雙強(qiáng)度約束下行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑優(yōu)化研究

　　摘要：本文建立了雙強(qiáng)度約束下低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型，分析了行業(yè)能耗強(qiáng)度和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑的影響。結(jié)果表明，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消耗與CO2排放協(xié)調(diào)發(fā)展情景中，若“十二五”期間各行業(yè)能耗強(qiáng)度和一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)遵循“十一五”期間的變化趨勢(shì)，則對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不利，對(duì)其他行業(yè)有利。在其基礎(chǔ)上，若減少工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降幅，增加其他行業(yè)能耗強(qiáng)度的降幅，可提高農(nóng)業(yè)和建筑業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度；優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)能減緩工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的下降壓力，且非化石能源比例可達(dá)11.4%。若在優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減少工業(yè)和建筑業(yè)能耗強(qiáng)度的降幅，對(duì)各行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)影響不大，但會(huì)增加全國(guó)能源消耗和CO2排放。各種情景中服務(wù)業(yè)增加值比重均可達(dá)47%，但進(jìn)一步上升的潛力不大；全國(guó)及各行業(yè)能源消耗、CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間均將處于弱脫鉤狀態(tài)。
　　關(guān)鍵詞經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；多目標(biāo)優(yōu)化模型；能耗強(qiáng)度；能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；脫鉤分析
　　中圖分類號(hào)F062.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104（2013）06-0029-08doi：12.3969/j.issn.1002-2104.2013.06.005
　　為了應(yīng)對(duì)國(guó)際減排壓力和適應(yīng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，“十二五”規(guī)劃指出要放慢經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度，提高服務(wù)業(yè)增加值比重，大幅降低能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等。如何在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，盡可能地降低節(jié)能減排成本，提高能源利用效率，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，尋找最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和節(jié)能減排道路，是關(guān)系發(fā)展全局的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。
　　許多學(xué)者對(duì)中國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑選擇進(jìn)行了研究。在減排成本方面，王燦等[1]認(rèn)為重工業(yè)、電力、煤炭部門是減排成本相對(duì)較低的行業(yè)，且隨著減排率的提高，所有部門成本急劇上升。范英等[2]認(rèn)為采掘業(yè)、石油行業(yè)、化學(xué)工業(yè)、金屬冶煉等高排放部門是實(shí)現(xiàn)減排較有潛力的部門。陳詩(shī)一[3]認(rèn)為開始減排確實(shí)會(huì)造成較大的潛在生產(chǎn)損失，但這種損失會(huì)逐年降低，最終將低于潛在產(chǎn)出增長(zhǎng)，雙贏可期。在節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)方面，原毅軍[4]認(rèn)為調(diào)整經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，可在保持發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。林伯強(qiáng)等[5]認(rèn)為提高能源效率是減排的主要途徑，且對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有拉動(dòng)作用。王鋒等[6]發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)情景中的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力最大。在碳排放脫鉤方面，李忠民等[7]發(fā)現(xiàn)改革開放以來(lái)CO2與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間總體處于弱脫鉤狀態(tài)。彭佳雯等[8]認(rèn)為全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放脫鉤主要是由經(jīng)濟(jì)與能源脫鉤造成的，總體碳減排技術(shù)水平較低，對(duì)經(jīng)濟(jì)與碳排放脫鉤貢獻(xiàn)有限。
