德國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對低碳轉(zhuǎn)型的促進意義論文
低碳經(jīng)濟不僅是減少溫室氣體排放，更是經(jīng)濟發(fā)展模式、能源消費方式和人類生活方式的一次新變革[1].產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷是經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的必然，轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也常常作為發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要政策。在發(fā)達國家中，德國較早開始發(fā)展低碳經(jīng)濟，也取得了顯著成效[2].和大多數(shù)發(fā)達國家不同，盡管第二產(chǎn)業(yè)是相對高碳的產(chǎn)業(yè)，但德國在低碳經(jīng)濟發(fā)展的同時保持了較高比重的第二產(chǎn)業(yè)，維持著制造業(yè)大國的地位，實現(xiàn)了發(fā)展實體經(jīng)濟與低碳轉(zhuǎn)型的雙成功，也 使 得 德 國 較 好 地 抵 御 了2008年 國 際 金 融 危機[3 - 4].因此以德國為例，通過從產(chǎn)業(yè)變遷的角度探究德國低碳經(jīng)濟發(fā)展，不僅是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷與低碳經(jīng)濟發(fā)展理論關系的實證研究，也對我國在低碳轉(zhuǎn)型過程中保持國家競爭力、防止產(chǎn)業(yè)空心化有較強的借鑒意義。
1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷與低碳經(jīng)濟發(fā)展的理論關系
在2003年《能源白皮書： 我們的能源未來---創(chuàng)造低碳經(jīng)濟》中，英國以官方文件形式首次提出要創(chuàng)造低碳經(jīng)濟[5].大體上可以認為低碳經(jīng)濟是在可持續(xù)發(fā)展理念指導下，盡可能減少煤炭、石油等高碳能源的消耗，降低二氧化碳為主的溫室氣體排放，以實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的經(jīng)濟發(fā)展模式[6 - 8].在理論上，低碳經(jīng)濟作為一種經(jīng)濟發(fā)展模式，與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷有著密切的聯(lián)系。
不同產(chǎn)業(yè)所需要的生產(chǎn)要素投入產(chǎn)出不同，在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢棄物規(guī)模也相去甚遠。國民經(jīng)濟中產(chǎn)業(yè)構(gòu)成、三次產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的行業(yè)構(gòu)成對一個經(jīng)濟體的資源配置效率和污染物排放規(guī)模起著決定性作用[9].產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化對低碳經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生影響，主要體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的過程中，經(jīng)濟發(fā)展出現(xiàn)碳排放與經(jīng)濟增長脫鉤的現(xiàn)象，反映 為“環(huán) 境 庫 茲 尼 茨 曲 線”（Environmental KuznetsCurve,簡稱EKC） 規(guī)律[10].
在發(fā)達國家中，德國在二戰(zhàn)后產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變遷，碳排放趨勢也吻合EKC規(guī)律，較為成功地實現(xiàn)了低碳轉(zhuǎn)型[11].國內(nèi)外學者從多個角度探討德國低碳轉(zhuǎn)型的原因，認為對低碳發(fā)展的戰(zhàn)略性重視、社會性共識、較為完善的政策法律體系、高新技術(shù)發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變等多個因素共同推進了德國的低碳轉(zhuǎn)型，其中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷在德國低碳轉(zhuǎn)型的進程中起到了重要作用[12 - 14].
