基于环境库兹涅茨模型的物流业碳排放分析——以天津与全国对比为视角

李 洋 ，王 迎 ，张立毅

（天津商业大学a.经济学院；b.信息工程学院，天津300134）

引 言

近年来，随着我国工业化进程的不断推进，化石能源的消耗不断加快，CO2的排放也日益增加。2009年11月，国务院常务会议制定了能源与环境协调发展的具体目标，要求通过节能减排，实现到2020年单位GDP二氧化碳排放量要比2005年下降40%~45%。[1]2011年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出，2015年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2010年下降17%。[2]要实现这个目标，中国需要在削减二氧化碳排放量上做出巨大努力。

物流业是融合市场交易、仓储配送、交通运输、资金结算、商品交割、现代金融和科技信息等行业的复合型服务产业，对于促进生产、拉动消费、带动就业、加快发展方式转变和经济结构优化升级意义重大。[3]物流产业迅猛发展的同时，也造成大量的碳排放。2009年国际能源署发布的《运输、能源与二氧化碳：迈向可持续发展》报告显示，全球CO2排放量约有25%来自交通运输。[4]近年来，我国社会物流成本占国内生产总值的比重一直在18%左右，而美国社会物流成本占国内生产总值的比重一般在9%左右，低效的物流运作模式也增加了物流业的碳排放量。[5]所以，实现低碳经济的关键途径之一就是实现物流产业的低碳化发展。

天津是我国重要的港口城市，在2006年国务院批复的《天津市城市总体规划（2005—2020年）》中明确提出将天津逐步建设成为国际港口城市、北方经济中心和生态城市。2011年《国务院关于天津北方国际航运中心核心功能区建设方案的批复》中也明确提出，依托天津滨海新区开发开放，加快天津北方国际航运中心建设步伐，促进天津滨海新区早日建设成为我国北方对外开放的门户、高水平的现代制造业和研发转化基地、国际物流中心。此外，天津还被国家列为低碳城市试点单位之一。因此，对比分析天津和全国的物流业碳排放，探索天津物流业低碳化发展途径具有重要的指导意义。

1 天津物流业和全国物流业碳排放量估算

1.1 数据来源

本文使用的天津和全国1995—2011年的物流业各种能源消费量数据均参照了《中国能源统计年鉴》。各种能源的折标准煤系数来源于《中国能源统计年鉴2012》，各种能源的碳排放系数来源于《国家发展改革委办公厅关于请组织开展推荐国家重点节能技术工作的通知》（发改办环资[2013]1311号）。

1.2 估算方法

由于目前还没有物流业CO2排放量的直接监测数据，因此碳排放量是通过估算得到的。CO2的排放主要来源于化石燃料的燃烧，根据物流业对各种能源的消费量，可以估算出物流业的碳排放量。估算公式为：

式中，C 为碳排放总量，Ci、Ei、θi和 δi分别为第 i种能源的碳排放量、能源消费量、折标准煤系数和碳排放系数。常用的各种能源折标准煤系数θi和碳排放系数δi如表1和表2所示。

1.3 碳排放量的估算与变化趋势分析

天津物流业和全国物流业1995—2011年的产值数据可以从《中国统计年鉴》中得到，为剔除价格因素，将物流业产值折算为以1995年为基期的可比价格。天津物流业和全国物流业1995—2011年各种能源的消费量可以根据《中国能源统计年鉴》获得，利用公式（1）计算可得各种能源的碳排放量如表3所示。

表1 各种能源折标准煤参考系数

表2 各种能源的碳排放系数

从表3数据可以看出，从1995年到2011年，天津和全国的物流业的产值和碳排放量总体都呈现上升趋势。这17年间，天津市物流业产值从1995年的86.85亿元增长到2011年的443.89亿元，增长411.10%，年均增长率达10.73%；全国物流业产值从1995年的3 244.30亿元增长到2011年的15 401.62亿元，增长了374.73%，年均增长率达10.22%。在物流业产值迅速增长的同时，物流业的碳排放量也在快速增长。其中，天津市物流业的碳排放量从53.91万吨增长到260.02万吨，增长382.32%，年均增长率达10.33%。从全国来看，物流业碳排放量从1995年的3 018.77万吨增长到了2011年的13 836.46万吨，增长了358.35%，年均增长率达到10%。这说明这一时期，经济的快速增长拉动了物流的需求，促进了物流产业的发展和规模的扩大，也同时加大了能源消耗，导致了碳排放量的增加。

