杨 冕,杨君甜

中国制造业二氧化硫排放驱动因素分解研究

杨 冕a,杨君甜b

（武汉大学a.经济与管理学院；b.人口·资源与环境经济研究中心，湖北武汉430072）

文章基于LMDI分解分析方法，将我国制造业二氧化硫排放的驱动因素分解为经济规模效应、产业结构效应、技术进步效应、能源结构效应和污染治理效应，并定量考察2002-2014年期间各种因素对其排放量的贡献程度。结果显示：在整个分析期内，规模效应是导致二氧化硫（SO2）排放量增加的最重要因素；技术进步对SO2减排的促进作用较为显著；能源结构变动的减排效应存在较大的波动性，其在“十二五”期间逐渐成为促进SO2减排的主要动力来源；制造业行业结构调整的减排效应微乎其微。此外，环境规制作用所产生的污染治理效应在“十一五”期间逐步增强；但随着工程减排的增长空间日益缩小，其在“十二五”期间逐渐濒于消失。

二氧化硫排放；指数分解分析；驱动因素；制造业

一、引言

近些年来，尽管我国各级政府在经济结构调整与环境保护等方面做出了巨大努力，但大气环境质量总体恶化的趋势尚未得以根本性扭转。环境质量的不断退化，不仅对我国社会经济的可持续发展产生严重制约，还将在很大程度上对国民的生活质量、健康水平乃至预期寿命产生负面影响。陈仁杰等对我国113个主要城市的大气颗粒物污染所引起的健康经济损失进行估算发现：2006年大气PM10污染可引起上述城市居民29.97万例过早死亡，造成经济损失约3 400多亿元［1］。

作为最重要的大气污染物之一，二氧化硫（SO2）过量排放对经济可持续发展以及人们生活质量的负面影响尤为显著。Chen等研究表明：冬季大量燃煤供暖导致淮河北岸人均预期寿命比南岸低5.5年之多［2］。随着我国90%以上的燃煤发电机组均已安装脱硫设施，工程减排措施对“十二五”期间8%的SO2减排任务的贡献已属强弩之末。因此，将驱使我国SO2排放总量变动的各种因素进行分解，并探究各种因素对其作用方向以及贡献程度的大小，对未来一段时期内SO2减排政策的合理制定具有重要的指导意义。

二、文献述评

近年来，对中国SO2排放（总量或强度）的驱动因素进行分解分析引起了国内外学者们的广泛关注。Fujii等研究表明，生产规模扩张是导致中国工业领域1998-2009年二氧化硫排放量增加的重要原因，而这一增排效应被末端治理措施以及能源利用效率提高的减排效果基本完全抵消［3］。与之相类似，刘满芝等分析发现，经济规模扩张和煤炭污染强度增加对SO2排放量增加呈现正向效应，而污染物末端治理措施、能源结构和能源强度变化则在不同程度上促进了减排［4］。夏艳清研究指出，规模效应是导致我国工业SO2排放量增加的主要驱动因素，而技术效应对减少工业SO2排放产生了显著的积极效果［5］。李名升等分析显示，经济规模扩张对我国2005-2009年工业SO2排放的增量效应为1 260万吨，但同期技术进步的减排效应更为明显，达1 378万吨，行业结构的变化对抑制工业SO2排放也产生一定的积极作用［6］。刘睿劼、张智慧指出，中国工业SO2减排的主要动力来自于技术效应和治理效应，而规模效应及结构效应则在一定程度上导致其排放量的增加［7］。

此外，李荔等认为，与排放强度、排放系数等因素相比，能源强度变动对我国SO2排放强度的降低所发挥的作用最为显著［8］。石广明等研究表明，引起我国2000-2006年SO2排放增加的主要因素是工业能源消耗、资本投入及产出结构的变化，而技术进步则在一定程度上减少了工业SO2排放［9］。郭国庆等分析发现，由生产技术水平进步以及二产比重提高所导致的资源节约效应对我国工业SO2排放强度降低的贡献为38.93%，而由环保投资增加和环境意识增强所体现的环境友好效应的贡献率高达61.07%［10］。程磊磊等通过构建包含地区和影响因素在内的工业污染分解模型，对无锡市“十五”期间工业SO2排放量的变化进行实证分析；研究结果表明：从地区来看，无锡市工业SO2排放量的变化主要源于江阴，宜兴的影响在逐渐增强，而市区的影响趋于减弱；从影响因素来看，经济规模效应在三个地区均最为显著，而经济结构效应最弱［11］。此外，Wu和Zeng研究显示，产业结构调整和能源结构优化对北京市石景山区“十一五”期间SO2排放强度降低的贡献率分别高达21.84%和38.44%；且能源结构优化的减排潜力在“十二五”期间将得以进一步凸显［12］。