2 德國低碳經(jīng)濟發(fā)展： 與主要發(fā)達國家的比較
近年來，發(fā)達國家普遍經(jīng)歷了經(jīng)濟增長而碳排放下降的“脫鉤”型發(fā)展過程[15],這一趨勢符合EKC的規(guī)律，其中德國的“倒U型”曲線最為典型�？傮w上，主要發(fā)達國家二氧化碳排放總量從工業(yè)革命時期開始快速增加，而自20世紀80年代以來，開始減緩并有所下降。單位GDP碳排放是表征一個國家經(jīng)濟效率的重要指標。二戰(zhàn)后，隨著經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變以及核能、太陽能、風能、水能等零碳能源的使用，主要發(fā)達國家單位GDP二氧化碳排放持續(xù)下降且逐漸趨同。
分析結(jié)果顯示，為展示長期趨勢，本文選取了著名經(jīng)濟史學家Angus Maddison數(shù)據(jù)庫作為基礎經(jīng)濟和人口數(shù)據(jù)庫，美國橡樹嶺國家實驗室ORNL數(shù)據(jù)庫作為基礎二氧化碳排放數(shù)據(jù)庫； 近期的社會發(fā)展數(shù)據(jù)采用世界銀行、歐盟統(tǒng)計局數(shù)據(jù)庫，全口徑溫室氣體排放數(shù)據(jù)采用《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UNFCCC） 數(shù)據(jù)庫。德國低碳經(jīng)濟的發(fā)展與其他主要發(fā)達國家相比，既有以上共性，也有所不同。德國于19世紀50、60年代實現(xiàn)由農(nóng)業(yè)國至工業(yè)國的轉(zhuǎn)變，在1870 - 1944年之間經(jīng)濟總量增長5. 9倍，碳排放增長了7. 8倍。其后德國經(jīng)歷了第二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)敗，1944年到1947年，GDP大幅下降了62%,二氧化碳排放量也顯著下降。1949年，德國分裂為前聯(lián)邦德國（ 西德）和前民主德國（ 東德） ,1950 - 20世紀70年代，西德和東德經(jīng)濟恢復的同時，碳排放也分別以4%和3%的年均增長率不斷增加，高于同期其他發(fā)達國家碳排放的增長。20世紀70年代后期，西德開始進入“后工業(yè)化”時期，技術(shù)進步取代投資成為經(jīng)濟發(fā)展的主要驅(qū)動力，在GDP不斷增長的同時碳排放總量基本維持不變，而東德的經(jīng)濟發(fā)展方式仍以投資驅(qū)動為主，二氧化碳排放量維持不變甚至略有上升。1990年兩德合并以來直到2007年，德國GDP持續(xù)增長的同時二氧化碳排放量緩慢下降，其第二產(chǎn)業(yè)比重與其他主要發(fā)達國家相比一直保持較高水平，且在21世紀初其他主要發(fā)達國家繼續(xù)去工業(yè)化的時期，德國的第二產(chǎn)業(yè)比重大致保持不變甚至略有上升，德國單位GDP的二氧化碳排放在主要發(fā)達國家中處于較高水平。
總之，20世紀70年代以前，隨著工業(yè)化進程的不斷加深，德國及主要發(fā)達國家的CO2排放量不斷增加，之后隨著經(jīng)濟發(fā)展的驅(qū)動力由投資轉(zhuǎn)為技術(shù)進步，第二產(chǎn)業(yè)比重的不斷下降，CO2排放量上升趨勢變緩，從20世紀90年代以來開始下降。而與主要發(fā)達國家相比，德國在發(fā)展低碳經(jīng)濟過程中保持了相對較高的第二產(chǎn)業(yè)比重。
3 德國三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對低碳轉(zhuǎn)型的貢獻
20世紀90年代以來，德國的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)呈現(xiàn)明顯“后工業(yè)化”特征，自1995 - 2013年，德國的GDP總量增加了28%,而其三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)總體變化不明顯。盡管在2008年受到金融危機的影響，第二產(chǎn)業(yè)占比明顯下降，但之后隨著“歐洲再工業(yè)化”,德國“工業(yè)4. 0”戰(zhàn)略的提出，德國的第二產(chǎn)業(yè)占比已經(jīng)恢復到危機前的水平。
德國第二產(chǎn)業(yè)直接排放的溫室氣體在1991 - 2012年期間占全國排放量的比例維持在約60%,如圖1a所示。然而第二產(chǎn)業(yè)中電力與熱力行業(yè)的溫室氣體排放存在特殊性，與其他能源不同，盡管電力與熱力在消費時不產(chǎn)生溫室氣體排放，但在用化石能源發(fā)電和供熱的生產(chǎn)過程中會排放大量溫室氣體。在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UNFCCC） 以及德國能源平衡表的統(tǒng)計體系中，電、熱生產(chǎn)過程中排放的溫室氣體量全部計入電力和熱力生產(chǎn)部門，使得該部門的溫室氣體排放占到全國總排放的30%到40%,而消費電、熱的各經(jīng)濟部門對環(huán)境的影響隨之被低估。為更好地分析各部門對環(huán)境產(chǎn)生的實際影響效果，應該將電、熱生產(chǎn)部門的溫室氣體排放，根據(jù)各部門電力和熱力使用量占總電力和熱力消費量的比例，分解到各電、熱使用部門。由于國家排放清單數(shù)據(jù)中未將熱力部門數(shù)據(jù)單列，故此處只根據(jù)各部門對電力使用情況將溫室氣體排放進行處理。輸電過程中的電力損耗以及向國外出口電力，均計為電力生產(chǎn)部門本身的消費。德國各部門的溫室氣體排放，以及考慮電熱消費間接排放后的總排放量如圖1a所示。分解后第二產(chǎn)業(yè)溫室氣體排放量明顯下降，但仍然是排放量最高的部門，而第三產(chǎn)業(yè)和居民部門的溫室氣體總排放較直接排放明顯增加。從1991 - 2012年，各部門的溫室氣體總排放量整體呈下降趨勢，但第三產(chǎn)業(yè)變化不明顯，第二產(chǎn)業(yè)總排放量年均降幅達2. 5%,排放下降量占全國總下降量的61. 3% .
