苑 清 敏，　李 　 想

(天津理工大学 管理学院， 天津 300384)



天津市产业集聚与碳转移规律研究

苑 清 敏，李 想

(天津理工大学 管理学院， 天津 300384)

摘要：文章针对产业集聚对碳排放转移的影响，运用区位商和动态集聚指数方法测算天津市1997～2012年25个产业和碳排放集聚情况，进而分析产业集聚下碳排放转移规律。研究发现：比较劣势和逐步弱化产业发展速度较慢，碳排放转出；集聚形成和集聚强化产业发展速度较快，碳排放转入。产业集聚程度的高低对碳排放转移速度的影响存在差异：比较劣势产业增速均小于0.5，而碳排放转出速度较快；逐步弱化产业增速稍高，碳排放转出速度较慢；集聚形成阶段产业碳排放转入速度慢于产业集聚速度；而集聚强化阶段产业碳排放转入速度快于产业集聚速度。

关键词：区位商；动态集聚指数；产业集聚；碳转移

一、引言

产业集聚是产业发展过程中的一种地缘现象，指一定数量的企业为追求利润而产生的区域集中[1][2]。马歇尔在《经济学原理》中首先提出产业集聚理论，提出了产业集聚、内部集聚和空间外部经济的概念，并阐述了在外部经济与规模经济条件存在的情况下产业集聚产生的经济原因[3]。产业集聚作为一种有效的产业发展模式，对促进资源的优化配置、提高能源利用效率等都具有积极的意义。产业的地理空间集聚可以实现劳动力市场共享；同时，同一产业在某一地理区域的高度集中能够通过学习效应，从而实现生产技术的改进、生产效率的提高，从而提高能源利用率[4]。另一方面，同时由于产业规模的扩大，对能源需求的增加，以及规模经济的滞后性，相应的对环境产生较大压力，产业集聚对区域能源消费和碳排放产生双重影响[5]。

对于产业集聚和环境关系的研究主要有：Ren等利用上海1947～1996年的工业以及环境监测数据分析，发现产业集聚使得上海水域污染的加剧[6]；Verhoef等也得出产业集聚具有负的外部性，对于环境产生不利影响[7]；王桂新利用2005年全国283个城市统计数据建立计量经济学模型，研究了城市规模扩张中产业集聚对碳排放的影响，发现产业集聚对碳排放具有“反弹效应”和“节能效应”[8]；李宏彪等利用2008～2011年我国中部地区制造业30个行业的EG指数和碳排放强度的面板数据，考察了制造业集聚对碳排放的影响，研究表明：资源密集型产业集聚程度的增加会导致碳排放强度增加，高新技术比较集中的产业集聚程度的增加降低了碳排放强度[9]；闫逢柱等运用2003～2008年中国制造业两位码的行业分类数据和面板误差修正模型实证考察了产业集聚和环境质量的关系，研究发现短期内产业集聚有利于降低环境污染，但长期来看两者不具有必然关系[10]。综合来看，产业集聚和碳排放之间存在一定关系，但两者究竟存在何种关系仍存在争议。

天津为环渤海地区的经济中心，具有广阔的市场辐射范围和潜力。随着天津工业化进程的推进，资源环境压力不断突显，能源消费总量由1997年的2374万吨标准煤，增加到2013年的7927万吨，能源消费量增长速度不断加快，加上我国以煤炭为主的能源消费结构，二氧化碳排放量也加速增长。

本文借鉴现有的研究方法和成果，以天津市为研究对象，运用区位商和动态集聚指数分析天津市1997～2012年工业部门25个产业的集聚程度，分析不同产业集聚的差异和动态变化过程，并借鉴产业集聚的测算方法分析产业碳排放的集聚流动状况，从行业层面研究产业集聚与能源消耗碳排放之间的关系，以衡量产业集聚对碳排放集聚转移的影响。为天津市工业产业结构的调整和优化提供数据支持和决策依据。

二、研究方法

本文借鉴贺曲夫等人的分析方法，采用区位商和产业动态集聚指数分析产业的集聚趋势[1]。衡量产业集聚的区位商、动态集聚指数所代表的含义是不一样的。前者属于存量指标，反映的是某地某一时刻某产业的时点产能；后者则属于流量指标，反映的是某产业在一段时期内向某个地区的集聚速度[1]。产业集聚发展的“生命周期”的轨迹，以及由此产生的规模效应、结构效应和技术效应等，构成产业集聚影响环境污染的理论基础[11][12]。本文借鉴产业集聚的区位商和动态集聚指数，构建衡量碳排放转移指数，从而研究产业集聚对碳排放转移的影响。

