低碳導(dǎo)向下制造業(yè)多目標規(guī)劃模型分析及啟示

呂 紅，李廉水

(1.東南大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，江蘇南京 210096；2.南京信息工程大學(xué)中國制造業(yè)發(fā)展研究院，江蘇南京 210044)

低碳導(dǎo)向下制造業(yè)多目標規(guī)劃模型分析及啟示

呂 紅1，2，李廉水1，2

(1.東南大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，江蘇南京 210096；2.南京信息工程大學(xué)中國制造業(yè)發(fā)展研究院，江蘇南京 210044)

基于1995—2014年中國、美國和日本制造業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，建立涵蓋經(jīng)濟、能源、科技和碳排放因素的雙目標產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)劃模型，運用序貫算法給出優(yōu)化后制造業(yè)產(chǎn)值和碳排放，并進行中美日制造業(yè)結(jié)構(gòu)對比分析。結(jié)果表明，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)既能保證經(jīng)濟效益增長，也能對碳減排產(chǎn)生正向效應(yīng)。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；多目標規(guī)劃；碳排放；國際比較

一、引 言

經(jīng)過改革開放以來的快速發(fā)展，中國制造業(yè)產(chǎn)值在2010年占世界制造業(yè)產(chǎn)值的比重已達到19.8%，首次超過美國成為世界頭號制造業(yè)大國；同時，中國制造業(yè)在1995—2014年間能源消費年均增長8.3%，2014年制造業(yè)能源消費占工業(yè)能源消費總量約82.87%、占能源消費總量約57.55%。數(shù)據(jù)表明，中國經(jīng)濟發(fā)展消耗了大量能源、排放了很多溫室氣體，目前“高碳經(jīng)濟”特征突出的“發(fā)展排放”已成為中國可持續(xù)發(fā)展的一大制約。2009年9月，我國在聯(lián)合國氣候變化峰會上承諾，中國將進一步把應(yīng)對氣候變化納入經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃，加強節(jié)能、提高能效工作，爭取到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年有顯著下降?！秶覒?yīng)對氣候變化規(guī)劃(2014—2020年)》明確指出，到2020年我國實現(xiàn)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，這一承諾無疑為我國未來發(fā)展敲定了經(jīng)濟發(fā)展方向——“低能耗、低污染、低排放”為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟。中國經(jīng)濟的主體是工業(yè)，而工業(yè)大多數(shù)是制造業(yè)，周濟院士認為：“中國制造2025”戰(zhàn)略的實施、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推進，就是在經(jīng)濟新常態(tài)下，形成中國經(jīng)濟增長新動力，形成經(jīng)濟發(fā)展新優(yōu)勢，推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，重點在制造業(yè)，出路也在制造業(yè)。推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，就是解決問題導(dǎo)向，通過提高工業(yè)供給水平，可以采用更先進的裝備和工藝提高資源和能源利用效率、減少污染物和二氧化碳排放、治理既有的環(huán)境生態(tài)問題；更為重要的是，通過優(yōu)化供給結(jié)構(gòu)，減少對資源、能源的消耗，減輕對環(huán)境生態(tài)和減排的壓力[1-2]。在目前工業(yè)技術(shù)水平下，調(diào)整制造業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，是否能實現(xiàn)供給側(cè)改革的目標成為值得研究的問題。

