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　　内容提要:节能减排对经济发展的影响是复杂的。设计了一个基于方向性距离函数的动态行为分析模型来对中国工业从现在到新中国成立100周年之际节能减排的损失和收益进行模拟分析,找到了通向中国未来双赢发展的最优节能减排路径。在此路径下,节能减排一开始确实会造成较大潜在生产损失,但这种损失会逐年降低,最终将低于潜在产出增长,双赢可期;节能减排虽然在前期对技术进步有负面影响,但由于前期较高的技术效率以及后期技术进步的主导作用,中国工业全要素生产率在未来40年将会保持逐年平稳小幅增长的态势。本文的预测支持了环境治理可导致环境和经济双赢发展的环境波特假说。

　　关键词:工业,节能减排,环境治理,波特假说,双赢发展

　　一、引言

　　达成新气候公约和应对金融危机无疑是目前世界各国面临的两大棘手问题。为促成在2009年底的哥本哈根气候峰会上达成一份后京都时代温室气体减排的约束性方案,中国决定到2020年,二氧化碳排放强度比2005年下降40%—45%,并作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上也提出了中国的新节能减排计划,表明中国将大幅降低二氧化碳排放,增加森林面积,使用气候友好科技,在2020年前非化石能源占一次能源消费的比重达到15%。然而,谈判异常艰难,以美国为首的发达国家以担心减排会带来竞争力下降和失业等为借口,竭尽所能妄图颠覆此前达成的协议,推翻共同而有区别的原则,拒绝承担历史减排责任,最终导致了哥本哈根会议没能达成对发达国家有约束力的减排协议。

　　与此艰难谈判形成鲜明对比的是,美国等发达国家在最新的金融危机拯救计划中都不约而同地将新能源技术和低碳经济作为未来的经济发展方向。奥巴马上任不久就推出了以发展新能源为重要内容的“美国复苏与再投资计划”,并通过了一份温室气体减排法案《美国清洁能源安全法案》,努力发动新能源引擎,把低碳经济打造成新的经济增长点。英国2009年也发布了《英国低碳转换计划》国家战略白皮书。中国与这些发达国家相比在节能减排上毫不逊色。2004年和2005年中国已经分别颁布了《节能中长期专项规划》和《可再生能源法》。温家宝总理在哥本哈根峰会期间曾给出这样一组信息:中国是最早制定实施《应对气候变化国家方案》的发展中国家,是近年来节能减排力度最大的国家也是新能源和可再生能源增长速度最快的国家。根据汇丰银行的一个最新研究报告,在2008年底的4万亿人民币总刺激投资中,中国投入节能减排和生态工程、结构调整和技术改造等低碳项目的资金占到了38%,仅次于韩国81%和欧盟59%的低碳投入深度,高于位于第六的美国(12%);从绝对规模来看,中国的低碳投入更高居世界第一位,达到2210亿美元,是排在第二位的美国的两倍(Robinsetal.,2009)。

　　为什么各国在节能减排上对外和对内会采取两种截然不同的态度呢?其实各国很清楚,节能减排长期来讲不可避免,事关经济转型和未来新技术制高点之争;但是短期而言尤其在金融危机期间,节能减排又不可避免会消耗本来用于产出的有限资源,对经济增长和复苏带来负面影响,这让他们迟疑不决裹足不前。与此相似,学术界对节能减排的影响也存在两种完全相反的观点:环境波特假说认为节能减排能够带来双赢发展机会,即环境质量和生产率会同时得到提高,社会和经济目标都能够得到满足;而另一些研究者对此则提出批评,他们认为如果存在这样的双赢机会,就不需要由政府额外对企业施加节能减排成本。国内外不少文献都对节能减排的经济影响进行了专门研究。

