“双碳”目标下河南省产业结构优化研究

牛巾英 任群罗 刘子叶

新疆财经大学经济学院

0 前言

随着人类活动对全球气候的影响，气候危机的影响范围越来越广泛。我国升温幅度高于全球平均水平，由气候变化造成的直接经济损失是全球平均水平的7 倍多，因此气候问题受到越来越多人们的重视。在第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要中再次强调“积极应对气候变化”，要求“落实2030 年应对气候变化国家自主贡献目标，制定2030 年前碳排放达峰行动方案”。2022 年3 月5日，习近平总书记在十三届全国人大五次会议上强调：“要积极稳妥推进碳达峰碳中和工作。”习近平总书记在二十大报告中指出：“积极稳妥推进碳达峰碳中和。”“双碳”目标意味着我国经济增长方式和增长动能将发生巨大变化，从而影响我国产业结构的调整与优化。产业结构的调整、优化和变革路径关乎着一国或地区经济发展。产业结构优化有利于促进高质量发展。在“双碳”目标下，河南省面对第二、三产业发展潜力并未全部激发，产业结构有待进一步优化，迈入后工业化阶段道路漫长，如何进行产业结构优化？本文将在理论基础上对“双碳”目标下河南产业结构优化进行研究。对河南产业结构与碳排放作出相关性分析，并利用环境负荷模型，探索“双碳”目标实现与产业结构之间的关系，并提出合理的产业结构调整优化对策。

1 文献综述

根据本文所研究的内容和所参考文献，目前为止可以将针对低碳经济、“双碳”等与产业结构优化相结合的研究大体分为以下两类：

1）将低碳目标作为约束条件，探讨产业结构优化对低碳目标实现的影响

吕志胜（2012）将能源消费总量增长率作为因变量建立适合的环境负荷模型，得出产业结构调整优化的两条路径［1］。刘春山等（2013）利用动态优化理论，将经济增长与低碳环保作为两个优化目标，建立多目标优化模型，得出大力发展的十类产业［2］。张恪渝等（2017）利用投入产出表形成产业结构优化模型，在能源与碳排放的双重约束下，得出要加大服务业的发展，第二产业大部分市场规模应降低的论断［3］。唐晓华等（2018）将低碳、就业、经济作为约束条件，与刘春山等（2013）研究方法相同构建了制造业多目标优化模型，利用遗传算法，得出三种制造业产业结构调整方案［4］。李国平等（2022）从碳排放规模与碳排放强度两个维度分析，得出先进制造业发展不仅可以优化河北省产业结构，也有利于“双碳”目标的实现［5］。李治国等（2022）通过采用向量自回归模型，证实产业结构升级会抑制碳排放强度的增加［6］。

2）将低碳经济纳入产业结构优化指标

郭朝先等（2008）利用2002 年全国投入产出表，将环境效益纳入指标之中，得出不同产业升级路线［7］。王海宏（2014）利用因子分析模型，将产业结构优化的评价指标体系分为三个层次，将环境、资源和谐发展作为第二层次内容之一［8］。贺丹等（2015）从生态化、高级化和合理化三个方面重构产业结构优化评价指标体系，将与低碳有关指标纳入生态化中［9］。孙丽文等（2019）的研究方法与贺丹等（2015）类似，从高度化、合理化、生态化三个方面构建产业结构优化评价指标体系，并在贺丹等（2015）基础上利用与唐晓华（2018）类似的加速遗传算法，得出产业结构优化水平及对其的评价建议［10］。周超（2020）从合理化、高级化、生态化、科技化四个方面对产业结构优化水平进行评价，并将生态环境建设等方面指标纳入产业结构优化评价中，指出生态化产业是河南产业结构优化的必然选择［11］。余倩倩（2020）将产业结构优化与绿色发展相结合构成评价体系，利用全要素生产率等方法，得出生态环境随着产业结构升级不断改善［12］。

综上所述，一部分学者将低碳、“双碳”目标等作为产业结构优化的限制指标，研究产业结构优化或者产业结构如何调整。另一部分学者则在原有传统的产业结构优化合理化与高级化两个方面，加入新的有关低碳或者能耗相关的指标，对产业结构优化评价体系进行创新。由于“双碳”目标的提出使得碳排放成为了限制性指标，所以本文更倾向于第一类文献，将“双碳”作为前提，现状分析与计量分析相结合。

2 河南省产业结构与碳排放现状分析

本文根据近三年来《中国统计年鉴》中全国各地区生产总值汇总表，得出河南省近三年来生产总值保持在50 000 亿～60 000 亿元区间。为进一步了解河南的产业结构、碳排放总量及强度变化现状，选择全国其他各省经济总量在50 000亿～60 000 亿元区间、区位条件、自然资源、经济基础等方面与河南省相近的省区（湖北、四川），进行横向比较。同时，本着客观性分析，采用了《中国统计年鉴》、中国碳核算数据库（CEADs）中碳排放总量和强度等有关数据。

