ParK's 論文后花園

⑧
论文作者签名： 么善雄
指导教师签名：
论文评阅人1： 匿名证闼
评阅人2： 匿名迁阅
评阅人3： 』匿名证阊
评阅人4： 匿名证闽
评阅入5： 匿名证阅
答辩委员会主席： 黄左连麴援浙态经渣堂院
委员1： 题国达麴援堑江太堂经渣堂院
委员2： 肖塞教拯浙江太堂经渣堂瞳
委员3： 金登苤数援逝江太堂经进堂院
委员4： 潘±适数援逝江太堂经渣堂院
委员5：

Author’S signature：
一● ● ‘
Supervlsor 7S signature：
Thesis reviewer 1：
Thesis reviewer 2：
Thesis reviewer 3：
Thesis reviewer 4．
Thesis reviewer 5：
Chair：
(Committee of oral defence)
Committeeman 1：
Committeeman 2：
Committeeman 3：
Committeeman 4．
Committeeman 5：
Date oforal defence：堑!L=￡=≥￡

浙江大学研究生学位论文独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的
研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发
表或撰写过的研究成果，也不包含为获得一逝塑太堂或其他教育机构的学位或
证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文
中作了明确的说明并表示谢意．
学位论文作者签名：Ⅲ 签字日期：矿f1 年了月z7日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解逝婆太堂有权保留并向国家有关部门或机
构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅．本人授权浙江太堂
可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影
印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文．
(保密的学位论文在解密后适用本授权书)
学位论文作者签名：牺卑戮乳
签字日期：y 11年工月≯7日
导师签名： 壤丑夯
签字日期：沙I 1年Σ月：7日

致谢
老和山下，西子湖畔有一座美丽的学术殿堂一一浙江大学，而今摩挲着手中
的论文，5年的博士生活跃然于眼前。整整5年走来，或疾步匆匆或漫步悠然，
或踱步思索或驻足而观，脚下的路在变，路上的人也在变，而唯一不变的，是内
心的感动。
写博士论文的难，并非只在于要写出洋洋洒洒十几万字的博士论文的难；这
个难，在于进入一个完全陌生又充满吸引力的新领域；难在要左冲右突，寻找和
开辟“创新点”和“闪光点”；难在如何寻觅和扑捉飘忽的灵感，并将这飘忽的
灵感与严谨的理论和逻辑相结合，用逻辑的语言讲述一个有意思的故事。5年后，
当我终于在漫长的博士论文选题、构思、反复的修改后要为论文画上句号时，回
想这段话，思绪万千!
我的博士论文能够顺利完成，首先要感谢我的两位恩师一一曹玉书教授和金
祥荣教授，能够在两位导师的指导和关怀下完成我的博士生涯，我只能用“缘分”
两字表达。在金祥荣老师的提携和帮助下，我才有了从一个“工科女”，向一名
经济学女博士转变的宝贵机会．5年以来，在论文的选题、开题以及最后的撰写、
定稿，金老师都给予了悉心的指导和无私的帮助。在硕、博连读的第三年开始，
由于金老师的推荐，我很荣幸的成为曹玉书老师在浙江大学的第一位入室弟子．
曹玉书老师不仅是一位具有扎实的经济学理论功底和敏锐的现实洞察力的学者，
更是一位和蔼可亲的长者，无微不至的关心着我的学习和生活。两位老师严谨的
治学态度、优雅的学者风范、勤勉求实的工作作风以及孜孜不倦的追求一直都在
陶冶和熏染着我，令我终身受益。
在论文的开题和撰写期间，王淼军教授、潘士远教授、叶建亮老师、朱希伟
老师、宋华盛老师、赖普清老师都对论文的框架、内容等方面提出了许多建设性
的意见。借此机会向你们致以衷心的感谢!另外与经院众多的师兄妹的交流和讨
论对我论文的最后成文也是帮助甚大，在此无法一一罗列，其中特别感谢陶永亮、
于蔚、张洁、刘振兴在论文的写作过程中对自己帮助，和你们的多次讨论，使自
己的论文结构不断明确。还要感谢余菁菁、李婧、成洁、章抒、董苗苗、林敏、
赵婷、杨梦红等好姐妹对我的鼓励和支持。在浙大的5年光阴，曾经开怀的笑过，
也痛心、委屈的哭过，因为有你们的陪伴，为我的博士生涯增添了很多温暖和欢
笑。
还要感谢我的爱人蒋蔚，是你一路默默的支持和宽容，让我有信心安心的投
入研究中。一直以来你都平静的面对我痛苦时的嚷嚷和偶尔迸发的坏脾气，甚至
不远千里回到我的身边，默默的给予温暖的肩膀让我依靠。这一路的相伴风雨兼
程，虽然相隔一个太平洋的距离，让我们过得异常艰辛，但是距离没有改变我们
的感情。当我为自己的博士论文画上句号之时，也是我们迎来相伴走过8年的日
子， 感谢有你，感谢一直有你!
最后也是最应感谢的是我的父母!没有你们一直对于我的付出和包容，就不
可能有我今天的成绩!无论是精神上还是物质上，父母永远是我最坚强的后盾，
当我生活不如意的时候，当我学业上遇到困难的时候，父母的安慰和鼓励是我最
踏实的避风港。然而到现在为止，自己能给予你们的实在太少。感谢父母的辛勤
付出，祝愿父母身体安康!当然还要感谢我的奶奶、弟弟⋯⋯，是亲情给予了我
最大的感情支撑，感谢关心我，关怀我的所有亲人!谁言寸草心，报得三春晖!
II
尤卓雅
二零一一年五月于浙大求是园
摘要
经济增长的动力是经济增长理论中备受关注的焦点之一，从外生的技术进
步，到内生的经济增长，自然资源一直都扮演着重要的角色。化石能源和可再生
的自然资源(例如渔业资源、森林资源、水资源等)在经济增长模型中都曾被广
泛的讨论。然而，可再生能源却未得到应有的重视。相对于不可再生能源，可再
生能源具有：数量的可再生性；技术的不确定性；生产成本相对高昂；供给的不
稳定性和季节性；环境友好；政府干预程度高等特点。鉴于可再生能源的各项特
性，考察可再生能源在经济增长中所扮演的角色，将为经济增长理论建立崭新的
研究领域，不仅有助于可再生能源的经济分析，而且有助于掌握经济增长的动态
过程．
本文首先通过回顾国内外能源消费与经济增长的相关研究成果，结合我国的
实际情况，将可再生能源引入生产函数，在内生增长模型的框架下，运用动态最
优化理论，考察技术创新，可再生能源的开发和推广，以及能源效率改善之间的
内在联系和作用机理。研究能源替代对实现经济增长的可能性、路径、条件的影
响。本文的理论模型表明经济增长的动力来源不完全依赖于资本的积累和劳动力
的投入，水平创新，增加研发部门的人力资本的配置，加强可再生能源的应用，
同样可以促进经济的增长；并且本文的模型结论表明能源消耗的增长率和经济增
长率是不一致的，即能源效率会随着各变量的变动而变动，不可再生能源，可再
生能源，对能源消耗和能源强度的影响是不同的。这一结论不同与以往将能源纳
入分析范畴的增长模型。
其次，运用协整理论研究了1978．2009年间中国不可再生能源、可再生能源、
生产性劳动力投入、资本存量、科研投入和实际GDP之间的关系，结果表明各
变量之间存在协整关系。基于误差修正模型的格兰杰因果关系检验表明，不可再
生能源和实际GDP之间存在短期双向格兰杰因果关系，可再生能源和实际GDP
之间存在实际GDP到可再生能源的单向格兰杰因果关系。
再次，通过构建内生增长模型，探讨生物质能源在经济增长和能源系统中扮
演的角色．分析生物质能源发展和经济增长之间的关联性，并得出通过政府相关
扶持政策的调节，生物质能源的开发和推广将对经济增长产生积极影响的推论，
补充了既有文献的不足。结合模型的推论以及我国生物质能源的发展现状，提出
了相应的政策建议。
最后，能源密集型行业具有大规模、高投资的特点，新建项目如果不采用先
进的技术、设备和发展理念，一旦建成，必将在其整个寿命周期内被锁定在高能
耗、高污染、高排放的路径上。因此必须引导企业，采用先进的生产技术和设备、
合理的生产模式和节约型的生产工艺。本文通过厦门PX项目的案例研究，分析
政府在能源项目中的政策偏好，公众利益集团对公共决策和环境保护的影响；在
博弈模型框架下，分析政府决策、公众参与对能源密集型企业的环保支出和污染
行为的影响，以及利益集团的谈判力量对公共决策的影响程度。并在理论模型和
案例分析的基础上提出了公众如何通过合法途径参与政府决策，促进替代能源的
开发，能源效率的提高和环境污染的减少的政策建议。
关键字：能源替代能源效率内生增长模型环境保护博弈分析
IV
Abstract
The power of economic development is one of the most emphasized factors in
economic growth theory．Natural resources have been playing important roles in both
technology innovation and economic development，both the fossil resource and
renewable resource such as fish resource，forest resource，water resource have been
widely discussed．Although a long term discussion exists，the renewable energy has
never been emphasized as fossil energy．Compared with fossil energy，renewable
energy has unique advantages，such as renewability,environmentally friendly
character,and positive government policy；and the disadvantages such as the lack of
technology innovation，high cost，unreliable supply,and seasonable supply．So the
investigation of the role played by renewable energy which will help to establish a
new aspect of economic growth theory,will benefit not only the analysis of renewable
energy，but also the study of dynamic economic developing process．
Based on the relmed study about global energy consumption and economy
development，and the real situation in China，this dissertation involved producing
function into the study of renewable energy．According to the inner increasing model，
and using dynamic optimal theory,the author invested the correlationship among
technology innovation，renewable energy application，and energy consuming
efficiency,and the affection mechanism was also studied．The author also studied the
affection of energy substitution on economy increasing possibility,path，and condition．
Based on the provincial panel data(except for Tibet)，the functional relationship and
ratio between factor investment such as an-renewable energy，renewable energy,and
material capital and economy development were studied with case analysis，and the
theory model Was also tested with case analysis．
Then，this research studied the relationship between variables such as
un—renewable ener95 renewable energy,labor cost，capital deposit，and R&D cost and
the real GDP,and found there was a cointegration relation among different variables．
The Granger causality based on error correction model showed that there was a short
term two··way Granger causality between an··renewable energy and real GDP,and a
V
short term one-way Granger causality between renewable energy and real GDE
By the construction of inner increasing model，the author also studied the role of
bio-mass energy in economy development and energy system．It was found the
research and application of bio-mass energy could promote economy development
positively,which has never been stated by former article．And related policies and
suggestions were stated according to the combination of model theory and the real
situation of bio-mass development in China．
Finally,the author concluded that the energy intensive industry has the characters
of large scale and high investment，SO advanced technology,instrument，and
developing concept should be adopted，otherwise the industry would be trapped on
the path of high consumption，high pollution，and high emission in the entire life cycle．
The enterprises should be promoted to adopt advanced technology and instrument，
reasonable manufacturing model，and the manufacturing procedure with low cost．
Through the case analysis of Xiamen PX project，the author analyzed the national
policy preference in energy project，the affection of public interest groups on public
policy and environment protection；according to game model，the author analyzed the
affection of governmental decision，and public participate on the environment
protection cost and pollution behavior,and the degree of affection that was put on the
public decision by interest group；and based on theoretical model and case analysis，
the public’S way to join governmental decision legally,to promote the research of
substitution energy，and to give suggestions about the improvement of energy
consuming efficiency and drop of pollution were stated．
目录
致谢．⋯．．．．．．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯I
摘要．⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯III
Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．V
1绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1
1．1研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1
1．2研究目的和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5
1．3研究目标和研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
1．3．1研究目标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6
1．3．2研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6
1．4研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7
1．5可能的创新⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8
1．6技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0
2文献回顾⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1
2．1前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1
2．2基于增长理论的国外研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2
2．2．1资源约束与经济增长模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2
2．2．2能源约束和环境管制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3
2．2．3能源替代和经济增长模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8
2．2．4能源消费和经济增长实证研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3
2．3基于增长理论的国内研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25
2．3．1能源消耗和经济增长⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25
2．3．2技术进步和可再生能源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．26
2．4．3国内的实证研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27
2．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29
3 能源消费和可再生能源开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31
3．1能源的概念和分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31
3．2能源现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32
3．2．1全球能源消费现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．32
3．2．2我国的能源消费和能源结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35
3．3能源替代和环境保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．39
3．3．1可再生能源的利用现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．39
3．3．2发展可再生能源的效益⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．42
4 可再生能源约束和可持续发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45
4．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．45
4．2理论模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46
4．2．1生产技术和动态约束⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．46
4．2．2社会最优均衡分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．47
4．3平衡增长路径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．49
4．3．1动态均衡的存在性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．49
4．3．2经济增长率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51
4．4经济增长和能源效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．53
4．4．1比较静态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．53
4．4．2人力资本的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯56
4．4．3产业结构的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57
4．4．4能源替代的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯58
4．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59
5 可再生能源和经济增长的实证研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63
5．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．63
5．2计量模型和数据来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．64
5．2．1多元线性回归⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．64
5．2．2数据来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯65
5．3协整分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯66
5．3．1平稳性检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．66
5．3．2协整检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．69
5．4格兰杰因果检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73
5．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯75
6 生物质能开发和可持续发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯77
6．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．77
6．2生物质能的发展和“与粮争地”问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯78
6．2．1生物质能的现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯78
6．2．2生物质能的产业特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81
6．2．3粮食安全⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82
6．3理论模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯84
6．3．1基本假设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯84
6．3．2政府财政约束和经济体资源约束⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．86
6．3．3政府促进生物质能源发展的政策效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯88
6．4我国生物质能的发展前景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．93
6．4．1对我国粮食安全影响的描述性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．93
6．4．2我国生物质能源发展中的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯96
6．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯97
7 环境保护和可持续发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 00
7．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 00
7．2相关研究回顾⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 00
7．3案例分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 03
7．3．1能源项目的环境风险⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 03
7．3．2厦门Px项目的博弈分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．104
7．4利益集团、政治互动的博弈模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 09
7．4．1经济增长优先⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 0
7．4．2环境保护优先⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 0
7．4．3博弈决策分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 1
7．5影响公共决策的因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 3
7．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 6
8研究结论和展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 9
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123
附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．140
附录1动态方程特征根的推导⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．140
附录2攻读博士学位期间的主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．143
表目录
表1．1全球一次能源需求预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2
表3．1按不同标准的能源分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31
表3．2化石燃料消费的C0：排放量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．34
表3．3 2 003年和2007年世界主要国家能源消费结构比较⋯⋯⋯⋯．34
表3．4我国工业部门单位工业增加值消耗能源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．37
表3．5我国能源效率同部分国家的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．38
表3．6世界可再生能源产量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39
表3．7传统化石能源和可再生能源发电成本比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43
表4．1比较静态分析结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．55
表5．1各种能源的折标准煤参考系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯66
表5．2单位根检验检验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．68
表5．3 VAR模型最优滞后阶数检验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．69
表5．4 Johansen协整检验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．70
表5．5误差项平稳性检验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72
表5．6不可再生能源与实际GDP之间的Granger因果检验⋯⋯⋯⋯74
表5。7可再生能源与实际GDP之间的Granger因果检验⋯⋯⋯⋯．．74
表6．1 2007年主要国家生物质能源产出情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯78
表6．2部分生物质酒精生产企业概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 O
表6．3各国推动生物质能源的政策措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．81
表6．4中国生物质资源实物蕴藏量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯93
表6．5中国主要燃料乙醇生产企业及生产能力统计⋯⋯⋯⋯⋯⋯．94
表6．6我国主要粮食产品的产量占粮食总产量的比重⋯⋯⋯⋯⋯．．94
表6．7我国主要粮食产品的播种面积占粮食总播种面积的比重⋯⋯⋯95
表7．1政府对能源密集型行业监管环节程度示意图⋯⋯⋯⋯⋯．．1 04
表7．2厦门Px事件历程概要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 06
表7．3翔鹭腾龙和公众利益集团的博弈过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 08
表7．4公众利益集团参与政治的有效途径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 5
V
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图目录
图1．1 2009年全球可再生能源市场份额⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2
图1．2 1978-2008年我国工业产值及工业产值占GDP比重⋯⋯⋯⋯．．4
图3．1分区域全球能源消费预测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．33
