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中国行业实际减排潜力研究 随着我国经济的高速发展和人口增加，能源开发与利用大幅度增长，碳的排放量也随之增加根据英国石油公司(BP)统计，2010年中国的二氧化碳排放量为83亿吨，是世界第一排放大国①基于国际上减排舆论压力和自身发展要求，中国向世界郑重承诺:2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%，到2020年我国非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右由于未来几十年以煤炭消费为主的能源消费结构不会改变，因此调整产业结构和提高能源效率等方法就成为减缓碳排放的主要方式本文编制中国2007年能源—碳排放—经济投入产出表，根据中国政府承诺的目标，按照三种GDP增长模式设定不同的二氧化碳减排目标，然后建立投入产出优化模型，模拟计算中国政府为实现碳减排目标所应该调整的产业结构，据此提出发展低碳经济的政策建议我们的研究将各种经济增长情景、能源结构变化情景具体化，设定出更加合理的优化模型，有助于政府决策 一、文献回顾 IPCC第四次评估报告(IPCC－TAR，2007)②将国际上碳减排模型总结为自上而下(top-down)和自下而上(bottom-up)两种类型。

前者能够较好地描述宏观经济的相互作用，可以分为宏观经济模型、一般均衡模型(CGE)和投入产出分析(IOA);后者侧重于分析微观数据和技术数据要从宏观上分析各国减少碳排放的潜力，我们主要应该选择自上而下的类型其中，一般均衡模型和投入产出分析是目前能够最有效地反映经济结构的系统分析方法气候—能源—经济模型是于1980年和1990年集成了能源模型和经济模型而发展起来的一种新式模型①②③④⑤，该模型分为通过计量经济方法的AGE⑥以及通过文献校准的模型⑦，前者尽管可得到准确参数，但因碳排放数据可获得性较差和数据偏差，现有研究所用的模型都是后者模型分析的问题包括研究污染物对经济的反馈效应⑧、技术进步对减排成本的影响⑨瑏瑠、环境税收和碳税对社会福利的影响瑏瑡瑏瑢，以及《京都议定书》的成本、对GDP所造成的损失分析等等中国国务院发展研究中心的GAINS模型瑏瑣分析中国的污染控制法律、排放控制技术、成本效应战略、减少能源消耗、如何控制空气质量及减少温室气体排放此外，基于CGE模型的其他课题组也进行了能源节约和环境保护政策分析，分别在全国水平对能源税和环境税的不同情景进行模拟分析，并且利用多区域CGE模型进行政策效果分析，发现不同排放权分配不会带来整体效率差异，但却存在政策公平性的差异，人均原则要优于历史原则。

瑏瑤Leontief于1970年首次利用投入产出模型分析环境问题与CGE模型相比较，这个模型更注重产业结构之间的关联瑏瑥其后，很多经济学家不断完善该模型在资源环境领域的理论和应用研究近年这个模型被用于分析能源和二氧化碳排放MillerandBlair用它来分析由经济系统中最终需求引起的能源消费①，Lenzen(1998)用它来估计初次能源和在商品和服务中嵌入的温室气体②HawdonandPearson(1995)研究了能源、环境和经济福利之间的复杂关系以及污染排放系数和硫排放矩阵③Proopsetal．(1993)证明经济结构变化带来了大气中二氧化碳的浓度变化，并且经济结构变化可降低未来20年的二氧化碳排放④最近一些研究在投入产出分析中利用结构分解技术和敏感度分析等新方法研究碳排放与产业结构和经济发展之间的关系⑤在中国，静态投入产出模型在碳排放和环境研究方面已经有了较多文献，它们大多是利用全国投入产出表进行的⑥⑦投入产出优化模型以及投入产出模型的动态化和非线性化是一个新的研究趋势投入占用产出技术⑧将经济系统与国民经济各部门占用的自然资本、固定资本和人力资本联系起来，可以应用于能源、水资源、环境、教育、国际贸易等多个领域。

