德国产业结构变化对低碳转型的促进意义论文
低碳经济不仅是减少温室气体排放，更是经济发展模式、能源消费方式和人类生活方式的一次新变革[1].产业结构变迁是经济发展方式转变的必然，转变产业结构也常常作为发展低碳经济的重要政策。在发达国家中，德国较早开始发展低碳经济，也取得了显着成效[2].和大多数发达国家不同，尽管第二产业是相对高碳的产业，但德国在低碳经济发展的同时保持了较高比重的第二产业，维持着制造业大国的地位，实现了发展实体经济与低碳转型的双成功，也 使 得 德 国 较 好 地 抵 御 了2008年 国 际 金 融 危机[3 - 4].因此以德国为例，通过从产业变迁的角度探究德国低碳经济发展，不仅是产业结构变迁与低碳经济发展理论关系的实证研究，也对我国在低碳转型过程中保持国家竞争力、防止产业空心化有较强的借鉴意义。
1 产业结构变迁与低碳经济发展的理论关系
在2003年《能源白皮书： 我们的能源未来---创造低碳经济》中，英国以官方文件形式首次提出要创造低碳经济[5].大体上可以认为低碳经济是在可持续发展理念指导下，尽可能减少煤炭、石油等高碳能源的消耗，降低二氧化碳为主的温室气体排放，以实现经济社会发展与生态环境保护双赢的经济发展模式[6 - 8].在理论上，低碳经济作为一种经济发展模式，与产业结构变迁有着密切的联系。
不同产业所需要的生产要素投入产出不同，在生产过程中所产生的废弃物规模也相去甚远。国民经济中产业构成、三次产业内部的行业构成对一个经济体的资源配置效率和污染物排放规模起着决定性作用[9].产业结构的变化对低碳经济发展产生影响，主要体现在产业结构变化的过程中，经济发展出现碳排放与经济增长脱钩的现象，反映 为“环 境 库 兹 尼 茨 曲 线”（Environmental KuznetsCurve,简称EKC） 规律[10].
在发达国家中，德国在二战后产业结构发生了显着变迁，碳排放趋势也吻合EKC规律，较为成功地实现了低碳转型[11].国内外学者从多个角度探讨德国低碳转型的原因，认为对低碳发展的战略性重视、社会性共识、较为完善的政策法律体系、高新技术发展和能源结构转变等多个因素共同推进了德国的低碳转型，其中产业结构变迁在德国低碳转型的进程中起到了重要作用[12 - 14].
2 德国低碳经济发展： 与主要发达国家的比较
近年来，发达国家普遍经历了经济增长而碳排放下降的“脱钩”型发展过程[15],这一趋势符合EKC的规律，其中德国的“倒U型”曲线最为典型。总体上，主要发达国家二氧化碳排放总量从工业革命时期开始快速增加，而自20世纪80年代以来，开始减缓并有所下降。单位GDP碳排放是表征一个国家经济效率的重要指标。二战后，随着经济发展方式的转变以及核能、太阳能、风能、水能等零碳能源的使用，主要发达国家单位GDP二氧化碳排放持续下降且逐渐趋同。
分析结果显示，为展示长期趋势，本文选取了着名经济史学家Angus Maddison数据库作为基础经济和人口数据库，美国橡树岭国家实验室ORNL数据库作为基础二氧化碳排放数据库； 近期的社会发展数据采用世界银行、欧盟统计局数据库，全口径温室气体排放数据采用《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC） 数据库。德国低碳经济的发展与其他主要发达国家相比，既有以上共性，也有所不同。