经济稳定增长与碳减排双重目标优化模型(上)

    内容提要：中国的碳排放增加有必然性也有合理性。无论从理论分析还是通过数理模型进行推演和验证，中国都应该并且能够实现经济稳定增长和碳排放降低的双重目标。当然，这需要中国加快自主创新步伐和产业结构升级，大力发展战略性新兴产业，并针对不同产业出台有针对性的政策措施。
    关键词：经济增长，碳排放，优化模型
   作者简介：纪玉山(1948-)，男，吉林长春人，吉林大学经济学院教授，博士生导师，研究方向为社会经济可持续发展。
    进入21世纪以来，气候问题受关注的程度不断提高，有关这一问题国际合作的规模之大、范围之广，以及合作过程中争斗的激烈程度，都是人类历史上所罕见的。在互利共赢的原则下，无论发达国家还是发展中国家都可以从气候合作中获益。然而，2011年5月28日在美国召开的世界政治经济学学会第六届论坛上，吉雅拉·皮奥瓦尼和李珉琪发表了“经济增长与气候稳定是否协调？——以中国和印度为例”为题的演讲^①，该文的一个重要观点是要求中国经济“实现零增长，以减轻气候危机”，其实质是要求中国牺牲经济增长和人民福利，替西方世界承担减排义务。显然，这种观点无论是在道义上还是在现实中都是站不住脚的。
    首先，毋庸置疑，人类目前所面临的气候危机主要是发达国家造成的。在1751年至1860年100多年的时间里，人类排放的二氧化碳几乎100%来自发达国家；在1861年至1950年这90年间，尽管发展中国家经济有所发展，二氧化碳的95%也是来自于发达国家；近50年的二氧化碳排放，发达国家的所占比重虽然有所下降，但是仍占据了总排放量的77%。^②显然，让发展中国家承担过多的减排任务无异于为发达国家制造的气候危机埋单。笔者在《维护中国发展权视角下的国际碳博弈——兼议经济增长与气候变化问题之争》^③一文中有较为详细的论述。其次，对于发展中国家而言，排放权就是生存权和发展权。按照联合国提出的标准，中国目前还有1.5亿人生活在贫困线以下，发展经济仍是中国的第一要务。由于中国正处于工业化和城镇化的快速发展阶段，各种基础设施的建设、人们正常生活都需要进行“生存性”的二氧化碳排放，排放权作为经济发展中一种重要的“生产要素”是不可或缺的。再次，发达国家目前所谓的低碳结构很大程度上是通过碳排放转移实现的，即将碳排放较高的产业和产品生产转移到发展中国家，由此产生了“隐含碳”的问题。如果按照产品最终消费者所属国籍来计算，中国的碳排放将大为降低。例如樊纲等(2010)的研究显示1950—2005年中国约有14%～33%的碳排放实际上是为其他国家生产产品而排放的，这部分碳排放不应计入中国的碳消费中^④。
    一、经济稳定增长与碳减排双重目标的提出
    面对来自国际社会日益增长的减排压力，中国必须申明自己的排放权利和近年来已经取得的减排成绩，同时更重要的是调整产业结构，实现发展方式的转变。然而，产业结构调整必须在增长持续的条件下进行，否则产业结构调整将难以为继。那么，增长与减排两个目标能否同时实现呢？
    中国经济增长中导致碳排放增长的主要因素是三次产业的比重不合理。目前这三次产业比重大约为1∶5∶4，重化工业在国民经济中占主导地位，低耗能的第三产业比重偏低。以产业结构调整必然要求降低重化工业的比重而提高其他排放相对较低产业的比例。重化工业是中国经济的支柱，为了实现碳排放降低和经济稳定增长的双重目标，中国的产业结构调整不能仅仅是从抑制工业特别是重化工业的发展入手，而应该是一方面对传统的工业进行改造，通过节能减排、调整能源结构与利用方式以及产业技术升级，降低传统产业的碳排放总量和强度；另一方面则应该同时推动和促进碳排放较低的产业，如战略性新兴产业和金融、教育、科研、旅游以及各种生产性服务业的发展，使之在国民经济中的比重不断增加。
    通常，经济增长与碳排放之间存在一种库兹涅茨“倒U”曲线式的关系，即随着经济增长，碳排放绝对数量会不断增加，但是增速则是由高到低、由正到负变化，最终将打破经济增长与碳排放之间的正向关系而进入到此消彼长的阶段，并最终实现经济增长与碳排放的“脱钩”。大量的实证研究显示，中国碳排放的最高点尚未到来，但是碳排放的增速已经处于下降阶段，即使没有进一步的人为干预，中国的碳排放也将随着经济增长的继续而降低。
