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节能减排约束下的中国产业结构优化问题研究

来源：刀刀网

第27卷　第8期2008年8月

工业技术经济

Vol127,No18

总第178期

节能减排约束下的中国产业结构优化问题研究

原毅军　董　琨

(大连理工大学,大连　116023)

〔摘　要〕　近年来,中国经济快速增长,与此同时,经济发展与能源消耗、环境污染的矛盾也日趋尖锐,节能减排已成为我国“十一五”规划中重要的约束性指标。中国产业结构优化的研究,必须充分考虑当前所面临的能源与环境问题。本文建立了含有节能减排约束的产业结构优化模型,模拟结果表明,可以通过产业结构优化来实现节能减排目标,同时也能保持较高的经济增长速度。〔关键词〕　产业结构优化　节能减排　动态优化〔中图分类号〕F22413　〔文献标识码〕A

1　引　言

改革开放以来,中国经济建设取得了巨大成就,国

民经济总量不断扩大,人民生活水平显著提高。以经济增长为目标的产业结构优化,使经济资源从相对较低生产率的产业流向相对较高生产率的产业,带动了中国总体经济效益的提高,促进了国民经济的快速增长。但另一方面,长期单一的追求经济增长目标,使得中国经济在保持高速增长的同时,各种能源、环境问题也愈发突出。基于经济发展所处的历史阶段及整体技术水平的,长期以来中国经济增长主要依靠增加生产要素的投入和物质消耗来推动,国民经济的发展也因此一贯呈现出典型的粗放式增长特征,经济增长与能源消耗、环境污染的矛盾日趋尖锐。随着经济增长率的持续高位运转,中国能耗总量还将不断提升,污染物的排放总量也会逐年上升,未来一段时期内,节能减排的压力将进一步加大。为保障中国经济能够长期保持健康、稳定的发展,国家“十一五”规划纲要提出,到2010年中国万元GDP能耗降低20%左右、主要污染物排放减少10%,并将其列为重要的约束性指标。中国经济发展所面临的能源、环境问题,与当前不合理的产业结构是密切相关的,21世纪中国经济的发展面对的不仅仅是增长速度问题,更是产业结构不断优化的问题。党的“十七大”报告中指出,推动产业结构优化升级,是关系国民经济全局紧迫而重大的战略任务,到2020年,要实现全面建成小康社会的奋斗目标,基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构。要实现这一目标,必须加快优化产业结构,将降低能耗、减少污染物排放纳入产业结构优化模型,转变传统的经济增长方式,控制高耗能、高污染行业过快增长。

本文针对“十一五”规划中提出的节能减排目标,构建一个含有节能减排约束的产业结构动态优化模型,通过优化产业结构解决当前困扰中国经济发展的能源、环境问题。

同的历史时期国家发展所侧重的主要方向和想要达到的阶段性目标会有所不同。本文的产业结构优化模型仍然以经济增长为目标,目的在于满足“十一五”规划中关于节能减排的约束性目标的同时,实现较高水平的经济增长。

动态优化模型在目标函数的选择上,由于时间维度上的最优化问题的一个特点是其准则函数是加性可分的,即可以被表达成一系列函数的和,而每一个函数依赖于初始存量,因此,这里设定经济增长目标为规划期内GDP的累计值最大,即

maxf(xt)=

t=1

(xt-e′∑

Atxt)

其中,xt=(x1t,x2t,L,xnt)′为第t期各产业总产出列向量,A为投入产出直接消耗系数矩阵,e=(1,1,L,1)′为单位列向量。212　约束条件

首先根据“十一五”规划中关于节能减排的约束性指标,本文设定了能源消耗约束与污染控制约束。21211　能源消耗约束

Ct≥c′txt

其中,ct=(c1t,c2t,L,cnt)′为第t期各产业单位总产出能耗列向量,Ct表示第t期能源消耗约束指标。21212　污染控制约束

′αWt≥txt′βGt≥txt′γSt≥txt

′

αββ其中,αt=(1t,α2t,L,αnt)、t=(1t,β2t,L,

′′βγγnt)、t=(1t,γ2t,L,γnt)分别为第t期各产业单位总产出所产生的废水、废气、固体废弃物排放向量,Wt、Gt、St为第t期的废水、废气、固体废弃物排放约束指标。