通过对现有关于中国SO2排放驱动因素的文献进行系统梳理发现，大部分研究主要从经济规模、产业结构、技术进步、能源结构等几个方面展开。但随着SO2减排工作的深入推进，对污染物进行末端治理的程度与效果也在很大程度上影响SO2排放趋势；而现有研究对这一重要因素却鲜有涉及。其次，由于统计口径的差异，关于中国制造业细分行业SO2排放驱动因素的研究往往存在经济产出与SO2排放总量不匹配的问题。导致这一现象的主要原因为：中国统计年鉴中关于制造业各细分行业SO2排放量的统计未能包括其消耗电力所引发的间接排放，而是将其统一计入“电力、热力的生产与供应业”当中。由于电力行业SO2排放量占全国SO2排放总量的比重较高（一般达40%左右），且制造业又是最重要的电力消耗部门（耗电量占全国电力消耗总量的50%左右）；因此，数据不匹配问题将可能导致理论分析结果与现实状况之间存在较大的偏差。

鉴于上述考虑，本文试图从如下两个方面对相关研究进行有益的拓展：①运用LMDI分解分析方法，将我国制造业二氧化硫排放的驱动因素分解为经济规模效应、产业结构效应、技术进步效应、能源结构效应和污染治理效应，并定量考察各种因素对其排放量的贡献程度；②根据制造业各细分行业耗电量占全国总耗电量的比重，将统计年鉴中关于“电力、热力的生产与供应业”所对应的SO2排放量按比例分配到制造业各细分行业中，以此消除各行业经济产出与SO2排放之间的不匹配问题。

三、研究方法及数据来源

（一）研究方法

目前，对某一变量的诸多影响因素进行分解分析最为常用的方法主要包括结构分解分析（SDA）和指数分解分析（IDA）两种。其中，SDA是通过对投入产出模型中关键参数变动的比较静态分析而进行经济变动原因分析的一种方法［13］，其优点在于能充分刻画部门、技术与需求之间的关联影响。但由于投入产出表一般每隔五年才发布一次，因此会导致研究相对滞后的问题。而作为另一种日趋成熟的因素分解分析方法，IDA在能源经济学与环境经济学领域中被广泛应用于分解能源强度、能源消耗量、碳排放量的背后因素［14］。根据平均权重函数的不同，IDA可以分为拉氏指数分解分析法（AMDI，采用算术平均）和迪氏指数分解分析法（LMDI，采用对数平均）两种。Boyd提出了拉氏分解法的加法形式和乘法形式［15］。但Greening发现传统的拉氏分解方法存在未分解余量的问题［16］。Ang等提出了迪氏指数分解分析法［17］；随后，Ang分别从理论基础、实用性和结果解释能力等角度对拉氏指数和迪氏指数分解方法进行了详细对比，认为LMDI是一种更为科学的分解方法［18］。在此基础上，Ang又有效处理了LMDI分解法中可能出现的零值和负值问题，从而消除了该方法在运用中存在的唯一不足［19］。因此，本文拟选用LMDI法对我国制造业二氧化硫排放量的驱动因素进行分解分析。

一般而言，工业SO2排放主要受经济规模、产业结构、能源强度（单位经济产出的能源消耗，代表技术水平）、能源结构（可间接使用单位能源消耗的SO2产生量表示）等几个因素共同决定。同时，随着我国二氧化硫减排工作在“十一五”期间强力推进，SO2治理力度（用二氧化硫排放量除以产生量表示）对其最终排放量也将产生重要的影响。因此，本文拟将2002-2014年我国制造业SO2排放的驱动因素分解为上述五个方面。具体分解过程如下，公式变量会文见表1所列。

表1 公式（1）中各变量的含义

应用LMDI的加法分解方式，制造业第i个行业二氧化硫排放量从第t-1期到第t期的变化量的驱动因素可分解如下：

对方程两边同取对数，（2）式可转化为：

若令：

则

其中，i=1，2，…，28，代表制造业28个细分行业。ΔT表示环境政策规制条件下二氧化硫排放的治理效应，由SO2排放量占其产生量的比例决定；ΔV代表能源结构效应，由单位能源消耗的二氧化硫产生量表示；ΔI代表技术进步效应，由单位工业增加值的能源消耗量表示；ΔK代表行业结构效应，由各行业工业增加值占制造业工业增加值的比重决定；ΔP代表规模效应，由整个制造业工业增加值的变化趋势决定。