2.1 河南省三次产业结构变化

从图1 看，河南、四川、湖北三省份产业结构从“二、三、一”向“三、二、一”形态过渡。从第一产业占比来看，三省份相差并不大，在2%～3%之间。这也间接说明了第一产业不是造成三省份碳排放差异的主要原因，同时根据后文对产业碳排放分析，也可以得出第一产业对河南省碳排放的影响不是主要方面。从第二产业看，虽河南省、四川省和湖北省第二产业占比总体呈下降趋势，但河南省下降幅度在三省份中为最小，且近10年来河南省第二产业占比在三者当中一直处于同期最高。河南省与其他两省份在第二产业上的差异有可能为三省份碳排放差异较大的主要原因。并且根据碳排放主要集中于第二产业的碳排放定义，同时后文分析得出，第二产业对河南省碳排放的影响是主要方面。从第三产业看，河南省第三产业相对于其他两省份对目前本省经济发展作用相对较弱。从第三产业占比上升幅度来看，河南省15.5%，四川11.6%，湖北10.3%。河南省第三产业占比上升幅度最大，说明河南省在积极转变发展方式，优化产业结构。

图1 2010-2019年河南、湖北、四川三次产业所占生产总值比重

综上所述，河南省产业结构向“三、二、一”结构过渡，在2018 年第三产业超过第二产业占比，但目前第三产业与第二产业之间差距较小，2019年第三产业占比增长和第一、二产业占比下降的速度放缓，向后工业化阶段过渡缓慢。在“双碳”目标下，河南省促进产业结构优化道路漫长。

2.2 河南省碳排放总量及强度变化分析

2.2.1 河南省碳排放量份额先上升后下降

碳排放是指煤炭、天然气、石油等化石能源燃烧活动和工业生产过程以及土地利用、土地利用变化与林业活动产生的温室气体排放。1997 年以来，河南省碳排放量所占份额先上升后下降，总体呈下降趋势，变化幅度在2%之间。在2019 年达到最小值，为3.78%(见图2)［5］。近年河南省生产总值占全国的比重为5.5%左右，人口占全国的比重为7%左右，明显低于河南省碳排放份额。因此，在减少碳排放，实现“双碳”目标方面，河南省做出了巨大贡献。

图2 1997-2019年河南碳排放量占全国份额变化情况

2.2.2 河南省碳排放规模整体呈扩大趋势，2011 年后出现波动回落

从图3 三省各自碳排放总量变化情况来看，河南省碳排放总量呈先上升后下降趋势。经济快速增长也促使河南省2011 年碳排放总量达到往年最大值。河南省碳排放在2011年之后呈下降趋势，同时在2015 年至2017 年出现小幅度回升。《2012 年河南省污染防治工作要点》、审议并通过河南省地质环境保护条例法规以及制定河南省减少污染物排放条例，从法律法规层面上促使2012 年及以后河南省碳排放总量得到控制并下降。湖北和四川两个省份碳排放总量呈先上升后下降再回升趋势，在2011 年和2014 年分别达到最大值321.88 百万t和298.40 百万t，并在2016 年后和2017 年后分别出现小幅度回升。在“十二五”规划中指出要坚持保护环境，树立绿色、低碳发展理念，在“十三五”规划中强调把生态环境保护放在更加突出位置，两个五年规划理念不断指导实践，也成为了三省份碳排放总量在2011年和2014年达到最大值之后呈下降趋势，这一变化情况的政治因素。

图3 1997-2019年河南、湖北、四川碳排放总量变化

2.2.3 河南省碳排放强度呈下降趋势，与对比省份存在差距

碳排放强度是指单位生产总值产生的碳排放量，主要用于衡量能源利用质量和碳排放效率，也反映了一个国家或地区碳排放量与经济发展之间的关系，是量化减排目标的重要指标。从图4 总体来看，三省份碳排放强度在1997-2019 年期间总体呈下降趋势，但河南省因碳排放总量远高于湖北和四川两省份，甚至在2010-2017 年除2012 年以外，成为其他两省碳排放总量的2倍多。虽然河南往年生产总值高于其他两省份，但在1997-2019 年期间河南为其他两省的1.4 倍左右，出现1.5 倍情况较少，并从未大于1.6 倍，这显然并不足以弥补河南省碳排放总量给碳排放强度带来的影响，所以使得2005-2019年河南省碳排放强度位于第一。

