能源消耗、二氧化碳排放與中國工業的可持續發展

07-27

陳詩一

內容提要:在金融海嘯凸顯實體經濟重要性和工業反哺農業時代要求的背景下,本文討論了以高能耗和高排放為特徵的中國工業的可持續發展問題。為此本文構造了中國工業38個二位數行業的投入產出面板資料庫,利用超越對數分行業生產函數估算了中國工業全要素生產率變化並進行綠色增長核算。本文的結論是,改革開放以來中國工業總體上已經實現了以技術驅動為特徵的集約型增長方式轉變,能源和資本是技術進步以外主要驅動中國工業增長的源泉,勞動和排放增長貢獻較低甚至為負。但是,一些能耗和排放高的行業仍然表現為粗放型增長,必須進一步提高節能減排技術,最終實現中國工業的完全可持續發展。

關鍵詞:能源消耗　二氧化碳排放　全要素生產率　工業增長方式　可持續發展

一、引　言

新中國成立60年來,中國經濟取得了令世界矚目的高速增長,GDP年均增長率達到8%①,特別是1978年改革開放以來,年均增長更是高達9·8%,相對於前30年的大起大落和劇烈波動,新的經濟增長更加平穩有序。眾所周知,中國增長具有濃厚的二元經濟色彩,是以農業補貼工業取得的,正如圖1a所示,以農業為代表的第一產業的GDP份額從解放初期的超過50%持續下降到2006年的11·7%,年均增長遠低於全國平均水平,只有3·4%,而工業GDP則保持了高達11·5%的年均增長,其份額從1952年的17·6%穩步提高到2006年的43·3%。中國工業的這種高增長依賴於重要要素的大量傾斜投入,以改革開放期間為例,工業總產值年均增長達11·2%,工業資本存量年均增長9·2%,工業能耗和二氧化碳(CO2)排放年均增長分別達到6%和6·3%,而工業部門所吸納勞動力的增長率只有1·9%。從圖1b也可以看出,改革開放期間只佔全國40·1%的工業GDP的取得卻消耗了全國67·9%的能源,排放出全國二氧化碳的83·1%。顯然,中國工業的高增長帶有明顯的高投資、高能耗和高排放的特徵。在這個相對漫長的工業化初期階段,固然農業和工業之間的發展是失衡的,但是本文更關心的是嚴重依賴資源投入的中國工業增長的可持續性問題。這在金融危機彰顯實體經濟重要性的今天以及中共十七屆三中全會提出全力推動工業反哺農業的時代背景下更具有重要的現實意義,也是最終實現中國經濟又好又快發展的根本保證。

可持續發展思想是在上個世紀70年代以來能源危機和環境災害頻發基礎上發展起來的,1987年聯合國環境與發展委員會首次採納可持續發展概念,並被國際社會廣泛接受。當然,基於不同領域的具體運用,可持續發展的定義多種多樣,其中較多是從經濟、技術、環境和社會這些維度來進行定義,並使用不同模型來度量可持續性,涉及資源配置、技術進步、節能減排、收入分配、公平和制度等眾多指標。比如,林毅夫(Lin, 2004)認為技術進步是判斷經濟增長是否可持續的重要指標,基於中國可以利用後發優勢從發達國家引進技術的判斷,他斷言中國經濟在未來二三十年仍然可以保持年均8%的高增長。大多數文獻基於新古典增長理論框架,根據經濟增長方式的改變來判斷經濟發展的可持續性,認為要素擴張型為主的粗放型增長不可持續,只有生產率不斷得到改善的集約型增長才是可持續的(Solow, 1957; Krugman, 1994; Young, 1995; Zheng et al., 2007)。其中比較著名的是Krugman和Young根據全要素生產率核算結果得出東亞增長主要由要素投入推動,在長期是不可持續的結論。當然也不乏對此提出批評的研究。然而,這些研究長期以來很少考慮資源和環境因素對增長的影響,背離了可持續發展概念是由對能源和環境問題的擔憂而催生的這樣一個現實。

圖1　中國經濟增長與能源消耗、二氧化碳排放(1953—2006)

數據來源:《新中國55年統計資料彙編》、歷年《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》等。作者繪製。

圖2　主要國家能源消耗和二氧化碳排放比較(1965—2006)

數據來源:摘自2007年《世界能源統計年鑒》等。作者繪製。

正如前述,中國工業的高增長是以高能耗和高排放為代價的,在經濟發展高度全球化的今天,能源價格的大幅提高和環境質量的急劇惡化必然會對中國經濟帶來深遠影響,對中國工業發展可持續性的研究不能再忽略能源和環境要素。圖2清楚顯示,伴隨著中國的初步工業化,能源消耗和碳排放急劇增加,目前已經成為僅次於美國的全球第二大能源消耗國和二氧化碳排放國,其中又以二氧化碳排放增長最快,這與中國一次能源結構中不潔凈的煤炭所佔的比例很高相關。事實上,中國政府已經意識到節能減排對經濟持續健康發展的重要意義,早在1997年《京都協議書》簽訂之前就開始著手關閉大量的小煤礦、小火電等企業,淘汰水泥、鋼鐵等行業的落後產能。現代企業制度改革也促使企業引進節能減排技術,節約能耗降低生產成本。煤炭等資源價格的市場化改革和非國有工業的快速發展所導致的投資主體多元化也使得稀缺資源在行業間的配置更有效率。這些努力初見成效,從圖1和圖2可以看出,從1990年代中期到本世紀初,中國的能耗和排放增長得到了顯著抑制,單位GDP的能耗和碳排放也持續下降。然而,2003年後,中國的重化工業化趨勢再度顯現,房地產和汽車工業的快速發展,基礎設施投資的持續加大,機電和化工等產品出口份額的增加,所有這些都帶動了採掘業、石油和金屬加工業、建材及非金屬礦物製品業、化工和機械設備製造等重化工業行業的急劇膨脹,中國的能耗和排放再次大幅增長,這給國家十一五規劃提出的在2005年基礎上降低單位GDP能耗20%的指標帶來了極大的挑戰,也在學術界引起了中國應該走何種工業化道路的激烈爭論。

