何燕子，王婉玉

（湖南工業(yè)大學(xué)商學(xué)院，湖南 株洲 412000）

2020 年9 月22 日，習(xí)近平總書記在聯(lián)合國大會上提出“碳中和、碳達(dá)峰”目標(biāo)，這也是我國首次提出碳中和概念，代表碳中和時(shí)代正式來臨。在碳中和新時(shí)代背景下，我國先進(jìn)制造業(yè)面臨新的歷史性機(jī)遇。從總體上看，我國制造業(yè)“大而不強(qiáng)”，存在很多問題，其中最主要的問題是依賴大量的勞動和消耗大量能源，甚至是以犧牲環(huán)境為代價(jià)。先進(jìn)制造業(yè)是湖南省支柱性產(chǎn)業(yè)，對湖南省先進(jìn)制造業(yè)的碳解鎖效率進(jìn)行評價(jià)，對地區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要借鑒意義。

一 文獻(xiàn)綜述

Unruh［1］于2000 年最早提出碳鎖定這一概念，他認(rèn)為碳鎖定指工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展鎖定在以化石燃料為依賴的碳密集能源系統(tǒng)，技術(shù)和制度共同演進(jìn)阻礙了工業(yè)發(fā)展，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)“技術(shù)—制度綜合體”，受生產(chǎn)系統(tǒng)中技術(shù)、制度和結(jié)構(gòu)等多種因素制約。國外學(xué)者對這一問題展開了廣泛討論，其中有學(xué)者研究了碳鎖定類型。如Seto et al.［2］確定了3 種主要的碳鎖定類型，即基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)和行為，并描述了它們共同發(fā)展的情況；Janipour et al.［3］基于荷蘭化學(xué)品生產(chǎn)案例研究了能源密集型行業(yè)的碳鎖定來源，發(fā)現(xiàn)荷蘭化學(xué)工業(yè)碳鎖定的來源包含技術(shù)不兼容、系統(tǒng)集成、沉沒成本、政策不一致和安全慣例5 個(gè)方面；Niu 和Liu［4］從固定投資、技術(shù)、制度和社會行為4 個(gè)維度構(gòu)建了碳鎖定的衡量指標(biāo)體系，并基于2003—2016 年的相關(guān)數(shù)據(jù)測算分析了中國的碳鎖定水平，研究發(fā)現(xiàn)除了社會行為鎖定程度提高外，固定投入、技術(shù)和制度的鎖定水平都顯著下降，且東部省份整體碳鎖定水平最弱，其次是中部和東北地區(qū)，而西部地區(qū)最強(qiáng)。另有部分學(xué)者探討了碳解鎖路徑的影響因素。如Carley［5］認(rèn)為改進(jìn)技術(shù)和優(yōu)化市場結(jié)構(gòu)有助于緩解美國電力市場的碳鎖定困境；Mattauch et al.［6］指出，碳鎖定是經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的障礙，基礎(chǔ)設(shè)施的提供是促進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型的必要條件；Xu et al.［7］基于中國城市空間計(jì)量研究分析了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移對碳鎖定的影響，研究發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步具有直接和間接的碳解鎖效應(yīng)，增加財(cái)政支出等舉措加劇了碳鎖定困境，因而要加快中國的碳解鎖進(jìn)程以減少對高碳化石能源的依賴。此外，少數(shù)學(xué)者研究了政府在解決碳鎖定問題中發(fā)揮的重要作用。如Driscoll［8］認(rèn)為政府應(yīng)對交通基礎(chǔ)設(shè)施制定嚴(yán)厲政策，以此打破交通行業(yè)的碳鎖定狀況；Wang 和Kreibich［9］發(fā)現(xiàn)對碳稅實(shí)行抵消額可能會對國家減排有積極和消極兩方面的影響；Oberthur et al.［10］討論了政府和跨國機(jī)構(gòu)如何利用全球治理來緩解因碳鎖定帶來的困境。