图3．2我国1990-2009年国内生产总值和能源消费变动趋势⋯⋯⋯．．36
图4．1平衡增长路径上能源强度的变动趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．54
图5．1 VAR模型的稳定性检验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．70
图5．2协整方程拟合值的走势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71
图6．1生物质能源转换示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．78
图6．2当dr’>0，dz‘>0的情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91
图6．3当dr‘<0，dz‘>0的情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92
浙江大学博七学位论文绪论
1 绪论
能源作为国家经济发展的动力和政治安全的重要物质基础，一直受到人们的
普遍关注。改革开放以来，我国的经济获得了飞速的发展。然而伴随着经济的高
速增长，煤炭、石油、天然气等化石能源消耗迅速，导致生态环境问题日益突出。
2007年9月4日，国家发改委发布的《可再生能源中长期发展规划》中明确指
出：“增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进经济和社会的可持续
发展，是我国经济和社会发展的一项重大战略任务”．
本论文的研究以能源安全、粮食安全和环境安全的等相关重大问题为切入
点，通过理论模型和实证检验，主要探讨了以下几个层次的问题：宏观层面上，
可再生能源如何发挥其对经济增长的作用机制；生物质能源开发对我国农业生产
有何影响?微观层面上，如何引导能源密集型企业采用先进的技术、设备和可持
续发展的理念，避免其在整个寿命周期内被高能耗、高污染、高排放的路径锁定。
1．1研究背景
从工业革命至今，随着科学技术的迅猛发展，人类改造自然的能力得到了极
大提高，创造了巨大的财富。生产活动需要各种投入要素，能源同资本、劳动和
原材料一样，在经济生活中发挥着重要的作用。能源服务可以通过科技、教育水
平的提高及大众健康的改善来促进社会发展。
但是随着全球经济的迅速发展，能源供给不足和经济增长的之间的矛盾日益
显现。由于石油、煤炭的不可再生性，传统能源日益枯竭，加之产油国对世界经
济增长前景的忧虑，自2002年起，世界主要产油国的产能开始停滞甚至萎缩①。
根据国际能源总署(1EA)依各国现行相关能源政策所作的参考情境(Reference
Scenario)预测，2030年全球能源总需求将达到177亿公n屯原油。2005到2030
年间，全球的初级能源需求将增加55％，年均增加率为1．8％。2030年，化石能
源仍作为初级能源的主要来源，其需求增量将占能源需求总增量的83％以上，其
中石油、煤炭、天然气等三种化石燃料将分别占32．4％、28．0％与22．2％。随着
经济的持续增长，能源消费必将进一步大幅度增长，能源短缺已成为世界各国经
济进一步发展的瓶颈问题。
。困际货币皋金组织(IMF)，2008年的报告指出，2004．2006年，OPEC国家的剩余产能一直处于100万桶
以下，2000．2002年，OPEC图家的剩余产能高达500．700万桶。
l
浙江大学博}学位论文绪论
表1．1全球一次能源需求预测(单位：×106公吨原油)
数据来源；IEA(2009)
能源的大量消耗，不仅大大加快了传统化石能源的耗竭速度，同时还排放出
大量的S02、C02、NOx和烟尘，给生态环境造成极大破坏，使得地球变暖，自
然灾害频繁，严重破坏了人类的生存环境，并对经济的长远发展造成不利影响。
鉴于不可再生能源的有限性和全球环境压力的增加，世界上许多国家都认识到了
可再生能源的重要性，并从经济、政治和技术上采取行动，出台了一系列有利于
加快可再生能源技术产业化、商业化的政策法规和措施，使可再生能源技术水平
不断提高，产业规模逐渐扩大。目前全球至少有48个国家制定了促进可再生能
源利用的政策，可再生能源已成为促进能源多样化和实现经济可持续发展的重要
能源。
图1．1 2009年全球可再生能源市场份额
目前，欧洲可再生能源产业的年均增长率达20％以上；美国政府提出的新能
源发展目标要求，到2012年美国10％的电力来自于可再生能源，2025年25％的
浙江大学博十学位论文绪论
电力来自于可再生能源；印度和巴西是发展中国家开发可再生能源的杰出代表，
分别在风力发电和生物燃料方面取得了重大进展。
对于中国而言，我国自2002年起超过日本成为仅次于美国的世界第二大石
油消费国，2003．2008年期间，中国石油消费的年均增长达到244万桶／天，随着
我国工业化和城市化的不断推进，对能源的需求必将进一步增长。然而我国人均
能源拥有量仅为世界平均水平的45％左右．按照BP公司2008年的统计，截止
2007年底，我国煤炭剩余可采储量为1145亿吨，仅占全球总剩余可采储量的
13．5％；原油剩余可采储量为155亿桶，仅占全球总剩余可采储量的1．3％；天然
气剩余可采储量为1．88万亿立方米，仅占全球总剩余可采储量的1．3％。
能源资源禀赋决定了我国的能源生产结构和能源消费结构，2007年我国主
要能源的生产构成为：原油11．3％、天然气3．9％，煤炭76．6％、水电、核电、风
电8．2％；同年，我国主要能源的消费结构为：石油19．7％、天然气3．5％、煤炭
69．5％、水电、核电、风电为7．3％。作为世界上少数几个以煤炭为主要能源的国
家之一，我国的煤炭消费量一直占能源总消费量的70％左右，这种消费结构给生
态环境造成了巨大压力。我国大气污染严重，S02和C02的排放量居世界首位，
是世界上大气污染最严重的国家之一，全球污染最严重的十个城市我国就占了其
中七个．
随着能源对经济可持续发展的约束日益明显，世界环境与发展委员会，早在
1987年就提出了可持续发展理论，要求人类社会发展保持在地球的可承载能力
之内，使不可再生资源的消耗降低到最低程度，使可再生资源保持再生率。然而，
我国在可再生能源的开发和应用方面不仅远远落后于发达国家，而且与印度等发
展中国家相比也存在一定的差距。我国的可再生能源开发利用不仅不能满足国民
经济发展的需要，而且开发技术较之国际先进水平，存在较大差距。虽然我国政
府早已将可再生能源发展纳入了国家能源发展的基本政策之中，先后颁布了《中
国21世纪议程》、《中国环境与发展十大对策》、《1996．2010年中国新能源和可再
生能源发展纲要》，《能源发展“十一五”规划》，《可再生能源发展中长期规划》等
重要文件，然而现在要关注的是如何在政策的引导下，技术的带动下，实现新能
源的产业化和规模化，如何降低成本，提升效益，培养可再生能源产业自我发展
的内生动力，提高可再生能源的市场竞争力。
浙江大学博七学位论文绪论
可再生能源的重要性毋庸置疑，学术界也出现了大量针对可再生能源本身，
以及可再生能源对经济影响的研究。但是无论从理论模型角度还是从实证分析角
度考虑可再生能源在经济增长中的作用的研究成果还是相对较少。新能源消费和
传统能源消费对实际GDP的影响和作用机制存在怎样的差别?可再生能源的发
展究竟在多大程度上推动经济的增长?这些都需要进一步的理论论证和实证检
验。本文正是从这个角度出发，通过研究纳入可再生能源的内生经济增长模型，
并运用计量经济学方法，对可再生能源和经济增长之问的关系进行理论和实证研
究。
图1．2 1978．2008年我国工业产值及工业产值占GDP比重
此外，当前我国正处于经济、社会发展的重要阶段，随着人12增长、工业化、
城镇化进程的加快，能源的投入和有效利用显现出非常严重的问题。中国的经济
增长模式存在过度工业化和过度重工业化的问题。特别是“十五”以后，工业产值
占GDP的比例一直保持在40％以上。2008年，我国的工业产值占GDP的比例
已达43．2％，重工业占工业总产值达到71．3％，工业发展模式呈现：能源密集、
资源密集、资本密集、污染密集的态势。一方面，国家的宏观经济政策要求节约
能源资源，提高能源效率，避免重复建设；另一方面，高污染、高能耗的能源密
集型项目在一些地区的违规审批、违规建设，未批先建，边批边建的行为，仍然
浙江大学博E学位论文绪论
屡见不鲜。政府应该如何平衡经济增长和环境保护，社会公众应该如何以合法的
方式参与政府决策和环境管治，并对相关部门的决策行为、管理行为以及能源密
集型企业的环境资源利用行为进行有效监督?这些也都是推进我国的经济、社
会、环境全面协调发展过程中亟待解决的问题。
1．2研究目的和意义
从古典经济学到现代的新经济增长理论，人们一直着迷于经济增长的要素和
动力源泉的研究，这些理论都在不同的假设条件下研究了经济增长的动力因素
(如资本和劳动投入、技术进步、制度等因素)，然而能源在现代经济增长中究竟
扮演着怎样的角色?涉及这个问题回答的已有文献很少，经济增长一般被认为是
技术、资本、就业、储蓄率以及制度等因素的函数，而自然资源则被认为能够相
互替代或被“其他生产要素”所替代．
随着科技的进步，人类利用能源发展经济的能力越来越强，能源对经济发展
的重要性日益凸现；同时由于能源在生产过程中的消费不断提高，能源危机和环
境污染问题也日趋严重。经济学者开始将能源从资本中剥离出来作为单独的一种
要素投入，考察能源与经济增长的关系，以及能源与其他要素的关系．国内关于
经济增长中的能源问题的研究，起步较晚，大多还停留于定性分析，运用增长模
型来阐述资源，环境同经济可持续发展的相关研究更是凤毛麟角，更谈不上理论
发展和创新。因此，通过引进和消化国外研究成果，结合我国的实际情况，探讨
能源消耗和经济增长的作用机制，对促进我国能源结构的调整和能源效率的改
善，推进经济可持续发展具有重要的理论和现实意义。
能源按其是否可再生，一般分为可再生能源和不可再生能源两大类，对于后
者，如石油、天然气、煤炭等基础能源，经济学者在经济增长过程的研究中给予
了主要关注；而对于前者正是由于其“再生”性，人们对其存量的利用和增量的开
发不如对不可再生能源那样重视。很少有文献考虑可再生能源在能源系统和经济
增长中的作用。鉴于可再生能源所具有的各项特性，分析其在经济增长中所扮演
的角色，考察可再生能源的发展，将为经济增长理论建立崭新的研究课题，不仅
有助于可再生能源的经济分析，也有助于更好的掌握经济增长的动态过程。
浙江大学博十学位论义绪论
1．3研究目标和研究方法
1．3．1研究目标
本论文以国家的能源安全、环境安全和经济增长为研究目标，运用动态最优
化理论，构建经济系统的动态运动过程，分析影响经济发展的关键变量的传导机
制及运动的路径，探讨可再生能源开发，能源效率的改进对经济增长的作用，以
及能源效率和能源替代过程的作用机制和影响因素．在理论研究部分，本文将可
再生能源引入生产函数，构建包含能源效率因素的内生增长模型，在一定参数条
件下通过严格的数学推演，获得经济系统平衡增长路径上产出增长率的显式解，
进一步研究了经济系统平衡增长路径的变化。分析了能源效率、能源结构中可再
生能源的比例、技术进步、政府相关政策对经济增长的影响．在实证研究部分，
本文基于协整分析和面板数据分析，探讨不可再生能源消费，可再生能源的开发
和推广与经济增长之间的关系。最后基于理论研究和实证检验的结果，为如何实
现我国的经济可持续增长提出相应的政策建议。
1．3．2研究方法
理论研究方法：运用内生增长模型来分析能源约束下的经济可持续发展，探
讨技术创新，可再生能源的开发和推广，及经济增长之间的内在联系和作用机理；
研究能源替代，能源效率水平，对宏观经济的影响，以及政府扶持政策和价格调
整政策对优化能源结构和促进经济增长的作用。
实证研究方法：在经济理论分析的基础上用统计数据分析各要素与产出的函
数关系和对产出增长率的贡献度；同时通过相关的统计数据建立计量模型来分析
各经济变量之间的关系和动态变化趋势，分析经济增长与能源消耗、能源结构、
R&D支出、资本存量、劳动力投入之问的关系。
案例研究方法：通过厦门PX项目的案例研究，分析政府如何选择在能源项
目中的政策偏好，公众利益集团对公共决策和环境保护的影响；分析政府决策、
公众参与对能源密集型企业污染行为的影响，及利益集团的谈判力量对公共决策
的影响程度。
计算机辅助分析：运用MATLAB、STATA、SPSS等数值运算软件和计量分
浙江大学博十学位论文绪论
析软件对数据模型进行必要的处理，辅助理论和实证研究。
1．4研究内容
本文的研究内容共分为八章，以下对每章的内容进行简要介绍：
第一章是本文的绪论，主要介绍研究背景与意义，研究目的与内容，研究的
方法和研究框架及步骤。
第二章是文献回顾，对相关的已有文献进行梳理和分析。整理国内外运用增
长理论研究“能源替代”、“能源消耗”的相关文献，并对著作中的研究方法及其结
果加以回顾和提炼，并且吸收相关研究的结论，作为本研究的参考。
第三章，我国能源消耗、可再生能源开发的现状分析。能源现状部分运用相
关的图表、数据对能源供给、能源消费和能源结构现状进行了翔实的描述；可再
生能源部分则关注与风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能五种主要可再生
能源从我国目前的发展现状和在世界所处的位置及与先进国家的比较等方面分
别进行了阐述。
第四章为资源约束，能源替代和经济增长的理论及实证研究。首先运用经济
增长的理论模型，研究能源替代和能源效率改进对经济增长的作用机理。本章试
图在内生经济增长框架下，运用动态最优化理论，考察技术创新，可再生能源的
开发和推广，及能源效率的改善之间的内在联系和作用机理；研究能源替代，能
源效率水平，对实现经济增长的可能性，路径，以及条件的影响。
第五章，运用协整技术和Granger因果关系检验两种计量分析方法，利用中
国1978—2009年的时间序列数据，从计量经济学的角度，研究了中国可再生能源、
不可再生能源、资本存量、生产性劳动力投入，科研支出和经济增长之间的长期
均衡关系和Granger因果关系。
第六章为生物质能源发展和经济可持续问题研究。通过构建内生增长模型，
分析生物质能源发展和经济增长之间的关联性，并得出政府对生物质能源的支持
将对经济的长期增长产生积极影响的推论，补充了既有文献的不足。并且结合内
生增长模型的推论以及我国生物质能源的发展现状，分析其在经济增长和能源系
统中所扮演的角色，并提出相应的政策建议．
第七章为能源密集型行业的项目管制和环境保护。通过厦门PX项目的案例
分析，研究政府在能源项目中的政策偏好，公众利益集团对公共决策和环境保护
浙江大学博}学位论文绪论
的影响；进一步构建博弈模型，定性分析政府决策、公众参与对能源密集型企业
污染行为的影响，及公众利益集团的谈判力量对公共决策的影响程度；在案例研
究和模型分析的基础上，提出公众如何通过合法途径参与政府决策，促进替代能
源的开发，提高能源效率，减少环境污染的政策建议。
第八章为结论和展望。对本研究进行总结，提出相应的政策建议，同时对存
在的不足和进一步的研究方向进行说明和展望。
1．5可能的创新
本论文的创新点如下：
1．以往的从经济增长模型的角度分析经济可持续发展的文献，主要关注不
可再生资源(能源)对经济增长的影响。本文通过构建内生增长模型，将可再生能
源纳入生产函数，分析了可再生能源合理利用与可持续发展的关系．理论模型的
结论发现，经济增长的动力来源不完全依赖于资本的积累和劳动力的投入；水平
创新，增加研发部门的人力资本的配置，加强可再生能源的应用，在一定条件下，
均可成为推动经济增长的动力。并且，本文的理论模型结果发现，能源消耗的增
长率和经济增长率是不一致的，即能源效率会随着各变量的变动而变动，不可再
生能源，可再生能源，对能源消耗和能源强度会产生不同的影响，这一结论不同
与现有的在内生增长模型中分析能源和经济增长关系的相关文献。
2．现有的将能源约束纳入增长模型的文献，其平衡增长路径一般依靠技术进
步来实现，本文通过严格的数量推导，发现经济的可持续增长不能单方面强调技
术进步，对可再生能源的合理利用和能源效率的改善也是实现可持续增长的有效
途径。通过技术进步，可以提高能源转换、生产及消费的效率，进而减少生产中
的能源消耗，但不能因此就忽视通过开发可再生能源对促进经济增长方面的作
用。可再生能源的推广和应用，提高优质能源在能源消费结构中的比例，一方面
可以缓解常规能源供给不足对经济增长的约束，同时将极大地促进能源效率水平
的提高。
3．国内外学者采用不同方法对能源消费和经济增长之间的关系进行了大量
的研究，对于可再生能源对经济影响的考虑相对较少．本文的创新点在于将可再
生能源从能源投入中剥离出来，单独考虑其对能源消耗和经济增长的影响，以及
可再生能源的开发对能源效率的影响，并且通过统计实证研究验证了理论模型的
浙江大学博七学位论文绪论
假设，揭示了经济增长与各生产要素投入，特别是能源要素之间的关系。
4．已有的关于生物质能源的研究，大都停留在对其开发利用现状分析，涉及
政府政策的影响以及新能源开发过程中存在的其他安全约束(如粮食安全，农业
生产安全等)的相关文献，大多数只是停留在定性表述，很少有文献从理论模型
的角度对生物质能源的开发做深入探讨。本文从增长理论的角度，通过构建内生
增长模型，系统的论证生物质能源的开发利用和环境保护，产业安全以及经济增
长之间的关联性，探讨政府的生物质能源扶持政策对经济增长的影响，并在此基
础上，分析生物质能源的发展在长期对经济增长的动态影响，弥补了现有文献的
不足。
5．现有的关于经济增长和环境污染问题的相关研究，基本都是从宏观的层
面，分析经济、能源和环境之间的关联性。目前基本没有从利益集团的角度，分
析单个能源密集型企业的环境污染行为、地方经济增长和政府政策抉择之间关系
的相关文献。本文通过构建博弈模型，从利益集团的角度，系统的剖析了能源密
集型企业，公众利益集团，以及地方政府之间的博弈行为，探讨了能源密集型企
业的环境绩效和政府环境管制之间的内在关系，以及公众利益集团如何影响地方
政府和能源密集型企业在经济发展和环境保护问题上的决策。从微观主体的层面
研究了经济、能源和环境之间的相互联系和作用机理，对该研究领域的切入点，
作出了开创性的尝试。
浙江大学博卜学位论文绪论
1．6技术路线
本文的技术路线安排如下：
10
国内外相关研究回顾
1 r
能源消费和可再生能源开发的现状分析
1 r
Il
理论研究
可和l
再可
生持1 r
能续能源安全
源发1L 约展
束． I 实证研究
生和
生物质能源现状
物可
质持1r
能续理论研究
源发
开展
1 P
发
粮食安全
雨
环境安全
环可
境持1r
保续案例分析
护发
展
1 r
理论研究
GDP增长和具体的能源消
费、资本存量、劳动力投
入、科研支出的关系分析
基丁二内生增长模型，分析
政府扶持政策和生物质能
源开发利用对经济可持续
发展的影响
生物质能源开发利“与人
争粮”，“与粮争地”问题
的描述性分析
构建博弈模型，分析能源
项目决策中各利益集团的
政治互动
浙江大学博}学位论文文献[口l顾
2文献回顾
2．1前言
从古典经济学——到现代的新经济增长理论，人们一直着迷于经济增长的要
素和动力源泉的研究。那么，能源在现代经济增长中究竟扮演着怎样的角色?20
世纪70年代以前，经济学者很少关注能源在增长中的作用，经济增长一般被认
为是技术、就业、资本、储蓄率以及制度等因素的函数，而自然资源①则被认为
能够相互替代或被“其他生产要素”所替代．现代经济增长理论源于Ramsey在
1928年发表的文章，在这篇文章上Ramsey首次采用变分法来考虑消费者跨期最
优行为。1940年代，以Harrod～Domar为代表的资本积累论，带来了古典增长理
论的复兴，也奠定了现代经济增长理论的基本框架。以Solow、Swan和Denison
为代表的经济学者提出的技术进步论，为外生经济增长理论构造了比较完整的理
论框架。但是新古典增长理论存在两大缺陷：其一，无法解释经济增长在不同国
家和区域存在差异；其二，将技术进步93结为外生因素，没能解释技术进步来自
何处。这些都是不尽人意的。
新古典经济增长理论建立之后，经济增长理论进入了一个20多年的沉寂时
期。直到以罗默和卢卡斯为代表人物的“新增长理论”的出现，才又重新成为研究
的热点。和1980年代以前依赖于外生技术进步的增长模型不同，在内生增长模
型中，经济增长的动力可以来源于多种渠道，例如通过政府的政策推动、生产要
素(如人力资本)的积累等等。相关的文献有Barro(1990)，Barro and Robert
(1991)，Lucas(1988)，Barro and Lee(1993)，Norman(1996)，Barro and
Sala．i．Martin(2004)，Fankhauser and Tol(1997)等，他们各有侧重的建立生
产函数和要素投入的积累方式，在内生增长模型框架下，探讨了经济增长的推动
过程和方式的差异性。
工业革命以来，随着科技的进步，人类利用能源发展经济的能力越来越强，
“7根据能源的性质，我if]H<难发现自然资源的概念和能源的定义在一定程度I：是重叠的，自然资源包括能源。
关于能源的定义，目前约有．二．f．多种，例如：《科学技术百科伞书》中的解释：“能源足町从其获得热、光
和动力之类能量的资源”；《大英雨伞书》如足解释：“能源足一个包括着所有燃料、水流、阳光和风的术
语，人类适当的转化『，段使町让它为自己挺供所需的能量”；《}|奉大丌科伞书》则将能源解释为：“n!各
种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，足利用_)f乏作这些能量源泉的自然界中的再
种载体”：Im我困的《能源rT科伞书》说“能源足町以直接或绛转换提供人类所需的光、热、动力等任何
形式能量的载体资源”。斟此本文谈及的自然资源主要足指能源。
浙江大学博卜学位论文文献刚顾
能源对经济发展的重要性日益凸现；同时随着能源与资源在生产过程中的消费不
断提高，能源危机和环境污染问题也日趋严重。1972年，以Meadows等为代
表的罗马俱乐部出版了《增长的极限》，引起了西方世界的震动。在他们所构建
的世界模型(World I)中，自然资源的消耗以及环境的污染是按照指数函数增
长的，按照这样的速度人类将很快耗尽地球上的资源储量，并将由于环境的污染
导致整个世界的崩溃，这一具有悲观色彩的结论引起了人们对经济增长的可持续
性，以及资源和环境对增长的制约等诸多问题的质疑和讨论。经济学者和相关决
策者也开始关注环境污染的防治和能源、资源的可持续利用问题。相关的国外文
献此时开始将能源从资本中剥离出来作为单独的一种要素投入，考察能源与经济
增长的关系，能源与其他要素的关系。本文梳理的相关外文文献主要探讨了如何
通过加快技术进步和要素替代，减少能源的消耗?政府如何通过环境政策来纠正
能源消耗产生的污染问题?如何发展可再生能源，提高其在能源消费结构中的比
例，促进经济可持续发展。
2．2基于增长理论的国外研究进展
2．2．1资源约束与经济增长模型
资源约束是指在经济社会发展过程中，由于资源供给数量减少，质量下降、
开发利用难度提高以及资源禀赋所引起的资源供不应求和供给过剩对经济增长
的约束。资源对经济增长的约束主要来自于两个方面，一方面是由于资源短缺，
即资源“供不应求”带来的对经济增长的约束，这种约束属于数量控制型约束；另
一方面的约束是由于优越的资源禀赋引起的对经济增长的约束，即所谓的“资源
诅咒”，这种约束属于质量控制型约束。目前已有较多关于“资源诅咒”的相关文
献①，并基本形成了一致的观点，即认为自然资源与经济增长之间存在着负相关
关系．因此本文不再关注这方面的研究介绍，这部分涉及的相关文献主要是关于
能源的有限性，政府通过环境管制纠正能源消耗带来的污染问题对经济增长的影
响的研究。
o’关于资源诅咒的相关文献口，参见Auty(1993)；Sachs andWamer(1995、1997、1999、2001)：Glyfason
(1999、2000、2001)；Sala—i·Martin和Subramanian(2003)：Papyrakis and Gerlagh(2006)：Davis和Tilton
(2005)；等等近年束国内关于这方由的义献介绍也较多，如张景毕(200)，吴新文(2008)，上必达和高
‘虹(2009)，牟影(2009)等都台较完整的论述。
浙江大学博L．学位论文文献叫顾
将外生技术进步的新古典增长理论同自然资源相联系的研究，最早出现于
1970年代初期。Stiglitz(1974)和Dasgupta and Heal(1974)，将资源作为一种
生产投入引入拉姆齐模型，考察资源消耗和经济增长的关系。Rasche and Tatom
(1977)首次将能源要素引入c．D函数，并假设实物资本与能源之间存在不变
的替代弹性，试图寻求能源和经济增长之间的基本规律，其结论是在长期的平衡
增长路径上，由于能源的消耗和不可再生性，代表性家庭的消费最终将减少，经
济不能维持持续增长。他们的研究为后来分析能源与经济关系提供了一个基本框
架。Pezzey and Withagen(1998)将资源作为一种资本投入，引入技术外生的增
长模型，得出结论：消费的增长路径是“单峰”的，即随着不可再生资源的耗竭，
消费的增长率先增加，在某个时间点达到最大值(峰值)后，开始下降，经济体
不存在平衡增长的稳定状态，不能维持可持续发展。Stokey(1998)在外生的
经济增长模型中纳入对环境污染的考察，探讨技术进步与经济可持续增长的关
系，发现人均收入与环境质量之间存在着倒U关系．通过技术外生的增长模型研
究自然资源与经济发展之间关系，并得出它们存在负的相关关系的文献，还有
Sachs and Warner(1995)；Glyfason(2001)等。
在他们的研究结论表明，经济体不存在稳定的平衡增长路径，随着资源、能
源的耗竭，消费在达到单一的峰值后必将减少，经济最终将崩溃。为了弥补上世
纪70年代以来增长模型关于资源耗竭，经济崩溃这一悲观结论，近年来相关学者
开始考虑在内生增长模型中引入环保政策，节能技术和可再生能源等因素，通过
政府管制，技术进步和能源替代来纠正污染问题和资源过度消费带来的经济扭
曲。
2．2．2能源约束和环境管制
新古典增长模型假设生产要素的边际报酬递减，所以即使把环境污染或资源
等因素纳入考量，所得结论仍与新古典增长模型相似(亦即经济增长由外生的技
术进步来达成)，无法分析政策对经济增长的影响。为了克服新古典增长模型的
缺陷，1990年后出现了与环境保护相结合的内生增长模型。
在真实的社会中，环境污染问题往往来自于不可再生资源的使用，许多文献
指出石油、煤炭等化石能源的使用是环境污染的主要来源，因此文献中关于环境
浙江人学博卜学位论文文献I口l顾
污染的动态调整方程一般基于以下三种形式：
P=Ex
P=Ex一芎P，芎>0
尸=厂(■，x2，x3，．．．．)
(2．1)
(2．2)
(2．3)
其中，(2．1)式表示污染存量尸完全来、白于不可再生能源Ex的消耗；(2．2)
式表示污染存量P和不可再生能源E。有关以外，还-9生态系统的自净率f有关；
(2．3)式表示污染存量和众多原因相关，其中(而，x：，x3，．．．．)可表示能源消耗，
政府政策等因素。
这方面的文献主要关注政府如何通过环境政策来纠正不可再生能源使用带
来的环境污染和温室气体排放问题，如Tahvonen(1997)，Barbier(1999)，Vita
(2006)，Bovenberg and Smulders(1995)，Shieh et a1．(2001)，Lfdvik Eliasson
(2004)，Groth and Shou(2002)，Tahvonen and Salo(2001)等，他们在内生
增长模型中考虑了自然资源的使用、贴现率的影响，化石燃料的质量，能源技术
的变革，资源的枯竭，环境成本；分析化石能源消耗、政府政策与经济增长之间
的互动关系。
Smulders and Gradus(1996)认为环境是维护生态安全、经济增长和社会可
持续发展的重要因素，其不但会影响生产函数，也会影响代表性家庭的效用函数。
Gradus and Smulders(1993)把环境污染会影响消费者的效用函数的观点纳入
Lucas(1988)的人力资本模型中，发现投入要素(实物资本和人力资本)的积
累及经济增长不会因为环境污染的存在而受到影响。他们进一步假定污染会损害
劳动者的健康，降低他们的学习能力，因而降低人力资本的累积速度；环境保护
虽然会因为挤出效应而不利于实物资本的积累，但却可以改善劳动者的学习能
力，提高人力资本的生产率，同时使实物资本的生产率增加；环境保护的这两种
正面效果足以抵消其所导致的负面效果，所以经济增长不仅不受影响，而且还有
提高的可能。上述关于环境污染的内生增长文献中，都假定污染物的排放是伴随
着生产要素的投入(资本)而来或者是产出的附带产品；然而在真实的社会中，
浙江人学博十学位论文文献乜I顾
环境污染则往往来自于不可再生资源的使用，因此Andre et a1．(2003)利用卢卡
斯的人力资本积累内生经济增长模型，将不可再生资源纳入生产函数，得到了模
型的平衡增长解及其在不可再生资源可持续利用下的政策含义。但是，他们的研
究虽然考虑了不可再生资源的可持续利用，但没有考虑资源存量的变化问题，由
于不可再生资源不具备可持续力，它实际上不可能实现可持续利用。
Schou(2000)的研究在环境管制文献中一直被奉为经典之作，我们这里通
过考察该模型，进而对这类模型的特点有一个较为清晰的认识。他以卢卡斯
(Lucas)的人力资本模型为基础，通过设定消费性生产部门、不可再生资源使
用部门、人力资本部门的三部门模型，分析了环境污染、不可再生资源消耗与经
济增长的关系。其中生产函数①表示如下：
r=BIK，(坞啊Ⅳf)岛RB，
r为t期的社会总产出，0<Bl<l为生产技术参数，K为t期的社会资本存
量，代表性家庭在每一时期的总时间为1单位，Ut为代表性家庭在t期的劳动时
间，0<u，<1，％啊为有效劳动时间，u,h／V,为有效劳动力。人力资本积累机制表
示为：
矗，=B2(1一“，一f，)啊，
其中h，表示代表性家庭在第t期对人力资本的投资，0<B2<l为学习参数，
1一Ut—t为代表性家庭在t期从事学习活动的时间．不可再生能源使用部门的排
污函数。为：
Pl-B，M-口＼R≯G≯，
P，为t期的排污总量；B3为排污的技术参数，M为代表性家庭自愿提供的污染
防治支出，Gf表示政府提供的污染防治支出。
囝q为实物资本的产出弹性，岛为有效劳动力的产出弹性，岛为能源的产出弹性，q+岛+岛=l。
∞a1为代表性家庭生产者提供的治污支dj的排放弹性，该值越人污染排放越少；a2为能源的污染排放弹
性，该值越人排放量越多；a3为政府部门治污支出排放弹性，该值越人政府治理效果越硅著·
15
一一一卜
浙江大学博，}：学位论文文献luI顾
Schou(2000)的主要结论包括：(1)经济增长率可能为正，也可能为负，
依据参数的大小而定，但可以确定的是，正外部效应不存在的经济增长率必小于
正外部效应存在的经济增长率。(2)在生产的过程中，如果不可再生资源对产出
的影响越大，由于不可再生资源的数量有限，人们会节约不可再生资源的使用量，
导致经济增长率下降。(3)当不存在人力资本的正外部效应，且存在环境污染的
负外部效应时，经济体中存在或不存在政府干预的最适配置方式相同，这主要是
因为不可再生资源在没有使用成本的情况下，其边际生产率与负外部效应的增长
速度相同，所以跨期最适配置不受影响，故政府的环境管制是没有必要。(4)当
人力资本的正外部效应存在且污染的负外部效应不存在时，经济体中存在政府干
预的经济增长率及人力资本的增长率，将大于不存在政府干预的经济增长率及人
力资本的增长率。
政府的环境管理工具主要包括污染税，排污标准，排污权交易，研发31、贴，
可再生能源生产31、助，能源税等几种类型。其中污染税，排污标准，排污权交易，
能源税属于事后管理；而技术研发31、贴和可再生能源生产31、贴属于事前管理；不
同的环保政策对经济体会产生不同的影响，目前从增长理论的角度对其进行研究
的文献较少，还处于起步阶段。Ligthart and Ploeg(1994)利用Barro(1990)
考虑政府支出的内生增长模型，将政府的公共财政预算分为三种形式：消费性支
出(此项支出会影响代表性家庭的效用函数)，生产性支出及污染防治支出。假
定政府通过税收不仅能够将环境污染的外部效应内部化，矫正污染所造成的市场
失灵，还能增加政府的财政收入，即政府通过征税的方式为政府支出融资。他们
的结论指出：越严格的环境政策会提高最优的所得税税率，改善环境品质，降低
经济增长率，并改变政府的支出结构(使得政府的生产性支出转移至政府的消费
性支出和污染防治支出)。LOdvik Eliasson(2005)考虑存在环境污染的情况下，
环境政策对经济增长的影响，以及政府利用污染税、排污权交易、直接管制三种
降低污染的政策工具，对资本积累的影响。分析结果指出：(1)越严格的环境政
策会使资本的报酬率减少，不利于资本的积累，进而导致经济增长率下降。(2)
由于污染税、排污权交易能够让个体正确地衡量市场的资本报酬率，而直接管制
却不行，所以使用污染税或排污权交易优于直接管制。
Peretto(2008)认为治理能源消费产生的污染的资金可以来自于民间投入或
浙江大学博七学位论文文献pI顾
政府部门的投入，政府部门主要是通过税收的方式来为其污染治理支出进行融
资，而其税收来源则各有不同，如所得税、污染税等。他沿用Schou(2000)的
生产函数，在增长模型中考虑不同的融资方式对能源强度和经济增长的影响。
(1)征收所得税，代表性家庭的预算约束为：
K，=(1一r)‘一Ⅳ，q一妒心一朋，
(2)征收能源税，代表性家庭的预算约束为：
Kl=Yt—Nlc|一W+rR)R,一Mt
目前已有的文献中，将环境因素引入内生增长模型来探讨环保政策对经济增
长影响的多数研究均表明：环保政策通常会使企业的生产成本增加，导致企业的
投资意愿低落，因此不利于经济增长，Bjimer and Jensen(2002)指出导致这种
结果主要原因是这些文献将关注点集中于政府的环保管制的事后效应，即环保政
策对企业污染活动的限制，而没有考虑企业选择是否进入某行业时的事前环保投
入对其行为影响。他们运用Devereux et a1．(2000)的动态一般均衡模型，来分
析事前的环保政策和事后的环境管理工具对经济增长的影响。设定最终产品部门
的生产函数、中间产品部门的生产函数、污染的累积方程和政府部门的污染支
出分别表示为：
】，=[r∥旃]-
yl=A世e÷：时S8·一／a
州
S=(j：e,di／M)一8S，
∥
M 2 J：Le,di—TR
】，表示产出，Z表示各种中间产品，A为技术参数，t，矗分别为f个中间产
品企业生产过程中使用的资本和有效劳动的投入，el表示当期第f个中间产品企
业产生的污染，t表示排污税税率，S表示经济体系中的污染存量，∥表示企业
进入的前期环保投入(固定成本)，q，岛，岛，包表示各变量的产出弹性，M表示
浙江大学博一仁学位论文文献【口l顾
政府的治污支出，TR表示政府的转移支付。经过严格的数理分析和模型推导，
得到以下的结论：政府治污支出份额很小时，经济体存在唯一均衡，当政府的污
染防治支出份额足够大时，经济体存在多重均衡；政府的污染防治支出不仅可以
有效的缓减经济体系的环境压力，而且能加速经济增长率；污染税可以有效降低
污染存量，在一定条件下(环境负外部性大于污染的产出弹性时)，污染税的征
收可以促进经济增长；降低或是政府31、贴进入企业的前期环保投入，将吸引更多
的企业进入，进而促进经济增长。
2．2．3能源替代和经济增长模型
对资源替代的研究最早可追溯到Goeller，他基于无限资源的假设，考察了
过去150年中主要金属资源(铁、铜等)和稀有金属资源的相互替代，并进一