1.区位商

区位商又称为专业化率，用来衡量某产业在某特定区域的相对集中程度，是测算区域产业专业化水平和集聚水平的重要指标之一，是评价区域优势产业和识别产业集群的重要方法[13]。它由哈盖特(P．Haggett)首先提出并运用于区位分析中，反映某一产业在某地区的现有生产能力，某一区域要素的空间分布情况，是衡量目前产业生产分布的存量指标[3]。按照区位商的原理即产业在某地区的相对集中度，构建碳排放量区位商，表示碳排放量在某地区的集中程度。见公式(1)。

(1)

若区位商大于1，则说明该产业在全国来说具有一定的比较优势，即专门化率比较高，当区位商大于1.5时，则该产业在当地具有明显的比较优势。一般这些产业可能会形成产业集聚；数值等于1，说明在该地区某产业具有均势地位；若区位商数值小于1，说明该产业在该地区不具有优势地位，处于比较劣势[1]。而碳排放区位商大于1，则说明该产业碳排放高于全国该产业碳排放平均水平，能源效率和碳效率均未达到全国平均水平；反之则表明该产业碳排放低于全国平均水平。

2.动态集聚指数

产业动态集聚指数反映某一产业在一定时间段内向某地区的集聚速度，体现产业在该区域转入转出速度[1]。碳排放动态集聚指数同样反映一定时期内该产业碳排放转移速度。公式如(2)和(3)。

(2)

(3)

假定考察期的时间跨度为t，期初时点设为0，Xija表示i地区j产业在一定时期内的平均增长速度；Xijt表示i地区j产业在考察期内的期末生产总值；Xij0表示i地区j产业在考察期内的期初生产总值；Xja表示j产业在一定时期内的全国平均增长速度；Xjt表示j产业在考察期内的期末生产总值；Xj0表示j产业在考察期内的期初生产总值；Aija即为i地区j产业的动态聚集指数，表示i地区j产业的平均增长速度相对于全国平均增长速度快慢程度。

Cijb表示i地区j产业在一定时期内的碳排放平均增长速度；Cijt表示i地区j产业在考察期内的期末碳排放总量；Cij0表示i地区j产业在考察期内的期初碳排放总量；Cjb表示全国j产业在一定时期内的碳排放平均增长速度；Cjt表示全国j产业在考察期内的期末碳排放总量；Cj0表示全国j产业在考察期内的期初碳排放总量；Bijb即为i地区j产业碳排放的动态聚集指数，表示i地区j产业碳排放平均增长速度相对于全国碳排放平均增长速度快慢程度。

(1)Aija>0时：①若Xija和Xja均为正：当Aija>1，表明j产业向i地区集聚，该产业的发展速度超过全国平均水平；若0

(2)Bijb>0时：①若Cijb和Cjb均为正，当Bijb>1时，表明该产业的碳排放增速超过全国平均水平，j产业碳排放向i地区集聚；当0

3.碳排放量测算

碳排放量的数据根据能源消费量和碳排放系数进行估算，本文选取煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气消耗量来测算碳排放量，根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2006年版排放指南中的公式进行计算，见公式(4)，各类能源碳排放系数如表1所示。

(4)

式中：M为碳排放量，Nμ为能源μ消费量，按标煤计；cμ为能源碳排放系数；μ为各类能源。

表1　各类能源的碳排放系数

4.数据来源

本文选取天津市为研究对象，时间跨度为“九五”到“十二五”的1997～2012年。依据《天津统计年鉴1998～2013》和《中国工业经济统计年鉴1998～2013》确定25个工业产业部门，选择天津市以及全国相应部门的工业生产总值，计算天津市产业区位商以及产业动态集聚指数，以衡量天津市各产业集聚的程度，进而识别各产业的集聚程度；依据《天津统计年鉴》中分行业能源消耗量，以及《中国能源统计年鉴1998～2013》中全国对应产业的能源消耗量，测算碳排放的区位商和动态集聚指数，分析各产业碳排放的情况，进而研究产业集聚和碳排放转移的关系。

