国际贸易对能源影响的投入产出

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一、引言

近年来，中国经济的快速增长带来了能源消费和CO2排放量的急剧增加。中国是人均能源资源相对稀缺的发展中国家，人均能源资源拥有量不到世界平均水平的一半。1992年，中国成为石油净进口国。2003年，中国成为继美国之后的第二大能源进口国家。据预测，2020年中国原油缺口将加大到2．5亿吨以上。紧缺的能源资源已经成为制约中国经济发展的瓶颈之一［1］。解决高能源消耗问题，实现经济、资源、环境的可持续协调发展已经成为建设和谐社会过程中必须解决的重要问题。中国已经向国际社会承诺，在2005年的基础上到2020年降低二氧化碳排放强度40％至45％。加入WTO后，中国国际贸易自由化不断深入，贸易规模不断扩大，和世界其他国家在经济上的相互依赖性也日益增强。2004年，中国进出口贸易总量已居世界第三位。2008年，中国对外贸易进出口总值达25616．3亿美元，居世界第二位，顺差达2954．7亿美元。这不仅使中国逐渐依赖贸易伙伴的生产体制和消费模式，也影响着中国产业结构的演变及能源消费。能源是重要的生产要素，国际贸易增长的同时也带来了能源消费的增加，即蕴含能源进出口。由于中国的环境污染为典型的能源消费型污染，出口贸易的增长也不可避免地带来了环境污染的增多。以铝业为例，目前技术条件下生产1吨铝耗电15000度，中国净出口70万吨铝，仅从直接能源消耗的角度分析就相当于出口100多亿度电。值得注意的是，中国在国际产业分工体系中位于产业链低端，55％的出口贸易属于附加值较低的加工贸易，而且资源和能源密集型产品出口仍占较大比例，以往的数据统计并没有将蕴含能源进出口计入其中。能源环境约束已经成为影响中国进出口贸易进一步发展的重要因素。对进出口贸易的能源消费影响进行定性和定量分析，可以为制定相关节能政策和产业发展指导政策提供依据。通过加总产品生产过程中的直接能源消耗和间接能源投入，生命周期分析可以分析产品和服务中蕴含的能源［2－3］。由于生命周期分析方法需要进行实地调研和收集详细的中间产品能源消费数据，工作量巨大。现有研究中多采用投入产出技术对产业生产中的蕴含能源消费问题进行分析。投入产出技术可以不考虑各类产品和服务生产过程的复杂性和长度，使用Leontief逆矩阵来计算一个部门的完全需求［4－6］。李坤望和孙玮发现，中国普通非能源商品贸易中隐含的能源输出量远高于能源产品的直接贸易量［7］。齐晔等人采用日本作为进口国代表，计算了中国进口商品的能耗系数，研究得出了中国隐含能净出口的上下限［8］。Gay、Proops、Lenzen和Machado等人的研究则将进口矩阵纳入到投入产出分析框架，他们的研究表明，澳大利亚、巴西、德国都是二氧化碳排放出口国，即这些国家进口品所蕴含的二氧化碳排放量小于其出口品中的CO2排放量［9－11］。Glen和Edgar等人对挪威进口商品的研究发现，其导致的CO2排放量的一半来源于发展中国家的进口，这些进口量只占挪威总进口量的10％［12］。能源投入产出分析的应用体现了对经济增长背后的资源环境消耗的定量测算，从而也可以对进出口贸易背后的能源消耗进行系统的分析。随着温室效应和气候变化等全球性问题的出现，国际二氧化碳谈判、国内能源政策和国际贸易政策的制定等都亟待学界对国际贸易与能源环境之间的交互影响进行更为深入地研究，特别是对国际贸易背后的能源消耗进行系统地测算分析。投入产出表可以采用实物量单位或者价值量货币单位编制。已有研究中，实物量和价值量难以反映在同一张投入产出表中。为分析出口贸易对能源消费的影响，尤其需要分析不同因素对出口蕴含能源的影响，需要将能源部门的产业（投入产出表中行方向数据）同时采用实物量和价值量表示，但上述研究在能源投入产出表的编制中没有考虑到中国能源系统中最终消费和中间投入之间的不同价格，也没有深入分析出口蕴含能源的影响因素。