步分析了未来这些资源的相互替代特点，然而对于能源(薪炭、煤炭、石油、天
然气)的替代过程，Goeller得出的结论将不再有效。Clark(1973)强调环境保
护也是可再生资源在一定时间内的最优利用问题，并将资源保护理论建立在明确
的动态数学模型基础上，将其同动态最优问题联系起来，并提出可再生资源利用
枯竭的原因在于开发者采取高贴现率，奠定了可再生资源管理的理论基础。
在技术进步外生的现代增长理论框架下，从要素替代的角度寻求经济可持续
增长路径的文献不多，主要集中在技术进步对提高能源效率的作用，能源价格的
变动导致其他要素(如资本和劳动)对能源替代等方面的研究。Sweeney(1978)
将能源、自然资源以及环境引入Ramsey．Cass．Koopmans模型，运用新古典增长
模型对不可再生能源的跨期最优开采、利用路径，进行分析，并得出了较为乐观
的结论，即能源只是经济增长的影响因素之一，而非决定性因素，在一定技术条
件下可以被其他要素所替代，如资本和劳动，因此即便不可再生能源的存量有限，
人均消费持续增长仍然是可能的。Renshaw(1981)基于劳动力、能源投入、实
物资本三要素的C．D型生产函数，对美国经济进行了研究，认为居高不下的能
源价格能够部分解释美国在20世纪70年代出现的劳动生产率下降现象。Suzuki
and Takenaka(1981)对日本的研究表明，能源价格会影响潜在GNP和全要素
生产率，可以采取用资本替代能源要素的方式，譬如增加能源投资来维持经济增
长的可持续性。Nordhaus(1992)在经济增长模型中考虑技术进步对不可再生资
浙江人学博七学位论文文献pl顾
源的约束作用的31、偿，通过对技术进步的增长率施加限制，认为可以实现经济的
可持续增长。
从能源的发展历史来看，能源在人类社会中是一个具体的经济范畴，在不同
的历史时期，能源的开发和利用，不论在形态上还是在数量上都是不断发展变化
的。在不同时期、不同物质生产方式下，人类开发和使用的主导能源也是不同的，
并随着人类对能源认识的深化，利用水平的提高，新的能源形式不断替代旧的能
源形式(Marchetti，1977)。能源按其是否可在再生，一般分为可再生能源和不
可再生能源两大类，对于后者，如石油、天然气、煤炭等基础能源，经济学者在
经济增长过程的研究中给予了主要关注；而对于前者正是由于其“再生”性，人们
对其存量的利用和增量的开发才不如对不可再生能源那样重视。很少有文献考虑
可再生能源在能源系统和经济增长中的作用。Olli and Seppo(2001)研究了能源
使用的历史路径，发现，不同的历史阶段，对可再生能源和不可再生能源的利用
存在差异，认为对能源的使用存在这样的动态演化过程：可再生能源——不可再
生能源——可再生能源．Grimaud and Rouge(2005)指出能源系统对经济增长
的影响的研究，不能仅仅停留于对石油、煤炭等不可再生能源的探讨，应该将生
物质能，太阳能，水电等新型、清洁的可再生能源纳入考察范围。在增长模型中，
处理不可再生能源和可再生能源的最大区别在于动态积累方程的设定：
S=—·Ex
S=rlS—ER，，7>0
(2．4)
(2．5)
S=，7(S)S一最，，7(S)>0 (2．6)
现有的文献，一般将不可再生能源的动态方程①设定如(2．4)式，表示石油、
煤炭等常规能源的不可再生性，导致资源不可逆的减少；对于可再生能源的动态
方程的设定则有(2．5)和(2．6)两种形式，表示可再生能源的再生率分别为外
生给定和内生给定。
Ayong(2001)在模型中假设环境污染是与产出成比例的，既污染伴随工业
生产而产生，通过构建包含可再生资源的经济增长模型，分析经济可持续增长、
o’S表，J÷资源的存量，Ex表示小町再生能源的消耗，Ex表示可再生能源的消耗。
19
浙江大学博}学位论文文献陋l顾
可再生资源和环境污染之间的关系，得到了Ramsey均衡的最优经济增长路径。
Smulders(2003)采纳了Clark提出的自然资源的再生产具有类似资本积累的动
态性能，建立了一个包含污染与自然资源的环境保护积累方程，与传统资本的积
累方程共同构建起两部门的经济体系，并得到自然资源，资本与污染在长期将具
有相同增长率，并保持经济长期持续增长的结论。
Lfldvik and Stephen(2003)在一个小型开放经济体中引人可再生资源部门，
模型结果显示经济的动态变化可以通过：劳动力在部门间的分配，私人消费与资
本的比率，资源存量来表示。假定消费者符合理性人假设，在模型中考虑资源的
影子价格，确保该模型在存在可再生资源部门的情况下仍然能达到增长的稳态平
衡。该模型的稳态平衡具有两个特点。首先，经济处于平衡增长时，可再生资源
在均衡时的存量低于最高可持续增长率．第二，可再生资源丰度高的国家，其经
济均衡增长速度低于缺乏可再生资源的国家。
John(2003)通过构建一个两部门(农业和制造业)经济体，存在三种要素
投入：劳动力，实物资本和自然资源的增长模型，分析劳动力投入和可再生资源
开发，以及技术变迁对经济结构、资本积累和经济增长率的影响。结果表明： 第
一，如果可再生资源的增长率低于经济增长率，经济和人口规模越大的经济体，
越容易因人12过载、资源耗竭而崩溃。第二，经济体的长期稳态模式和资本投资
率之间的关系取决于模型中经济和社会结构的参数，一个国家的人口数量越稳定
(即出生率和死亡率稳定)，经济系统越不易受到外界的冲击。第三，技术变化
可以降低生产过程对环境破坏的程度，但是技术进步同经济增长率和社会福利的
关系并非如相关文献所述——完全为正，频繁的技术变革会对生态、经济系统产
生冲击，因此建议政府制定长远的资源管理战略和技术发展战略。
Simone et a1．(2009)和Nguyen and Phu(2008)将能源分为不可再生能源
和可再生能源，引入生产函数，在内生增长模型的框架下分析经济的动态过程，
通过严格的数理推导，得到经济体的平衡增长路径及稳态时鞍点的存在性。
Nguyen and Phu认为，如果经济体中存在一个社会计划者，通过合理安排可再生
能源和不可再生能源的消费比例，经济体可以以最优路径实现可持续发展。
Simone etal．的结果表明实现经济可持续发展的唯一路径是，在使用不可再生能
源的同时，加强可再生能源的替代投资，建立补偿机制，改善能源系统的消费结
浙江大学博七学位论文文献|口J顾
构，能源需求或消费曲线或许可以达到一个稳态。在他们的模型中，加强可再生
能源的投资对维持社会福利，实现经济持续增长具有重大影响。
技术进步一直被认为是维持经济增长的重要因素。通过能源技术的进步，不
但可以促进能源转换、生产及消费的效率，进而减少能源消耗，而且可以促进可
再生能源的推广和应用，提高优质能源在能源消费结构中的比例，缓解常规能源
供给不足对经济增长的约束，同时极大的促进能源效率水平的提高。相关学者通
过在经济增长模型中考察技术进步和能源替代的作用机制，分析节能技术、能源
替代和经济增长三者之间的关系，并得到了一些有益的结论。Isoard and Sofia．
(2001)认为电力市场上存在完善和便宜的常规能源技术(主要是矿物燃料为基
础)和资本密集的新兴可再生能源技术的相互竞争。可再生能源技术的投资成本
过高，使得大规模的扩散困难，可再生能源在电力市场的竞争处于弱势。探讨了
干中学和资本规模报酬，对克服可再生能源技术设备制造在市场推广中的障碍，
以及其对可再生能源单位成本的影响。认为规模经济和干中学，会增加产出水平，
减少可再生电力的单位成本，并且由于产量的增加会进一步诱发“干中学”，最终
形成螺旋式上升的良性效应。他们通过对太阳能和风力发电的实证研究，结果发
现“干中学”是创新扩散的一个重要驱动力，可再生能源技术进步会促进经济增长
率的提高和市场结构改善的动态演变。
Giuseppe(2005)考虑一个涉及可再生资源和其他投入资本投入的内生增
长模型，在这个分析框架下，解释了废物循环再造对经济增长速度的影响。同时
分析了资源二次利用的可行性和可再生资源的生产对经济体的动态影响。并考虑
了政府对资源消费进行征税和对资源循环再利用进行补贴对平稳增长路径的影
响。Giuseppe(2006)拓展其2005年的模型，考虑不可再生能源和可再生能源
在技术上的可替代程度的变化，考察技术变革对可再生能源的生产成本、经济增
长率的影响。结果表明，如果可再生能源和不可再生能源在技术上不能实现完全
替代，那么经济体不能达到最佳的发展路径。其研究的贡献：首先是得出了技术
进步对能源替代的作用，例如，可以消除不同形式能源间的技术壁垒，提高能源
替代程度，减少生产过程中的不可再生资源，缓解经济体对资源的依赖。其次认
为通过提高废弃物循环再造的效率，可以降低可再生能源的价格。最后通过考察
模型的比较静态结果，表明通过征收庇古税或实行废物循环再造来增加可再生能
浙江大学博十学位论文文献【口l顾
源的原料供给，对经济体产生的效应是相同的，都有积极的作用，即提高资源的
使用效率，从而有可能减少不可再生资源的开采量。
Azomahou(2008)在增长模型中探讨了高能源效率的节能技术和市场中原
有的能源技术的竞争和替代对能源消耗和经济增长的影响，假定能源和资本在生
产过程中存在一定的互31、性，且使用节能技术的新设备得到同等产出时比使用原
有技术的能源设备消耗更少的能。其结果表明，节能技术研发补贴的作用很大程
度上是取决于能源的市场结构，经济增长率则取决于能源市场的能源价格和资本
的体现率。当为能源的市场结构为竞争性市场时，企业可以自由进入和退出，研
发补贴增加，则企业增加节能技术投资，反之，如果能源市场处于自然垄断，则
增加研发补贴得不到上述结果。
Simone(2005)在一个更一般的模型下，考察资源的可再生性、技术进步、
实物资本的折旧、人口增长，以及资源开采成本对经济的可持续发展的影响。其
生产函数和积累方程为：
】，(r)=F(K(f)，m(，)R(f))，
K(t)=F(K(f)，e“R(t))-C(t)-aR(t)-rK(t)，
S(，)=gS(，)一R(，)，
Y(t)为产出；K(t)为实物资本；R(t)为能源投入；m(t)代表节能技术；在
实物资本的积累方程K(，)中引入了能源的开发成本a和实物资本的折旧，．；在能
源投入的积累方程s(t)中考虑可再生能源的贡献，并假定资源的再生率为g。结
果表明，对于任何规模报酬不变的技术，当社会的贴现率超过技术进步的带来的
资源增长率的提高时，(消费／资本)的增长率为负的，在长期人均消费必然减少，
经济不能实现长期平衡增长。因此可再生能源对能源系统的补偿和技术进步在本
模型中至关重要，也是人均消费维持长期最优路径的关键因素。经济体的可持续
能力在很大程度上依赖于可再生能源在总能源消费中所占比率的提高。
Francisco and Guiomar(2009)比较了技术创新和技术引进对可持续发展的
影响的差异，并且探讨存在资源技术贸易的两个国家的经济增长率、稳态时的资
浙江大学博}：学位论文文献【口l顾
源存量，以及消费者福利之间的差异。研究结果表明：存在技术贸易的两个经济
体均存在平衡增长路径，且在该路径上可再生资源的存量保持稳定，技术更替的
速度，消费和自然资源的价格都将以相同的速度增加。自主研发的国家的技术创
新活动保障了两国的经济可持续发展，通过加强R＆D投资活动，可以加强资源
的积累，促进两国经济增长率的提高。
Irini Maltsoglou(2009)构建了一个包含污染、可再生能源、不可再生能源，
和技术进步的模型，来探讨可再生能源能否以及如何在实现经济可持续发展中发
挥作用。模型假定社会通过考量环境污染，生产成本，技术适用性等因素来用选
择使用可再生能源或不可再生能源。该文献将经济增长分为高增长和低增长，分
析两种情况：一是技术进步外生；二是技术进步内生，即可再生能源技术可以通
过干中学的方式实现积累和扩散。第一种情况下，考察技术进步和可再生能源在
能源消费结构中的比例，发现单纯的依赖技术进步不能维持经济的持续增长。但
是从长远来看，技术进步可以实现消费者的终身效用的增加。并且可再生能源在
能源系统所占的比例越高，促进作用越明显。快速的技术进步和可再生资源比例
的提高可以维持经济在低增长率下的持续发展。但此时环境污染的最优路径(平
衡增长状态下)则是不断增加，所以随着时间的推移，将积累越来越多的污染。
第二种情况，即当技术进步内生时，经济体系可以维持持续增长(平衡增长路径
上，高增长率和低增长率都能实现)。当可再生能源和不可再生能源实现完全替
代时，在平衡增长路径上污染将减少。
2．2．4能源消费和经济增长实证研究
关于能源消费和经济增长关系的实证研究主要是基于现实经济生活，通过对
现实的能源消费、国内生产总值等其他相关数据的考察，运用计量经济学的方法，
进行实证研究。目前应用广泛的的实证方法大致可以分为以下两个大类：一种是
应用传统的生产方程式，在古典宏观模型的基础上加入能源变量，结合一定的统
计分析方法，进行简单回归分析，探讨各个研究变量对宏观经济增长的影响；另
一种方法，包括Granger因果检验、VAR、协整检验、ECM模型、方差分析、
面板数据应用、分段回归等多种复杂的计量方法，以及CGE模型等一大类的统
计方法，检验和实证分析能源变量同宏观经济变量之间的长期、短期均衡关系和
浙江大学博}j学位论文文献I口l顾
内在联系，这些方法的应用性相对较高。
目前，已有许多学者利用不同国家、不同区间的样本数据，对能源和经济之
间的关系进行了研究。由于能源消耗和经济增长之间的计量分析，不仅对样本的
时间段非常敏感，且模型的形式对分析结果亦存在明显的影响，有时甚至出现截
然相反的结论。Kraft and Kraft(1978)，利用美国1947．1974年的数据，采用
Granger因果检验对美国的能源消费和国民生产总值之I'．-J的关系进行检验，得出
GNP和能源消费之间存在单向因果关系，经济增长会带动能源消费。但在Atkeson
、
and Kehoe(1999)的研究中发现，如果变动数据的时间跨度，则会得到与Kraft
有所不同的结论。Stem(1993)在计量模型中，除了经济总量指标之外，他将更
。多的解释变量加入模型，利用1947．1990年的数据，分析影响能源需求的因素，
他建立了一个包括GDP、能源消耗、资本存量和就业率在内的四变量VAR模型，
通过格兰杰因果检验发现尽管没有直接的证据表明总体能源消费对GDP存在单
向因果关系，但是经过能源组成成分变化校正之后的最终能源消费对GDP存在
单向因果关系。Glasure(1997)认为Kraft等所建立的双变量模型忽略了影响
经济增长的其它的变量，这样做是不恰当的，由此得出回归的结论可能存在谬误，
通过在VAR模型中加入更多变量，结果表明，能源消费和GDP之间存在双向
因果关系。
Asafu．Adjaye(2000)基于协整性检验和误差修正模型(ECM)的对东南亚
的四个国家(印度、印度尼西亚、菲律宾、泰国)能源消费和经济增长进行比较
研究，发现印度和印度尼西亚两国存在能源消费到GDP的单向格兰杰因果关系，
菲律宾和泰国两国的能源消费和GDP之间存在格兰杰双向因果关系。Soytas和
Sad(2003)的研究发现阿根廷存在能源消费和经济增长的双向因果关系，意大
利和韩国存在从产出到能源消费的单向因果关系，土耳其、德国、日本则存在从
能源至产出的单向因果关系。Wei(2003)从微观的角度，利用Putty—Clay的投
资模型评估了1973一1974年能源成本增长对企业市场价值的影响。他假设能源
价格通过生产函数影响经济。他的结论是出现能源价格的外生冲击时资本市场下
降很少。这些研究表明，能源使用对于能源价格的时间序列数据是非弹性的，而
横截面数据(各个国家的国际差异)是有弹性的。Raluca and John(2009)通过
引入新的指标——社会机能多元整体分析(MSIASM)变量，研究重点集中于能
浙江大学博一卜学位论文文献pI顾
源消费对四国(保加利亚、波兰、匈牙利和罗马尼亚)经济发展的影响，克服了
原始GDP增长率和能源强度的不足；另外还使用了劳动生产率以及人力资本的
成熟度等指标考察经济体系内部的传导机制。
针对能源消费和经济增长的关系的分歧，Soytas and Sari(2006)认为不同
的国家，不同的经济发展模式，不同文化制度，以及不同的经济发展水平，都会
导致不同的能源消费模式，因此能源消费对经济增长的影响也不相同。利用计量
技术对能源和经济之间关系的实证研究，目前还没得出一致性的结论。
2．3基于增长理论的国内研究进展
国内将环境保护、能源替代和经济增长相结合的研究起步较晚，从增长理论
模型的角度分析能源、环境和经济协调发展的文献相当有限．
2．3．1能源消耗和经济增长
在增长理论模型中，考察了经济增长同能源消耗的关系的国内研究主要关注
于：能源消耗的环境外部性和经济增长之间的关系；如何通过技术进步跨越经济
增长和能源耗竭的阀值限制。基于第一个视角的研究主要有：于渤(2006)，张
彬和左晖(2007)等。基于第二个视角的研究主要有：杜希饶和刘凌(2006)，
彭水军(2007)，邵帅(2009)等。
以下择要对他们的研究作简单的介绍。于渤等(2006)基于R&D的内生增
长模型，建立了同时考虑能源资源耗竭、环境阀值限制与环境治理成本的可持续
增长模型，并运用最优控制方法讨论了模型的平衡增长解，在此基础上进一步探
讨可持续发展的必要条件的规范性特征，即污染治理的投入比例、能源资源耗竭
速率和经济增长之间必须满足一定的动态关系。该研究指出开发不可再生能源的
替代能源是经济长期稳定增长的必然条件。
张彬和左晖(2007)把能源消费和环境因素引入生产函数，建立了一个在能
源和环境双重约束下的内生经济增长模型，并借助该模型探讨经济增长和能源可
持续利用的条件，研究环保投入在环境保护和经济增长中的作用，分析我国环保
投入和能源开发中存在的问题。他们认为在能源和环境的双重约束下，维持经济
可持续发展必须促进人力资本积累，提高环保投资效率及其对改善环境质量的贡
献率，降低能源强度并加大可再生能源开发。因此只有通过建立能源节约和再利
浙江大学博十学位论文文献田I顾
用的循环经济，依靠技术进步促进经济增长方式的转变，保护自然环境和生态平
衡，我国才能实现经济的可持续增长。
彭水军(2007)发展了一个基于水平创新的四部门内生增长模型，探讨了人
12增长、自然资源耗竭、内生技术进步与长期经济增长的关系。认为分权经济下
的市场均衡往往是非帕累托最优的，原因在于分权经济会导致外部性和垄断定
价，造成效率损失；政府对经济的适当干预是有必要的，中间产品的购买以及研
发补贴，可以提高平衡增长路径上的经济增长率；较高的人力资本积累以及R&D
产出效率，在一定程度上可以补偿自然资源的耗竭、人口的增长对经济系统的负
效应，从而保持经济的可持续发展。
邵帅(2009)以Romer的内生增长模型为基本框架，将一个被动接受技术
外溢的劳动密集型的自然资源开采部门引入其中，建立了资源输出型地区的四部
门内生增长模型，并对其进行了市场竞争动态均衡分析及平衡增长路径上稳态解
的比较静态分析，认为资源开发对技术创新具有挤出效应。资源禀赋优越或较高
的资源价格会导致人力资源向简单的初级资源开采部门转移，使得在制造业和研
发部门的人力资本配置减少，最终导致技术创新和经济增长受到抑制。姚昕等
(2010)从微观主体出发，充分考虑中国经济增长阶段性特征，通过求解在增长
约束下基于福利最大化的动态最优碳税模型，得到最优的碳税征收路径，并估算
了其对宏观经济的影响。发现碳税的征收有利于减少能源消耗，降低碳排放，提
高能源效率，于此同时产业结构的调整。在保障经济增长的前提下，中国最优碳
税是一个动态的渐进过程。随着经济增长，经济社会承受力不断提高，最优碳税
额逐渐上升。在具体的政策实施中，开始比较低的碳税可以使经济社会避免受到
比较大的冲击。
2．3．2技术进步和可再生能源
国内运用内生增长模型来阐述可再生能源对经济系统影响的相关研究更是
凤毛麟角，比较突出的主要有杨宏林(2007)，陶磊等(2008)，蔡中华(2004)，
后勇等(2008)。杨宏林(2007)建立了基于可再生能源约束的经济增长模型，
在一定参数条件下，通过数理推导，得到了经济系统消费路径的显式解。该研究
的结果表明：效用贴现率、能源再生率、生产函数中的技术参数都会对消费路径
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产生影响，且贴现率越小，能源再生率越大或技术水平越高，消费峰值越大，所
需时间越长，消费路径越平缓，经济增长就越平稳。认为政府应通过经济和行政
调控，调节模型中的参数，以实现经济的持续增长。例如利用财税政策、金融政
策，调节消费者的效用贴现率；加强对新能源技术的投入和支持，提高能源的再
生率；加强人力资本开发和R&D的投入。陶磊等(2008)认为可再生资源有其
自身特殊的特性，对经济增长的影响不同于化石燃料等耗竭性资源，通过假设技
术进步取决于研发投入，建立了一个包含可再生资源的内生增长模型，并得到了
如下结论：经济增长不能单方面强调技术进步，对可再生资源的合理利用也是实
现可持续增长的有效途径。蔡中华(2004)通过引入环境治理投资和绿色技术创
新，建立了一个动力学模型，探讨环境污染水平和人均GDP之间的关系。得到
以下结论：当环境治理投资和绿色技术水平的比例保持不变时，人均GDP和污
染排放的关系呈较为简单的线性关系；绿色技术创新会导致经济增长过程中污染
排放量出现先增加后减少的现象；不同的环境治理投资比例会导致不同的经济增
长速度和污染排放量，该模型的结论对发展中国家经济增长和环境污染的取舍关
系提供了一个解释。后勇等(2008)将可再生能源在总能源消费中所占比例作为
替代率，分析可再生能源对不可再生能源的替代在经济系统中的作用。考察能源
需求、温室气体排放、能源耗竭、能源替代率等因素对经济增长的影响。在期望
替代路径给定的条件下，得到可再生替代能源产业理论上的最优动态投资策略，
使得全社会化石能源的使用量最小，最大限度地减少温室气体的排放．并提出了
以下政策建议：一是通过行政和财政的手段，引导国民经济系统按上述的最优动
态投资策略，对可再生能源进行持续投入，确保可再生能源对化石能源的替代比
例按平衡增长路径上升，以减缓温室气体和环境退化问题；二是将化石能源的市
场价格维持在适当的高位，使替代能源产业有利可图并稳定发展；三是进行财政
支持，例如对替代能源产业予以减免税收等。
2．4．3国内的实证研究
我国的能源经济研究起步较晚，已有的文献多数停留在对能源消费的总量分
析阶段。赵丽霞和魏巍贤(1998)将能源作为新的变量引入道格拉斯生产函数，
建立了向量自回归模型，研究了中国经济增长与能源使用之间的关系。通过验证
浙江大学博七学位论文文献【口l顾
中国电力消费与经济增长之间的关系，证实了GDP、资本、人力资本以及电力
消费之间存在着长期的均衡关系。他们认为能源已成为中国经济发展过程中不可
完全替代的限制性要素。林伯强(2001)运用Johanson协整检验方法分析了中
国1953．1994年能源消费和国内生产总值、人口增长、能源价格之间的关系，证
明了各变量之间存在长期的协整关系，但该研究未进行基于误差修正模型的
Granger因果关系检验。在三要素的生产函数的框架下，林伯强(2003)运用协
整检验技术研究了中国1952．2001年间，电力消费与经济增长之间的关系，证实
实际GDP、资本存量、人力资本以及电力消费之间存在长期均衡关系，利用误
差修正模型技术验证了电力消费是经济增长的短期格兰杰因。马超群等(2004)
采用E．G两步法研究了中国从1954．2003年间年度GDP和能源总消费以及能源
消费各构成部分(包括煤、石油、天然气和水电力等) 之间的长期均衡关系。
杨柳、李力(2006)运用协整检验和误差修正模型分析了能源价格变动对通货
膨胀和经济增长的影响。赵进文和范继涛(2007)应用非线性平滑转换回归模型
(LSTR)研究了我国的能源消费与经济增长的内在结构依从关系，揭示了二者
之间微妙且复杂的变动规律。结果表明我国经济增长同能源消费之间的相互非对
称关系，同时经济增长对能源消费的影响具有非线性阶段性特征。
林伯强等(2007)运用Johanson协整检验技术分析了中国1980．2004年间，
煤炭消费的长期均衡关系。基于VAR模型研究了中国的煤炭消费和国内生产总
值之间的协整关系和Granger因果关系，结果表明实际GDP是煤炭消费的单向
格兰杰因。Zhi and Jiahai(2008)基于协整分析和误差修正模型，研究了国民生
产总值和能源消费之间的关系，得出总能源消费、具体能源消费(煤炭、石油、
电力)和GDP、劳动力、资本直之间存在协整关系。张志柏(2008)基于协整
分析和误差修正模型分析，研究了中国1953．2005年，能源消费与经济增长、能
源价格、产业结构之间的协整关系和Granger因果关系，发现能源消费是经济增
长的单向格兰杰因，能源消费和能源价格之间不存在任何方向的因果关系，产业
结构则是能源消费变化的单项格兰杰因。樊茂清等(2009)运用1981．2005年中
国的投入产出时间序列数据，采用超越对数生产成本函数，估计了我国20个制
造业部门的能源消费、非能源消费、资本以及劳动投入的份额方程。分析了我国
20个制造业部门的要素替代、技术变化、贸易以及能源强度之间的关系。研究
浙江大学博E学位论文文献酬顾
各部门的能源与各要素，尤其是资本的替代性或互补性；通过更详细的分类探讨
技术变化、要素替代和贸易对能源强度的影响以及影响程度的大小①。
2．4本章小结
本章涉及的文献的研究出发点和立足点在于：如何通过技术进步来突破资源
耗竭导致的经济崩溃，如何通过环境政策来纠正能源消耗产生的污染问题，以及
发展可再生能源对经济可持续发展的影响。国外对经济与能源的研究基本是围绕
以下几个方面展开的，一是经济发展或经济增长是否会因能源约束走到极限；二
是研究经济发展对能源消耗的依赖是否是导致环境问题的原因以及如何纠正．
20世纪70年代以后，随着经济增长理论模型的兴起，研究者沿着经济增长
理论方向进行经济与能源协调发展条件的研究，也就是在经济增长理论中增加能
源约束作为经济增长的要素而完善经济增长理论。目前很少有文献考虑可再生能
源在能源系统和经济增长中的作用。鉴于可再生能源所具有的各项特性，分析其
在经济增长中所扮演的角色，考察可再生能源地发展，将为经济增长理论建立崭
新的研究课题，不仅有助于可在生再生能源的经济分析的研发，而且亦有助于掌
握经济增长的动态过程。国内关于经济增长中的能源效应问题的研究，起步较晚，
大多还停留于定性分析，运用增长模型来阐述资源、环境同经济可持续发展的相
关研究更是凤毛麟角，更谈不上理论发展和创新。这些研究使得关于能源消费和
经济有效增长、资源合理利用和可持续发展的探讨进一步深化。
纵观现有的相关文献，尽管已有一些学者对经济增长的作用机制和影响渠道
进行了相关研究，但理解能源系统对经济系统的作用和机制问题是一项非常艰巨
且复杂的任务，已有的大部分文献只是从某一角度反映资源消耗、环境管制、能
源替代对经济增长的影响，而实际的作用机制可能是通过多种渠道的共同作用，
不同的研究对象也会表现出相异的内在机制和最终趋势。关于资源消耗、环境管
。樊茂清等(2009)通过分行业对我国技术变化、要素替代和贸易对能源强度的影响的研究，得到J，以下结
论： (1)技术变化在小l司部门的作用足小同的。(2)投入要素之问的相对价格对能源的需求有重要的影
响(3)对大部分部门向言，进u贸易有助于降低能源需求。(4)除纺织业、石油加-T及炼焦业部门以及其
他交通1=具制造业外．一次能源的结构变化对其他备部门能源需求的影响均为负。(5)20个部门中，金属
冶炼加T业、服装、石油加丁及炼焦业、金属制品业以及电气机械及器材制造业部门，结构变化对能源需
求肯萨的影响，其他几个部门都为负的影响。他们认为我国的能源强度逐年波动足颅算、要素替代、技术
变化、贸易、一次能源结构和部门结构变化的结果。
浙江大学博士学位论文文献J口I顾
制、能源替代和经济增长关系的研究目前尚未形成完整的理论体系，有待不断深
入和拓展。
浙江大学博匕学位论文能源消费和町再生能源开发
3能源消费和可再生能源开发
3．1能源的概念和分类
能源是人类活动的物质基础，也是整个世界发展和经济增长的基本动力。自
工业革命以来，随着两次石油危机的出现，能源问题成为政府决策者和相关学者
研究的焦点．人类在享受着能源带来的技术进步、经济发展的利益的同时，也遭
遇着一系列不可回避的问题，如能源安全挑战，能源短缺问题，以及能源的过度
使用带来的环境安全问题等。
那么究竟什么是“能源”?能源这一术语，涉及经济学、自然科学、社会科学
等众多科学领域。目前关于能源的定义，约有二十多种①。结合各种定义，在本
文中能源描述为：是一种呈多种形式且可以相互转换的能量的源泉，简单而言能
源就是指自然界中通过加工、转换而取得的，可为人类提供某种形式能量的物质
资源。
能源的种类众多，根据不同的标准可以有不同的分类(参见表3．1)。本文依
据世界能源委员会(World Energy Council)的分类，将能源资源分为有限的
(Finite)能源-9永续的(Perpetual)能源(WEC， 2007)。有限的能源即一般
所谓的不可再生能源，永续的能源即可再生能源(Renewable Energies)。
表3．1按不同标准的能源分类
地球本身核能、地热能等
地球上地球外天体宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、
的能量海洋温差能、生物质能、光合作用等；
来源
星体相互作用潮汐能：
被利用常规能源煤炭、石油，天然气、薪柴燃料、水能等；
程度新能源太阳能、地热能、潮汐能、生物质能，核能等；
获得方
一次能源可被直接利用的能源，包括煤、石油、天然气、风能、水能；
二次能源由一次能源直接或间接转换得到的能源，如蒸汽，电、焦煤
法
气，氢等；
能否再可再生能源指不会因其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源，包
生括太阳能、风能、水能、潮汐能等；
”例如：《科学技术百科伞书》中的解释：“能源足aJ从j￡获得热、光和动力之类能量的资源”：《大英百伞书》
如足解释：“能源足一个包括着所有燃料、水流、阳光和风的术语，人类适当的转化下．段便叮'止它为自己提
供所需的能量”；《fl本大可科伞书》则将能解释为：“杓i备种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、
I乜能等来作功，利用来作这些能量源泉的自然界中的荇种载体“：Im我固的《能源『T科伞书》说“能源足町
以直接或绛转换提供人类所需的光、热、动／J等任一形式能量的载体资源“。
浙江人学博卜学位论文能源消费和町再生能源开发
不可再生能源随人类的利用而减少，如石油、天然气、煤碳、核燃料等；
能源本
含能体能源指直接储存的能源，包括石油、煤、天然气、地热、氢等，
过程性能源指无法直接储存的能源，如水能、风能、波浪、海流、潮汐、
身性质
火山爆发、雷电、电磁能等，
环境污
清洁能源对环境无污染或污染很小的能源，包括太阳能、水能，海洋
染情况
能等；
非清洁能源会对环境造成较大污染的能源，如煤碳、石油等；
资料来源：根据百度百科“能源”本论文整理，b丛乜；地垂虹：垫垄亟丝：壁Q幽＆i呈咝!三12：虹!m。
关于可再生能源的概念①，不同的学科领域有各自的独到见解。可再生能源
(Renewable Energy)一般是指可以再生的能源的总称，即在自然界中可以不断
再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源(严格来说是指人类历史时期内都
不会耗尽的能源)，且对环境无害或危害极小，主要包括风能、太阳能、水能、
生物质能、潮汐能和地热能等。
3．2能源现状
3．2．1全球能源消费现状
1973年第一次能源危机之后，能源问题成为倍受世界各国关注的问题。能
源服务可以满足人类的基本需要，如食物与栖身之所，也可以通过科技、教育水
平的提高及大众健康的改善来促进社会发展。进入21世纪以后，随着科学技术
的进步，经济全球化的发展，无论是发达国家还是发展中国家，对能源的需求急
剧增长。
国际能源总署(1EA)各国目前的相关能源政策作出的参考情境(Reference
Scenario)预测表明，2030年全球能源的总需求将达到177亿吨原油。2005到
2030年间，全球的初级能源总需求将增加55％左右，年均增加率将达到1．8％。
在能源消费结构中，以石油、煤炭、天然气为代表的化石能源仍将是全球初级能
“j国际}：关十町再生能源的概念足在1981年8月的联合围新能源和町I|f生能源会议}：确定的。这次会议由
150多个成员困参加，通过J，著名的《促进新能源和町IIf生能源发腱与利用的内罗毕行动荆领》。该纲领将
口n耳生能源定义为“新的町更新的能源资源．采用新技术和新材料加以开发利用，它1ilrd十常规的化石能
源，可持续利用，几乎足用之小竭的，而日．消耗后口J‘得到恢复和补充，小产生或很少产生污染物，对环境
无多大损害，自．利于生态良性循环。”欧洲联盟部长理事会2001年制定的《关十柏j共刚体内部市场推广使
用口nl手生能源发电的指令》中将“可再生能源”定义为“町再生的1F化钉的能源”，包括风能、太阳能、地
热能、沼气能、水电、生物废料、排放的气体、废水净化站的气体和生物质气体等9种能源彤式。我困2005
年2月28 lI颁布的《町再生能源法》规定町I耳生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋
能等非化石能源。
32
浙江人学博卜学位论文能源消费和可fI手生能源开发
源的主要来源，其份额将达到能源需求总增量的83％以上，其中石油将占32．4
％，煤炭将占到28．0％，天燃气将占到22．2％。石油仍将继续作为全球最重要的
能源，到2030年，全球石油的需求总量将达到116百万桶／日，但是其在能源消
费结构中的比重将有所下降，从2005年的35％下降至32％。从绝对数量上看，
煤炭需求量的增幅将会最大，从2005到2030年间将增加73％左右，进而其在全
球能源消费结构中的比例将从25％提高到28％。预计到2030，全球能源消费结
构中，核能将占5．0％，水力将占2．4％，其他能源，包括生物质能源、风能、太
阳能、波浪能、地热能等将占11．4％．
图3．1分区域全球能源消费预测①
lEA(2009)年的报告指出，未来全球的能源需求增长将主要来自于发展中
国家，特别是中国和印度。据相关研究指出，到2030年中国和印度将成为世界
主要的能源消费国。并且自1973以来，全球因化石燃料的消耗所排放的二氧化
碳由15661 Mt增加到27136 Mt，增幅近73％，超过了同期(1973．2005)总能源
最终消费量的增幅(68％)，究其原因则主要是因为能源消费结构中煤炭的消费
大量增加所致。。
“’资料来源：EIA．world energy plus，2009。
4红该期间，虽然燃油(龠碳量较高)所排放的C吼占燃烧化石燃料总C02排放量的比重，从50．75％降到39．5％，
而天然气(含碳量较低)所排放的C02的比重却由14．4％增加到J，19．7％，燃煤(含碳量最商)所排放的
C02的比重也由34．9％提高到40．5％。
浙江大学博卜学位论文能源消费和町再生能源开发
表3．2化石燃料消费的C02排放量
资料来源：根据Scharmer(2001)，本研究整理。
化石能源的生产和消费的各个环节将无可避免地排放出多种有害环境、人体
及动植物健康的污染物。根据Scharmer(2001)的估算，仅在化石燃料的生产阶
段(包括能源的开采、运输、提炼、配销等环节)，每吨标准煤就将排放571千
克C02。这些污染物的排放虽然在一定程度上，可以通过环境政策工具(例如
排放标准、能源税等)加以改善，但是排放总量仍将随着能源消费、人口增加及
经济增长等因素而增加。目前，如何推动全球的C02减排，以减缓温室效应?