图4 1997-2019年河南、湖北、四川碳排放强度变化

3 河南省产业结构与碳排放关系分析

由于相关文献已经证实，产业结构是造成碳排放差异的重要因素，因此分析河南省产业结构与碳排放关系，有助于在“双碳”目标下实现产业结构调整和优化的目标。

3.1 河南省产业结构与碳排放

河南省三大产业中，第二产业是碳排放量最多的产业，也是碳排放强度最高的产业，第二产业碳排放约达到386.96 百万t，该值分别为第一产业和第三产业的59.44 倍和9.78 倍（见表1）。河南省第三产业在总产值贡献和碳排放方面都要优于第二产业。河南省第二产业碳减排将会是实现“双碳”目标的主要方面，同时第二产业技术升级、节能减排与第三产业加快发展是在“双碳”目标下，实现产业结构优化的途径。

表1 2019 年河南省行业结构与碳排放特征

3.2 河南省第二产业与碳排放

在河南省第二产业内部中，制造业利润总额份额最大，但2018 年与2019 年两年的增长率为-26.68%和-12.39%，其发展潜力有待挖掘（见表2）。但从碳排放角度看，制造业的碳排放强度位于采矿业、电力、热力、燃气及水生产和供应业和建筑业之后，将成为“双碳”目标下，第二产业优化结构的突破点。电力、热力、燃气及水生产和供应业碳排放总量和强度最高，其碳排放达到了制造业的2.24倍，也是三次产业的所有门类中碳排放总量和强度最大的行业。但在第二产业内部，其利润总额仅高于采矿业，内部结构亟待转型升级。电力、热力、燃气及水生产和供应业将会是实现“双碳”目标的主攻方向和产业转型升级的重要方面。

表2 2019 年河南省第二产业与碳排放特征

3.3 河南省电力、热力、燃气及水生产和供应业结构与碳排放

电力、热力、燃气及水生产和供应业是河南省碳排放总量和强度最高的行业门类。 该门类内的电力、热力生产和供应业占据其利润总额和碳排放的主要部分。该行业利润总额是燃气生产和供应业的1. 24 倍，水的生产和供应业的4.66 倍，并且该行业碳排放达到了燃气生产和供应业的8.35 倍，甚至水的生产和供应业的79 596.43 倍（见表3），说明在电力、热力、燃气及水生产和供应业中，电力、热力生产和供应业占据主导地位。电力生产规模是形成河南省碳排放规模的主要原因，2021年全年规模以上工业发电量2 813.13 亿kWh，其中，火电发电量2 447.29 亿kWh，占规模以上工业发电量87%。火电发电为发展提供了有力支撑，但同时火电发电也伴随着大量CO2等污染气体的排放，促使了电力、热力、燃气及水生产和供应业成为河南省碳排放总量和强度最高的门类。

表3 2019 年河南省电力、热力、燃气及水生产和供应业结构与碳排放特征

4 碳排放与产业结构优化实证研究

4.1 模型构建与数据处理

4.1.1 模型构建

20 世纪70 年代，埃尔利希(Ehrlich)等人提出环境负荷模型，并确定为如下公式(IPAT 模型)［6］:

其中，I 表示环境负荷，P 表示人口规模，A 表示经济水平，T 表示技术水平。为了消除量纲影响并使时间序列数据更具稳定性，建立如下双对数的IPAT 模型进行实证研究，其中用Y（碳排放增长率）来表示I；因X1(工业产值增长率)、X2(建筑业产值增长率)、X3(第三产业增长率)更能反映经济水平以及出于这三个指标与碳排放相关度较高，所以通过熵值法计算出各自权重来综合表示A；X4(环保投资额增长率)来表示T；因主要分析产业结构与碳排放之间关系，所以人口规模假设保持不变，增长率为0；μ为随机误差项。建立如下模型:

4.1.2 数据处理

本文根据2004-2019 年《统计年鉴》以及中国碳核算数据库数据找出碳排放总量、工业生产总值、建筑业生产总值、第三产业生产总值、环境污染治理投资总额等数据（见表4），计算出2004-2019年碳排放增长率、工业产值增长率、建筑业产值增长率、第三产业增长率、环保投资额增长率（见表5）。同时，由于环境污染治理投资总额2018 年和2019年数据缺失，其2018年和2019年增长率按2017年增长率进行估计。能源消费增长率数据作为稳健性检验中的碳排放总量增长率的替换变量，以检验其模型稳健性，在此进行列示。

表4 2003-2019年碳排放总量、环境污染治理投资总额及各项产值情况

表5 各项指标增长率

对于表示经济水平的三个指标通过极值处理法进行无量纲化，之后通过熵值法得出三个指标各自权重。

1）进行无量纲化［13］

正向指标：

式（3）中：max(xij)和min(xij)分别表示2004-2019 年第j 个指标观测值中的最大值和最小值。由于三个指标均为正向指标，在此并未列出负向指标处理方法。

