摘要：本文研究了工业低碳发展的理论、现状和趋势，尤其侧重工业经济增长同碳排放的“脱钩”和峰值问题，研究结论认为我国工业当前正处于从“相对脱钩”向“绝对脱钩”的过渡期，工业碳排放可能在2025年左右达峰。
关键词：工业；脱钩；气候变化；碳排放；
图分类号：X196 文献标识码：A
Study On Decoupling and Emission Peaking
of China Industry
Guo Shiyi
（The Development Center of Information Industry of China，Beijing 100846 ，China）
Abstract： This paper study on theory， status， trends of CO2 emission of China industry， especially on the issues of decoupling between economicgrowth and carbon emission and peaking of the industry CO2 emission. One of the important conclusionsis that peaking arrives at 2025，and now is the time that transits from “relative decoupling” to “absolute decoupling” in the China industry.
Keywords： Emission Peak；DecouplingClimate change；Industry； Carbon Emission
引言
2014年我國提出到2030年左右全国碳排放达到峰值的目标和2016年11月《巴黎协定》的正式生效，标志着我国应对气候变化进入新的阶段。我国工业能源消费占全国70%左右，加上工业过程排放后，工业总体碳排放占全国比重在80%左右，要实现全国达峰目标，关键在于2030年前尽快让工业碳排放达峰。另一方面，“十二五”期间，我国经济进入新的发展阶段，经济增速总体呈下降趋势，经济结构出现大的调整，工业占全国经济的比重出现下降，服务业拉动经济增长的趋势更加凸显，同时随着人均收入水平持续增长和城镇化快速发展，经济的需求结构发生了重大变化，高消耗、高排放、低附加值的低端工业品需求正趋向饱和，低消耗、低排放、高附加值的高端工业品需求在快速增长，这迫使工业供给侧进行改革，工业进程由中期向后期发展。应对气候变化的外在要求和工业发展阶段的内在变化，为推进我国工业从高碳发展模式向低碳发展模式转变提供了必要性和可能性。在这种形势下，工业低碳发展的一些关键问题亟待理清。本文从工业低碳发展的理论、现状、趋势三个个方面进行了分析，并重点研究了“脱钩”和“峰值”两个关键问题，以期对推进我国工业低碳发展提供启示。
一、工业低碳发展的理论
（一）工业低碳发展的目的
工业低碳发展源自气候变化问题，是从经济角度应对气候变化的重要内容，其最终目的是实现工业发展由高碳模式向低碳模式转变，即改变工业且增长且排放温室气体的不可持续模式，为工业且增长且不排放或少排放温室气体的可持续模式。
工业低碳发展的这一目的，在理论上被称作工业增长和碳排放的“脱钩”。“脱钩”用于表示通过某种方法改变两个或多个变量原本之间的相关关系，被广泛应用与多个领域。20世纪末期德国Wuppertal研究所开始用这一概念研究资源利用效率同经济增长的关系，并提出若在50年内把提高全球和发达国家资源利用效率4倍和10倍，可实现经济增长资源利用的脱钩[1]。2000年，OECD开始用脱钩概念分析农业政策同贸易的关系[2]，很快这一概念开始在交通、能源、资源、环境等多个研究领域应用[3]。
（二）工业低碳发展的特征
工业低碳发展具有三个特征，源于工业对气候变化问题三个特性的反应。
