第八章 環境約束對中國經濟潛在增長率的影響研究

我國經濟經歷了30多年的高速增長，取得的成就舉世矚目。但我們需要清醒地認識到，這種高速的經濟增長，很大程度建立在低成本的勞動力和資本等生產要素大規模投入的基礎上，產出效率相對較低。同時，經濟的快速增長也給環境帶來了巨大壓力，2006年，我國工業和生活廢水排放總量453億噸，其中，化學需氧量1348萬噸，居世界第一；二氧化硫排放量2120萬噸，居世界第一；二氧化碳排放量僅次于美國，居世界第二，2008年超越美國，居世界第一。

正如宋立剛（2009）所言：“中國面臨著三大嚴峻的挑戰”。其中的一個巨大挑戰就是如何使經濟增長與環境可持續相一致。雖然自20世紀80年代以來，我國萬元國內生產總值能耗和碳排放大幅度降低，但在哥本哈根會議前夕，中國正式對外宣布控制溫室氣體排放的行動目標，到2020年單位國內生產總值CO₂排放比2005年下降40%～45%，目標差距還非常大。未來的中國經濟增長，不能再重復過去無環境成本的老路，將更多地受到環境的制約。那么減排目標所施加的約束能否為現有生產模式所承受，在環境指標的嚴格約束下，中國經濟的潛在增長水平如何？這才是碳減排目標之所以引起廣泛關注的主要原因。為了比較系統地分析這個問題，我們嘗試在經典生產函數只包含勞動力、資本和技術投入等要素的基礎上，建立一個含有環境要素的經濟增長模型，從而分析環境要素對未來經濟增長的制約。

圖8-1 1992～2010年單位GDP二氧化碳排放變化（折算為1992年不變價GDP）

注：本文中使用的1992～2008年二氧化碳排放數據來自美國能源部二氧化碳信息分析中心（CDIAC），2009～2010年數據為CDIAC估算得到，為碳當量數據，若要轉換為二氧化碳排放總量需乘以3.66。二氧化碳碳當量單位為千公噸，GDP單位為十億元人民幣。

資料來源：《新中國五十五年統計資料匯編：1949～2004》，《中國統計年鑒2011》，CDIAC。

一 研究評述

近年來，隨著對環境關注度的不斷提高，以及環境相關數據的可獲得性增加，有許多嘗試測算經濟增長的環境代價的文獻出現。我們對國內外相關文獻進行歸納，發現研究者使用的理論模型主要包括新古典增長模型、內生增長模型和其他的宏觀經濟模型?；谛鹿诺湓鲩L模型的理論分析一般都會區分污染因素和環境因素，分為包含污染因素的新古典增長模型（如Brock，1977；Selden和Song，1995；等）和把環境作為生產要素的新古典增長模型（如Lopez，1994；Chilinsky，1994；等）。包含污染因素的新古典增長模型中，污染都直接進入代表性消費者的效用函數，并且邊際效用為負，而生產函數中通常假設污染的邊際產出為正，這意味著污染作為一種生產要素而非產出的副產品。把環境作為生產要素的新古典增長模型中，環境被解釋為環境資源存量或加總的環境質量，通常用E表示總的環境質量指標，并把E看作一種資本品。隨著環境污染的增加，E存量會耗盡，但其自身也有再生能力。在基于內生增長模型的分析中，通常把環境或者污染引入生產函數，把環境質量引入效用函數，由此建立在環境約束下的內生增長模型。這種模型分析一般情況下都會支持新古典理論關于環境惡化和經濟增長的研究結論，但其最優均衡解對于代表性消費者的效用函數的具體形式的設定非常敏感。除這兩種最常用的分析模型外，也有一些學者通過建立其他的宏觀模型來分析環境與經濟增長的關系。如John和Peccheino（1995）的世代交疊模型，Antweiler（2001）、Tailer（2003）使用的一般均衡模型。