　　中国目前是仅次于美国的第二大能源消耗国,其中,中美分别为全球第一和第二大煤炭消费国,大量的燃煤发电使得两国也成为了世界上温室气体排放量最大的两个国家,而且2007年中国的二氧化碳排放量超过了美国,这客观上使得中国在国际上面临的节能减排压力加大了。而随着科学发展观的提出,节能减排也已经成为中国经济结构调整和发展方式转变的内在要求。因此,认真分析节能减排对中国经济特别是对金融危机后实体经济的正反面影响,寻找未来几十年重要战略机遇期能够引致双赢发展的最优节能减排路径就是一个十分现实和紧迫的问题,这是本文研究的根本动机。改革开放后工业作为中国的主要实体经济部门平均消费了全国能源的80%,排放出全国二氧化碳的84%,到2008年这两个数据更上升到87%和96%,因此工业部门不可避免将成为节能减排的首要对象。然而中国已进入以重化工业快速发展为特征的工业化中期阶段,工业增长对能耗和排放密集型的重化工业的需求很大,可以想象节能减排对工业经济的负面影响也可能是最大的。因此,正确理解能源、环境与工业之间的关系对于理解中国整体经济走势变化具有重要意义。本文的研究对象将限制在中国工业部门的38个两位数行业,利用一个基于方向性距离函数(DirectionalDistanceFunction,DDF)扩展的动态行为分析模型来检验波特假说在中国的存在性,并预测从现在到新中国成立100周年之际中国工业分行业的节能减排最优路径和双赢发展前景。

　　二、文献综述

　　近20年来,能源、环境与经济之间的关系(即3E问题)始终是学者和决策者激烈讨论的话题。

　　传统经济学观点认为环境规制不可避免会增加厂商成本并侵蚀其国际竞争力。世界竞争战略之父波特教授等则认为这种基于新古典静态竞争模式的简单二分法并不恰当,利润最大化只在静态模型中方能实现,而在现实中竞争力模型应该是动态的,因为技术是不断变化的,创新和改进空间是无限的,加上信息不完全和厂商管理的无效率,最优决策实际上很难作出,只要厂商加强管理并改进技术,就会获得更大收益,因而环境规制的重点并不在过程而要看最后形成的结果。在动态条件下,环境质量提高与厂商生产率和竞争力增强的最终双赢发展是可能的。这些观点通常被称为环境波特假说(Porter,1991;PorterandvanderLinde,1995;AmbecandBarla,2002)。具体而言,高能耗、高排放实际上是某种形式经济浪费和资源无效运用的信号,正确设计的基于经济激励导向的严格环境规制从较长时期来看可以激发创新、促进节能减排技术或新能源技术的研发、改进生产无效性和提高投入生产率,最终部分或全部抵消短期执行环境政策的成本,甚至为厂商带来净收益,这是实现波特假说的创新补偿途径。进一步,在国际社会环境意识日益提高的情况下,厂商通过率先采取环境规制所要求的环境友好技术可以优先于其竞争者在国际市场中获得更多青睐和竞争力,这是实现波特假说的国际市场先动优势途径,也是创新补偿途径能够有效实施的前提。两种途径在动态模型中的联动使得环境规制能够给厂商带来绝对竞争优势。波特假说的提出者和支持者以大量案例来佐证该理论的正确,比如他们发现具有国际竞争力的厂商并不是因为使用了最便宜的生产投入或拥有较大的规模,而是企业本身具有不断创新和技术进步的能力。上世纪70年代中东石油危机对日本经济的影响也是最好的例证。当时能源价格跳跃式上涨导致日本经济出现大幅度衰退,但这同时也刺激了日本研发节能技术的动力,使得日本经济能够在相当长时期内保持增长和强大的世界竞争力。总之,环境波特假说的关键点在于打破新古典静态分析框架以引入动态的创新机制,当然,许多研究者(Palmeretal.,1995;Jaffeetal.,1995)批评波特假说,认为这是对有效市场假说的新古典主义理论的基本挑战,他们反问,为什么厂商自己不能够看到这种双赢机会呢?