如何在不削弱经济和社会发展的前提下，过渡到一个较安全、低碳的能源系统?
已成为世界各国面临的共同挑战。
表3．3 2003年和2007年世界主要国家能源消费结构比较
资料来源：《能源节约重大问题研究》
m注：能源消耗比侈|卜一将化石燃科白开采伞最终消费中损耗的能量加总，除以最终产品的能量，能量单
位calorific value Hu。
浙江大学博}=学位论文能源消费和可ffj}生能源开发
随着国际社会越来越关注环境问题以及能源技术不断进步，替代煤炭和石油
的清洁能源增长迅速。2007年，世界能源消费结构的平均水平为：石油35．6％，
天然气25．6％，煤炭28．6％，核能5．6％，其他新能源6．4％。相比2003年，天然
气和新能源等优质能源在世界能源消费结构中的份额均有较大的提高。
3．2．2我国的能源消费和能源结构
中国已是继美国之后的世界第二大能源生产国和消费国，2009年，我国的
一次能源消费占全球能源消费总量的19．6％。同时，我国也是化石能源非常短缺
的国家，目前，我国的常规能源探明总资源量仅为8200亿吨标准煤，探明剩余
可采总储量为1500亿吨标准煤，仅占世界探明剩余可采总储量的10％，且主要
以煤炭资源为主，石油、天然气比例很小。目前，我国的人均可开采天然气约为
1074立方米，是世界平均值的4．3％；人均煤炭资源仅为90吨，是世界平均水平
的55．4％；人均石油可采储量仅为2．6吨，是世界平均值的11．1％。虽然，我国
的水能资源较为丰富，理论蕴藏量和经济可开发量均位列世界首位①，但水能资
源的开发受到环境、淹没、移民等多种因素的制约。因此，从长远来看，能源资
源不足将是制约我国经济可持续发展的最大因素．
由图3．2可知，近年来，伴随着我国经济的快速增长，我国的能源消费一直
呈现迅猛增长的态势。事实上，自1978年改革开放以来，我国的一次能源消费
的年均增长率超过12．9％，能源总消费量从1980年的6 x108 n屯标准煤增加到
2008年的28．5×108吨标准煤。与此同时，随着生产、生活对能源需求量的不断
增长，能源的供需缺口也持续扩大，2008年我国的能源供需缺口达2．5亿吨标
准煤；能源的进12量也不断增加，对外依存度持续上升，2008年我国石油的净
进口量达到9741万吨，石油进口依存度超过40％，预计到2020年，我国的石油
对外依存度将达50％以上。2004年10月，国家发改委制定的《节能中长期专项
规划》指出，如果按近三年能源消耗增长趋势发展，到2020年我国的能源需求
量将高达40多亿吨标准煤。
。根据2005年复查数据，我国人陆水力资源蕴藏量存j l万下．瓦及以．I：的iII『流共3886条，水力资源理论蕴藏
量为60829亿丁-瓦时／年，-平均功率为69440万千瓦。
35
浙江大学博lj学位论文能源消费和可以生能源开发
1990 1095 2000 2005
图3．2我国1990—2009年国内生产总值和能源消费变动趋势
由于受到技术因素影响和我国资源禀赋的制约，与其它国家相比，中国的能
源消费结构极不平衡，煤炭在能源消费结构中所占的份额很大。2007年我国的
能源消费结构中，石油占20．8％，煤炭占70．4％，天然气占3．3％，核电占O．7％，
其他新能源占5．9％。同世界能源结构相比，我国的煤炭比重相对较大，这也是
造成中国环境问题的主要因素。并且相对于2003年的能源消费结构，我国的煤
炭比重不仅没有下降，还从2003年的67．8％上升到了70．4％。
作为世界上少数几个能源以煤炭为主的国家，煤炭的大量使用对我国的经济
发展和生态环境造成了很大的负面影响。我国的二氧化碳排放量居世界首位，自
1980年的15×108吨增加到2009年的75×108吨，占全世界二氧化碳总排放量的
份额从8％增加到24％。接近70％的河流湖泊被重度污染；二氧化硫排放量占环境
容量的80％，全国超过三分之二的城市的空气质量不达标，其中有7个城市位列
全球污染最严重的十大城市，每年有约400 000人死于与空气污染相关疾病①。随
着经济的发展，消费总量的增加，以劣质能源为主的消费结构必然对生态安全和
人类的健康产生更严重的负面影响。然而，由于我国的资源条件的约束，决定了
”2007年围务院新闻办公室的《中国能源状况‘j政策》指H{，2006年伞困：l：f测的5．59个城市中，朱达到国
家窄气质量二级标准的占38％，745个地表水峨测断面中未达到III类水质标准的占60％以I：。国家窄气质
量_二级标准为居住区标准；III类水质标准为集中式饮用水源标准。
一
一
浙江大学博上学位论文能源消费和町l耳生能源开发
以煤为主的能源结构在相当长的时期内难以改变。因此我国的能源工业和政策制
定者背负着改变能源消费结构，实现从煤炭向清洁能源转变的巨大压力。
表3．4我国工业部门单位工业增加值消耗能源
数据来源：《能源节约重大问题研究》国家能源领导小组办公室战略规划组2007年，本研究
整理。
工业是我国国民经济的重要组成部分，约占GDP的50％。由于工业化、城
市化进程的加快，加上发达国家向我国的产业转移，地方过度追求经济效益，以
及我国汽车、房地产行业的迅速发展等诸多因素的综合作用，近几年，工业部门
的能源消费已占全国能源消费的70％。1990．2008年，工业行业能源消费年均增
速为6．13％，高于同期全国5．68％的增速水平。一方面以钢铁、建材、冶金、化
浙江大学博卜学位论文能源消费和町再生能源开发
工为代表的能源密集型行业①的发展大大推动了中国经济的发展；另一方面，高
耗能制造业。产能的迅猛扩张，也进一步加剧了我国能源供需紧张的局面。目前，
高能耗行业的能源消费占工业能源消费的近70％。其中钢铁行业能耗已占到全国
工业能源消费总量的21％，建材行业占22％，化工占15％，化石和有色行业分
别占7．5％和4．9％。
单位产值能耗高，能源效率低，是我国工业生产中的严重问题。工业部门中
行业的结构和各行业的能源强度是影响工业能源效率的主要因素。2007年，我
国36个工业行业中，能源强度较高的黑色金属冶金业及延压加工业、非金属矿
物制品业、化学原料和化学品、石油加工和炼焦业能源强度分别为5．30，4．19，
3．7，4．25；与1995年的17．56，14．93，17．1l，8．91；有很大幅度的下降，但是
同36个工业行业的平均能源强度(1．62)相比，能源密集型行业的能源强度还
是过高．据测算，我国的前13个高能耗的能源密集型行业在工业增加值构成中
若能降低1个百分点，将减少2407万吨标准煤的能源消耗，对提高我国的能源
效率水平将产生极大影响。
表3．5我国能源效率同部分国家的比较
数据来源：《能源节约重大问题研究》国家能源领导小组办公室战略规划组2007年．
同世界其他各国的横向比较来看，我国的能源效率和发达国家之间存在较大
的差距。无论是从单位GDP能耗，还是从能源系统效率或单位产品能耗水平来
看，中国的能源效率都属于世界上较低的一类。据有关研究，2005年中国能源
利用效率为34．1％，与1995年的32．1％相比，10年间仅提高了2％，相当于欧洲、
日本等发达国家上世纪70年代中期的水平．单位产值能耗是世界平均水平的两
倍多；主要产品单位能耗平均比国外先进水平高40％。由此可见，中国极为有限
o’存备T业部门中，按增加值比蕈与能源消耗值比重的大小町以分成二三类，第一类足能号值比重小于30*／,
的，说明能耗比重远低十增加值比重，对增加值的负献犬，能耗低，第一二类足能耗值比重在30％-"100％2．
问，说明能耗比重，低十增加值比重．对增加值的员献较人，能耗较小，第三类足能耗比重大十100％，说
I刿能耗比歪：远大千增加值比重，对增加值的爽献小，能耗大，本义将这类行业称之为能源常集型行业。
4按万兀T业增力¨值耗能分，制造业中又口f以分为岛耗能制造业(超过能耗’F均值1．5倍)．中耗能制造业
(低十制造业’I‘均能耗，但，岛十0．75吨标准煤／万几T业增力¨值)，低耗能制造业(低十O．75吨标准煤／万，e
T业增加值)。
浙江大学博卜学位论文能源消费和可再生能源开发
的资源并没有得到有效的利用_
中国的能源安全，环境安全日益严峻，对降低能耗，提高能源效率和使用清
洁能源的要求越来越迫切，远期来看煤炭、石油等化石燃料资源的日渐枯竭是不
可逆转的，因此只有通过改善能源结构，尤其是逐步优化终端消费结构，控制和
减缓能源消费量的过快增长，进而提高能源效率，发展化石燃料的替代能源，才
是实现我国能源、经济和环境可持续发展的有效途径。
3．3能源替代和环境保护
3．3．1可再生能源的利用现状
生物质能、太阳能、风能、海洋能、地热能等可再生能源具有多方面的效益，
对于维持能源利用的可持续性和减少温室气体排放都有重要意义。许多学者和决
策者，都将可再生能源作为一种相对化石能源更优的选择。
表3．6世界可再生能源产量
资料来源：IEA，2009 at www．iea．org，本研究整理．
1992年联合国环境发展大会召开以来，随着可持续发展的思想逐步成为国
际社会的共识，以及各国对能源供应安全的担忧和应对气候变化的行动，推动了
世界范围内可再生能源技术和产业的发展。进入21世纪，石油价格从起伏不定
到居高不下，国际社会对气候变化问题的认识开始趋于一致，许多国家把发展可
浙江大学博十学位论文能源消费和町再生能源开发
再生能源作为缓解能源供应矛盾、应对气候变化以及实现可持续发展的重要措
施，纷纷结合国情，制定国家战略和发展目标，采取立法和各种政策措施支持可
再生能源的技术开发、推广和市场开拓，从而使可再生能源在世界范围内得到了
迅速发展，产业化水平不断提高，在能源构成中的比重越来越大。
截止2006年底，全球可再生能源(包括小水电、风电、生物质发电、地热
发电及太阳能发电等)发电装机突破了2亿千瓦，生物液体燃料年产量约3500
万吨，其中燃料乙醇的年生产量已经超过了3000万吨，在石油替代方面开始显
现作用。2004年，德国、法国、英国、美国的可再生能源发电量占总发电量的
比例分别为8％、6．8％、4．3％、1％；到2010年，可再生能源发电量在这四个国
家分别达到22％、20．5％、10％、7．5％；预计到2020年，可再生能源发电量在德
国、法国、英国、美国将提高到20％t；Z上；到2050年，德国和法国可再生能源
发电将达到50％。在亚洲地区，韩国的可再生能源消费比重已由2004年的2．1％
提高到2010年的5％；日本和中国的可再生能源消费比重由2004年的3％和7．5％
提高到2010年的10％左右，预计到2020年，日本和中国的可再生能源比重将分
别达到20％和15％。根据有关部门的预测表明，到本世纪中期，随着能源需求
的进一步增长和化石能源资源的逐步枯竭，可再生能源将在世界能源生产与消费
中占据越来越重要的位置，成为人类生存与发展的最重要的物质基础。
中国作为一个能源相对匮乏的国家，石油长期以来依赖进口，对外依存度近
50％，煤炭的探明储量也仅能维持约80年的需求。我国约70％的一次能源供应
依赖于煤炭，导致了严重的环境污染问题。开发可再生能源是从根本上解决我国
能源安全和环境安全双重矛盾的可行途径，具有重要的战略意义。20世纪90年
代以来，我国可再生能源发展态势良好，“十五”期间的发展速度达到年增60％I；J,
上。2007年底，全国可再生能源发电装机达到15494万千瓦，占2007年全国总
装机容量的21．6％。其中水电、风电、生物质能发电装机容量分别为14823万千
瓦，561万千瓦，以及108万千瓦，分别占总装机容量的20．64％、0．78％和0．21％。
全国可再生能源发电量为4825亿千瓦时，占当年全国总发电量的14．8％。其中
水电、风电、生物质能发电量分别为4714亿千瓦时，53．6亿千瓦时和42．5亿千
瓦时，分别占总发电量的14．4％、0．16％和O．13％。
风能是指风所负载的能量，风能的大小取决于空气密度和风速。我国东南沿
浙江人学博}?学位论文能源消费和a，再生能源开发
海地区的一些岛屿和北方地区，风能资源相当丰富。根据国家气象部门的有关资
料显示，我国陆地可开发的风能资源约为2．53亿千瓦时，主要分布在东南沿海
及一些岛屿、甘肃、内蒙古、新疆和东北地区。此外，我国海上风能资源也很丰
富，据估计海上风能资源超过陆地风能资源的3倍，可开发利用的资源总量约为
7．5亿千瓦时。目前，可商业化的可再生能源的项目中，风电的成本最低，陆上
风电的上网价格维持在0．4．0．6元／(kw·h)，和常规发电的上网电价基本相当。我
国的风能资源丰富，开发潜力巨大，风电的装机容量自2006年以来连续四年实
现翻番。2008年，国家发展改革委员会又通过了包括内蒙古、甘肃、新疆、河
北、江苏等7个千万千瓦风电基地以及若干个百万千瓦风电基地的规划审批。
预计到2020年，我国的风电装机容量将从2007年的3000万KW提高到1．5亿
KW。
太阳能是指太阳所负载的能量，其计量一般通过阳光照射到地面的辐射总量
来衡量，．包括太阳的天空散射和直接辐射的总和。．太阳能光伏发电是可再生能
源应用中的朝阳产业，从长远看，太阳能有着巨大的开发潜力，大规模开发和推
广太阳能将从根本上解决能源短缺和经济发展的矛盾。我国的太阳能年辐射总量
约3．3×103．8．4×106 l(J／(m2·a)；全国2／3以上地区年日照时间超过2000小时，
能够开发的太阳能资源超过21259亿千瓦，约17"000亿吨标准煤。2008年中国
的光伏电池产量达178MWP，超过日本和欧洲，目前我国已成为世界第一大光
伏电池的生产国。中国的太阳能发电也开始起步，2008年我国新增光伏发电装
机容量40MW，累计装机容量超过140MW。光伏发电市场的并网，也已于2009
年正式启动。根据《可再生能源中长期发展规划》的要求，2020年，我国的太
阳能光伏发电装机容量将达到2000万kW。
生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人蓄排泄物以及城乡有机
废料转化成的能源，如沼气、柴薪、燃料乙醇、生物柴油、林业加工废弃物、农
作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。我国是农业大国，
每年农田生产的秸秆和农业废弃物超过15亿吨，每年的林业加工废弃物超过4
亿吨，具有丰富的生物质来源。目前，国网公司已明确提出每年将向社会输送
10．6亿千瓦时的绿色电力．“十一五”末，国能生物发电有限公司将规划建成投产
。太l；几能的利用方式主要何：光伏(太I；『1能I也池)发电系统，将太|；几能直接转换为电能；太I；兀能聚热系统，
利用太阳的热能产生能量；被动式太阳房；太阳能热水系统；太|；几能聚热系统，利用太阳取暖和制冷。
4l
浙江大学博卜学位论文能源消费和町洱生能源开发
200万千瓦的生物质直燃发电能力，将占我国生物质发电能力的36％。2007年6
月7日国务院审议通过的《可再生能源中长期发展规划》中提出，到2020年，
我国生物质发电的装机容量要达到3000万千瓦，达到2020年全国装机容量的
3％。
水能是指将水的势能转化为电能、热能、机械能等其他形式的能源。我国的
水能主要分布在西南地区，并且资源丰富。小水电技术是目前技术最为成熟的可
再生能源发电技术之一，且小水电站具有风险低、投资小、效益稳、运营成本低
的特点，近年来，在国家各种优惠政策的鼓励下，全国掀起了一股投资建设小水
电站的热潮，大量民营企业投资的小水电如雨后春笋般，悄然兴起。根据《可再
生能源中长期发展规划》的要求，蓼J2020年，我国的小水电总装机容量将达至J7500
万千瓦，年均替代8000万u屯标准煤。
地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能，可以用来发电，为建筑供热和制
冷。地热能储量丰富且在全球的很多地区应用相当广泛，据测算，全球仅地表以
下lOkm厚的一层，储热量就高达105x1024J，相"-3于9950x1012 t标准煤所释放的
热量。地热能不受天气状况影响，因此既可作为基本负荷能也可根据需要提供。
随着能源技术的不断地完善，地热能在未来的开发潜力巨大。
海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的总称，海洋通过各种
物理过程接收、储存和散发能量。．海洋能蕴藏丰富，分布广泛，并且清洁无污
染，但由于其能量密度低，且地域性强，因此开发困难并存在一定的局限性。目
前对海洋能开发利用的主要方式是发电，其中潮汐能发电和小型波浪能发电技术
已实现商业化。
3．3．2发展可再生能源的效益
可再生能源丰富、清洁、可永续利用，发展可再生能源对提高能源自主性，
促进能源多元化，增强能源的安全保障，减少温室气体排放与酸雨等环境污染具
有不可替代的作用，开发可再生能源也是建设资源节约型、环境友好型社会和实
现可持续发展的重要战略措施。。胡锦涛主席指出，开发可再生能源是应对日益
m以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中的能量，例如潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸
引力，涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能，潮汐和风又形成J，海洋波浪，从Ifu产生波浪能；太阳
照射枉海洋的表面，使海洋的I：部和底部形成温差，从Inj形成温差能。
2周凤起(2005)指⋯困际社会发展町冉生能源足皋十以下几个方面的考虑：能源安伞和能源供应多兀化；
浙江大学博十学位论文能源消费和町再生能源开发
严重的能源和环境问题的必由之路，
这也是我国政府对能源的基本观点，
也是人类社会实现可持续发展的必由之路，
是我国能源未来的发展方向①。
表3．7传统化石能源和可再生能源发电成本比较
注：AFBC(Atmospheric Fluidized Bed Combustion)：IGCC(Integrated Gasified
￡Q翌垒i璺皇垒：!z!!曼!；墨堡垦!墨呈!皇堕iΣ皇g坐垒!z!!呈垦竺璺竺垡iQ璺2
资料来源：环境成本，Public Power Weekly，by NYSERDA and DOE；发电成本，“新能源
及清洁能源研究开发报告”能源局，本研究整理．
首先，促进可再生能源的开发和利用，是实现可持续发展的需要。石油、煤
炭、天然气等常规能源的枯竭不可逆转，可再生能源的开发有利于改变我国常规
能源储量不足、能源结构不合理以及资源分布不均的现状。我国太阳能热水器、
风力发电、小水电的技术已成熟，可实现较大规模地提供再生能源替代煤炭、石
油等常规能源，太阳能光伏发电、生物质能源等其他可再生能源也显示出良好的
发展前景。通过可再生能源的大力发展，替代煤炭，降低天然气、石油的对外依
存度，是我国能源发展和能源结构调整的重要选择。
减少温室气体排放；减少化钉燃料引起的城市环境污染；替代核能；创造就业机会和发展中小企业；扩大
技术和装备f{{LJ。傅忠乍(2008)认为发展町再生能源争少存在三方向的外部效益：一是环境效益：减少
温室气体及相关污染物之排放；缓解核能的环境成本负担；减少十壤流失；带来物质和能量的良性循环；
-二足绛济效益：带动町|耳生能源和相关产业的发展；解决相关产业的发展困境(如有些国家农业的粮食过剩
问题)；缓解国际油价变动对本国产业的冲击；缓解化石能源耗竭和经济增K的矛盾：创造市场(例如绿色
权证交易制度)：三足{l：会影响：建t绿色经济的国际彤象；培养町持续环境．勺町持续能源的意义；提高能
源自产比例，维护能源安伞。
”国家主席胡锦涛在第．二届困际町再生能源大会的贺信中用两个“必由之路”给予町洱生能源以高度评价。
43
浙江大学博十学位论文能源消费和町再生能源开发
其次，促进可再生能源的开发和利用，有利于优化目前的能源结构。由于资
源禀赋、能源战略和历史因素，煤炭在我国的能源消费结构中占70％以上，随着
经济的发展，以煤炭为主的能源消费结构已经对我国的环境安全造成巨大的威
胁，目前我国约有90％以上的S02和NOx的排放来自化石能源的生产和消费。
C02、NOx、CO、烟尘等大气污染物造成的酸雨、呼吸道疾病，已严重威胁我国
的地区经济发展和人民生活健康，特别是内蒙古、陕西、山西等煤炭基地。通过
可再生能源的开发和推广，优化终端能源消费结构，控制和减缓化石能源的消耗
对于维持能源利用的可持续性和减少温室气体排放具有重要意义。
再次，促进可再生能源的开发和利用，是保障我国能源安全的有效途径。可
再生能源作为一种本地能源，其价格基本可以实现不受国际能源市场价格波动的
影响。我国的化石能源结构相当不合理，石油、天然气等优质能源所占的比重很
少。随着我国经济的不断发展，石油和天然气的进口依存度将不断持续提高，我
国能源的消费将越来越容易受到世界石油市场的不确定性和原油产区的政治局
势的影响。开发和推广可再生能源，建立必要的能源技术储备，可以在一定程度
上降低我国对国外化石能源的依赖，提高国家抵抗能源风险的能力。
浙江大学博卜学位论文町阿生能源约束和叮持续发展
4可再生能源约束和可持续发展
4．1引言
工业革命以来，随着科技的进步，人类社会发展对能源的依赖性越来越强，
能源的大规模开发及利用对经济社会的发展尤其是工业化起到了重要的推动作
用。然而化石能源的不可再生及其在生产和消费过程中带来的环境污染问题和温
室效应问题，对生态和社会构成了巨大的挑战，引起了经济学者和政府决策者对
经济增长的可持续性、资源和环境对增长的制约等诸多问题的质疑和讨论。为了
弥补上世纪70年代以来增长模型关于能源耗竭，经济崩溃这一悲观结论，近年
来相关学者沿着新增长理论方向进行经济与能源协调发展条件的研究，即在内生
增长模型中引入环保政策，节能技术和可再生能源等因素，通过政府管制，技术
进步和能源替代来纠正污染问题和资源过度消费带来的经济扭曲。
进入21世纪以后，随着国际社会对石油、煤炭、天然气等化石能源带来的
能源安全和环境安全的重视，许多国家把发展可再生能源作为缓解能源供求矛
盾、应对气候变化以及实现可持续发展的重要措施，纷纷制定国家战略和发展目
标，采取各种政策措施支持可再生能源的技术开发，市场开拓和推广应用，从而
使可再生能源在世界范围内得到迅速发展，在能源构成中的比重越来越大。可再
生能源已成为实现能源多样化、应对全球气候变化和实现可持续发展的重要替代
能源。
中国作为一个发展中国家，近年来，工业生产特别是高耗能产品生产规模的
迅速扩张，进出口贸易特别是加工贸易的迅速发展，推动了钢铁、有色金属，建
材、化工等高耗能行业的快速发展，导致我国的工业能源消费量激增。目前，我
国的工业能源消耗占全国总能源消费大约为70％左右，在一些经济发展较快的区
域，工业能源消耗比例甚至超过70％。考虑到中国能源产业的特殊国情①，本文
在已有研究文献的基础上，通过拓展Nguyen and Van(2008)模型框架，并沿袭
Romer(1990)的思想，发展了一个基于水平创新的内生增长模型，将能源作为
一种必要的生产要素引入生产函数，构建了一个包含可再生能源消耗和不可再生
能源的经济体，考察能源消耗，水平创新，能源替代对经济增长的影响。
+在奉文的模型中考虑水’F创新即专业化对能源消耗年几经济增K的作用，I阿小考虑垂直创新的作用。
1新增长理论强调经济增长主要足通过水、F创新和巫直创新两种模式实现的。水’F创新指的足通过研发促进
生产投入品种类的4i断增加，从向进一步促进专业化，促进技术的进步和经济的增长。垂直创新指的足通过
R&D投入促进产品质量的／fi断提lfj：i，通过lf]l质量的产品逐步将低质量的产品排挤}H市场，进咖促进技术进步。
垂直创新框架下的创新作为一种创造件毁灭的过程，创新成功的企业会逐步将原有的、落后的企业排挤出市
场，从I面成为新的垄断者。由此町见，垂直创新框架更适合分析绛济增K过程中“领导肯”(1eader)与“追
随者”(follower)的竞争问题。水’P创新框架的优点在于je简洁件，使得je成为分析一系列问题的重要框
架。
浙江大学博士学位论文可再生能源约束和可持续发展
Yi=t‘％气印e刁‘’训卢，∥+孝+y=1
假定经济体存在一个专门进行技术革新的研发部门，技术知识作为公共物品
可免费获取，其产出水平决定于该部门的人力资本投入和已有的技术知识存量。
R&D部门的知识存量的运动方程设定为：
，z=L一门咿
因此将水平创新的技术进步表示为：g爿=旦=厶胛川；L表示经济体中
从事技术研发和创新活动的技术工人．经济体的实物资本，消费，不可再生
能源，可再生能源，人力资本的总量分别为K，C，研，易，L，令万表
示实物资本的折旧率，则经济体的实物资本的动态积累方程表示为：
七：Y—C一6K
进一步考虑能源具有存量积累的特质。首先考虑到能源消费结构中的不可再
生能源具有非再生的特质，因此化石能源的消耗造成能源存量不可逆的减少，不
可再生能源存量的运动方程如下：
Rx=一Ex
其次，能源消费结构中的可再生能源具有可再生性，令再生率为矽，则可再
生能源存量的运动方程为：
Rz=ORz一易
4．2．2社会最优均衡分析
当经济体处于对称均衡时必有t=iK，气=争，巳=鲁，Ly,=鲁成立，
据此，在对称均衡条件下，最终产品的生产函数又可以表示为：
垃
】，=力4 K善耳(Ex口岛1一口)芦(4．2)
由上式可知，孝+生旦+∥+7>1，最终产品的生产函数具有规模递增的性质。
刁
间偏好率(subject time preference)。U是所有时间的瞬时效用函数的贴现值加总。
根据最优化控制理论，构造Hamiltanian函数：
H=“(c)+^【Y—C一艿K】+五(矽Rz一易)一五乓-24n(1一与)
根据一阶条件和状态方程，可知实现动态最优时，必有下列八个等式成立：
浙江大学博L学位论文町f}f生能源约束和口，持续发展
8H 一——=0．
aC
罢面：2砒以一一以名，，
OH ～=U，，、
aEz
瓦豢。：以似一一乞如，，
整理一阶条件可得以下关系式：
OH
一——=0．
aEx
OH 一——=0．
越y
祟瓦：2眺以一一心乞’，
A=U．，
-掣=：_p2A一．4一一乞^
d，2
以=^[筇疗导K‘毋印‘1易似-1坍E]
槲(n'--孑K"∥俨1叫
五=鲁["宁K‘乓apgz(I-co卢节1] 刀l
为了保证社会计划者的决策能够符合代表性家庭一生效用现值的最大化，必
须同时满足下列横截性条件(transversality condition)． ．
1im4Ke一∥=0
lim五Rze一∥=0
lim乃如e叫=0
lim,Z4ne一∥=0
4．3平衡增长路径
4．3．1动态均衡的存在性
首先求解经济体系的长期均衡。当经济体处于平衡增长路径时，体系内所有
的内生变量都有相等的增长率，因此本文遵循Barro and Sala．i．Martin(1995)变
数转换的处理撼定义以下转换嬗／=丢一昙一惫一惫；
将其代入社会计划者最优决策的一阶条件，终端条件和经济体系的资源限制式可
以得到各变量的增长率：
生能源约束和町持续发展
其余四个特征根为
正(证明过程见附录1)。根据动态均衡局部不确定性(10cal indeterminacy)的
有关文献①，本模型中的变量仅L，在调整时被限制必须连续而不能跳跃；由于
。如Benhabib．Schmitt-Groh6．and Uribe(2001)、Dopor(2000．2001)、Weder(2001)、ltaya and Mino
(2003)，以及理性颅期义献，例如：Burmeisterll980)、Buiterll984)、Turnovsky《1995)、Wang and Yip
(2002)。他们主张：假如特征根中的萨趴数日等十跳跃变量的数目，则1竿红唯一的完伞颅期《perfect lbresight)
均衡解；特缸根中的萨根数tl小十跳跃变量的数I：1，则存红多重完伞颅期均衡解，I，：I『nj彤成均衡局部小确
50
浙江大学博仁学位论文可再生能源约束和-口，持续发展
w凡芝均燃跃媳厂=丢一昙，x=惫一生Rz的调整可以不
受连续的限制，因此特征根中的正跟数目等于跳跃变量的数目，存在唯一完全预
期均衡解。
4．3．2经济增长率
根据不可再生能源能源的动态积累方程RⅣ=-Ex可知，在平衡增长路径上
必有g凡=一x’，令经济系统中初始不可再生能源的存量为R*x(O)，经济体在平
衡增长路径运行时，某时点的不可再生能源的存量为R*x(，)，结合横截性条件
lim以R。e一∥=0，得到如下结论：
l----)oO
五=五(O)P叫
R：(r)=R：(o)P刚
lim五(o)R：(o)P州=0
，—÷∞
2．． <00
g队<
同理，根据可再生能源能源的动态方程Rz=矽Rz一易，可知在平衡增长路径
上必有g见=矽一z‘，令经济系统中初始可再生能源的存量为R'z(O)，当经济体在
平衡增长路径运行时，某时点的可再生能源的存量为尺+z(f)，结合横截性条件
limA：R，e一∥=0，得到如下结论：
友=如(O)P‘州V
lim五(o)砭(o)P∽勘-”=0 f—+∞
gg：如，一一尹矽<<00
定性；特征根中的正根数目多于跳跃变量的数目，则小存白；完伞颅期均衡解。
浙江大学博}：学位论文町再生能源约束和aH}续发展
在平衡增长路径上经济体的产出、资本和消费的增长率相等，各关键变量的
增长率可以表示如下：
。·一。·一。、·．1一r／。痧∥(1一口)+(1一孝)万‰邓旷叫+百+——亨—一(4．5)
g乏=g乏=_v*+l，7-孝r／+兰上堡二二兰蔓掣(4．6)
其中厂，D‘，z‘，x‘，Ly‘满足：
gY 2 gK 2 g( 一孝厂一p-8
g乙=g-=o
g：=(1—4’)
(4．7)
(4．8)
(4．9)
浙江大学博f：学位论文可再生能源约束和|口，持续发展
4．4经济增长和能源效率
4．4．1比较静态分析
首先分析各参数对产出增长率的影响，将(4。10)代入(4．7)，产出增长率
的显示解可以表示为：
—l-—r／+≯(1一口)∥+(1一善)万一p(1一善)
所g，‘：2——三L—————————————而———乏———广———————一—一(¨4．·1’4)
对口，∥，7，孝，77，万，P分别求偏导，可得到如下结果：
堑：一旦<o 鲨L：一丝<o
a口臼(1一善)
—ag—／：—≯(1-—oe)>o
p∥ 9(1一手)
一agr*：一O 上>o
、n 一=一一：'I， a／0(1一孝)
蓝：!!二竺塑>o
a≯ 目(1一善)
a2，‘ 一l 堡L： 二!
