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碳中和研究 | 揭示差异化的碳中和政策对中国高碳产业跨区域转移的关键作用机制
时间:2023-07-25 浏览量:378次
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题目   Uncovering the key mechanisms of differentiated carbon neutrality policy on cross-regional transfer of high-carbon industries in China

作者   Yu Qi, Xiaotian Ma, Yang Xie, Wen Wang & Junfeng Wang

期刊   Journal of Cleaner Production

时间   2023年7月

一作单位  College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin, ChinaResearch Center for Resource, Energy and Environmental Policy, Nankai University, Tianjin, China

链接  https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137918



研究简介

2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上,首次提出中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。2021年9月,《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》正式发布,标志着碳达峰碳中和战略上升为国家战略。决策者显然注意到中国区域差异显著的特点,提出了碳减排“一省一策”的政策思路,各省根据自身的经济发展阶段、资源禀赋基础以及环境承载能力等实际情况,陆续出台了相应政策。

本文以天津市作为“工业化程度高,新兴产业突出的超大城市”的代表,以甘肃省作为“工业化程度低,但有绿色能源潜力的省份”的代表,探讨如何统筹中央与地方的减排分工,地方与地方之间的减排责任,真正形成政策合力,成为未来碳减排约束政策动态优化的努力方向。

已有研究对碳减排约束政策的关注很多,主要从3个维度展开探讨,一是空间维度,二是时间维度,三是产业维度。碳减排约束政策研究的核心内容是碳配额,较多的研究是从空间维度入手分析的,从城市级、省级到国家级,碳配额的初始化分配方式也是一个研究焦点。其中一些文献已经注意到区域差异的存在对于碳减排约束政策实施效果的显著影响,但这些基于具体学科方法的分析手段多数难以深入分析碳政策影响的整体性、关联性和区域差异性。很少有文献对省际间碳减排约束政策产生的协同经济影响进行分析,特别是这种协同经济影响可否被作为产业空间转移的政策工具加以应用,之相对应的,综合评估模型能够更全面且定量地模拟自然环境系统与能源经济系统、社会系统之间的联动和相互作用,可能是全面分析碳政策协同影响、碳减排路径优化和碳政策作用机制的更适宜方法。

本文深入探讨典型区域“差异化的碳减排约束政策”对天津市和甘肃省的经济影响,重点通过对省际调入调出导致的隐含流的对比分析,考察在碳中和政策约束下,这些流动的变化规律,进而提炼碳中和转型的可行模式,以天津市作为“工业化程度高,新兴产业突出的超大城市”的代表,以甘肃省作为“工业化程度低,但有绿色能源潜力的省份”的代表,希望在两地的对比分析中,探索出不实施碳减排约束政策(BAU情景)、实施无区域差异化的碳减排约束政策(CI情景)和实施有区域差异化的碳减排约束政策(DE情景)3类政策情景作用下3类产业空间转移的碳政策作用机制。


研究结果

两地碳排放量总体分析

由图1可以看出,从两地碳排放量总体情况看,甘肃省2017年情景134.87Mt,2060年BAU情景132.58Mt,2060年CI情景18.00Mt,天津市2017年情景150.70Mt,2060年BAU情景130.55Mt,2060年CI情景33.51Mt,两地相比,2060年CI情景即无区域差异化的碳强度约束政策的减排效果,甘肃省比天津市效果明显很多。从主要的排放部门看,甘肃省碳排放量最主要的部门是电力行业、金属冶炼业和能源供给业,3类情景三部门合计占比分别为80.94%,74.15%和73.50%,天津市碳排放量最主要的部门同样是电力行业、金属冶炼业和能源供给业,3类情景三部门合计占比分别为70.34%,66.92%和61.98%,天津市相比于甘肃省占比稍小。

