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摘要 研究经济增长与工业温室气体排放之间的因果关系。依据湖北省温室气体排放清单，构建一个系统动力学模型，对1991～2020年的经济增长和工业能源活动碳排放的互动关系进行模拟。基于仿真得到的各变量数据，构建一个脱钩模型，对1991～2020年的湖北省经济增长和工业温室气体排放的脱钩情况进行分析预测。结果表明，两者的关系可划分为两个阶段。第一阶段（1991～2000年）：两者之间的关系在“弱脱钩”和“强脱钩”之间交替变动，表明这一时期工业温室气体排放与经济增长之间的关系较弱。第二阶段（2001～2020年）：两者之间稳定为“弱脱钩”关系，表明工业温室气体排放与经济增长之间的相关关系有所增强。
关键词：经济增长；工业温室气体排放；系统动力学；仿真；脱钩
中图分类号：S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）08-218-02
气候变化深刻影响着人类生存和发展，是全球共同面临的重大挑战，温室气体排放问题也成为国际社会关注的焦点。在分析经济增长与碳排放脱钩关系的文献中，有些涉及到了工业。Freitas等运用对数平均权重分解法（LMDI）分解了巴西二氧化碳排放和经济增长之间的脱钩关系，将经济结构作为其中一项重要分解因素，指出工业部门可再生能源使用是实现脱钩的第二大推动因素[1]； Andreoni等运用Sun JW创立的方法对意大利的经济增长和二氧化碳排放进行脱钩分析，并将碳排放重点领域之一的工业分为6个子工业部门进行分析，指出GDP增长是引致工业二氧化碳排放增长的要因[2]。但是，专门研究工业增长和碳排放关系的文献较少。Diakoulaki等运用拉氏因素分解模型（Laspeyres model）对14个欧盟国家的工业增长和二氧化碳排放进行脱钩分析，并将影响因素分为5个解释变量[3]。Enevoldsen等对3个斯堪的纳维亚国家的工业能源消费和能源密集型工业的二氧化碳排放进行脱钩分析，指出能源税和碳税对实现脱钩的重要性[4]。Ren等运用拉氏因素分解指标分析我国有色金属工业发展与二氧化碳排放之间的脱钩关系，并将其分解为工业规模、能源种类、能源强度和能效水平等因素[5]。
国内也出现了少量研究工业和碳排放脱钩关系的研究，主要运用的脱钩指标有两类。一类是运用OECD开发的DPSIR框架下的碳排放脱钩指数；另一类是Tapio脱钩指数。主要运用的分解方法也有两类。一类是对数平均权重分解法（LMDI）；另一类是拉氏因素分解法（Laspeyres）。如徐盈之等运用改进的拉氏因素分解法，对我国制造业1995～2007年碳排放的驱动因素进行了研究，并基于OECD碳排放脱钩指数，指出产出效应为脱钩的主要正向驱动因素，能源强度效应为主要的负向驱动因素[6]。孙耀华等基于Tapio脱钩指标对1999～2008年间各省区碳排放与经济增长之间的脱钩关系进行测度，指出工业领域能源利用效率的提高为碳排放增长速度的减缓起到了重要作用[7]。任洁等基于Tapio脱钩模型，对2000～2008年间我国工业部门碳排放与能耗脱钩、能耗与GDP脱钩对碳排放与GDP脱钩影响力进行实证研究，指出能耗与GDP脱钩效果较好，而碳排放与能耗脱钩效果不明显，工业部门的“减排”比“节能”任务更重[8]。王强等利用Tapio模型对我国工业部门能源消费-经济增长-碳排放三者之间的关系进行了分析，认为工业部门能源消耗的持续增长是我国能源消耗总量增长与碳排放增长的主要驱动因子，工业部门碳排放较能源消费受经济驱动更加明显，人均GDP、能源消费密度和人口等因素变动是导致工业部门碳排放总量变化的主要诱因[9]。李忠民等同时运用OECD脱钩指标和Tapio脱钩指标两种指标对山西工业部门工业增加值与其能耗投入及二氧化碳排放之间的关系进行了脱钩分析，指出山西工业部门重工业化程度不断加深的倾向，工业部门能源消耗产出低的现状及山西能源产品省外输出的工业增长模式共同导致山西对能源投入的依赖不断加深，以高碳消费为主的能源投入结构又导致了山西工业领域碳排放的不断增加[10]。查建平等对我国2000～2009年工业经济增长与能源消费和碳排放之间的脱钩关系进行研究，并结合LMDI分解法构建了脱钩指数分解模型，提出能源效率是实现碳排放与工业经济增长脱钩的主要推动因素，而能源排放强度、能源结构以及产业结构等是其脱钩工作中的薄弱环节[11]。
