“十四五”期間節(jié)能減排約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化研究

張 省,王金營(yíng)

(1.華北電力大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理系,河北 保定 071003;2.河北大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,河北 保定 071002)

一、引言

工業(yè)革命以來(lái)，煤、石油、天然氣等化石能源逐漸成為人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)消耗的主要能源。然而，化石能源屬于碳基能源，在使用過(guò)程中釋放出大量二氧化碳，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，碳排放空間被日益壓縮，對(duì)我國(guó)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)形成剛性約束。基于此，黨的十八大提出了五大發(fā)展理念，其中之一便是“綠色”；黨的十九大更是將“美麗”寫入了社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)目標(biāo)中，充分體現(xiàn)了我國(guó)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、走綠色低碳發(fā)展之路的決心。在此背景下，《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》量化了“十四五”時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展主要目標(biāo)和重大任務(wù)，即加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，創(chuàng)新引領(lǐng)協(xié)同推進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)，實(shí)現(xiàn)“2025年能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度分別下降13.5%和18%”的節(jié)能減排目標(biāo)。2022年1月17日，習(xí)近平主席出席世界經(jīng)濟(jì)論壇視頻會(huì)議并發(fā)表演講強(qiáng)調(diào)：“發(fā)展經(jīng)濟(jì)不能對(duì)資源和生態(tài)環(huán)境竭澤而漁，生態(tài)環(huán)境保護(hù)也不是舍棄經(jīng)濟(jì)發(fā)展而緣木求魚?！盵1]“十四五”期間我國(guó)需要實(shí)現(xiàn)能源消耗與碳排放雙強(qiáng)度控制目標(biāo)，并在此約束下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量增長(zhǎng)。正確處理好經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和節(jié)能減排的關(guān)系，尋找雙強(qiáng)度約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最優(yōu)路徑，對(duì)全國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

二、文獻(xiàn)綜述

(一)資源環(huán)境約束是否導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極限問(wèn)題

1972年羅馬俱樂(lè)部發(fā)表報(bào)告《增長(zhǎng)的極限》，最早提出了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極限這一問(wèn)題。[2]隨后，經(jīng)濟(jì)學(xué)家就經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是否存在極限展開(kāi)爭(zhēng)論，主要分為悲觀主義和樂(lè)觀主義兩個(gè)派別。悲觀主義者認(rèn)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為人類提供物質(zhì)享受的同時(shí)，也形成了更多的污染物，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量不斷下降[3]。當(dāng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)模超過(guò)環(huán)境承載能力時(shí)，環(huán)境系統(tǒng)將崩潰，從而限制經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)[4]，經(jīng)濟(jì)最終會(huì)停止增長(zhǎng)[5]。樂(lè)觀主義者則認(rèn)為盡管存在資源約束與環(huán)境污染，但在一定條件下，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。COLE等[6]認(rèn)為，如果資源的增長(zhǎng)速度大于人口和消費(fèi)的增長(zhǎng)速度，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)就不存在極限問(wèn)題。LECOMBER[7]指出，當(dāng)資源消耗及環(huán)境污染的下降速度大于經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度時(shí)，經(jīng)濟(jì)可實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)。BECKEMAN[8]認(rèn)為，降低經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度無(wú)助于解決環(huán)境問(wèn)題，只要糾正環(huán)境問(wèn)題的外部性，就可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。樂(lè)觀派學(xué)者的研究結(jié)論為本研究的可行性提供了依據(jù)，即在節(jié)能減排約束下，經(jīng)濟(jì)仍可實(shí)現(xiàn)持續(xù)的增長(zhǎng)。在此基礎(chǔ)上，本文將進(jìn)一步對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化研究。

(二)資源環(huán)境約束下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化理論模型

從20世紀(jì)70年代起，經(jīng)濟(jì)學(xué)家開(kāi)始借助新古典經(jīng)濟(jì)學(xué)增長(zhǎng)理論模型，研究經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)條件。DASGUPTA等[9]將不可再生資源以原材料的形式納入CES生產(chǎn)函數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)，如果可再生資源與不可再生資源的替代彈性大于1，即可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。LOPEZ[10]把環(huán)境作為投入資本納入新古典增長(zhǎng)模型中，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的污染稅或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是維持最優(yōu)環(huán)境質(zhì)量的必要條件。CHICHILNISKY[11]借助包含自然資本的新古典增長(zhǎng)模型推導(dǎo)出“綠色黃金法則”，指出經(jīng)濟(jì)保持可持續(xù)增長(zhǎng)的條件是自然資本與消費(fèi)的邊際替代率等于自然資本的邊際更新率。

進(jìn)入20世紀(jì)80年代中后期，伴隨著以ROMER[12]等為代表內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)學(xué)家們開(kāi)始將資源環(huán)境因素引入內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型中。BOVENBERG等[13]在ROMER(1986)模型基礎(chǔ)上將環(huán)境引入生產(chǎn)函數(shù)進(jìn)行研究；STOKEY[14]等通過(guò)擴(kuò)展的AK模型來(lái)研究環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)的問(wèn)題；AGHION等[15]同時(shí)將環(huán)境污染和不可再生資源引入新熊彼特模型中，推導(dǎo)資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的條件。這些研究都強(qiáng)調(diào)了技術(shù)進(jìn)步在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)中的重要性。隨著氣候問(wèn)題的日益凸顯，國(guó)內(nèi)學(xué)者也開(kāi)始將資源與環(huán)境因素引入傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型并取得了豐富的理論研究成果。一些學(xué)者將環(huán)境作為生產(chǎn)要素引入經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型的生產(chǎn)函數(shù)，如張清等[16]在內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型的研究框架內(nèi)，將碳減排約束及碳減排成本彈性系數(shù)引入生產(chǎn)函數(shù)，將居民對(duì)氣候變化的警惕意識(shí)引入效用函數(shù)，探討了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和碳減排雙重目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)條件。許士春等[17]在內(nèi)生經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型中考慮了資源和環(huán)境問(wèn)題，采用最優(yōu)控制方法探討了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)增長(zhǎng)的必要條件。黃茂興等[18]把環(huán)境作為特殊生產(chǎn)要素納入到ROMER模型中，構(gòu)建了考慮污染損害、環(huán)境管理等要素的五部門內(nèi)生增長(zhǎng)模型，推導(dǎo)了經(jīng)濟(jì)最優(yōu)增長(zhǎng)路徑。柳亞琴等[19]將碳減排控制率引入CD生產(chǎn)函數(shù)，構(gòu)建了應(yīng)對(duì)氣候變化的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型。另有一些學(xué)者將環(huán)境因素作為壞產(chǎn)出引入經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型的效用函數(shù)，如安超等[20]將碳排放引入效用函數(shù)，對(duì)穩(wěn)態(tài)時(shí)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度和碳排放增長(zhǎng)速度進(jìn)行求解，發(fā)現(xiàn)人力資本可以克服碳排放帶來(lái)的負(fù)效用，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和碳減排的雙重目標(biāo)。

