是既有研究中碳排放的重要規(guī)律之一。EKC（Environmental Kuznets Curve），即環(huán)境庫茲涅茨曲線，最早是由Grossman等（1991）[ ]發(fā)現(xiàn)，主要含義是環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在著一種“倒U型”的關(guān)系，由于該形狀與Kuznets（1955）提出的收入分配與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系曲線，即庫茲涅茨曲線形狀類似，所以被命名為環(huán)境庫茲涅茨曲線，即EKC。此后，該曲線的存在性和形狀一直被廣為研究，比如Selden等（1994）[ ]等都通過檢驗發(fā)現(xiàn)該曲線的存在性。然而，這些研究都是針對整個經(jīng)濟(jì)體的研究，并沒有探討某一單獨(dú)行業(yè)對該曲線的適用性問題。本文將利用我國制造業(yè)的行業(yè)數(shù)據(jù)，探討我國制造業(yè)EKC的存在性，從而為我國制造業(yè)的碳減排提供一些參考意見。

1. 已有的文獻(xiàn)綜述

Grossman等（1991）首次發(fā)現(xiàn)了在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在一種“倒U”型的關(guān)系。之后的諸多學(xué)者對該曲線的存在性及形狀進(jìn)行了不同程度的探討。Shafik（1994）[ ]，Seldon等（1994），Dietz（1997）[ ]等通過實證檢驗發(fā)現(xiàn)了“倒U型”EKC的存在。而Agras等（1999）[ ]，Roca等（2001）[ ]，Azomabou等（2006）[ ]，Richermond等（2006）[ ]，He等（2009）[ ]， 夏艷清（2010）[ ]都未證明EKC的存在性。比如，世界銀行（1992）和Shafik（1994）都否定了EKC的存在，認(rèn)為二者呈現(xiàn)線性關(guān)系，不存在拐點。

在EKC的形狀上，Seldon等（1994），Dietz（1997），許廣月（2010）[ ]，付加峰等（2008）[ ]，李鍇等（2011）[ ]研究發(fā)現(xiàn)為倒U型，而且都給出了拐點值。具體來看，Dietz（1997）將已有的impat模型改進(jìn)為對數(shù)估計模型，從而方便研究環(huán)境影響與人為影響變量之間的非線性關(guān)系。Holtz等（1995）[ ]研究發(fā)現(xiàn)EKC存在，但拐點大大超過了區(qū)間范圍。除了“倒U型”形狀之外，部分其他學(xué)者認(rèn)為存在著其他形狀，比如邵帥等（2010）[ ]認(rèn)為二氧化碳與經(jīng)濟(jì)增長之間是一種三次方的形式。國內(nèi)學(xué)者何小鋼等（2012）[ ]研究發(fā)現(xiàn)中國工業(yè)的庫茲涅茨曲線呈“N型”，存在重組效應(yīng)。韓玉軍等（2009）[ ]認(rèn)為在不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，EKC形狀表現(xiàn)不同。

在對制造業(yè)行業(yè)內(nèi)的EKC的研究方面，相關(guān)研究和探討都較少。黎曉青（2012）[ ]通過建立二氧化碳減排約束條件的經(jīng)濟(jì)增長模型以及我國制造業(yè)對碳排放的作用機(jī)制，從理論與實證的角度分析了產(chǎn)業(yè)增長、資本投入、技術(shù)進(jìn)步、能源強(qiáng)度等因素對制造業(yè)碳排放的影響，并且實證發(fā)現(xiàn)制造業(yè)的發(fā)展與碳排放之間存在“N型”的三次曲線關(guān)系。本文將通過根據(jù)我國制造業(yè)化石能源的碳排放測算數(shù)據(jù)對我國制造業(yè)的EKC的存在性及其形狀展開探討，以期能得到制造業(yè)碳減排有價值的思路和方向。

2. 我國制造業(yè)碳排放的測算

2.1 碳排放測算方法-參考方法

二氧化碳的排放測算歷來是碳排放領(lǐng)域的一個最基礎(chǔ)的方面。對于此測算，IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）提供了一套操作性較強(qiáng)的參考方法。參考方法是一種自下而上的測算，即假設(shè)能源一旦被某一部門消費(fèi)，或者被轉(zhuǎn)移，或者以氣體的形式排放到大氣中。參考方法的基本公式為：