從單位GDP的溫室氣體排放來看，如圖1b所示，1991 - 2012年，德國整體單位GDP的溫室氣體排放從0. 464kg /美元（2005年不變價，下同） 下降到0. 289kg /美元，年均降幅為4. 2%,第三產(chǎn)業(yè)單位增加值溫室氣體排放由0. 143kg/美元下降到0. 089kg/美元； 第二產(chǎn)業(yè)單位增加值排放則由0. 577kg/美元下降到2012年的0. 397kg/美元。雖然降幅略低于第三產(chǎn)業(yè)和總體水平，但第二產(chǎn)業(yè)單位增加值排放下降量是最大的。
總體來看，20世紀90年代以來德國實現(xiàn)了在維持第二產(chǎn)業(yè)比重幾乎不變的情況下，經(jīng)濟增長與溫室氣體排放下降的低碳轉(zhuǎn)型。由于第一產(chǎn)業(yè)對德國經(jīng)濟和溫室氣體排放的貢獻已經(jīng)很小，而第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重和單位增加值溫室氣體排放變化很小，居民部門消費所排放的溫室氣體也幾乎未變，因此占溫室氣體排放量比重較大的第二產(chǎn)業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型，對德國低碳經(jīng)濟的發(fā)展起到了很大的推動作用。
4 德國工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)變化對低碳轉(zhuǎn)型的貢獻
為了深入研究工業(yè)部門內(nèi)部行業(yè)結(jié)構(gòu)變化對德國低碳轉(zhuǎn)型的貢獻，本節(jié)比較分析了德國工業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)的變化和相應的碳排放變化趨勢。世界投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)庫（WIOD,2015） 提供了1995 - 2009年德國投入產(chǎn)出表和環(huán)境數(shù)據(jù)庫，此處根據(jù)歐盟統(tǒng)計局（Eurostat） 中提供的各部門當年價歐元和2005年不變價歐元的數(shù)據(jù)，以及各年份歐元、美元匯率數(shù)據(jù)，將WIOD數(shù)據(jù)庫中的各行業(yè)增加值的單位轉(zhuǎn)換為2005年不變價美元。將經(jīng)濟分為35產(chǎn)業(yè)，部門分類具有良好的對應性。其中工業(yè)分為17產(chǎn)業(yè)，分別為采礦業(yè)，食品生產(chǎn)、飲料和煙草業(yè)，紡織業(yè)，皮革業(yè)，木材加工業(yè)，造紙、印刷業(yè)，石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，化學工業(yè)，橡膠、塑料制品業(yè)，其它非金屬礦物制造業(yè)，基礎金屬冶煉及壓延加工業(yè)，機械設備業(yè)，電氣機械及器材制造業(yè)，交通運輸設備制造業(yè)，其它制造業(yè)，電力、燃氣的生產(chǎn)供應業(yè)，建筑業(yè)。電熱生產(chǎn)部門的二氧化碳排放按照電力消費量分解到各行業(yè)。由于WIOD沒有單獨列出熱力的使用情況，故將電熱部門排放量按照電力使用分解到各使用部門。2008年金融危機對德國經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了較大的外生沖擊，故本節(jié)以2007年為分界點，分別探究危機前后工業(yè)結(jié)構(gòu)變遷對低碳轉(zhuǎn)型的貢獻。
整體來看，從1995 - 2007年，德國工業(yè)部門的二氧化碳排放量盡管在少數(shù)年份略有上升，但總體下降了0. 16億噸，降幅為3. 9%,單位增加值二氧化碳排放下降了0. 08kg /美元，降幅達到16. 1%,呈現(xiàn)低碳發(fā)展的趨勢。2008 - 2009年，由于受到全球金融危機的影響，工業(yè)部門在增加值規(guī)模迅速下降的情況下，二氧化碳排放量也呈現(xiàn)加速下降趨勢，而單位增加值二氧化碳排放卻上升了0. 02kg /美元。