值得关注的是,甘肃省农业碳排放量虽然占比不高,但是一个重要的碳排放产业,3类情景分别为1.85Mt、3.58Mt和0.33Mt。交通运输业碳排放量同样占比不高,但在2060年也会成为重要的碳排放源,3类情景分别为9.04Mt、7.49Mt和1.25Mt。天津市服务业碳排放量占比由2017年情景的4.42%大幅提高到2060年BAU 的10.27%,表明到2060年会成为主要的碳排放源。

图1 两地碳排放量分析


两地重点产业碳排放量趋势对比分析

以能源供给业这一高耗能产业为例,甘肃省直接碳排放3类情景分别为12.83Mt、18.41Mt和1.72Mt,2060年BAU情景较2017年情景不降反升而且升幅达到43.49%,说明在没有碳减排约束政策影响下,能源供给业中产业链的中低端环节在甘肃省有较大规模的扩张;但隐含碳3类情景分别为5.46Mt、3.19Mt和0.04Mt, 2060年BAU情景较2017年情景下降41.58%,说明在没有碳减排约束政策影响下,能源供给业中产业链的高端环节即最终产品呈现较大幅度的下降。

为了考察是否存在产业转移现象,需进一步对比天津市的相应情况,天津市的能源供给业直接碳3类情景分别为15.69Mt,11.54Mt和2.73Mt, 2060年BAU情景较2017年情景下降26.45%,说明在没有碳减排约束政策影响下,能源供给业中产业链的中低端环节在天津市有一定幅度的收缩;隐含碳3类情景分别为7.36Mt,2.17Mt和0.15Mt, 2060年BAU情景较2017年情景下降70.52%,能源供给业中产业链的高端环节即最终产品呈现大幅度的下降。

对比甘肃省和天津市在没有碳减排约束政策影响下的2060年BAU情景,可以看到产业发展趋势是产业链的中低端环节有从东部向西部转移的趋势,甘肃省很大程度上是作为能源类中间产品即原料生产基地,而产业链的高端环节甘肃省能源类最终产品更多的转为出省外供,天津市则可能是是产业结构的优化升级导致对能源类最终产品的需求大幅减少。

继续对比2060年CI情景发现,甘肃省直接碳2060年CI情景较2017年情景下降86.59%,隐含碳2060年CI情景较2017年情景下降99.27%,天津市直接碳2060年CI情景较2017年情景下降82.60%,隐含碳2060年CI情景较2017年情景下降97.96%,说明碳减排约束政策影响下均会大幅降低高耗能产业的产能,但产业转移趋势相较于没有碳减排约束政策时很不显著。

再以金属冶炼业这一高耗能产业为例,甘肃省直接碳3类情景分别为34.04Mt,17.71Mt和1.86Mt,2060年BAU情景较2017年情景下降47.97%,隐含碳3类情景分别为2.84Mt、17.73Mt和2.05Mt, 2060年BAU情景较2017年情景大幅提高524.30%,说明在没有碳减排约束政策影响下,产业结构的调整趋势是产业升级,即减少产业链的中低端环节产能,转而大比例增加高端环节产能。

为了考察是否存在产业转移现象,需进一步对比天津市的相应情况,天津市的金属冶炼业直接碳3类情景分别为16.69Mt,21.43Mt和4.49Mt,2060年BAU情景较2017年情景上升28.40%,隐含碳3类情景分别为15.73Mt,2.45Mt和0.55Mt,2060年BAU情景较2017年情景下降84.42%,产业结构调整的趋势是大幅降低最终产品的产能。说明金属冶炼业在甘肃省整体呈转入趋势,在天津市整体呈转出趋势,存在产业转移现象。

甘肃省直接碳2060年CI情景较2017年情景下降94.54%,隐含碳2060年CI情景较2017年情景下降27.82%,天津市直接碳2060年CI情景较2017年情景下降73.10%,隐含碳2060年CI情景较2017年情景下降96.50%,说明碳减排约束政策影响下均会大幅降低高耗能产业的产能,产业转移趋势相较于没有碳减排约束政策时很不显著。