　　已有文獻(xiàn)存在以下不足：①以上文獻(xiàn)均側(cè)重于碳減排單目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)研究，而對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)“十二五”規(guī)劃中提出的能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度的雙重目標(biāo)的研究很少；②只分析了CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤狀態(tài)的歷史變化趨勢(shì)，但沒(méi)有研究在節(jié)能減排約束下未來(lái)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源利用效率等因素變化對(duì)碳排放脫鉤狀態(tài)的影響。為了彌補(bǔ)這些不足，本文結(jié)合參數(shù)規(guī)劃和多目標(biāo)規(guī)劃的思想，將“十二五”規(guī)劃中的全國(guó)能耗強(qiáng)度、CO2排放強(qiáng)度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等約束條件納入到同一個(gè)框架中，分別建立行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的常參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型和變參數(shù)優(yōu)化模型。利用所建模型，能夠在全國(guó)能耗強(qiáng)度和CO2排放強(qiáng)度的約束下，分析行業(yè)能耗強(qiáng)度和一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑的影響；并進(jìn)一步預(yù)測(cè)全國(guó)及各行業(yè)的能源消耗、CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤狀態(tài)，以期為“十二五”期間的節(jié)能減排政策提供針對(duì)性建議。
　　公維鳳等：雙強(qiáng)度約束下行業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)路徑優(yōu)化研究
　　中國(guó)人口·資源與環(huán)境2013年第6期
　　1雙強(qiáng)度約束下低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型
　　在保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)同時(shí)，盡可能地減少能源消耗和CO2排放。我國(guó)正處于快速工業(yè)化階段，發(fā)展經(jīng)濟(jì)仍是今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的首要任務(wù)。因此，全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)應(yīng)該放在第一位，能源消耗放在第二位，CO2排放放在第三位。賦予經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)優(yōu)先因子P1，賦予能源消耗目標(biāo)優(yōu)先因子P2，賦予CO2排放目標(biāo)優(yōu)先因子P3，且P1>>P2>>P3。一般地，多目標(biāo)優(yōu)化模型中的約束條件分為目標(biāo)約束條件和絕對(duì)約束條件。本文模型中的目標(biāo)約束條件為全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)約束，全國(guó)能源消耗約束和全國(guó)CO2排放約束；絕對(duì)約束條件為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)擴(kuò)張約束和各行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)擴(kuò)張約束。
　　1.1常參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型
　�。�1）三個(gè)目標(biāo)函數(shù)。本模型中有最大化全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、最小化全國(guó)能源消耗和最小化全國(guó)CO2排放三個(gè)目標(biāo)。
　　設(shè)xi表示終期第i行業(yè)增加值，m表示行業(yè)總個(gè)數(shù)，則∑mi=1xi表示終期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的目標(biāo)為max∑mi=1xi。設(shè)ei表示終期第i行業(yè)能耗強(qiáng)度，UE表示終期生活部門能源消耗量，則∑mi=1eixi+UE表示終期全國(guó)能源消耗總量，則全國(guó)能源消耗的目標(biāo)為min∑mi=1eixi+UE。設(shè)j=1，2…，n表示一次能源種類，其中n表示一次能源種類總數(shù)。設(shè)sj為第j種能源在總能源中的消費(fèi)比例，wj為第j種能源的CO2排放系數(shù)，則∑nj=1sjwj表示單位總能源的CO2排放系數(shù)，進(jìn)而∑mi=1eixi+UE∑nj=1sjwj表示終期全國(guó)CO2排放總量，則全國(guó)CO2排放的目標(biāo)為min∑mi=1eixi+UE∑nj=1sjwj。
　�。�2）全國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)約束。終期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的實(shí)際值不能超過(guò)“十二五”規(guī)劃中的預(yù)期值。設(shè)Q0表示基期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，T表示分析期時(shí)間段，r表示分析期內(nèi)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的年均增長(zhǎng)率的預(yù)期值，則∑mi=1xi≤Q0（1+r）T。設(shè)d+1和d-1分別表示終期國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的實(shí)際值與預(yù)期值之間的正、負(fù)偏差變量，則∑mi=1xi+d-1-d+1=Q0（1+r）T。
　　（3）全國(guó)能源消耗目標(biāo)約束。全國(guó)能源消耗總量的實(shí)際值不能超過(guò)“十二五”規(guī)劃中全國(guó)能耗強(qiáng)度約束下的預(yù)期值。設(shè)P0e表示基期全國(guó)能耗強(qiáng)度，Re表示分析期內(nèi)全國(guó)能耗強(qiáng)度的降低率的預(yù)期值，則∑mi=1eixi+UE≤P0e（1-Re）∑mi=1xi。設(shè)d+2和d-2分別表示終期全國(guó)能源消耗量的實(shí)際值與預(yù)期值之間的正、負(fù)偏差變量，則∑mi=1eixi+UE+d-2-d+2=P0e（1-Re）∑mi=1xi。

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