表3 天津市和全国物流业碳排放量统计 万吨

下面，对天津和全国物流业各类能源碳排放量的变化趋势进行比较分析。

（1）煤炭碳排放量变化趋势

图1和图2分别给出了1995年到2011年，天津和全国物流业煤炭碳排放量的变化趋势。天津市物流业煤炭的碳排放量趋势较为复杂，总体呈“W”型，碳排放量一直在7.96万吨到20.80万吨的区间波动，其中1998年和2007年达到谷底，分别是9.21万吨和7.96万吨，而在2003年达到顶峰，高达20.80万吨。在这17年间，全国物流业的煤炭碳排放量整体呈下降趋势，从1995年的676.34万吨下降到2011年的332.16万吨，降幅达到50.89%。

图1 天津物流业煤炭的碳排放量（单位：万吨）

图2 全国物流业煤炭的碳排放量（单位：万吨）

（2）石油碳排放量变化趋势

图3和图4分别给出了1995年到2011年，天津和全国物流业石油碳排放量的变化趋势。无论天津还是全国，石油的碳排放量总体都呈现上升趋势，且石油的碳排放量一直高于其他能源。天津的石油碳排放量从1995年的38.81万吨增长到2011年的232.58万吨，增长率高达499.28%，年均增长率达到11.84%。全国的石油碳排放量从1995年的2 211.50万吨增长到2011年的12 894.94万吨，增长率高达483.09%，年均增长率达11.65%。

图3 天津物流业石油的碳排放量（单位：万吨）

图4 全国物流业石油的碳排放量（单位：万吨）

（3）电力碳排放变化趋势

图5和图6分别给出了1995年到2011年，天津和全国物流业电力碳排放量的变化趋势。天津和全国物流业消耗电力的碳排放量整体也都呈上升趋势。天津市物流业电力的碳排放量从1995年的2.10万吨增长到2011年的12.83万吨，增长率高达510.96%，年均增长率达到11.98%。对于全国物流业，电力的碳排放量从1995年的130.93万吨增长到2011年的609.36万吨，增长率高达365.41%，年均增长率达10.09%。

图5 天津物流业电力的碳排放量（单位：万吨）

图6 全国物流业电力的碳排放量（单位：万吨）

2 基于EKC模型的天津物流业和全国物流业碳排放的对比分析

美国经济学家Simon Kuznets[6]在20世纪50年代研究收入水平和分配公平之间的关系时发现，随着经济的增长，收入不均现象先上升再下降，呈现倒U型曲线，称为库兹涅茨曲线。而后，Grossman和Krueger[7]发现环境污染与经济发展水平之间也呈倒U型曲线关系，便根据库兹涅茨曲线引申出环境库兹涅茨曲线，即EKC。近年来，国内学者在实证研究时发现，EKC模型主要呈倒U型，但也可以呈U型、N型、倒N型甚至线性关系。[8]其数学模型为：

当b1≠0、b2=b3=0时为线性关系；当b1>0、b2<0、b3=0 时为倒 U 型；当 b1<0、b2>0、b3=0 时为U型；当b1、b2不同时为零、b3>0时为N型；当b1、b2不同时为零、b3<0时为倒N型。

本文以碳排放量为因变量，以物流业产值为自变量，采用SPSS 19.0对天津和全国物流业产值、碳排放量进行了线性、二次和三次函数的曲线拟合，分别如图7和图8所示，其参数如表4和表5所示。

图7 曲线拟合图（天津）

图8 曲线拟合图（全国）

表4 模型参数估计值（天津）

表5 模型参数估计值（全国）

调整的R2即调整的可决系数，它是综合度量回归模型对样本观测值拟合优度的度量指标，它的数值越大，说明拟合程度越大。估计值的标准差是说明实际值和估计值之间相对偏离程度的指标，估计的标准差的值越小，则回归方程的实用性越大。Sig.是模型F值的概率，反映了模型的显著性水平，如果Sig.<0.05，说明差异性显著，方程有意义。