上述文獻(xiàn)均從理論上推導(dǎo)了在能源與碳排放約束下經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)增長(zhǎng)路徑，為本文的研究提供了有力的理論支撐，但這些理論成果如何在現(xiàn)實(shí)中落地，我國(guó)如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與節(jié)能減排的雙贏，需要進(jìn)行深入的研究。

(三)節(jié)能減排約束下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最優(yōu)路徑實(shí)證研究

在中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過(guò)程中，資源和環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的約束日益趨緊，很多國(guó)內(nèi)學(xué)者采用最優(yōu)化方法對(duì)節(jié)能減排約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最優(yōu)路徑展開(kāi)實(shí)證研究。最優(yōu)化方法是從全局最優(yōu)角度出發(fā)來(lái)尋找決策變量在滿足一定約束條件下的最優(yōu)解的方法，包括單目標(biāo)優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化兩類。

單目標(biāo)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)只有一項(xiàng)，即最大化經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。公維鳳[21]建立了省區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型，目標(biāo)函數(shù)為最大化各省區(qū)生產(chǎn)總值總和，約束條件為全國(guó)能耗強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度約束，以及各省區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)擴(kuò)張約束，通過(guò)模型求解找到了能源與碳排放約束下各省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最優(yōu)路徑。紀(jì)玉山等[22]以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值最大為目標(biāo)函數(shù)，以政府工作報(bào)告中提出的預(yù)期目標(biāo)、“十二五”規(guī)劃提出的碳減排目標(biāo)及統(tǒng)計(jì)局、工信部等確定的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為約束條件，構(gòu)建了線性規(guī)劃模型并進(jìn)行求解，發(fā)現(xiàn)中國(guó)如果制定并實(shí)施有效的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整策略，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)和碳排放強(qiáng)度的降低。廖明球[23]基于“碳排”投入產(chǎn)出表，建立了北京市低碳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型，以最大化經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出為目標(biāo)，以15種能源及其所產(chǎn)生的碳排放量作為約束條件，討論了北京市現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整的最優(yōu)方向。張丹[24]構(gòu)建了我國(guó)節(jié)能減排的目標(biāo)規(guī)劃模型，選取經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)作為目標(biāo)函數(shù)，約束條件包括能耗約束、環(huán)境污染物排放量約束及各地區(qū)生產(chǎn)總值上下限約束，得出節(jié)能減排約束下各省市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的最優(yōu)解。

多目標(biāo)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)包括最大化經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、最小化能源消耗、最小化碳排放等。趙媛等[25]以能源消耗最小、環(huán)境治理費(fèi)用最小為目標(biāo)，構(gòu)建了能源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的雙目標(biāo)優(yōu)化模型；公維鳳等[26]構(gòu)建了行業(yè)層面的低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型，目標(biāo)函數(shù)包括最大化全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、最小化能源消耗、最小化碳排放三個(gè)目標(biāo)，分析了行業(yè)能源強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑的影響。此外，還有一些學(xué)者基于動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出方法構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型。雒曉娜[27]建立了以能源消耗最少和GDP最大化為目標(biāo)，以動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出平衡、消費(fèi)需求、資本形成、進(jìn)出口貿(mào)易平衡為約束的投入產(chǎn)出多目標(biāo)優(yōu)化模型；YU等[28]以能源碳排放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展為雙目標(biāo)，以動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出平衡方程和環(huán)境制約為約束條件，建立動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出多目標(biāo)優(yōu)化模型，分析了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消耗三者之間的關(guān)系；陳郭石等[29]開(kāi)發(fā)了一個(gè)動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出多目標(biāo)優(yōu)化模型，目標(biāo)函數(shù)包括對(duì)研究期間GDP累計(jì)的最大化和碳排放總量的最小化，約束條件是產(chǎn)業(yè)的動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出平衡、能源消耗、規(guī)劃期間內(nèi)的GDP平均增速等。

考慮到“十四五”期間我們不必追求最少的能源消耗、最低的二氧化碳排放，只需完成“十四五”規(guī)劃中既定的節(jié)能減排目標(biāo)，并在此約束下實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，因此在優(yōu)化模型中不必將能源消耗與碳排放列入目標(biāo)函數(shù)，單目標(biāo)優(yōu)化模型更適宜解決節(jié)能減排約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化問(wèn)題。但現(xiàn)有研究尚存在三方面的不足：其一，模型參數(shù)的設(shè)置大多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定，缺乏科學(xué)的依據(jù)；其二，模型約束條件的設(shè)定并未考慮中國(guó)人口紅利即將消失的現(xiàn)實(shí)，人口老齡化、生育率持續(xù)走低等因素導(dǎo)致我國(guó)的勞動(dòng)力供給將逐漸減少，這也會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)形成強(qiáng)烈的約束；其三，模型的求解方法多采用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法，如單純形法、牛頓法等，當(dāng)變量較多、目標(biāo)函數(shù)和約束條件為非線性時(shí)，極易陷入局部極值，甚至無(wú)法求解。此外，目前鮮有文獻(xiàn)針對(duì)“十四五”期間節(jié)能減排約束下的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)增長(zhǎng)問(wèn)題進(jìn)行研究。