（二）数据来源

公式（4）显示，为了对2002-2014年中国制造业SO2排放量变化的各种驱动因素进行系统分解，需制造业各细分行业相关数据的支撑，包括SO2的排放量、SO2的产生量、能源消耗量、工业增加值等。其中，制造业各细分行业工业增加值数据来自于历年的《中国统计年鉴》（其中，2008年以后数据根据历年的增长率计算而得）。能源消耗量数据来自于历年的《中国能源统计年鉴》。SO2产生量和排放量分别来自历年的《中国统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》；由于年鉴中关于SO2产生量和排放量的统计均未考虑各行业消耗电力所引起的SO2间接排放（与产生），为了消除各行业增加值与污染物之间的不匹配问题，本文将统计年鉴中“电力、热力的生产与供应业”所对应的SO2排放量与产生量按比例分配到各细分行业中。

四、结果与分析

基于公式（4），对我国制造业2002-2014年SO2排放量的驱动因素进行分解，结果如图1所示。在整个分析期内，我国制造业SO2排放总量经历了先升高（2002-2006年）后降低（2007-2009年），然后再升高（2010-2011年）最后再降低（2012-2014年）的动态变化过程。根据前文分析，其上下波动是由经济规模效应、产业结构效应、技术进步效应、能源结构效应和污染物治理效应等因素共同作用的结果。

图1 2002-2014年中国制造业SO2排放驱动因素分解

从单个因素的贡献程度来看，在整个研究期限内，规模效应（制造业工业增加值的增加）一直是导致我国制造业SO2排放量增加的最重要原因，且该增排效应在2005-2007年期间表现得尤为显著。究其原因不难发现，该期间我国制造业实际工业增加值的平均增长率高达27%。2008年以后，受国际金融危机影响，我国制造业的增长速度也呈现放缓态势；在此背景下，制造业规模扩张所引起的SO2增排效应也随之减弱，但其依然是决定我国制造业SO2排放量变化趋势最为关键的因素（2009年除外）。

与之相反，节能型技术进步（即单位工业增加值能耗的降低）对SO2减排工作发挥着显著的积极效果（2004年和2013年除外）。在大部分时期内，单位工业增加值能耗的降低是引起我国制造业SO2减排最为重要的因素。“十一五”期间，我国各级政府通过淘汰落后产能、实施差别电价、推动十大节能工程、推行千家耗能企业节能行动等措施，有效促进了我国能源利用效率的提高。特别是反映制造业领域能源利用效率的核心指标—单位工业增加值能耗，较2005年末降低25%以上。由此可见，节能型技术进步的广泛采用与推广，在实现大量能源节约的同时，客观上也为我国SO2减排目标的实现做出了重要贡献。

其次，环境规制条件下的SO2治理效应（对SO2排放进行末端治理）在“十一五”期间也呈现不断增强的趋势。由于尚未对SO2减排作严格要求，2002-2005年，我国制造业SO2排放的环境规制效应微乎其微。“十一五”期间，随着SO2减排工作的强力推进，特别是工程减排措施的不断落实，其治理效应得以显著增强，并逐步成为促进制造业SO2减排最主要的动力来源。然而，我国“十一五”期间SO2减排目标的超额完成，主要依靠工程减排途径来实现。该措施具有见效快、执行效率高等优势，但也存在着效果持续性不足等问题［20］。例如，随着全国约90%的新增燃煤发电机组均已安装脱硫设施，SO2治理效应对减排的贡献在“十二五”期间逐渐濒于消失。

此外，能源结构的改变（用单位能源消耗所产生的SO2度量）对我国制造业SO2减排的贡献存在较大的波动性。在2002-2004年期间，该效应具有一定的减排效果。在2005-2010年期间的绝大部分时段内（除2006年、2008年），其在不同程度上导致SO2排放量的升高。导致这一现象的可能原因为：2005年以来，随着《中华人民共和国可再生能源法》的颁布实施，可再生能源与新能源在我国能源结构中所占的比重呈现持续上升的势头。尽管如此，由于大部分可再生能源所发的电力均未能消费于制造业领域，而煤炭、石油等污染密集型能源在制造业能源消耗结构中所占的比重一直维持在较高水平。进入“十二五”时期，能源结构优化的减排效应日益凸显，并逐步成为促进我国制造业二氧化硫减排的最主要动力来源。