三、结果与分析

1.产业集聚状况

根据上述方法计算天津市1997～2012年22个产业部门的区位商和产业动态将聚集指数如表2所示。

根据表2可以得出：①1997～2012年，石油和天然气开采业、黑色金属冶炼及压延加工业、金属制品业、食品制造业，区位商均大于1且期末值大于期初值，专业化程度不断提高，其中石油和天然气开采业2012年区位商达到4.58，为最高值，并且动态集聚指数均大于1，发展速度比全国平均速度快，产业集聚程度不断提高；②石油加工及炼焦业和专用设备制造业期初不具备比较优势，但产业发展速度高于全国水平，集聚指数分别达到2.32和1.50，区位商期末增加到1.18和1.13，具有了一定的区位优势；发展速度较快的还有烟草制品业、有色金属冶炼压延业和造纸及纸制品业，但由于产业区位商较低，和全国比并未形成相对优势，集聚程度较弱；③交通运输设备制造业和计算机通信设备制造业研究期内区位商也大于1，但由于发展速度较慢，区位商也呈下降趋势，其中计算机通信设备制造业区位商下降较多，由1997年的3.45下降到2012年的1.43，比较优势在不断弱化，而化学原料化学制品业、医药制造业、通用设备制造业、仪器仪表办公用品制造业由于发展速度的下降，期末最终失去比较优势；④剩余7种产业一直处于比较劣势状态，区位商小于1并且不断下降，发展速度也慢于全国平均速度。

表2　1997～2012年天津市产业集聚

注：由于1997～2012年天津市煤炭开采和洗选业、黑色金属矿采选业和有色金属矿采选业工业总产值数值较小，基本为0，故未将其列为研究范围。

2.碳排放转移状况

根据上述方法计算天津市1997～2012年22个产业部门的碳排放区位商和碳转移动态集聚指数如表3所示。

表3　1997～2012年天津市产业碳排放集聚

注：烟草制品业碳排放集聚指数分子(Cijb)分母(Cjb)均为负，碳排放增长速度是下降的。

由表3可知，天津大部分产业期初碳排放区位商较高，碳排放水平高于全国，但研究期内碳排放增长速度和全国比相对较慢，碳排放水平逐步下降：①石油和天然气开采业、食品制造业、黑色金属冶炼及压延业碳排放区位商较高，表明三类产业碳排放高于全国水平，并且碳排放增长速度较快，结合产业集聚程度发现，由于三类产业的不断集聚，规模的扩大，能源消耗碳排放量随之迅速增长，此类高能耗高排放的产业为天津的传统优势产业，产业碳排放不断积聚。②农副食品加工业、有色金属冶炼及压延业两产业虽不具有产业优势，但随着区位商的增加以及发展速度的加快，碳排放增长速度高于同时期全国水平。③其他产业碳排放增长速度小于全国平均增速，期末碳排放区位商小于1，整体碳排放水平在不断下降，并且部分产业出现了碳排放总量的下降。

3.产业集聚和碳转移关系分析

根据上述分析，天津产业碳排放的集聚状况基本与产业的集聚情况一致。由此说明，产业的集聚一般会带来碳排放的集聚，即产业的快速发展会使得碳排放增长速度加快，产业优势的减弱也会使得碳排放增长速度的下降[15]。产业集聚指数和碳排放集聚指数关系如图1所示。

图1　天津市1997～2012年产业集聚和碳排放集聚

由图1可知，产业发展速度的快慢会影响碳排放增长的速度，两条线的起伏趋势基本一致，产业集聚程度的高低和碳排放集聚水平有很强的正相关性。但石油加工及炼焦业和专用设备制造业较为特殊，石油加工及炼焦业1997～2012年产业集聚指数达到2.32，发展速度远快于全国其他地区，而碳排放集聚指数近似为0，碳排放增长速度和全国相比并未出现加快的趋势；专用设备制造业在产业集聚指数达到1.5时，碳排放集聚指数也只有0.49，碳排放增速小于全国水平。对比两个产业的区位商发现，期初两个产业均不是比较优势产业，较少的存量使得碳排放的增长速度相对较慢。