夏炎⑨用能源—经济投入占用产出模型来研究哥本哈根会议之碳排放约束下产业结构调整潜力空间投入产出模型为从地理空间上研究区域间和产业间的复杂关系提供了理论框架瑏瑠，但是因数据难以取得，限制了该模型的应用瑏瑡一些学者用多区域模型或者其他简化模型作为替代模型来研究碳排放问题瑏瑢但是，尚未有把投入产出模型与最优化模型结合起来以研究产业结构优化、寻求低碳经济发展道路的文献 二、基于碳排放约束的投入产出优化模型 1．三种碳减排情景设定 碳排放目标的设定分为碳排放强度目标和碳排放绝对量目标两种碳排放强度是单位GDP的二氧化碳排放量假定碳排放都由化石能源消耗产生，其他非化石能源消耗和生态活动不产生二氧化碳的话，在假定GDP增长率的情况下，可以将碳强度目标和碳排放数量目标进行换算中国政府承诺的碳强度目标在目前的GDP增长预期下，其碳排放数量是增长的我们设定了三种碳减排情景，它们是两种碳排放目标下三个经济增长率对应的碳排放约束，是根据全国平均的碳强度目标，分别设定高、中、低三档，对应于不同的GDP增长率，并相应换算为碳排放数量碳强度目标，即哥本哈根会议提出的碳排放强度下降目标，它规定到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%，由此我们可以计算每年碳强度约束指标。

令碳排放强度I等于能源消耗所产生的二氧化碳总量C除以国内生产总值GDP，则公式表示为:也就是说，按照哥本哈根会议碳排放强度下降目标，经过计算，我国国民经济各个行业的总体碳排放量应减少在(5．93%，6．76%)的范围内为了更细致分析，取碳排放目标中间值，则碳排放强度降低指标有高(5．93%)、中(6．35%)、低(6．76%)三档为研究产业结构调整潜力，我们把GDP年增长率分为三种情景，即GDP增长率按照快速发展(9%)、正常发展(8%)和较慢发展(7．5%)三种情况，则可以得到碳排放总量和强度变化在不同的经济增长率条件下的三种情景(见表1) 2．产业结构调整潜力 我们研究这种产业结构调整对碳排放减少的影响国家可以通过调整产业结构将碳排放系数低的产业在国民经济中的比例提高，从而降低整个国家的碳排放量产业结构调整反映了由于不同产业部门在国民经济中的比例变化所带来的整个国民经济中二氧化碳排放量的变化一种比较好的研究方法是通过投入产出方程将各部门之间(包括能源在内)的各种投入与国民经济各部门的产出联系起来每个部门的产出对应于所消耗化石能源排放的二氧化碳，用碳排放系数反映各个产业产出与二氧化碳排放的比例关系。

发展中国家的产业结构变化很大中国2009年三次产业国内生产总值比重是10．3∶46．3∶43．4，其中第一产业、第二产业国内生产总值总和为19．3万亿元，仅次于美国，超过日本第一产业劳动生产率低下，第二产业主要采取高污染、高排放的方式，第三产业碳排放系数较低、利润率较高预计2020年中国GDP达到或者接近美国，各个产业将进一步调整，使得高排放的产业减少而低排放与促进产值增加的产业在国民经济中的比例提高，进而使全国的总碳排放量减少我们分析在经济增长速度达到预定目标的情景下，使得总碳排放量小于预定目标之各产业结构调整的潜力，以及这种产业结构调整所带来的碳排放减少量产业结构调整潜力是指现有产业结构中各个产业产值与优化产业结构各个产业产值的差异通过设定产业结构调整的各种情景，在规定的减排情景下，不同行业的调整潜力是有差别的产业结构调整潜力在此被定义为要达到减排目标，现有行业产值水平与实现排放约束后的产业结构优化产值之间的差距:负值表示该产业产值缩小潜力，即该产业产值向减少的方向调整;正值表示该产业产值扩大潜力，即该产业产值向增加的方向调整潜力越大，说明该行业可以改进和优化的空间越大，绝对贡献大;潜力越小，表明该行业可以改进和优化的空间越小，绝对贡献小。