圍繞產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，很多學(xué)者在理論和實證方面做了深入研究。從文獻觀點看，學(xué)者整體支持產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級能促進經(jīng)濟的持續(xù)增長這個觀點。Kuznets用50個國家的經(jīng)驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，制造業(yè)部門增加伴隨人均國民收入増長[3]；David實證分析不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致不同經(jīng)濟增長結(jié)果[4]；呂鐵等認為，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動就是資源在各部門之間的再配置，其能促進經(jīng)濟增長方式從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變[5]；周英章等認為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動是影響我國經(jīng)濟增長的重要原因[6]；王玉玲指出改革開放以來，中國經(jīng)濟快速增長的主要原因之一就是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變效應(yīng)以及要素重置效率的提高[7]。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級與科技創(chuàng)新方面，多數(shù)學(xué)者基于歷年的數(shù)據(jù)、運用經(jīng)濟學(xué)實證分析工具，給出直觀見解。周叔蓮等研究科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級之間的互動關(guān)系[8]；閆海洲量化分析科技創(chuàng)新對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的正向作用[9]；周孝坤等發(fā)現(xiàn)科技投入與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級間的作用是雙向的[10]；陳皓等認為技術(shù)進步可以促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、實現(xiàn)經(jīng)濟快速增長[11-12]。學(xué)者對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級與碳減排的關(guān)聯(lián)效應(yīng)也進行多方面研究。Lata通過9個發(fā)展中國家實證發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動提高了CO2排放量[13]；Liu等通過美國、英國、日本、德國和中國工業(yè)數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)比重對碳排放影響巨大[14]；田銀華論證了雖然產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是實現(xiàn)污染減排的有效途徑，但產(chǎn)業(yè)只有在利潤大于成本時才會主動進行污染減排[15]；胡穎認為科技支出對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化和合理化均存在正向效應(yīng)，有助于我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級[16]。以低碳經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)向，學(xué)者們深入分析我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對策，其中Zillman站在發(fā)展中國家立場研究低碳經(jīng)濟，指出中國和印度兩大發(fā)展中國家的能源消費對未來世界的影響，批評西方發(fā)達國家對化石燃料的過度依賴[17]；Foxon建議發(fā)展和實現(xiàn)低碳經(jīng)濟必須從經(jīng)濟、制度及管理層面進行協(xié)同創(chuàng)新[18]；李宏岳等指明我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整路徑是構(gòu)建節(jié)能降耗型產(chǎn)業(yè)體系，大力發(fā)展新興低碳產(chǎn)業(yè)[19]；王修華等認為提高第三產(chǎn)業(yè)比重是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和推進低碳經(jīng)濟發(fā)展的重要途徑[20]；楊浩昌等認為中國制造業(yè)低碳經(jīng)濟發(fā)展水平存在明顯行業(yè)差異，應(yīng)采用針對性的低碳改造策略[21]；劉美平提出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級低碳化的策略，將低碳能源融合到能源工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，并將低碳技術(shù)與低碳工藝融合到傳統(tǒng)工業(yè)體系之中，促使企業(yè)減碳[22]。

以上研究表明，影響碳排放的重要因素有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技創(chuàng)新和能源消耗等，然而現(xiàn)有研究存在以下不足：第一，缺乏針對制造業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的研究。已有研究主要圍繞總體經(jīng)濟和三次產(chǎn)業(yè)展開，研究結(jié)論也都是三次產(chǎn)業(yè)比例變動對碳排放的影響，對于占工業(yè)碳排放接近三分之二制造業(yè)的內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)研究太少，而這一部分對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是更為微觀的；第二，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化的測度缺乏科學(xué)方法，造成影響變量之間的量化分析可信度不高；第三，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)評價僅局限于產(chǎn)業(yè)比重與碳排放的關(guān)系，未考慮環(huán)境約束和科技投入對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化與碳減排的驅(qū)動問題。筆者試圖探索以上問題，選取制造業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)作為研究對象，建立兼顧經(jīng)濟增長、節(jié)能降耗和供需平衡的多目標優(yōu)化模型，依據(jù)中國、美國、日本制造業(yè)投入產(chǎn)出表、科技投入、能源消耗及碳排放數(shù)據(jù)，實證研究環(huán)境約束和科技投入對制造業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化與碳減排的驅(qū)動作用，并為制造業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型升級發(fā)展提供決策參考。