两地重点产业碳排放量变化因素对比分析

电力部门是两地共同的碳排放重点产业,“碳排放强度变化效应”起主导作用,说明技术、管理等方面的创新是降碳的主要驱动力,“投入产出系数变动效应”均为碳排放量增加的正向驱动力,天津市占比36.34%,甘肃省占比73.30%,说明在碳减排约束政策影响下,两地的能源结构同向电力部门升级,甘肃省是天津市的约2倍,说明甘肃省的升级需求更迫切;同时,甘肃省煤炭开采行业的“投入产出系数变动效应”为负向驱动力,占比43.14%,说明在碳减排约束政策影响下,甘肃省的能源结构有显著的调整,成为碳减排的关键因素。

甘肃省向天津市的调入中,电力部门起主导作用的是“最终需求变动效应”,天津市的最终需求变动成为甘肃省电力部门的正向驱动力,占比80%,说明对东部省份的碳减排约束政策会通过省际调入影响西部省份,发生显著的产业转移,以及相对应的碳排放溢出效应。

图2 两地重点产业碳排放量变化因素


对两地高碳经济总体影响对比分析

碳减排约束政策对于两地高碳经济影响很大,如图3所示,天津市2060年BAU情景GDP为2769百万美元,2060年CI情景为2391百万美元,下降13.65%,甘肃省2060年BAU情景GDP为1245百万美元,2060年CI情景为754百万美元,下降39.43%,下降幅度是天津市的近3倍,说明无区域差异化的碳强度约束政策对于以甘肃省为代表的西部省份经济的影响大于以天津市为代表的东部省份,碳政策的影响具有产值异质性。

    天津市损失最大的是电力产业,下降了100.44百万美元,降幅为75.32%,第二位是能源供给业,下降了70.15百万美元,降幅为55.25%,第三位是化工业,下降了69.01百万美元,降幅为38.83%,均为高碳产业,碳政策效果较为精准,甘肃省损失最大的是能源供给业,下降了169.74百万美元,降幅为86.11%,第二位是电力行业,下降了87.35百万美元,降幅为84.22%,第三位是纺织业,下降了50.80百万美元,降幅为82.63%,碳政策效果有偏差,一定程度上说明无区域差异化的碳政策约束效果存在西部省份和东部省份的产业结构异质性。

2060年DE情景下,天津市GDP为2069.66百万美元,下降25.25% ,甘肃省GDP为1147.08百万美元,下降7.89%,下降幅度仅为天津市的三分之一左右,说明给以甘肃省为代表的西部省份更多的碳配额,对于经济的冲击要比以天津市为代表的东部省份小得多,区域差异化的碳政策能够起到显著的经济效果,即具有较强的产值异质性。

2060年DE情景下,天津市损失最大的化工产业,下降了159.30百万美元,降幅为69.49%,第二位是制造业,下降了146.67百万美元,降幅为27.42%,第三位是金属冶炼业,下降了128.77百万美元,降幅为68.92%,甘肃省损失最大的是制造业,下降了41.80百万美元,降幅为28.70%,第二位是金属冶炼业,下降了38.30百万美元,降幅为27.15%,第三位是服务业,下降了32.44百万美元,降幅为6.33%,通过对比可以看出,区域差异化的碳政策更为显著的降低了天津市高碳产业的比重,说明碳政策影响具有较强的产业结构异质性。