從產(chǎn)業(yè)看，1995年碳排放強度最高的五個行業(yè)依次為石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，其它非金屬礦物制造業(yè)，采礦業(yè)，化學工業(yè)，基礎金屬冶煉及壓延加工業(yè)，都屬于傳統(tǒng)的“兩高一資”產(chǎn)業(yè)，五個行業(yè)總排放量占到工業(yè)部門排放量的60%以上。從排放量變化情況來看，從1995 - 2007期間，16個工業(yè)行業(yè)中有8個行業(yè)實現(xiàn)了排放量下降，排放量下降最多的三個行業(yè)是非金屬礦物制造業(yè)、采礦業(yè)、化學工業(yè)，下降量占總下降量的61. 2% .由于金融危機的影響，2009年德國工業(yè)所有行業(yè)，除其他制造業(yè)外，其排放量均有不同程度下降。
對一個行業(yè)而言，影響二氧化碳排放量的因素可以分為規(guī)模因素和技術(shù)因素，前者以增加值來衡量，后者以碳排放強度來衡量，數(shù)學方式可以表達為CO2= GDP*CO2/GDP,即C = G* I,考慮時間因素，可以寫為Ct= Gt* It.等式兩邊取自然對數(shù)可以得到：
In Ct= In Gt+ In It （1）
其中，Ct、Gt、It分別表示為t期的二氧化碳排放量、增加值和二氧化碳排放強度，以C0、G0和I0分別表示基期的二氧化碳排放量、增加值和二氧化碳排放強度，c、g、i分別表示上述參數(shù)在參考年和目標年之間的年均增長倍數(shù)，可以得到
Ct= C0* ct、Gt= G0* gt、It= I0* it （2）
將（2） 式帶入（1） 式，得到
In（C0* ct）= In（G0* gt）+ In（I0* it） （3）
又因為In C0= In G0+ In I0,可得
Inc = Ing + Ini （4）
即二氧化碳排放總量的年均增長倍數(shù)自然對數(shù)值等于增加值和二氧化碳排放強度的年均增長倍數(shù)自然對數(shù)值之和。根據(jù)此恒等關系，可以對影響工業(yè)部門各行業(yè)二氧化碳排放的規(guī)模和技術(shù)因素進行分解。其中，年均倍數(shù)的自然對數(shù)的絕對值越大，表示變化倍數(shù)越大，大于0時，意味著t期較基期有所上升，小于0時，意味著t期較基期有所下降。
由于每個行業(yè)本身特性不同，生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響也是不同的。稱單位增加值二氧化碳排放高于工業(yè)部門總體的產(chǎn)業(yè)為“高碳產(chǎn)業(yè)”,否則為“低碳產(chǎn)業(yè)”.工業(yè)部門中高碳和低碳產(chǎn)業(yè)的構(gòu)成和排放強度大小的變化，將決定工業(yè)部門整體二氧化碳排放量的變化，而規(guī)模因素和技術(shù)因素又將推動高碳和低碳產(chǎn)業(yè)的構(gòu)成和碳排放強度的變化。
規(guī)模因素和技術(shù)因素共同推動著德國的低碳轉(zhuǎn)型，但在1995 - 2007年、2007 - 2009年兩個階段，德國工業(yè)部門碳排放量下降的主要推動因素是不同的。1995 - 2007年，碳排放量下降由規(guī)模因素和技術(shù)因素共同推動，17個行業(yè)中有8個行業(yè)實現(xiàn)了二氧化碳排放量的下降，其中其它非金屬礦物制造業(yè)、采礦業(yè)等共計5個行業(yè)主要是由規(guī)模因素推動的，即從表2看，增加值年均倍數(shù)的自然對數(shù)為負，而二氧化碳排放強度年均倍數(shù)的自然對數(shù)為正； 化學工業(yè)和交通運輸設備業(yè)主要是由技術(shù)因素推動的； 紡織業(yè)和皮革業(yè)的排放量下降是兩個因素共同推動的結(jié)果。2007 - 2009年，碳排放的下降主要是由規(guī)模因素推動的，17個行業(yè)中有16個行業(yè)實現(xiàn)了二氧化碳排放量的下降，其中石油加工、采礦業(yè)等11個行業(yè)主要是由規(guī)模因素推動的，電氣機械及器材制造業(yè)、紡織業(yè)等5個行業(yè)是由規(guī)模因素和技術(shù)因素共同推動的，僅有電力、燃氣的生產(chǎn)供應業(yè)主要由技術(shù)因素推動。