现有的相关研究都是基于历史数据展开的，是对于以往工业和碳排放关系的解释，尚未出现基于预测数据对经济增长和工业碳排放之间脱钩关系的研究。笔者拟在此方面取得突破，并考虑以下几点因素。一是研究对象的选择。湖北省是国家低碳试点省份和碳排放权交易试点省份，也是全国率先编制温室气体排放清单的省份之一。从温室气体排放清单来看，湖北工业温室气体排放占温室气体排放总量的70%以上，其中工业能源活动温室气体排放占总量的60%以上，工业生产过程温室气体排放占总量的10%以上。因此，笔者选择湖北为主要研究区域，以工业能源活动温室气体排放为主要研究领域。二是预测方法的选择。经济增长会带来能源消费的增加，而能源消费的扩大又反过来推动经济增长，需要用系统的观点和综合的分析手段，考虑不同经济变量之间的关联与互动。笔者拟建立一个系统动力学（SD）模型，描述经济增长与工业能源活动温室气体排放之间的关系，并以此得到各变量的仿真数据。三是脱钩指数选择。Tapio脱钩指标相对于OECD脱钩指标对时间基期的选择不敏感，不受统计量纲的影响，且对脱钩状态的划分更为精细，因此笔者选择Tapio脱钩指标来描述经济增长与工业温室气体排放之间的脱钩状态。
1 系统模型构建
1.1 系统设定 使用系统动力学的专用软件Vensim-PLE进行建模仿真，模型运行时间为1991～2020年，仿真步长为1年。
1.2 系统动态流图 温室气体（GHG，Greenhouse Gas）是指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。京都议定书中控制的6种温室气体为二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）和六氟化硫（SF6）。根据湖北省温室气体清单，温室气体排放主要来源于能源活动、工业生产过程、农业、土地变化利用与林业、废弃物处理5个方面。其中能源活动中包括化石燃料燃烧、生物质燃烧、煤炭开采逃逸、油气系统逃逸4个方面。化石燃料燃烧又包括能源工业、农业、工业和建筑业、交通运输、服务业和居民生活等方面。笔者仅考察工业（将清单中“工业和建筑业”中的建筑业剔除，再加上能源工业，合并为“工业”核算）化石燃料燃烧温室气体排放，涉及的温室气体排放种类主要有CO2和N2O两种。将各构成要素分别设为状态变量（1个）、辅助变量（15个）与速率变量（1个）。其中GDP为状态变量，GDP增量为速率变量，其他均为辅助变量，如图1所示。 1.3 数据来源与处理 数据主要来源于《湖北统计年鉴》（1991-2013）[12]，部分来自于其他统计资料。工业化石能源消费量、能源消费总量的数据均来自于《中国能源统计年鉴》（2011-2013）[13]。由于《湖北统计年鉴》（2011）对2005～2009年的湖北省能源消费量数据进行修正，但未对以前年份的数据进行修正，故该研究采用类推法对1990～2004的湖北能源消费量数据进行修正。温室气体数据均来自于《湖北省温室气体排放清单》（2005、2010）[14-15]。
2 脱钩指数分解模型构建
2.1 脱钩公式与评价标准 用工业能源活动温室气体（GHG）排放强度（ICI）来测度工业能源活动GHG排放与经济增长之间的脱钩关系，脱钩指数计算公式如下：
ICI=（IEC/GDP）t-（IEC/GDP）0（IEC/GDP）0
式中，IEC为工业能源消费GHG排放量，t表示末期，0表示基期。“脱钩”与“复钩”的状态分类与评价标准如表1所示。
2.2 数据分析结果 目前，湖北省只编制完成了2005和2010年的温室气体排放清单。但通过系统动力学模型仿真结果得到的变量数据不仅实现了与历史数据的较好拟合，而且保证了数据的长期性和连续性。利用仿真数据，得到1991～2020年的湖北省经济增长和工业温室气体排放脱钩指数及其分解结果，如表2所示。
湖北省经济增长与工业温室气体排放之间的关系划分为两个阶段。第一阶段（1991～2000年）：两者之间的关系在“弱脱钩”和“强脱钩”之间交替变动，表明这一时期工业温室气体排放与经济增长之间的关系较弱。第二阶段（2001～2020年）：两者之间稳定为“弱脱钩”关系（个别年份除外，仅2006年为扩张性复钩），表明工业温室气体排放与经济增长之间的相关关系有所增强。
参考文献
[1] DE FREITAS L C，KANEKO S.Decomposing the decoupling of CO2 emissions and economic growth in Brazil[J].Ecological Economics，2011，70（8）：1459-1469.