图3 两地GDP变化分析


两地重点产业对比分析

以服务业这一低耗能产业为例,服务业是甘肃省第一大产业,3类情景占比分别为41.18%,45.51%和41.88%,均达到4成以上,第二大产业是制造业, 3类情景占比分别为11.70%,12.58%和9.05%,第三大产业是金属冶炼业, 3类情景占比分别为11.33%,7.12%和15.64%,服务业占比远远高于制造业和金属冶炼业,说明甘肃省工业化程度较低,碳倾斜政策并没有从根本上改变这一特征;同时,2060年DE情景与BAU情景、2060年CI情景相差无几,一定程度上反映出给甘肃省更多的碳配额,并不会促使产业结构向非服务业的方向调整,从而实现工业化程度的提高,而2060年CI情景高于BAU情景4.33%,反映出无区域差异的碳约束政策会强化服务业的主导地位。此外,金属冶炼业的2060年CI情景明显低于BAU情景,2060年DE情景明显高于BAU情景,说明对于高耗能产业,有区域差异的碳倾斜政策正向作用效果明显,而无区域差异的碳约束政策负向影响更大。

服务业同样是天津市第一大产业, 3类情景占比分别为42.36%,47.56%和52.89%,第二大产业是制造业, 3类情景占比分别为19.32%,19.48%和18.76%,第三大产业是化工业, 3类情景占比分别为8.28%,5.38%和3.38%,服务业占比远远高于制造业和化工业。值得关注的是,2060年DE情景比BAU情景高出10.53%,说明给天津市更少的碳配额,会极大的促进服务业这样的低耗能产业发展,产业结构朝着低碳的方向升级,同时2060年CI情景比BAU情景高出5.20%,说明无区域差异的碳约束政策也会一定程度上促进服务业的发展,碳政策对于以天津市为代表的东部地区向低碳化的产业结构升级效果显著。此外化工业随着碳约束政策越来越严厉,占比也越来越小,说明对高耗能产业的限制作用很灵敏。


碳排放溢出效应

如图4所示,总体上看,天津市服务业,制造业和电力部门等的需求引致的外省碳排放较高,主要有江苏省,安徽省,河北省等;2060年BAU情景下天津市省际调入贸易隐含碳排放显著高于省际调出,在CI情景下延续了这一特征。外省服务业,制造业和金属冶炼业需求引致甘肃省碳排放较高,主要有江苏省,安徽省,河北省等;甘肃省在碳强度约束情景下与外省贸易碳排放明显降低,省际调出隐含碳也不再显著高于省际调入隐含碳。

综合多省贸易碳排放的数据,可以大体看出东、西部地区受碳政策影响的共性趋势,天津市2060年BAU情景和2060年CI情景的贸易隐含碳省际调入均显著高于省际调出,说明碳强度约束政策对天津市这种工业化程度较高、新兴产业突出的特大城市来说,其产业结构的贸易碳优势影响较小;相反,甘肃省2060年BAU情景贸易隐含碳省际调出显著高于省际调入,但是2060年CI情景两者差距明显缩小,说明碳强度约束政策对甘肃省这种工业化程度低,但有绿色能源潜力的省份来说,弥补其产业结构的贸易碳劣势帮助很大,而且数值明显下降,说明降碳潜力较大,但同时省际贸易水平的下降对于产业发展的长期潜在影响应给予关注。产业方面,两地的服务业和制造业均是影响贸易碳地位的主要产业,特别对甘肃省的影响尤为重要。以上分析一定程度上成为甘肃省“产业转移”的隐含碳证据。

图4 两地省际贸易隐含碳排放


如图5所示,虽然两地之间贸易隐含碳排放总量不大,但通过3类情景的比较,能够看出产业结构调整及产业转移的趋势,例如,甘肃省通过省际调入天津市方面,DE情景相比于CI情景,甘肃省电力部门和金属冶炼业的贸易隐含碳排放显著提高,说明给予甘肃省较高的碳排放配额,高耗能产业以贸易隐含碳的方式从天津市向甘肃省转移,又如,天津市通过省际调出甘肃省方面,BAU情景相比于CI情景和DE情景,天津市制造业和金属冶炼业的贸易隐含碳排放显著降低,说明对天津市进行碳排放配额限制,某种程度上促使高耗能产业向甘肃省转移,从而诱导高耗能产业通过省际调入和省际调出实现产业转移的“叠加效应”。