　　国外与波特假说相关的实证研究很多。Mohr(2002)基于离散技术变化的“干中学”一般均衡框架推导得到了与波特假说一致的结论,该模型显示内生技术改变使得波特假说变得可行。Murty&Kumar(2003)发现厂商的技术效率随着环境规制强度的增加而增加,这支持了环境规制的波特假说。Beaumont&Tinch(2004)认为减排成本曲线是一个有效的环境治理方法,有助于厂商获得经济和环境的双赢局面或至少是赢平的前景。Cerin(2006)的研究支持了波特假说,他基于科斯的产权和交易成本理论发现了双赢发展的私人动机,不过公共支持对于产生这种动机是必须的。

　　Kuosmanenetal.(2009)利用环境成本收益分析(ECBA)方法研究了温室气体减排等环境政策对经济的影响。结论中性或相反的研究也有不少。Boyd&McClelland(1999)基于谢泼德投入距离函数来直接度量环境规制可能造成的效率损失,基本结论是对波特假说争论的两种观点都获得支持。

　　Xepapadeas&DeZeeuw(1999)把环境税形式的较严格的环境政策效应分解为生产率效应和利润—排放效应进行分析,指出尽管不能期待环境规制导致排放减少和利润增加的双赢情景,但某种折衷是可能达到的,比如生产率增加以及对利润的影响远小于减排量。Feichtingeretal.(2005)的研究在考虑非线性效应和学习效应的情况下拒绝波特假说。

　　国内相似的研究也不少。魏涛远和格罗姆斯洛德(2002)发现征收碳税将使中国经济状况恶化,但二氧化碳的排放量有所下降;从长远看,征收碳税的负面影响将会不断弱化。陈文颖等(2004)设计了6种二氧化碳减排情景,应用中国MARKAL-MACRO模型进行模拟分析,定量地描述了各种减排情景下对GDP影响的时间模式。王灿等(2005)利用可计算一般均衡(CGE)模型分析得出中国实施碳减排政策对GDP和就业有负面影响,但是有助于能源效率提高。蔡等(2008)发现二氧化碳库兹涅茨曲线的拐点远远晚于其他污染物,这说明中国二氧化碳减排需要一个长期的过程,不能一蹴而就。林伯强和何晓萍(2008)研究发现对油气开采行业征收20%以下的资源税对宏观经济的负面影响并不大。国务院发展研究中心课题组(2009)应用产权理论和外部性理论研究认为,如果各国排放权得到明确界定和严格保护,节能减排就会成为一种有利可图的行为,这将为低碳经济发展模式替代传统高能耗高排放发展模式提供强大动力。潘家华和陈迎(2009)则设计了一个不同于京都议定书但同时考虑了公平和可持续性的碳预算方案。张红凤等(2009)认为,严格而系统的环境规制政策可以改变环境库兹涅茨曲线的形状和拐点,使得在一个相对较低的污染水平以实现环境与经济的双赢发展。樊纲等(2010)研究发现中国约有20%左右的国内实际排放是由他国消费所致,而大部分发达国家如英国和法国等则相反,因此应根据最终消费来衡量各国碳排放责任。

　　如上所述,对波特假说正反两方面的观点进行实证检验的文献很多,但是似乎并没有得出一致性的结论,这可能与不同研究采用不同的分析数据、分析时期或者研究对象所处的经济治理体制甚至文化不同有关,但是缺乏一个合理的分析环境和经济联系的理论框架似乎是更主要的原因。比如通常使用的CGE模型更利于比较静态分析,其动态扩展在实证中使用还较少或较简单;参数化计量模型则受制于先验的方程形式和分布假定;环境成本收益分析首先需要对环境影响进行经济评估,这本身在技术上就富有挑战;基于产权、外部性和交易成本理论的分析对于量化环境规制的具体经济影响力不从心;传统的谢泼德距离函数则无法区分GDP和环境污染这两种产出的不同本质,如此等等。直到方向性距离函数(DDF)的出现才对GDP和污染进行既区分又联系的分析提供了一个合理的替代框架,DDF的设计恰好体现了波特假说中期望产出增加和非期望产出同时减少的思想,因此,DDF提供了检验波特假说的最合理方法。涂正革(2008)和王兵等(2008)曾利用标准DDF度量工业效率和生产率。本文根据Boydetal.(2002)的思想分别基于环境污染自由处置和弱处置这两种DDF来度量节能减排的潜在收益和产出损失以及节能减排过程中生产效率和技术进步如何此消彼长并最终对全要素生产率造成影响。本文在方向向量中引入了不同的节能减排路径,为了进行动态预测,同时又引入了时间滞后算子,这样就形成了一个基于标准DDF的扩展的动态行为分析模型,可以有效地对从现在到新中国成立100年之际的中国工业38个两位数行业节能减排的双赢发展前景进行预测。