不管怎樣,中國的工業化和城市化進程不會停止,能源和污染密集型的鋼鐵、水泥和化工等行業在可以預見的將來仍然會在經濟中發揮不可替代的基礎作用,事實上我們正面臨著利用重要戰略機遇期迅速實現工業化與進行結構調整和增長方式轉變的雙重壓力。隨著科學發展觀與構建和諧社會理念的提出以及中國經濟和科技實力的明顯增強,節約能源與環境保護已經成為轉變發展方式和促進國民經濟又好又快發展不可或缺的組成部分(中國科學院可持續發展戰略研究組,2008)。因此,研究能源和環境如何影響中國工業的可持續發展就十分必要和緊迫。本文嘗試把能源和環境維度引入可持續發展分析,通過一個擴展的新古典增長模型來進行生產率度量和綠色增長核算,從高能耗、高碳排放對中國工業的增長和生產率的影響兩個方面來考察中國工業發展的可持續問題,儘管這沒有涵蓋可持續發展概念的全部。正如Jorgenson等(2000)指出的,總量數據和總量生產函數並不足以刻劃工業增長的全貌,本文使用1980—2006年中國工業分行業面板資料庫和分行業生產函數來揭示中國工業二位數行業的發展模式,並回答以下兩個主要問題:(1)中國工業的發展模式可持續嗎?投入要素特別是能耗和二氧化碳排放與中國工業的生產率和增長之間的關係是怎樣的? (2)不同能耗和排放特徵的行業對中國工業全要素生產率的影響有何不同?高能耗和高污染水平的重化工業行業的生產率表現到底如何?

本文接下來的結構安排如下:第二節綜述研究能源和排放的文獻,特別闡明能源和排放要素在經濟增長方程中的作用;第三節介紹本文使用的新古典增長模型以及相應的生產率度量和增長核算方法;第四節描述中國工業分行業面板資料庫的構造,其中資本存量和二氧化碳排放的估算方法和部分結果參見附錄;第五節對實證結果進行討論,並回答上文提出的兩個問題;最後給出本文的結論及政策性含義。

二、文獻綜述

關於能源和環境問題的研究文獻可以分為兩大類。一類集中於考察影響能源或環境變化的因素,比如中國1990年代中後期能耗和污染排放為什麼出現停滯或下降。這類文獻通常利用各種分解技術把能耗(或排放)變化(或強度,或彈性)拆分成幾種效應,比如從重工業向輕工業轉移的結構效應、技術進步或效率變化效應等;或者利用回歸進行因素分析,最終找出主要的解釋原因。另一類文獻則反方向研究能源或環境對產出的影響,比如收入與環境關係的Kuznets曲線研究以及把能源或排放納入增長理論模型的研究。本文遵循第二類文獻中的增長理論框架,把能源消耗和二氧化碳排放作為與傳統要素資本和勞動並列的投入要素引入超越對數生產函數來估算中國工業分行業的生產率,並進行綠色增長核算,以分析能源和環境對中國工業可持續發展的影響。下面簡述能源和排放變數在增長方程中的作用以及通常的處理方法。

基於對能源問題的大量研究,人們已經普遍承認能源因素對經濟成長的表現至關重要。文獻中對能源變數的處理比較簡單,通常比較一致地把能源消耗看作新的投入要素並在可持續增長中發揮其作用。具體而言,能源不僅可以被看作生產過程的中間投入品,以其市場價格構成最終產品的部分價值,而且也和傳統的資本和勞動要素一樣,在生產過程中發揮價值創造的功能。Jorgenson首先提出了著名的KLEM模型,即把能源和其他原材料作為中間投入品,與資本和勞動一起引入生產函數,對美國二戰後的經濟增長和生產率進行分析,該模型被廣泛運用至今。國內的相關研究如林伯強(2003)。對環境污染排放變數在增長可持續研究中的處理有些複雜,由於缺乏污染的市場定價或與污染稅相關的環境政策,把污染排放計入生產成本比較困難,因此,長期以來往往被研究所忽視。目前,文獻中通常有兩類處理排放變數的方法:一種方法也把污染排放作為投入要素,不過是未支付的投入,與資本和勞動投入一起引入生產函數,代表文獻如Mohtadi (1996)等,把排放和能源一起作為投入的代表文獻有Ramanathan (2005)、Lu et al·(2006)等;另一種方法則把污染看作非期望產出,和期望產出(比如GDP)一起引入生產過程,利用方向性距離函數來對其進行分析,比如Chung et al. (1997)、塗正革(2008)等。