此外,经济运行主要受各经济变量间的内在连接关系决定,即现实的经济运行机制决定了模型的结构,模型还包括如下经济运行约束:21213　动态投入产出平衡约束

xt=Atxt+Bt(xt+1-xt)+y1t+y2t

2　模型设计

211　目标函数

产业结构优化目标的选取是由或决策者根据当时基本国情、结合本国和国际的实际情况做出的,在不

　收稿日期:2008—04—08

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工业技术经济

Vol127,No18

总第178期

其中,Bt=(bij)n×n为投资系数矩阵,bij表示第j产业增加单位产出需要第i产业提供的产品投资额。Bt(xt+1-xt)表示资本形成列向量,y1表示最终消费列向

t量,y2t表示净出口列向量,三者共同构成了最终使用部分。21214　资本形成约束

(st+sf)e′(xt-Atxt)≥Bt(xt+1-xt)e′

式中,st表示储蓄率,sft表示外国资本流入(外国储蓄)占GDP的比重。该约束说明下一期的投资资本由本期的国民储蓄与外国资本流入构成。21215　消费需求约束

(1-st)e′(xt-Atxt)≥y1te′

21216　净出口约束′

sfte(xt-Atxt)≥-e′y2t21217　产能约束q1xt-1≥xt≥q2xt-1

量(v05)对2002年的直接消耗系数矩阵进行修订,突破

了投入产出关系变化的连续性假定,能够最大限度地利用已知数据。312　投资系数矩阵

在静态投入产出模型中,投资作为最终需求的一项,是外生变量,即把投资同生产指标、生产能力割裂开来,不能确切反映社会产品扩大再生产过程的实际情况。动态投入产出模型,通过引入投资系数阵,使外生变量内生化,反映了生产性投资和社会再生产之间的内在联系,因而更真实的反映实际的经济发展过程。在动态投入产出模型的分析与应用中,起关键作用的是投资系数矩阵,投入产出分析的精度在很大程度上取决于投资系数,本文采用下式确定投资系数矩阵:

Δsiaij

ttbijt=n

Δxj∑aijt

t+1j=1

式中,q1>1>q2>0,该约束条件用来限定各产业不会过快的增长或衰退。首先,短期内产业的生产能力不会发生太大的变化;其次,某产业的过快增长或衰退会导致产业结构的较大变化,进而引起经济增长的波动加剧。21218　非负约束

xt,y1t≥0

该式把静态投入产出模型和动态投入产出模型联系起来进行考察,反映了投资分配和产出增量之间的关系。式中,Δsit表示第t期i产业的投资增量。

4　模拟结果分析

表1给出了模型的模拟结果,2010年中国GDP将达到29172万亿,2015年将上升到461万亿,2020年继续上升至71185万亿,年均增长率可达到9～10%。能源消耗总量与污染物排放均满足预定的约束性指标,2020年能源消耗总量仅比2005年增长了7511%,而同期GDP增长了近三倍;三种主要工业污染物排放总量均实现了小幅下降,其中2010～2015年间固体废弃物排放总量年均下降516%,2015～2020年间年均下降611%,污染物排放得到了有效控制。

表1　2005～2020年中国产业结构与主要宏观经济指标

2005

2010

2015

2020

3　数据处理

本文产业分类与国家统计局提供的17部门投入产出

表相一致,设定基期为2005年,模型模拟所需数据均来自于《中国统计年鉴》。由于污染物的排放主要来自于工业,且我国只有工业的污染物排放统计数据,模型中农业与第三产业的污染物排放系数设定为0。根据历史数据,模型中其他参数作如下设定:

st=s0=0143sft=sf0=0105

q1=018,q2=112

根据国家“十一五”规划目标,设定Ct以2005年能源消耗总量为基数每年递增4%,Wt、Gt、St以2005年工业污染物排放总量为基数年均递减2%。此外,At=A0,Bt=B0需要根据相关数据进行计算。311　直接消耗系数矩阵

直接消耗系数在投入产出模型特别是动态投入产出模型的应用中处于非常重要的地位。直接消耗系数反应了产业间的经济技术关系,它随着经济环境、技术水平等因素的变化而变化,因此,不同时期的直接消耗系数是不同的。在实际应用中,由于投入产出表编制和出版时间的滞后,进行投入产出分析通常要假定产业间的投入产出关系保持长时间的不变,这显然与现实的经济变化相矛盾。因此,需要对投入系数进行有效的修正,以使模型与现实经济状况相符合。

本文以RAS修正方法的基本原理为基础,构造对角矩阵R和S分别表示投入产出关系变化的“替代影响”和“制造影响”,建立直接消耗系数修正模型如下:

a05ij05

min　∑aijlog(02)

aiji,j

s1t1　A05=RA02SA05x05=v05

该模型应用2005年的总产出向量(x05)与增加值向

总产出GDP(亿元)

其中:第一产业比重　　　第二产业比重　　　第三产业比重总产出增长率(年均)GDP增长率(年均)能源消耗工业废水排放工业废气排放工业固体废弃物排放

496791665584888193125538718386829715046337184711215%1913%1014%310%4715%3317%2918%3218%3919%4710%5918%12%

610%519%712%1011%914%910%

1999262432402959393504401453441313791187571073472652032397232166901958711490

1347

1007

734

从三次产业的增加值比重的变化看,2010年,三次产业的比重分别为1913%、3317%与4710%,与2005年相比第一产业比重上升了618个百分点,第二产业比重下降了1318个百分点,第三产业比重上升了711个百分点。到2015年,第一产业、第二产业比重继续下降,分别为1014%、2918%,第三产业则上升至5918。2020年,第一产业比重下降至310%,第二产业比重有小幅回升,为3218%,第三产业比重持续上升至12%,三次产业结构基本达到发达国家水平。表2给出了17个产业增加值结构的中长期模拟情况。17个产业部门中,所占比重上升较大的产业有纺织缝纫及皮革产品制造业、建筑业、运输邮电业、房地产业租赁商务服务业和其他服务业,