另一方面，國內(nèi)學(xué)者也對碳解鎖路徑展開了廣泛研究，主要集中在技術(shù)創(chuàng)新方面。如徐盈之等［11］運(yùn)用投入產(chǎn)出和 PLS 結(jié)構(gòu)方程法，對碳鎖定整體情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明技術(shù)進(jìn)步有助于優(yōu)化我國各產(chǎn)業(yè)部門之間的投入產(chǎn)出關(guān)系，并對碳解鎖路徑進(jìn)行了研究；汪中華等［12］用碳匯量與碳排放量之間的差值對碳鎖定的變化趨勢及影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)增加能源消耗和技術(shù)投入可以有效改善碳鎖定問題；牛鴻蕾等［13］從4 個(gè)維度構(gòu)建碳鎖定效應(yīng)的測度指標(biāo)體系，指出提升低碳技術(shù)與運(yùn)用推廣，加大政府對節(jié)能減排創(chuàng)新的投入力度是碳解鎖的首要路徑；陳瑤等［14］基于STIRPAT 理論模型，研究發(fā)現(xiàn)全國區(qū)域的工業(yè)碳強(qiáng)度隨著工業(yè)綠色發(fā)展逐步推進(jìn)呈現(xiàn)倒 “U”型的趨勢，并提出需大力提高東北地區(qū)和中西部地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新規(guī)模及投入強(qiáng)度。還有學(xué)者探討了其他碳解鎖路徑。如孫麗文等［15］采用建模分析方法探討了碳排放權(quán)交易對地區(qū)工業(yè)碳鎖定程度的影響，結(jié)果表明我國工業(yè)碳鎖定存在明顯的空間溢出效應(yīng)，而碳排放權(quán)交易能有效減輕本地區(qū)工業(yè)碳鎖定程度；梁中等［16］研究了區(qū)域碳解鎖的微觀驅(qū)動機(jī)制，并提出健全治理驅(qū)動機(jī)制，建立區(qū)域統(tǒng)籌碳解鎖機(jī)制，重視社會公眾的調(diào)節(jié)驅(qū)動力量。

參考張濟(jì)建等［17］提出的碳解鎖效率的概念，文章提出“先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率”這一概念，認(rèn)為在碳中和新時(shí)代目標(biāo)下，先進(jìn)制造業(yè)為自身利益最大化，希望盡可能減少投入和環(huán)境污染產(chǎn)出而多增加經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出，從而實(shí)現(xiàn)社會價(jià)值和企業(yè)收益的雙重效益，擺脫碳鎖定。同時(shí)，文章以湖南省先進(jìn)制造業(yè)中11 個(gè)行業(yè)的面板數(shù)據(jù)為研究對象，用DEA 模型和Malmquist 指數(shù)對湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率分別進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)研究。

二 研究方法與指標(biāo)說明

（一）研究方法

1.DEA 模型

DEA 模型包括由Charnes et al.［18］提出的基于規(guī)模報(bào)酬不變的CCR 模型，及Banker 提出的基于規(guī)模報(bào)酬可變的BBC 模型。BBC 模型被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，它將技術(shù)效率分為純技術(shù)效率和規(guī)模效率，具體模型構(gòu)建如下。

式中，θ∈ [ 0,1]為決策單元的效率值，λj代表決策單元的投入產(chǎn)出指標(biāo)權(quán)重，Xj為投入量，Yj為產(chǎn)出量，松弛變量S-和S+表示產(chǎn)出不足和投入冗余量。當(dāng)θ= 1且S-=S+= 0，則決策單元k為DEA 有效；當(dāng)θ=1 且S+≠0 ，則決策單元k為弱DEA 有效；當(dāng)θ＜1 ，則決策單元k是相對無效的。

2.Malmquist 指數(shù)

DEA 模型是靜態(tài)分析模型，只能對碳解鎖效率進(jìn)行靜態(tài)分析，而無法測算出碳解鎖效率的動態(tài)變化趨勢，因此，文章將構(gòu)建Malmquist指數(shù)探究湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率的動態(tài)變化趨勢。該模型以距離函數(shù)為基礎(chǔ)，用于測算生產(chǎn)效率非有效的程度，并探求非有效原因和改進(jìn)的方向。根據(jù)Fare et al.［19］的研究，全要素生產(chǎn)率變化指數(shù)（tfpch）可以分解為技術(shù)效率變化指數(shù)（effch）和技術(shù)進(jìn)步變化指數(shù)（techch），其中前者又可以分為純技術(shù)效率變化指數(shù)（pech）和規(guī)模效率變化指數(shù)（sech），其計(jì)算公式如下：