a叩a(1一善)刁2
堙，。
a芎
<O
—1-—q+矽(1一口)fl
翌
乡(1一孝)2
堑：b o 旦盟：三>o
86 9
堑dgY：一11<o ，n ———：一=一一(¨
oapo b9
>O
浙江人学博卜学位论文可再生能源约束和可持续发展
分析各变量对能源效率的影响。能源强度(多)表示单位产出所需要的能
源投入，能源效率可以由能源强度的倒数表示，得到能源消耗的增长率为：
gg：E =2g9：E。。++L(l1一一口口))矽≯
则能源强度的变动趋势可以表示为：
—l-—r／+矽(1一口)fl
g’纠r 29：一g；=(1一口)矽一—旦二矿
g E|Y
2 gE—gr
>o，矿：生<(1一口)缈
：o，矿：生：(1一口)力
<o,／f：／f：生>(1一口)缈
可知平衡增长路径上能源强度的变动趋势和水平创新的能力塑，可再生
叩
能源对能源系统的贡献份额1一口，可再生能源的再生率≯，以及中间产品生产过
程中的人力资本对产出的贡献份额y，息息相关。
E
】，
图4．1平衡增长路径上能源强度的变动趋势
1一口)缈
I一口)力
浙江人学博仁学位论文町ff}生能源约束和町持续发展
将(4．14)式分别对口，∥，厂，孝，rl，6，P求偏导，可得到如下结果：
百O(g'E／r)：丧1(1一∥嘲>。acc 一芒、’ “
O(g'E／r) 痧(1一口) 一：=：一一<0
筇(1一善)
．一业：=一=县⋯一一矽～(1-(a)pI<oJ
a善77(1一孝)2 (1一善)2
O(g'E／r) 1 一==一a刁r／2(1一善)
>0
掣一弘=：一粤(I1一I一∥，)一啕[’>-)0
a矽l—f、’ ～
通过上述的模型分析我们可以得到以下结论：
(1)能源消费作为人类社会生产、生活必不可少的投入要素，对维持经济
的可持续发展有着不可替代的作用。
(2)随着经济的持续发展，虽然不可再生能源存量R。的枯竭不可逆转，能
源要素成为制约经济增长的关键因素，但是通过提高可再生能源的再生率矽，可
以促进可再生能源存量的提高，进而缓解经济增长和能源供求的矛盾。
(3)经济体的增长率和能源效率的变动，主要取决于能源系统中可再生能
源的份额，社会的水平创新的能力，以及生产性劳动力投入的产出弹性，且可再
生能源的份额的越高，社会的创新能力越强，生产性劳动力的产出弹性越大，经
济体的产出增长率和能源效率越高。具体的比较静态分析结果总结如下：
表4．1比较静态分析结果
口p y 刁西考8 万
产出增长率(g，) + + + + +
能源强度变动率(gE，Y) + + | + + |
注“+”表示两者关系为正，“．”表示两者关系为负，‘矿’表示两者无关。
。。存模型求解过程中假定J，l=‘+L，，F衡增长路径I：的b’表示从事单纯生产活动的产业T人占
总劳动力的比例
浙江大学博上学位论文町再生能源约束和町持续发腱
可知研发部门的产出增长率，随着研发部门的人力资本配置比例的提高而提
高，中间产品生产部门的人力资本投入增加，则会抑制社会的技术进步；当口>1
时，研发部门的人力资本配置比例的提高，将促进整个经济体的产出增长率的增
加；当秒<1时，提高中间产品生产部门的人力资本的投入比例，将促进经济增长
率的提高。
4．4．3产业结构的影响
以下分析r／值的大小对技术进步和经济增长的贡献，在整个经济社会中该值
可以间接的衡量产业结构状况
堑：—兰一<o(4．17cgr )
一l
，n 、一=一《二I， J
arl ／9(1-4)u2
翌!苎型：土>o (4．1 8) ————‘=一)¨ I 4 l^J
a刁，72(1一f)
77为各种中间产品的替代弹性的倒数，∥值越大，中间产品之间的替代弹性越大，
中间产品的差异程度越小，即产业内部结构越趋同。首先由(4．17)可知，平衡
增长路径上，产业结构趋同状况越严重(rl越大)，越不利于经济体的产出增长；
其次∥『直越大越有可能使!旦<(1一口)办成立，结合式(4．18)可知此时随着77的
刁
增加，会加速能源强度的提高，不利于经济体的可持续发展；反之，通过优化产
业内部结构(r／越小)，提高中间产品的差异化程度，将促进经济增长和能源效
率的改善。已有的众多研究指出，中国的工业整体上产品附加值低，产业结构趋
同，重复建设严重，导致中国的能源效率相对不容易改善。魏一鸣(2004)指出
由于我国的经济结构不合理，重复建设严重，产业的竞争力不强，产品的科技含
量和附加值低，产业整体效益不高。因此必须推动我国产业结构的优化升级和战
略性调整，提高产业的整体竞争力，有效地克服重复建设、产业结构趋同的弊端，
推动能源密集型、资源密集型产品产业链的延伸．
浙江人学博}?学位论文町再生能源约束和nJ持续发展
4．4．4能源替代的影响
进一步考察可再生能源在能源消费结构中的比例及可再生能源和不可再生
能源之间的替代弹性对关键性经济变量和经济增长率的影响，并分析其作用机
制。由(4．3)式可知能源生产的利润函数为：
1-I=PEE—PExEx—PEzEz
具中，幺为个rJ再生能源的价格，PEz为IJ再生能源的钐r格，根琚利删最大化条
件。求解可再生能源和不可再生能源投入的一阶条件，如下：
罢-(1川心哺≯吃-0
罢_(1刊删吨驴1吨_0
根据利润最大化条件，不可再生能源的价格等于不可再生能源的边际生产
力，即足=(1-a)AK”E口；同理，可再生能源的价格等于可再生能源的边际生
产力，即最=aAK卜口E”1；生产过程中可再生能源和不可再生能源的最优投入
比例为：
卺=c冬，c尚刊毒，
上式中p表示不可再生厶皂源和可再生能源之间的相对价格。当p=每州
时，争：lL。换言之，当可再生能源和不可再生能源的价格趋于相同时，能
上， 1一口
源消费结构中不可再生能源的比例为口，可再生能源的比例为(1．口)．
··一—O—gy：*：一一丝旦<<0
a口乡(1一孝)
—掣—：——乏‘=一(-1l一一，】∥一，询．->)¨o a口1一f、。一
58
浙江大学博b学位论文n，再生能源约束和nJ持续发展
可知，当口增加，经济增长率下降；当口大于临界值口’时①，随着口的增加，
能源强度会加速提高；当口小于临界值口+时，随着口的增加，不利于能源强度
下降，因此口的增加，不利于能源效率的改善；当P=}_1时，(1一口)表示
rEx
能源消费结构中可再生能源的比例，经济体的增长率随着可再生能源的份额的提
高而增加，反映能源的清洁程度提升或含碳结果改善，有助于促进经济增长。同
时增加再生能源的份额，改善能源消费结构，将促进能源效率水平的提高。
因此，政府和社会计划者可以利用对能源价格的影响力。，引导和控制企业
对可再生能源产业的投资，例如通过运用行政和财政手段，将能源的市场价格维
持在适当的高位；通过控制开采和进12煤炭、石油、天然气等化石能源许可证的
发放，提高污染排放标准，增加资源开采税和燃油税等各种政策来控制和影响化
石燃料的价格。与此同时，对可再生能源产业予以减免税收、价格补贴，研发补
贴等财政支持，使可再生能源产业有利可图并稳定发展。
4．5本章小结
本章构建了一个存在水平创新和能源约束下的经济增长模型，通过对模型的
最优均衡分析，给出了平衡增长路径下的经济增长率和关键性经济变量——技术
进步、可再生能源、不可再生能源对经济长期可持续增长的影响和作用机制；在
此基础上，探讨了产业结构、能源替代，人力资本的配置对经济增长和能源效率
的影响，并对导致能源效率改善或损失的主要原因进行了进一步的分析。本文的
研究结论表明：
(1)能源消费是人类社会生产、生活必不可少的投入要素，对维持经济的
可持续发展有着不可替代的作用。在石油、煤炭、天然气等不可再生能源能源的
耗竭不可逆转的情况下，“超越经济增长的极限”，实现资源可持续、环境可承载、
技术上可行和经济增长的目标，只能够通过提高不可再生能源的使用效率，开发
m在其条件不变的情况下，当_=(1一口)≯y成，以时的口的值为临界值口’。
，7
。林们强(2008)认为提高能源价格会对中国经济具有紧缩作用．且能源价格对小同产业，具有小M的紧缩
作用。能源价格除J，会影响经济增K以外，还将推动产业结构的，变化。林们强(2009)进一步指⋯“当能源
价格}：涨町以完令和顺畅传导到一般价格水、l，时，如果小考虑预期等I大I素对价格的影响，圳各类能源价格
}：涨lm导敛的一般价格水、P I：涨的幅度较小；能源价格管制对能源价格向一股价格水·’F的传导具自．一定控
制效果”。
59
浙江大学博七学位论文口丁再生能源约束和n，持续发展
和推广清洁、可再生的能源。
(2)随着经济的持续发展，不可再生能源存量将不可逆的减少，能源投入
不足对经济增长的制约作用将逐渐显现。但是通过提高可再生能源的在能源消费
结构中的比例，逐步替代经济体系中的不可再生能源，可以有效缓解不可再生能
源存量减少对经济增长的负面效应。在本模型中通过调整可再生能源的再生率，
可以有效的促进可再生能源存量的提高，进而缓解经济增长和能源供求的矛盾。
(3)经济体的增长率和能源效率的变动，主要取决于能源系统中可再生能
源的份额，社会水平创新的能力，以及生产性劳动力投入的产出弹性。通过调整
模型中的相关参数，加大可再生能源在能源系统中的份额，提高社会的创新能力，
增进生产性劳动力的单位产出，将有效推动经济体的产出增长率和能源效率的提
高。
(4)在平衡增长路径上，不同的产业结构、能源价格和人力资本配置对经
济增长率和能源效率有不同的影响。本文的结论表明：产业结构趋同状况越严重，
越不利于能源强度的改善，对经济增长的负向效应越明显，因此改善我国的经济
结构，促进产业升级，是提高我国的能源效率，实现经济持续健康发展的有效途
径．当可再生能源的价格具有竞争力时，可再生能源对于不可再生能源的替代不
仅有助于能源消费结构的改善，并且可以促进能源效率水平和经济增长率的提
高，因此必须推进可再生能源技术的提升，创造条件，提高可再生能源的产业竞
争力。人力资本配置对经济增长的影响依赖于消费跨期替代弹性的大小，当消费
的跨期替代弹性小于l时，提高研发部门的人力资本配置，对经济增长具有促进
作用；当消费的跨期替代弹性大于l时，提高生产部门的人力资本配置，对经济
增长具有促进作用。
发展可再生能源对调整我国的能源结构、增加能源供应，确保能源安全，减
少环境污染，促进经济发展具有特殊意义。然而，鉴于目前我国能源技术水平的
限制，如果仅考虑不可再生能源的生产成本，而不考虑不可再生能源在开采、运
输、生产和使用等各环节导致的环境成本，那么可再生能源的生产成本将远远高
于常规能源。因此，如果单纯的实行市场竞争，可再生能源产品将无法和传统化
石能源竞争中国发展可再生能源面临的挑战是，如果消费者不能负担比较高的可
浙江大学博仁学位论文i，再生能源约束和可持续发展
再生能源成本①，政府将如何使可再生能源具有竞争性?推动可再生能源发展，
短期可以通过补贴，长期则需要改革政策的支持，根据本文的分析结果，政府可
以采取相应的措施来间接调节模型中的参数，有计划、有步骤地推进可再生能源
的研究、开发和产业化。
第一，提高社会公众和相关部门对可再生能源发展意义的认识。我国的风能、
太阳能、生物质能、地热能等资源丰富，可以实现永续利用，且对环境影响极小．
积极开发和利用这些能源，对减少能源进口，保障国家能源安全；替代部分化石
能源，保障环境安全，具有重要的作用。当前，我国已基本具备大规模发展可再
生能源的技术基础，但是能源技术的整体水平，生产环节的某些系统连接和控制，
仍与世界先进水平存在较大差距。因此，必须增强对可再生能源开发和推广的意
义的认识，从而实现在更广泛领域的国际合作，得到政府和有关机构的资金及技
术援助。
第二，增加投入，制定一系列优惠扶持政策，从研究、开发到产业化，给予
重点扶持。可再生能源的研究开发，大都属于高新技术项目，前期资金投入大，
且开发和市场风险高。特别是在可再生能源商业化的初级阶段，由于新技术的价
格承受力与政府推广目标之间存在差距，政府的支持是促进市场发育的关键因
素。因此政府及有关部门必须加大财政扶持力度和信贷规模，积极引进外资，鼓
励融资支持可再生能源的研究开发。根据国家相关的发展纲要和规划目标，制订
相应的财政、税收、投资、价格，信贷等方面的政策，促进可再生能源的商业化，
提高其市场渗透率和经济竞争力．
第三，建立专门的机构，加强对可再生能源开发和推广的统一领导和监管。
可再生能源项目往往是多个政策部门和多家科研机构联合开展的长期性合作项
目。因此需要国家关键部门的积极引领，建立专门的执行委员会来协调开展。国
内外成功的实践证明，合理的管理机构是促进可再生能源业规范、健康发展的基
本条件之一。目前我国的可再生能源业，缺乏科学统一的指导和协调，致使力量
分散、工作重复、存在严重的管理和决策问题，大大影响了可再生能源业的发展。
因此有必要成立专门的指导和协调机构，以促进我国可再生能源的开发和应用。
1’相关研究表明，环境价值勺人均收入高度相关。表明公众对环境质量的评价‘j其自身的收入水、P高度相关。
人均收入水’r商，那么公众的整体环境意识也会比较强，进向对。n嘻生能源也会自‘较强的支付意愿和支付
能力。
浙江大学博}：学位论文町再生能源约束和町持续发展
第四，组织有关部门制订标准和规范，严格立法，保障可再生能源研究开发
的外部环境和条件。参考美国及其他先进地区的战略规划，确定我国的特色可再
生能源、优势研究领域和潜在优势产业，制订适合我国国情的可再生能源研究发
展规划。在目标设置和具体规划上充分考虑能效、生态、环境和公众利益等方面
的潜在影响。在研究力量部署上积极促进科研机构的广泛合作，建立技术研究网
络和产学研战略联盟。同时加强服务体系建设，加强培训，建立信息系统和咨询
机构，促进可再生能源技术商业化，推动可再生能源业的健康、快速发展。
浙江大学博}：学位论文町再生能源和绛济增长的实证研究
5可再生能源和经济增长的实证研究
5．1引言
关于能源消费和经济增长关系的实证研究主要是基于现实经济生活，通过对
现实的能源消费、国内生产总值等其他相关数据的考察，运用计量经济学的方法，
进行实证研究．
目前，已有许多学者利用不同国家、不同时间段的样本数据，对能源和经济
绩效之间的关系进行了研究。由于能源消耗和经济增长之间的计量分析，不仅对
样本的时间段非常敏感，且模型的形式对分析结果亦存在明显的影响，因此利用
计量技术对能源和经济之间关系的实证研究，目前还没得出一致性的结论，有时
甚至出现截然相反的结论。针对能源消费和经济增长的关系的分歧，Chou(1994)
指出，若长期的均衡关系是多变量的，那么只有当所有的变量都被考虑时，模型
的建立才是正确的，否则就会出现对长期均衡关系的偏离。Stem(2004)认为：
技术进步，具体的能源投入的组成变化，产出结构的变化也会导致对经济增长的
不同影响。技术进步可以实现能源资源的低投入，高产出，从而导致实际产出的
增长率大于能源要素投入的增长率。而低效的能源组成到高效的能源组成的转变
同样也会带来能源效率的提高。Soytas et a1．(2006)认为，不同的国家，不同的
经济发展模式，不同文化制度，以及不同的经济发展水平，都会导致不同的能源
消费模式，因此能源消费对经济增长的影响也不相同。
在国内，林伯强(2001)运用Johanson协整检验的方法分析了中国1953．1994
年能源消费和国内生产总值、能源价格、人口增长之间的关系，证明了变量之间
存在协整关系，但未基于误差修正模型的Granger因果关系检验。马超群等(2004)
采用E．G两步法研究了中国从1954．2003年间年度GDP和能源总消费以及能源
消费各构成部分(包括煤、石油、天然气和水电力等)之间的长期均衡关系。
林伯强等(2007)采用Johanson协整技术，研究了中国1980．2004年间煤炭需求
的长期均衡关系，基于VAR模型，分析中国的煤炭需求和国内生产总值之间的
协整关系和Granger因果关系，发现GDP是煤炭需求的单向格兰杰因。JiahaiYuan
et a1．(2008)基于协整分析和误差修正模型，研究了国民生产总值和能源消费之
间的关系，得出总能源消费、具体能源消费(煤炭、石油、电力)和GDP、劳
究的方便，对各变量取自然对数的形式，得到以下方程。
lny：生ln门+孝lnK +y In LY+apln Ex+(、1一coffin Ez
参考刘亳HI咐，曾胜(2006)所运用的三要素生产函数法，建口计量方程。
浙江大学博+学位论文町I耳生能源和经济增K的实证研究
增加满足计量方程的常数项和误差项，并简化各变量的系数∞，可以得到以
下计量方程：
InY=C+|3LInn+02InK+p3InLY+p、InEx+0sInEz+”
对上式求时间t的导数，则可以得到下式：
百dY 71=届idnil+屈百dK i1+f13 d讲Lr i1+屈百dEx瓦l+屈鲁壶
上式又可以进一步转变为：
等“+屈等+屐等+屈等+反鲁+屈鲁+q
5．2．2数据来源
基于数据的获取，本文选取的数据时间跨度限制在1978—2009年，来源于中
国国家统计局1990．2010年各期的《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》。采
用以1978年为基期的历年实际GDP。，衡量产出Y；用中国历年的科研支出作为
社会创新能力的衡量指标。K为社会固定资本存量，由于中国的官方统计并没有
公布早期的资本存量和固定资产投资，因此本文采用赵娅(2007)中估算值1978
至2005年的固定资本存量作为本文的资本存量数据，对于2006至2009ff,J资本存
量，则采用永久库存法对中国每年的实际资本存量进行估计。每年实际资本存量
的估算表达式为：
Kt=Il+(、1一or)KI
表示t期的资本存量为t．1期的资本存量加上t期的投资，减去t．1期的折旧。本
文在考虑资本增量时，采用每年的固定资产投资与固定资产投资交付使用率的乘
积进行估算；对于资本折旧率，采用秦朵和宋海岩(2003)的研究，以名义折旧
率3．6％，和GDP指数的增长率之和，作为实际的资本折旧率。
非生产性劳动投入：由于在本文的模型中考虑了产业部门的生产性劳动人数
∞令届：生，f=屐，y=屈，筇=屈，(1-a)／，=屈。
77
@选取历年围内生产总值(GDP)反映中国的经济发展水中，利用／fi变的GDP指数和现价的GDP指数，生
产GDP’F减指数，对困内生产总值进行’P减，进咖踢除通货膨胀㈨素，得到以i978年的小变价格表，J÷的
真实国内生产总值。
浙江大学博十学位论文町再牛能源和绛济增K的实证研究
和创新部门的非生产性的劳动人数，因此在计算劳动投入时，按照大佐启二郎
(2000)的研究，以O．85的权重来衡量历年社会总就业人口中的生产性劳动力和
非生产性劳动力。
可再生能源：选取《中国统计年鉴》中历年可再生能源消费占总能源消费的
比重数据①和能源消费总量数据的乘积表示我国年度可再生能源消费的数据。
不可再生能源：利用我国历年煤炭、石油、天然气的消费量的加总表征不可
再生能源的消费，为了减少建立模型的误差，增强回归模型的标准性，我们将不
同类型能源的单位统一折算，转化为万吨标准煤，能源折标准煤参考系数表取自
{2008年中国能源统计年鉴》，每类能源的具体折算系数见下表。
表5．1各种能源的折标准煤参考系数
能源种类折煤系数(千克标准煤／千克)
煤炭(万吨)
原油(万吨)
燃料油(万吨)
汽油(万吨)
煤油(万吨)
柴油(万吨)
天然气(亿立方米)
数据来源：((2008年中国能源统计年鉴》，本研究整理。
5．3协整分析
5．3．1平稳性检验
为了保证回归的可行性，必须在进行回归前，对本文涉及的各变量进行平稳
性检验。一般情况下，如果一个随机过程的均值和方差在时间过程上都是常数，
并且在任何两时期的协方差值仅依赖于该两时期间的距离或滞后，而不依赖于计
m根据我国2005年2月28 fI颁布的《町再生能源法》{i5|!定我困的町再生能源包括风能、太阳能、水能、
生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。但足我困的核能占能源消费的比例极少，仅O．7％左右，借掺F
瑛(2008)的做法，利用统计年龄中水电、核电、风电的统计数据，近似表征我国历年日，冉生能源的消费
3
4
6
4
4
●
M
4
●
8
●
，
7
M
●
7
2
7
7
5
K
7
9
4
4
4
4
1～
m
m
L
-二
L
L
B
浙江大学博十学位论文可再生能源和经济增长的实证研究
算这个协方差的实际时间，我们就称这个随机过程是平稳的。由于本文所采用的
数据样本是时间序列，有必要在进行回归时对序列进行平稳性检验，对非平稳时
间序列数据进行统计推断时，传统的计量经济学方法会得出伪回归。。对非平稳
时问序列的处理方法一般是将其转变为平稳序列，这样就可以应用已有的有关平
稳时间序列的方法进行相应的研究。
现代计量经济学对时间序列平稳性的判断，除了利用序列的自相关分析图进
行检验外，更为正式的方法是进行单位根检验。应用较为普遍的单位根过程检验
主要基于以下4种方法：DF检验(Dickey—Fuller test)，ADP检验(Augmented
Dickey-Fuller test)，DF—GLS检验(Noticed Dickey—Fuller test)，以及PP检验
(Phillips--Perton)。
基于残差的·ADF检验是最为常用的检验方法，其检验原理为：通过假定时
间序列是一个P阶自回归过程，增加一个滞后的差分项来解决误差项的高阶序列
相关问题，即检验方程：
觚=口+屈+(r-1)yt—l+Σt觚一J+‘
口、∥、万，为参数，t为趋势因素，蜀为随机误差项，是服从独立同分布的
白噪声过程，原假设乩是r=l，则只有一个单位根，即是非平稳的；否则若r>l，
则拒绝原假设，从而说明该序列不存在单位根，即为平稳的。在实证分析中，只
需判断ADF值与临界值的关系，若ADF值大于临界值，则认为该序列为非平稳
的，此时可以通过对该序列取差分变换后在进行单位根检验，若经过P阶差分后
是一个平稳序列，则为I(P)，即该序列为P阶单整序列。
针对时间序列中的高阶相关问题，PhiliPs和Permn提出了PP检验，其统计
量定贼铲譬一气≠，
①将一个随机游走变量(即非、F稳数据)对另一个随机游走变量进行[口J归口T能导致荒塔的结果，传统的甚
著性榆验将告知我们变量之间的关系足小存在的。有时候时间序列的高度相关仅仅足W为-二者I叫时随时间
自．向I：或向下变动的趋势，并没自．真正的联系。这种情况就称为“伪I口l归”(Spurious Regression)。
浙江人学博仁学位论文町再生能源和经济增长的实iiF．醪r究
。1 q ：1 其中一扩艄IJ为，：，2歹，莓。佴，，和w2=伴蔷(卜寿)。
J，，tr分别表示系数，的标准差和，统计量，盯为估计的标准差，／是截尾期
数。由此可见，PP检验，其实就是DF检验与长期方差估计之和同残差的方差
的比值。
本文采用ADF检验法和PP检验法分别对变量lnGDP、LI认、LnLe、LnK、
Ln易、Ln乓进行平稳性检验，检验的结果如下：
表5．2单位根检验检验结果
ADF检验PP检验
变量
水平统计量一阶差分统计量水平统计量一阶差分统计量
inGDP -O．888 ．3．798··奉1．294 ．2．848*
LnA 一0．761 ．6．039·+幸2．693 ．3．984|E幸+
Ln Ly
‘0．789 -3．32 1+幸-2．294 ·5·1 04+幸牛
LnK ·0．668 ．3．454** 3．768 ．2．491
Ln易。1．315 -4·820¨ o·130 -2．629+
Ln Ex
。2．399 ·3．449+· 1．699 -5．637·¨
注：(1)对于ADF检验，同时采用AIC准则确定滞后阶数，最大滞后阶为7； (2)对于PP
检验，采用Spectral OLSAR'法，固定滞后阶3； (3)检验等式中只含有截距项； (4)}，
¨，串¨，分别表示在10％，5％，1％的水平下显著．
通过ADF检验方法和PP检验方法分别对1978年至2009年的实际GDP、社会
资本存量、生产性劳动投入、科研支出、可再生能源消费、不可再生能源消费的
自然对数值①进行平稳性检验，结果表明：实际GDP、社会资本存量、生产性劳
为非平稳序列，差分后的序列除了资本存量的一阶差分在不到但是接近lO％的显
著水平上拒绝零假设外，生产性劳动投入、科研支出、可再生能源消费的一阶差
分值均在1％的高度显著水平上拒绝零假设；实际GDP和不可再生能源消费的一
“’下文如无特别说明，实际GDP、{!I：会资本存量、生产性劳动投入、科研支j}；、町阿生能源消费、小町冉
生能源消费，均指取自然对数后的数值。
68