（1）

其中， ：二氧化碳排放量（Gg，即千噸）； ：表觀消費(fèi)量， =產(chǎn)量+進(jìn)口-出口-國際燃料艙-庫存變化 ； ：轉(zhuǎn)換因子（根據(jù)凈發(fā)熱值轉(zhuǎn)換為能源單位（TJ）的轉(zhuǎn)換因子）； ：能源 的二氧化碳排放系數(shù)，單位為kgCO2/TJ（TJ為萬億焦耳）。

2.2 測算

根據(jù)參考方法，計算需要能源的消費(fèi)量，發(fā)熱值以及碳排放系數(shù)。能源的消費(fèi)量數(shù)據(jù)來自歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》中的實物量，發(fā)熱值和碳排放系數(shù)來自IPCC清單和中國能源統(tǒng)計年鑒，如表1所示。其中，化石能源類別在1991～2009年為16種，2010年開始增加至25種。

經(jīng)過測算發(fā)現(xiàn)，我國制造業(yè)的碳排放量由1991年的11.01億噸，上升到2012年的60.4億噸，增長接近450%。而制造業(yè)的總碳排放平均占到工業(yè)總排放的80%以上。制造業(yè)的碳排放階段性變化基本可以分為三個階段。第一階段為1991～2001年，該階段的碳排放相對平穩(wěn)，基本控制在16億噸的排放量之內(nèi)，平均年增速在11%左右。第二階段為2001～2007年，該階段為穩(wěn)步較快增長階段，平均年增速在14%左右。第三階段為2008～2012年，該階段為快速增長階段，由2008年的14.79億噸增至2012年的60.4億噸。

圖1 1991-2012年我國工業(yè)及三大子行業(yè)CO2排放量走勢圖（單位：億噸）

分行業(yè)來看，平均排放最高的三個行業(yè)為黑色金屬冶煉，非金屬礦物制品業(yè)，化學(xué)原料及化學(xué)品制品業(yè)，平均占到制造業(yè)總排放的66%。而平均排放最少的為家具制造業(yè)，皮革、毛皮、羽絨及其制品業(yè)，以及印刷業(yè)、記錄媒介的復(fù)制，三者合計僅占到制造業(yè)的0.4%。

3. 我國制造業(yè)的EKC實證研究

3.1 EKC于制造業(yè)行業(yè)適用性探討的合理性

EKC理論表明，經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境質(zhì)量之間存在一種長期的變動關(guān)系規(guī)律。既有的研究認(rèn)為，在一個國家經(jīng)濟(jì)體總量上，該規(guī)律存在。這種規(guī)律背后的支撐很大程度上來自于在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中，經(jīng)濟(jì)體內(nèi)部所產(chǎn)生的其他變動帶來的有利因素。比如，經(jīng)濟(jì)總量在提高的過程當(dāng)中，會有一些必然的規(guī)律，比如國家的城市化水平提高，而這造成經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，第三產(chǎn)業(yè)的比例上升，其他產(chǎn)業(yè)的比例下降。而第三產(chǎn)業(yè)的碳排放水平要低于第二產(chǎn)業(yè)，尤其是像旅游業(yè)這種“無煙產(chǎn)業(yè)”。所以，這推動著碳排放量的下降。然而， 我們無法排除，在不同行業(yè)之間經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，某個行業(yè)內(nèi)部細(xì)分子行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化所帶來的推力。比如，在制造業(yè)內(nèi)部，同樣存在著高碳行業(yè)，低碳行業(yè)，而且相差較大，這一結(jié)構(gòu)在長期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中或許也存在優(yōu)化的可能。所以，不能排除EKC于制造業(yè)行業(yè)的適用性。

3.2 指標(biāo)與模型

分析的模型與流程我們采用Shafik等（1992）的建議，先設(shè)定三次項的方程形式，如果三次項的系數(shù)不顯著，那么剔除三次項，改為二次項的方程形式。如果二次項的方程系數(shù)不顯著，則剔除二次項，改為一次項的方程形式。當(dāng)然，根據(jù)不同的方程形式，可以有不同的EKC形狀，比如若為三次項方程形式，那么形狀應(yīng)為“N型”，或“反N型”，或“～型”。若為二次項方程形式，那么形狀應(yīng)為“倒U型”或“U型”。具體來看，模型可以寫為：