二、中国国际贸易的演进态势及其能源环境影响的定性分析

1980年，中国出口贸易总额全球排名为第26位，随着中国经济开放程度的不断扩大，尤其是2001年加入WTO之后，中国国际贸易高速发展，中国经济日益融入世界经济体系。中国进出口总值从1978年的206亿美元猛增到2008年的25616亿美元，居世界第二位。2001年以后，中国国际贸易年均增速高达26％，是全球国际贸易增长最快的国家。2010年，中国出口贸易排名全球第一，外贸进出口总值为29727．6亿美元，比2009年同期增长34．7％，进出口贸易顺差为1831亿美元。中国的制造业产出占到了全世界的19．8％，高于美国（美国为19．4％），中国已经成为全球重要的制造业加工生产基地。中国国际贸易的迅速增长带动了能源消费的迅猛增长。尤其是2002年以来，中国的经济增长在很大程度上依赖于对重型制造业的固定资产投资和以量取胜的工业制造品的出口。中国是一个人均能源资源相对稀缺的国家，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。受制于资源禀赋，中国能源需求与本国供应之间的缺口不断扩大，日趋依赖进口各类资源以满足其日益增长的能源需求。中国初级产品占进口总额中的比例由1990年的17％，增长至2008年的31％。从直接能源进出口量分析，中国自1997年开始成为净能源进口国家。2001年开始，直接能源进口量快速增长而直接能源出口量略呈下降趋势，净能源进口量快速增长。这说明中国能源对外依存度不断增长，其中进口能源中以原油和成品油为主。2008年，原油进口量占直接能源进口量的67％，中国石油消费对外依存度达到创纪录的51．3％。从直接能源进出口量分析，中国已经成为净直接能源输入国。对美国等发达国家而言，其国际贸易的增长意味着大量工业产品可以在这些发展中国家生产。国际贸易规模的扩大使得发达国家的居民消费可以更多地依赖于来自发展中国家的工业制成品进口，提高服务业在其国民经济体系中的比例，从而最终在一定程度上减少其国内经济活动与生态资源环境的矛盾。但对发展中国家来说，由于能源、环境法规政策的相对宽松和不完善，而自由贸易追求的是利润最大化，出口型生产往往对社会和环境成本考虑不足，国际贸易扩大导致的产出增加会带来能源消费的增长和环境的恶化。因此，国际贸易可能产生这样的能源消耗和污染物排放影响：一个国家可以通过转移高能耗、高污染排放型产业至其他国家以减少其能源消费并保持其环境承载力；一个国家也可能由于出口产品生产过程中的高能耗、高污染，增加了其能源消费总量并使环境受损。进一步而言，通过国际贸易，一些国家可能间接出口了能源资源和环境承载力，而另一些国家则可能进口能源资源和环境承载力。