    此外，中国正在努力进行节能减排，中国政府将碳减排提升至国家战略，并积极为碳减排创造制度环境和技术基础。2012年3月十一届全国人大五次会议的政府工作报告提出，2012年国内生产总值(GDP)增长的预期目标为7.5%。这为中国的产业结构调整和碳减排创造了非常良好的政策环境。中国碳排放持续增高的一个重要原因，是地方政府为了完成甚至超额完成经济增长任务，片面追求GDP增速，往往选择工艺较为成熟、见效较快的工业项目，而这些传统项目又往往属于高排放、高污染的行业。一些地方政府甚至在“保增长”的名义下继续推动高能耗、高污染、资源性等“两高一资”行业的增长。再者，2008年爆发的金融危机以及随后出现的欧美主权债务危机使来自欧洲和美国对中国商品的需求大幅度降低，同时欧美各国的贸易保护主义抬头，中国依靠对外贸易拉动经济增长的方式难以为继。GDP增速调降不仅是中国应对日益恶化的国际经济形势的举措，也使地方政府可以在一定程度上摆脱对GDP绝对数量的追求而转向提高经济增长质量，为产业结构调整开辟更大的空间，又可以为降低碳排放减少阻力。
    总而言之，中国在经济增长与碳减排之间短期内看的确面临着一个非此即彼的两难选择，但是如果能够从长期着眼，制定并实施有针对性的产业结构调整策略，那么中国完全可以同时实现经济稳定增长和碳排放强度的降低。问题是我们能否制定出一个同时实现经济增长与碳减排双重目标的数理规划。
    二、经济增长与碳减排双重目标的数理规划
    为了进一步说明中国同时实现经济稳定增长与碳减排两个目标的可能性，本文提出一个线性规划模型，尝试通过建模和实际计算，证明在中国“经济增长”与“气候稳定”完全可以协调。这个线性规划模型以温家宝总理在2012年政府工作报告中提出的主要预期目标、国家“十二五”规划提出的具体碳减排目标及国家统计局、工信部等权威机构确定的经济指标为约束条件，以2012年国内生产总值最大为目标函数，以2012年第一产业总产值、第二产业各行业总产值及2012年全国有关产业、行业的平均价格指数为决策变量，对既保证经济稳步增长，又同时实现碳减排和物价稳定的可能性与所需条件进行优化分析。
    本文所用到的变量、参数列表如下(见表1)，这些参数数据是根据国家统计局、工信部、中科院预测研究中心及各产业、行业协会公布的数据和有关资料、文献提供的数据经过统计分析、核算得到的。
    第二产业中的制造业按十六个行业分析计算，依次为：皮革、毛皮等制造业，医药制造业，化纤制造业，塑料及制品制造业，金属制品制造业，造纸及纸制品制造业，机械、电子及设备制造业，采掘业，食品、烟草及饮料制造业，纺织业，石油、炼焦及制品加工业，非金属矿物制造业，黑色金属冶炼、压延加工业，电力、煤气、水生产供应业，化学原料、制品制造业，有色金属冶炼、压延加工业。2012年的国内生产总值分别表示为x_2i(i=1，2，…16)，x₁₁表示农业，x₄₄表示建筑业，单位为亿元。预计第三产业产值为228 100亿元。2012年的四个价格指数分别为：μ₁——全国平均价格指数，μ₂——第一产业平均价格指数，μ₃——制造业平均价格指数，μ₄——建筑业平均价格指数。
    由此，我们可以构建如下线性规划模型：
    以2012年国内生产总值最大为目标函数：
    
    
    最大化目标函数所需满足的约束可以表示为：
    1/g₁(g₂/μ₁-g₁)=7.5%    (1)
    1/g₁₁(x₁₁/μ₂-g₁₁)≥4%    (2)
    
    
    
    
    1/g₁₄(x₄₄/μ₄-g₄)≥15%    (5)
    1/ρ₁(ρ₁-ρ₂)≥3.5%    (6)
    μ₁≤μ_0i  i=1,2,3,4    (7)-(10)
    x_2i≥a_2i  i=1,2,…,16    (11)-(26)
    x₁₁＞0,x₄₄＞0,x_2i＞0,μ_j≥1，i=1,2,…,16；j=1,2,3,4    (27)