浙江大学博仁学位论文可再生能源和绎济增K的实证研究
阶差分在lo％的显著水平上拒绝零假设；因此，本文认为，实际GDP、资本存量，
生产性劳动投入、科研支出、可再生能源消费、不可再生能源消费都属于单位根
过程，可以其进行Johansen协整检验。
5．3．2协整检验
虽然有时两个变量都是随机游走的，但它们的某个线形组合却有可能是平稳
的，在这种情况下，我们称这两个变量是协整的。从以上的分析发现，计量方程
涉及的变量都是单整变量，且它们的单整阶数相同，均为一阶单整序列I(1)，
所以满足存在协整关系的前提条件。关于协整关系的检验与估计目前有许多具体
的技术模型，将其从检验对象上分，可分为基于回归残差的协整检验，如EG两
步法；以及基于回归系数的协整检验，生pJohansen极大似然法。
由于基于回归残差的EG检验在小样本的情况下，参数估计存在较大误差，
因此本文采用Johansen检验法。Johansen检验方法是基于向量自回归模型(Vector
Auto Regression，VAR模型)，在进行协整检验前，必须先建立变量之间的VAR
模型。确定变量的滞后期数是建立VAR模型的关键，若滞后阶数设定不当，则
有可能导致虚协整。因此必须确定合适的滞后阶数．
表5．3 VAR模型最优滞后阶数检验结果
注：“"表示根据相应的评判标准，对应的滞后阶数为推荐的最优滞后阶数．
为了确定向量自回归模型的最优滞后阶数，本文选取了包括LR、FPE、AIC、
HQIC和SBIC五种不同滞后阶数的评定标准。FPE显示的最优滞后阶数为4阶，
LR、AIC、HQIC，以及SBIC显示的最优滞后阶数均为3阶．
70
2 484．36657 0．93742 65．0371
495．7434 1 0．57560 40．1 820
4 506．15286 0．51213 19．3809
513．9315l 0．41518 3．3542
6 515．83706 0．12315
47．21
29．68
15．41
3．76
浙江大学博}：学位论文可再生能源和绛济增K的实证研究
对因变量实际GDP和各自变量进行Johansen协整检验，根据Trace统计量可知
因变量和各自变量之间存在协整关系，协整等式如下：
lnY=7．2347+0．27751nA+0．18681nK+0．42881nLr+1．03531ne,一0．26281n乏
(O．0818)(0．1404)(O．1499)(O．1585)(0．1 148)
括号内为标准误差。从回归结果可知，各自变量系数的符号都符合预期。能
源投入、资本存量、科研支出、劳动力投入的增长对经济增长都有正的贡献。实
际GDP、资本存量、生产性劳动投入、不可再生能源消费和可再生能源消费之间
存在长期的均衡关系。不可再生能源消费和可再生能源消费对产出的影响不同，
但是从回归方程的系数看，不可再生能源消费增加一个百分点将使实际GDP衡量
的产出增加1．04个百分点；而可再生能源消费增加一个百分点则将使产出减少
O．26个百分点，因此截止目前，不可再生能源对中国的经济增长影响力更大，而
可再生能源对经济增长的促进作用还未显现。
1980 1990 2000 2010
图5．2协整方程拟合值的走势
利用协整方程的拟合值，刻画协整方程的走势图。由图5．2可知协整方程的
浙江大学博卜学位论文口，再生能源和绛济增长的实证研究
拟合值在(．0．2，0．2)区间，即在零的附近上下波动。为了进一步确定协整关系，
本文利用Dickey．Fuller检验误差项的平稳性，检验结果表明，误差项在5％的置信
区间平稳，因此各变量之间存在长期的协整关系。
表5．5误差项平稳性检验结果
ADF检验值1％临界值5％临界值10％临界值结论
．3．407 ．3．709 ．2．983 ．2．623 平稳
运用协整理论研究中国1978．2009年间中国的石化能源消费、可再生能源消
费、生产性劳动力投入、科研投入和经济增长之间的协整分析表明：
科研投入对经济发展具有促进作用。相关的理论研究和实证检验均表明，
R&D投入是推动经济增长的重要源泉之一①．“十五”期间， 我国的科研经费从
1043亿元增加到8286．06亿元，占GDP的比重由0．95％，提高到1．34％；财政
支出用于R&D投入累计达到128023亿元，比“九五”期间增长了一倍，实现了历
史性的突破。随着我国的经济水平和科研条件的不断提高，R&D投入对经济增
长的作用必将日益凸显。
资本存量和生产性劳动力的投入对经济增长，具有正的贡献。目前已有众多
相关文献证明，中国物质资本存量与经济增长的变化成正向关系。我国改革开放
以来大力引进外资，有力的推动了经济的发展，同时我国的人口红利也使得我国
具备大规模发展加工贸易的比较优势，进一步促进了资本的积累和制造业的发
展。物质资本积累和劳动力投入是中国过去多年经济增长的主要贡献因素，虽然
近年来由于诸如人力资本、经济结构、制度方面等因素对经济增长的作用，资本
积累和劳动力对促进经济增长的力度有所下降，但是仍然发挥着重要的作用。
相对于不可再生能源消费，可再生能源消费对我国经济增长的效应较弱。对
于可再生能源对经济增长存在负的效应主要有以下各种解释：第一种观点是“高
m相关的实tLE研究证实'r这个结论，例如陈义静(2008)通过对我国的人力资奉、科研投入和经济增长进
行协整和Granger斟果关系分析，研究发现人力资本存量和政府科研投入对经济增长自-很人的正向促进作
用①。赵口雨(2010)运用协整方法对中国1989～2007政府的研发投入‘j经济增K的关系进行榆验。实讪E结
果表明：经济增K与政府财政科技拨款和科技活动活动经费内部支}f：总额存在K期均衡关系．政府研发投入
叮以促进经济增K。
72
浙江大学博卜学位论文可f{f生能源和绛济增长的实证研究
成本学说”，认为可再生能源的竞争性主要取决于可再生能源和不可再生能源的
边际生产成本的对比，只有当两者的边际成本基本相当时，可再生能源才有可能
实现真正的发展。然而目前可再生能源的技术还不够成熟，生产的前期投入大，
能源转换效率低，因此生产的成本大大高于煤炭、石油、天然气等不可再生能源。
第二种观点是“低价格学说”，有学者认为，由于长期以来，我国的能源产品，
无论是常规能源还是可再生能源，其价格主要由国家统一制定，而不是取决于市
场的供求均衡，能源产品的价格大大低于生产价格，制约了我国能源产业的健康
发展。第三种观点是“技术落后学说”认为目前我国的可再生能源技术目前还不
成熟，不具备经济性，多数还难以实现可再生能源生产的商业化，规模化，根据
《可再生能源产业发展目录》，我国处于技术研发、技术开发和技术改进阶段的
可再生能源项目占总项目的19．5％，处于示范阶段的项目占总项目的13．6％，处
于基本商业化阶段的项目仅占总项目的18．1％。
此外由于我国的可再生能源产业规模较小，且政府的相关政策不够完善，因
此可再生能源产业未形成完整的体系。随着世界各国对环境保护的重视，以及我
国的特殊国情，由于各种压力，政府大力发展可再生能源产业。目前，应政府政
策要求，国有发电集团在新上火电项目时必须要捆绑一定比例的可再生能源项
目。因此我国对于可再生能源开发和推广的计划行为大于市场行为，我国的可再
生能源项目基本是高成本、低收益，甚至是零收益的项目。可再生能源对中国经
济增长的贡献率为负，也就不足为奇了．
5．4格兰杰因果检验
Granger[]果关系分析的是一个变量X是否引起另一个变量Y变动的f．q题，主
要是考察只在多大程度上可被M一，(f-l，2⋯．．，r)解释，加入X的滞后值是否使解释
程度提高，如果x的滞后值可以增加Y的预测程度，则说明X是Y的格兰杰因。
利用Granger因果检验来分析实际GDP和不可再生能源以及可再生能源之间的
因果关系，由此进一步检验能源消费、能源结构和产出之间的相互影响。由表3．4
和3．5可知，lngdp和lnEX之间存在互为因果的关系，lngdp和ln EZ之间存在lngdp
至JJln EZ单向因果的关系
浙江大学博I：学位论文町再生能源和经济增长的实证研究
表5．6不可再生能源与实际GDP之间的Granger因果检验
表5．7可再生能源与实际GDP之间的Granger因果检验
由于自然对数值的一阶差分近似为增长率，因此表3．4和表3．5的结果表明：
中国的不可再生能源消费和实际GDP之间存在双向Granger因果关系，即不可
再生能源消费的增长率变化会通过生产导致产出增长率的变化，经济的增长也会
进一步带动不可再生能源的消耗。这个结果同韩智勇等(2004)对1978．2000年
中国GDP和总能源消费、天然气消费和石油消费之间的协整关系与因果关系的
研究相符，这在一定程度上说明，改革开放以来我国以高投入、高能耗的粗放型
发展模式的并未根本改变。
可再生能源消费和实际GDP之间存在实际GDP到可再生能源消费的单向格
兰杰因果关系，表明可再生能源消费不是实际GDP增长的主要动因，但是产出
的增长却对可再生能源消费的增长有影响。林毅夫(2010)指出发展中国家的企
业很容易对下一个有前景的产业产生共识，投资上容易出现“潮涌现象”的过程，
即由于投资建厂时对其他企业和行业内企业总量的信息不完全，导致大量资本和
新企业的涌入某个新兴行业的现象。近年来，由于政府政策和资金的大力支持，
加上大量民营资本的涌入，使得太阳能、风能、生物质能等新能源成为我国产业
发展的热点。但是目前从政府政策到企业行为，可再生能源产业均还处于摸索的
阶段，产业的立法、规划、资金投入等各方面仍需进一步完善。因此可再生能源
产业对经济增长的推动作用还未显现。
浙江大学博七学位论文可再生能源和绐济增长的实证研究
5．5本章小结
本文利用中国1978．2009年间的宏观时间序列数据，将可再生能源从能源投
入中剥离出来，单独考虑其对能源消耗和经济增长的影响，以及资本存量、生产
性劳动投入、不可再生能源消费和可再生能源消费和实际GDP之间的长期均衡
关系，揭示了经济增长-9各生产要素投入，特别是能源要素之间的关系。本文的
研究结论发现：
(1)不可再生能源、可再生能源、生产性劳动力投入、资本存量、科研投
入和实际GDP之间存在长期的均衡关系。且能源消费、生产性劳动力投入、资
本存量、科研投入均对我国的经济增长，具有正的贡献。
(2)不可再生能源消费和可再生能源消费对产出的影响不同，且不可再生
能源相对于可再生能源对于经济体的影响更大。从本文的回93结果看，不可再生
能源消费变动一个百分点将使实际GDP变动1．04个百分点；而可再生能源消费
变动一个百分点实际产出仅变动0．26个百分点。
(3)不可再生能源消费和实际GDP之间存在双向Granger因果关系，即不
可再生能源消费的增长率变化会通过生产导致产出增长率的变化，经济的增长也
会进一步带动不可再生能源的消耗。而可再生能源消费和实际GDP之间存在实
际GDP到可再生能源消费的单向格兰杰因果关系，表明可再生能源消费不是实
际GDP增长的主要动因，但是产出的增长却对可再生能源消费的增长有影响。
我国目前可再生能源产业规模较小，政府的相关政策不完善。政府对可再生
能源的开发和推广，计划行为大于市场行为。并且由于能源技术和相关条件的限
制，我国的可再生能源项目基本是高成本、低收益，甚至是零收益的项目。从本
文的实证分析结果来看，今后我国可再生能源政策必须着眼于可再生能源消费市
场的培养，当市场上存在持续的消费需求时，自然会创造出稳定的市场供给，进
而就会吸引更多的资本进入可再生能源的开发和应用领域，最终实现可在生能源
产业的良性发展。国家必须制定有利于新能源和可再生能源的政策和长远规划，
综合运用财政、投资、信贷、税收和价格等经济杠杆，推动可再生能源的开发和
推广。
首先对于能源价格，可以通过提高对不可再生能源的税收，将生产和消费
不可再生能源产生的环境负外部性内部化，这样与可再生能源相比，不可再生能
浙江大学博卜学位论文町再生能源和经济增K的实证研究
源将不再具有成本优势。于此同时，加大对可再生能源的扶持力度，提高对可再
生能源的价格补贴，逐步增加可再生能源在能源系统中的份额，优化我国的能源
消费结构。
其次，注重可再生能源潜在市场的开发，以消费带动可再生能源的生产和供
给。政府可以设计相关的税收优惠政策，引导企业和个人用户消费可再生能源，
例如产品抵税政策和强制税收政策①等。通过相关政策，既可以培养用户消费可
再生能源的>-j惯，创造良好的市场环境，同时又可以鼓励相关企业开发和生产可
再生能源，促进企业采用先进技术，提高能源技术水平。
’’产品抵税指叮冉生能源生产商用町再生能源产品来抵扣廊缴纳税项，无须向政府部门缴纳会，l『IJ以绿色电
力产品的形式缴税。强制性税收政策足指诸如对城市垃圾和畜禽场排放的污水等物质征收，实行污染肯付
费的腺则等税收政策。
浙江大学博十学位论文生物质能开发和n，持续发展
6生物质能开发和可持续发展
6．1引言
近年来由于二氧化碳等温室效应气体排放的增加，引起全球气候变暖，使得
如何寻求新型、洁净的可再生能源成为世界各国关注的焦点。生物质能源。作为
一种清洁的、可持续利用的能源，受到世界各国的高度关注。积极利用生物能源
生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等燃料，不仅有利于缓解能源供求
矛盾，维护能源安全，而且有利于减少有害气体的排放，保护环境。根据国际能
源总署的统计，目前生物质能源是全球第四大能源，仅次于石油、煤炭和天然气。
生物质能源提供了全球约14％的初级能源需求，特别是在发展中国家占到了能源
消费的35％，是目前使用最广泛的可再生能源。
生物质能的发展方向是优质化、清洁化利用。利用生物质能发电的国家主要
是北欧国家和美国，其利用量约为5000万千瓦；利用生物质制取液体燃料也是
可再生能源的重要发展方向，以玉米、木薯、甘蔗、甜高梁等为能源作为制取的
燃料乙醇和生物柴油，可作为交通替代能源。全球生物质酒精年产量于2001年
后开始大幅增长，2006年生物质乙醇产量达到5050万吨，仅巴西，美国，德国
的利用量就约为2000万吨油当量；全球的生物质酒精中，食用乙醇占710万一屯，
工业用乙醇460万吨，燃料乙醇3880万吨，作为替代燃料的占全部酒精生产的
77％。
然而，随着生物质能源的规模急剧扩大，导致了近期全球粮食供求剧烈波动。
有资料显示，随着生物质能源产业规模的扩大，全球大米、小麦、玉米等粮食作
物的储备剧烈下降．世界各国用于发展生物质能源的谷物消耗量已占世界谷物总
储备的27．3％左右。有学者指出大规模的发展生物质能源可能会危及粮食安全，
甚至导致严重的社会问题，阻碍经济的可持续发展。如何扶持生物质能源产业的
发展?大规模使用生物质能源是否会对经济发展产生不利影响?如何评价这些
影响?这些问题越来越成为各国学者共同关注的焦点。
。奉义所指的初始生物质资源足植物光合作用直接或问接转化生产的所自．产物。生物质能源足指利用生物质
生产的能源。
77
浙江大学博}j学位论文生物质能开发和。T持续发腱
6．2生物质能的发展和“与粮争地”问题
6．2．1生物质能的现状
农业能源
作物
I：业废弃物
林业废弃物
城市废弃物
畜牧业废
弃物
热水、蒸汽
合成燃料
瓦斯
生物柴油
乙醇汽油
氢气、甲醇
图6．I生物质能源转换示意图
用途
——◆
生物质能源是指利用生质物①经转换所获得的电与热等可用的能源。从品种
上看，生物质能源主要包括燃料乙醇和生物质柴油。生物质能是一种再生能源，
与风能、太阳能一样具有取之不尽、用之不竭的特性。与其他再生能源比较，生
质能的优势包括技术较成熟、有商业化运转能力、经济效益较高、且因使用材料
为废弃物，故兼具废弃物的回收处理与能源生产的双重效益。而且，生物质能可
使用在传统能源供应的架构中，例如生物质柴油可与普通柴油混合使用、气化系
统可与汽电共生或再循环发电系统结合等。
表6．1 2007年主要国家生物质能源产出情况
资料来源：OECD{2008)，本研究整理．
78
浙江大学博卜学位论文生物质能开发和可持续发展
目前，生物质能源供应全球约14％的初级能源，其中亚洲(仅中国大陆占
20．5％)占54．7％，非洲占23．9％，经济合作发展组织会员国(含欧美澳日等20
国)则占13％。生质能约占全世界再生能源利用的80％。
(1)生物质柴油
生物质柴油的生产原料主要是植物油脂、动物油脂或其下脚料，汽车修理厂
的废油，城市地沟油或者各种油炸食品后的废油和各种其他废油。生物质柴油与
化石能源相比，除了生物可再生原料所具有的共同优点以外，还具有如下特点：
生物柴油不含硫，不会导致酸雨现象①；生物柴油没有怪味，也不含苯及其他芳
香化合物。，其生产和使用完全不会毒害人体健康；由于生物柴油分子中含有分
子内氧，用生物柴油为动力的柴油机燃烧充分，只有极少量的碳氢化合物排放，
从而间接控制了大气污染；生物柴油不易挥发，很容易生物降解，发动机发生故
障时生物质柴油不会挥发到大气中，也不会污染地面和水体，属于环境友好的能
源产品；化石柴油在生产过程中由于经过了去硫处理，丧失了部分润滑性，必须
添加人工合成添加剂，而生物柴油润滑性强，不仅无须添加人工合成添加剂，还
可作为化石柴油的添加剂，以增加其润滑性。
在欧洲、美国、巴西、阿根廷、南联盟等国，生物质物柴油的生产已经得到
了重视。生物质柴油不但可以用于农业生产，还可以为工业生产、城市供暖、供
电和城市交通提供能源，用途十分广泛，相对于其他可再生能源，对化石能源的
替代性更强，其重要性也显得更加突出。在欧洲以油菜籽油为原料来生产生物质
柴油。德国、法国、瑞典等国家均采用补贴制度以减少石油进口(在日本若采用
100％生物质柴油则予免税)；法国在加油站出售添加5％生物质柴油的化石混合
柴油，而德国则另行开发生物质柴油专用的发动机，境内已设有400个生物质
柴油加油站。美国自从20世纪90年代初就开始将生物质柴油投入商业性应用，
最近两年已真正形成规模，主要用于具有集中加油站的大巴和卡牵运输公司。美
国为黄豆王国，由黄豆油为原料的黄豆生物质柴油，非常普遍；生物质柴油已经
成为该国产量增长最快的替代燃油。
(2)生物质酒精
生物质酒精又称燃料乙醇，是以玉米、小麦、薯类等为原料，经过发酵、蒸
‘化石能源的脱硫|’ⅡJ题～商足一项难题。
2目前举等片香化合物具台的致癌性已得到科学家的证实。
79
浙江大学博七学位论文生物质能开发和nr持续发展
馏而制成，将乙醇进一步脱水后再经过不同形式的变性处理后，成为变性的燃料
乙醇①。燃料乙醇既是汽油的一种替代能源，也是一种良好的高辛烷值调和组分
和汽油增氧剂，可以用来替代MTBE和四乙基铅。用燃料乙醇作增氧剂，可以
显著减少汽车尾气中有害物质的排放，进而缓解对空气的污染。同时，用粮食作
物生产燃料乙醇是一种生物转化的太阳能，是一种永续的可再生资源。因此在汽
油中添加一定比例的生物酒精作为燃料，既可以实现节约石油、净化空气，还可
以缓解某些发达国家粮食过剩的问题，具有一举多得的功效。
表6．2部分生物质酒精生产企业概况
资料来源：邱太铭，第二代生物质酒精生产技术发展概况，2007年10月．
2006年以后，除了少数国家和地区之外，世界上很多国家的生物质酒精的
产量都有较大幅度的提升，美国作为燃料乙醇的生产大国更是发展迅速。2007
年美国的生物质酒精产量相比于2006年增加了33％以上，2007年至2008年间
产量更是上涨了46％，远远高于之前的增长率。我国从本世纪初开始，也加入到
发展生物能源的行列，截至2005年底，我国已经成为仅次于巴西、美国的第三
大生物能源生产国。现阶段，我国使用燃料乙醇的方式是将10％的乙醇与汽油
混合成车用乙醇汽油，并与普通汽油同升同价销售。由于燃料乙醇的生产成本高
于汽油价格，因此我国确定的乙醇汽油价税政策是，石油公司按汽油出厂价的
91．11％接受燃料乙醇，燃料乙醇生产环节出现的亏损由国家财政补贴(孙晓瑜
2008)o。
t现阶段，燃料乙醇一股都用十生产车用乙醇汽油，即把变件燃料乙醇和汽油按一定的比例混合形成一种新
型汽乍燃料，其成分中90％足汽油、10％为变件燃料乙醇。
。孙晓瑜，我国替代自．油能源产业的发展现状分析，安阳T学院学报，2009：52-57。
浙江大学博七学位论文生物质能开发和口，持续发展
6．2．2生物质能的产业特点
与传统能源项目相比，生物质能源项目前期资本投入高，技术的研发和应用
往往不能给企业带来眼前的利益，投资收回期漫长，在形成一定的成熟市场之前
具有较高的投资风险，制约了以利润为主要目标的投资者对生物质能源项目的积
极性。金融机构则一般将生物质能源项目视为“高风险项目”而“慎贷”、“惜贷”，
Painuly and Wohlgemuth(2006)指出，尽管生物质能源项目的融资，目前已有
一些成功的经验和可行的模式，但是资金约束仍是阻碍其推广的关键因素。
MacLean and Siegel(2007)认为没有适当的金融支撑，可再生能源是不可能充
分发挥其在节能减排、保护环境方面的潜力的，适当的金融支持计划必须纳入可
再生能源发展的政策框架中。通过政府干预市场，对消除市场壁垒对推广生物质
能源是非常必要的。近年来，世界各国纷纷制定生物质能源发展目标、颁布推动
政策和奖励措施，在生物质燃料开发上进行了大量投资，以支持生物质能源的发
展，如日本的“阳光计划”、印度的“绿色能源工程”、巴西的酒精能源计划、美国
的生物质能／材料研究开发计划等(Renner et a1．，2008)。
表6．3各国推动生物质能源的政策措施
法律保障价格补贴市场保障信贷优惠税收优惠
立法确保生物质对清洁、可再生规定市场中必须对购买和安装新对新能源设备生
能源的地位和发能源采取补贴政使用新能源以获能源设备，给予产或黑户购买产
展，强制推动策得市场保障财政补贴或信贷品，给予税收减
优惠免或低税率
丹麦：所有公用丹麦，英国：根美国：政府单位美国：农业部推德国：生物质燃
事业单位必须采据生产量实行补的车辆每年必须动“生物柴油生料可以免燃油税
用生物质能源等贴，没生产一定以2，250加仑的产计划”补贴企奥地利：B100免
替代燃料、以优的新能源政府给生物柴油替代常业投入生物柴油燃油税，B20免
惠价格收购可再予定额补贴。规燃料，目前已的生产，使生物20％的燃油税。
生能源发电． 有400多个车队柴油售价同常规
奥地利：2006年美国：以生物柴使用柴油竞争。澳大利亚：乙醇
1月起所有柴油油添加的百分比欧洲：农民种植燃料和生物柴油
必须添加2．75％ 进行补贴，每加能源作物即可领免货物税。
生物质柴油． 仑每百分比补助取补助和燃料， 美国：纯乙醇燃
l美分。提高农民种植的料免联邦货物税
积极性0．51美分／力口仑．
资料来源：根据Aara CEAS(2006)，Bozbas et a1．(2007)，lEA(2004)资料，本研究整理。
浙江大学博}j学位论文生物质能开发和可持续发展
目前各国政府在生物质能源发展上的补贴形式主要有这样几种：一是生物质
原料的生产支持；二是生物质原料的转化支持；三是生物质能源的价格支持；四
是生物燃料销售与消费支持；五是生物质技术R&D支持。其中对生物质原料的
生产支持，具体的做法如，欧盟(EU)2003年共同农业政策(CAP)改革方案
中的能源作物援助计划(ECA)。根据该计划，EU根据2003年的产出水平建立
了一个分离支持给付系统，该系统将已经存在的多种给付形式合并为一种单一农
场给付形式(SFP)，要求其各成员方按照45欧元／公顷的标准对农业生物质原料
和林木生物质原料生产者提供直接补贴(OECD，2008)．其次，美国1980年的
能源法案中建立乙醇燃料的生产转化支持系统。根据该系统，联邦政府通过免税、
许可证和有条件选择投标人等办法对生产者提供支持，鼓励企业提高转化效率。
近年来，美国一方面借鉴EU的模式，对达到质量要求的能源按产量单位提供直
接补贴，另一方面要求企业转化的原料中必须有一定比例的农业原料(即原料定
额计划)，对达到要求的企业给予额外支持。
6．2．3粮食安全
粮食安全也是本研究中涉及的重要的研究对象。目前学术界对粮食安全并没
有统一的界定，涵盖的内容也不尽相同。联合国粮农组织(FAO)指出粮食安全
指粮食(或食品)在数量上必须能够满足人类的需要，粮食安全的最终目标是，
确保所有的人在任何时候既能买得到又能买得起他们所需要的基本食品。这个新
概念包括三方面的具体目标：确保生产足够数量的粮食，让世界上有充足的粮食；
最大限度地稳定粮食供应，防止政治、经济、流通等任何理由阻碍粮食的供应；
确保所有需要粮食的人们都能获得粮食，这些条件包括支付能力等等①。关于我
国的粮食安全的界定，相关的研究成果也非常丰富。，由于当代中国所面临的粮
oj 1974年，联合国粮农组织在世界粮食人会f：确定的粮食安伞概念足：“保证任何人柏j任何地方都能得到为