(四)“十四五”期間經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率測(cè)算研究

目前已有學(xué)者對(duì)中國(guó)“十四五”期間經(jīng)濟(jì)(潛在)增長(zhǎng)率進(jìn)行了測(cè)算，測(cè)算結(jié)果差異較大。劉偉等[30]測(cè)算2021—2025年潛在增長(zhǎng)率為7.29%；陳錫康等[31]采用系統(tǒng)綜合因素預(yù)測(cè)法，預(yù)測(cè)2021—2025年中國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度為6.30%。這些學(xué)者的測(cè)算結(jié)果較為樂(lè)觀，然而考慮到目前全球經(jīng)濟(jì)大變局的背景和新冠肺炎疫情的強(qiáng)力沖擊，更多學(xué)者的測(cè)算結(jié)果相對(duì)保守。中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)前沿課題組[32]的測(cè)算表明，2019—2023年我國(guó)的潛在增長(zhǎng)率為5.7%；徐忠等[33]通過(guò)濾波法等多種方法綜合測(cè)算出我國(guó)2019—2024年潛在增長(zhǎng)率5.5%；胡鞍鋼[34]預(yù)計(jì)“十四五”時(shí)期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值潛在增長(zhǎng)率為5.2%～5.7%；中國(guó)社會(huì)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)研究所[35]采用增長(zhǎng)核算法測(cè)算中國(guó)2020—2025年的經(jīng)濟(jì)潛在增長(zhǎng)率為5.42%；中國(guó)人民銀行調(diào)查統(tǒng)計(jì)司課題組等[36]通過(guò)生產(chǎn)函數(shù)法測(cè)算出“十四五”期間我國(guó)潛在產(chǎn)出增速為5%～5.7%；孫金山等[37]也運(yùn)用生產(chǎn)函數(shù)法進(jìn)行估算，估算結(jié)果為5.72%～5.91%。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)“十四五”期間的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率進(jìn)行了預(yù)判，尚存在以下兩方面疑慮：其一，現(xiàn)有測(cè)算過(guò)程均未考慮“十四五”期間的節(jié)能減排約束，如果考慮“2025年能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度分別下降13.5%和18%”的雙強(qiáng)度約束，目前測(cè)算的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率是否還能實(shí)現(xiàn)呢？其二，現(xiàn)有測(cè)算過(guò)程大多是通過(guò)歷史數(shù)據(jù)推算未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，測(cè)算結(jié)果較為悲觀，如果以經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出最大化為目標(biāo)函數(shù)建立經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型，“十四五”期間經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率是否會(huì)有進(jìn)一步提升的空間？

綜上，現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論已經(jīng)證明了本研究的可行性，并為本研究奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，但現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化實(shí)證模型存在模型參數(shù)設(shè)置、約束設(shè)定、求解方法等方面的不足，且針對(duì)“十四五”期間經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率的測(cè)算結(jié)果也存在著能否實(shí)現(xiàn)和能否提升兩方面的疑慮。為了彌補(bǔ)這些不足，本文采用最優(yōu)化方法，以最大化“十四五”期間國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出為目標(biāo)函數(shù)，以“十四五”規(guī)劃提出的節(jié)能減排目標(biāo)為約束條件，并考慮“十四五”期間的勞動(dòng)力供給約束、勞動(dòng)生產(chǎn)率約束等因素，構(gòu)建中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為模型參數(shù)的設(shè)置提供依據(jù)。采用啟發(fā)式智能尋優(yōu)算法——遺傳算法進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)濟(jì)學(xué)數(shù)學(xué)化到計(jì)算機(jī)化的轉(zhuǎn)變。探求“十四五”期間的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率，并研究這一優(yōu)化結(jié)果的實(shí)現(xiàn)方式，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)、能源消費(fèi)量和碳排放量的總量控制目標(biāo)和分行業(yè)控制目標(biāo)。

二、節(jié)能減排約束下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型構(gòu)建

以2020年為基準(zhǔn)年，以2025年為目標(biāo)年，以最大化國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)出為目標(biāo)函數(shù)，以能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度下降目標(biāo)為約束條件，并考慮“十四五”期間的勞動(dòng)力供給量、勞動(dòng)生產(chǎn)率約束等因素，構(gòu)建中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型。一個(gè)優(yōu)化模型包含決策變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件三個(gè)要素。首先，對(duì)現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題進(jìn)行抽象歸納，確定決策變量；進(jìn)而確定問(wèn)題研究的目標(biāo)，并將其表示為決策變量的函數(shù)，即目標(biāo)函數(shù)；然后分析現(xiàn)實(shí)中存在的約束條件，也將其表示為決策變量的函數(shù)；最后，求出在現(xiàn)實(shí)約束條件下，使目標(biāo)函數(shù)值達(dá)到最優(yōu)的決策變量的取值。節(jié)能減排約束下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型的三要素設(shè)置如下。

(一)決策變量

模型中共設(shè)置了13個(gè)變量，可分為以下四類：(1)三次產(chǎn)業(yè)的GDP，記為Xi,i=1,2,3，用以表征中國(guó)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；(2)三次產(chǎn)業(yè)的能源強(qiáng)度，記為ei,i=1,2,3，用以表征能源利用效率；(3)煤炭、石油、天然氣、非化石能源消費(fèi)比重，依次記為Rcoal,Roil,Rgas,Rnonc，用以表征能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；(4)三次產(chǎn)業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，記為fi,i=1,2,3，用以表征經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效率。