以往研究中使用的方法主要可分為兩大類，一類是把環境作為投入要素，與資本和勞動力一起引入生產函數進行分析，如Mohtadi（1996）、Ramanathan（2005）和Lu等（2006）；另一類則將污染看作非期望產出，和期望產出一起引入生產過程，利用方向性距離函數來對其進行分析，如Chung等（1997）、涂正革（2008）。前者具有較高的透明度，并且可以對比各種投入要素之間對經濟的拉動作用，但環境能否作為一種投入要素和勞動力、資本等生產要素并列進入生產函數存在較大的爭議。后者的透明度較差，并且需要比較多的參數估計，同時也無法對比各種要素的經濟拉動作用。

為與書中其他的研究結果具有可比性，本章將采用新古典增長模型分析環境與經濟增長的關系。在方法的選擇上，我們將選擇透明度更高的生產函數法進行分析。

二 理論模型的設定

（一）環境作為投入要素進入生產函數的合理性分析

第一，從參與生產的角度看，環境要素參與了生產過程。雖然微觀經濟學強調資源稀缺性，但經濟增長理論中并沒有明確將環境要素納入分析框架，實際上隱含著環境要素的稀缺性對經濟增長只存在短期約束，不存在長期約束。新古典生產函數中也沒有體現環境要素約束的影響。我們把環境視為一種稀缺的資源，把環境因素對經濟增長的約束從彈性擴展為具有剛性的約束。把污染物看作是經濟增長過程中排出的廢棄物，而環境則可以理解為廢棄物的接收者。如果沒有環境，即如果沒有接收經濟活動中排出的廢棄物這樣一個容器，污染物不能排放，各種生產活動不能進行，經濟無法實現增長。所以，我們把環境視為生產過程中一種特殊的投入品，其作用是用來接收生產過程中排出的廢棄物，而污染則視為經濟增長的副產品。污染的不斷排放使得環境容納廢棄物的能力不斷下降，但環境自身具有一定的修復能力。除此之外，現代人類由于意識到環境的重要性而為保護環境進行一定量的資本和勞動力投入。

第二，從資源的稀缺程度分析。新古典生產函數中之所以包含勞動力和資本兩種投入要素，不僅是因為這兩種生產要素直接參與了生產過程，更是因為這兩種要素存在稀缺性，對其使用需要付出相應的成本，而其他要素的稀缺性尚未顯現，故新古典生產函數中僅包含這兩種生產要素?，F在環境的約束日益顯現，環境容量不再是沒有上限的，環境也成為一種稀缺要素，使用環境要素也需要付出相應的成本，因此其與勞動力、資本等投入要素的相似性增加，進入生產函數也變得更加合理。

第三，從生產函數的構成看，環境要素與其他投入要素間存在一定的替代性。經典生產函數中，勞動力投入和資本投入存在一定的替代關系。一種生產要素要進入生產函數，最基本的要求是它和其他的投入要素之間存在一定的替代關系。如前文所述，現代人類由于意識到環境的重要性而為保護環境進行一定量的資本和勞動力投入，這就占用了一部分用于生產最終產品的投入要素，如果環境投入較大，即環境約束放松，人們可減少這部分要素的投入；如果環境約束嚴格，則為保持一定的環境質量必須加大相應的勞動力和資本的投入?？梢钥闯?，環境和資本、勞動力等投入要素之間存在一定的替代關系，因此環境作為投入要素進入生產函數具有合理性。

（二）環境約束對經濟增長的影響路徑

環境約束對經濟增長的影響表現為以下幾個方面：首先是對要素的組合方式產生影響。在無環境約束的情況下，要素按照經濟增長速度最大的形式進行組合，而我們考慮到環境約束后，要素組合的方式就需要考慮兩個目標，即經濟增長和環境的承受力。如圖8-2所示，P₁和P₂表示兩條等污染線，且P₂的污染程度高于P₁；Q₁和Q₂為兩條等產量線，且Q₂的產量高于Q₁；C₁和C₂是兩條等成本線，且C₂的成本高于C₁。如果我們不考慮環境因素，按照邊際成本等于邊際產出尋找到的生產要素組合點為E₂，如果考慮環境因素，要求環境污染要從P₂水平降到P₁，那么我們的要素組合點就不能再選擇E₂，而需要選擇E₁。

