黑龙江省能源消费结构与碳排放关系的实证分析①

牛晓耕，王海兰

(辽宁大学 经济学院，辽宁 沈阳 110036)

一、引 言

作为世界第一大发展中国家，中国经济发展的“高碳”特征明显，2008年的CO2排放量首次超过美国，碳排放总量居世界之首。但是，从人均量来看，中国的人均碳排放略高于世界平均水平，但不足美国的1/4、发达国家整体的1/3;从温室气体存量来看，据美国世界资源研究所统计，大气中现存的人为排放的温室气体70%以上来自发达国家;从人均累计碳排放看，1850—2005年间，欧盟542吨、德国958吨、英国1 125吨，世界人均 173吨，中国人均仅 71吨［1］。显然，相比发展中国家，发达国家应承担温室气体排放的历史责任。

在世界经济加速向低碳化深入发展的背景下，世界主要发达国家已经开始制定中长期战略规划、促进低碳技术和产业发展、积极推进低碳经济转型。中国政府则主动承压，于2009年12月在哥本哈根联合国气候变化大会上，宣布到2020年单位 GDP排放比2005年下降40%—45%。2010年2月底闭幕的中共十一届全国人大常委会会议已明确提出“大力发展绿色经济、低碳经济”。毋庸置疑，在未来的10年中，处于经济快速增长阶段的中国，能源需求和碳排放需求都将持续扩大，节能减排的压力巨大，低碳经济的推进也将困难重重。具体来看，在中国的碳排放总量中，化石燃料消费产生的碳排放约占90%，因此，中国节能减排、推行低碳经济发展模式，必须把能源消费结构的优化、能源利用效率的提高作为重中之重。

本研究将采用偏离—份额模型，并加以改进，选定黑龙江省作为研究的目标区、全国作为参照区，刻画能源消费结构与碳排放之间的动态趋势与相关性，探求化解能源危机、减少碳排放的有效路径。

二、相关研究的文献综述

关于低碳经济的问题，学术界在理论分析和定量刻画方面都进行了深入研究。就能源消费与二氧化碳排放相关性这一议题的相关研究成果，主要思路是通过建立模型、运用相关数据来测度碳减排、能源消费和能源效率之间的关系，进而提出对策建议。

相关研究大致分为以下两大类：

一类研究视角侧重于能源消费总量、能源效率与碳排放的长期关联。其中，Ugur和Ramazan采用Granger因果检验研究了美国碳排放量、能源消费和国民收入之间的长期动态趋势，指出能源的使用数量是美国碳排放提高的主要原因［2］;Richard等基于对1850—2002年美国能源消费、碳排放量和经济增长之间的关联研究，指出1917年以来，美国碳排放量降低的主因是替代能源的开发、经济的增长和工业技术进步综合作用的结果［3］;查冬兰和周德群采用绝对、相对差异法和基尼系数对我国28个省区1995—2005年间能源利用效率的差异性进行了比较，引入Theil指数和Kaya因子透析了能源消耗导致的地区间人均CO2排放的差别，结果显示Kaya因子中贡献最大的是能源强度指标［4］;岳瑞峰和朱永杰通过对中国1990—2007年能源碳排放和能源效率的省域聚类分析，指出GDP标准下的经济强省大多属于“高排放”类型，其中部分省甚至属于“高排放—低效率”类别，这使我国2020年碳排放强度降低40%—45%的战略目标的实现面临严峻的挑战［5］。

另一类的研究视角侧重于经济结构、能源消费结构与碳排放的长期关联。其中，法国学者Schipper等采用AWD法对13个IEA国家的CO2排放趋势进行了影响因素分解研究，认为能源强度和能源消费结构可以解释大部分碳排放强度的变化［6］;张雷借助多元化指数方法就经济发展对碳排放的影响进行了分析，认为经济结构的多元化和能源消费结构的多元化会导致国家从以高碳燃料为主转向以低碳为主［7］。陈文颖等借助MARKAL－MACRO模型解构碳减排对中国能源系统的影响，认为实施碳减排将导致化石能源等影子价格上升、能源服务需求下降、终端以及一次能源消费结构的变化，最终能源消费量将由于燃料结构的优化和能源服务需求的减少而减少，一次能源在高减排率下煤的比重将大大下降［8］。王中英和王礼茂探讨了GDP的增长与碳排放的关系，进而指出，中国过分依赖投资的经济增长方式和以第二产业为主的经济结构很大程度上是导致温室气体排放量增加的主要原因，并提出了相应的经济增长方式转变、产业结构调整等政策建议［9］;林伯强和蒋竺均采用两种方法对中国的CO2排放拐点和预测进行了研究，结果表明中国CO2环境库兹涅茨曲线的理论拐点应出现在2020年左右，而实证预测表明拐点到2040年也不会出现，进而分析指出，除了人均收入外，能源强度、产业结构和能源消费结构都对二氧化碳排放有着显著影响［10］。