本研究採取把二氧化碳排放看作投入要素的第一類處理方法,是基於這樣的思路,即自然環境吸納和沉積廢棄物的功能可以為經濟提供某種形式的社會資本服務,經濟活動單位通過這種社會資本服務或者說對自然環境的消耗可以在給定其他投入要素的前提下增加它的產出水平;然而,雖然個別經濟單位可以通過增加污染排放來提高其凈產出,但是累積的排放物會通過降低整體環境所提供的社會資本服務的質量而最終給各個經濟單位帶來負的外部性。也就是說,無管制的污染排放作為投入會通過兩種方式作用於經濟增長,一種是以自然環境面目發揮社會資本的作用,對增長的影響為正,此時,排放就類似於生態形式社會資本的投入使用;當然,持續的環境資本消耗自然會導致總的社會資本的下降,進而降低自然環境的質量,這時排放對增長可持續性的影響則是負面的。這種無管制排放對經濟成長的最終影響取決於兩種效應的相對變化。如果存在環境管制,那麼減排也會消耗或佔用本來用於生產好產出的某些投入,因而會相應降低期望產出的數量。當然,參數化生產函數的單一產出特性也要求把排放作為投入處理,方向性距離函數雖然可以同時處理多產出,但是其非參數化特徵使得分析投入對增長的影響時不太方便。

三、方　法

本文分析對象為1980—2006年間中國工業38個二位數行業,分行業生產函數設定為:

(1)

其中,下標i代表工業分行業(i=1,2,…,38);t為時間趨勢變數(t=1,2,…,27),用來刻劃技術進步。Y為工業總產值,K,L,E,C分別代表資本存量、勞動、能源消耗和CO2排放四個投入要素。

根據Solow (1957)的經典方法,對(1)式兩端同時微分併除以Y,可以得到計算工業分行業全要素生產率(Total Factor Productivity, TFP)的Solow殘差表達式:

(2)

這裡,變數標註上端點表示其增長率。αK,αL,αE,αC代表四種要素的產出彈性,在新古典假定下,這些產出彈性就等於各自的產出份額,全要素生產率的增長率則近似於技術進步率。公式(2)同時也可以用來進行本文所需的綠色增長核算分析。對計算得到的工業分行業的生產率進行加權平均,可以求得工業全行業的全要素生產率,這比利用總量生產函數來求解更能夠準確反映工業生產率變化的全貌。

為了估算出投入要素隨時期以及個體單位而變化的產出彈性係數,生產函數(1)式將採用不施加強假定的超越對數形式,即:

(3)

除了公式(1)已經定義的變數外,這裡X為四種投入要素的簡化表示,下標j,k=1,2,3,4分別對應資本、勞動、能耗和排放。β為需要估計的回歸係數,其中,βi代表每個分行業的個體效應。由於使用的是工業分行業投入產出面板數據,在對模型(3)估計前,首先必須通過F統計量檢驗個體效應是否存在;如果存在,還要通過Hausman設定檢驗來選擇估計面板數據模型的方法。

對模型(3)估計之後,就可以利用回歸係數的估計量計算得到一些必要的統計量,比如估算全要素生產率和增長核算所需的投入要素產出彈性可以通過下式來計算:

(4)

最後,通過假設檢驗來驗證模型(3)設定的合理性。首先對超越對數和柯布-道格拉斯(CD)形式生產函數進行比較,零假設為CD生產函數優於超越對數;其次檢驗技術進步是否存在,零假設為無技術進步。如果面板數據模型是通過固定效應方法來估計的話,這兩個零假設都可以通過一般F檢驗來完成,因為固定效應方法本質上就是對組內轉換的離差模型的混合最小二乘估計。

四、工業分行業資料庫構造

本節介紹中國工業38個二位數行業1980—2006年期間面板數據的構造以及本研究所使用的投入產出數據的統計描述。①

(一)行業歸併與數據調整

現行工業統計中運用的行業分類標準是最新的《國民經濟行業分類標準》2002版(GB/T4754-2002),其中工業這一門類,分為3個大類(採礦業、製造業以及電力、燃氣及水的生產和供應業)、39個中類和191個小類。本文工業分行業數據就是針對這39個中類而言的。由於數值很小或者序列較短,二位數行業中的其他採礦業、廢棄資源和廢舊材料回收加工業(2003年後才公布)與工藝品及其他製造業一起合併成其他工業項目。另外,木材及竹材採運業在2002標準中改屬農林牧漁業,本文遵循以前的分類仍然把它作為工業行業列入(與採礦業合在一起稱為採掘業)。因此,本文實際構建的是38個工業中類分行業的面板數據。

總體上,各種統計年鑒上1993年後工業分中類行業的數據比較完整,而1992年前數據的行業對應比較困難,主要是由於採用了較早行業劃分標準的原因,尤其1981—1983年完全以十幾個工業部門分類來劃分。為了與新分類標準相對應,對於1992年前的數據調整大體上遵循以下原則:1980、1984—1992年間的食品工業主要涵蓋了農副食品加工業和食品製造業兩個中類,機械工業則包括了通用設備和專用設備製造業,本文以1993年的構成比例把食品工業和機械工業的數據劈分到相應的分行業中。而1981—1983年間的數據則根據1988年《中國工業經濟統計年鑒》附錄四的工業部門分類對應目錄,把工業部門數據按照1980年和1984年細分行業的構成比例之趨勢劈分至各自的細分行業之中。當然,還對其他一些舊的分類項目進行了歸併處理,比如採鹽業併入非金屬礦採選業、飼料工業併入農副食品加工業等。