[2] ANDREONI V，GALMARINI S.Decoupling Economic Growth from Carbon Dioxide Emissions：A Decomposition Analysis of Italian Energy Consumption[J].Energy，2012，44：682-691.
[3] DIAKOULAKI D，MANDARAKA M.Decomposition Analysis for Assessing the Progress in Decoupling Industrial Growth from CO2 Emissionsin the EU Manufacturing Sector[J].Energy Economics，2007，29：636-664.
[4] ENEVOLDSEN M K，RYELUND A V，ANDERSEN M S.Decoupling of Industrial Energy Consumption and CO2-Emissions in Energy-Intensive Industries in Scandinavia[J].Energy Economics，2007，29：665-692.
[5] REN S G，HU Z.Effects of Decoupling of Carbon Dioxide Emission by Chinese Nonferrous Metals Industry[J].Energy Policy，2012，43：407-414.
[6] 徐盈之，徐康宁，胡永舜.中国制造业碳排放的驱动因素及脱钩效应[J].统计研究，2011，28（7）：55-61.
[7] 孙耀华，李忠民.中国各省区经济发展与碳排放脱钩关系研究[J].中国人口·资源与环境，2011，21（5）：87-90.
[8] 任洁，陈东景.中国工业部门碳排放与GDP脱钩因素影响力分析[J].国际经济战略，2012，3（1）：21-25.
[9] 王强，伍世代，李婷婷.能源消费与碳排放变动关联特征及其Tapio效应研究——基于中国工业经济转型的分析[J].福建师范大学学报：哲学社会科学版，2010（4）：17-22.
[10] 李忠民，庆东瑞.经济增长与二氧化碳排放脱钩实证研究：以山西省为例[J].福建论坛：人文社会科学版，2010（2）：67-72.
[11] 查建平，唐方方，傅浩.中国能源消费、碳排放与工业经济增长——一个脱钩理论视角的实证分析[J].当代经济科学，2011，33（6）：81-89，125.
[12] 湖北省统计局，国家统计局湖北调查总队.湖北统计年鉴1991-2013[M].北京：中国统计出版社，1990-2011.
[13] 国家统计局工业交通统计司，国家发展和改革委员会能源局.中国能源统计年鉴2011-2013[M].北京：中国统计出版社，1992-2012.
[14] 湖北省节能监察中心，国家发展改革委能源研究所.2005年湖北省温室气体排放清单总报告[R].2012.
[15] 湖北省节能监察中心，国家发展改革委能源研究所.2010年湖北省温室气体排放清单总报告[R].2012.