其次是治理以前被污染的環境還需要投入一定的勞動力和資本，所以并非全部的生產要素都被用來生產正的產出，而是有一部分生產要素需要投入環境污染治理中去，所以投入的生產要素總量會減少，總的產出也將會減少，因此我們選擇的投入點為E₁。

圖8-2 多重約束下的生產要素組合方式

（三）包含環境要素的生產函數模型的設定

經過上文的分析與討論，我們建立的模型的本質是把環境要素視為稀缺的資源，從而作為一種生產要素進入生產函數并予以分析。同時為保持一定的環境質量，需要投入一定的勞動力和資本要素對環境質量進行修復，因此我們的模型中包含兩個方程：一個方程為生產方程，其中包含勞動力、資本和環境要素等投入要素，另一個方程為治理方程，包含勞動力和資本投入，形式如下：

Q=AL_αK_βE_γ

C=B（L_c）α_c（K_c）β_c

其中，Q，實際產出（與其他報告一致，所有價值量指標調整為1992年價格）；A，全要素生產率；L，生產勞動力投入；K，生產資本投入；E，環境要素投入；C，環境污染損失；L_c，用于環境治理的勞動力投入；K_c，用于環境治理的資本投入；α，勞動力的邊際產出；β，資本的邊際產出；γ，環境的邊際產出；α_c，環境治理中勞動力投入的邊際作用；β_c，環境治理中資本投入的邊際作用。

需要說明的是，為了分析方便，我們按照經典生產函數中的假設，假設生產方程和治理方程都為規模報酬不變，即α+β+γ=1，α_c+β_c=1。對生產方程取對數可得到如下結果：

log（Q）=log（A）+α·log（L）+β·log（K）+γ·log（E）

對該方程取差分，可得到如下方程，這是分析經濟增長關系的基礎：

%ΔQ=%Δ（A）+α·%Δ（L）+β·%Δ（K）+γ·%Δ（E）

其中，GDP、K、E、L分別表示國內生產總值、資本存量、環境要素投入和勞動力投入?？梢钥闯?，經濟增長等于勞動力投入增長、資本存量增長和環境要素投入增長以及全要素生產率提高的加權平均和。任何不能被投入要素增長解釋的經濟增長都歸于全要素生產率的增長，盡管全要素生產率的增長可以被解釋為由技術進步等引起，但在計算中很可能也受到模型的估計誤差等因素的影響。

三 實證分析

（一）估計方法和數據的選擇

1.估計方法的選擇

本章的主要目的是對環境約束下的中國經濟增長長期趨勢及其影響因素進行分析。并且考慮到環境因素進入生產函數后對勞動力和資本組合的影響，我們不能再按照經典生產函數中使用勞動力報酬比重作為勞動力邊際產出的方法來確定生產方程中的參數。同時考慮到年度之間各投入要素邊際產出存在變動，我們使用可變參數模型分析各種投入要素的邊際產出，在估計可變參數模型時，我們使用卡爾曼濾波方法?？勺儏的Ｐ偷脑O定如下：

其中，x為解釋變量向量，β為隨機變參數向量，擾動向量ω和υ滿足：

2.數據選擇

與其他章節保持一致，本文的樣本時間選擇1992～2009年。生產函數中各投入要素的取值與本書其他章節的取值保持一致，這里不再詳述。環境要素投入我們使用二氧化碳排放總量作為代理變量引入生產函數，原因如下，第一，環境要素投入不可觀測，無法直接進入生產函數進行分析，我們只能通過反面的變量進行測量，即環境的損失越大，則意味著環境要素的投入越多。第二，衡量環境要素投入我們需要綜合環境要素中的多種污染物來綜合衡量環境要素投入量，但有些污染物與經濟發展的關系不太緊密，且在測算中缺乏相應的數據，在未來經濟發展中也缺乏明確的數量約束指標，因此我們考慮采取與經濟發展緊密相關、測算數據完善、有明確數量約束的單一指標來衡量環境要素投入。經驗分析表明，二氧化碳排放總量與經濟發展密切相關、測算數據完善，且未來有明確的數量約束，即前文提到的到2020年我國單位GDP二氧化碳排放與2005年相比下降了40%～45%，這為我們預測未來環境對經濟增長的約束提供了依據。因此二氧化碳排放總量可以作為環境要素投入的代理變量。第三，從經驗數據看，能源消耗產生的二氧化碳占我國二氧化碳排放總量的70%左右，因此二氧化碳排放與能源消耗實際為一體兩面的問題，我們選擇二氧化碳排放總量作為環境容量指標。