(二)工業統計口徑的調整

構造工業分行業數據的另一個難題是統計口徑的調整。現行統計年鑒提供的工業數據在1997年前一般為鄉及鄉以上獨立核算工業口徑,而1998年後則是全部國有及規模以上非國有工業口徑,前後口徑不匹配,無法直接比較。很多研究不得不把分析局限在某個區間內,比如李小平等(2008)把研究集中在1998—2003年。而來源於國家統計局年銷售額500萬元以上的31萬多家中國工業企業資料庫雖然包含了大量的行業和企業信息,但美中不足的是也只有1998年後的年度數據。僅僅基於1998年後數據的研究肯定不能捕捉中國三十年改革的全貌,特別是試驗色彩濃厚的80年代以及對工業改革至關重要的90年代的經濟變化模式。這也是本文努力將上述兩個時期的相關數據分別統一調整為全部工業口徑的主要原因,以便能夠把中國工業增長和生產率變化放在改革開放後這個統一的時期框架內進行分析。

對於1997年前的工業分行業數據,作者發現,統計年鑒在提供鄉及鄉以上獨立核算工業企業指標時,也同時提供了獨立核算村辦工業經濟指標,因此本文把1980—1997年的鄉及鄉以上獨立核算指標與對應的村辦工業指標相加來構造全部工業口徑的經濟指標。1998年後全部國有及規模以上非國有工業分行業的數據比較完整,而且2004年《中國經濟普查年鑒》提供了2004年工業分行業主要經濟指標的全部工業口徑數據,由此可以計算2004年工業分行業中規模以上口徑佔全部工業口徑的比例以作為口徑調整的依據。由於規模以上工業在全部工業中所佔的比例不是一成不變,而是越來越大,本文再嘗試構建一組1998年的調整比例。假定1998年分行業各指標的變化率與1997年相同,根據1997年已經構造出來的全部工業口徑數據求得1998年全部工業口徑指標,有理由認為這個指標比較真實,而且從技術上也保證了前後兩組序列的銜接;然後利用1998年的規模以上工業分行業數據來求出該年的調整比例;最後利用1998年和2004年這兩組比例以及線性變化的假定求出1998—2006年整個時期分行業經濟指標的口徑調整比例,並把相應的數據調整至全部工業口徑。

(三)工業分行業投入產出變數的選擇

由於本文分行業增長方程包含了中間投入品性質的能源要素,因此,產出指標宜使用包含了中間投入成本的工業總產值而非工業增加值。需要注意的是,為了與1994年我國財稅制度改革相銜接,從1995年開始,工業統計指標體系和含義都有了較大的調整,比如新規定中工業總產值計算價格不再包含增值稅。本文根據《1995年第三次全國工業普查資料摘要》提供的1995年分行業工業總產值原規定和新規定數值計算出調整比例,把1992—1994年的工業總產值壓縮成和新規定相匹配的數值(1991年前的總產值由於普遍較低沒有進行調整)。最後根據上述行業歸併和口徑調整的原則,構造出1980—2006年分行業全部工業口徑當年價總產值,再利用2007年《中國城市(鎮)生活與價格年鑒》提供的分行業工業品出廠價格指數統一平減成1990年價格水平的可比價序列。

《中國統計年鑒》提供了1985—2002年、2005—2006年全部工業口徑的工業分行業職工人數,《中國勞動統計年鑒》則提供了2003—2005年的相應數據。另外,可以從《中國統計年鑒》獲得1981—1984年工業分部門全民所有制職工人數以及1985—1990年工業分行業中全部工業和全民所有制工業的職工人數,利用後者可以線性回歸外推求得1981—1984年的口徑調整比例並根據上述劈分原則求得同期細分行業全部工業口徑的職工人數。1980年職工人數摘自1990年《中國工業經濟統計年鑒》。根據以上數據可以構造出整個區間分行業職工人數的全部工業口徑數據。歷年《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》提供了1980—2006年工業分行業能源消費總量以及煤炭、原油、天然氣和電力的消費量數據。其中,1994年及以後數據很完整,1992年前數據相對粗糙而且1981—1983年、1993年數據預設,對這類數據的處理同樣遵循上面提及的原則,預設數據採用線性插值獲得。《中國統計年鑒》能源統計部分已經指出,歷年工業分行業能源消費數據已經包含了村辦工業,可以看作全部工業口徑數據,不需要再作調整。根據工業中間投入必須從外部購入、當期投入、一次性消耗掉等原則,能源消費具有明顯的中間投入品屬性,歸屬外購物質產品或直接材料費用部分。以上勞動和能源消費為實物量而非價值量數據,無須平減。

工業分行業的資本存量和二氧化碳排放數據不像產出、勞動和能源數據那樣可以直接獲得,必須進行估算。具體估算方法以及部分估計結果見附錄。

(四)投入產出數據的統計描述

在以上所構造的投入產出面板數據基礎上,為了檢驗不同能源消耗和碳排放水平對可持續發展的不同影響,本文根據2004年能源消耗和CO2排放量由低到高的排序把38個工業分行業分成了低能耗組和高能耗組、低排放組和高排放組(每組19個工業分行業)①,每組數據的統計描述見表1。