二、低碳導(dǎo)向下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演化機制

結(jié)合國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級領(lǐng)域豐富深入的理論探索和實證研究，可得出低碳導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演化機制(圖1)：經(jīng)濟增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動密切關(guān)聯(lián)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動是影響經(jīng)濟增長的重要原因，經(jīng)濟增長為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)；低碳經(jīng)濟的實質(zhì)是提高資源使用效率，其核心問題是技術(shù)創(chuàng)新；節(jié)能降耗、碳減排、環(huán)境保護的約束和技術(shù)創(chuàng)新導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動，即在資源環(huán)境約束和科技創(chuàng)新推動下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的主要方式是發(fā)展低碳經(jīng)濟，同時在產(chǎn)業(yè)政策和能源政策等管理策略保證下，最終實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

此次研究主題基于低碳經(jīng)濟的發(fā)展導(dǎo)向，提出制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向約束，主要體現(xiàn)在3個方面：第一，環(huán)境約束方面要求提高資源使用效率，努力降低單位產(chǎn)值排放量并控制排放總量；第二，科技創(chuàng)新驅(qū)動是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化并走上低碳經(jīng)濟軌道的關(guān)鍵，即通過技術(shù)軌道變遷實現(xiàn)經(jīng)濟軌道變遷；第三，經(jīng)濟的適度增長是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的物質(zhì)基礎(chǔ)，由高碳經(jīng)濟到低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)換的軌道調(diào)整必須在動態(tài)優(yōu)化中實現(xiàn)。因此，以發(fā)展低碳經(jīng)濟為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標設(shè)置為產(chǎn)業(yè)增加值和碳排放，影響因素設(shè)置為產(chǎn)業(yè)供給約束、科技投入、能源消耗和碳排放。

三、多目標規(guī)劃模型

投入產(chǎn)出模型是研究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題最基本、最實用的方法。然而，投入產(chǎn)出表通常只有一個經(jīng)濟目標，即國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)最大，顯然僅僅用單目標方法研究低碳導(dǎo)向下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題是不合適的。筆者將投入產(chǎn)出模型和數(shù)學(xué)規(guī)劃方法結(jié)合，不僅考慮經(jīng)濟目標，而且考慮資源環(huán)境目標，具體做法是考慮多目標規(guī)劃模型的約束條件中加入投入產(chǎn)出平衡方程，將二者結(jié)合起來研究制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)律。

1.目標函數(shù)

制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標的選取是由政府或決策者根據(jù)當時基本國情、結(jié)合本國和國際實際情況做出的，當前我國制造業(yè)發(fā)展尋求環(huán)境保護和經(jīng)濟增長并存的發(fā)展道路，因此將碳減排和經(jīng)濟增長設(shè)計為目標函數(shù)，而能源消耗，科技創(chuàng)新和環(huán)境保護等因素設(shè)計為規(guī)劃模型的約束條件。

(1)經(jīng)濟增長目標

對制造業(yè)國家來說，促使經(jīng)濟增長、提高人民生活水平是重中之重，進行制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化絕不是無視經(jīng)濟發(fā)展，相反產(chǎn)業(yè)升級優(yōu)化正是要達到經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，所以制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化第一個目標即為經(jīng)濟增長?？紤]到經(jīng)濟總產(chǎn)出數(shù)據(jù)不能很好地反映生產(chǎn)效益以及重復(fù)計算等缺點，通常以產(chǎn)業(yè)增加值數(shù)據(jù)為指標反映經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模，并設(shè)定其值最大化為優(yōu)化目標之一，即

(1)

式中，xi為第i個部門的產(chǎn)出；vi為第i個部門的產(chǎn)業(yè)增加值系數(shù)，即增加值在總產(chǎn)出中所占的比重。

(2)CO2減排目標

尋求恰當?shù)奶紲p排路徑是制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、低碳化發(fā)展的最終目標，因而取最小化CO2排放量為另一目標函數(shù)：

(2)