对于天津市物流业的EKC模型，从表4可知，三个模型的Sig.值都小于0.05，说明模型都具有统计意义。对比三个模型调整的R2和标准差，可以发现二次模型的R2为0.906，是三个模型中最大的，且标准差又是最小的18.871。因此，二次模型是拟合最好的模型。根据表4，可知回归方程为：

对于全国物流业的EKC模型，从表5可知，三个模型的Sig.值都小于0.05，说明模型都具有统计意义。对比三个模型调整的R2和标准差，可以发现三次模型和二次模型的R2均为0.984，都大于线性模型，三次模型标准差又是最小的459.365，因此三次模型是拟合最好的模型。根据表5，可知回归方程为：

根据拟合曲线图以及回归方程可知，天津物流业发展和碳排放量呈倒U型曲线关系，即随着物流业产值的不断增加，碳排放量呈先增加后减少的趋势。全国物流业发展和碳排放量则呈倒N型曲线关系，即随着物流业产值的不断增加，碳排放量呈先减少后增加最后又减少的趋势。目前，无论在全国范围内还是在天津范围内，物流业都处于发展期，物流业碳排放量仍在增加，但增速正在放缓。根据EKC模型可知，无论在天津还是在全国，物流产业发展和环境之间存在着不协调性，但即将迎来拐点。

3 天津和全国碳排放强度比较

碳排放强度是指单位GDP的二氧化碳排放量，单位为吨/万元，[9]它体现出经济增长对碳排放的依赖程度。本文通过分析1995—2011年并以1995年为基期的可比价格的天津市和全国的物流业产值数据，估算了天津和全国的物流业碳排放量，据此计算出天津和全国的物流业碳排放强度，如图9所示。

由图9可以得出三点结论：首先，除2003年外，天津物流业碳排放强度总体低于全国，这说明天津市物流业发展对碳排放的依赖程度整体上要小于全国，且注重物流产业的低碳化发展。天津应该继续保持这种优势，统筹处理好产业发展和环境保护两者之间的关系。

图9 天津与全国物流业碳排放强度比较（单位：吨/万元）

其次，天津市物流业碳排放强度在0.56~1.07的区间内波动，仅2003年超过1.0，而全国物流业碳排放强度的波动区间要小于天津，主要在0.83~1.03。这说明天津市物流业发展对碳排放量依赖度的弹性要大于全国，只要符合一定的条件，天津市物流业碳排放强度可以迅速降低。从图9中可以发现，2008年以来，天津市物流业碳排放强度下降速度非常快，这可归功于2008年以来天津市物流业对电力的消耗快速扩大，而对高污染的化石能源（石油和煤炭）的消耗比重迅速下降。这也说明在天津市物流业的低碳化进程中，清洁能源的使用初见成效。

最后，从1995—2004年，天津物流业和全国物流业的碳排放强度都呈现震荡形态，而自2005年开始，物流业的碳排放总体呈现出下降趋势。这说明2005年以后，物流业发展对碳排放量依赖度在下降，也说明物流业低碳化发展取得一定成效。

4 结束语

根据以上分析，可以得出以下几点结论：

首先，从物流业产值与碳排放量的关系来看。随着经济的增长，无论是天津还是全国，物流业发展迅速，但碳排放量也逐年增加。1995—2011年17年间，物流业产值和碳排放量年均增长都超过10%，呈现同向快速增长的趋势。

其次，从碳排放量与消耗能源结构来看。天津和全国的物流业碳排放主要是由石油消耗引起，从表3数据可以发现，1995—2011年物流业消耗石油的碳排放量一直占据物流业碳排放总量的72%以上。全国的煤炭碳排放量整体呈下降趋势，而天津呈震荡格局，近年又有回升的趋势。而天津和全国物流业电力碳排放量则在不断上升，近年来电力碳排放所占物流业碳排放的比重也随之快速上升。