表1 分組統計性描述

表1的顯著特徵是,高能耗組和高排放組的資本存量、能源消耗和CO2排放三種要素投入的平均水平比低水平組要高很多,而它們的工業總產值和吸納的勞動力差異卻小得多。顯然,高投資、高能耗和高排放並沒有帶來足夠高的增長,也沒有吸納足夠多的勞動力。最大的工業總產值53773億元為近年快速發展的高技術行業即計算機、電子與通信設備製造業2006年的數值,它隸屬於高能耗組,但是卻出現在低排放組中,主要原因是由於該製造業消耗的主要是電能,而這沒有包括在排放的計算中。②最低的職工人數7萬人為1980年的煉焦、煤氣及煤製品業數據,該行業儘管初期規模尚小,能耗較低,但碳排放卻很高。除了按排放分組的工業總產值外,一般而言都是高能耗和高排放水平組別的產出和投入變數的變化程度高於低水平組,尤其是能耗和排放變化的差異最懸殊,勞動變異的差異則很小。根據以上統計信息,可以看出高能耗和高排放所對應或者代表的重化工業行業的資本投入、能耗和排放不僅水平高,而且波動也大,但是相應的增長卻沒有那麼高,這似乎隱含著它們的生產率水平不會很高。

五、經驗發現

表2的估計結果顯示本文所設定的中國工業分行業超越對數生產函數模型的表現良好。個體效應F檢驗統計量高達99·86,意味著應該使用面板數據模型而非混合最小二乘來進行估計。Hausman設定檢驗的卡方統計量也十分顯著,支持使用固定效應估計方法。組內擬合優度和方差分析顯示,該回歸方程的總體顯著性確實很高。由個別參數估計量的真實概率水平可知,21個主要回歸係數的估計量中只有兩個在10%的顯著性水平下不顯著,其他解釋變數的說明能力都極強(以粗體表示)。複合誤差項方差中個體效應的變化佔到了94%,也說明了工業分行業異質性的存在以及分行業面板數據分析的必要性。

表2 超越對數生產函數的固定效應模型估計結果

(一)綠色增長核算

生產函數設定檢驗的F統計量為38·7,顯示CD生產函數優於超越對數生產函數的零假設在1%的顯著性水平上被拒絕,意味著本文設定的中國工業分行業超越對數生產函數形式是合理的。不存在技術進步的零假設檢驗的F統計量等於100·4,該假設也被顯著拒絕,顯示改革開放後中國工業分行業的技術進步是存在的。表3報告了基於所估計超越對數生產函數計算的中國工業38個分行業改革開放期間綠色增長核算和要素貢獻的平均結果。這裡,代理技術進步的全要素生產率增長率根據公式(2)計算而得,要素投入的貢獻為要素增長率和所估計的該要素的產出彈性之積,它們與TFP增長率加總就等於總的工業總產值增長率,因此該表格隱含了技術進步和四種要素對產出的貢獻份額,由此可以判斷驅動中國工業增長的真實源泉,特別是本文所關心的能源消耗和CO2排放的增長效應,以分析中國工業各行業的具體增長方式及其可持續發展問題。

表3顯示了高新技術行業諸如計算機、電子與通信設備製造業、儀器儀錶製造業、交通運輸設備製造業和醫藥製造業以及一些輕工行業比如化學纖維製造業、文教體育用品製造業和木材加工業的重要性,這些行業不僅平均產出增長快,而且由TFP所近似的技術進步也很快。低增長的行業則幾乎是一些高能耗和高碳排放為特徵的重化工業行業,比如石油和天然氣開採業、有色金屬礦採選業、非金屬礦採選業、木材及竹材採運業、水的生產及供應業、化學原料及化學製品製造業等,它們的產出增長低於平均水平,TFP增長甚至為負。該表也凸顯出工業增長的行業異質性以及使用分行業面板數據分析的好處。比如,工業總產值增長率的分布從石油和天然氣開採業的最低值1·3%到計算機、電子與通信設備製造業的最高值30·7%不等。同樣,TFP增長率也廣泛分布在石油和天然氣開採業的-8·6%到化學纖維製造業14·6%的較寬區間內。