了生存和健康所需委的足够的食品。”目前，困际l：较为通用的粮食安伞概念足1983年4月，联合固粮农
组织世界粮食安伞委员会总十事爱得f仁．萨乌马提⋯的。
。朱洋(1998)提l叶J J，针对中围的粮食安伞概念，即粮食安伞足指困家存兑T业化进程中满足人民fj益增长
的对粮食的需求和粮食经济承受各种1i口J颅测事件的能力。丁声俊(2001)认为粮食安的概念伞少麻包括任
何需求者、任何需求时间、各个产地来源、各种所需粮食和食物、粮食和食物数量‘j质量以及购买力等六
个方面的内容：娄源功(2003)认为，台j我圈满足人们以合理价格对粮食的直接消费和间接消费，以及具备抵
御各种粮食风险的能力，冈此，国家层向粮食安伞的实现受具备以下三个要件：je一足粮食及／IJJilT食品的
价格合理，以及粮食0居民其它生活必需品的比价合理，足粮食安伞实现的前提：第-二，复满足一困居民对
粮食的直接和问接消费需求：第三，要具得抵御各种风险的能力，包括自然灾害风险、禁运封锁风险、粮食
结构失衡风险和人范H爿的战略决策失议-jI发的风险等：
浙江大学博卜学位论文生物质能开发和町持续发展
食安全问题无论就其背景或是性质，都不同于一般的发展中国家，更不同于发达
国家，简单照搬FAO的概念是不可取的。国家粮食局调控司(2004)提出在我
国的特殊国情下，粮食安全应该是指一个国家满足粮食需求以及抵御可能出现的
各种不可预测事件的能力，与国家经济发展水平及外贸状况之间有着密切的联
系。
由于生物质能源，特别是燃料乙醇的生产，其原料主要是玉米木薯等粮食作
物，很多学者认为生物质能源的发展可能会对粮食安全带来不利影响。由于北美
地区生产的燃料乙醇约有80％以玉米为原料、欧洲则以小麦为原料，玉米等粮食
作物也是人类食品与动物饲料的原料，导致近两年玉米与小麦价格急速上涨，因
此出现车用燃料有与民争食之虞。有资料显示，随着生物质能源的规模扩大，全
球小麦、玉米和大米的储备水平几乎下降了一半。2004．2007年间，世界各国用
于发展生物质能源的谷物消耗量由4300万吨增长到9490万吨，消耗量占世界谷
物总产量的比重由21％增加到45％，占世界总储备的比重由lO．7增加到27．3％。
世界各国政府采取相关政策和措施，鼓励生产和使用生物质燃料，是导致近期粮
食和其他食品的价格的大幅波动的最大诱因(Sonntag．O’Brien，2004)。杨解君
(2008)认为，燃料乙醇、沼气、生物柴油等是生物质能开发利用的主要形式，
但是作为生物质能原料的粮食、秸秆及生产这些原料的土地等资源依然短缺，特
别是当一种原料存在多种竞争性用途的情形下，新能源开发利用中的原料短缺以
及因此而引发的能源生产成本过高的问题将会更加突出。一些环保主义者和政府
决策者指出，生物质能源项目，虽然有一定的节能效益，但大规模的发展可能会
导致严重的社会负外部效应，阻碍经济的可持续发展，特别是对农业(食品的负
面影响)的生产(黄蕾，2008)。2006年以后出现的世界范围粮食危机更是把这
种担忧推到顶峰。
那么，燃料乙醇产量的增加究竟是不是导致世界粮食危机的主要原因?另外，
生物能源作为一种石油的替代品，它的出现不可否认会对缓解世界多数国家能源
紧张的局面，但它对能源安全又会起到多大的作用?生物质能源是否要发展、发
展多少，对能源安全和粮食安全会造成多大的影响，这些议题引起了各国政府和
学术界的广泛关注。
83
经济体的不可再生能源的积累方式设定为R：妒(1一r)R，表示生物质能源的发展，
将替代一部分不可再生能源的使用，减少环境污染。
71’奉文所指的初始生物质资源指小能直接用来做替代能源的生质，包括能源作物、纤维素及J发卉物等由碳
水化合物和术质纤维素所构成的生质。能源作物主要包括糖质廿蔗、舌"扇粱0甜菜，及淀粉质1三米、人麦、
小麦、马铃薯、术薯、fr薯等；纤维素包括农作物秸秆、蔗渣、森林’j农业残留物、快速生长树术锯屑等：
废卉物包括废纸、废果汁、J发酒等。
2
o<妒<l，能源转换过程中使用的技术越先进，中间损耗越小，则缈值越人。
浙江大学博L学位论文生物质能开发和町持续发展
假设代表性家庭仅有一个劳动力，兼具消费者与生产者的双重身份@。另外，
我们还假定来自初始生物质资源的农产品仅能做为食物消费；工业产品只能当做
资本用于再生产。生产两种产品的生产要素除了上述的初始生物质资源、能源(生
物质能源和不可再生能源)以外，还需要相应的资本投入。
本文将生物质能源的生产，不可再生能源的消耗，纳入生产函数，用于生产
替代能源的初始生物质资源越多，工业部门的能源消费结构中，生物质能源的比
例就越高，不可再生能源的消耗就越少，环境污染问题也就越少。。生产函数的
设定：
Y=Ao(扰K)卜“(fR)口+P4[(1--U)K]1‘”R4 (5．1)
以，4>O，0<口<l，0<77<l
等式右边第一项，为以初始生物质资源为投入要素之一的农业部门的生产函
数，第二项为以能源(生物质能源、不可再生能源)为投入要素之一工业部门的
生产函数，Y为两类产品的产出加总。由于农产品和工业产品不同，因此工业产
品需通过相对价格P进行调整之后，方可与农业产品进行加总。以，4分别为农
业部门、工业部门的技术参数；K为资本存量，“为资本用于农业部门的比例，
(1一甜)为资本用工业部门的比例；口为初始生物质资源的投入对农业产品生产的
贡献参数，(1一口)为资本对农业产品生产的贡献参数；r／为能源对y_-,_lk产品生产
的贡献参数，(1一r／)为资本对工业产品生产的贡献参数。
假定代表性家庭对未来的经济变化具有完全预期的能力，消费者追求终身效
用最大化，因此其效用函数可以设定为：
u=Jco(鲁矿dt m>o，跏) (5．2)
”关f生产决策，我们假定自。两种生产方案町供代表r丰劳动力选择：一种消耗初始生物质资源，产⋯相J、V的
农产品和生物质能源；另一种消耗能源(町再生能源或生物质能源)，生产相J啦的T业产品。
苦自然资源(生物质资源、小町阿生能源)足农业部门和-E业部门的必要投入，奉文假定农业部门口J使用的
初始生物质资源为l，其中f用于农产品的生产，其他部分通过相麻的能源技术矽，转换为町供T业部门
使用的替代能源。T业部门町使用的4i町再生能源的储量为l。若小实行能源替代，T业用能将使小口nl手
生能源充分使用；替部分使用生物质能源，实行能源替代，则町以节约相J娅数量的小町再生能源的消耗，
从I叮维护能源安伞和环境安伞。
浙江大学博L．学位论文生物质能开发和叮持续发展
盯是消费的相对风险规避系数，也是消费跨期替代弹性的倒数；万为时间偏好；
f为时间；U为消费者的终身效用，是代表性家庭所有时间的瞬时效用函数
!二兰的贴现值加总。
l一盯
6．3．2政府财政约束和经济体资源约束
为促进生物质能源的发展，减少经济对不可再生资源、能源的依赖，各国纷
纷出台了相应的政府扶持计划，这里我们假定代表性家庭的收入仅包括两个部
分：一是从事生产(农产品生产和工业产品生产)所得到的产出，二是来自政府
对发展生物质能源的补贴S。
我们不妨设政府对家庭补贴。的方式为：
S=巩(“K)卜口【(1一f)Rr (5．3)
即政府为了鼓励生物质能源的发展，对代表性家庭用于能源转换部分的初始
生物质资源，按其用于农业生产，所能得到的产出的一定比例s，给与补贴。
代表性家庭的收入用于产品消费(C)，资本投资(I)和缴纳政府税收(T)，
因此J=Y+S—C—T；假定资本的积累完全来自于投资， 因此：
pK=Y+S—C—T。代表性家庭实现终身效用最大化的目标函数：
Maxu=f(鲁户衍
s．t．PK=y+S-C-T
根据上述模型，代表性家庭在预算限制下选择最优的消费路径，以最大化其终身
效用的现值，根据最优化控制理论，构造Hamiltanian函数：
，11一口' H=(=一)+五{Au(MK)1-。【s(1一r)。R。+f口R。】+p4【(1-u)K]一。R”一C—T)
对上式求一阶偏导，得到下列各式：
—8H—：C一一五：0
①为丫模型求解的方便，我们考虑欧盟(EU)2003年共J川农业政策(CAP)改革方案中的能源作物援助计划
(ECA)的做法，假定政府的补贴为家庭消耗的初始生物质资源中用水产⋯生物质能源的部分。
浙江大学博}学位论文生物质能开发和町持续发展
O_H_H：口定
a力1
宅望：五口{以(甜K)·一a【s(1一r)a一·尺。一fa一·Ra】：o
_OH：彳K{(1一口)以(“K)一a【J(1一f)aRa+fa尺a]一p(1—77)4【(1一“)K】一7 R-)：0
面OH=砌一a)Ao(uX)一聊一f)“俨+广∥”p(1一榔一材)堋一材)gl一4R1)=一几掀
其中，兄为共状态函数(CO．state variable)，用来衡量资本的边际效用。家庭
的最优消费决策，即消费的边际效用和资本的边际效用相等，这也是代表性家庭
选择消费，还是储蓄的最佳套利条件。
代表性家庭的最优决策除了要满足上面的五个条件外，还必须满足消费的跨
期预算平衡，在终点时，代表性家庭必须将所有的资本转变为消费，才能实现一
生效用最大化的目标，即：
limAKe一西=0
根据Keynes．Ramsey消费法则，代表性家庭是否增加消费，取决于对时间偏
好万和持有资本的边际收益之间的权衡，根据上述各等式，可计算得到消费增长
率：
&，：一C：坠咝趔￡盟坐尘垡世
(5．4)C
6('
盯
～)·‘．，
能源转换率f和政府对生物质能源的补贴率S之间存在如下的关系式：
上， s4一I=—L。
l—f
求导得到：t=詈}等<。，表示政府提高对生物质能源的补贴率会降低初
始生物质资源用于农产品生产的比例，这是因为提高补贴率s，会提高初始生物
质资源用来生产替代能源的边际收益，表示初始生物质能源用于农业生产的机会
成本提高，因此代表性家庭会更愿意将初始生物质能源转换成化石燃料的替代能
源。
现在考虑经济体系中政府部门的行为，假定维护能源安全、环境安全，是政
q=
G．= 竺生竺-a三a-!!三a型!二幽>o
浙江大学博士学位论文生物质能开发和n，持续发髓
G：坠堂￡塑型坠生堕幽上仃
将f和政府对生物质能源的补贴率s之间的关系式f=r(s)代入q，得到：
q= !!二竺迫竺：：塑二三幽二盟>o
仃
x增加，因为虬>o；资本在农产品生产中的配置比例随x增加而增加，导致
资本边际生产力下降，经济体的消费增长率也随之下降，即q<0。z增加，生
物质能源的比例增加，不可再生能源消耗减少，因为玑<0，资本在农业部门的
配置减少，资本的边际生产力提高，因此经济体的消费增长率随之提高，即
G：>0。s增加有两种效应，一是因为fs<0，s增加，会直接增加初始生物质资
源用于生产替代能源的比例，使农业部门的生物质要素投入减少，产生边际生产
率提高的效果；二是，因为虬>0，J增加，刺激“的增加，资本在农产品生产
中的配置比例增加，使资本边际生产率下降，农业生产率下降，消费增长率也因
此下降。这两种效果虽然相互冲突，但最终的结果是G>0。
同样，将z=iR，x=iC；代人(5．5)式中，可以得到资本增长率的表达式：
反=簧叫那∽ (5．8)
对(5．8)式求一阶偏导，得到下列各式：
C=一4(1—77)(1-u)一叩甜，<0
C=一4[刁z(I-r／)(1一“)卜吁一z”(1一r7)O-u)一”“：】>0
只=一Aez印(1-U)(1-u)一”“，<0
z增加，因为“，>0，减少资本在工业部门的配置比例，减少资本积累，因此
资本增长率下降，即E<0。z增加，减少农业部门的初始生物资资源的消耗量，
增加替代能源的生产，因为”．<0，增加资本在工业部门的配置，增加资本积累，
这两种效果都使资本增长率提高，即C>O。s增加，因为“，>0，“会随之增加，
浙江大学博L．学位论文生物质能开发和町持续发展
因此资本在工业部门的配置减少，资本增长率下降，短期政府提高生物质能源的
补贴率，会抑制工业部门的发展，即只<0。
(2)平衡增长路径
考虑当经济体达到长期均衡状态时，生物质能源的发展，对经济系统的影响。
长期，经济体收敛于一平衡增长路径，在平衡增长路径上，每个变量的增长率都
是常数。
z=叁，x=iC，则经济体的动态调整方程可以刻画为：
妻=三一iK=G(硝，沪即，Ⅲ) (5．9)
詈=矣一≤=≯(1一f(s))一F(z，z，s) (5．10)
当经济体处于长期平衡增长时，主=三=0，x=x’(s)，z=z‘(s)，可以得到：
(譬譬ll：：l=w((E州-G,)，a出s)
求解，得到：
一&：=一：--．G-：、——--F：--：----二一-——．夺-二--r--：i．G．．：——．--．G．：．．—-F-：。．．．+-．咖．二．f．．、．：二F．。．．■ 玉△
8三一G。J。一毋tp x—G xJ x+GxJ s 一=·----------------—-—-二----；；-------—-—-—--=二-----—·--=；---- 8s 厶
其中A=只(G：一只)一C(q—C)，且当立=三=0时，根据(5．9)、(5．10)式,-j-以
得到x+．z+的组合勒．迹，它们的斜率分别为：
—叙II G．一F =一——-=—————；-
瑟I脚q—C
—鱼lI：=一一—二‘F>>●oJ
azL：o C
若触唯一动态料删△<0棚乱一菇G·-F．>割z=0一马Fx⋯p G2I～o U。一，．CIz J
⋯在3F衡增长路径I：对z’，z‘做泰勒展开，得到，堋-J9—堑y慨≮)+目(q竹=0：根据动态
90
————．．．．．．．．．．．J
浙江大学博}=学位论文生物质能开发和町持续发展
女=0曲线的斜率为正，且大于Z=0斜率，我们不妨假定Q—只<0，q一只>0，
则可以得到：
≮
·1j．一
．J
●
～一一
．J
卜I
．J
．J
一丝l=l—：—：生——量——>o>0
瓠b Q—E 堡一II：=一丝>)0 出l：=o 一只
(5．1 1)
-
-0
图6．2当出‘>0。dz‘>0的情况
●
一1 ．J
由(1 1)式可知，当S增加时，x=0 Z=0曲线都会向右移动。当X=0的移
动幅度大于Z。=0时(见图6．2)，体系达到新的平衡点时Xe Z’都比原来的增加，
即农业部门的产出和工业部门的产出，都会因政府加大对生物质能源的扶持力度
而增长，且消费的增长幅度大于资本的增长幅度。
均衡局部小确定件的有关文献町知，当特征根中萨根和跳跃变量相等时，存存唯一均衡解，当正根小十跳
跃，叟量时，存稿i多重均衡解，当诈根人十跳跃，叟鞋时，则小存在均衡解，根据奉史模型，则nJ‘能存白i唯一
均衡解，】c条件为A=C(G：一只)一C(q—C)<o．
91
持续发展
工‘比原
来减少，z’比原来的增加，得出推论：政府加大对生物质能源的扶持力度，可能
在短期内对农业部门造成不利影响，抑制消费增长，使得经济体系内的导(最
终消费品／资本)比例下降。
当经济体处于长期平衡增长时，X=三=0，且体系内的所有内生变量都有相
同的增长率，根据R=缈(1一f)R，可以得到消费增长率和资本增长率：
gc=gI=gJR=纠1一f(s)】(5．12)
可见，当经济系统的处于平衡增产路径时，消费增长率和资本增长率同生物
质能源的规模和生物质能源技术水平正相关。
政府提高对生物质能源的补贴率，对长期经济增长率的影响：
孥=誓：孕=哦>o (5．⋯
ds ds dS I s 、J“J。
经济系统的消费增长率和资本增长率，会随着生物资能源在工业能源消费结
浙江大学博卜学位论文生物质能开发和可持续发展
构中比重的增加而增加，随着能源技术的进步，能源转换效率的提高而提高。
我们可以得到以下结论：首先，政府促进生物质能源发展的政策，在长期不
仅不会阻碍农业部门的发展，而且能提高经济体的增长率。虽然提高政府对生物
质能源的补贴，会导致用于农业生产的初始生物质资源减少，农产品的产出减少，
但是在长期，政府的促进政策会提高资本等其他投入要素的边际生产力，不仅有
助于农业的发展，提高消费增长率，而且可以提高工业部门的生产率，促进资本
的积累，实现经济的长期平衡增长。其次，生物质能源技术的发展对经济体系增
长率的提高有积极的作用，能源技术的创新和改进，可以减少生物质资源在加工
和转换过程中的能量损耗，提高整个经济系统的能源效率，促进经济增长。因此，
在长期，推动生物质能源的发展，将为保障能源安全、环境安全、粮食安全，提
高居民消费水平，促进经济可持续发展等方面做出巨大贡献。
6．4我国生物质能的发展前景
6．4．1对我国粮食安全影响的描述性分析
我国具有丰富的生物质资源，每年可作为能源使用的农作物柑桔资源量约
7．28×108吨标准煤，林业废弃物资源量约21．75x108 n屯标准煤，油菜籽、蓖麻、
漆树、黄连木和甜高粱等油料植物和能源作物潜在种植面积可满足年产5000万
吨生物液体燃料的原料需求。畜禽养殖场废水及工业有机废水的资源量，理论上
每年可产沼气超过800亿立方米，相当于6000万吨标准煤。
表6．4中国生物质资源实物蕴藏量
数据来源：根据刘剐(2007)中国生物质能源的定量评价及其地理分布，本研究整理．
现在，从技术角度看，我国每年可作为能源利用的生物质资源量高达5亿吨
标准煤，然而实际利用量却仅占很小的一部分，而且主要还是低效的传统方式，
浙江大学博十学位论文生物质能开发和町持续发展
即燃烧利用。因此转变生物质能的利用方式，将传统方式转变为现代技术利用方
式。9采用现代技术开发利用目前尚未利用的生物质资源。我国从本世纪初开始也
加入到发展生物能源的行列。由于生物质酒精的生产技术简单，不存在技术壁垒，
所以，我国发展的生物能源主要是燃料乙醇，特别是玉米乙醇。
表6．5中国主要燃料乙醇生产企业及生产能力统计
数据来源：摘自((中国化学工业年鉴2008(第二十四卷)(上卷)》，本研究整理．
1998年我国计划以“陈化粮”为原料生产燃料乙醇，并添加到汽油中以应对
国际油格上涨和环境保护的双重压力。“十五”期问，国家在批准了4家陈化粮燃
料乙醇定点生产企业(黑龙江华润酒精、吉林燃料乙醇公司、安徽丰原生化以及
河南天冠)。其中黑龙江华润公司、吉林燃料乙醇公司、安徽丰原公司都是用玉
米做原料，只有河南天冠公司除玉米外，还用一部分小麦做原料。由于我国生产
燃料乙醇的主要原料来自玉米，因此考查我国玉米需求量的变化，就可以直观的
分析生物质能源的发展是否导致了“与人争粮”，“与粮争地”。
表6．6我国主要粮食产品的产量占粮食总产量的比重
数据来源：((中国统计年鉴2009))，本研究整理。
浙江人学博卜学位论文生物质能开发和町持续发展
2008年，我国的燃料乙醇的产量为206万吨，按照3．2 n屯玉米生产一吨燃料
乙醇的标准，2008年，我国生产燃料乙醇所需要的玉米量为659．2万吨，仅相当
于当年产量4％，比例不大，因此生产玉米乙醇会对我国粮食市场造成一定的影
响，但不会产生实质性影响。
表6．7我国主要粮食产品的播种面积占粮食总播种面积的比重
数据来源：Ⅸ中国统计年鉴2009))，本研究整理．
其次，通过观察我国主要农产品产量占粮食总产量的比重变动情况，自21
世纪初发展燃料乙醇以来，粮食总产量中除了豆类产品的比重有一定下降以外，
主要粮食作物(稻米、小麦)的产量和b匕例均没有发生太大的变化，生物质能源
发展和“与人争粮”的问题在我国并不突出。从播种面积看，近年来，我国的玉米
播种面积在不断的上涨，但上涨的幅度有限；而且玉米播种面积的上涨并没有挤
占其他主要粮食产品以及蔬菜瓜果的份额，只有大豆的播种面积有一定程度的减
少，原因在于玉米所需要的耕地及与其配套的自然条件，仅和大豆有类似之处。
发展燃料乙醇虽然一定程度上提高了玉米的播种面积，但对其他粮食作物的播种
面积并没有明显的替代作用。
再次，除玉米以外，我国目前技术成熟且具有规模经济效益的能源作物主要
是淀粉与糖料作物、木质纤维素作物和油脂作物这三类，由于这些能源作物对土
地的要求不高，可以在边际性土地、轻度盐碱地以及滩涂上种植，这在很大程度
上限制了这些能源作物的分布、规模及种植区域。也就是说，可以尽可能减少与
粮食作物争地局面。
综上所述，可见目前我国燃料乙醇的发展对粮食安全的影响并不大。
浙江大学博一L学位论文生物质能开发和町持续发腱
6．4．2我国生物质能源发展中的问题
虽然众多的相关研究表明：我国已具备发展生物质能源的基本条件，生物质
能源的发展将成为保证粮食安全和能源安全的双赢举措。但是事实上目前我国的
生物质能开发在政策、技术、和商业环境方面都存在严重的问题。
政府部门的产业政策支持力度不足。相对于其他大国对生物质开发的重视
①，我国政府在国家能源安全方面缺乏前瞻性。并且政策的可操作性低，存在“雷
声大、雨点小”的问题。我国的的石油进12依赖性远比欧美紧张，而且生物质能
源的原料相对充裕，但2020年的规划中生物燃料替代率仅有2％。
我国的能源技术相对落后，大型企业参与研发不多。在美国对于纤维素乙醇、
微藻生物柴油等战略性技术，政府均给予高额补贴，以吸引投资和人才，加快市
场培育和技术进步。在微藻生物质柴油的开发和应用领域，美国处于领先水平，
目前已有Shell、PetroSunDrilling、Chevron等公司相继提出了微藻生物质柴油开
发计划．荷兰的Algae Link公司也已研发出生产生物质柴油的新型微藻光生物反
应器系统。我国在生物质能源的开发和应用上，真正具备市场竞争力(成本优势)
的并不多。，以商业化盈利为初衷的生物质企业有限，贪图政策性资金者有之，
借机圈地者有之，造假融资者有之，讨好地方政府者有之，很多企业目的“不纯”，
“包装”、“化妆”甚至“伪装”的现象严重。由于大企业参与不多，现有企业大
多实力不强，整个产业很难进入良性循环。
生物质能源的应用和推广需要高效率的产业链，包括能源作物的种植、收购、
调配、销售、技术服务等环节，是一个复杂的系统工程。目前我国生物质能源的
原料收集、运输等环节缺乏有效的组织，资源的利用率低。尽管政府出台了对生
物质能源开发和利用的相关鼓励政策，但是由于缺乏配套的计划或指导意见，令
执行部门和生物质能源企业无所适从。而且我国的油品流通市场主要被中石化、
中石油垄断，由于缺乏标准和系统的支持，大型石油企业出于对低质量产品影响
本企业声誉的担心，对生物质燃料的采购，采取“暂不支持”态度，导致一些先
期进入生物燃料领域的企业缺乏产品入市渠道，产品难以商业化和规模化。
m 2007年3月，欧盟首脑会议提I叶l J，生物质燃料小少于运输燃料10％的目标；同年底荚国颁布《能源自主
与安令法》，提；}{2020年生物燃料替代20％运输燃料的日标及逐年计划：EIJ度计划十2017年汽油中乙醇的
掺混比例达到20％：向巴两柏j 2007年已实现J，用lI|蔗乙醇替代50％的汽油。
2我困生物质产业，技术略为成熟的主要自．糖淀粉制燃料乙醇、植物油或地沟油制生物柴油、农林废弁物
制fiIiI体颗粒燃料、沼气利用等，真正具备商业化和竞争力的很少。
浙江大学博上学位论文生物质能开发和可持续发腱
长远看来，我国的生物质能源行业具有很大的发展前景，但是目前从经济技
术发展和社会认同过程看，我国生物质能源的普遍使用可能还需要很长的时间
6．5本章小结
生物质能源作为特殊且重要的一类可再生能源，研究其开发和推广对经济发
展的影响具有重大的理论和现实意义。现存的关于生物质能源的文献，有相"-3一
部分指出，生物质能源的发展具有实现能源替代，节能减排，保护环境的功能。
但这些文献大多是简单的表观描述，很少从经济系统的内在机理，分析生物质能
源的发展对经济系统的影响。关于政府政策，虽然有不少文献探讨生物质能源的
政策效果，但大多是围绕环境保护、财政负担和农民的分配等方面，做成本与效
率的分析，很少有文献谈到政府推动生物质能源发展的相关政策，对经济增长的
效果。本文通过构建内生增长模型，在增长理论的框架下，分析生物质能源发展
对农业生产的冲击和经济增长的影响，补充了既有文献的不足。本文的研究结论
如下：
(1)当经济体实现稳态均衡时，经济体的产出增长率与生物质能源在能源
消费结构中所占的比重、能源技术水平的先进程度呈正相关性。即产出增长率会
随着生物质能源在能源系统中所占比重的增加而增加；随着生物质能源转换效率
的提高而提高。
(2)政府对生物质能源的扶持会加速生物质能源产业的发展，促进生物质
能源在能源消费结构中的份额的增加。并且，在平衡增长路径上，政府加强对生
物质能源产业的推动，对维持经济体的持续增长具有正的效应。
(3)发展生物质能源产业对农业生产会造成一定的冲击，并且影响的程度
和政府对生物质能源产业的扶持力度有关。在短期，政府对生物质能源的补贴政
策可能对农业生产和消费增长产生一定的不利影响，但是从长期来看，政府对生
物质能源业的扶持，有助于改善生产要素的边际生产率，促进资本积累，促进农
业的发展，提高消费增长率。