第三，从物流业发展与碳排放量的关系来看。天津物流业发展和碳排放量呈倒U型曲线关系，而全国物流业发展和碳排放量则呈倒N型曲线关系。目前，物流业发展和环境之间存在着不协调性，经济效益和环境保护还处于难以兼顾之中。

第四，从单位GDP碳排放量来看。天津市物流业的碳排放强度整体低于全国水平。

针对上述分析，天津市物流业的低碳化发展可采取以下措施：

首先，要进一步优化能源结构，推广使用清洁能源。天津市物流业消耗的能源以石油为主，石油的消耗会带来大量的碳排放，要实现物流产业的低碳化，首先就要优化能源结构，推广使用清洁能源。近年来，天津市已经意识到了优化能源结构的必要性，开始通过一系列政策来促进能源结构的优化。天津市在《关于印发天津市低碳城市试点工作实施方案的通知》（津政办发[2012]33号）中明确提出要“大力发展太阳能和地热利用，积极支持和引导光伏发电、风力发电和生物质能发电”、“到2015年非化石能源占一次能源消费比重提高2个百分点”。在2014年天津市政府常务会议审议通过的《天津市新能源汽车推广应用实施方案（2013—2015）》中规定，到2015年底，将推广应用1.2万辆新能源汽车。除了这些政策，天津市政府还可以通过减免税收、政府采购、绿色信贷等措施对使用清洁能源的企业进行支持，推广清洁能源在物流业中的使用。

其次，要进一步完善低碳物流作业标准。通过建立健全完善的节能减排考核与激励约束机制，政府可以引导物流企业运用先进的信息技术改造传统的物流模式，真正实现低碳化物流作业。目前，天津市政府已出台了《关于印发天津市低碳城市试点工作实施方案的通知》（津政办发[2012]33号）、《天津市人民政府办公厅关于印发天津市碳排放权交易管理暂行办法的通知》（津政办发〔2013〕112号），政策明确提出到2015年，单位生产总值二氧化碳排放比2010年降低19%。同时，天津市还成立了低碳发展研究中心，重点开展以围绕政府工作、服务管理需求为目标的天津市低碳领域的研究工作，通过引进吸收国内外基础性研究成果，转化形成天津市低碳发展的决策、考核与评估体制。[10]今后，天津市要继续完善低碳物流作业标准，引导物流业的低碳化发展。

第三，要进一步引进和推广低碳技术。技术创新是发展低碳物流、实现低碳化发展的关键因素之一。天津市政府已经意识到低碳技术的重要性，在《关于印发天津市低碳城市试点工作实施方案的通知》（津政办发[2012]33号）中提出“设立天津市低碳城市建设专项资金，加大对重点项目、低碳技术研发和能力建设的支持力度；组建促进低碳发展的科技创新机构和平台，增强自主创新能力”。要促进物流业的低碳化发展，天津市政府要完善低碳物流技术发展规划，建立以政府为主导、企业为主体、产学研相结合的低碳技术创新体系，进一步研究和推广使用低碳包装、低碳运输、低碳仓储和低碳配送等低碳技术。

最后，要进一步构建物流信息化平台。物流信息平台是提供物流信息、设备等资源共享服务的信息平台，具有基础信息服务和管理决策支持的功能。通过构建物流信息平台，企业可以更加准确地掌握和了解商品需求信息，合理配置物流资源，提高车辆实载率，从而达到节能减排的目的。目前，天津市正在积极构建物流信息化平台，《天津市现代物流业发展“十二五”规划》中也明确提到“加快物流公共信息资源交易平台建设。加快网络化、智能化的公共物流信息平台建设，实现客户、承运商、政府机构、中介服务机构平台的互通互联。进一步开发和利用天津市交通道路信息通讯系统，实现与天津港、天津机场航空物流园区、空港国际物流园区及其各区县专业物流园区的联网运作，实现天津市物流信息跟踪、调度、应急响应等智能化服务，实现社会物流资源的有效配置，加快电子商务网络平台的建设，提高物流、资金流和信息流的有效传输和处理”。因此，在今后工作中，天津市在进一步构筑和完善物流信息平台的同时，要积极发展多式联运，将公路、水路、铁路、航空等多种运输方式有机结合，形成一个安全、节约、高效、环保的物流配送体系。

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