式中，xi為第i個部門的產(chǎn)出；ci為第i個部門的CO2排放系數(shù)，即第i個部門CO2排放量在總產(chǎn)出中所占比重。

2.約束條件

(1)投入產(chǎn)出均衡約束

經(jīng)濟系統(tǒng)是各種關(guān)系連結(jié)在一起的一個整體，每個行業(yè)都不可能脫離別的行業(yè)而存在，同時每個行業(yè)又都是別的行業(yè)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，投入產(chǎn)出平衡約束在投入產(chǎn)出表的基礎(chǔ)上描述各行業(yè)內(nèi)部聯(lián)系，因此該約束是進行制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)。列平衡方程是指每個部門的總投入必須等于中間投入與該部門初始投入或增加值之和，且最優(yōu)解不應(yīng)低于投入產(chǎn)出表當年年份Y0時的增加值數(shù)據(jù)，即

Z=(I-HT)X≥ZY0

(3)

式中，Z為各部門增加值向量；I為單位矩陣；H為中間投入系數(shù)矩陣；X為n個部門的產(chǎn)出矩陣；ZY0為各部門投入產(chǎn)出表當年增加值向量。

(2)碳排放約束

此約束要求CO2排放量不得超過預(yù)計最高數(shù)值，取投入產(chǎn)出表當年CO2排放量為碳排放量上限值作為規(guī)劃模型邊界約束，是模型現(xiàn)實意義的要求。

(4)

式中，xi為第i個部門的產(chǎn)出；ci為第i個部門的CO2排放系數(shù)；CY0為對應(yīng)投入產(chǎn)出表當年CO2排放量。

(3)能源消耗約束

制造業(yè)生產(chǎn)過度依賴化石能源消費是制造業(yè)碳排放的直接原因，因此在碳減排過程中能源消耗不可忽視，因此增加此約束，要求能源消耗量不得超過當年能量消耗總量。

(5)

式中，xi為第i個部門的產(chǎn)出；ri為第i個部門的能耗系數(shù)；RY0為對應(yīng)投入產(chǎn)出表當年能量消耗量，作為消耗量約束范圍上限。

(4)科技投入約束

工業(yè)現(xiàn)代化帶來的資源枯竭、環(huán)境污染問題，沒有科技的支撐，就難以有效解決。加快制造業(yè)科技創(chuàng)新是制造業(yè)國家走低碳發(fā)展路徑的關(guān)鍵。選取制造業(yè)各產(chǎn)業(yè)科技研發(fā)投入作為科技創(chuàng)新指標，約束要求各產(chǎn)業(yè)科技投入不得小于當前投入，即

(6)

式中，xi為第i個部門產(chǎn)出；ei為第i個部門科技投入系數(shù)；RDY0為對應(yīng)投入產(chǎn)出表當年科技投入總量，作為科技投入總量約束范圍上限。

(5)產(chǎn)業(yè)擴張約束

產(chǎn)業(yè)擴張約束是指由于短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的慣性，其產(chǎn)值規(guī)模應(yīng)在合理幅度內(nèi)小幅度變動。

(7)

(8)

四、多目標規(guī)劃模型的實證分析

1.數(shù)據(jù)來源

中國數(shù)據(jù)主要引自國家統(tǒng)計局出版的《中國統(tǒng)計年鑒》(2015)以及《中國科技統(tǒng)計年鑒》(2015)，美國和日本的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)主要來自O(shè)ECD《結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)庫2012》和《主要科學(xué)與技術(shù)指標數(shù)據(jù)庫2012》以及GTAP6.0免費數(shù)據(jù)庫(美國、日本制造業(yè)分行業(yè)二氧化碳數(shù)據(jù)來自于此數(shù)據(jù)庫)。

2.制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分類說明

規(guī)劃模型的約束條件需要收集經(jīng)濟投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，考慮數(shù)據(jù)可得性和可比性，中國選取2007年投入產(chǎn)出表、美國和日本選取2005年投入產(chǎn)出表；美國、日本制造業(yè)分行業(yè)能源及二氧化碳最新數(shù)據(jù)為2004年。由于不同數(shù)據(jù)庫中制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分類不同，因此將中國國民經(jīng)濟行業(yè)分類標準(GB/T4754-2002)的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)以及美國和日本投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)中的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)進行比較，最終合并為14個產(chǎn)業(yè)進行研究。此外，將中國2003年后增加的廢棄資源和廢舊材料回收加工業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)并入其他制造業(yè)研究。