一是气候变化的累积排放。人类活动导致大气中温室气体增多并影响气候变化，这不是一蹴而就的，需要一个很长的时间过程。或者说，今天的气候变化问题，不完全是今天人类活动的碳排放引起，而是因为长期碳排放的积累导致，这种积累尤其在工业革命后，随着发达国家率先开始工业化，燃烧化石燃料排放碳的规模逐渐增大，经过长时间积累，才导致今天的气候变化问题显著，这就是累积排放问题，因为累积排放，过去人类活动的碳排放影响现在的气候，同样现在人类活动的碳排放，也影响未来的气候。
二是气候变化的外部性。气候变化从出现就是全球的，即无论在哪个地方有碳排放，都会影响全球的气候变化，而且这种影响还是长期的。这就是外部性问题，所以要应对气候变化，单靠任何单个或几个国家和地区，是不现实的，必须全球各个国家和地区都努力才能产生效果，否则一个国家和地区努力降低碳排放，另一个国家和地区毫无节制地进行碳排放，应对气候变化的效果就会打折扣。虽然气候变化具有外部性，但这并不能僵化地就认为，为应对气候变化，全球每个国家都要像发达国家所说的那样，承担相同的责任。这就涉及到气候变化问题的第三个特点。
三是气候变化的关联性。气候变化的关联性是指气候变化问题同环境污染、经济发展等问题紧密关联，不能割裂，不能把气候变化问题从这些问题中孤立出来，单纯看待。碳排放引起的气候变化问题，同污染物排放引起的环境问题，很多都有共同根源，如燃煤既排放二氧化碳，同时也排放二氧化硫，所以有时候减少煤炭使用在减少碳排放的同时也减少二氧化硫的排放，气候变化同环境污染的这种关联性多数情况下是一种正关联性，即减少碳排放的同时也减少污染物的排放。另外，由于化石燃料当前是经济活动的主要动力，碳排放和经济增长紧密相关，而且这种关联更复杂，即碳排放和经济增长没有“脱钩”的情况下，减少碳排放会影响经济增长，而碳排放和经济增长“脱钩”的情况下，减少碳排放不会影响经济增长，这里涉及到“脱钩”理论。由于气候变化具有关联性，所以控制二氧化碳排放，要考虑不同国家或地区的经济发展情况，区别对待，不能脱离经济发展基础，孤立、空泛地谈论应对气候变化问题，否则就会成为无源之水、无本之木。
气候变化的累积排放、外部性和关联性，导致工业低碳发展相应具有三个特征：一是可持续性，即低碳发展必须考虑碳排放的累积排放问题，具有可持续性，不能让当代人的碳排放影响到未来的气候；二是全球性，即低碳发展不是某一个国家或地区自己的事情，而是全球都应该追求的先进发展模式，需要在一个切实的全球气候治理体系下实现；三是脱钩，即低碳发展使经济增长和碳排放实现了脱钩。
（三）工业低碳发展的模式
从发达国家发展的经验看，工业低碳发展遵循从高碳模式，经过稳定模式，向低碳模式转变的路径，这种分阶段变化体现了工业化和城镇进程的不同特征，总体呈现倒“U”型趋势。这一趋势符合环境库茨涅茨曲线的一般规律[4]。20世界50年代，诺贝尔奖获得者库兹涅茨在分析收入不平等和人均收入的关系时提出：收入不平等现象随着人均收入水平增长呈现先升后降的倒U型曲线关系。到了90年代，研究者借用库茨涅茨曲线来研究环境质量同人均收入之间的关系，并发现环境质量开始随着收入水平增加而恶化，但当收入水平上升到一定程度后，环境质量又会随着收入增加而改善，即环境质量同收入水平之间也存在倒U型关系。
从碳排放看，環境库茨涅茨曲线揭示了工业低碳发展的一个重要概念，即碳排放峰值问题，如图1所示。根据环境库茨涅兹曲线，当一个国家或地区的工业发展水平较低的时候，如图1中的A点，工业碳排放水平也较低，但随着人均收入水平的提升，也即工业发展水平的提升，工业碳排放水平会随着经济增长而加剧；当工业发展达到一定水平后，也就是说人均收入达到某个临界点以后（有时候这个临界点表现为一个区域值），如图1中的B点，随着人均收入水平的进一步提升，工业碳排放水平就开始下降，表现为工业碳排放水平逐渐减缓，如图1中的C点，高碳排放压力逐渐得到改善，整个工业呈现低碳化的趋势。在这个过程中，“拐点”是最为关键的，在拐点之前，碳排放会随着工业发展而不断增长，在拐点之后，碳排放会随着工业发展而不断减缓，这个拐点正是工业碳排放的峰值。
环境库茨涅茨曲线说明，在一般情况下，工业低碳发展遵循一个倒U型的过程，即工业碳排放从工业化初期开始，呈现增长趋势，到工业化中后期后期，工业碳排放会出现峰值，之后碳排放开始逐渐下降。这一过程说明一个国家和地区的工业化发展，同发展阶段紧密相关，在不同发展阶段，工业低碳发展的特征是不同的。