(二)目標(biāo)函數(shù)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于爬坡過(guò)坎的關(guān)鍵期，努力跨越中等收入階段，實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的兩階段目標(biāo)，滿足人民對(duì)美好生活的追求，都需要保持經(jīng)濟(jì)的中高速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是我國(guó)未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期的重要目標(biāo)和基本要求?；诖耍灸Ｐ蛯⒛繕?biāo)函數(shù)設(shè)定為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值X最大化，可表示為：

(1)

(三)約束條件

將優(yōu)化模型的決策變量限制在可行的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行尋優(yōu)，以保證優(yōu)化結(jié)果的合理性與可實(shí)現(xiàn)性，本模型設(shè)置六類約束條件。根據(jù)“十四五”規(guī)劃提出的節(jié)能目標(biāo)“能源強(qiáng)度降低13.5%”、減排目標(biāo)“碳排放強(qiáng)度降低18%”、勞動(dòng)生產(chǎn)率目標(biāo)“全員勞動(dòng)生產(chǎn)率增長(zhǎng)速度應(yīng)高于GDP增長(zhǎng)速度”，依次設(shè)置能源強(qiáng)度約束、碳排放強(qiáng)度約束和勞動(dòng)生產(chǎn)率約束方程式?？紤]到近年來(lái)我國(guó)勞動(dòng)力供給能力不斷下降的事實(shí)，設(shè)置了勞動(dòng)力供給約束方程式。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及其他變量的調(diào)整應(yīng)在合理可行范圍內(nèi)，需要設(shè)置產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整約束和變量上下界約束。這六類約束為并列的硬約束，需要在模型中同時(shí)得到滿足。

1.能源強(qiáng)度約束。能源是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要投入要素，能源供應(yīng)不足將對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)形成制約。參照公維鳳等[21]構(gòu)建的低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型，本文根據(jù)“十四五”規(guī)劃提出的2025年節(jié)能目標(biāo)設(shè)置能源強(qiáng)度約束方程式。2020年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值為101.6萬(wàn)億元，能源消耗總量為49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，①計(jì)算得到能源強(qiáng)度為0.490 2噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬(wàn)元，在“十四五”期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源利用效率提升等條件下，目標(biāo)年(2025年)的能源強(qiáng)度應(yīng)比基準(zhǔn)年(2020年)降低13.5%，低于0.424 0噸/萬(wàn)元，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(2)

其中，E表示能源消費(fèi)總量。

2.碳排放強(qiáng)度約束。化石能源消耗過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的“壞產(chǎn)出”，造成生態(tài)環(huán)境惡化，反過(guò)來(lái)將抑制經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。2020年碳排放總量為104億噸二氧化碳，碳排放強(qiáng)度為1.024 8噸二氧化碳/萬(wàn)元，②根據(jù)“十四五”規(guī)劃提出的2025年減排目標(biāo)，經(jīng)過(guò)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源清潔利用技術(shù)以及碳捕獲、碳封存技術(shù)的發(fā)展，目標(biāo)年(2025年)的碳排放強(qiáng)度應(yīng)比基準(zhǔn)年(2020年)降低18%，低于0.840 3噸/萬(wàn)元，碳排放強(qiáng)度約束設(shè)置為：

(3)

其中，ci為第i產(chǎn)業(yè)的碳排放強(qiáng)度，C表示碳排放總量。根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所[38]公布的碳排放系數(shù)，煤炭、石油、天然氣的碳排放系數(shù)分別為Kcoal=2.741 2,Koil=2.135 8,Kgas=1.626 2(單位：噸二氧化碳/萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤)。

3.勞動(dòng)生產(chǎn)率約束。我國(guó)已進(jìn)入老齡化社會(huì)，勞動(dòng)力供給逐漸減少，鄧金鋒[39]指出要實(shí)現(xiàn)“2050年建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)”的目標(biāo)，需要不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。全員勞動(dòng)生產(chǎn)率即為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值與全國(guó)就業(yè)人員的比率，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，可反映出人力資本、技術(shù)創(chuàng)新等水平的提升，表征我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量與效率在不斷改善?！笆奈濉币?guī)劃提出了2025年的勞動(dòng)生產(chǎn)率目標(biāo)——全員勞動(dòng)生產(chǎn)率增長(zhǎng)速度應(yīng)高于GDP增長(zhǎng)速度，可表達(dá)為：

(4)

其中，f2020代表2020年全員勞動(dòng)生產(chǎn)率，X2020代表2020年GDP。

4.勞動(dòng)力供給約束。龍曉君[40]的研究表明我國(guó)勞動(dòng)力規(guī)模在2015年左右開(kāi)始縮減，2025年下降速度將進(jìn)一步加快，經(jīng)濟(jì)發(fā)展將面臨更多的勞動(dòng)力供給約束。到“十四五”規(guī)劃期末(2025年)，各產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)的需求之和不能超過(guò)勞動(dòng)力供給預(yù)測(cè)值L2025，各產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)用各產(chǎn)業(yè)GDP與勞動(dòng)生產(chǎn)率之比表示，勞動(dòng)力供給約束可表達(dá)為：

(5)

5.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整約束。各產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值比重應(yīng)在合理可行的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，否則會(huì)影響整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的穩(wěn)定性。公維鳳[26]認(rèn)為給各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重設(shè)置上下界約束是必要的，以使得優(yōu)化的結(jié)果更符合實(shí)際情況。2025年各產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值比重上下限約束設(shè)置為：

(6)

其中，Ili為第i產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重的下界，Iui為第i產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重的上界。

6.變量上下界約束?！笆奈濉睍r(shí)期是我國(guó)全面建成小康社會(huì)之后，乘勢(shì)而上開(kāi)啟基本現(xiàn)代化建設(shè)的開(kāi)局階段，韓磊[41]認(rèn)為，“十四五”期間需要在提高發(fā)展質(zhì)量的基礎(chǔ)上保持一定的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度，進(jìn)入可持續(xù)高質(zhì)量增長(zhǎng)區(qū)間。2025年各產(chǎn)業(yè)GDP不應(yīng)小于2020年各產(chǎn)業(yè)GDP，各產(chǎn)業(yè)GDP下界約束設(shè)置為：