3.中、美、日制造業(yè)的二氧化碳排放量

從表1可知，中國、美國和日本制造業(yè)分行業(yè)二氧化碳排放存在明顯的差異：中國在金屬(除機械設(shè)備)制造業(yè)的二氧化碳排放量高達391 540.2Gg，該行業(yè)二氧化碳排放量占中國制造業(yè)全部排放量的三分之一以上，是美國和日本在此產(chǎn)業(yè)上的排放量的5.78和8.67倍；化學(xué)原料、化學(xué)品、橡膠及塑料制造業(yè)、其他非金屬礦物制造業(yè)方面，中國碳排放高于美國，而美國高于日本；在焦炭、精煉石油產(chǎn)品及核燃料加工業(yè)上，美國碳排放最高，是中國此行業(yè)碳排放的2倍、日本的15倍，原因在于美國的能源結(jié)構(gòu)過度依賴化石能源且消耗總量巨大；美國在食品、飲品及煙草制造業(yè)、木材和軟木制品、紙制品印刷業(yè)和出版、基本金屬以及電氣機械及通信設(shè)備制造業(yè)上，也遠遠超出中國和美國排放量的總和；日本制造業(yè)分行業(yè)碳排放量，按照日本制造業(yè)經(jīng)濟總量僅為美國和中國的一半來分析，碳排放數(shù)量遠遠低于美國和中國，這說明日本制造業(yè)重視能源技術(shù)、注重制造業(yè)產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗，因此表現(xiàn)出制造業(yè)能源效率的高效。

4.優(yōu)化結(jié)果

通過制造業(yè)結(jié)構(gòu)多目標規(guī)劃模型，分別計算中、美、日制造業(yè)規(guī)劃模型，尋求更加優(yōu)化的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)比例，同時達到經(jīng)濟增長和碳排放減少的目標。在美、日和中制造業(yè)總產(chǎn)值、增加值、研發(fā)投入經(jīng)費、能源消耗量以及碳排放量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，運用多目標規(guī)劃序貫算法和Matlab軟件編程計算多目標規(guī)劃模型，得到最優(yōu)解，即優(yōu)化后的14個制造業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(表2～表4)。

(1)中國制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果

基于中國2007年投入產(chǎn)出表，制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果顯示有紙制品印刷和出版、焦炭石油及核燃料、化學(xué)品橡膠及塑料、其他非金屬礦物、基本金屬、金屬除機械設(shè)備、機械及設(shè)備共7個制造業(yè)部門產(chǎn)值按一定比例減少，其中焦炭石油及核燃料下調(diào)總產(chǎn)值15%，其余產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出按一定比例增加。這樣制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整將引起優(yōu)化模型的一級優(yōu)先級目標，即中國制造業(yè)總產(chǎn)出GDP上升至按購買力指數(shù)換算的44 438.7億美元，增加了830.1億美元，總產(chǎn)出上升1.9%；同時二級優(yōu)先級目標，即二氧化碳排放量將減少109 683Gg，制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，經(jīng)濟繼續(xù)保持小幅增長且二氧化碳排放量也降低，達到經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