表3 中國工業分行業綠色增長核算

從增長源泉的角度來分析的話,首先可以看出低能耗組和低排放組工業增長的第一驅動力基本上都是全要素生產率,但是勞動的貢獻份額沒有預期的高,而高能耗組和高排放組增長的第一驅動引擎並不總是生產率,資本和能耗的貢獻份額也很高,而碳排放在高能耗組和高排放組總體上表現為增長的最大阻力。具體每個行業而言,首先由資本其次能源而非生產率驅動的行業為石油和天然氣開採業、水的生產和供應業、黑色和有色金屬礦採選業、黑色金屬冶煉及壓延加工業和紡織業;化學原料及化學製品製造業的第一增長引擎也是資本,不過生產率排位第二,能源排位第三;以能源作為第一增長源泉的行業是計算機、電子與通信設備製造業和有色金屬冶煉及壓延加工業,其中前一個行業技術進步率為第二增長源泉,資本排位第三,後一個行業則資本排位第二,技術進步排位第三;上面列示的是為數不多的不以生產率作為第一增長動力的行業,其中石油和天然氣開採業和水的生產和供應業是僅有的TFP增長率為負的兩個行業,前一個行業生產率作用最低,後一個行業生產率貢獻也僅高於排放。碳排放在生產率之後在其他要素之前發揮增長促進作用的只有兩個行業,即石油加工及煉焦業和燃氣的生產和供應業,這是合理的,這兩個行業的生產過程離不開高排放。而勞動要素髮揮僅次於技術進步作用的行業有三個,為勞動密集型的服裝業、皮羽製造業和傢具製造業,勞動發揮第三位增長推動作用的行業僅有石油和天然氣開採業、非金屬礦採選業、石油加工及煉焦業和木材加工業,這些也與預期相符。有6個行業的資本貢獻份額最低,即服裝業、皮羽製品業、傢具製造業、木材加工業、文教體育用品製造業和石油加工及煉焦業,但是它們的技術進步作用都是最大的,勞動和排放的影響次之,能源要素的作用也不大。沒有能源表現最糟糕的行業。石油和天然氣開採業、有色金屬礦採選業、水的生產和供應業等雖然資本和能源的增長貢獻很高,但是由於較低甚至負的勞動和排放貢獻,特別是技術進步率極低甚或為負,因而導致低增長。高增長的計算機、電子與通信設備製造業和交通運輸設備製造業等行業對資本需求不是太高,能夠吸納一定的勞動力,雖然能源作用較大且排放影響為負,但是單位增加值的能耗和排放都很低,技術水平高,經濟成長快,這對未來中國的新型工業化道路非常富有啟發意義。

快速瀏覽表3也會發現,38個工業分行業中絕大多數行業的全要素生產率以及能源和資本要素的增長效應是正的,而勞動和CO2排放的產出影響很多為負,表現出增長阻礙力的作用。由此可以回答本文提出的第一個問題,即改革開放以來中國工業的生產率確實得到了顯著的改善,大多數行業中技術進步發揮著第一增長引擎的作用,這也說明了中國工業的增長方式從總體上來看已經由1978年前的外延擴張型轉變成現在以質量提高為特徵的內涵擴張型增長,這種增長是可持續的,本研究的結論顯然與Krugman和Young不同。從投入要素的增長貢獻來看,能源消費和資本存量是僅次於技術進步的推動中國工業增長的源泉,而勞動要素和CO2排放只在少數行業發揮增長促進作用,總體上它們對中國工業增長的影響力不大,甚至在很多行業阻礙了經濟增長。但在少數以高能耗和高碳排放為特徵的行業(以重化工業行業為主),能源或資本要素的增長貢獻甚至超過了技術進步,需要進一步轉變其增長方式,但是高碳排放對這些行業成長的影響依然還是負面的。

(二)全要素生產率與技術進步

表3基於能源和環境制約的綠色增長核算給出了近似技術進步的各個行業全要素生產率的平均增長率。根據第三節介紹的方法並利用分行業工業總產值佔全行業的份額作為權重,把這些增長率加權平均,本文求得中國工業全行業1980—2006年期間TFP的平均增長率為6·36%,這比文獻中通常利用總量生產函數估算的結果要高一些。作者認為本研究根據各個行業技術進步具體特徵估算的數值更可靠,因為它充分考慮了行業增長的異質性,既涵蓋了對生產率影響為正和為負的行業,同時又考慮了各自的規模大小因素,這也是本文使用分行業面板數據和分行業生產函數進行分析的目的所在。技術進步無疑是判斷工業增長是否可持續的重要指標,為了進一步識別隱含在中國工業全行業技術進步背後的源泉,圖3按照由低到高的順序繪製出改革開放期間各個行業對全行業TFP增長的平均貢獻份額,即各行業TFP增長率與其工業總產值份額乘積的年平均值,以水平柱形的長度表示。

圖3　中國工業全行業TFP增長的分行業貢獻

圖3揭示出了各行業對工業總量TFP增長貢獻份額的巨大差異,這些差異是由各行業TFP增長及其總產值份額兩個因素綜合影響所致。比如,化學纖維製造業雖然擁有最快的TFP年均增長率(14·6%),但是由於其產出份額較低,因此,該行業對全行業TFP增長的最終貢獻實際上並不大,只貢獻了0·17個百分點,排在居中的第22位。相反,通用設備製造業、非金屬礦物製品業和電氣機械及器材製造業雖然TFP增長不是很高,只有低於平均水平的4%—7%,但是它們對總量生產率增長的貢獻卻排在前6位,這自然是其行業規模很大的緣故。具有負TFP增長率的行業對總量生產率的貢獻自然也為負。本文只有石油和天然氣開採業與水的生產和供應業兩個行業的生產率平均增長為負數,分別為-8·6%和-6·4%,它們也就成為了全行業生產率提高的最大拖累,分別落後全行業平均TFP增長率14·97和12·73個百分點。表3增長核算已經表明,較快的全要素生產率增長是驅動中國工業增長方式轉變以及可持續發展的重要源泉,而圖3更進一步揭示了對中國工業全要素生產率增長作出最大貢獻的主要是計算機、電子與通信設備製造業與交通運輸設備製造業等高新技術行業。特別是計算機、電子與通信設備製造業,不僅增長率在所有分行業中最快,單位增加值能耗和排放也最低(以2004年為例,每萬元工業增加值只消耗0·18噸標準煤和排放0·05噸CO2,遠低於全國平均水平的5·6噸標準煤和21噸CO2),而且在改革開放期間對工業技術進步的貢獻也最大。江澤民(2008a)曾經指出,以計算機互聯網為代表的信息技術產業是科技創新的前沿領域和可持續發展的重要促進力量,引發了全球第三次工業革命,也已經成為新時期中國經濟增長的重要引擎,未來中國應當進一步發揮信息技術產業經濟增長倍增器、發展方式轉換器和產業升級助推器的作用,以信息化帶動工業化,有力促進經濟的可持續發展。從圖3還可以看出以高能耗和高排放為特徵的石油和天然氣開採業、水的生產和供應業、黑色和有色金屬礦採選業和木材及竹材採運業等重化工行業對生產率增長的貢獻最低。因此,引進節能減排技術,用高新技術改造這些傳統行業,提高能源和資本的配置效率,徹底改變這些行業高能耗、高污染、高512009年第4期投資、低效率的狀況是中國新型工業化道路的必由之路。