（2）

其中， 為二氧化碳在 時間點的排放量， 為 時間點的人均工資（人均產(chǎn)值）， 為隨機(jī)誤差項。

在指標(biāo)的選取上，我們選用“人均CO2排放量”與“當(dāng)期價格計算的人均工資”，“當(dāng)期價格計算的人均產(chǎn)值”。因為衡量一個行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，人均工資和人均產(chǎn)值都可以用來衡量，所以對這個兩個指標(biāo)都進(jìn)行考察，以綜合考慮。數(shù)據(jù)來自歷年《中國統(tǒng)計年鑒》，《中國能源統(tǒng)計年鑒》，WIND數(shù)據(jù)庫等。檢測軟件為STATA12.0。

3.3 方程檢測

首先采用“當(dāng)期價格計算的人均收入”（ ）進(jìn)行三次方程回歸檢測，發(fā)現(xiàn)系數(shù)均不顯著。將三次方項剔除，發(fā)現(xiàn)變量同樣不顯著，進(jìn)一步將二次方項剔除。發(fā)現(xiàn)只有人均收入一項的方程高度顯著。方程為：

（3）

該方程意味著，制造業(yè)的人均收入與人均二氧化碳排放之間存在正向的線性關(guān)系，每當(dāng)人均收入增加一元，人均碳排放將增加0.009噸。

采用指標(biāo)“當(dāng)期價格計算的人均產(chǎn)值”（ ），我們經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，環(huán)境庫茲涅茨曲線呈現(xiàn)顯著的“N型”，方程為：

（4）

方程的一次項，二次項，三次項均呈現(xiàn)高度的顯著性。該方程發(fā)現(xiàn)，碳排放存在兩個拐點，分別是人均產(chǎn)值為3元和397元時。可以明顯發(fā)現(xiàn)觀測值以來的人均產(chǎn)值都是要顯著大于397元的，所以，碳排放的數(shù)值一直在增加，這一結(jié)論其實和“當(dāng)期價格計算的人均收入”指標(biāo)所檢測的線性方程（式3）結(jié)論是一樣的。

由于數(shù)據(jù)有限，掌握的時間段只有22年的時間，所以有可能造成樣本不足而帶來的估計不可信的情況。而且由于遺漏了其他的解釋變量，所以造成估計方程不顯著的問題，故進(jìn)一步通過Stirpat模型來進(jìn)行影響因素分析。

3.4 Stirpat模型

Stirpat模型的最初形式為IPAT模型，是由Ehrlichetal（1971）提出，認(rèn)為環(huán)境污染可以分解為三個人為因素，即人口（Population），財富（Affluence），技術(shù)（Technology）。后來，Dietz等（1997）將此模型改進(jìn)為對數(shù)化的形式，如下：

該模型成為環(huán)境影響隨機(jī)模型，即Stirpat模型（Stochastic Impacts by regression on Population，Affluence，and Technology）。該模型具有兩大優(yōu)點。其一，由于數(shù)據(jù)容易獲取，所以對碳排放分解的可操作性大；其二，分解較為合理，分為投入的三大要素勞動，資本和技術(shù)，這些都是可以在進(jìn)一步減排中可以控制的。

在現(xiàn)實指標(biāo)的選取上，利用制造業(yè)二氧化碳排放量來代表對環(huán)境的影響，利用制造業(yè)的職工人數(shù)代表人口，制造業(yè)的人均收入代表財富，制造業(yè)的能源強(qiáng)度代表技術(shù)。在數(shù)據(jù)的處理上，制造業(yè)的職工人數(shù)，1991～2010年皆為職工人數(shù)，2011～2012年兩年由于無法獲取該指標(biāo)，運(yùn)用制造業(yè)城鎮(zhèn)單位從業(yè)人數(shù)代替。能源強(qiáng)度的計算中，所采用的產(chǎn)值1993～2002年間其他制造業(yè)數(shù)據(jù)無法獲取，采用歷年其他制造業(yè)在總制造業(yè)中的平均比重來進(jìn)行折算。制造業(yè)的職工人數(shù)部分來自于國泰安數(shù)據(jù)庫，部分來自wind數(shù)據(jù)庫，其他數(shù)據(jù)來自歷年中國統(tǒng)計年鑒。

首先，檢驗變量的平穩(wěn)性，采用DF-GLS檢驗，通過Schwert的標(biāo)準(zhǔn)確定的最大滯后階數(shù)為8。結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 從第1階到第8階，均無法在10%的水平上拒絕“存在單位根”原假設(shè)，即 是不平穩(wěn)的。進(jìn)一步檢驗一階差分的平穩(wěn)性，信息準(zhǔn)則或序貫t規(guī)則的最優(yōu)滯后階數(shù)介于2到5之間，在此區(qū)間，均在5%的顯著性水平下拒絕“存在單位根”的原假設(shè)，即可以認(rèn)為 是一階差分平穩(wěn)的。同樣方法，檢驗其他變量，只有人均收入是一階差分平穩(wěn)的，即人均碳排放只與人均收入構(gòu)成長期均衡關(guān)系檢驗的條件。