出口贸易高速发展使中国能源消费呈现快速增长的态势，由于中国的环境污染为典型的能源消费型污染，出口增长在促进中国消费增长的同时也不可避免地带来了环境污染的增多。开发、利用能源所产生的环境约束不仅已经成为能源战略和能源决策中越来越重要的决定性因素，而且是影响中国进出口贸易进一步发展的重要因素。虽然中国国际贸易的高速发展可以为中国的环境保护积累必要的经济基础，通过进口高能耗污染密集型产品可以直接降低本国的能源消耗和污染程度，从国外引进先进的技术，学习先进的管理经验及进口先进的机械设备会促进国内节能减排和环境保护的发展。因为受制于中国在国际产业分工中担当的加工装配者角色①，中国出口贸易的增长不可避免地加速消耗了大量的稀缺性自然资源，导致“掠夺性”资源开采问题。与出口贸易带来的能源消费增长一致，出口行业所排放的工业废水、废气和固体废弃物也相应增加，环境污染日趋严重，环境承载力不断下降。“经济增长的资源环境代价过大”②，这是中国经济可持续发展必须解决的首要问题。和初级产品相比，工业制成品生产中的环境影响不仅包含着原材料的开采与加工，还包括其本身加工过程中所排放的废水、废气与固体废弃物。由于工业制成品占中国出口贸易总额的比例一直上升，2009年，其比例达到95％，故本文选择工业制成品出口总额分析国际贸易的环境影响效应。1990—2010年，中国的工业制成品出口总额由462亿美元上升为13965亿美元，年均增长17．6％。同期工业固体废物产生量由1990年的57797万吨增长至2010年的240944万吨，增幅达4倍。工业固体废物和工业制成品出口总额呈同步增长态势。工业二氧化硫（SO2）排放量从1990年的1033万吨增长至2006年的2235万吨，年均增长5％。其后由于中国政府在“十一五”规划③中制定了降低单位GDP能耗20％、在2005年的基础上到2010年减少二氧化硫排放量10％的政策，中国工业二氧化硫排放量在2010年减少至1864万吨。因此，从整体上分析，中国工业二氧化硫排放量在2006年之前随工业制成品出口总额呈同步增长态势，但“十一五”期间由于政府管制呈下降趋势。另外两项环境指标，工业废水排放量和工业化学需氧量（COD）排放量，由于国家以造纸等行业减排为重点，采取各种环境政策积极推进高污染行业的清洁生产和大力发展循环经济，中国工业废水排放量和工业化学需氧量（COD）排放量并未出现和工业制成品出口总额同期增长的趋势。1990—2010年间，中国的工业废水排放量没有明显的增长趋势，1990年排放量为236亿吨，2010年为238亿吨。这说明从工业废水排放量这一环境指标来看，工业制成品出口总额的增加并未对工业废水排放产生显著的影响效应。工业COD排放量和工业废水排放量变动趋势一致，仅在1997年达到峰值，此后则呈下降趋势。中国的二氧化硫排放中，燃煤电厂二氧化硫排放量约占全国二氧化硫排放量的50％，电力是工业生产制造的基础，因此从整体分析中国二氧化硫排放和工业固体废弃物排放与中国的出口贸易规模之间存在正向关联关系。从两项环境指标（工业废水排放量和工业COD分析）来看则没有显著的正向关系。因此，需要对中国国际贸易和能源消费及环境污染之间的关系做更为深入的系统分析。