关键词：经济增长；工业温室气体排放；系统动力学；仿真；脱钩
中图分类号：S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）08-218-02
气候变化深刻影响着人类生存和发展，是全球共同面临的重大挑战，温室气体排放问题也成为国际社会关注的焦点。在分析经济增长与碳排放脱钩关系的文献中，有些涉及到了工业。Freitas等运用对数平均权重分解法（LMDI）分解了巴西二氧化碳排放和经济增长之间的脱钩关系，将经济结构作为其中一项重要分解因素，指出工业部门可再生能源使用是实现脱钩的第二大推动因素[1]； Andreoni等运用Sun JW创立的方法对意大利的经济增长和二氧化碳排放进行脱钩分析，并将碳排放重点领域之一的工业分为6个子工业部门进行分析，指出GDP增长是引致工业二氧化碳排放增长的要因[2]。但是，专门研究工业增长和碳排放关系的文献较少。Diakoulaki等运用拉氏因素分解模型（Laspeyres model）对14个欧盟国家的工业增长和二氧化碳排放进行脱钩分析，并将影响因素分为5个解释变量[3]。Enevoldsen等对3个斯堪的纳维亚国家的工业能源消费和能源密集型工业的二氧化碳排放进行脱钩分析，指出能源税和碳税对实现脱钩的重要性[4]。Ren等运用拉氏因素分解指标分析我国有色金属工业发展与二氧化碳排放之间的脱钩关系，并将其分解为工业规模、能源种类、能源强度和能效水平等因素[5]。
国内也出现了少量研究工业和碳排放脱钩关系的研究，主要运用的脱钩指标有两类。一类是运用OECD开发的DPSIR框架下的碳排放脱钩指数；另一类是Tapio脱钩指数。主要运用的分解方法也有两类。一类是对数平均权重分解法（LMDI）；另一类是拉氏因素分解法（Laspeyres）。如徐盈之等运用改进的拉氏因素分解法，对我国制造业1995～2007年碳排放的驱动因素进行了研究，并基于OECD碳排放脱钩指数，指出产出效应为脱钩的主要正向驱动因素，能源强度效应为主要的负向驱动因素[6]。孙耀华等基于Tapio脱钩指标对1999～2008年间各省区碳排放与经济增长之间的脱钩关系进行测度，指出工业领域能源利用效率的提高为碳排放增长速度的减缓起到了重要作用[7]。任洁等基于Tapio脱钩模型，对2000～2008年间我国工业部门碳排放与能耗脱钩、能耗与GDP脱钩对碳排放与GDP脱钩影响力进行实证研究，指出能耗与GDP脱钩效果较好，而碳排放与能耗脱钩效果不明显，工业部门的“减排”比“节能”任务更重[8]。王强等利用Tapio模型对我国工业部门能源消费-经济增长-碳排放三者之间的关系进行了分析，认为工业部门能源消耗的持续增长是我国能源消耗总量增长与碳排放增长的主要驱动因子，工业部门碳排放较能源消费受经济驱动更加明显，人均GDP、能源消费密度和人口等因素变动是导致工业部门碳排放总量变化的主要诱因[9]。李忠民等同时运用OECD脱钩指标和Tapio脱钩指标两种指标对山西工业部门工业增加值与其能耗投入及二氧化碳排放之间的关系进行了脱钩分析，指出山西工业部门重工业化程度不断加深的倾向，工业部门能源消耗产出低的现状及山西能源产品省外输出的工业增长模式共同导致山西对能源投入的依赖不断加深，以高碳消费为主的能源投入结构又导致了山西工业领域碳排放的不断增加[10]。查建平等对我国2000～2009年工业经济增长与能源消费和碳排放之间的脱钩关系进行研究，并结合LMDI分解法构建了脱钩指数分解模型，提出能源效率是实现碳排放与工业经济增长脱钩的主要推动因素，而能源排放强度、能源结构以及产业结构等是其脱钩工作中的薄弱环节[11]。
现有的相关研究都是基于历史数据展开的，是对于以往工业和碳排放关系的解释，尚未出现基于预测数据对经济增长和工业碳排放之间脱钩关系的研究。笔者拟在此方面取得突破，并考虑以下几点因素。一是研究对象的选择。湖北省是国家低碳试点省份和碳排放权交易试点省份，也是全国率先编制温室气体排放清单的省份之一。从温室气体排放清单来看，湖北工业温室气体排放占温室气体排放总量的70%以上，其中工业能源活动温室气体排放占总量的60%以上，工业生产过程温室气体排放占总量的10%以上。因此，笔者选择湖北为主要研究区域，以工业能源活动温室气体排放为主要研究领域。二是预测方法的选择。经济增长会带来能源消费的增加，而能源消费的扩大又反过来推动经济增长，需要用系统的观点和综合的分析手段，考虑不同经济变量之间的关联与互动。笔者拟建立一个系统动力学（SD）模型，描述经济增长与工业能源活动温室气体排放之间的关系，并以此得到各变量的仿真数据。三是脱钩指数选择。Tapio脱钩指标相对于OECD脱钩指标对时间基期的选择不敏感，不受统计量纲的影响，且对脱钩状态的划分更为精细，因此笔者选择Tapio脱钩指标来描述经济增长与工业温室气体排放之间的脱钩状态。