　　三、研究方法

　　(一)节能减排路径设计

　　未来不同的节能减排路径方案对经济的影响是不同的(Leeetal.,2007;Kuosmanenetal.,2009)。本文设计了5种节能情景和9种二氧化碳减排路径,计45种可替代的政策组合,并评估它们对中国工业分行业潜在产出和生产率的不同影响,以寻找能够达到中国工业双赢发展的最优节能减排路径。

　　对节能方案的设计基于2006年中国“十一五”规划纲要提出的节能减排约束性指标,即2006—2010年期间单位GDP能耗降低20%。考虑到能源强度年均下降4%并不容易实现,在本文中,我选择单位工业总产值能耗年均降低3%这样一个幅度稍小的节能目标,基于未来中国工业产出年均增长可能达到4%、6%、8%、10%和12%这5种长期目标,计算能够达到该节能目标的相应能源消耗年均增长率分别为0.9%、2.8%、4.8%、6.7%和8.6%。根据陈诗一(2009)提供的中国工业在1981—2006年间工业总产值和能耗年均增长分别为11.2%和6%的数据,本文设定的未来产出和能耗增长目标适中或稍轻,基本可以实现。

　　对二氧化碳减排方案的设计则遵循循序渐进、由易到难的原则,以体现中国作为发展中国家发展仍然是第一要务的国情;减排是一个广义的概念,不一定排放绝对量下降了才是减排,只要实际排放量相对于通常情景(BaU)下降了就是减排,所以排放增长率下降也是一种合理的减排。

　　计算能源强度的分母可以使用GDP,也可以使用增加值。由于本文投入要素包括了中间投入品性质的能源消费,产出必须选择工业总产值,所以本文最终选择的是能耗和总产值组合来计算能源强度。所幸,这里不管是用工业总产值还是工业增加值作为分母来计算能源强度并不影响由能源强度和产出增长的变化率所计算出来的能源消费变化率数值。作者感谢审稿人对能源强度定义准确性的强调。

　　设计的9种减排路径所示,按照执行力度由轻到重的顺序分别为:(1)工业各行业二氧化碳排放由2009年的各自增长率线性均匀降低到2049年的零增长率,这与2009年8月17日发改委应对气候变化司司长苏伟首次提出的中国减排时间表(即到2050年排放达到峰值不再上升)相一致;(2)工业各行业排放由2009年各自增长率逐年降低到2039年的零增长率,在2039年排放达到峰值后再逐年降低到2049年减排率-1%的目标;(3)工业各行业排放由2009年各自增长率逐年降低到2029年的零增长率,然后再逐年降低到2049年减排率-1%的目标,减排路径2和3与2009年12月6日科技部部长万钢所预测的中国碳排放量将于2030年至2040年间达到峰值的时间点差不多;(4)工业各行业排放由2009年各自增长率逐年降低到2019年的零增长率,然后再逐年降低到2049年减排率-1%的目标;(5)工业各行业碳排放增长保持2009年各自增长率的一半;(6)工业各行业排放总量始终保持2009年的绝对水平,即未来维持零增长率;路径7-9维持固定的减排率,即每年在上年二氧化碳排放总量的基础上分别减排-1%、-5%和-10%。本文按徐嵩龄和沈可挺(2006)的研究把前4种减排路径称为发展型减排路径,后5种则称为强制型减排路径。

　　(二)动态行为分析模型

　　评估节能减排行为经济影响的动态行为分析模型(DynamicActivityAnalysisModel,DAAM),由笔者基于Chambersetal.(1996)和Chungetal.(1997)所提出的标准方向性距离函数(DDF)和行为分析模型(AAM)扩展而来。在本研究中,分析对象为38个两位数工业行业(i=1,2,…,38),预测时期跨度为t=2009,2010,…,2049计40年,每个行业有3种投入(j=1,2,3,即资本、劳动和能源)、1种期望产出(即工业总产值)和1类非期望产出(即二氧化碳排放)。