图5 两地贸易隐含碳排放


图6展现了三类情景下两地省际调出贸易隐含碳的变化情况。在2060年CI情景下,天津市多数行业省际调出隐含碳降低,其中化工业降幅最大,下降了63%,甘肃省多数行业的下降幅度远大于天津市,其中电力部门降幅最大,下降了99%。在2060年DE情景下,天津市的电力部门省际调出隐含碳进一步下降,但服务业会显著上升,而甘肃省的电力部门和能源供给业显著上升,分别为2783%和577%,服务业进一步下降,说明“转移的产业”带有高耗能特点。

图6 两地省际调出贸易隐含碳变化


讨论与政策建议

产业跨区域转移的碳政策作用机制

通过前文对产业跨地区转移的讨论,综合对比甘肃省和天津市的BAU、CI和DE政策情景,总结出3类产业跨地区转移的碳政策作用机制。

1、不实施碳减排约束政策(BAU情景),两地高耗能产业会自发实现产业转移化结构化的变化趋势。

以能源供给业这一高耗能产业为例,我们观察到的现象是,甘肃省产业链的中低端环节在甘肃省有较大规模的扩张,但产业链的高端环节即最终产品呈现较大幅度的下降;天津市产业链的中低端环节在天津市有一定幅度的收缩,同时产业链的高端环节即最终产品呈现大幅度的下降。说明产业发展趋势是产业链的中低端环节有从东部向西部转移的趋势,甘肃省很大程度上是作为能源类中间产品即原料生产基地,而产业链的高端环节甘肃省能源类最终产品更多的转为出省外供,即从西部向东部转移的趋势,天津市则可能是是产业结构的优化升级导致对能源类最终产品的需求大幅减少。

再以金属冶炼业这一高耗能产业为例,甘肃省产业结构的调整趋势是产业升级,即减少产业链的中低端环节产能,转而大比例增加高端环节产能;天津市产业结构调整的趋势是大幅降低最终产品的产能。说明产业发展在甘肃省整体呈转入趋势,在天津市整体呈转出趋势,存在产业转移现象。

2、实施无区域差异化的碳减排约束政策(CI情景),会对两地高耗能产业产生本地化结构化影响,分别大幅降低两地高耗能产业的产能,但跨地区的产业转移趋势并不显著,对能源供给业和金属冶炼业的重点考察均存在相似的趋势。

3、实施有区域差异化的碳减排约束政策(DE情景),“转移的产业”带有高耗能特点,能够诱导高耗能产业通过省际调入和省际调出实现显著的产业转移的“叠加效应”。例如,甘肃省通过省际调入天津市,DE情景相比于CI情景,甘肃省电力部门和金属冶炼业的贸易隐含碳排放显著提高,说明给予甘肃省较高的碳排放配额,高耗能产业以贸易隐含碳的方式从天津市向甘肃省转移,又如,天津市通过省际调出甘肃省, DE情景相比于BAU情景,天津市制造业和金属冶炼业的贸易隐含碳排放显著提高,说明对天津市进行碳排放配额较为严格的区域差异化限制,某种程度上促使高耗能产业向甘肃省转移。


政策启示

本研究的目标,是希望在天津市和甘肃省两地的对比分析中,探讨典型区域“差异化的碳减排约束政策”对两地高碳经济的影响,进而提炼碳中和转型的可行模式,以天津市作为“工业化程度高,新兴产业突出的超大城市”的代表,以甘肃省作为“工业化程度低,但有绿色能源潜力的省份”的代表,就目前的工作进展看,能够较为清晰的看到,碳中和转型的“产业转移模式”,它的运行机理是:给甘肃省(发展中地区)更多的碳配额,即实施有区域差异化的碳减排约束政策,通过更多的省际调出,实现产业的空间转移。例如,在碳排放溢出效应分析中,在2060年DE情景下,天津市的电力部门省际调出隐含碳进一步下降,但服务业会显著上升,而甘肃省的电力部门和能源供给业显著上升,分别为2783%和577%,服务业进一步下降,说明“转移的产业”带有高耗能特点。又如,在碳减排路径分析中,通过对比分析发现,在2060年DE情景下,给予甘肃省这样的GDP较低省份较高的碳排放配额,通过更多的省际调出,外省对于甘肃省高碳行业的需求上升,说明存在一定的产业转移,而且通过DE情景与CI情景的比较,发现DE情景下产业转移的程度更高。