(7)

模型中的其余變量，如各產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率、各產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度、各類能源消費(fèi)比重，均應(yīng)在合理可行區(qū)域內(nèi)變動(dòng)，其調(diào)整范圍依次設(shè)置為：

fli≤fi≤fui,i=1,2,3

(8)

eli≤ei≤eui,i=1,2,3

(9)

Rlj≤Rj≤Ruj,j=coal,oil,gas,nonc

(10)

其中，fli為第i產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的下界，fui為第i產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的上界；eli為第i產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度的下界，eui為第i產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度的上界。Rli為第i類能源消費(fèi)比重的下界，Rui為第i類能源消費(fèi)比重的上界。

此外，各類能源消費(fèi)比重之和應(yīng)等于1，可表達(dá)為：

Rcoal+Roil+Rgas+Rnonc=1

(11)

綜合上述分析，可以得到節(jié)能減排約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型。

(12)

三、模型參數(shù)預(yù)測(cè)與設(shè)置

(一)模型參數(shù)預(yù)測(cè)

在已構(gòu)建的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型中，需要對(duì)“十四五”期間各類能源消費(fèi)比重、各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重、各產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度、各產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率、勞動(dòng)力供給數(shù)量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在此將對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為模型參數(shù)的設(shè)置提供依據(jù)。

馬爾可夫預(yù)測(cè)依據(jù)隨機(jī)過(guò)程的發(fā)展變化規(guī)律和趨勢(shì)求解轉(zhuǎn)移矩陣，通過(guò)遞推方程對(duì)時(shí)間序列未來(lái)的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，在能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等狀態(tài)轉(zhuǎn)換趨勢(shì)預(yù)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，達(dá)到了較高的預(yù)測(cè)精度。本文利用馬爾科夫預(yù)測(cè)模型對(duì)中國(guó)“十四五”期間的能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1?；疑A(yù)測(cè)模型利用微分方程充分挖掘數(shù)據(jù)的本質(zhì)，建模所需信息少、預(yù)測(cè)精度較高?？紤]到各產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度、勞動(dòng)生產(chǎn)率數(shù)據(jù)樣本點(diǎn)較少，本文采用GM(1，1)模型，預(yù)測(cè)“十四五”期間三大產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度、三大產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率及勞動(dòng)力數(shù)量，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 “十四五”期間各模型參數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果

由表1可以看到，在“十四五”期間，能源結(jié)構(gòu)將不斷調(diào)整優(yōu)化，煤炭資源的消費(fèi)占比將持續(xù)降低，而天然氣和非化石能源消費(fèi)占比將不斷上升。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步升級(jí)優(yōu)化，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重繼續(xù)上升，第二產(chǎn)業(yè)占比繼續(xù)降低，而第一產(chǎn)業(yè)占比基本保持穩(wěn)定。隨著能源技術(shù)的不斷進(jìn)步，能源利用效率不斷提高，三大產(chǎn)業(yè)的能源強(qiáng)度均呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，其中，第二產(chǎn)業(yè)下降幅度最大，因此第二產(chǎn)業(yè)是“十四五”期間的重點(diǎn)節(jié)能領(lǐng)域。由于人口老齡化和生育率的持續(xù)走低，“十四五”期間勞動(dòng)力數(shù)量將不斷減少，自2024年起略有回升，但速度緩慢，人口紅利正在逐漸消失。隨著技術(shù)進(jìn)步和人力資本的不斷提升，三大產(chǎn)業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率均呈現(xiàn)了明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，第三產(chǎn)業(yè)漲幅最大，成為人口負(fù)增長(zhǎng)背景下經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的新支撐領(lǐng)域。

(二)模型參數(shù)設(shè)置

結(jié)合上述參數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型(12)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，結(jié)果如表2所示。2020年GDP、各產(chǎn)業(yè)GDP及全員勞動(dòng)生產(chǎn)率數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》并通過(guò)整理計(jì)算而得。2025年勞動(dòng)力預(yù)測(cè)值數(shù)據(jù)來(lái)源于表1中的勞動(dòng)力數(shù)量預(yù)測(cè)結(jié)果。

表2 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型參數(shù)設(shè)置

各類能源消費(fèi)比重上下界設(shè)置為表1中能源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果的±20%，同時(shí)考慮到能源結(jié)構(gòu)調(diào)整方向，應(yīng)逐步降低煤炭消費(fèi)比重，提高非化石能源占比，因此假定“十四五”期間的各年煤炭消費(fèi)比重低于2020年，非化石能源消費(fèi)比重高于2020年，綜合考量這些因素，煤炭、石油、天然氣和非化石能源消費(fèi)比重的尋優(yōu)區(qū)間依次為41%～56%，15%～19%，9%～13%，16%～23%。

各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重上下界設(shè)置為表1中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果的±20%，同時(shí)考慮到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向，應(yīng)不斷降低第二產(chǎn)業(yè)占比，提升第三產(chǎn)業(yè)占比，因此要假定“十四五”期間的第二產(chǎn)業(yè)各年產(chǎn)值比重低于2020年，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重高于2020年。綜合考量這些因素，三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重的尋優(yōu)區(qū)間依次為5%～8%，28%～38%，55%～70%。

各產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度上下界設(shè)置為表1中各產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度預(yù)測(cè)結(jié)果的±20%，同時(shí)考慮到節(jié)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，假定“十四五”期間各產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度均應(yīng)低于2020年。綜合考量這些因素，三次產(chǎn)業(yè)能源強(qiáng)度的尋優(yōu)區(qū)間依次為0.09～0.12噸/萬(wàn)元，0.61～0.87噸/萬(wàn)元，0.20～0.28噸/萬(wàn)元。

各產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率上下界設(shè)置為表1中各產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率預(yù)測(cè)結(jié)果的±20%，同時(shí)考慮到教育程度與人力資本的不斷提升，假定“十四五”期間各產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率均應(yīng)高于2020年。綜合考量這些因素，三次產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率的尋優(yōu)區(qū)間依次為5～8萬(wàn)元/人，20～30萬(wàn)元/人，18～28萬(wàn)元/人。