式中，M0（Xt+ 1,Yt+ 1,Xt,Yt）為Malmquist指數(shù)，M0計(jì)算公式主要反映了t時(shí)刻到t+ 1 時(shí)刻生產(chǎn)率的變化狀況。 表明全要素生產(chǎn)率呈上漲趨勢，M0=1 表明效率相較之前未發(fā)生改變，M0＜1 則說明效率總體呈下降趨勢。而當(dāng)effch＞1 時(shí)，決策單元趨近于前沿，表明效率上升；反之，效率則下降。當(dāng)techch＞1 時(shí)，生產(chǎn)可能性邊界外移，說明效率較之前上升，對提高先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率動態(tài)變化具有積極意義。

（二）指標(biāo)說明

為測算湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率，需要獲取先進(jìn)制造業(yè)11 個(gè)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和機(jī)會成本的數(shù)據(jù)，即投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)。投入指標(biāo)一般分為資金投入、人力投入和研發(fā)投入，分別采用專利申請數(shù)、R＆D 人員全時(shí)當(dāng)量和R＆D 經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出來衡量。產(chǎn)出指標(biāo)分為經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出和環(huán)境污染產(chǎn)出，分別選取規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品銷售收入和先進(jìn)制造業(yè)碳排放量作為衡量指標(biāo)。參照《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》，文章采用碳排放系數(shù)法，碳排放量的計(jì)算公式如下：

式中，i代表各行業(yè)，iC是先進(jìn)制造業(yè)中第i行業(yè)碳排放量總和，Nij是先進(jìn)制造業(yè)第i行業(yè)第j種能源的碳排放系數(shù)，μj是先進(jìn)制造業(yè)第i行業(yè)第j種能源消費(fèi)量?？紤]到數(shù)據(jù)可獲得性，文章選取耗能為原煤、汽油和柴油。

由于我國在2012 年對國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類體系進(jìn)行了調(diào)整，結(jié)合上述指標(biāo)，選取石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，醫(yī)藥制造業(yè)，金屬制造業(yè)，通用設(shè)備制造業(yè)，專用設(shè)備制造業(yè)，汽車制造業(yè)，鐵路、船舶、航空航天和其他運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)，電氣機(jī)械和器材制造業(yè)，計(jì)算機(jī)、通用和其他電子設(shè)備制造業(yè)以及儀器儀表制造業(yè)為研究對象。由于研究數(shù)據(jù)時(shí)滯性（將其設(shè)為1 年），選取數(shù)據(jù)年份為2013—2020 年，研究數(shù)據(jù)來源于2012—2019 年《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》，部分?jǐn)?shù)值由插值法補(bǔ)齊。因此，以2012—2019 年湖南省先進(jìn)制造業(yè)11 個(gè)行業(yè)為研究對象，構(gòu)建了湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率的指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率的指標(biāo)選擇

三 實(shí)證研究

（一）先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率靜態(tài)分析

基于投入導(dǎo)向的規(guī)模報(bào)酬可變DEA 模型，文章采用Deap 2.1 對湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖技術(shù)效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率進(jìn)行測算。

1.先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖技術(shù)效率

由表2 可知，大部分先進(jìn)制造業(yè)的碳解鎖技術(shù)效率呈上升趨勢，但增長幅度較小。這說明湖南省先進(jìn)制造業(yè)的總體水平仍然是低效率的。尤其是2018 年，湖南省先進(jìn)制造業(yè)的碳解鎖技術(shù)效率值出現(xiàn)了極低值 0.258。從各行業(yè)細(xì)分來看，湖南省先進(jìn)制造業(yè)在以犧牲環(huán)境為代價(jià)的基礎(chǔ)上發(fā)展，尤其以鐵路、船舶、航空航天和其他運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)，儀器儀表制造業(yè)等為典型代表。石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)碳解鎖技術(shù)效率較高，而鐵路、船舶、航空航天和其他運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)，儀器儀表制造業(yè)等碳解鎖技術(shù)效率低。行業(yè)之間存在差異性的原因主要是：一方面，碳解鎖技術(shù)效率較高的行業(yè)其投入值相對較低，如石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)的碳排放量僅占整個(gè)先進(jìn)制造業(yè)的0.54%，表明行業(yè)內(nèi)投入與產(chǎn)出是對等的，甚至產(chǎn)出值高于投入值；另一方面，碳解鎖技術(shù)效率較低的行業(yè)雖投入值相對較高，但產(chǎn)出值較低，造成投入與產(chǎn)出不成正比。