德国于19世纪50、60年代实现由农业国至工业国的转变，在1870 - 1944年之间经济总量增长5. 9倍，碳排放增长了7. 8倍。其后德国经历了第二次世界大战战败，1944年到1947年，GDP大幅下降了62%,二氧化碳排放量也显着下降。1949年，德国分裂为前联邦德国（ 西德）和前民主德国（ 东德） ,1950 - 20世纪70年代，西德和东德经济恢复的同时，碳排放也分别以4%和3%的年均增长率不断增加，高于同期其他发达国家碳排放的增长。20世纪70年代后期，西德开始进入“后工业化”时期，技术进步取代投资成为经济发展的主要驱动力，在GDP不断增长的同时碳排放总量基本维持不变，而东德的经济发展方式仍以投资驱动为主，二氧化碳排放量维持不变甚至略有上升。1990年两德合并以来直到2007年，德国GDP持续增长的同时二氧化碳排放量缓慢下降，其第二产业比重与其他主要发达国家相比一直保持较高水平，且在21世纪初其他主要发达国家继续去工业化的时期，德国的第二产业比重大致保持不变甚至略有上升，德国单位GDP的二氧化碳排放在主要发达国家中处于较高水平。
总之，20世纪70年代以前，随着工业化进程的不断加深，德国及主要发达国家的CO2排放量不断增加，之后随着经济发展的驱动力由投资转为技术进步，第二产业比重的不断下降，CO2排放量上升趋势变缓，从20世纪90年代以来开始下降。而与主要发达国家相比，德国在发展低碳经济过程中保持了相对较高的第二产业比重。
3 德国三次产业结构变化对低碳转型的贡献
20世纪90年代以来，德国的三次产业结构已经呈现明显“后工业化”特征，自1995 - 2013年，德国的GDP总量增加了28%,而其三次产业结构总体变化不明显。尽管在2008年受到金融危机的影响，第二产业占比明显下降，但之后随着“欧洲再工业化”,德国“工业4. 0”战略的提出，德国的第二产业占比已经恢复到危机前的水平。
德国第二产业直接排放的温室气体在1991 - 2012年期间占全国排放量的比例维持在约60%,如图1a所示。然而第二产业中电力与热力行业的温室气体排放存在特殊性，与其他能源不同，尽管电力与热力在消费时不产生温室气体排放，但在用化石能源发电和供热的生产过程中会排放大量温室气体。在《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC） 以及德国能源平衡表的统计体系中，电、热生产过程中排放的温室气体量全部计入电力和热力生产部门，使得该部门的温室气体排放占到全国总排放的30%到40%,而消费电、热的各经济部门对环境的影响随之被低估。为更好地分析各部门对环境产生的实际影响效果，应该将电、热生产部门的温室气体排放，根据各部门电力和热力使用量占总电力和热力消费量的比例，分解到各电、热使用部门。由于国家排放清单数据中未将热力部门数据单列，故此处只根据各部门对电力使用情况将温室气体排放进行处理。输电过程中的电力损耗以及向国外出口电力，均计为电力生产部门本身的消费。德国各部门的温室气体排放，以及考虑电热消费间接排放后的总排放量如图1a所示。分解后第二产业温室气体排放量明显下降，但仍然是排放量最高的部门，而第三产业和居民部门的温室气体总排放较直接排放明显增加。从1991 - 2012年，各部门的温室气体总排放量整体呈下降趋势，但第三产业变化不明显，第二产业总排放量年均降幅达2. 5%,排放下降量占全国总下降量的61. 3% .