四、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型求解

(一)優(yōu)化結(jié)果

本文采用遺傳算法(Genetic Algorithm，GA)對(duì)節(jié)能減排約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型進(jìn)行求解。遺傳算法仿效達(dá)爾文的進(jìn)化論，依據(jù)“物競(jìng)天擇，適者生存”法則，模仿自然進(jìn)化過(guò)程，以適應(yīng)度函數(shù)表征個(gè)體的優(yōu)劣性，通過(guò)交叉、變異和精英保留操作，演化出適應(yīng)度逐代增強(qiáng)的新種群。遺傳算法是一種全局搜索的啟發(fā)式智能尋優(yōu)算法，從多個(gè)初始點(diǎn)開(kāi)始搜索，具有天生的并行性，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)結(jié)果進(jìn)行信息搜索，能夠在非連續(xù)、多峰、嘈雜的環(huán)境中，有效地跳出局部極值，以較大的概率收斂到全局最優(yōu)解，克服了傳統(tǒng)算法易陷入局部極值的缺點(diǎn)[42]。遺傳算法尋優(yōu)基本流程如圖1所示，其基本步驟主要包括：第一步，隨機(jī)生成初始種群，并通過(guò)編碼映射將初始種群的個(gè)體表示為基因型串結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。第二步，定義適應(yīng)度函數(shù)，以表征每個(gè)個(gè)體的優(yōu)劣性。個(gè)體的適應(yīng)度越高，被選擇為父代進(jìn)行子代繁殖的概率就越大，反映了“優(yōu)勝劣汰”的準(zhǔn)則。第三步，通過(guò)兩個(gè)父代個(gè)體的交叉操作，形成新一代個(gè)體；父代個(gè)體也會(huì)以一定的概率產(chǎn)生變異，得到新一代個(gè)體，但變異的概率一般較低；為了保證算法的收斂性，父代中的精英，即適應(yīng)度最優(yōu)的若干個(gè)體也會(huì)原封不動(dòng)地保留下來(lái)成為新一代個(gè)體。第四步，新一代個(gè)體繼續(xù)進(jìn)行自然進(jìn)化，執(zhí)行交叉、變異和精英保留操作，適應(yīng)度逐代增強(qiáng)，直至滿足算法的終止條件，找出末代種群中的最優(yōu)個(gè)體，解碼之后即為優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解。

圖1 遺傳算法尋優(yōu)基本流程

遺傳算法實(shí)現(xiàn)工具為MATLAB軟件的遺傳算法和直接搜索工具箱(GADST)，種群類型選擇實(shí)數(shù)編碼，種群大小設(shè)置為20，初始種群隨機(jī)產(chǎn)生，精英數(shù)目設(shè)置為2，交叉后代比例設(shè)置為0.8，使用fitscalingrank函數(shù)進(jìn)行適應(yīng)度排序，selectionstochunif函數(shù)(隨機(jī)一致選擇函數(shù))進(jìn)行選擇操作，crossoverscattered函數(shù)(分散交叉)進(jìn)行交叉操作，mutationgaussian函數(shù)(高斯變異函數(shù))進(jìn)行變異操作，最大迭代次數(shù)設(shè)置為100。優(yōu)化結(jié)果如表3所示。

表3 “十四五”期間能源強(qiáng)度、碳排放強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的優(yōu)化結(jié)果

對(duì)比目標(biāo)年(2025年)與基準(zhǔn)年(2020年)，可以看到我國(guó)能源強(qiáng)度由0.490 2噸/萬(wàn)元下降為0.397 3噸/萬(wàn)元，較2020年降低了19%，碳排放強(qiáng)度由1.024 8噸/萬(wàn)元下降為0.780 1噸/萬(wàn)元，較2020年降低了24%，模型優(yōu)化結(jié)果可以完成“十四五”規(guī)劃中提出的2025年節(jié)能減排目標(biāo)，即能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度分別降低13.5%和18%。

此外，“十四五”期間我國(guó)勞動(dòng)生產(chǎn)率將由14萬(wàn)元/人增長(zhǎng)為22萬(wàn)元/人，較2020年增加了55%，而GDP由102萬(wàn)億元增長(zhǎng)為138萬(wàn)億元，較2020年增加了36%，模型優(yōu)化結(jié)果可以完成“十四五”規(guī)劃中提出的勞動(dòng)生產(chǎn)率約束，即全員勞動(dòng)生產(chǎn)率速度應(yīng)高于GDP增長(zhǎng)速度。同時(shí)，模型優(yōu)化結(jié)果中年均GDP增長(zhǎng)率達(dá)到6.4%，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量、中高速增長(zhǎng)的目標(biāo)。綜上，優(yōu)化模型求解結(jié)果同時(shí)實(shí)現(xiàn)了“十四五”期間經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與節(jié)能減排的目標(biāo)。

(二)實(shí)現(xiàn)方式

優(yōu)化結(jié)果如何才能實(shí)現(xiàn)？“十四五”期間，如何在完成節(jié)能減排目標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的中高速高質(zhì)量增長(zhǎng)？這一結(jié)果有賴于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，這就需要確定“十四五”期間的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)而確定能源消費(fèi)量與碳排放量的總量控制目標(biāo)和分行業(yè)控制目標(biāo)。

1.“十四五”期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)。根據(jù)三次產(chǎn)業(yè)的GDP(Xi,i=1,2,3)的求解結(jié)果，可以確定我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)，如表4所示。可見(jiàn)“十四五”期間我國(guó)應(yīng)繼續(xù)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重基本保持不變；第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重大幅降低，到2025年下降至28.55%，相較2020年下降9%左右；第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重顯著增加，到2025年增長(zhǎng)至65.1%，相較2020年增長(zhǎng)11%左右。與表1中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果相比，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)一步降低了第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重，增加了第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化能夠顯著降低我國(guó)能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度，有利于實(shí)現(xiàn)“十四五”期間的節(jié)能減排目標(biāo)。在此過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的陣痛，從而造成GDP損失，經(jīng)濟(jì)增速的短期回落與部分企業(yè)的倒閉退出是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然成本，我國(guó)政府應(yīng)堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的定力，努力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代化服務(wù)業(yè)等，使其成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量增長(zhǎng)。