2）计算第j项指标的熵值

式（4）中n=16。

3）计算每个指标的权重wij

通过上述数据和计算得出经济水平的三个指标各自权重如表6［14］。

表6 构建指标体系

4.2 基准模型回归结果分析

根据表7得出稳健标准误回归结果如下：

表7 基准模型回归结果

从表7 中可以得到以下结果：工业增长率对碳排放总量增长率的影响系数为1.567，在10%的水平上显著，工业增长率对碳排放总量增长率存在显著的正向作用；建筑业增长率对碳排放的影响系数为1.071，在15%的水平上显著；从其系数来看，建筑业对碳排放的影响低于工业对碳排放的影响，这也符合上文分析得出的工业碳排放最高的结论；第三产业增长率对碳排放的影响系数为-1.034，对碳排放总量增长率存在负向作用；环境污染治理投资增加率对碳排放的影响系数为-0.03，对碳排放总量增长率存在负向作用。

综上所述，发展第三产业和提升环境污染治理投资额有利于实现“双碳”目标。工业发展和建筑业发展对碳减排具有抑制作用。

4.3 实证结果分析

对模型进行相关性检验、模型设定偏误检验、异方差检验、序列相关性检验，得出不存在多重共线性、模型无设定偏误、无异方差性、无序列相关性，检验结果见表8、表9。

表8 相关性检验结果

表9 检验结果

4.4 稳健性检验

为了检验结果的稳健性，进一步将碳排放总量增长率替换为能源消费增长率来衡量环境负荷程度，进行基准回归，其结果见表10。从表10 中可以得到以下结果：工业增长率和建筑业增长率对能源消费增长率存在正向作用，第三产业增长率对能源消费增长率存在负向作用。环境污染治理投资增加率对能源消费增长率依据存在负向影响，其结果与表7基本一致，说明上文实证分析结果是稳健的，并适应实际变化的。

表10 替换被解释变量回归结果

5 结论与建议

近年来，河南省碳排放总量占全国比重稳步下降，但作为人口大省伴随着经济发展必然会面临总量下降缓慢情况，这是实现2030 年碳达峰和2060年碳中和目标必然要克服的问题。本文从以上分析中可以得出以下结论:制造业其利润总额高，碳排放方面低于电力、热力、燃气及水生产和供应业，其将作为第二产业在“双碳”背景下，实现产业发展的突破口；电力、热力、燃气及水生产和供应业占据了碳排放总量的主要部分，其将会是主攻方向和产业转型升级的重要方面；在“双碳”目标下，第三产业发展将是产业结构优化的重要方向。因此，为在实现“双碳”目标下，推动河南省产业结构优化升级，本文提出以下建议：

1）大力推进河南省制造业发展，发展先进制造业和战略性新兴产业

通过大力发展先进制造业和战略性新兴产业对传统资源型产业进行置换，从而在实现“双碳”目标下，优化河南省产业结构［5］。要推进产业数字化，对制造业进行全方位、全角度、全链条改造，推动制造业走向数字化、网络化、智能化。也要推进数字产业化，全面部署新一代通信网络基础设施，培育壮大人工智能、大数据、网络安全等新兴数字产业，顺应世界经济数字化发展大势，催生经济发展新动能［15］。

2）加快发展清洁可再生电力产业，对火电发电产业进行技术改革

完善能源消耗总量和强度调控，重点控制化石能源消费。推进煤炭清洁高效利用，提高节能减排技术普及度，在生产和排污方面做到高附加值，低排放，低污染，由减量化处理逐步转变为资源化、高值化、规模化利用，使之产生更大的社会和经济效益。加快光伏发电、风力发电等新能源开发建设步伐，通过技术创新等措施增强发电的稳定性，对煤炭、石油等能源进行逐步替换。

3）第三产业发展显著优化了河南省碳排放结构

产业结构优化可倾向于扶持第三产业的发展，从而逐步替代第二产业中落后行业［16-17］。加大对生产性服务业发展的推进力度，使其在壮大第三产业力量的同时，助力先进制造业的发展。以供应链管理延伸为例，通过发展现代物流融合制造，一方面推动物流全流程数字化发展，另一方面积极搭建制造企业和物流企业对接平台，创新供应链协同模式，推进物流设施和制造服务全流程绿色化、智能化、一体化提升改造［18-20］。在推动“双碳”目标实现的过程中，使得现代服务业和先进制造业在相融相长的路径加速发展，同时促进第二、三产业的相互融合发展［21］。