例如，一个国家和地区如果在工业化初期阶段就过渡控制碳排放，很可能导致发展不充分，从而降低生活水平，这样的低碳发展本身也是不可持续的。根据这种阶段性特征，将工业低碳发展分为四种基本阶段，如图2所示。
其中，（a）是属于高碳模式阶段，这种阶段处于工业化初期或中期阶段，碳排放随工业化发展不断增加，一些发展中国家，如印度正处于这一阶段；（b）是低碳模式阶段，这一阶段处于工业化后期，经过了碳排放峰值，碳排放随着工业化发展而不断下降，实现了“脱钩”，一些发达国家，如英国处于这一阶段；（c）是稳定模式，这一阶段处于工业化后期，即碳排放稳定在峰值阶段，一些欧洲发达国家，如丹麦处于这种相对稳定的阶段；（d）是转型模式，这种阶段处于工业化中后期向工业化后期转化阶段，即接近碳排放峰值的阶段，如我国当前正处于这一阶段。在工业低碳发展的不同阶段，碳排放趋势和特征不同。
二、工业低碳发展的现状
（一）工业经济增速减缓和工业占国民经济的比重开始下降
“十二五”期间，我国经济发展进入新的阶段，总体呈现增长速度相比过去减缓，产业结构趋于优化。从2010年到2015年，工业增加值增速从12.6%下降到6.0%，如图3所示。同时在2012年，第三产业占国民经济的比重开始超过第二产业，这一趋势不断增强，工业在国民经济的比重开始下降，如图4所示，同时工业供给侧面临改革，煤炭、钢铁等传统工业产能过剩形势较严重，高技术产业保持较快增长速度。
（二）工业能源消费占全国能源消费总量的70%左右
工业是我国能源消耗的最大部门，能源消费占全国的比重始终在70%以上。从“十五”时期开始，工业和全国能源消费保持同步快速增长，2000年到2014年，全国能源消费从14.7亿吨标煤增长到42.6亿吨，工业能源消费从10.3亿吨标煤增长到29.6亿吨，两者都增长了1.9倍，年均增速达7.8%。
（三）煤炭在能源结构中的占比接近70%，工业煤炭消耗占全国50%左右
近年来，天然气和新能源的快速发展，使煤炭占比出现下降 ，2015年，我国煤炭消费约占能源消费总量的64.4%，石油和天然气约占23.6%，非化石能源消费约占12%，高碳特征明显， “以煤为主”的能源结构基本特征短期内难以改变。煤炭也是我国工业的主要燃料和原料，据统计，2012 年除电力行业外，工业煤炭消耗占全国的46%，其中焦化约占 29%，煤化工占20%，工业锅炉占30%，工业炉窑占16%。
（四） 钢铁、建材等六大高耗能行业能耗占工业能耗的70%以上
2000年到2014年，钢铁、建材、石化、化工、有色、电力等六大高耗能行业，其能源消费占工业的比重由66.8%增长到73.3%，从2003年起始终在70%以上。其中钢铁行业能源消费增长最快，从2000年的2亿吨标煤增长为2014年6.9亿吨，增长了2.4倍，能源消费约占工业的23.5%。
（五）工业化石能源碳排放占全国碳排放的70%，占工业碳排放总量的85%以上
工业领域碳排包括化石能源碳排放和工业过程碳排放两部分。其中，2000年到2014，工业化石能源碳排放从24亿吨增加到了65亿吨左右，增长了173%。全国化石能源碳排放量从33.8亿吨增加到93亿吨，增长了175%。工业化石能源碳排放占全国碳排放比例由2000年的70.1%到2014年的69.4%，2014年在工业领域碳排放总量中的占比达到86%。2014年，工业过程碳排放约10亿吨，占工业碳排放总量的14%左右，2014年，工业领域碳排放总量约75亿吨。总体看，在2012年之前，工业碳排放增速一直快于全国碳排放增速，从2012年开始，随着工业经济增速减缓、高耗能行业产能过剩等影响，工业碳排放增速放缓，低于全国增速。
三、工业低碳发展的趋势
从前面的理论分析不难发现，工业经济增长和碳排放的“脱钩”，以及发展模式转变的倒“U”型曲线，也即“峰值”，这两个问题关系工业低碳发展的目的和路径。为此本文重点对这两个问题进行研究，前者基于2000-2014年的数据重点分析当前我国工业低碳发展的“脱钩”程度，后者基于数据模型探讨未来5到15年工业碳排放趋势。
（一）工业经济增长同碳排放的“脱钩”
1.脱钩指数
