中国工业污染影响因素的 LMDI 分解研究.doc
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1、精品论文中国工业污染影响因素的 LMDI 分解研究董琨,王友亮(大连理工大学经济学院,辽宁 大连 116024)5摘要:本文分别使用工业企业分行业数据和分地区数据,将影响污染物排放的因素分解为规 模效应、结构效应、生产技术效应和清洁技术效应,对三种主要污染物进行了分解分析,并 针对实证结果进行了比较。得到以下结论:经济增长是污染物排放增加的主要因素;产业结 构变化对污染减排的贡献不大,技术进步(包括生产技术和清洁技术)才是污染减排的主要 因素;不同的污染物对其排放的减少具有主导作用的因素是不同的;地区经济结构的变化对10污染物减排有负向的作用。关键词:工业经济学;污染减排;对数平均迪氏指数中图
2、分类号:F205Study on Influencing Factors of Chinas Industrial Pollution15on LMDI DecompositionDong Kun, Wang Youliang(School of Economics, Dalian University of Technology, LiaoNing DaLian 116024)Abstract: Using the sub-industry data and regional data of industrial enterprises, we decomposethe factors wh
3、ich influence pollutant emission of scale, structure, production technique and clean20technique. We chose three main pollutants and compare the decomposition results. The following conclusions: economic growth is the primary factor in pollution increase; the change of industry structure has a little
4、 contribution to pollution reduction; technological progress (includingproduction technique and clean technique) is the major factor pollution reduction; the change of regional industrial structure of has played a negative role in the pollution reduction.25Keywords: Industrial Economics; Pollution R
5、eduction; Logarithmic Mean Divisia Index (LMDI)0引言改革开放以来,中国在经济建设上取得了重大成就,在经济高速发展的同时,环境问题 却日趋严重。在党的十八大报告中提出了大力推进生态文明建设,加快经济增长方式转型,30促进产业结构的优化调整。要想减少污染排放,提高环境质量,就必须深入分析影响污染物 排放的因素。目前我国尚处于工业化的中期阶段,工业污染排放在污染物排放总量中占有较 大比重,因此对工业污染物排放的各种影响因素进行分解,对于准确把握中国当前污染减排 工作的现状,保障中国经济可持续发展具有重要意义。经济发展的过程需要消耗各种资源,不可避免地产
6、生对环境有害的副产品。然而,经济35发展与环境之间的矛盾并非不可调和的。经济学家早就发现,某些污染物的排放与人均收入 之间存在倒“U”型的关系。例如,Grossman 和 Krueger 利用全球环境检测系统收集的数据 实证得到,人均收入的增长在初期使得环境质量恶化,但后期阶段环境质量却不断提高。环 境质量与人均收入的这种关系曲线被称为环境的库兹涅茨曲线,那么,必定存在某些因素使 得污染物排放减少1。Pasche M 认为,由于存在规模效应、结构效应和技术效应的影响,随40着一国收入水平达到一个特定的临界点,污染排放与经济的关系可以从正相关转变为负相关2。分解分析的引入为我们提供了一种能够量化
7、各种效应对污染排放影响的方法:李斌、赵基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20090041120045)作者简介:董琨,(1980-),男,讲师,主要研究方向:产业结构优化,环境污染的产业治理。E-mail:dongkun- 10 -新华使用差分分解模型将工业污染排放的影响分解为经济结构效应、生产技术进步效应、污染治理技术进步效应以及它们之间共同作用效应3;夏艳清将经济增长对环境质量演变的影 响细分为规模效应、人口效应、三层次的结构效应和削减效应4;薛智韵分解分析了中国制45造业 CO2 排放变化的规模效应、结构效应和技术效应等5。本文将在上述研究的基础上, 引入行业数据与地区数据,将研