综观这些研究成果，多集中于碳排放长期变动趋势的影响因素的综合分析，最终的落脚点各有所侧重，涉及到能源消费这一影响因素则从能源消费总量、能源效率或能源消费结构的角度进行探讨。本文将采用改进后的SSM模型，针对能源消费结构与碳排放的长期相关性进行专门分析，进而探求区域能源消费结构的变动对碳排放的影响。

三、研究思路与模型设立

偏离—份额分析法 (Shift－Share Method，缩写为SSM)，最初由美国经济学家Daniel和Creamer相继提出，20世纪80年代经美国经济学家Dunn集各家之所长进行改进后，被广泛用于区域与城市经济结构的分析中。

1.基本思路

该分析法的基本思路是在选定时间范围和背景区域内，把区域变化看作一个动态过程，以其所处的更大区域的经济发展为参照系，将研究目标区域自身经济总量在某时期的变动分解为份额分量、结构偏离分量和竞争力偏离分量。

能源消费的碳排放总量取决于能源消费总量和能源消费碳排放系数，而能源消费结构一方面影响能源消费强度，进而在经济活动水平既定的条件下决定能源消费总量;另一方面决定能源消费的碳排放综合系数。可见，碳排放与能源消费结构直接相关，引入SSM分析目标区能源消费结构，既能明确未来能源消费结构的调整方向，又能刻画能源消费结构与碳排放的动态相关性，揭示“高碳”的成因。

本文以黑龙江省为目标区 (研究区)，全国为参照区 (背景区);分析的时序区间为1981—2009年，并根据我国经济发展和我国五年计划进程，将此时序区间划分为1981—1985年、①第六个五年规划，对应1980—1985年，为了分析的可比性，文中选取了1981—1985年这一时段。1985—1990 年、1991—1995 年、1996—2000年、2001—2005年、2006—2009②2010年度相关数据尚无，因此，第六阶段定为2006—2009年。年六个阶段。

2.数据选取和资料来源

选取黑龙江省和全国1981—2009年的生产总值、生产总值指数、人口数量、能源消费总量、三类主要能源消费量 (包括煤炭、石油和天然气)、三类主要能源消费所占比重、三类主要能源碳排放系数等指标或生成截面数据与时序数据，组成评价指标数据库。资料来源于《新中国五十五年统计资料汇编》、《中国统计年鉴2010》、《中国能源统计年鉴2010》以及《黑龙江统计年鉴2010》。

3.模型设立

根据本研究的主旨和SSM的思路，模型修改设定如下：

目标区能源消费增长份额RS：

式中，m0i为目标区i类能源 (i=1，2，3)基期消费量;R为参照区的能源消费增长率;RS为假定目标区各类能源消费均按参照区能源消费增长率增长所应实现的份额。若实际增长水平高于假定的增长份额，则地区总偏离为正。

目标区能源消费结构偏离分量PS：

式中，Ri为参照区i类能源消费的增长率;PS表示目标区i类能源消费按参照区i类能源消费增长率增长与按参照区能源消费总量增长率增长的差额，若PS为正，则目标区能源消费以快速增长类能源为主。

目标区区位偏离分量 (竞争力份额)DS：

式中，r0i为目标区i类能源消费的增长率;DS表示目标区各类能源消费实际增长量与按参照区同类能源增长率增长所实现的增长量间的差额，反映了目标区域在i类能源上的区位 (竞争力)优势或劣势，若DS为负，则目标区能源消费结构具有竞争力，能源消费结构的优势在一定程度上有利于放缓能源消费和碳排放的增速。

目标区能源消费增长总量G：

目标区能源消费碳排放增量C：

式中，δ为能源消费的碳排放综合系数;C表示碳排放增加量;wj表示目标区j类能源消费所占比重。

四、黑龙江省能源消费结构及其变动的一般特征

黑龙江是能源生产、消费大省，随着区域经济的不断发展，该省能源消费总量持续上升、碳排放压力不断扩大，节能减排任务日益艰巨。黑龙江省能源消费结构及其变动的一般特征主要体现在以下几个方面：