（二）參數估計

需要特別說明的是，在實證分析部分，我們不再分析環境治理方程，主要原因是：首先，數據的可得性問題。環境治理方程中，需要環境治理投入的勞動力和資本存量等數據。即使勞動力的投入我們可以用環保部門就業人數表示，但是對資本存量的估計存在很大困難。初始年份資本存量無法獲得，另外獲取環保投資的數據長度和口徑都存在較大問題。其次，從歷史數據進行分析，環境治理所占用的勞動力和資本投入比例較小，對要素投入的影響較小，環境要素對經濟增長的主要約束體現為環境容量的約束。因此，在后文進行實證分析時，主要考慮環境要素投入約束對經濟增長的影響，而忽略環境治理方程。

對生產方程的參數估計結果如表8-1所示。從模型估計得到的潛在增長速度看，1992～2009年的均值為10.2%，其中，90年代均值為10.6%，2000年以來均值為9.8%，潛在經濟增長速度放緩。從資本、勞動力和環境要素投入的彈性變化來看，經濟增長對投資的彈性始終最高，90年代均值為0.675，2000年以來有所降低，均值為0.645?？梢钥闯觯覈慕洕鲩L受投資影響最大，投資成為經濟增長最主要的拉動力。經濟增長對勞動力的彈性遠低于對資本的彈性，90年代與2000年以來勞動力彈性均值基本持平，90年代均值為0.14，2000年以來均值為0.145。經濟增長對環境要素投入的彈性呈現上升趨勢，均值由90年代的0.185上升為2000年以來的0.21，環境要素對經濟增長的影響還是比較明顯的。90年代經濟潛在速率的10.6個百分點中，有0.82個百分點是環境要素投入的貢獻，貢獻率達到7.7%，2000年以來經濟潛在增速放緩，但是伴隨著經濟規模的擴大，環境代價也相應提高。環境要素投入對經濟增長的貢獻率進一步提高，由90年代的7.7%提高到2000年以來的17.1%，經濟潛在增長率中有1.68個百分點是由環境要素投入貢獻的。這也證明了前文的結論，中國資本化驅動的工業化模式中，經濟增長的一部分是以高耗能和環境污染為代價的。

表8-1 各投入要素產出彈性估計

（三）未來經濟潛在增長率預測

在使用含有環境要素的生產函數對2011～2020年的經濟潛在增長率進行預測時，我們控制資本、勞動力和技術進步因素，單獨考慮碳減排目標對未來經濟潛在增長率的影響。在進行預測之前有幾個需要說明的問題。第一個問題是如前文所述，我國提出的到2020年的碳減排的目標是指單位國內生產總值二氧化碳排放減少的目標，而并不是針對碳排放總量制定的目標。而我們在前文構建生產函數時，將環境作為投入要素引入生產函數時選擇的是碳排放總量。因此為了定量分析未來經濟發展中的碳約束，我們需要建立單位國內生產總值碳排放增長速度和碳排放總量增長速度之間的關系。根據定義，單位國內生產總值碳排放增長速度與碳排放總量增長速度之間存在如下關系：

由此推導得出：

碳排放總量增長速度=（1-z）（1+經濟增長速度）-1

如果要實現到2020年單位國內生產總值碳排放與2005年比下降40%～45%的目標，2011～2020年單位國內生產總值碳排放年均則需要下降3%，即z=-0.03，那么碳排放總量增速=0.97×經濟增長速度-1。若假設未來十年的經濟增速為7%，那么碳排放總量增速為3.8%，2000～2010年，碳排放總量增速為8.8%。可以看出，未來十年的環境要素對經濟增長的約束力更強，未來十年的環境要素投入與這個十年相比年均下降5個百分點。未來十年，年均碳排放總量增速下降幅度基于前文對未來每年的經濟潛在增速測算。第二個問題是未來十年環境要素對經濟潛在增速的彈性如何確定。碳排放總量對經濟增長的彈性取決于未來環保技術進步程度，我們假設未來十年中環保技術進步速度與當前保持一致，即碳排放總量對經濟增長速度的彈性也保持在當前水平。