表2 湖南省2012—2019 年先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖技術(shù)效率值

2. 先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖純技術(shù)效率

由表3 可知，湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖純技術(shù)效率整體呈下降趨勢。其中，石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，專用設(shè)備制造業(yè)，汽車制造業(yè)等4 個(gè)行業(yè)2019 年的純技術(shù)效率值都為1.000，表明這4 個(gè)行業(yè)純技術(shù)效率是DEA 有效的，而其余7 個(gè)行業(yè)純技術(shù)效率水平較低。前者純技術(shù)效率有效是因?yàn)槠湫袠I(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為合理，具有較強(qiáng)的資源管理能力，能夠充分利用其投入要素，從而達(dá)到較高的純技術(shù)效率水平；后者效率值低是由于行業(yè)以犧牲環(huán)境來換取經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

表3 湖南省2012—2019 年先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖純技術(shù)效率值

3.先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖規(guī)模效率

由表4 可知，湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖規(guī)模效率整體呈上升趨勢。在各行業(yè)中，只有石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)是規(guī)模效率有效的，表明其碳解鎖規(guī)模效率處于穩(wěn)定的規(guī)模報(bào)酬不變狀態(tài)。而化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，鐵路、船舶、航空航天和其他運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)以及電氣機(jī)械和器材制造業(yè)這3 個(gè)行業(yè)處于規(guī)模效益報(bào)酬遞減狀態(tài)，表明其行業(yè)內(nèi)部有發(fā)展?jié)摿ΑＪＳ? 個(gè)行業(yè)處于規(guī)模報(bào)酬遞增狀態(tài)，表明這7 個(gè)行業(yè)可以通過擴(kuò)大投入要素規(guī)模來提高行業(yè)碳解鎖規(guī)模效率，但金屬制造業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)等傳統(tǒng)制造業(yè)碳解鎖規(guī)模效率差距大，這在一定程度上反映出湖南省先進(jìn)制造業(yè)從技術(shù)落后到技術(shù)追趕的“紅利”階段逐步結(jié)束，而新技術(shù)尚未成為先進(jìn)制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的新動能。

表4 湖南省2012—2019 年先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖規(guī)模效率值

續(xù)表

（二）先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率動態(tài)分析

為進(jìn)一步探究湖南省碳解鎖效率動態(tài)變化趨勢，運(yùn)用Malmquist 指數(shù)從動態(tài)角度進(jìn)行研究分析。

從表5 可知，整體而言，湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖全要素生產(chǎn)率在2013—2019 年間年均增長7.5%，技術(shù)效率年均下降0.2%，技術(shù)進(jìn)步則年均增長7.7%。技術(shù)進(jìn)步是湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率增長的主要源泉，而技術(shù)效率增長卻對其具有顯著阻礙作用。從各年份上看，湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率呈逐年上升趨勢，除了2016 年和2017 年全要素生產(chǎn)率小于1，其余年度均大于1。同時(shí)，技術(shù)進(jìn)步效率值在2015 年變動較大，表明雖技術(shù)進(jìn)步明顯，但新技術(shù)尚未成為先進(jìn)制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的新動能。

表5 湖南省2013—2019 年先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率Malmquist 指數(shù)分解