三、能源投入产出表的编制与能源投入产出模型

投入产出表是根据投入产出理论，以平衡表的形式反映国民经济各部门投入与产出间的数量联系，具有揭示部门之间密切联系的特点［13］。运用投入产出表的数据，可以根据部门之间的平衡关系建立投入产出数学模型为：X＝（I－A）－1Y（1）其中X为各部门总产出，A为中间投入矩阵，Y为最终消费矩阵，包括国内居民消费、政府消费、出口和库存增加。若在投入产出表中将能源部门的产出采用价值量和实物量两种指标表示，即编制能源投入产出表，则可以利用能源投入产出模型计算能源的直接和间接进出口量。利用能源投入产出模型分析能源消耗和国际贸易之间的关系，可以揭示非能源进出口产品部门与能源部门之间的密切联系，研究结果可以更加全面地为能源政策和国际贸易政策提供参考。在能源投入产出表的编制中，由于根据各类能源平均价格计算出的实物量和《能源统计年鉴》上的数据有较大差异，为消除这一影响，前人研究中多采用各类能源的平均价格来确定投入产出表中各能源部门的中间投入和最终消费的实物量数据（见公式2）。其中IMi为各部门的进口量。但这一方法存在着中间投入和最终消费之间能源价格有差异的问题，而且在中国各种能源转化过程中，中间能源投入如火力发电用煤等也并非使用市场价格。因此，本文使用《能源统计年鉴》上的数据直接确定最终能源消费量和各能源部门之间的中间投入实物量，采用平均价格计算其他非能源部门中间投入的能源实物投入量，以减少价格差异的影响。其中Ejy为各类能源的最终实物消费量。pj为各类能源作为中间投入的平均价格，单位为：万元／吨标准煤。Eij为各部门的直接能源消费量。本文在国家统计局编制的1992、1997、2002、2005年和2000年不变价序列投入产出表的基础上，根据中国历年《能源统计年鉴》上的能源消费量数据，编制了52个部门不变价能源投入产出序列表，其中能源部门分为一次能源部门和二次能源部门，一次能源部门包括煤炭、天然气、石油、水电四个实物部门，二次能源部门包括成品油、焦炭、火电、燃气与热力四个实物部门，其中石油和天然气开采业在投入产出表价值量表中属于一个部门，本文根据1997年122个部门投入产出表中石油开采业和天然气开采业的数据和《能源统计年鉴》中分行业能源消费量的数据确定比例将其拆分。在能源投入产出表中，e是各部门能源直接消耗系数，即直接能源强度，由各部门的直接能源实物消费量和总产出之间的比例来计算（单位：吨标准煤／万元）。在国际贸易中，能源的直接出口量Eex（direct）就是各种能源出口量之和。非能源产品在生产过程中直接消耗了能源，也间接地消耗了蕴含中间投入中的其他中间产品的能源。能源的间接出口量就是出口于国外的非能源商品中所蕴含的能源量。本文研究采用完全能源强度来计算产品的含能量，完全能源强度e（total）也即完全消耗系数由直接能源强度和间接能源强度相加组成，可以通过直接能源强度乘以列昂惕夫逆矩阵来计算（见公式7）。在中国进口贸易蕴含能源的计算中，由于进口产品来自不同的国家，理论上应该根据进口产品的产地将进口商品进行划分，使用对应国家的能源投入产出表计算获得的完全能源强度来计算进口贸易蕴含能源量。但是由于不同国家的数据可获得性较差，数据收集和处理困难，精确地按照进口来源国的投入产出表编制能源投入产出表，计算进口产品的蕴含能源难以实现，缺乏可操作性。本文采用进口品和国内产品无差别且完全竞争的假设计算进口产品蕴含能源。在国际贸易的能源消费影响效应分析中，虽然进口商品是在国外生产的，进口商品减少了国内生产相同商品所需消耗的能源，因此，可以利用投入产出分析中的技术同质性假设，即假设进口产品生产技术和本国产品生产技术相同，利用国内完全能源强度计算进口产品中的蕴含能源。需要注意的是，由于中国的进口产品主要来自欧盟、日本和美国等发达国家，而这些国家的技术水平和能源利用效率远高于中国，因此，利用完全能源消耗强度来计算进口产品蕴含能源会产生测算结果偏高的问题。故本文使用相同的完全能源强度计算进口品中蕴含能源进口量Eim（indirect）。

