□文/双家鹏（加利福尼亚大学戴维斯分校美国·加利福尼亚州）

中国产业部门碳减排研究

□文/双家鹏
（加利福尼亚大学戴维斯分校美国·加利福尼亚州）

［提要］全球气候变暖对人类的可持续发展造成巨大威胁，促进碳减排成为缓解全球气候变暖的重要途径。本文基于产业部门视角，以国家统计局公布的《2012年中国投入产出表》为数据源，综合运用投入产出分析方法和网络分析方法，对中国产业部门碳减排进行研究。结论指出：通信设备计算机及其他电子设备制造业、金属矿采选业、纺织业等产业部门为中国碳减排网络的中心产业部门，对这三个产业部门施加节能减排措施，可以打破高碳生产网络，实现低碳经济发展。

产业部门；碳减排；投入产出法；网络分析法

原标题：基于投入产出和网络分析的我国产业碳减排研究

收录日期：2016年9月6日

一、引言

全球气候变暖已成为不争的事实，对人类生存和生态平衡造成了严重威胁。而联合国气候变化专门委员会（IPCC）的研究表明，二氧化碳所产生的增温效应占全部温室气体总增温效应的71%。因此，促进碳减排成为缓解全球气候变暖的重要途径。作为世界上最大的发展中国家和最大的商品生产加工基地，中国的碳排放问题越来越受到来自经济可持续发展和国际舆论的压力，降低二氧化碳排放成为“十三五”期间中国的一项重要任务。

“低碳经济”的概念自2003年提出以来，已经得到了世界各国的广泛认同和实践，也直接引起了学术界对于碳排放和碳减排的深入研究。其中，关于中国碳排放量一直居高不下的原因，学者的观点主要集中在以下三个方面：第一种观点认为这是由于中国经济发展阶段造成的（单聪聪，2011；闫云凤、赵忠秀，2012），即中国依然处在工业化中后期阶段，促进工业发展直接刺激了对于高碳化石能源的消耗，继而产生了大量碳排放；第二种观点认为这是由于中国的经济结构造成的（马晓微，2007；高静、刘友金，2012），即中国长期以第二产业为主要增长动力的经济结构导致了粗放式经济模式的形成，进而产生了路径依赖；第三种观点认为这是由于中国的能源结构造成的（韩谢梅、刘欢欢，2009），即中国“多煤少油缺气”的能源结构使得燃烧煤炭成为企业成本最小的生产方式，而煤炭是碳排放系数最高的化石能源之一，直接导致了中国碳排放量的快速增长；第四种观点认为这是由于中国的贸易结构造成的（朱启荣，2010；马述忠、陈颖，2010），即蓬勃发展的进出口贸易和巨额的贸易顺差、以劳动密集型和能源密集型产品为主的贸易产品使得中国为其他发达国家生产了大量高耗能高碳排的产品，却为此承担了排放了大量二氧化碳。

以上文献基本都是基于投入产出法进行分析的，因此处理的是属性数据，即在对数据进行分析时基本没考虑数据之间的联系。然而，我们的社会是一个复杂的网络结构，许多事物之间都存在千丝万缕的联系。就本文而言，促进中国碳减排不可能针对每个产业都面面俱到，必须把重点放在那些自身碳排放量大并且和其他产业部门联系紧密的产业部门上来，对这些产业制定专门的节能减排措施，继而对其他产业部门产生联动效应。基于此，本文尝试综合运用投入产出分析方法和网络分析方法，找出居于碳减排网络中心的若干产业部门，并针对这些产业部门提出具体的对策措施。

二、模型构建和数据来源

（一）投入产出分析方法。假设令xj表示j部门的总产出，yj表示j部门的最终产出，则考虑中间投入时的社会生产函数可以表述为：

式（1）中，aij=qij/xi，qij表示j部门生产所消耗的i部门的产品数量，则aij表示j部门生产所消耗的i部门的产品数量占i部门全部总产出的比例。将所有aij所构成的矩阵记做矩阵A，它就是直接消耗系数矩阵。

式（1）可以用矩阵X=AX+Y来表示，经过转置变换得到X=（I-A）-1Y。其中，（I-A）-1就是里昂惕夫逆矩阵，其元素bij代表j部门的单位最终需求需要从i部门获得直接和间接投入的总和，即完全消耗系数，即（I-A）-1被称为完全消耗系数矩阵。

假设令E为单位国内总产出的直接碳排放强度矩阵，则E（I-A）-1表示单位国内总产出的完全碳排放强度矩阵。虽然不同产业对不同能源种类（煤、石油、天然气）消耗的比例各不相同，并且不同能源的碳排放系数也不相同，但是由于中国的化石能源消耗97%为对煤炭的消耗，因此为了数据处理的简便，将不同的能源按照《2008年中国能源统计年鉴》附录四的折算标准折算成标准煤。