1.相对于全国，黑龙江省能源消费结构具有一定优势

我国能源消费结构以煤炭为主。据相关统计数据计算可得，1981—2009年煤炭消费所占比重平均为72.88%，石油消费所占比重平均为18.91%，天然气消费所占比重平均为2.35%，水电等的消费比重平均为5.86%。煤炭属于低效率、高排放的低质能源，过度依赖煤炭的能源消费结构必然优质化程度低，对低碳经济的推行形成严重桎梏。与之相比，1981—2009年黑龙江煤炭消费比重远低于全国平均水平，碳排放系数较低的天然气消费比重则明显高于全国，因此，其能源消费结构具有一定的相对优势。

2.与自身能源生产结构相比，黑龙江省能源消费结构优化程度低

能源禀赋是决定能源生产与消费结构的关键因素之一。黑龙江省石油储量居全国首位，煤炭、天然气等资源丰富，能源生产结构优势突出、能源供给远大于省内需求，是全国重要的能源生产基地之一。据相关统计数据计算，1981—2009年黑龙江省煤炭、石油、天然气和水电等生产所占比重均值为 39.29%、58.00%、2.45%、0.26%;而同时期内，黑龙江省能源消费量64.47%来源于煤炭、29.6%来源于石油，虽然该区域天然气资源较丰富，但开发利用程度低。显然相对于能源生产结构，黑龙江省过度依赖煤炭的能源消费结构优质化程度低。

3.第二产业能源消费比重过大、第一产业能源消费比重相对较高

从能源消耗主体的角度来看，黑龙江能源消费构成与产业结构相适应。根据相应的年鉴资料可知：2009年黑龙江省第一产业、第二产业、第三产业和生活能源消费占能源消费总量的比重分别为 3.45%、76.54%、9.23%和10.88%。2009年黑龙江省三次产业产值的比重分别为13.9%、47.3%和38.8%，人均产出为21 665元;与此同时，全国第一产业、第二产业、第三产业和生活能源消费所占比重则分别为2.14%、71.76%、14.52%和11.58%，三次产业产值的比重分别为10.3%、46.30%和43.35%，人均GDP为25 511元。相比较而言，黑龙江省能源消费以第二产业所占比重过大，第一产业能源消费比重也明显高于全国，第三产业能源消费比重则低于全国，这与该省产业结构的“重化工”特征突出、第三产业发展相对滞后直接相关，且作为全国重要的粮食生产基地，黑龙江省第一产业产值比重高于全国，且近年比重有上升趋势。

4.时序期内，区域能源消费结构的优化程度下降

1981—2009年期间黑龙江省能源消费总量总体呈上升趋势，能源消费结构波动幅度较大;低效率、高排放的煤炭消费所占比重居高不下，石油消费所占比重经历了1996—2000年的快速增长后逐步回落，煤炭、石油呈现出了很强的此消彼长态势;天然气消费所占比重总体上呈下降趋势，但近两年有所回升。显然，黑龙江省能源消费未能充分利用省域内能源禀赋的优势，不利于能源利用效率的提高和节能减排目标的实现。相比于全国能源消费结构的逐步改善、黑龙江省能源消费结构的优质化程度呈下降趋势。换句话说，多年来黑龙江省优质能源不断输出，而自身的能源消费结构却未能得到改善。

五、黑龙江省能源消费结构变动对碳排放总量影响的SSM评析

1.总偏离为负，能源消费、碳排放增速低于全国

从目标区域的份额分量RS和总偏离G－RS来看，黑龙江的实际能源消费增长量进而碳排放增量与参照全国增长率得到的份额分量 (即假设的增长量)相比，1981—2009年这一时序期内各阶段的G－RS均为负 (SSM模型的分析结果见表1、表2所示)。此种结论表明时序期内各阶段中，黑龙江省能源消费和碳排放的增长均慢于全国的平均水平，这与该省能源消费结构的相对优势直接相关。结合表1、2来看：与1981—1985年相比，1986—1995年能源消费结构较为稳定，伴随着经济的增长，除1992和1993年外黑龙江省的能源消费和碳排放总量持续增加;1996—2000年能源消费结构优化，煤炭消费比重下降、石油消费比重上升、天然气消费比重趋稳，与之相应1998—2000年连续3年能源消费总量、碳排放总量下降，能源消费与碳排放的总偏离扩大;2001—2005年，能源消费结构出现逆向变化，煤炭消费比重上升、石油消费比重下降、天然气消费比重呈弱下降趋势，能源消费和碳排放总量出现明显增加;2006—2009年G－RS为－602.19万吨标准煤，碳排放总偏离为－400.73万吨，能源消费和碳排放缓慢增长，但增速低于全国平均水平。