四、中国间接能源出口量分析

本文通过编制1992—2007年实物价值型能源投入产出序列表，根据能源投入产出模型，计算了52个部门产品的直接能源强度、完全能源强度，据此计算了出口贸易中的蕴含能源量。根据表1中的测算结果可知，尽管中国在1996年之后成为能源净进口国，但在1992年，中国的出口蕴含能略高于进口隐含能，为蕴含能源的净出口国，净出口额仅为0．03亿吨左右。1997年，中国的进口蕴含能源和出口蕴含能源都增长迅速，由于贸易顺差，蕴含能源的净出口额已经超过0．14亿吨标准煤。2002年，中国进出口贸易继续增长，尽管贸易顺差相对1997年较小，受出口结构的影响，蕴含能源的净出口额增长为0．24亿吨标准煤。随着中国加入世界贸易组织以后出口贸易的高速增长和贸易顺差的不断扩大，中国2007年的蕴含能源的净出口额高达1．24亿吨标准煤。需要注意的是，由于中国利用国内技术系数计算进口蕴含能源，因此所得到的净出口蕴含能源并不是实际的净出口蕴含能源。这一结果从另一个角度表示对外贸易的能源环境影响，即由于对外贸易，中国增加的能源消耗和减少的能源消耗之间的关系。从统计数据上看，中国1997年的能源直接进口量为0．97亿吨标准煤，出口量为0．75亿吨标准煤，净进口量为0．22亿吨标准煤。同期，中国通过非能源品进口而间接进口了3．24亿吨标准煤，即若中国不从国外进口这些非能源产品，那么国内生产和提供这些产品需要增加3．24亿吨标准煤。与此同时，中国通过非能源品的出口也出口了3．38亿吨标准煤，高于进口的能源含量。因此，尽管中国通过贸易直接进口的能源高于出口的能源量，但通过非能源品贸易而间接进口的能源量小于间接出口的能源量。随着中国国际贸易的发展，中国通过非能源品贸易产生的间接能源进出口也不断增加。由于贸易顺差，中国是蕴含能源的净出口国，且净出口规模随着顺差的增加而不断扩大。2007年，中国的能源直接进口量增长至3．5亿吨标准煤，出口量略有增长，为0．97亿吨标准煤，净进口量高达2．53亿吨标准煤。但同期中国通过非能源品进口而间接进口了10．24亿吨标准煤，远小于通过非能源品的出口（13．75亿吨标准煤），净蕴含能源出口为3．5亿吨标准煤。由此可知，由于贸易顺差，大量出口非能源商品，尤其是高能耗商品，中国间接向国外输送了大量的能源，但将能源消费过程中产生的CO2排放和污染排放留在了中国。可见各部门单位产值对能源的需求普遍出现上涨，且增幅较大，产品节能措施的制定刻不容缓。根据本文编制的能源投入产出表，可以分析44个非能源部门蕴含能源进出口情况。图1表示中国1992－2007年中国非能源部门的蕴含能源进出口情况。图1数据来源于历年《中国统计年鉴》。从蕴含能源进出口的产业分布上可以看出，制造业部门是蕴含能源进出口的主要载体，其蕴含能源进出口占总额的70％以上。其中，黑色金属冶炼及压延加工业和金属制品业这两个资源密集型高能耗产业的蕴含能源出口是中国蕴含能源出口的主要产业。这说明中国不仅通过这两个产业出口了大量蕴含能源，也间接出口了大量铁、铜等自然资源，即产生了蕴含资源出口。纺织业和服装、鞋、帽制造业这两个直接能源能源强度相对较低的产业，由于中间投入的生产过程消费了大量能源，其完全能源强度则相对其他产业较高。因此，这两个产业由于出口额较大，其蕴含能源出口占中国非能源产品蕴含能源出口总额的比例高达10％以上，大于其出口金额占出口贸易总额的比例。从蕴含能源的纵向变化分析，中国出口贸易的增长促使各部门蕴含能源量均有显著增长。从蕴含能源的进口产业分布分析，医药制造业、锅炉及原动机制造业、运输设备制造业等产业是蕴含能源进口的主要产业。由于中国进口贸易的增长，进口蕴含能增加的部门主要是农业、采矿业以及制造业。建筑业和服务业的蕴含能源进口则有所减少。由于本文采用进口品和出口品生产技术和直接能耗一致的假设，而中国技术水平和能源效率比较落后，因此中国进口品中实际蕴含的能源量应比上述计算结果小。另一方面，尽管中国确实存在大量进口能源产品和其他资源性产品，但随后以制成品的形式间接出口能源和其他资源，即中国虽然从国际市场上购买能源和资源品，但将进口的能源以制成品的形式再出口。此外，由于贸易顺差，中国还通过非能源产品出口的形式间接出口了本国的能源和其他资源。

五、结论

中国经济的高速增长带来了对能源需求的增加，自1997年以来，中国一直是净直接能源输入国，但是也通过出口非能源商品间接向国外输出了大量能源。通过编制2000年不变价52个部门能源投入产出表，测算了各部门的直接和完全能源强度以及44个非能源部门进出口贸易中的间接能源进出口量和净间接能源出口量，并基于能源投入产出结构分解分析模型，定量分析了影响间接能源出口量的相关因素及其贡献大小。由于国内缺乏细化的能源消费数据，本文在能源投入产出表的编制中，考虑到了能源最终消费和中间投入之间的不同价格，并根据价值量的投入产出表和《能源统计年鉴》上的相关数据共同确定各行业能源实物消费量。根据能源投入产出模型计算结果，中国从1992－2005年一直是间接能源净出口国，中国的能源进口在以往的计算中被高估了。本文的研究对预测能源需求量、制定相关能源规划、制定非能源部门外贸政策和分析降低单位GDP能耗的影响因素具有一定的参考价值。