表1 中國、日本、美國制造業(yè)二氧化碳排放量 Gg

表2 中國制造業(yè)結(jié)構(gòu)多目標規(guī)劃問題的優(yōu)化結(jié)果

表3 美國制造業(yè)結(jié)構(gòu)多目標規(guī)劃問題的優(yōu)化結(jié)果

表4 日本制造業(yè)結(jié)構(gòu)多目標規(guī)劃問題的優(yōu)化結(jié)果

續(xù)上表

日本2005年一級目標:GDP/平價百萬美元二級目標:CO2排放/Gg優(yōu)化前優(yōu)化后差值優(yōu)化前優(yōu)化后差值焦炭石油及核燃料139276.04118380-2089611712.219504.89-2207.32化學(xué)品橡膠及塑料509806.9654034030533.0466429.3970407.943978.548其他非金屬礦物64575.7254890-9685.7222573.8319187.98-3385.85基本金屬252795.762560303234.2448205.1048821.83616.7305金屬除機械設(shè)備104655.5298420-6235.5245163.0242472.15-2690.87機械及設(shè)備262200301530393303042.083498.39456.312辦公用機械制造60910.6700509139.4864.38994.08129.7電氣機械及通信設(shè)備358739.2841255053810.725090.845854.47763.6249交通運輸設(shè)備449016.1251637067353.88356.86410.3953.53016其他制造業(yè)58801.4044676208818.5962739.893150.80410.9082合計2814335.8143010520195184.2231511.81230425.50-1086.31

表5 中美日制造業(yè)優(yōu)化結(jié)果比較

(2)美國制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果

從美國制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果(表3)可以看出，和中國制造業(yè)大范圍結(jié)構(gòu)調(diào)整方案相比，美國僅有焦炭石油及核燃料、其他非金屬礦物、基本金屬和電氣機械及通信設(shè)備4個制造業(yè)部門產(chǎn)值需要調(diào)整，且其余產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出按一定比例增加。優(yōu)化調(diào)整后，美國制造業(yè)總產(chǎn)出上升6.80%、二氧化碳排放量將減少196 971Gg。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，美國經(jīng)濟得到較大幅度增長、二氧化碳排放量下降2.14%。在產(chǎn)業(yè)實踐中，美國制造業(yè)需進一步均衡經(jīng)濟增長和碳排放兩個目標的權(quán)重，尋求更為合理的產(chǎn)業(yè)調(diào)整方向。

(3)日本制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)日本2005年投入產(chǎn)出表，計算日本制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案(表4)。從優(yōu)化結(jié)果中可看出，焦炭石油及核燃料、其他非金屬礦物2個制造業(yè)的產(chǎn)值需下調(diào)15%，金屬除機械設(shè)備制造業(yè)下調(diào)5.96%，其余產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出按一定比例增加。該項結(jié)構(gòu)調(diào)整將引起優(yōu)化模型的一級優(yōu)先級目標，即日本制造業(yè)總產(chǎn)出GDP上升6.94%，二氧化碳排放量將減少452.2Gg。經(jīng)多目標規(guī)劃模型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整模擬，調(diào)整后的日本制造業(yè)生產(chǎn)總值得到較大幅度增長、二氧化碳排放量略有下降，這說明日本制造業(yè)在各個行業(yè)中低碳化程度較高且較均衡。

通過中國、美國和日本制造業(yè)結(jié)構(gòu)比較(表5)可知，優(yōu)化前后的中、美和日制造業(yè)生產(chǎn)總值明顯增加、二氧化碳排放量有所降低，其二氧化碳排放量相對變化率分別為-10.48%、-2.14%和-4.7%?？梢?，通過制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)了保持經(jīng)濟持續(xù)增長而碳排放降低的目的、推進了制造業(yè)的低碳發(fā)展、充分驗證了制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對碳減排具有明顯正向效應(yīng)，是實現(xiàn)工業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革目標的重要途徑。

五、結(jié) 語

筆者構(gòu)建考慮經(jīng)濟、能源和科技的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)線性規(guī)劃模型，包括投入產(chǎn)出均衡方程，能源消耗約束、科技創(chuàng)新約束和碳排放約束。從優(yōu)化結(jié)果來看，多目標方案在保持經(jīng)濟持續(xù)增長的同時，實現(xiàn)了能源消耗的降低，優(yōu)化結(jié)果較為理想，說明制造業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對碳減排具有明顯正向效應(yīng)，模型有一定的理論意義。依據(jù)上述實證分析結(jié)論，提出以下3點建議。