表1 黑龙江省能源消费结构偏离—份额分析 (SSM)表 单位：万吨标准煤

表2 黑龙江省能源消费结构与碳排放的关系

2.能源消费结构优势弱化，增大了碳排放压力

从目标区域的结构偏离分量 PS来看：1981—1995年间的三个时段，黑龙江省能源消费结构变动对能源消费增长份额、进而对碳排放增长份额的贡献均为负，即PS＜0，这说明该区域的能源消费结构的变动主要源于非快速增长型能源;1996—2000年，黑龙江省能源消费结构变动对能源消费增长份额的贡献为正，即PS＞0，这说明此期间在我国石油消费快速增长的背景之下，黑龙江省的能源消费结构变动以快速增长型能源为主，这一阶段正对应了该区域能源消费结构变化的异动期，即煤炭消费比重下降、石油消费比重快速上升;2001—2009年，PS＜0，且偏离有扩大趋势，这说明目标区能源消费结构的变动以非快速增长型能源为主，此期间全国能源消费构成中煤炭消费比重下降、石油和水电等能源消费所占比重上升较快，显然，黑龙江省的能源消费变动主要来源于煤炭消费的快速增长。

从黑龙江省的区位偏离分量 (竞争力分量)来看，1981—2009年此期间能源消费和碳排放增长的总偏离均为负，合计总额分别为－4 561.87万吨标准煤、－3 009.77万吨 CO2，区域偏离分量贡献分别为－4 282.10万吨标准煤、－2 826.63万吨CO2，即与全国相比，黑龙江省能源消费结构具有竞争力优势，使得能源消费、碳排放的增长幅度较低。见表3所示。

表3 黑龙江省能源消费碳排放SSM分析明细表 单位：万吨

但是，综合前述分析和表3中数据，除1996—2000年以外，长期以来黑龙江省能源消费和碳排放的增长主要来源于煤炭消费总量的增长，而且2001—2009年能源消费碳排放的竞争力偏离有缩小趋势，这表明黑龙江省能源消费结构劣势特征凸显、能源消费结构的相对优势弱化。

3.能源消费结构竞争力下降，推高了能源消费的碳排放综合系数

1987年以后，黑龙江的单位能源碳排放加权系数均高于全国平均水平 (见图1所示)，整体来看，并未出现明显的下降趋势;而同时期内全国的单位能源碳排放加权系数低，整体呈下降趋势;黑龙江与全国碳排放的加权系数间的差距呈扩大趋势，2003年以后差距进一步扩大。

黑龙江省能源消费碳排放系数长期维持在高位，最主要的原因是能源消费结构劣势扩大，相对优势逐渐弱化，尤其是相对于全国能源消费结构的逐步优化，黑龙江省煤碳消费比重总体呈上升趋势;与经济增长速度相适应，进入21世纪，尤其是2002年后黑龙江省地区生产总值的增速一直保持在两位数，而这种快速增长是以能源消费尤其是煤炭消费的高速增长为基础的。

另外，依据各类能源消费的碳排放系数、能源消费碳排放的综合系数、能源消费总量、国内生产总值以及同期年末常住人口数计算出全国和黑龙江省的人均碳排放、碳排放强度，刻画其趋势，结果如图2所示。显然，考察时序期内，黑龙江省的人均碳排放、碳排放强度均高于全国平均水平，但是差距都呈逐渐缩小的趋势。