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工业技术经济

Vol127,No18

总第178期

其余9个产业比重下降较大。可以看出,10个工业部门中,仅有纺织缝纫及皮革产品制造业比重上升,而5个第三产业部门中有3个产业比重上升,且上升幅度较大,产业结构软化趋势十分明显。

产业结构的这种变化趋势表明,中国的产业结构经过近几十年的发展和调整,整体已经处于工业化中期阶段,经济增长过分依赖于资本和资源的投入,高附加值、低能耗的第三产业发展缓慢,环境污染日益严重,发展的可持续能力不强。在中国的工业化过程中,经济增长的主要推动力大多来自于以工业为主的第二产业,而第二产业又是能源消耗最多的行业,同时也带来了较多的污染物排放。因此,节能减排目标的实现,必然要加快发展第三产业,一般而言,第三产业在实现快速发展的同时,并不需要过多的资源投入,需要的更多的是人力资本和技术投入。虽然改革开放以来,中国一直大力发展第三产业,第三产业在国民经济中的比重一直保持上升趋势,从1978年的2412%上升到了2005年的3919%;然而,从本文模型优化结果来看,与节能减排的目标要求相比,第三产业在国民经济中的比重仍然偏低。

表2　中国17个产业增加值及其比重变化

2005

2010

20152020

增加值

(亿元)

农业采掘业食品制造业

纺织、缝纫及皮革产品制造业炼焦、煤气及石油加工业化学工业

建材及其他非金属矿物制品业金属产品制造业机械设备制造业其他制造业

电力及蒸汽、热水生产供应业建筑业运输邮电业

批发零售贸易、住宿和餐饮业房地产业、租赁和商务服务业金融保险业其他服务业

2307010318749958873693208286922950987419442679510134108361772811156630727406

比重(%)

1215511131221011141711651410163175155199166113141419

增加值(亿元)574079133901214912216825842967157401233552722521625352963027760873868194614

比重(%)19133113104190140122100135134121188158153129132192219

增加值(亿元)4832245636037355484003351943317214284170172762746322793156690777034167353

比重(%)

1014110113716011011014011416019014131561901714181153519

增加值(亿元)

2183914951978516371318346371042063613665661561323068110341718852305255211

比重(%)

310012013712010011011010219012011211741301123190133515

5　结　论

要改变中国目前经济发展中的高能耗、高污染物排放问题,应该从产业结构优化入手,通过合理的产业结构优化与措施,实现中国的经济增长方式从偏资源的粗放型增长向偏知识技术的集约型增长转变。中国产业结构优化的总体趋势应是“软化”,即在产业的发展过程中,有形产品和资源等生产要素的作用日益降低,而知识、技术、服务和信息等软性生产要素的作用日益提高,在各个产业中的投入迅速增大。高新技术产业和第三产业的不断发展,尤其是信息产业的迅速发展,应成为中国经济未来的发展潮流。对于中国产业结构的优化,要控制增量,加快淘汰落后生产能力,完善促进产业结构调整的措施,积极推进能源结构调整。一方面要大力发展第三产业,以专业化分工和提高社会效率为重点,积极发展生产性服务业;以满足人们需求和方便群众生活为中心,提升发展生活性服务业;另一方面要大力发展高技术产业,坚持走新型工业化道路,促进传统产业升级,提高高技术产业在工业中的比重。

参　考　文　献

1.LiewJChung.Thedynamicvariableinput-outputmodel:AnadvancementfromtheLeontiefdynamicinput-out2putmodel.TheAnnalsofRegionScience,2000,(4):591～

2.Dolezal,Vaclav.Optimizationofgeneralnonlinearin2put-outputsystems.NonlinearAnalysis,1995,(4):441～468

3.KurzKalmbach,HeinzDPeter1Micro-ElectronicsandEmployment:ADynamicInput-OutputStudyoftheWestGer2manEconomy1StructuralChangeandEconomicDynamics,1995,(2):371～386

4.StoneR1Input-OutputandNationalAccounts.Paris:OEEC,1961

5.董琨,原毅军.中国产业结构演变与经济波动关系研究[J].大连理工大学学报(社会科学版),2007,(2):9～12

6.潘文卿.一个基于可持续发展的产业结构优化模型[J].系统工程理论与实践,2002,(7):23～29

7.江小涓.产业结构优化升级:新阶段和新任务[J].财贸经济,2005,(4):3～9

8.原毅军,董琨.产业结构的变动与优化:理论解释和定量分析[M].大连:大连理工大学出版社,2008:1作者简介　原毅军,大连理工大学经济系主任,教授,博士生导师,经济学博士。研究方向:产业经济学、管理科学。董琨,大连理工大学经济系博士研究生。研究方向:经济系统分析与管理。

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