圖4　中國工業全行業以及分組別TFP水平變化趨勢:1980—2006

表3和圖3側重於表現工業分行業可持續發展的異質性,忽略了其時變特徵,作為補充,圖4繪製出中國工業全行業以及分組別累積全要素生產率水平在整個改革開放期間的變化趨勢(以1980年為1)。高低能耗和排放組別的區分旨在提煉行業異質性的時變模式。該圖顯示,兩個組別的變化模式總體趨勢相似,即無論能耗和碳排放水平高低,中國工業的生產率水平確實經歷著一個持續且實實在在的提高過程,而且大體上看可以分為四個階段,即上個世紀80年代的緩慢改善、90年代中前期的快速提高、上世紀末至本世紀初的增速放緩甚或停滯、2003後的再次大幅上升過程。技術進步的這個模式與現有文獻對中國全要素生產率變化的研究結論比較一致,而且2003年前後生產率水平的不同變化表現與現實也能夠對應起來,這似乎說明對高能耗高污染行業的整治在短期可能會降低工業的技術進步水平,但是長期而言對生產率和技術進步的影響卻是積極的。近幾年工業再次重型化的影響尚需時日才能看出,儘管高能耗組生產率增長再次放緩(圖4a),但是高排放組生產率提高依然強勁(圖4b)。這樣一個技術進步的四階段變化模式恰恰反映出了中國工業增長方式的漸進轉變過程,中國工業的可持續發展能力事實上是在不斷增強的,雖然不同時期提高程度並不一樣。然而,能源消耗和二氧化碳排放水平對生產率改善的影響還是不同的。正如圖4所展示的,雖然都有持續提高,但是高能耗組和高排放組生產率水平的改善始終低於低水平組,而且從能耗組別可見這種差距還在不斷擴大。這進一步強化了圖3的結論,要進一步提高中國工業的可持續發展能力,必須大力提高能耗和排放水平高的行業的技術進步水平,不斷縮短它們與高新技術行業的生產率差距。至此,本文提出的第二個問題也都有了答案。

六、結論與政策含義

本文主要討論了以高能耗和高排放為特徵的中國工業的可持續發展問題。由次貸危機所引發的全球金融海嘯帶給我們的深刻教訓之一就是要首先保持實體經濟(包括工業和農業)的健康持續發展,消除影響其發展的結構性矛盾和主要制約因素,這樣才能有效化解虛擬經濟中的泡沫成分,為經濟成長提供一個堅實可靠的基礎。而中國工業反哺農業、城市帶動農村時代能否真正來臨也是以工業的可持續高增長為前提的。本文基於中國工業二位數行業的投入產出數據,利用分行業超越對數生產函數估算出中國工業基於能耗和排放約束的全要素生產率,通過綠色增長核算來分析能源消耗和二氧化碳排放對中國工業增長方式轉變和可持續發展的影響。本文的基本結論及隱含的政策含義如下:

(一)中國工業總體上或者說大多數分行業的增長方式已經實現了集約型轉變,在整個改革開放期間取得了實實在在的技術進步,全要素生產率已經成為驅動工業高增長的第一動力。但是,對52陳詩一:能源消耗、二氧化碳排放與中國工業的可持續發展中國工業全行業生產率提高作出主要貢獻的是以計算機、電子與通信設備製造業為代表的高新技術行業,而以高能耗和高排放為特徵的重化工業行業雖然總體上也取得了技術進步,但是要低於全國平均水平,少數重化工業行業還處於要素投入推動的粗放型增長階段,甚至成為工業整體生產率進步的拖累。因此要實現未來工業的可持續增長,必須始終堅持科學技術是第一生產力的方針,大力發展單位增加值能耗和排放低的高新技術行業,加快用高新技術和先進適用技術改造傳統重工業行業,把增長方式完完全全轉到以技術進步作為第一驅動力的可持續發展軌道上來。

(二)從投入要素的增長貢獻來看,能源和資本是工業增長的主要引擎,勞動和排放的貢獻份額較低,甚至會阻礙工業增長。可持續發展的第一要務還是發展,保持經濟的高增長在可見的將來仍將是宏觀經濟政策的主要目標,因此對中國工業增長有著重要推動作用的能源消費在未來依然會十分巨大。當然過猶不及,能耗水平太高了也會直接損害增長的可持續性,同時還會通過污染間接影響經濟成長。江澤民(2008b)指出,能源消費在中國工業化中期仍然會快速增長,經濟社會的持續快速發展離不開有力的能源保障,中國迫切需要走出一條中國特色新型能源發展道路,堅持節約高效、多元發展、清潔環保、科技先行、國際合作,努力建設一個利用效率高、技術水平先進、污染排放低、生態環境影響小、供給穩定安全的能源生產流通消費體系。顯然,在人均資源貧乏和環境不斷惡化的今天,節能減排已經成為了中國工業可持續發展的內在要求。解振華(2008)認為結構調整是節能減排的根本途徑,政策管理是節能減排的重要措施,強化法制是節能減排的重要保障。蔡等(2008)與林伯強和何曉萍(2008)在最新的研究中也得出了類似的政策結論。