1 系统模型构建
1.1 系统设定 使用系统动力学的专用软件Vensim-PLE进行建模仿真，模型运行时间为1991～2020年，仿真步长为1年。
1.2 系统动态流图 温室气体（GHG，Greenhouse Gas）是指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。京都议定书中控制的6种温室气体为二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）和六氟化硫（SF6）。根据湖北省温室气体清单，温室气体排放主要来源于能源活动、工业生产过程、农业、土地变化利用与林业、废弃物处理5个方面。其中能源活动中包括化石燃料燃烧、生物质燃烧、煤炭开采逃逸、油气系统逃逸4个方面。化石燃料燃烧又包括能源工业、农业、工业和建筑业、交通运输、服务业和居民生活等方面。笔者仅考察工业（将清单中“工业和建筑业”中的建筑业剔除，再加上能源工业，合并为“工业”核算）化石燃料燃烧温室气体排放，涉及的温室气体排放种类主要有CO2和N2O两种。将各构成要素分别设为状态变量（1个）、辅助变量（15个）与速率变量（1个）。其中GDP为状态变量，GDP增量为速率变量，其他均为辅助变量，如图1所示。 1.3 数据来源与处理 数据主要来源于《湖北统计年鉴》（1991-2013）[12]，部分来自于其他统计资料。工业化石能源消费量、能源消费总量的数据均来自于《中国能源统计年鉴》（2011-2013）[13]。由于《湖北统计年鉴》（2011）对2005～2009年的湖北省能源消费量数据进行修正，但未对以前年份的数据进行修正，故该研究采用类推法对1990～2004的湖北能源消费量数据进行修正。温室气体数据均来自于《湖北省温室气体排放清单》（2005、2010）[14-15]。
2 脱钩指数分解模型构建
2.1 脱钩公式与评价标准 用工业能源活动温室气体（GHG）排放强度（ICI）来测度工业能源活动GHG排放与经济增长之间的脱钩关系，脱钩指数计算公式如下：
ICI=（IEC/GDP）t-（IEC/GDP）0（IEC/GDP）0
式中，IEC为工业能源消费GHG排放量，t表示末期，0表示基期。“脱钩”与“复钩”的状态分类与评价标准如表1所示。
2.2 数据分析结果 目前，湖北省只编制完成了2005和2010年的温室气体排放清单。但通过系统动力学模型仿真结果得到的变量数据不仅实现了与历史数据的较好拟合，而且保证了数据的长期性和连续性。利用仿真数据，得到1991～2020年的湖北省经济增长和工业温室气体排放脱钩指数及其分解结果，如表2所示。
湖北省经济增长与工业温室气体排放之间的关系划分为两个阶段。第一阶段（1991～2000年）：两者之间的关系在“弱脱钩”和“强脱钩”之间交替变动，表明这一时期工业温室气体排放与经济增长之间的关系较弱。第二阶段（2001～2020年）：两者之间稳定为“弱脱钩”关系（个别年份除外，仅2006年为扩张性复钩），表明工业温室气体排放与经济增长之间的相关关系有所增强。
参考文献
[1] DE FREITAS L C，KANEKO S.Decomposing the decoupling of CO2 emissions and economic growth in Brazil[J].Ecological Economics，2011，70（8）：1459-1469.
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[8] 任洁，陈东景.中国工业部门碳排放与GDP脱钩因素影响力分析[J].国际经济战略，2012，3（1）：21-25.
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[10] 李忠民，庆东瑞.经济增长与二氧化碳排放脱钩实证研究：以山西省为例[J].福建论坛：人文社会科学版，2010（2）：67-72.
[11] 查建平，唐方方，傅浩.中国能源消费、碳排放与工业经济增长——一个脱钩理论视角的实证分析[J].当代经济科学，2011，33（6）：81-89，125.
[12] 湖北省统计局，国家统计局湖北调查总队.湖北统计年鉴1991-2013[M].北京：中国统计出版社，1990-2011.
[13] 国家统计局工业交通统计司，国家发展和改革委员会能源局.中国能源统计年鉴2011-2013[M].北京：中国统计出版社，1992-2012.
[14] 湖北省节能监察中心，国家发展改革委能源研究所.2005年湖北省温室气体排放清单总报告[R].2012.
[15] 湖北省节能监察中心，国家发展改革委能源研究所.2010年湖北省温室气体排放清单总报告[R].2012.