第一，完善市場公平競爭和資源配置效率的經(jīng)濟運行機制。我國經(jīng)濟發(fā)展已進入新常態(tài)，工業(yè)生產(chǎn)能力過剩矛盾突出、資源環(huán)境約束趨緊，迫切要求提高資源配置效率。毋庸置疑，市場在資源配置中起決定性作用，因此首先需要解決公平競爭的市場機制問題，其次是提高資源配置效率問題。建議通過結(jié)構(gòu)性減稅、國企改革、金融體制改革等供給側(cè)改革方法，促進產(chǎn)業(yè)集聚化、技術(shù)密集化和產(chǎn)品品牌化，增強企業(yè)自我積累和自我發(fā)展能力；通過加速折舊、創(chuàng)新成本抵扣、貼息貸款、政府采購新產(chǎn)品等政策，促進企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、提高企業(yè)的競爭力，讓企業(yè)在競爭中實現(xiàn)優(yōu)勝劣汰；鼓勵企業(yè)間通過市場手段重組，盤活存量資產(chǎn)；引導(dǎo)社會投資將財力更多地投向民生、環(huán)保等領(lǐng)域的相關(guān)制造業(yè)企業(yè)。

第二，推動自主創(chuàng)新技術(shù)進步機制的形成。制造業(yè)結(jié)構(gòu)升級的驅(qū)動就是技術(shù)進步，政府要營造自主創(chuàng)新的政策環(huán)境，與企業(yè)一同加大科技創(chuàng)新投入力度、加大知識產(chǎn)權(quán)保護力度、積極培育創(chuàng)新人才、加快科技成果轉(zhuǎn)化、鼓勵企業(yè)加大技術(shù)改造及品牌建設(shè)等投資，促進科技與經(jīng)濟的緊密結(jié)合，推動地方經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。通過持續(xù)地投入科技經(jīng)費，推動科技創(chuàng)新、推動制造業(yè)技術(shù)進步，尤其是能耗低技術(shù)密集型制造業(yè)。因此，以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，主動發(fā)展節(jié)能環(huán)保、新能源、新材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟發(fā)展先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)向其他產(chǎn)業(yè)廣泛滲透、融合，促進產(chǎn)業(yè)間技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)融合，這將對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)水平提升帶來巨大推動力。

第三，建立促進制造業(yè)微觀企業(yè)轉(zhuǎn)型升級機制。制造業(yè)結(jié)構(gòu)性改革應(yīng)推進制造業(yè)企業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型，提高工業(yè)微觀層次的資源配置的效率。建議以制造業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化為導(dǎo)向，同時兼顧經(jīng)濟效益，運用經(jīng)濟、法律、環(huán)保等手段激勵低碳創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)，抑制高碳排放且產(chǎn)能過剩產(chǎn)業(yè)，逐步降低高能耗產(chǎn)業(yè)比重；通過提高產(chǎn)品技術(shù)及質(zhì)量標準、出臺更嚴格的能源產(chǎn)業(yè)政策、環(huán)境保護政策，促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)，鼓勵大中小企業(yè)都參與到節(jié)能環(huán)保中，倒逼企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，讓諸如焦炭石油及核燃料、其他非金屬礦物和基本金屬等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)主動改造能源消耗方式，提高能源的利用效率；讓技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)保持低能耗狀態(tài)，推動制造業(yè)企業(yè)形成節(jié)約資源、降低消耗、增加效益的機制。

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(責(zé)任編輯：高 虹)

10.3876/j.issn.1671-4970.2017.02.005

2016-11-28

國家自然科學(xué)基金項目(71173116)；中國制造業(yè)研究院開放課題 (SK20130090-19)

呂紅( 1976—)，女，江蘇連云港人，博士研究生，從事制造業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新管理研究。

F124

A

1671-4970(2017)02-0026-07