表4 “十四五”期間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo) 單位：%

2.“十四五”期間能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)。根據(jù)煤炭、石油、天然氣、非化石能源消費(fèi)比重(Rcoal,Roil,Rgas,Rnonc)的求解結(jié)果，可以確定我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化目標(biāo)(見(jiàn)表5)?？梢?jiàn)“十四五”期間我國(guó)應(yīng)繼續(xù)對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，煤炭消費(fèi)比重大幅下降，到2025年下降至50.41%，相較2020年下降6%左右；石油消費(fèi)比重基本保持不變；天然氣消費(fèi)比重顯著增加，到2025年增至12.1%，相較2020年增長(zhǎng)4%左右；非化石能源消費(fèi)比重持續(xù)增加，到2025年增至19.49%，相較2020年增長(zhǎng)3%左右。與表1中能源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果相比，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)一步降低了煤炭消費(fèi)比重，增加了天然氣與非化石能源的消費(fèi)比重。

表5 “十四五”期間能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo) 單位：%

3.“十四五”期間能源消耗量控制目標(biāo)。根據(jù)三次產(chǎn)業(yè)的GDP(Xi,i=1,2,3)和三次產(chǎn)業(yè)的能源強(qiáng)度(ei,i=1,2,3)的求解結(jié)果，可以確定我國(guó)能源消耗量控制目標(biāo)(見(jiàn)表6)。“十四五”期間，能源消耗總增長(zhǎng)量不能超過(guò)5億噸，其中，第一產(chǎn)業(yè)能源消耗總量可基本保持不變，第二產(chǎn)業(yè)節(jié)能量不能少于1.5億噸，第三產(chǎn)業(yè)能源消耗增長(zhǎng)量不能超過(guò)6.5億噸。從各產(chǎn)業(yè)的能源消耗量目標(biāo)設(shè)定來(lái)看，應(yīng)將第二產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)節(jié)能領(lǐng)域，控制高耗能行業(yè)發(fā)展；優(yōu)先保證第三產(chǎn)業(yè)能源保障，給予第三產(chǎn)業(yè)充足的發(fā)展空間。

表6 “十四五”期間能源消耗量控制目標(biāo) 單位：萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤

4.“十四五”期間碳排放量控制目標(biāo)。根據(jù)煤炭、石油、天然氣、非化石能源消費(fèi)比重(Rcoal,Roil,Rgas,Rnonc)的求解結(jié)果，可以確定綜合碳排放系數(shù)。三次產(chǎn)業(yè)能源消耗量控制目標(biāo)乘以綜合碳排放系數(shù)，即可確定我國(guó)三次產(chǎn)業(yè)的碳排放量控制目標(biāo)(見(jiàn)表7)?！笆奈濉逼陂g，碳排放總增長(zhǎng)量不能超過(guò)3.6億噸，其中，第一產(chǎn)業(yè)碳排放量基本保持不變；重點(diǎn)在第二產(chǎn)業(yè)進(jìn)行碳減排，減排量不能小于7.1億噸，第三產(chǎn)業(yè)碳排放增長(zhǎng)量不能超過(guò)10.8億噸。從各產(chǎn)業(yè)的碳排放量目標(biāo)設(shè)定來(lái)看，我國(guó)實(shí)行的產(chǎn)業(yè)政策應(yīng)為限制第二產(chǎn)業(yè)高耗能、高排放的企業(yè)，積極發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)。

表7 “十四五”期間碳排放量控制目標(biāo) 單位：萬(wàn)噸二氧化碳

綜上，在“十四五”期間，如果我國(guó)能夠積極采取有效措施，完成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)而，完成能源消費(fèi)和碳排放的總量控制目標(biāo)和分產(chǎn)業(yè)控制目標(biāo)，就可以順利實(shí)現(xiàn)“十四五”規(guī)劃提出的節(jié)能減排目標(biāo)，與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)也可以實(shí)現(xiàn)中高速的高質(zhì)量增長(zhǎng)。

四、結(jié)論及建議

(一)研究結(jié)論

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與節(jié)能減排看似是一個(gè)非此即彼的兩難選擇，節(jié)能減排措施的實(shí)施會(huì)在一定程度上抑制經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，而經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需要更多的能源投入，給節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)困難。由此，本文通過(guò)建立節(jié)能減排約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)優(yōu)化模型，并采用遺傳算法進(jìn)行求解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)“十四五”期間，我國(guó)可以在完成節(jié)能減排目標(biāo)的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的中高速高質(zhì)量增長(zhǎng)，能源強(qiáng)度和碳排放強(qiáng)度分別降低19%和24%，而年均GDP增長(zhǎng)率達(dá)到6.4%，該結(jié)果是通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的協(xié)同優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的。(2)我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)為：“十四五”期間，第二產(chǎn)業(yè)比重降至29%左右，第三產(chǎn)業(yè)比重增至65%左右。降低第二產(chǎn)業(yè)比重有利于能源強(qiáng)度與碳排放強(qiáng)度的降低，第三產(chǎn)業(yè)將成為未來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的重要支撐。(3)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)為：“十四五”期間，煤炭消費(fèi)比重降至50%左右，天然氣消費(fèi)比重增至12%左右，非化石能源消費(fèi)比重增至19%左右。以相對(duì)清潔的天然氣和非化石能源代替煤炭消費(fèi)，這將大大降低我國(guó)碳排放強(qiáng)度，有利于碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。(4)在“十四五”期間，我國(guó)能源消耗總量控制目標(biāo)為55億噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年，碳排放總量控制目標(biāo)為108億噸二氧化碳/年，并根據(jù)模型優(yōu)化結(jié)果分別測(cè)算了分產(chǎn)業(yè)的能源消耗和碳排放控制目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)“十四五”期間節(jié)能減排的領(lǐng)域應(yīng)重點(diǎn)放在第二產(chǎn)業(yè)，這與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策方向一致。