續(xù)表

從表6 可知，2013—2019 年湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率全要素生產(chǎn)率小于1 的行業(yè)只有兩個(gè)，分別為通用設(shè)備制造業(yè)和汽車制造業(yè)，說明這兩個(gè)行業(yè)的碳解鎖效率呈下降趨勢，而其他行業(yè)均呈現(xiàn)上升趨勢。具體而言，通用設(shè)備制造業(yè)和汽車制造業(yè)的技術(shù)效率和純技術(shù)效率都低于1，從而導(dǎo)致全要素生產(chǎn)率下降，這表明這兩個(gè)行業(yè)在環(huán)境資源利用方面還有待改善。其余9 個(gè)行業(yè)的全要素生產(chǎn)率趨于上升，但這9 個(gè)行業(yè)效率上升原因不盡相同，主要原因有以下兩個(gè)：其一是技術(shù)進(jìn)步推動了醫(yī)藥制造業(yè)，金屬制造業(yè)，專用設(shè)備制造業(yè)，電氣機(jī)械和器材制造業(yè)，計(jì)算機(jī)、通用和其他電子設(shè)備制造業(yè)這5 個(gè)行業(yè)的碳解鎖效率上升，但這5個(gè)行業(yè)的技術(shù)效率趨向下降，表明技術(shù)效率低下的主要原因是規(guī)模報(bào)酬遞減，技術(shù)進(jìn)步指數(shù)上漲也在一定程度上縮小了因技術(shù)效率水平低所帶來的差距；其二是技術(shù)效率和技術(shù)進(jìn)步共同推動石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)，化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，鐵路、船舶、航空航天和其他運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)，儀器儀表制造業(yè)這4 個(gè)行業(yè)的碳解鎖效率提升，并且技術(shù)進(jìn)步對碳解鎖效率的影響力高于技術(shù)效率對碳解鎖效率的影響力，同時(shí)這一類別中純技術(shù)效率與規(guī)模效率大部分都呈現(xiàn)正向增長的趨勢。

表6 湖南省2013—2019 年先進(jìn)制造業(yè)各行業(yè)碳解鎖效率Malmquist 指數(shù)分解

續(xù)表

四 結(jié)論

文章以湖南省為研究對象，選取2012—2019 年先進(jìn)制造業(yè)的面板數(shù)據(jù)，運(yùn)用DEA 模型和Malmquist 指數(shù)對湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率分別進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)研究，結(jié)論如下：

第一，通過DEA 模型測算可知，湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率總體上呈上升趨勢，但增長幅度較小，且只有石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)碳解鎖效率是DEA 有效的并處于主體地位，這表明湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖的總體水平仍然是低效率的，先進(jìn)制造業(yè)的“紅利”階段逐步結(jié)束。因此，政府首先需積極協(xié)助先進(jìn)制造業(yè)企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)并給予一定資金支持，使其借助先進(jìn)技術(shù)走出發(fā)展困境。其次，湖南省應(yīng)合理調(diào)整先進(jìn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)布局，積極遵循國家綠色化發(fā)展戰(zhàn)略，對一些重度污染行業(yè)制定明確的節(jié)能減排措施，而對石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)等支柱性行業(yè)整合重組，以此統(tǒng)籌發(fā)展好經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)資源利用最大化，最終推動整個(gè)社會形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)的新局面。最后，政府要給予政策支持各行業(yè)開展合作，化解行業(yè)間因發(fā)展政策不同所造成的誤會與矛盾，建立先進(jìn)制造業(yè)整體產(chǎn)業(yè)環(huán)境保護(hù)合作交流機(jī)制，推動湖南省先進(jìn)制造業(yè)整體發(fā)展。

第二，Malmquist 指數(shù)模型結(jié)果表明湖南省先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖全要素生產(chǎn)率總體穩(wěn)定提高，其中技術(shù)進(jìn)步是碳解鎖效率增長的主要源泉，但近年來，技術(shù)進(jìn)步影響力呈逐步下降趨勢，“技術(shù)模仿”后，原創(chuàng)性技術(shù)缺乏、創(chuàng)新能力弱等問題可能會造成先進(jìn)制造業(yè)碳解鎖效率增長動力不足。為此，湖南省應(yīng)合理配置先進(jìn)制造業(yè)的綠色資源，積極引進(jìn)人才，引進(jìn)新能源，推行高質(zhì)量綠色發(fā)展的創(chuàng)新模式，建設(shè)綠色節(jié)能環(huán)保社會。同時(shí)，先進(jìn)制造業(yè)各行業(yè)間要加強(qiáng)碳減排合作，依靠技術(shù)創(chuàng)新和政策措施推動碳解鎖效率的提升，并將綠色創(chuàng)新績效納入行業(yè)發(fā)展考核標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)動企業(yè)參與節(jié)能減排的熱情。