表面上，總體碳排放強度的下降和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中高碳、低碳產(chǎn)業(yè)增加值比重的變化是促進德國工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的直接原因，但實際上這是德國社會經(jīng)濟中各種力量共同推動的結(jié)果。從發(fā)展階段來看，已經(jīng)處于后工業(yè)化時期的德國，基礎設施建設需求降低，與之原材料生產(chǎn)相關的普通鋼鐵、水泥等行業(yè)規(guī)模收縮； 而后工業(yè)化時期的創(chuàng)新驅(qū)動特征，有利于發(fā)展低污染、高附加值的新興產(chǎn)業(yè)。從國家戰(zhàn)略來看，德國十分重視低碳經(jīng)濟的發(fā)展，將發(fā)展低碳經(jīng)濟納入“2020高技術(shù)戰(zhàn)略”[17]、“德國國家能源效率行動計劃（EEAP）”[18]等國家戰(zhàn)略中； 從社會基礎來看，德國發(fā)達的.科學技術(shù)基礎、較高的國民素養(yǎng)和環(huán)保共識，促使其不斷進行技術(shù)研發(fā)，大力發(fā)展新能源汽車、智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)，在致力于提倡清潔生產(chǎn)、生活的同時形成一個有競爭力的環(huán)保產(chǎn)業(yè)，保證了德國制造業(yè)產(chǎn)品的不斷更新升級，以此在國際高端市場中長期保持較高的競爭力。同時德國十分重視太陽能、風能等非化石能源技術(shù)的研發(fā)、生產(chǎn)與應用，能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，既是導致工業(yè)部門各行業(yè)碳排放下降的技術(shù)因素的一部分，也進一步保障了德國在低碳轉(zhuǎn)型過程中工業(yè)的競爭力。
5 德國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷對中國發(fā)展低碳經(jīng)濟的啟示
不同發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對低碳經(jīng)濟發(fā)展的貢獻不同。從長期來看，在工業(yè)化向后工業(yè)化轉(zhuǎn)變的過程中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對低碳經(jīng)濟的貢獻主要通過碳排放強度較小的第三產(chǎn)業(yè)比重提高來推動。在此期間，盡管經(jīng)濟規(guī)模不斷擴大的過程中，碳排放總量仍然在不斷上升，但碳排放強度已在不斷下降。當經(jīng)濟進入后工業(yè)化時期，第三產(chǎn)業(yè)成為經(jīng)濟中占比最大的產(chǎn)業(yè)，三次產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，此時三次產(chǎn)業(yè)內(nèi)部，尤其是第二產(chǎn)業(yè)內(nèi)部高碳、低碳產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和技術(shù)的調(diào)整成為低碳經(jīng)濟發(fā)展的主要推動力。在這一時期，碳排放強度下降的同時碳排放總量也逐漸下降。
我國的工業(yè)化總體上處于中期階段，但已出現(xiàn)向后期階段過渡的明顯階段性變化，這意味著經(jīng)濟發(fā)展的驅(qū)動因素將發(fā)生改變[16].在過渡時期，第三產(chǎn)業(yè)比重還沒有達到穩(wěn)定峰值，相對低碳的第三產(chǎn)業(yè)比重的增加仍將是這一時期推動經(jīng)濟總體碳排放量和碳排放強度下降的主要動力。而從長遠國家戰(zhàn)略角度來看，隨著工業(yè)化進程的推進，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的比例趨于穩(wěn)定，二產(chǎn)、三產(chǎn)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級更應受到重視，技術(shù)進步和效率提升將會成為碳排放下降的核心動力。產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命，生產(chǎn)效率提升，節(jié)能技術(shù)、工藝的投入，積極發(fā)展低碳能源，是我國經(jīng)濟低碳、高效增長的必要途徑。
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