同时,无区域差异化的碳减排约束政策实施效果同样值得关注,在对能源供给业的考察中,对比甘肃省和天津市在没有碳减排约束政策影响下的2060BAU情景,可以看到产业发展趋势是产业链的中低端环节有从东部向西部转移的趋势,甘肃省很大程度上是作为能源类中间产品即原料生产基地,而产业链的高端环节甘肃省能源类最终产品更多的转为出省外供,天津市则可能是是产业结构的优化升级导致对能源类最终产品的需求大幅减少;在对金属冶炼业的考察中,对比甘肃省和天津市在没有碳减排约束政策影响下的2060BAU情景,产业结构调整的趋势是大幅降低最终产品的产能,说明金属冶炼业在甘肃省整体呈转入趋势,在天津市整体呈转出趋势,存在产业转移现象 。但对比甘肃省和天津市在没有区域差异化的碳减排约束政策影响下的2060CI情景,发现均会大幅降低高耗能产业的产能,但产业转移趋势相较于没有碳减排约束政策时很不显著。

综上,将产业跨地区转移的碳政策作用机制概括为:1、不实施碳减排约束政策(BAU情景),两地高耗能产业会自发实现产业转移化结构化的变化趋势。2、实施无区域差异化的碳减排约束政策(CI情景),会对两地高耗能产业产生本地化结构化影响,分别大幅降低两地高耗能产业的产能,但跨地区的产业转移趋势并不显著。3、实施有区域差异化的碳减排约束政策(DE情境),“转移的产业”带有高耗能特点,能够诱导高耗能产业通过省际调入和省际调出实现显著的产业转移的“叠加效应”。

2022年7月,甘肃省发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的实施意见》中明确,到2025年,全省绿色低碳循环发展的经济体系初步形成,重点行业能源利用率大幅提升,非化石能源消费比重达到30%,风电、太阳能发电总装机容量达到8000万千瓦以上。围绕电力部门相关产业链的能源利用效率提高和绿色电力替代,是甘肃省近期降低碳排放强度的典型路径。以发展中地区甘肃省和发达地区天津市为代表的结对型绿色电力传输交易,是两地贸易隐含碳分析成果在未来碳达峰碳中和实践中的重要政策应用。此外,两地的传统高碳产业在碳减排约束政策影响下有比较大的损失,着力催生和培育低碳政策环境下的新兴产业,以便更早地切换经济发展动能,避免掉入低碳陷阱。


局限和未来研究展望

本研究采用CGE模型开展了对中国31省经济指标和碳排放指标进行了基础性模拟工作,特别是使用EEBT方法核算区域间贸易隐含碳流动情况,并建立省际碳排放流动关联模型反映产业转移趋势。但是,本文存在一些局限性,确切地说,目前模型评估的是对传统产业的消除效应,因此经济损失显得很大。但模型还不能刻画新兴产业的弥补效应,因此要对文中的数据进行合理解读,并不能认为两地未来就会受这么大损失,而是两地的传统高碳产业会有这么多损失,政策含义是要立刻催生、培育低碳环境下的新兴产业,以便更早地切换增长动能,避免掉入低碳陷阱。未来,我们会开展中国发达省份和发展中省份新兴产业碳减排竞争力的评估和比较研究。


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