　　二氧化碳的两大排放源是化石燃料燃烧和工业生产过程排放。目前而言,中国的二氧化碳排放主要由化石燃料燃烧所导致即由一次能耗决定。但是,从增长速度来看,工业生产过程中二氧化碳排放的增长速度大大高于燃料燃烧二氧化碳的增长速度;从所占比例看,工业过程排放二氧化碳所占比例也在增大,而燃料燃烧二氧化碳比例在减少,因此,未来二氧化碳排放未必主要由一次能耗决定,这就使得本文对未来节能减排路径分开设计成为可能。审稿人对该问题的评论有助于的叙述更加严密。

　　这种自己也不想要的副产品,这时在现有期望产出基础上进一步的潜在产出增长就是最大的,其值等于距离函数值βf,也即ACOg的距离比,由于这种情景下能源和环境对产出并不形成制约,因此C点的生产是最有效的。然而现实中降低非期望产出不可能不花费代价,肯定要占用生产好产出的资源,导致在给定投入下降低好产出水平,因而这种降低坏产出的行为不是厂商自愿想做的,必须通过强制的环境治理来达到。所以与现实环境治理行为相对应的更现实的技术假定应该是弱处置的非期望产出,产出向量由A点投射到B点,这是文献中标准的DDF情形,其分析模型故而被称为环境治理下的(节能减排)行为分析模型。这时距离函数值βw就等于ABOg,这种潜在的期望产出增长是更多好产出和更少坏产出中间的一个折衷,必然要小于强处置所度量出的最大生产无效性所对应的最大潜在产出βf。因此,βw和βf之间的差异正好反映了由于可观察的自由处置的缺乏(更形象地说,由于环境治理所要求的节能减排行为)所引致的潜在生产损失。

　　如果在某一时点的当期产出基础上,该潜在产出损失的绝对值l小于潜在产出增长βw,则可以说,基于产出视角,节能减排行为导致了波特假说里双赢情景的发生;否则节能减排就不能达到双赢发展。本文将利用Boydetal.(2002)提出的这个方法通过比较强弱处置两种DDF值来度量节能减排行为的潜在产出损失大小,并寻找可以达到最小潜在损失的最优节能减排路径。本文的潜在损失度量也与F.reetal.(1989)和Boyd&McClelland(1999)介绍的产出损失度量相似。

　　2.动态行为分析模型

　　如上所述,DDF中标准方向向量形式为g=(y,-b),而DDF值β刻画的就是在现有产出水平(y,b)基础上好产出y和坏产出b同时增减的最大可能比例(b前的负号表示降低坏产出)。在本研究中,为了捕捉节能减排行为的动态效应,在上述标准方向向量中引入时期因素后重新定义产出的方向向量为gt=(yt,-bt)=[(1+u)yt-1,-(1+v)bt-1],这里u和v分别表示当期好坏产出在前一期基础上的变化率,可增可减(也即可正可负),在本研究中它们就等于在上一小节设计的不同节能减排路径所对应的工业总产值和二氧化碳排放在未来的变化率。与此相似,定义第j种投入向量的动态变化路径为xtj=(1+σj)xt-1j,σj为各自的变化率。其中,能源的变化率就等于上一小节设计的与工业总产值增长率配套的能耗增长率,它们的组合恰好能够保证能源强度年均降低3%的节能目标,而资本和劳动的未来变化率假定维持1981—2006年间各自的历史平均变化率不变。