根据前述理论分析，工业低碳发展的目的是实现工业增长同碳排放的脱钩。用脱钩概念分析工业增长同碳排放的关系，关键在于如何判断是否脱钩。在脱钩指数研究方法，当前主要包括三个方面的指标：
一是OECD较早提出的脱钩指数：
D_f=1-〖（EP⁄DF）〗_期末/〖（EP⁄（DF））〗_期初
其中：D_f 表示脱钩指数，EP为环境压力，包括能源消费、资源消费、污染物排放等，DF为驱动因子，包括经济增长等[5]。OECD的指标由于形式简单，应用较广。
二是Tapio脱钩指数：
E= （%∆VOL）/（%∆GDP）
其中，E表示脱钩指数，%∆VOL表示交通容量的变化率，%∆GDP表示国内生产总值的变化率，Tapio指数最早用于研究交通和经济增长与碳排放的关系[6]，这一指数比较系统地分析了各种不同的脱钩情况，应用越来越广。
三是陆忠武提出的IGT脱钩指数：
D_r=t/g×（1+g）
其中，D_r表示脱钩指数，t表示同期内单位GDP环境负荷的年均下降率，g表示GDP的年均增长率。在经济增长的情况下即g大于零时，D_r≥1表示经济增长同环境负荷绝对脱钩，即随着经济增长，环境负荷比基准年少，〖0 IGT脱钩指数，相比其他两个指数，既方便定量分析，又有利于政策操作。為此，本研究采用这一脱钩指数，对2000-2014年我国工业经济增长同碳排放的关系进行研究。 本文采用工业经济数据和能源数据来自国家统计局，碳排放因子和碳排放计算方法，选用IPCC报告和相关研究。 表12000—2014年我国工业经济和能源数据（数据：国家统计局） （2）01-14分别表示我国2000-2014年工业脱钩指数，t曲线表示不同碳排放下降率情景下，经济增长同脱钩的关系 图9中，纵坐标用d表示，代表IGT脱钩指数，即工业增长率同工业碳排放之间的响应关系；横坐标用g表示，代表工业增长速度。区域A、B、C分别代表绝对脱钩区、相对脱钩区和未脱钩区。t值表示碳排放强度下降速率，代表政策措施，随着t值增大，表示我国工业花费更大精力和更多政策用于降低碳排放强度增长，如果t值为负值，表示我国工业碳排放强度呈现增长趋势，这意味着工业增长更加注重规模扩张，忽视因工业增长导致对环境的影响。 从图9可知，00点到14点，主要处于B区域的右半部和C区域的上部，除了14点（g=0.070，d=1.009）处于A区和B区的边界线上之外，其他各点都没有在A区。这说明，2000-2014年的15年间，我国工业发展整体上没有实现绝对脱钩，基本处于未脱钩和相对脱钩状态，这同我国工业发展的基本现状相符合，过去15年，我国工业总体上仍然属于粗放发展模式。 从图9可知，00点到05点，除了01点（g=0.087，d=0.394）和02点（g=0.100，d=0.040）外，00、03、04、05四个点都在C区，而且06-14点的d值都大于零，位于B区。这说明，2000-2005年，即“十五”期间，我国碳排放增速明显超过工业增速，工业碳排放随着工业快速发展而更快地增长，工业增长模式是一种高度粗放模式，而从2006年开始，即从“十一五”开始，工业发展进入相对脱钩模式，工业碳排放速度虽然随着工业增速增长而增长，但增长率低于工业增长率，这同我国工业发展实际也相符，因为从“十一五”开始，我国节能减排的力度明显增大，粗放式发展在一定程度上进行了遏制，而进入“十二五”后，脱钩形势进一步趋好。 从图9可知，00点到14点，大体上呈现依次从右下向左上发展的走向，这代表我国工业经济总体呈现，速度逐渐降低的同时碳排放强度缓慢降低（工业增速下降速度快于脱钩指数上升速度，即趋势线的斜率平缓），这一方面说明降低经济增长速度有助于实现脱钩，但另一方面也存在问题，无法区分脱钩的主要原因是因为政策导致，还是因为经济整体速度下降引起。这是需要进一步研究的问题。 在对2000-2014年三个五年计划期我国工业发展与碳排放脱钩情况分析的基础上，我们可以得出结论：一是我国工业整体上呈现从“未脱钩”经“相对脱钩”向“绝对脱钩”转变的趋势，这说明我国工业发展的低碳竞争力正在稳步提高；二是我国工业脱钩过程中伴随着工业增速的下降，而且工业增速下降速度快于脱钩过程，这说明我国工业低碳发展仍需要进一步加大政策力度，加快推进工业低碳发展；三是我国工业发展当前已经处于从“相对脱钩”阶段向“绝对脱钩”阶段的过渡期，这意味着我国工业碳排放峰值出现的可能性已经增大，未来不久的时期内工业碳排放将会实现达峰。 （二）未来5到15年工业碳排放趋势 在对过去15年工业增长同碳排放脱钩研究基础上，我们进一步通过模型研究了2010到2035年的工业碳排放趋势。 1.工业碳排放模型 工业能源消耗主要取决于工业经济发展和工业能效水平。工业经济发展集中体现在工业增加值指标，工业能效水平集中体现在工业增加值能源强度，即单位工业增加值的能源消耗量，这个指标综合反映了工业内部产业结构变化和技术进步。
测算模型为：
E=I×T
其中E表示工业能源消费总量，I表示工业增加值，T表示工业增加值能源强度。由这个方程可以推出工业能源消费量增速同工业增加值增速与工业增加值能源强度下降速度的关系，即：
e=（1+g）（1-t）
其中e表示测算期内工业能源消费量年均增速，g表示测算期内工业增加值年均增速，t表示测算期内工业增加值能源强度年均下降速度。
通过工业增加值变化速度和工业增加值能源强度变化速度可以计算出工业能源消费变化速度，然后通过设定基准年，就可以得出不同年度的工业能源消费量。然后根据不同年度的工业能源消费量和能源结构变化，可测算出每年的工业化石能源二氧化碳排放量，工业化石能源二氧化碳排放量最大时间即为峰值时间。
2.模型参数设定
综合考虑“十一五”和“十二五”情况，结合相关规划政策文件，对模型参数设定：
（1）根据国家统计局数据，设定2010-2015年工业增加值年均增速为8%，工业增加值能源强度下降幅度设定为19%。根据《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》和2020年单位GDP碳排放强度比2005年下降40-45%的目标，设定2015-2020年工业增加值年均增速为6.5%，工业增加值能源强度下降19%。参考世界主要工业国家实现工业化以后经济增长情况，设定2020-2035年工业增加值增速和工业增加值能源强度下降速度，具体见表2。
（2）根据“十二五”能源规划目标及2020年可再生能源发展目标，设定2020年非化石能源比重达到15%，根据《中美气候变化联合声明》，设定2030年非化石能源比重达到20%。结合当前新能源技术创新和产业化的突破性进展，2020年以后我国非化石能源供应量有望持续较快增长，预计2035年达到25%。
一是我国工业碳排放峰值在2025年左右出现。这一结论支持我国2030年达峰目标，表明工业领域通过努力可以在2030年前实现达峰，也说明当前我国工业正接近或进入工业化后期阶段，我国已经开始具备条件在工业领域主动控制碳排放。
二是我国工业碳排放峰值约在71亿吨左右。考虑2014年工业碳排放64.7亿吨，以2030年达峰为限，未来15年，我国工业领域大约剩余6亿吨的碳排放余量。对这一余量要两方面考虑，一方面如果按过去15年的发展模式（工业碳排放年均增速约为7%），余量是不够的，因此推进工业低碳发展，主动控制碳排放，解决防止粗放模式的反复。另一方面，我国工业脱钩或者达峰伴随着工业增速下降，考虑到工业化与城镇化进程尚未完成，应防止工业增速过快下降，出现“跳崖式”急转，尽量实现平稳达峰和脱钩。
三是工业能源消费在工业碳排放达峰之后，或者说2030年之后，仍将会缓慢增长。这说明我国工业总量仍需要保持增长趋势，发展进程远未结束。
四是2020年和2030年是碳排放管理的两个关键点。在2020年左右，工业碳排放开始出现减缓趋势，说明部分工业行业会在2020年左右率先达峰，这同前述脱钩分析得出“我国工业低碳发展正处于从‘相对脱钩’向‘绝对脱钩’的过渡期结论一致；在2030年后，工业总体碳排放呈明显下降趋势，说明我国有条件在2030年后建成先进的低碳工业体系。
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作者简介：
郭士伊（1978—），河北省，西安交通大学博士，中国电子信息产业发展研究院工业节能与环保研究所，研究方向：工业、能源与氣候变化。