（二）网络分析方法。网络是由许多“节点”与连接两个节点之间的“边”组成的，网络通过节点和边实现网络流的流动。本文以中国42个产业部门为节点，以各产业部门间的完全碳排放系数为边，构建出产业部门碳减排网络模型。在模型的构建过程中，任何两个部门之间的碳排放都会存在相关关系，只是不同产业部门之间的相关程度不一样，体现为边的具体数值不一样。进一步分析发现，那些数值较小的边表明其所代表的产业部门间的相互影响较弱，因此在分析过程中可以进行取舍。为了实现这一点，在网络分析时加入阈值C，当边的数值大于设定的阈值C时就给这两个节点之间加一条边，反之则不赋边给这两个节点。在此基础上，再对每个节点（产业部门）的度、联动效应进行分析。

所谓度，就是指与一个节点直接相连的其他节点的个数，如果某个节点的度数越高，表明该节点越居于网络的中心；所谓联动效应，是指对某一节点给予一单位冲击，其可以带来的整个网络的变化程度。本文将通过度分析和联动效应分析，找出居于中国碳减排网络中的中心产业部门。

（三）数据来源与数据处理。本文以国家统计局公布的《2012年中国投入产出表》为数据源。通过《2012年中国投入产出表》所公布的各产业之间的投入产出数据计算出直接消耗系数矩阵A，然后计算出完全消耗系数矩阵（I-A）-1。进一步通过IPCC《国家温室气体排放清单指南》计算出各产业部门的直接碳排放系数矩阵E，并将直接碳排放系数矩阵E与各产业部门的产出Y相乘，即为中国产业部门网络碳减排模型的节点的数值；将其与完全消耗系数矩阵（I-A）-1相乘，得到完全碳排放系数矩阵E（I-A）-1，即为中国产业部门网络碳减排模型的边的数值。

三、实证结果分析

（一）中国产业部门碳减排网络的描绘。基于《2012年中国投入产出表》，运用网络分析软件UCINET，将42个部门的完全碳排放系数矩阵输入软件，得到如图1所示的网络结构图。（图1）

图1阈值C=0.00时2012年中国42个部门网络关系图

图1所显示的是42个产业部门完整的网络结构图，即当阈值设定为零时，所有部门的关系网络。从图1可以看出，任何两个产业部门之间均存在联系，即使两个部门的联系再弱，它们的关系依然会显示在图1中，但是对这类部门的关系分析是不具有实际意义的。基于此，本文将阈值C的值提高，图2报告了当把阈值设定为0.10时的网络结构图。从图2可以看出，当阈值设定为0.10时，42个产业部门的关系网络变得简洁，更加有利于本文进行有针对性的分析。（图2）

图2　阈值C=0.10时2012年中国42个部门网络关系图

（二）中国产业部门碳减排网络的节点度数分析。表1报告了节点度数排名前三的产业部门。本文的分析同时发现，排名第四的产业部门煤炭开采和洗选业的节点度数为6，远小于排名第三的产业部门纺织业的度数15。节点的度数衡量了该节点有多少个相邻的节点，它从一个方面反映了该节点对其他节点甚至整个网络系统的影响能力。节点的度数越大，说明该节点的变化能够引起越多的其他节点的变化。基于此，本文得出结论，以节点度数为判别依据，通信设备计算机及其他电子设备制造业、金属矿采选业、纺织业为中国碳减排网络的中心产业部门。（表1）

（三）我国产业部门碳减排网络的联动效应分析。值得注意的是，节点的度数没有考虑节点之间的权值，因此无法定量的衡量该节点变化造成其他节点变化的程度。为弥补这一缺陷，本文引入联动效应的概念，给某个节点附一个变动的量△t=1，然后依次计算与该节点相邻的所有节点的改变量的平方和，即，其值的大小就说明了对网络的影响程度，其中wi2指两节点之间的权值。联动效应越大的节点，表明该节点对整个网络产生了较大的影响，该节点也就越处于网络中心位置。

表2报告了我国碳减排网络中节点的联动效应位于前三的产业部门。从表2可以看出：（1）联动效应排名前三的产业部门与节点度数排名前三的产业部门正好吻合，说明这三个产业部门位于我国碳减排网络的中心位置；（2）通信设备计算机及其他电子设备制造业的联动效应最大，金属矿采选业次之，纺织业最小。（表2）