最后，制造业行业结构（各细分行业占制造业比重）的改变对SO2排放所产生的影响较小，且这一状况在整个2006-2014年期间表现得尤为明显。究其原因不难发现：在整个分析期内，我国制造业的行业结构保持在一个非常稳定的水平，仅“通信设备、计算机及其他电子”行业在“十五”时期占整个制造业的比重波动较大；而该行业的SO2排放量相对较小。因此，一定幅度的行业结构波动，对整个制造业SO2排放量的影响微乎其微。由此可见，制造业行业结构的优化升级，不仅是转变我国经济发展方式的必由之路，还可以为SO2减排工作提供巨大的操作空间。

五、结论与对策建议

本文基于LMDI分解分析法，将我国制造业二氧化硫排放的驱动因素分解为经济规模效应、产业结构效应、技术进步效应、能源结构效应和污染治理效应，并定量考察2002-2014年期间各种因素对其排放量的贡献程度。研究结果显示：在整个分析期内，规模效应是导致SO2排放量增加的最重要原因；技术进步对SO2减排的促进作用也非常显著；能源结构变化对SO2减排的贡献存在较大的波动性，其在“十二五”期间逐渐成为促进二氧化硫减排的主要动力来源；制造业行业结构调整的减排效应微乎其微。此外，环境规制所产生的污染物治理效应在“十一五”期间呈现不断增强的趋势，但随着工程减排的增长空间日益缩小，其对SO2减排的贡献在“十二五”期间逐渐濒于消失。

根据上述研究结论，可对我国未来一段时期内制造业SO2减排工作提出如下政策建议：

（1）引导产业结构升级。随着工程减排的潜力被挖掘殆尽，为构建SO2减排的长效机制，未来应逐步突出结构减排的重要作用。特别是在当前产业结构调整尚未对制造业SO2减排做出应有贡献的前提下，结构减排的巨大潜力有待深入挖掘。因此，应逐步加快对我国制造业的行业结构进行优化调整的步伐，合理控制传统高耗能、高污染行业发展规模，并积极发展高端装备制造业，促进“中国制造”早日向“中国创造”转变。

（2）推动节能减排技术进步。化石能源消耗是我国SO2排放的主要来源，而制造业又是我国最大的能源消耗部门。鉴于此，应积极推广能源节约型与环境友好型的先进技术，提高制造业特别是高耗能行业能源利用效率，减少单位产出的能源消耗和污染物排放，引导经济增长、能源消耗和污染物排放三者之间尽早脱钩。

（3）优化能源结构。依托我国丰富的风能、太阳能等资源，进一步开发利用可再生能源；降低可再生能源开发利用成本，不断提高其在能源消耗结构中的比重，促进其对传统化石能源形成更高层级上的替代，从而达到从源头上控制SO2排放的目标。

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The LMDI Approach Applied to SO2Emissions of Chinese Manufacturing Industry

YANG Miana,YANG Jun-tianb
(a.School of Economics and Management;b.Center of Population，Resources and Environmental Economic Research, Wuhan University,Wuhan 430072,China)

Using logarithmic mean Divisia index(LMDI)method,this paper decomposes the driving factors of SO2emissions in China’s manufacturing industry into economic scale effect,industrial structure effect,technological progress effect,energy structure effect and pol⁃lution control effect,and quantitatively investigates the contribution of various factors to the emissions from 2002 to 2014.The results indi⁃cate that scale effect is acting as the dominant role in increasing SO2emissions over the whole study period;Technical progress has a sig⁃nificant effect on SO2emissions reduction;There is a big fluctuation in the emissions reduction effect of energy structure change,which be⁃came the main driving force of SO2emissions reduction during the 12th Five-Year;The emissions reduction effect of structural adjustment of manufacturing industry is tiny.In addition,the effect of environmental regulation on pollution control gradually increased during the 11th Five-Year;However,its effect gradually disappeared during the 12th Five-Year with the reduction of the growing space for engineer⁃ing emissions reduction.

sulfur dioxide emissions;index decomposition analysis;driving forces;manufacturing industry

F124.5；F407

A

1007-5097（2017）02-0113-05

［责任编辑：程靖］

10.3969/j.issn.1007-5097.2017.02.015

2016-06-03

国家自然科学基金青年项目（71303177；71503094）；教育部人文社会科学青年基金项目（13YJC790179）；中国博士后科学基金一般项目（2014M550848）

杨冕（1983-），男，江苏灌云人，副教授，理学博士，研究方向：能源经济学，环境经济学；

杨君甜（1992-），女，湖北武汉人，硕士研究生，研究方向：环境经济学。