解決了這兩個問題，我們就可以使用前文構建的含有環境要素的生產函數來分析在控制勞動力和資本的條件下，環境約束對未來經濟潛在增長率的影響。我們假設未來十年技術進步與二氧化碳強度下降難度相抵，即保持二氧化碳彈性為0.18，同時照常情景為按照上文得到的照常情況下經濟增速的預測值來分析碳排放總量增速，樂觀情景為按照上文得到的樂觀情景下經濟增速的預測值分析碳排放總量增速，結果如表8-2所示。

表8-2 環境約束對經濟潛在增長率的影響

照常情景下，未來十年碳排放總量的約束會使得經濟潛在增長率與2000～2009年相比下降0.72個百分點，而樂觀情景下，環境限制將會使2011～2020年的經濟潛在增長率與2000～2009年相比低0.56個百分點[1]。

四 結論及相關建議

總的來看，中國經濟高速增長是建立在投資、勞動力和環境等投入要素高速增長的基礎上的，未來經濟增長中，不僅面臨環境約束增加的問題，還面臨勞動力供給下降、儲蓄率下降等問題。高投資、高環境成本的增長模式不可持續，這需要引起我們的思考。

第一，容忍經濟增速適度放緩。由前文分析可知，未來經濟發展中，環境約束加強，生產要素供給條件發生變化，在這種條件下，我們需要容忍經濟增速的適度放緩，不再一味地追求高投資帶來的高速經濟增長。經濟增長速度的適度放緩，也為我們調整經濟結構、轉變經濟發展方式提供了一定的空間。

第二，加大研發投入，提高技術進步速度。隨著生產要素供給條件的改變，高投入高增長的模式不可持續，經濟增長更多的是依靠全要素生產率的提高。在未來的經濟增長中，要加大研發投入，提高技術進步速度，提高全要素生產率對經濟增長的拉動作用。無論是提高技術含量和經濟效益，還是降低資源消耗、減少環境污染，都要依靠技術創新找出路、找辦法。

第三，促進調整產業結構，減小經濟增長對資源環境的依賴。前文指出，工業增長高耗能、高排放的特征非常明顯。工業增加值占國內生產總值的40%，但是其消耗的能源量卻占到能源消耗總量的70%，其排放的二氧化碳量占排放總量的60%。在未來能源環境約束增強的條件下，一方面需要促進產業結構調整，提高第三產業對經濟增長的拉動作用；另一方面需要調整工業內部結構，減小工業增長對能源環境的依賴。

第四，扶持環保產業發展。據統計，1997～2007年全球環保產業（不含資源綜合利用）市場規模從3500億美元增至7000億美元左右，年均增長率約7.2%，遠遠超過同期全球經濟增長率。近年來，環保產業的經濟規模、技術水平以及環保產品和技術的滲透程度都有突飛猛進的提升，尤其是在當前應對金融危機以及氣候變暖、發展低碳經濟的背景下，環保產業更加為各國政府所重視。可以預見，金融危機后環保產業的發展將迎來新一輪的高潮，現代環保技術將成為產業競爭的制高點。加快環保產業發展，不僅有利于形成新的經濟增長點、增強可持續發展能力，也有利于減小經濟增長對環境的依賴。

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[1] 2011年當年的環境約束與其他年份的計算不同，2011年已有比較確定的經濟增速和單位國內生產總值二氧化碳排放下降速度的數據，因此我們按照經濟增速9.3%、單位國內生產總值二氧化碳排放下降速度1.8%計算2011年的環境約束。其他年份的環境約束則是按照單位國內生產總值二氧化碳排放下降速度3.2%、經濟增速為前文預測得到的數據計算。