从单位GDP的温室气体排放来看，如图1b所示，1991 - 2012年，德国整体单位GDP的温室气体排放从0. 464kg /美元（2005年不变价，下同） 下降到0. 289kg /美元，年均降幅为4. 2%,第三产业单位增加值温室气体排放由0. 143kg/美元下降到0. 089kg/美元； 第二产业单位增加值排放则由0. 577kg/美元下降到2012年的0. 397kg/美元。虽然降幅略低于第三产业和总体水平，但第二产业单位增加值排放下降量是最大的。
总体来看，20世纪90年代以来德国实现了在维持第二产业比重几乎不变的情况下，经济增长与温室气体排放下降的低碳转型。由于第一产业对德国经济和温室气体排放的贡献已经很小，而第三产业占GDP的比重和单位增加值温室气体排放变化很小，居民部门消费所排放的温室气体也几乎未变，因此占温室气体排放量比重较大的第二产业的低碳转型，对德国低碳经济的发展起到了很大的推动作用。
4 德国工业行业结构变化对低碳转型的贡献
为了深入研究工业部门内部行业结构变化对德国低碳转型的贡献，本节比较分析了德国工业产值结构的变化和相应的碳排放变化趋势。世界投入产出数据库（WIOD,2015） 提供了1995 - 2009年德国投入产出表和环境数据库，此处根据欧盟统计局（Eurostat） 中提供的各部门当年价欧元和2005年不变价欧元的数据，以及各年份欧元、美元汇率数据，将WIOD数据库中的各行业增加值的单位转换为2005年不变价美元。将经济分为35产业，部门分类具有良好的对应性。其中工业分为17产业，分别为采矿业，食品生产、饮料和烟草业，纺织业，皮革业，木材加工业，造纸、印刷业，石油加工、炼焦及核燃料加工业，化学工业，橡胶、塑料制品业，其它非金属矿物制造业，基础金属冶炼及压延加工业，机械设备业，电气机械及器材制造业，交通运输设备制造业，其它制造业，电力、燃气的生产供应业，建筑业。电热生产部门的二氧化碳排放按照电力消费量分解到各行业。由于WIOD没有单独列出热力的使用情况，故将电热部门排放量按照电力使用分解到各使用部门。2008年金融危机对德国经济发展产生了较大的外生冲击，故本节以2007年为分界点，分别探究危机前后工业结构变迁对低碳转型的贡献。
整体来看，从1995 - 2007年，德国工业部门的二氧化碳排放量尽管在少数年份略有上升，但总体下降了0. 16亿吨，降幅为3. 9%,单位增加值二氧化碳排放下降了0. 08kg /美元，降幅达到16. 1%,呈现低碳发展的趋势。2008 - 2009年，由于受到全球金融危机的影响，工业部门在增加值规模迅速下降的情况下，二氧化碳排放量也呈现加速下降趋势，而单位增加值二氧化碳排放却上升了0. 02kg /美元。
从产业看，1995年碳排放强度最高的五个行业依次为石油加工、炼焦及核燃料加工业，其它非金属矿物制造业，采矿业，化学工业，基础金属冶炼及压延加工业，都属于传统的“两高一资”产业，五个行业总排放量占到工业部门排放量的60%以上。从排放量变化情况来看，从1995 - 2007期间，16个工业行业中有8个行业实现了排放量下降，排放量下降最多的三个行业是非金属矿物制造业、采矿业、化学工业，下降量占总下降量的61. 2% .由于金融危机的影响，2009年德国工业所有行业，除其他制造业外，其排放量均有不同程度下降。
对一个行业而言，影响二氧化碳排放量的因素可以分为规模因素和技术因素，前者以增加值来衡量，后者以碳排放强度来衡量，数学方式可以表达为CO2= GDP*CO2/GDP,即C = G* I,考虑时间因素，可以写为Ct= Gt* It.等式两边取自然对数可以得到：
In Ct= In Gt+ In It （1）
其中，Ct、Gt、It分别表示为t期的二氧化碳排放量、增加值和二氧化碳排放强度，以C0、G0和I0分别表示基期的二氧化碳排放量、增加值和二氧化碳排放强度，c、g、i分别表示上述参数在参考年和目标年之间的年均增长倍数，可以得到
Ct= C0* ct、Gt= G0* gt、It= I0* it （2）
将（2） 式带入（1） 式，得到
In（C0* ct）= In（G0* gt）+ In（I0* it） （3）
又因为In C0= In G0+ In I0,可得