对产业集聚和碳排放集聚指数做散点图，以分析不同类别产业具体情况，如图2所示。

图2中，横轴与纵轴交于(1,0)点：第一象限产业集聚指数大于1和碳排放集聚指数大于0，即产业增长速度大于全国平均水平，出现产业集聚，同时碳排放也在增长，但增长速度不同；第二象限产业集聚指数大于0但小于1，产业期末值较期初有一定增长，但增速小于全国，未出现产业集聚，但碳排放出现一定程度的增长，碳排放集聚指数大于0；第三象限产业集聚指数同样大于0小于1，同时碳排放增长速度为负，出现了碳排放量的下降。

结合表2、表3和图2，根据天津市1997～2012年产业集聚和碳排放集聚特征，将22个产业分类，比较劣势产业、逐步弱化产业、初步集聚产业、集聚强化产业，其中比较劣势产业和逐步弱化产业为第三象限产业，初步集聚产业和集聚强化阶段产业为第一象限产业。第二象限产业较为特殊，包括农副食品加工业、非金属矿物制品业、化学原料化学制品制造业，产业集聚指数小于1但碳排放集聚指数大于0。根据各产业区位商数值，将农副食品加工业和非金属矿物制品业归入比较劣势产业，将化学原料化学制品制造业归入逐步弱化产业。具体分析如下：

(1)比较劣势产业。即期初产业存量小，且发展速度较慢；碳排放区位商下降较多，碳转出速度较快。包括非金属矿采选业、纺织业、化学纤维制造业、仪器仪表办公用品制造业，研究期内产业动态集聚指数均小于0.5,远低于全国平均发展速度，除仪器仪表办公用品制造业期初产业区位商大于1具有一定产业优势外，其他三类产业区位商均较低，且不断下降；同时，碳排放区位商下降较多，期末值均小于0.5，碳排放集聚指数小于-1，碳排放总量出现下降，向其他地区转移速度较快。

图2　天津市1997～2012年产业集聚和碳排放集聚关系

注：由于石油和天然气开采业、化学纤维制造业碳排放集聚指数数值较大(小)，分别为12.86、-13.67，为散点图的右上角和左下角，为保证图的清晰度，故未将两个产业标注在图上。

(2)逐步弱化产业。即期初产业存量较大，但发展速度慢，碳排放随产业转出而增速下降，逐步向其他地区转移，但转移速度和比较劣势产业相比较慢。其中化学原料及化学制品业、医药制造业、通用设备制造业、交通运输设备制造业、通信计算机及其他电子设备制造业1997年产业区位商均大于1,和全国其他省区比，有较强的专业化优势，为天津的比较优势产业，但研究期内各产业发展速度低于全国平均水平。2012年除交通运输设备制造业、通信计算机及其他电子设备制造业区位商大于1，仍然保持产业优势外，其他产业优势逐步消失；而农副食品加工业、饮料制造业、造纸及纸制品业、非金属矿物制品业、电气机械及器材制造业区位商则进一步降低。同时期碳排放存量也出现大幅下降，增速慢于全国平均速度，并且部分产业出现了碳排放总量的下降，开始出现碳排放的转移。

(3)初步集聚产业。即期初产业存量小，研究期内发展速度较快，碳排放随着产业集聚而出现小幅度增长。1997年，除金属制品业区位商具有一定比较优势外，烟草制品业、石油加工及炼焦业、有色金属冶炼及压延业、专用设备制造业期初均不具备比较优势，产业区位商均小于1，但产业集聚指数均大于1，发展速度高于全国平均水平，区位商处于不断上升的趋势，其中石油加工及炼焦业、专用设备制造业区位商期末值增加到1.18和1.38，和其他省份比，具有了一定专业化优势。碳排放方面，研究期内石油加工及炼焦业和有色金属冶炼压延加工业碳排放存量一直较低，且石油加工及炼焦业碳排放集聚指数为负，碳排放总量出现了下降；烟草制品业、金属制品业和专用设备制造业期初碳排放区位商较高，即碳排放存量大，但研究期内碳排放增长速度较慢，期末碳排放存量均大幅下降。整体上，碳排放增速基本小于产业集聚速度，由此表明，产业集聚的初级阶段对于碳排放集聚转移影响较小。