实际行业减排潜力和结构调整潜力可以表示为:ΔSi=Sti－S0i(4)［Si］=［xi/X］，表示第i部门的产业总产值xi在全部产业总产值X中的比例，Sti和S0i分别表示优化前后第i部门的产业优化结构和结构初始值 3．能源—碳排放—经济投入产出表编制 由于碳排放主要来自于能源消耗，不同品种的能源所排放的二氧化碳不同，而且不同行业所消耗的能源品种不同，因此我们编制了一个区分能源类型、真实反映不同行业能源消耗量和使用量的能源—碳排放—经济投入占用产出表通过该表，我们可以研究在碳排放过程中分行业分品种能源消耗量，以及对应的二氧化碳排放量根据该表我们可以计算分行业碳排放强度(单位国内生产总值二氧化碳排放量)，建立优化模型，测算分行业减排潜力该表编制的主要困难在于各种类型能源的碳排放系数不同，而且电力和热力等二次能源涉及到一次能源的加工转换问题因此，编制能源品种划分详细的分行业能源—碳排放—经济投入产出表该表的最大优势是可以通过投入产出技术，将经济系统的价值量和不同品种能源消耗的实物量和碳排放实物量联系起来，刻画不同行业和不同能源品种的直接和间接的能源消耗和使用情况，以及直接和间接排放的二氧化碳数量。

该表的编制方法参考了夏炎(2010)的能源—经济投入占用产出表 4．能源结构调整潜力 这里进行能源结构和效率变化对碳排放的影响研究假设二氧化碳由各种化石能源产生，其碳排放量统一计量为标准煤所排放二氧化碳，则煤炭碳排放量最大，石油次之，天然气最小;而可再生能源(包括生物燃料)，以及水电、太阳能、风能和地热能发电等，不产生二氧化碳计算能源活动的二氧化碳排放，需要通过能源消费量与二氧化碳排放量的转移来实现二氧化碳排放系数的估算，主要根据《IPCC(2006)温室气体排放清单》和国家统计局编制的《能源统计年鉴》中公布的计算公式和相关数据CO2排放系数=含碳量×净热值×氧化率(5)由各行业的分品种能源终端消费可以得到实物型碳排放系数矩阵C，它表示为各行业对各类能源的单位产值的碳排放量，如能源—碳排放—经济投入产出表中所示未来世界能源发展趋势是减少化石能源的消耗，增加再生能源的比例，并且提高能源效率预计2020年可再生能源在能源结构中的比例达到15%2009年，中国是以煤炭消费为主的高碳排放的能源结构，煤炭占能源消费总量的70%，石油占17．8%，天然气占2．9%，水电与核电等占8.3%。

因此，可再生能源将从2009年的8．3%提升到2020年的15%，我们可以假设每年可再生能源提高比例为上一年度的5．4%①假设每个部门所需要的可再生能源替代化石能源的比例是一致的，即投入产出假设中存在结构影响的部门间一致性我们可以估算出新的分部门二氧化碳排放系数我们研究的是:在保证经济增长的条件下，为保障能源安全和保护环境而改变能源结构和提高能源效率对减少二氧化碳排放的潜力 5．投入产出优化模型 我们在此建立投入产出优化模型优化模型的目标是使国民生产总值最大化，约束条件包括投入产出数量关系式和碳排放约束以及其他资源约束和变量的上下界A表示投入产出表中直接消耗系数矩阵，X表示各部门总产出列向量，Y表示最终需求列向量，E表示单位行向量，U和M分别表示出口和进口，CZ表示生产领域碳排放，CY表示生活领域碳排放TC0表示基期的碳排放量，r表示本期碳排放量与基期相比的增长率，它是根据高、中、低三个碳排放强度下降目标和预设的高、中、低三个GDP增长率而得到的碳排放量增长率，V表示增加值率行向量，GDP0是基期国内生产总值，m表示本期GDP与基期相比的增长率，对应于表1中的三种情景下的GDP增长率。

上标l和上标u分别表示下界和上界，对于产出和出口来说没有下界，而对于进口来说没有上界，其中产出的上界为各部门上一年产出的125%对模型的各约束解释如下:投入产出方程表明各部门产出用于满足各部门的中间需求、最终需求、进出口;目标减排约束可以统一设定为碳排放量约束的三种情况，经济增长约束分别对应于表1中的三种情况根据三种情景设定的碳排放总量减少率约束和经济增长率约束，分别是模型(7)的m。