Inc = Ing + Ini （4）
即二氧化碳排放总量的年均增长倍数自然对数值等于增加值和二氧化碳排放强度的年均增长倍数自然对数值之和。根据此恒等关系，可以对影响工业部门各行业二氧化碳排放的规模和技术因素进行分解。其中，年均倍数的自然对数的绝对值越大，表示变化倍数越大，大于0时，意味着t期较基期有所上升，小于0时，意味着t期较基期有所下降。
由于每个行业本身特性不同，生产过程对环境的影响也是不同的。称单位增加值二氧化碳排放高于工业部门总体的产业为“高碳产业”,否则为“低碳产业”.工业部门中高碳和低碳产业的构成和排放强度大小的变化，将决定工业部门整体二氧化碳排放量的变化，而规模因素和技术因素又将推动高碳和低碳产业的构成和碳排放强度的变化。
规模因素和技术因素共同推动着德国的低碳转型，但在1995 - 2007年、2007 - 2009年两个阶段，德国工业部门碳排放量下降的主要推动因素是不同的。1995 - 2007年，碳排放量下降由规模因素和技术因素共同推动，17个行业中有8个行业实现了二氧化碳排放量的下降，其中其它非金属矿物制造业、采矿业等共计5个行业主要是由规模因素推动的，即从表2看，增加值年均倍数的自然对数为负，而二氧化碳排放强度年均倍数的自然对数为正； 化学工业和交通运输设备业主要是由技术因素推动的； 纺织业和皮革业的排放量下降是两个因素共同推动的结果。2007 - 2009年，碳排放的下降主要是由规模因素推动的，17个行业中有16个行业实现了二氧化碳排放量的下降，其中石油加工、采矿业等11个行业主要是由规模因素推动的，电气机械及器材制造业、纺织业等5个行业是由规模因素和技术因素共同推动的，仅有电力、燃气的生产供应业主要由技术因素推动。
表面上，总体碳排放强度的下降和产业结构中高碳、低碳产业增加值比重的变化是促进德国工业低碳转型的直接原因，但实际上这是德国社会经济中各种力量共同推动的结果。从发展阶段来看，已经处于后工业化时期的德国，基础设施建设需求降低，与之原材料生产相关的普通钢铁、水泥等行业规模收缩； 而后工业化时期的创新驱动特征，有利于发展低污染、高附加值的新兴产业。从国家战略来看，德国十分重视低碳经济的发展，将发展低碳经济纳入“2020高技术战略”[17]、“德国国家能源效率行动计划（EEAP）”[18]等国家战略中； 从社会基础来看，德国发达的科学技术基础、较高的国民素养和环保共识，促使其不断进行技术研发，大力发展新能源汽车、智能电网等战略型新兴产业，在致力于提倡清洁生产、生活的同时形成一个有竞争力的环保产业，保证了德国制造业产品的不断更新升级，以此在国际高端市场中长期保持较高的竞争力。同时德国十分重视太阳能、风能等非化石能源技术的研发、生产与应用，能源结构的转变，既是导致工业部门各行业碳排放下降的技术因素的一部分，也进一步保障了德国在低碳转型过程中工业的竞争力。
5 德国产业结构变迁对中国发展低碳经济的启示
不同发展阶段，产业结构对低碳经济发展的贡献不同。从长期来看，在工业化向后工业化转变的过程中产业结构变化对低碳经济的贡献主要通过碳排放强度较小的第三产业比重提高来推动。在此期间，尽管经济规模不断扩大的过程中，碳排放总量仍然在不断上升，但碳排放强度已在不断下降。当经济进入后工业化时期，第三产业成为经济中占比最大的产业，三次产业的结构趋于稳定，此时三次产业内部，尤其是第二产业内部高碳、低碳产业的规模和技术的调整成为低碳经济发展的主要推动力。在这一时期，碳排放强度下降的同时碳排放总量也逐渐下降。
我国的工业化总体上处于中期阶段，但已出现向后期阶段过渡的明显阶段性变化，这意味着经济发展的驱动因素将发生改变[16].在过渡时期，第三产业比重还没有达到稳定峰值，相对低碳的第三产业比重的增加仍将是这一时期推动经济总体碳排放量和碳排放强度下降的主要动力。而从长远国家战略角度来看，随着工业化进程的推进，三次产业结构的比例趋于稳定，二产、三产内部产业结构的调整和升级更应受到重视，技术进步和效率提升将会成为碳排放下降的核心动力。产业技术革命，生产效率提升，节能技术、工艺的投入，积极发展低碳能源，是我国经济低碳、高效增长的必要途径。
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