8、究重点放在分解结果的分析与比较上。1研究方法和模型构建1.1污染物排放的影响因素分解一般认为,一个经济体的总污染排放量是由三个因素决定的:经济体的规模,结构和技50术水平。一个经济体是由若干个经济部门组成的,同样,经济体的总污染排放量等于各个经 济部门污染排放量的总和。可以用以下等式来表示:nEt = et ii =1 (1)其中,Et 为 t 时期总污染排放量;55et i 为 t 时期第i个部门的污染排放量,总共有n个部门。根据Ekins6、Arik Levinson7的模型,上式可以进一步分解为以下的污染物排放基本公 式:nEt = Yt St i I t ii=1(2)其中:60Yt
9、为 t 时期经济体的总产出,代表着经济体的经济规模;yt iSt i 为 t 时期第i 个经济部门的产出( yt i )占经济体总产出的比重, St i =Yt,代表着经济体内部的经济部门结构;et iyI t i 为 t 时期第i 个经济部门的污染排放强度,即单位产出污染物的排放量, I t i =,t i代表着t 时期第i 个经济部门的技术水平。65I t i 衡量的技术水平是通过衡量第i 个经济部门的污染排放强度来决定的。事实上,技术 水平可以再分解为两种技术水平,一种是生产技术水平,另一种是清洁技术水平。生产技术 水平用单位产出污染物的产出量来衡量,生产技术水平的提高就是经济部门在生产
10、的过程中 通过改进技术,使得单位产出污染物的产出量减少。清洁技术水平用污染物排放量与产出总 量的比值来衡量,清洁技术的进步就是指经济部门通过提升污染减排技术,使得污染物的排70放率降低。可以用以下式子来表示:I t i =et iyt i= et iyt i et iet i= Tt i At i(3)其中:et i 为 t 时期第i 个经济部门的污染物总产出量;et iTt i 为第i 个经济部门的污染产出强度,Tt i =yt i,代表着生产技术水平;et i75At i 为 t 时期第i 个经济部门的污染排放率, At i = ,代表着清洁技术水平。et i需要指出的是, At i 的变
11、化衡量的不只是经济部门单纯清洁技术水平的变化,还有可能 是该部门在现有清洁技术水平下对清洁设备使用量的变化。影响该变化的原因有政府对该经 济部门污染物排放标准、环境监察部门对违规污染排放的惩罚力度、以及经济部门的社会环 境责任感等。80综合公式(2)和(3),最终采用的污染物排放基本公式为:nEt = Yt St iIt i i =1n= Yt St iTt i At i i =1(4)8590951001.2LMDI 分解模型目前对基本公式进行分解的方法主要有两种,一种是拉氏指数分解法,另一种是迪氏指 数分解法。拉氏指数分解法的基本思想就是直接对某一因素求微分,考察在保持其他因素不 变的条件
12、下该因素的变化对总效应的影响。作为一种简单的微分方法,拉氏指数分解法具有 广泛的应用。但该方法有一个缺点,即没有对各因素的交互影响项进行考察,因此存在“余 项”。尽管该“余项”在数据数列连续且微分很小时趋向于 0,可以忽略不计,但在使用离 散数据且微分很大时就会存在较大偏差。迪氏指数分解法源于 1924 法国数学家 Divis 提出 的新指数形式,并在 20 世纪 90 年代以后得到广泛应用。该方法也可以通过微积分进行推导, 与拉氏指数分解法不同的是,迪氏指数分解法不是对各因素进行微分,而是对时间进行微分, 然后分解出各因素的变化对总效应的影响。同拉氏指数分解法一样,迪氏指数分解法也存在 无法
13、解释的代表个因素交互项的“余项”,且在各因素的变化量趋向于 0 时,“余项”也趋 向于 0,从而可以忽略不计。但当各因素变化比较大时,就会引起较大偏差。由于迪氏指数 分解模型采用对数函数的形式,从而它还存在“0”值和“负”值的问题。后期学者针对拉氏指数法和迪氏指数法的问题,即无法解释的余项,提出了一些改进的 方法。例如 Sun 提出的“完全分解的 Laspeyres 方法” 8、Liu,Ang 和 Ong 提出的适应性加权迪氏分解法(Adaptive Weighting Decomposition,AWD)9。以及 Ang B.W.提出的对数平均迪氏指数法(Logarithmic Mean D
14、ivisia Index,LMDI)10。在以上的分解方法中,对数 平均迪氏指数法在目前的研究中应用比较广泛,它不仅可以将余项完全分解,还可以处理分 解中存在的“0”值和“负”值的问题。因此,本文的分解方法就采用加法形式的对数平均 迪氏指数法。以下为加法形式的对数平均迪氏指数法分解模型的数学形式:nn已知公式(4): Et = Yt St i I t i = Yt St i Tt i At ii =1i =1t = 1, t = 0 分别代表报告期和基期,设:105Wi = ( E1i E0 i )(ln E1 i ln E0 i )(5)nnnE = E1 E0 = E1i E0 i = (