附錄

(一)資本存量的估算現有文獻中,資本存量估算往往都是根據固定資產的價值通過永續盤存的方法來計算,本文也遵循這樣的思路來估算中國工業分行業的資本存量,具體步驟如下:

1.計算折舊率

現有文獻通常估算一個不變的折舊率用於資本存量估算,這種方法太過粗糙。事實上,1992年《中國工業經濟統計年鑒》已經提供了1980、1985—1991年工業分行業固定資產折舊率數據。2002—2007年度該年鑒則提供了2001—2006年規模以上工業分行業的本年折舊和固定資產原值,利用當年折舊與上年固定資產原值的比例可以計算出相應的折舊率。1992—2000年的折舊率可以根據年鑒所提供的同期分行業固定資產原值和凈值數據及其隱含的內在關係推斷求得。1981—1984年預設折舊率就近補齊。

2.計算每年新增固定資產投資

《中國統計年鑒》對全社會固定資產投資的分類方法經歷了三次主要的變化。1992年前把基本建設投資、更新改造投資和其他固定資產投資一起歸屬在按所有制分的全民所有制單位中。從1993年開始固定資產投資按經濟類型分為國有經濟、集體經濟等,按管理渠道分為基本建設投資、更新改造投資、房地產開發投資和其他投資(前兩類不再隸屬於國有經濟)。從2004年開始,按管理渠道的分類以及基本建設和更新改造投資不再存在,代之以按城鄉分為城鎮和農村固定資產投資。本文主要根據基本建設和更新改造投資總額中新增部分數據來核算每年新增固定資產投資,其中,2004—2006年則直接使用城鎮固定資產投資中的新增數額,具體估算方法和口徑調整可參見作者的專門文章(2009)。最後利用工業全行業固定資產投資價格指數把所構建的1981—2006年全部工業口徑分行業當年價新增固定資產投資額平減成1990年價格水平的可比價序列。這裡1990年後固定資產投資價格指數由《中國統計年鑒》提供,1989年前摘自張軍等(2003)。

3.確定1980年初始資本存量

現有1980年工業分行業鄉及鄉以上獨立核算固定資產凈值數據,首先利用該年工業總產值中鄉及鄉以上部分佔全部口徑的比例,換算成全部工業口徑的固定資產凈值。其次,根據固定資產投資價格指數,再進一步換算成以532009年第4期1990年為基年的可比價固定資產凈值,以作為1980年的起始資本存量。

4.按照永續盤存法估算資本存量

K_t=I_t+(1-δ_t)×K_t-1

其中,K代表資本存量,I為可比價新增固定資產投資,δ為折舊率。t和t-1分別代表當期和前期。

(二)二氧化碳排放的估算

本文主要分析溫室氣體的主要構成物二氧化碳的排放。二氧化碳排放主要來自化石燃料燃燒和水泥、石灰、鋼鐵等工業生產過程,根據世行報告,前者佔到70%以上,而中國由於主要以污染嚴重的煤炭燃料為主,該比例更高達85%以上。因此,世界上二氧化碳排放量多是通過化石能源消費量推算得來,本文也主要以煤炭、石油和天然氣這三種消耗量較大的一次能源為基準來核算中國工業分行業的CO2排放量。

根據2006年聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)為聯合國氣候變化框架公約及京都協議書所制定的國家溫室氣體清單指南第二卷(能源)第六章提供的參考方法,二氧化碳排放總量可以根據各種能源消費導致的二氧化碳排放估算量加和得到。具體公式如下:

其中,CO2代表估算的二氧化碳排放量,i=1,2,3分別代表三種一次能源,E代表它們的消耗量。NCV為2007年《中國能源統計年鑒》附錄4提供的中國三種一次能源的平均低位發熱量(IPCC也稱為淨髮熱值)。CEF為IPCC(2006)提供的碳排放係數,由於沒有直接提供煤炭的排放係數,而我國原煤產量分煤類比重多年來變化不大,一直以煙煤為主,佔75%—80%,無煙煤佔20%左右。因此,本文根據IPPC(2006)提供的煙煤和無煙煤碳排放係數的加權平均值(80%和20%)來計算煤炭的碳排放係數。COF是碳氧化因子(本文煤炭設定為0·99,原油和天然氣為1)。44和22分別為二氧化碳和碳的分子量。由於能源消耗單位的不統一,必須換算成我國能源度量的統一熱量單位標準煤,各種能源折標準煤係數也由2007年《中國能源統計年鑒》提供。本文二氧化碳估算所用的參考係數以及中國煤炭、原油和天然氣的CO2排放係數估算量見附表1。

附表2報告了本文所估算的中國工業38個二位數行業部分年度的資本存量和二氧化碳排放數據。(因篇幅所限,不再列出,有興趣的讀者可與作者聯繫)。

附表1 二氧化碳排放估算參數

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（本文摘自：經濟研究，2009年第4期）