　　3.曼奎斯特-鲁恩博格生产率指数

　　由于弱处置的方向性距离函数模拟的正是环境治理下的节能减排行为,因此还可以基于该距离函数值通过曼奎斯特-鲁恩博格生产率指数(Malmquist-LuenbergerProductivityIndex,MLPI)来度量考虑了能源和环境因素后的中国工业环境全要素生产率变化,并进一步将其分解为技术效率变化(MLECH)和技术进步变化(MLTCH)。该指数的计算原理与传统曼奎斯特生产率指数一致,这里省略其计算公式。所计算的生产率指数为环比发展指数形式,其值大于1,说明全要素生产率跨期得到了提高;其值小于1,说明生产率负增长;而生产率指数等于1说明生产率保持不变。对技术效率变化和技术进步率的解释同样如此。技术前沿面跨期可能发生移动,基于该前沿面计算的绝对效率值跨期不可比较,但是通过MLPI计算并分解的MLECH指数使得技术效率的跨期比较成为了可能。不同于前面的潜在产出视角,这里还将从生产率指数及其因子指数预测的角度来检验未来40年环境质量提高的同时生产率是否也得到了改善的环境波特假说。吴敬琏(2006)已指出,现代经济增长相对于早期经济增长已经不是靠要素积累,而要靠技术和效率提高来实现。涂正革和肖耿(2009)也发现了环境全要素生产率已成为中国工业高速增长和污染减少的核心动力。Peretto(2009)则指出技术进步必须成为评估能源和环境政策长期经济效果的重要因素。所以,技术、效率和生产率视角的双赢发展判断是必要的。

　　四、预测分析

　　利用陈诗一(2010)有关中国工业38个两位数行业在1980—2008年间的投入产出历史面板数据对2009—2049年间中国工业分行业是否获得双赢发展机会的环境波特假说进行检验。这些数据的行业归并、工业统计口径调整和价格平减原则在陈诗一(2009)和张军等(2009)中也有所叙述。具体而言,期望产出为工业总产值,非期望产出为二氧化碳排放,三种投入要素分别为利用永续盘存法根据固定资产原值和净值数据估算的资本存量、从业人员年平均数和一次能源消耗量。

　　2008年的截面数据为预测基准数。预测各行业未来投入产出水平的平均变化率为其历史几何平均数。

　　(一)不同节能减排路径的双赢发展前景模拟

　　报告了基于5种节能方案和9种减排路径所组成的45种节能减排路径下中国工业在整个预测期间潜在产出增长βw和潜在生产损失l的平均模拟结果以及相应的潜在产出损失净额。①该平均结果通过在所有行业基础上加权平均与整个时期上简单平均计算而得,权重为各行业的工业总产值份额。

　　看出,节能减排的潜在产出增长、潜在产出损失以及损失净额这三个重要指标的数值分布很有规律性。随着工业总产值年均增长率的提高,潜在产出增长幅度是逐步下降的,由4%工业总产值增长组的73%降至10%增长组的60%多一点。可见,工业的较快发展会降低生产无效性的普及程度,因而潜在的产出提升空间也相对缩小。但是,节能减排的潜在产出损失总体来说却保持增加趋势(虽然增长组别间数值有所交叉),两者相较可以得到潜在损失的净额实际上增加了,数值范围由4%增长组的[-18.12%,-170.71%]增加到10%增长组的[-36.41%,-185.23%]。由此可以看出,最优节能减排路径应该在工业总产值增长较低的组别。表1把前4种较温和的减排归入渐进式发展型减排组,而把后5种较剧烈的减排看作限定式或强制型减排。二是基于中国保增长促发展的基本思想,必要的产出和能源增长是必须的。林毅夫(Lin,2004)基于中国可以利用后发优势从发达国家引进技术的判断,曾断言中国经济在未来二三十年仍然可以保持年均8%的高增长。王小鲁等(2009)也预测中国经济在2008—2020年间仍然可能保持9%以上的增长率。本文将工业总产值年均增长最终选定在6%水平。虽然看似保守,但是更为合理,因为本文预测的时间更长。长期来讲由于工业产出基数增加,增长率必然会下降,不可能总保持现在的高增长,因此选定一个稍低的工业平均增长水平更易达到;而且本文针对的是工业增长,按照产业结构调整的标准演化路径,未来工业比重将呈现驼峰型变化特征,工业增长在长期将下降而服务业的增长会更快,导致全国经济增长平均高于工业增长也是合理的。

　　(二)最优节能减排路径对工业未来潜在产出的影响Murty&Kumar(2003)指出,环境治理行为所导致的双赢机会在不同的行业是不同的,对不同行业的具体分析有利于决策者制定出更加合理的环境政策。其实这也是本文对中国工业38个两位数行业而非仅仅总量数据进行分析的初衷。因此,在上一小节得出的以2039年为排放拐点的最优节能减排路径下,本文进一步模拟了工业分行业未来40年的潜在生产损失和收益,报告了各个行业具体的预测前景。