15、E1i E0 i )(6)i =1i =1i =1将(4)式和(5)式带入到(6)式中得:nE = Wi (ln E1i ln E0 i )i =1nY S T A= W ln( 1 1i 1i 1i )iY S T Ai =1 01i1i1inY S T A110= W (ln 1 + ln1i + ln1i + ln1i )ii =1 Y0nYS0 i nT0 iS nA0 iT nA= W ln 1 + W ln1i + W ln1i + W ln1i(7)iY iSiT iAi =1 0i =1 0 ii =1 0 ii =1 0 i115(7)式可简记为:E = E gm + E j
16、g + Esj + Eqj其中,E 为总的污染排放变化量;nY1Egm = Wi ln Y表示规模效应;i =1 0E jgn= Wi lnS1iS表示结构效应;i =1 0 iEsjn= Wi lnT1iT表示生产技术效应;i =1 0 iEqjn= Wi lnA1iA表示清洁技术效应。120125130i =1 0 i从而,总污染排放的变化量可以分解为规模效应、结构效应、生产技术效应和清洁技术 效应。生产技术效应与清洁技术效应之和还可以作为总技术效应来考察,总技术效应用 E js 表示, E js = Esj + Eqj 。2数据的选取与处理本文所使用的所有数据都来自于中国统计年鉴。由于要
17、分析的是工业污染排放的影响因 素,所以选用的数据都是工业数据。在做行业分析时,将工业行业分为 39 个类别;在做地 区分析时,将全国 31 个省、直辖市分为 5 个地区,具体分类见表 1、表格 2。鉴于统计数据 的可得性以及统计口径的差别,本文截取了统计年鉴中 2004 年至 2010 年的数据,选用全国 规模以上工业企业生产总值来代表经济产出水平,选取的主要污染物有工业二氧化硫、工业 烟尘以及工业废水。135表 1 行业分类Tab. 1 Industrial Classification序号 行业名称 序号 行业名称1煤炭开采和洗选业21医药制造业2石油和天然气开采业22化学纤维制造业3黑色
18、金属矿采选业23橡胶制品业4有色金属矿采选业24塑料制品业5非金属矿采选业25非金属矿物制品业6其他采矿业26黑色金属冶炼及压延加工业7农副食品加工业27有色金属冶炼及压延加工业8食品制造业28金属制品业9饮料制造业29通用设备制造业10烟草制品业30专用设备制造业11纺织业31交通运输设备制造业12纺织服装、鞋、帽制造业32电气机械及器材制造业13皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品业33通信设备、计算机及其他电子设备制造业14木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业34仪器仪表及文化、办公用机械制造业15家具制造业35工艺品及其他制造业16造纸及纸制品业36废弃资源和废旧材料回收加工业17印刷业和记录
19、媒介的复制37电力、热力的生产和供应业18文教体育用品制造业38燃气生产和供应业19石油加工、炼焦及核燃料加工业39水的生产和供应业20化学原料及化学制品制造业140145150表 2 地区分类Tab. 2 Regional Classification地区 省份东部地区北京、天津、河北、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、海南 西南地区广西、重庆、四川、贵州、云南、西藏中部地区内蒙古、山西、安徽、河南、江西、湖南、湖北 西北地区陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆东北地区 黑龙江、吉林、辽宁由于统计年鉴上所给的工业总产值是用当年期价格核算的,所以本文分别用工业产品价 格指数和各省、直辖市工业产品价格
20、指数将各年的行业工业总产值以及各省、直辖市的工业 总产值都折算到以2004年为基期的水平。工业经济结构( S )用工业中各行业(或各地区) 所占比重来衡量,工业生产技术水平(T )用工业各行业(或各地区)单位总产值污染产生 总量表示。由于相关统计年鉴没有直接给出工业部门各行业生产过程中的污染产生总量,本 文用工业污染最终排放量与去除量之和表示污染产生总量。工业污染治理技术水平( A ) 用工业各行业(或各地区)污染最终排放量与污染产生总量的比值表示。工业广义技术进步( I )用单位工业总产值污染排放量表示。3实证结果3.1行业数据分解结果1553.1.1工业二氧化硫的行业数据分解结果表 3 为
21、以 2004 年为基期,工业二氧化硫排放的分行业数据分解结果。可以看到,规模 效应始终为正,对二氧化硫的排放起到了增加的作用。除 2005 年结构效应和生产技术效应 为正以外,其他所有时期的结构效应、生产技术效应和清洁技术效应都为负,也即是说这三 个效应对二氧化硫的排放起到了减少的作用。2005 年的结构效应和生产技术效应为正,表明产业结构的改变和技术退步增加了二氧化硫排放。生产技术退步的原因有生产机器设备的老化、生产技术水平落后地区增加产量、能源结构的变化等。160表 3 工业二氧化硫排放的行业数据分解(单位:万吨)Tab. 3 Decomposition of SO2 Emissions
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