（四）我国碳减排网络的三大中心产业部门分析

1、通信设备计算机及其他电子设备制造业。当阈值C= 0.10时，该产业部门的节点度数为37，即与通信设备计算机及其他电子设备制造业部门的联系程度大于阈值的有37个部门。当给予该产业部门1单位冲击时，其带来的联动效应为4.22。由此可见，通信设备计算机及其他电子设备制造业在我国整个产业结构系统占有举足轻重的地位，它的变化将会引起整个产业结构的巨大变动。基于此，对通信设备计算机及其他电子设备制造业部门施加节能减排干预，凭借其在碳减排网络中的中心地位，迅速将节能减排效应扩散到其他产业部门。

2、金属矿采选业。当阈值C=0.10时，该产业部门的节点度数为34，即与金属采矿业的联系程度大于阈值的有34个部门。当给予该产业部门1单位冲击时，其带来的联动效应为2.80。分析其中的原因，我国正处在工业化进程中，规模巨大的基础设施建设需要大量的钢铁材料，因而造成了金属采矿业的快速发展。对金属采矿业制定专门的节能减排措施，借助中心产业部门的联动效应，将这一措施产生的效应迅速地传递到其他产业部门，可以打破我国的高碳生产体系，形成新的低碳生产体系。

3、纺织业。当阈值C=0.10时，该产业部门的节点度数为15，即与纺织业的联系程度大于阈值的有15个部门。当给予该产业部门1单位冲击时，其带来的联动效应为1.69。分析其中的原因，我国是一个人口大国，13亿人口的生活需要大量的生活产品，而且发达国家也将这部分低科技含量的廉价产品交由我国生产，再通过进口满足其国内的需求。对纺织业行业采取节能减排措施，可以带动产业集群内部的碳排放形式的转变，发展低碳经济。

表1　我国碳减排网络中节点的度数位于前三的产业部门

表2　我国碳减排网络中节点联动效应位于前三的产业部门

四、结论及启示

本文基于产业部门视角，以国家统计局公布的《2012年中国投入产出表》为数据源，综合运用投入产出分析方法和网络分析方法对我国产业部门碳减排措施进行研究。结论指出：通信设备计算机及其他电子设备制造业、金属矿采选业、纺织业三个产业部门为我国碳减排网络的中心产业部门，对这三个产业部门施加节能减排措施，可以打破我国的高碳生产网络，实现低碳经济发展。

（一）充分利用产业部门之间的联动关系，制定高效的措施。依据网络模型的分析结果，发现我国的产业部门之间存在着千丝万缕的联系。节点度数分析和联动效应分析发现，通信设备计算机及其他电子设备制造业、金属矿采选业和纺织业位于我国碳减排网络的中心位置。可以针对这三个居于中心的产于部门制定专门的节能减排措施，通过产业之间的联动效应促使整个产业体系的转型，而不必针对每个产业制定独立的节能减排措施。

（二）大力发展第三产业，提高服务业质量。由投入产出模型分析的结论可以看出，第三产业（金融服务业、旅游服务业、社会管理和服务业）的发展无需大量能源消耗来支撑。国外的经验表明，第三产业充分发展有助于整个经济体系的健康发展，而恰恰相反，我国的第三产业发展相当落后，三次产业发展不平衡，第二产业占的比重过大，第一和第三产业发展不充分，这也是我国碳排放一直居高不下的原因之一。所以，我国应该制定促进第一和第三产业，尤其是第三产业发展的措施。

（三）加强国际合作，主张碳减排生产方和消费方共同承担责任。结合网络分析的结果还可以得出，通信设备计算机及其他电子设备制造业的碳排放主要来源于为国外加工中间产品，所以这一部门碳排放责任应主要由国外承担；金属采矿业的碳排放主要来源于我国国内的工业化和基础设施建设，所以这部分碳排放责任应主要由我国承担；纺织业的碳排放来源于国内和国外对生活品的需求，所以这部分碳排放责任应由生产方和消费方共同承担。同时，各国应敞开进行经验和技术交流，共同研发新技术。

主要参考文献：

［1］单聪聪.中英两国经济发展与碳排放关联比较［J］.中国城市经济，2011.23.

［2］闫云凤，赵忠秀.中国对外贸易隐含碳的测度研究——基于碳排放责任界定的视角［J］.国际贸易问题，2012.1.

［3］马晓微.我国经济发展与能源消费关系实证研究［J］.中国能源，2007.5.

［4］高静，刘友金.中美贸易中隐含的碳排放以及贸易环境效应——基于环境投入产出法的实证分析［J］.当代经济，2012.5.

［5］韩谢梅，刘欢欢.我国生态消耗与经济发展的动态比较研究［J］.兰州大学学报，2009.3.

［6］朱启荣.中国出口贸易中的CO2排放问题研究［J］.中国工业经济，2010.1.

F062.9

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