而在利用人均產(chǎn)值對該方程進(jìn)行檢驗時，發(fā)現(xiàn)系數(shù)均不顯著。所以，我們可以得到簡單的結(jié)論，在制造業(yè)行業(yè)內(nèi)部，短期的數(shù)據(jù)來看，二氧化碳排放量與就業(yè)人口，技術(shù)的關(guān)系并不大，也就是說，對環(huán)境污染的影響因素分解為人口、財富和技術(shù)這三個基本因素的規(guī)律性認(rèn)識在制造業(yè)行業(yè)內(nèi)部是不成立的。制造業(yè)作為碳排放高輸出行業(yè)，通過經(jīng)濟(jì)階段的發(fā)展來自動減少碳排放是不現(xiàn)實的。

3.5 EKC在制造業(yè)內(nèi)部不存在的探討及解釋

由上面的研究可以表明，EKC在制造業(yè)行業(yè)內(nèi)部表現(xiàn)并不明顯，可以推斷為并不存在。可能的原因是EKC的作用機(jī)理很大一部分在于一種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化之外的作用發(fā)揮，比如Galeotti等（1999）[ ]認(rèn)為“倒U型”EKC的存在性是因為當(dāng)人均收入較低時，人們并沒有動力去治理或降低環(huán)境污染，而當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展了，人們收入水平達(dá)到一定程度，人們便愿意拿出一定的成本去治理污染，從而造成該曲線的存在，這一點其實是和經(jīng)濟(jì)學(xué)中的邊際概念緊密相關(guān)的。當(dāng)財富增多，財富的邊際效益下降，而當(dāng)污染增加到一定程度，污染的邊際效益同樣下降。另外一種解釋是Baldwin（1995）[ ]提出的，這是由于三個階段的存在而產(chǎn)生的。經(jīng)濟(jì)早期階段，處于農(nóng)業(yè)型經(jīng)濟(jì)到工業(yè)型經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變過程中，污染在增加，而此時產(chǎn)值也在增加；經(jīng)濟(jì)的后期階段，處于工業(yè)型經(jīng)濟(jì)向服務(wù)型經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變過程中，污染在減少，而產(chǎn)值仍然在增加。而國內(nèi)鐘茂初等（2011）[ ]則通過對KC和EKC關(guān)系的比較后發(fā)現(xiàn)，收入差距與環(huán)境破壞之間存在正向關(guān)系，而這一解釋更大程度上確認(rèn)EKC的“倒U”形狀的出現(xiàn)是由于經(jīng)濟(jì)總體的原因，而非某個行業(yè)。

4 結(jié)論與政策建議

本文探討了EKC在制造業(yè)行業(yè)內(nèi)部的存在性問題。首先，本文認(rèn)為EKC等碳排放規(guī)律適合于制造業(yè)行業(yè)的探討。其次，本文通過詳細(xì)化石能源的分類對制造業(yè)的碳排放水平進(jìn)行了測算，發(fā)現(xiàn)制造業(yè)的碳排放自1991～2012年的碳排放大體可以分為三個階段。第三，本文通過制造業(yè)的碳排放測算數(shù)據(jù)利用三次項回歸方程和Stirpat模型對制造業(yè)EKC的存在形狀進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)制造業(yè)內(nèi)部的EKC形狀為線性，即碳排放隨著人均收入的增加而逐漸增加，不存在拐點。

本文認(rèn)為，制造業(yè)行業(yè)內(nèi)部EKC的失效是可以通過EKC的既有解釋來進(jìn)行說明的。同時，這也預(yù)示，制造業(yè)行業(yè)的碳減排不能等待拐點的出現(xiàn)，需要利用轉(zhuǎn)型升級，部分行業(yè)的產(chǎn)能過剩的淘汰和減排技術(shù)的提高等措施來進(jìn)行行業(yè)減排，從而實現(xiàn)我國2020年碳減排的總體目標(biāo)下的制造業(yè)碳減排分目標(biāo)，進(jìn)而實現(xiàn)碳減排總目標(biāo)，兌現(xiàn)我國對國際社會的莊嚴(yán)承諾。