(4)强化集聚产业。即期初产业存量大，并且发展速度快，随着产业的不断集聚,碳排放增速较快，出现碳排放的转入。如石油和天然气开采业、食品制造业、黑色金属冶炼及压延业，1997～2012年一直为天津的比较优势产业，区位商数值较高且不断增长，专业化程度和发展速度均高于全国平均水平。同时，碳排放集聚速度均较快，石油和天然气开采业、黑色金属冶炼及压延业碳排放区位商大幅增加，2012年分别达到2和2.79。碳排放增速明显快于产业集聚速度。可以得出，强化集聚产业对于碳排放集聚转移的影响较大。

综合以上分析，产业集聚会促使能源消耗碳排放的集聚，但产业集聚的不同阶段，对碳排放的影响程度不同：初步集聚产业，虽然增长速度较快，但产业区位商较低，对于碳排放集聚的影响较小；强化集聚产业，专业化水平和发展速度均高于平均水平，对于碳排放的增长产生较大影响。

四、结论

本文针对天津1997～2012年22个工业产业部门，运用区位商和动态集聚指数测算各产业集聚和碳排放转移的情况，进一步分析产业集聚对碳排放转移的影响。研究表明：产业集聚会促使能源消耗碳排放的集聚和转移，产业集聚的程度以及产业存量的大小，对碳排放转移速度的影响存在差异。具体结论如下。

(1)天津比较劣势和逐步弱化产业，产业发展速度均低于全国水平，即产业转出，碳排放也向其他地区转移；逐步弱化产业期初存量大，产业转出速度慢，使得碳排放转出速度也慢，而比较劣势产业期初存量小，产业转出速度快，碳排放转出速度也较快。

(2)天津初步集聚和强化集聚产业，产业发展速度均高于全国水平，即产业集聚，碳排放也向天津转移；初步集聚产业，由于产业区位商较低，即产业存量较低，碳排放增速较慢于产业发展速度，产业集聚对于碳排放转入的影响较小；强化集聚产业专业化水平和发展速度均高于平均水平，碳排放增速大于产业发展速度，产业集聚对于碳排放转入产生较大影响。

天津产业集聚程度较高的产业除食品制造业以外，均为高能耗、高排放的传统产业，产业集聚的同时，生产规模的扩大对能源消耗和环境质量带来较大压力，促使碳排放的增长速度加快，产生碳排放的集聚,即碳排放的转入。在节能减排的压力下，要结合本地区生产要素禀赋，积极发展碳排放强度低的新型产业，逐步形成产业优势，推动产业的集聚发展；对于产业集聚程度较高的“三高”产业，要通过政策引导等控制其产业规模，同时鼓励新技术的开发和应用，以提高能源利用效率，控制碳排放增长速度。

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收稿日期：2015-09-22;修回日期：2015-12-08

基金项目：国家社科基金项目：“基于城市群联动视角的京津冀协同减排路径与机制研究”(15BGL211)

作者简介：苑清敏(1965-)，女，辽宁朝阳人，教授，博士，主要从事循环经济、产业生态学研究；李想(1990-)，女，河北保定人，天津理工大学管理学院硕士研究生，研究方向为循环经济、低碳经济，E-mail:lixiangjoyce@163.com。

中图分类号：F403.3

文献标识码：A

文章编号：1008-407X(2016)03-0048-07

Study of the Industrial Cluster and the Rule ofCarbon Emissions Transfer of Tianjin

YUAN Qingmin, LI Xiang

( School of Management, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China )

Abstract：This paper focuses on the influence of industry gathering on carbon emissions and measures the degree of industrial concentration and carbon emission gathering of Tianjin’s 25 industrial sectors using location quotient and dynamic clustering index from 1997 to 2012. It further makes an analysis of the rule of carbon emission transfer in industrial agglomeration. The study found that comparative disadvantage industries and gradually weakening industries have slower pace of development, and the carbon emissions transfer out of Tianjin; the formative gathering industries and strengthening gathering industries have faster pace of development, and the carbon emissions gather and transfer into Tianjin. The influence on carbon emissions is different as the difference in industrial concentration degree: industries of comparative disadvantage stage with a low growth rate which is less than 0.5 have a faster speed of carbon emissions transfer; industries of gradually weakening phase with a slightly higher growth rate have a slow speed of carbon emissions transfer; the speed of carbon emissions is slower than the industry in the formative gathering stage; the strengthening gathering stage is opposite.

Key words：location quotient； dynamic clustering index； industrial agglomeration； carbon transfer