图1 1981—2009年黑龙江省与全国单位能源碳排放加权系数的对照

图2 1981—2009年黑龙江省与全国能源消费碳排放状况的对比

六、结论与建议

1.基本结论

第一，区域自然禀赋条件、经济发展阶段、产业结构演进等因素共同决定了能源消费结构和能源消费总量，而能源的消费总量变动决定了碳排放的总量变动，能源消费总量确定的前提下，能源消费结构的优质化会降低碳排放强度 (单位GDP的碳排放)，即实现能源的低投入、低排放、高产出，这正是低碳经济发展模式的实质。由于煤炭的利用效率低、单位能源碳排放大，而黑龙江省对煤炭依赖程度的居高不下，一方面会造成能源消费增长快，另一方面会造成碳排放综合系数大，双重效应之下，碳排放需求持续累积。因此，在区域资源禀赋的约束下优化能源的战略配置、调整产业结构进而优化能源消费结构是区域低碳经济发展的必然选择。

第二，尽管黑龙江能源消费结构具有相对优势，即煤炭消费所占比重低于全国，但是，在能源供给刚性、产业结构的相对稳定性以及能源价格等因素的约束下，这种优势正在逐渐丧失。当前，黑龙江省能源消费结构，一是过度依赖煤炭这种利用效率低、碳排放系数高的能源，并且煤炭消费比重总体呈上升趋势，这将增加该区域碳排放的压力;二是新能源的开发利用不足，落后于全国的平均水平;三是一次能源的大量生产、消费和输出，在消耗能源资源的同时，也给环境造成了破坏性影响。

第三，自然禀赋、经济系统的复杂相关性决定了能源消费结构的变动的惯性，即黑龙江能源消费结构劣势自身有持续扩大的趋势。因此，我们应该认识到：能源消费结构的转变，需要强大的外力，比如技术的突破、新能源的替代、制度的约束、政策的引导等外力的推进;能源消费结构的转变是一个长期的过程，并将是“嵌入”低碳经济发展进程的一项系统工程。

2.优化能源消费结构、减少碳排放的政策建议

能源消费结构转变的困境，再加上经济发展阶段的难以逾越性和产业梯度转移过程中黑龙江省的劣势地位，未来节能减排的压力将进一步加剧。为了避免陷入“碳锁定”的被动局面，黑龙江省应该正确定位、长期规划，在相关政策的支持下，利用区位优势，逐步扭转能源消费结构的劣势，并依靠低碳技术的创新、引进和推广突破发展低碳经济的瓶颈。

第一，建立长效的低碳政策机制，持续推进黑龙江省能源消费结构优化和节能减排工作的深入。黑龙江省的低碳政策安排至今未形成系统性、持续性、专门性的政策长效机制，相应的政策基本都是围绕“实现节能减排目标”而制定和实施的，缺乏长期的战略安排，多依靠行政命令和奖惩机制来敦促节能减排目标的实现，不能标本兼治，长期内将显现其不良后果，甚至有时会形成“硬伤”。而动态、长效的低碳政策机制的建立，能够提高政策的稳定性、前瞻性;能够连续追踪政策实施的足迹，持续考量政策效果，有助于实现政策的连续动态微调和政策目标的动态性;纵深不断发展且适应客观实际的政策安排，受众较易接受和主动配合，有助于政策执行的时效性。

第二，发挥能源禀赋优势，推进新能源产业发展，打造低碳企业集群，扭转能源消费结构的劣势，建立多元化、清洁型的能源消费结构。一方面，基于自然资源优势，大力开发新能源，扭转能源生产、消费的被动局面。黑龙江除煤炭、石油资源丰富外，还有着较为丰富的天然气、水、太阳能资源、风能资源、秸秆资源等，新能源开发潜力巨大，有助于逐渐改善能源生产、消费结构，进而提升能源的利用效率，降低能源消费的碳排放综合系数;另一方面，在振兴东北老工业基地的政策支持下，推进新能源产业的培育与发展，打造低碳企业集群，从能源的生产与消耗的源头抓起，促进多元化、清洁型的能源生产与消费结构的形成;另外，加快第二产业内部结构的优化，并带动第三产业快速发展，推进产业结构升级，进而优化能源消费结构，提高能源效率、降低碳排放强度。

第三，低碳技术创新、引进、推广，形成能源消费结构转变的内聚力。低碳技术研发、应用、推广是化解能源危机、解决气候问题，进而优化能源消费结构、发展低碳经济的关键因素。作为能源生产与消费的大省，黑龙江省低碳技术储备不足、核心技术稀缺、自主创新能力弱、缺少低碳技术专门人才是黑龙江省能源消费结构优化、发展低碳经济的瓶颈，其突破有赖于低碳技术创新、技术转让、人才储备和政策扶植。

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