(二)政策建議

基于以上研究結(jié)論，本文重點(diǎn)針對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出相應(yīng)的政策建議，以實(shí)現(xiàn)“十四五”期間的節(jié)能減排目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量增長(zhǎng)，助力“現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)”和“碳達(dá)峰、碳中和”雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.打造現(xiàn)代化綠色產(chǎn)業(yè)體系，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)。根據(jù)本文研究結(jié)論，“十四五”期間我國(guó)應(yīng)深度調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。首先，重點(diǎn)控制第二產(chǎn)業(yè)高能耗、高排放行業(yè)的增長(zhǎng)，嚴(yán)控“兩高一低”項(xiàng)目盲目發(fā)展，對(duì)高碳排放產(chǎn)品的出口進(jìn)行適當(dāng)?shù)叵拗?。根?jù)“十四五”規(guī)劃節(jié)能減排目標(biāo)，將任務(wù)細(xì)化到各行業(yè)，根據(jù)各行業(yè)自身情況繼續(xù)淘汰落后產(chǎn)能，控制過(guò)剩產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)布局的低碳化。同時(shí)，我國(guó)仍處于工業(yè)化進(jìn)程中，制造業(yè)在較長(zhǎng)時(shí)期仍將是強(qiáng)國(guó)之基、立國(guó)之本，要促進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快對(duì)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，加強(qiáng)技術(shù)改造，激活產(chǎn)業(yè)新潛力。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈由低端環(huán)節(jié)向高端環(huán)節(jié)深化延伸，不斷向價(jià)值鏈高端攀升；推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，加快制造業(yè)智能化發(fā)展；堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，促進(jìn)工業(yè)由高能耗、高排放向綠色、低碳、循環(huán)方向發(fā)展，最終將“中國(guó)制造”打造成“高端制造”“智能制造”“綠色制造”。其次，加快發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，不僅要擴(kuò)大服務(wù)業(yè)的規(guī)模，更要提升其知識(shí)密集度和數(shù)據(jù)化程度，重點(diǎn)提高服務(wù)效率和服務(wù)品質(zhì)。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，積極發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，建設(shè)數(shù)字社會(huì)，營(yíng)造數(shù)字生態(tài)。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)智能化，加快發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等高科技產(chǎn)業(yè)。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)低碳化，為節(jié)能環(huán)保企業(yè)提供更優(yōu)惠的稅收政策，以促進(jìn)節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。積極培育消費(fèi)新增長(zhǎng)點(diǎn)，倡導(dǎo)綠色消費(fèi)理念，以消費(fèi)升級(jí)帶動(dòng)服務(wù)升級(jí)，構(gòu)建服務(wù)產(chǎn)業(yè)新體系。同時(shí)，鼓勵(lì)制造業(yè)和服務(wù)業(yè)雙向互動(dòng)融合發(fā)展，大力發(fā)展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)。鼓勵(lì)服務(wù)業(yè)對(duì)外發(fā)展，形成中國(guó)主導(dǎo)的區(qū)域價(jià)值鏈乃至全球價(jià)值鏈，促進(jìn)中國(guó)服務(wù)業(yè)的高水平對(duì)外開(kāi)放。

2.加快構(gòu)建清潔能源供給體系，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)綠色低碳化。根據(jù)本文研究結(jié)論，“十四五”期間，我國(guó)應(yīng)加大能源結(jié)構(gòu)的綠色低碳轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)能源逐步退出必須建立在新能源安全可靠的替代基礎(chǔ)上，因此，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整應(yīng)堅(jiān)持先立后破。首先，在供應(yīng)側(cè)要大力發(fā)展新能源，積極推進(jìn)以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電、光伏基地規(guī)劃建設(shè)，大力發(fā)展儲(chǔ)能與氫能技術(shù)，使不穩(wěn)定的風(fēng)、光發(fā)電變成穩(wěn)定的能源并可儲(chǔ)可運(yùn)，穩(wěn)妥發(fā)展水電、核電、生物質(zhì)發(fā)電等清潔能源，以提升綠色能源供給和保障能力。其次，在能源供應(yīng)得到安全保障的前提下，完成清潔能源對(duì)煤炭等化石能源的替代。在生產(chǎn)領(lǐng)域，推動(dòng)鋼鐵、有色金屬、建材等行業(yè)減煤限煤，推動(dòng)企業(yè)提升電氣化水平。加快構(gòu)建全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)，利用市場(chǎng)這只“無(wú)形之手”形成合理有效的碳價(jià)格，可以提高化石能源的使用成本，以抑制其消費(fèi)，同時(shí)提高清潔能源的競(jìng)爭(zhēng)力，利用穩(wěn)定有效的碳約束機(jī)制及碳激勵(lì)機(jī)制，倒逼企業(yè)調(diào)整用能結(jié)構(gòu)。在消費(fèi)領(lǐng)域，大力倡導(dǎo)綠色低碳生活方式，包括綠色消費(fèi)、綠色出行、綠色居住等，增強(qiáng)全民環(huán)境環(huán)保意識(shí)，進(jìn)一步提高綠電占終端用能比重。此外，根據(jù)本文研究結(jié)論，煤炭的碳排放系數(shù)高于天然氣，實(shí)現(xiàn)天然氣對(duì)煤炭的替代，也可以在一定程度上降低碳排放量，“十四五”期間需要繼續(xù)推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖工作，加強(qiáng)各地散煤治理，加大財(cái)政政策的支持力度，確保“煤改氣”工程的順利實(shí)施。

注釋：

① 數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/)。

②筆者根據(jù)中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/)有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算而得。