加强对生物能源的推广和应用，不仅可以缓解经济高速发展和常规能源供给
不足的矛盾，而且可以改善能源消费结构，减少碳氢化物、氮氧化物等有害气体
的排放，促进能源效率的提高、减轻环境压力。结合本文内生增长模型的推论以
及我国生物质能源产业的发展现状，对在今后我国的生物质能源发展，提出以下
业部门就会节省多少不可再生能源。因此必须建立促进生物质能源推广和应用的
专门机构，进行协调、规范市场次序，推动生物质能源的替代使用。其次，通过
实施市场激励政策、征收石化燃料税，引导消费者使用生物质能源，减少不可再
生资源的消耗。
浙江大学博}：学位论文生物质能开发和可持续发展
另外，国外的成功经验①表明，生物质能源的发展和推广，离不开政府在环
保方面的严格立法，我国目前虽然已经建立了一批行之有效的行业规范，如《车
用乙醇汽油试点方案》和《车用乙醇汽油试点工作实施细则》等，但还不足以形
成我国进一步开展生物质能源的法制基础，因此可以考虑通过修订相关的法律、
法规，强制发展、利用生物燃料，推动能源消费结构的改善和居民的消费习惯的
转变。
“美困的《1970年清洁窄气法》和《1990年清洁窄气修正案》，都对生物质能源的使用有ⅢJ确的规定；巴
西，十1931年就颁布法令，姚定伞固再地销售的汽油必须添加20／o'-5％的尤水汹精，成为伞世界最早通过
讧法子段强制推行生物质燃卡．}的困家。
博士学位论文环境保护和町持续发展
境保护和可持续发展
I言
年来，我国经济呈现持续、稳定、快速增长之势，然而高速的经济增长依
资源的高投入、高消耗、高污染、低效率，这种生产方式的直接结果是能
严重，环境污染恶化，公众身体健康受到威胁。日趋严峻的环境问题，已
引起各级政府和社会的重视。然而政府作为一个独立的微观主体，既有政
的冲突，又有经济利益的竞争，在多方博弈中会形成动态的政府偏好。目
的政绩考核制度导致一些地方政府形成了增长第一，环保第二的偏好，致
政府提出的“科学发展观”、“节约优先”、“环境友好”“建设节约型社会”等
发展的理念进展缓慢。
于经济体制改革的逐步深入，政治民主化和法制化进程的加快， 公民民
的觉醒和社会利益结构的变迁，为我国利益集团的产生和发展提供了土壤
。在这样的环境下，作为对不同的社会利益诉求做出界定、确认、协调和
公共政策，不可避免地会将利益集团融入其中，而社会公众通过利益集团
提出合法的利益诉求也是其政策参与的有效途径。能源密集型企业。是我
污染的主要来源，其污染行为的本质是什么?为什么市场机制不能有效解
问题?为什么中央政府已经指出部分行业产能过剩。，重复建设问题突出，
地区的高能耗、高污染的能源密集型项目违规建设、违规审批，未批先建，
建的行为仍然屡见不鲜?政府的环境管制，公众参与，会对企业的污染行
怎样的影响?公众利益集团。如何以合法方式参与和环境利益相关的政府
环境管治，并对政府的决策行为、管理行为以及能源密集型企业的环境资
行为进行有效监督?这些都是我国推进经济，社会与环境全面协调发展过
待解决的问题。
7．2相关研究回顾
“清洁的环境”可以被看作是一种公共物品，污染则可被视为一种“公害”。根
1能源常集犁产业足典型的存存环境负外部效f衄的产业，能源带集型产业普遍技术爱求高，规模效益大的
特征，使得能源密集型企业作为具有自然垄断件质的生产者尢疑足一个相对发育程度商的利益集团。
卫环办[20081 95哆义件提H{的产能过剩、重复建没的行业有钢铁、水泥、·F板玻璃、煤化rT、多品砖等。
3‘j能源密集型企业新项目建设和今后生产过程中利益相关的民众。
100
浙江大学博十学位论文环境保护和叮持续发展
据公共经济学理论，仅仅依靠市场力量不足以使资源在公共物品和私人品
(Private goods)之间实现最优配置，非排他性会直接导致配置资源的价格机制
失去作用。公共利益理论认为政府行为可以提高资源配置效率，政府规制可以弥
丰I、市场在环境保护方面的不足。
外部性是环境经济学中最基础的概念。现实生活中，排他性常常是不彻底的，
外部性广泛存在。许多外部效应得到容忍，且不阻碍自愿的交易活动(Kasper and
Streit，1998)。然而，环境问题包括大气污染、酸雨、饮用水污染、臭氧层的破
坏和全球变暖，则绝非小事。以工厂污染为例，由于排污者不必承担污染的外部
成本，通过边际成本法则(边际私人成本等于价格)确定的产量，比把污染的外
部成本计算在内时高。因而产生负外部性的产业的产量，比社会最优状态下要高，
而产生正外部性的产业的产量，比社会最优状态下要低(Pigo，1920)。公共利
益理论一直以正统的理论在环境规制中居统治地位，在“政府除了一般性的“公共
利益之外，不追求任何个人利益或其他利益”的假设前提下，认为政府可以通过
改善资源配置效率，从而增进社会经济福利。然而公共利益理论忽略了其基本假
定的现实性问题，尤其是与个人性质和规制者行为有关的假定。Downs(1957)
指出经济政策的规范理论对于存在一个将“居民的意愿”纳入社会福利函数的规
制者的假定，在很大程度上忽略了两个现实问题：一是，经济体系不是由难以区
分开来的个人组成的；二是，决策者并不像理论假设的那样无个性特征。
解释政府现实而非理想行为的研究由Downs(1957)， Olson(1965)以及
Buchanan and Tullock(1962)所开创。对于政府的偏好目前存在两种观点：从政
府偏好一致的角度，Samuelson(1954)对公共品的供给作了系统分析；Oates
(1972)从事前分权的角度出发，认为公共品的提供和地方及中央的供给成本相
关；Stiglitz(1978)认为在政府预算一致的情况下，通过采用税收或补贴的方式
可以实现公共品的最优支出。另一种观点则认为政府的偏好不一致。例如，中国
的政府结构包括中央政府和地方政府：从经济发展角度看，中央政府更注重长期
效果，而地方政府则偏好于短期政绩①。汤玉刚(2007)，丁菊红，邓可斌(2008)
分别从不同角度论证了由于不同偏好，地方政府和中央政府的最终决策在公共品
”日前许多地方政府争先恐后的f-N目，特别足一些赢能耗，高投入、高王f=境风险的重化T业项口，如港u
建．砹连带的能源接收站、人型火电、大型石化项目、重型制造项日等，／fi少市、县提⋯GDP增K率爱达到
14％．16％。甚伞更岛，什么项目能快速带动GDP的增长，就．1：什么项目。
浙江大学博}：学位论文环境保护和町持续发腱
供给和经济效率选择上存在差异。
形成于20世纪70年代的利益集团理论，对公共利益理论的假定的现实性提
出了质疑。利益集团理论强调现实中的政府不是公正、全知和全能的，而是由一
系列具有不同结构、动机、利益刺激和不同操作层面的分部门组成。利益集团理
论的核心观点是，具有影响力的利益集团针对规制者的自利动机进行寻租，使规
制者成为被规制者的“俘虏”。利益集团的群体性合作源于群体的共同利益，共同
的利益将个人以正式的或非正式的方式结合在一起，通过向政府施加压力，提出
利益要求。利益集团是个人与政府之间最重要的桥梁，团体之间为了影响公共政
策而进行争斗，从而构成政治大系统。阿瑟·本特利认为社会是集团的复杂组合，
政治行为则是集团利益互动的结果。
环境问题不仅是一种自然现象，也是一种社会现象，环境管制作用的对象主
要是直接造成环境污染或环境损害的行为者，包括企业、社会组织、个人等，其
主要对象则是企业(Stigler，1996)。环境问题中的公众参-9是指公民有权通过
一定的程序或途径，以一定的方式参与一切与环境利益相关的决策行为和管理行
为，并有权对政府的决策、管理以及单位、个人的环境资源利用行为进行监督，
使得各项行为活动符合广大公众的切身利益，且有利于环境保护。企业环境绩效
是企业内部化环境外部性行为的一种表现，"-3企业内部化环境成本，污染排放量
低时，企业取得的环境绩效高，反之亦然(Wang，2002)。许晓明(2004)指出
公众参与行为是一种理性经济行为，公众在对参与的收益和成本进行比较后作出
参-9决策．Stanley and Lasonde(1996)分析了环境信息对公众参-9行为的影响，
认为①'-3环境信息比较容易获取，且不存在同参与行为相联系的原始资本投资
时，环境信息对公众参与有显著的推动作用；②当参与行为对个人而言会产生明
显私人收益时，环境信息对公众参与的作用不显著；③当公众参与存在原始资本
投资并需要一些特殊知识时，环境信息只对部分有关联的群体起作用。
以上研究成果为本文的进一步研究奠定了良好的基础，但同时也存在一些不
足：(1)尽管国内学者大多认识到企业污染是造成我国环境污染的主要原因，但
已有研究多局限于表面现象分析，缺乏对企业污染行为的深层次剖析；(2)政府
环境管制对企业环境绩效产生影响的同时政府环境管制执行力度也受到企业污
染排放水平的影响，关于政府环境管制与企业环境绩效之间互为内生关系的研究
浙江大学博卜学位论文环境保护和町持续发展
并不多。(3)关于公众参与对企业环境绩效影响，政府决策(选择环保还是经济
增长)的因素，利益集团的谈判力量如何左右政府决策，以及各利益集团通过政
治互动，最终俘获政府决策的途径的相关国内外研究都较为缺乏。本文从集团利
益的角度出发，探讨能源密集型企业和公众利益集团之间的博弈行为，分析影响
能源密集型企业决定是否进行新项目投资和相关的环保投入水平的因素，以及能
源密集型企业和公众利益集团的谈判能力如何左右政府决策。
7．3案例分析
7．3．1能源项目的环境风险
能源行业是我国国民经济的支柱产业之一，对国民经济和工业的发展贡献巨
大，随着经济全球化进程的日益加快、中国经济的持续高速健康发展，对能源产
品的需求与日俱增，目前，国内石化能源虽然已取得迅速发展，但其生产能力尚
难以完全满足迅猛增长的市场需要。
然而，能源项目的建设存在很大的环境风险。首先，能源密集型产品的生产
原料、中间体和最终产品大多数具有腐蚀性强、有毒有害、易燃易爆等特性。这
些特性决定了该行业在生产、储存、运输、使用等各环节中潜在的危险性。其次，
由于能源密集型行业明显的规模经济性，为降低单位产品的投资和成本，相关的
生产装置规模日趋大型化；而且能源产品生产过程中产生的“三废”成分复杂、产
量大，产生的废水、废渣、废气对环境造成严重的影响甚至危害"-3地人群的生命
健康。再次，能源密集型产品的生产过程中涉及的工艺过程复杂、工艺条件苛刻，
从原料到最终产品，一般都需要经过许多复杂的工序和加工单元，且生产的工艺
参数前后变化很大，多数反应过程处于低温、负压、高温、高压等苛刻的工艺条
件下，且生产具有高度连续性，前后单元相关性强，任一环节发生故障都将影响
整个生产过程的运行。因此每个新建能源项目的确立要经过十分严格的项目分析
和程序繁复的核准过程。
由于国家政策的偏向，我国新建能源项目逐年递增，目前项目涵盖了PTA、
环氧树脂、PVC，PS，ABS，PC，POM，PMMA等，涉及涂料、橡胶、塑料、
染料、化纤及农药等领域，已建成或正在实施的大型石油化工项目有：扬子BASF、
上海石化／BPAmoco、中海油／Shell、福建炼化／沙特、BASF上海MDI，BAYR、
103
浙江大学博十学位论文环境保护和町持续发展
杜邦、旭化成、宝丽的聚碳酸酷等。能源行业，由于其显著预期收益性、规模经
济型、环境风险性并存的特点，因此能源项目核准和建设中不可避免的存在各个
不同利益偏向的主体之间的博弈过程。
表7．1政府对能源密集型行业监管环节程度示意图
我国目前在能源密集型行业的监管是“重事前的经济性审批，轻事中的社会
性监管”(见表7．1)。政府的管理手段主要靠前置性的项目审批，对事中监管和
事后责任则存在严重的监管漏洞．社会性管理和管制职能的缺位，导致能源密集
型企业在建设和生产过程中产生的环境外部性的治理存在严重问题。由于中国目
前的状况是重要的经济资源配置权一般由地方政府掌握，企业的行为则集中在获
得审批。一旦企业进入，就几乎成了无约束的状态。当前的地方政府政绩考核体
制和项目审批制度，导致地方政府和企业将主要精力放在力争项目方面，这就不
难解释为何不断的重复出现土地管理失控，投资过热，高耗能产业和产品快速增
长，环境恶化等矛盾。
7．3．2厦门PX项目的博弈分析
能源项目预期收益大、环境风险高、技术密集性强、规模经济突出的特点，
决定了其在新建和投产过程中必须经历代表不同利益偏好的主体之问的博弈。一
方面政府出于国家经济发展的需要，对能源项目的建设有一定的政策偏向，同时
企业出于能源项目建成后的高收益的预期，进一步促成了大批新建能源项目的立
项；另一方面由于能源项目的建设及投产过程中会产生巨大的环境污染，增加了
在当地居民的空间风险，对公众造成很大的负外部性，因此在能源项目的新建或
核准过程中经常会有利益集团提出相左的意见。
自2004年2月经国务院批准立项以来，厦门的PX项目①经历了105名政协
。项目介绍：厦门海沧PX项日位十福建省厦门市海沧化T园区，足2006年厦门市引进的由腾尼芦烃(厦f-j)
自。限公·d(腾龙芳烃(厦门)有限公·d足由和英属维尔京群岛注册的富能挡股囱-限公td和华利财务有限公
浙江大学博．E学位论文环境保护和口r持续发展
委员提案建议迁址、媒体曝光跟进、厦门市政府宣布暂停PX工程，厦门市民“上
街散步”，二次环评、公众投票、市民参与政府决策的座谈会，最终福建省政府
和厦门市政府决定顺从民意，停止在厦门海沧区兴建PX项目，将该其迁往漳州
古雷半岛。PX事件的进展一度牵动了大众的眼球。当地公众和翔鹭腾龙集团①围
绕PX项目的产品毒性。，项目选址问题，潜在的环境风险进行了激烈讨论。
厦门的PX项目事件中至少存在三个博弈主体，即地方政府、翔鹭腾龙集团
以及当地公众。奥尔森(Olson，1965)指出利益集团是指在社会生活中，一些
有着某种共同利益要求的社会成员，为了实现共同的目标而组织起来的正式的或
非正式的社会组织。利益集团可以在公民和决策者之间建立起了一种利益传递机
制，为公共政策的制定搜集信息、提供政策选择，在一定程度上起到了政府机构
的助手作用；同时，它也通过各种舆论手段向社会公众传递政府的相关信息，起
到了重要的政府监察员的作用，在一定程度上实现着民主政治。在本案例中，至
少存在两个利益集团，即翔鹭腾龙集团以及当地公众利益集团。，地方政府则主
要考虑的是在国家宏观政策④的指导下，发展本地经济，在提高本地居民福利提
司)共M组建的外商独资企业投资的化T项目。项日采用Axen技术。其土要原孝．}足减胜馏分油和伞馏分杠
脯油，主要产品为邻_二甲苯(OX)16万吨／年、对二甲苯(PX)80万吨／年和苯(BZ)22．8万吨／年等。Px
项日A-地面积约114．74公顷，包括主厂区、热电站、油品专用码头以及公用中心。配食．改施土要包括油品
专用码头，油品罐区，热电站，原水处理和污水处理等。改项日的总投资约为107．8亿元，原奉颅期十2009
年投产。产品将供心翔鹭臼化和腾龙杠化集团位十江苏吴江的PTA装置。
。厦门翔鹭化纤股份有限公叫，位十厦门海沧投资区，注册资奉达19．6亿元．作为足令困最人的外商投资
的化纤企业，自1995年投产以来，翔鹭化纤先后荣获r“伞困环境保护先进企业”、“伞国外商投资企业
前500强”、“福建省名牌产品”、“厦门市商新技术企业”等荣誉称呼。日前足国内聚酯涤纶长丝j}{l纤
行业单线生产能力最人的企业。翔鹭缸化企业(厦门)有限公rij，足经国务院批准成覆的人型外资杠化企业，
滓册资本达2．6亿荚金，占地面积约为52．13公顷。位于厦门市海沧南部T业区，一期项H卡2000年10
月奠基，2002年lO月完T投产，年产90万吨精对苯_二甲酸(简称PTA)，足世界}：最大的PTA单线产能。
公-1拥有配套完善的Px腺料输送管道和自建专用码头。
2Px产品简介：PX足英义p-xylene的简写，中文名足1，4一二甲苯，别名对_二甲苯。PX(对二甲苯)足
一种重要的有机化T原料．用它叮生产精对苯二甲睃(PTA)或对苯-二甲睃_二甲酯(DMT)，PTA或DMT冉和乙
二二醇反戊生成聚对苯二甲睃乙二醇酯(PET)，即聚酯， 进一步加‘T纺丝生产涤纶纤维和轮胎T业用聚酯帘
布。美固疾病预防及控制中心认为：氰f期暴露于(或接触)PX会对人的H艮、鼻、喉造成刺激，K期接触会
影响中枢神绛系统，甚争町能导致死亡。
“利益集团一股具备三个基奉要素：①集团成员具有共州的利益b价值认I叫：②集团成员必须有组织地通过
某种方式进行活动：③利益集团的成员为J，共l叫的利益介入政治过程，影响公共政策的制定。
“政府政策：2006年国家发改委出台』，／PX“十一五”建设项日布局规划》鼓励投资多冗化，支持困自．’j
民营企业合资合作。“-}．～五”期问国家安排丫扬了石化、l：海白化、天津白．化以及鸟鲁术齐“化4个改
建、扩建项H，新增产能超过183万吨／年；安排茂名石化、会陵石化、福建炼化一体化项日、中’街油海南
炼油项目、大化集团搬迁配套项目、厦门腾龙芳烃6个新项H，新增产能约为415万吨／年。
105
浙江大学博卜学位论文环境保护和n件亍续发展
高的同时，实现财政收入①的增长。表6．1和表6．2，分别表述了厦门的PX事件
的发展历程，翔鹭腾龙和公众利益集团的博弈过程，以及公众利益集团集体行动
的对政府决策产生的影响。
表7．2厦门PX事件历程概要
时间事件回顾
2004．2 厦门海沧PX项目获国务院批准立项
2005．7 厦门海沧PX项目通过国家环保总局的环境评审
2006．7 厦门海沧PX项目经国家发展改革委审批通过
2007．3
以国家院士赵玉芬教授为代表的105个政协委员联名提交“关于厦门海
沧PX项目迁址建议的议案”，对PX项目的选址与安全隐患表示质疑，
两会期间
后媒体跟进报道．
厦门市环保局与PX项目投资方翔鹭集团分别在《厦门晚报》及翔鹭集
2007．5．28
团网站发文，全面介绍PX项目．
厦门市政府宣布缓建PX项目，并且委托新的权威环评机构在原有的基
2007．5．30
础上扩大环境评审的范围，对整个化工区进行区域性的规划环评。
2007．6．1 6000余名厦门市民走上街头以“散步”的形式诉诸民意
2007．6．12 环保总局组织专家针对PX项目对厦门市进行全区域规划的环评。
2007．12．5 厦门市政府公布海沧地区的环评结果，进入为期十天的公众参与阶段
2007．12．12 翔鹭集团发表致厦门市民公开信
12．13一12．14 100名市民代表参加厦门市政府的海沧南部环评座谈会．
2007．12．18 福建省政府和厦门市政府已决定将该项目迁建漳州市古雷半岛
资料来源：根据中国能源网：http：／／www．china5e．com／sgecial，本研究整理。
地方政府的基础性资源是决策权，这种决策权使得社会福利可以在不同的人
和利益集团之间进行转移。李猛等(2010)通过对中国经济波动冲击源进行完整
‘政府收益：PX、PTA到聚酯化纤垂直整合的化纤产业链的形成，带米H大的财政收入，颅期建成投产后将
形成80万吨PX的产能，加}：其它产品，口f望产生800亿兀的年产值，占目前垣门GDP的1／4。此项目还
将为海沧这个全国最大的俞商投资区打造海峡两岸重要自．化基地奠定良好基础。对海沧T业产值的拉动、
T业莺镇的形成以及厦门市和福建省T业产值的拉动，都将起到极大的作用。PX项目还派生的石化加T产
品，形成芳烃系列产业链，0省内淄洲湾石化丁业堆地的烯烃系列产业链形成互补将使福建东南沿海一片
成为我围新兴的石化重镇。
106
浙江大学博卜学位论文环境保护和可持续发展
的分解，表明，中国经济波动有大约30％来自于地方政府冲击，并且表现出跨时
性差异和地域性差异，财税激励和政治晋升激励对地方政府的短期化行为影响显
著。对于公共决策的偏好来自于理性经济人的自利动机，因此地方政府也可以通
过选择行为来谋求自身效用的最大化。
随着政治民主化的发展，近年来，不断涌现各种不同利益取向的利益集团①，
活跃于政治、社会、经济，文化领域。利益集团可以通过向政治家或政府决策机
构(公共决策的供给者)提供各种影响和左右公共政策的决策信息，为本利益集
团或个人牟取最大利益。因此任何有效的联合都有可能会使具有不同的政策偏向
的利益集团，通过政治程序来获得偏好的公共决策。
在本案例中翔鹭腾龙集团无疑是一种特殊获利者集团，即麦克库宾斯
(McCubbins，1999)认为的强大的产业集团。利益集团理论认为政治家、行政
人员和产业集团之间会形成了一个操纵政府政策倾向或政策偏好的稳定的“铁三
角”联盟(iron triangle)：即政治家、管制机构和靠政府得到好处的产业集团互相
纠缠在一起的联盟。因为这样的结果对他们都带来了好处，在这个“铁三角”关系
中，国会议员批准议案或项目，行政机构和监管机构管理和执行议案或项目，产
业集团从偏好的公共决策中获利。这个“铁三角”关系在运转过程中，会进一步构
成和编织一种庞大的“政策网络，进而制订出一个又一个有利于产业集团的政府
决策。Bradley(2003)指出政府同样存在政策偏好，政府管制就是出于其私益
的考虑，能源产业的监管更反映了政府官员和利益集团的寻租行为，因此能源产
业的监管有时会造成社会总体福利的减少。Mitnick(1980)从一个更为极端的
角度看，受到管制的企业是一些表现不佳的企业，而政府事实上早被那些表现好
的企业所“俘获”，政府的政策导向正是反映了那些好的企业的利益诉求。
”中固日前的利益集团大致町以分为以下pU种：包括}}：会底层集团、利益相对受损肯集团、普通扶益占‘集团
以及特殊扶利嚣集团。
107
浙江大学博十学位论文环境保护和可持续发展
表7-3翔鹭腾龙和公众利益集团的博弈过程
建成后，腾龙芳烃的工业产值将达到400亿元以上。翔鹭集团每年将形成
翔鹭80万吨PX的产能，加上其它产品，可望产生800亿元的年产值，80万吨
项腾龙的PX厂原料支持年产270万吨的PTA(精对苯二甲酸)生产线，270万吨
目的PTA支持80万吨的聚酯化纤生产，形成一条石化产业垂直整合带。
收截止2007年11月，厦门市财政收入已超300亿元，而PX项目年均上缴
益公众
增值税金和附加是4．74亿元，项目直接安排就业人数为600人，环保投资
利益
是5．2亿元，占总投资4．31％，但尽管投资巨大，工程环保的年净效益却为
集团
-3902万元．
PX 翔鹭
根据科学文献：PX属于低毒类，危险标记为：7(易燃液体)，和汽油是一
产腾龙
个危险等级。密度比水小(相对水的密度为0．86)，不溶于水，易挥发，对
品
呼吸系统及神经中枢有一定的刺激作用。
毒公众流传短信：翔鹭集团合资已在海沧区动工投资(苯)项目，这种巨毒化工
性利益品一旦生产，意味着厦门全岛放了一颗原子弹，厦门人民以后的生活将在
集团白血病、畸形儿中度过(据新华网)．
该项目建设符合我国Ⅸ当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》，
其建设规模也不在((当前部分行业制止低水平重复建设目录》限制和禁止
选
翔鹭范围。该项目的建设符合“十五”规划对我国化学工业和产业政策的要求，
址
腾龙厂址设在经国务院批准的海沧投资区的南部工业园。该工业区规划为石化
问
产业区。选址符合《厦门市城市发展总体规划1995--2010》，码头选址也
题
符合厦门港12用地和发展规划。
公众政协“一号提案’，．选址过近，国际惯例是类似项目距离城市一般在70公里，
利益中国一般20公里，而海沧PX项目距离厦门主城区最近仅仅7公里，为国
集团际最近的记录等。
海沧PX项目采用世界先进的工艺专利技术，环保投入高，安全、稳定、
可靠性高。该项目的环保总投资高达16．88亿元，约占总投资的15．63％，
翔鹭
主要用于污染监测、控制、防止环境污染事故的应急设施、环境保护的生
产装置以及附属设施等。厦门PX项目的环保要求是国家法定排放标准的
腾龙
一半比国内的其它项目更为严格。环评要求的废水排放为三级，厦门PX
环
项目的设计是一级标准排放；S02排放浓度的设计标准则是国家环评要求
境
的1／2。
风
该项目中心地区距离厦门市中心和鼓浪屿(国家级风景名胜区)均仅有7
险
公里，距离厦门外国语学校(大部分为寄宿生)和北师大厦门海沧附属学
公众
校仅4公里．项目半径5公里范围内的居住人口达10万以上，居民区与厂
利益
区的最近距离不足1．5公里．半径10公里的范围内，覆盖了九龙江河口区
的大部分，整个厦门西海海域和l／5的厦门本岛。改项目的专用码头，位
集团
于厦门海洋珍稀物种国家级自然保护区，该保护区的珍惜物种包括文昌鱼、
白鹭、中华白海豚等国家级保护动物。区域内的居民和惜有动植物将受到
巨大的潜在环境风险考验。
浙江大学博}：学位论文环境保护和可持续发展
《厦门市城市总体规划(1995．2010)))及《厦门市城市总体规划(2004．2020)》
环
一次
均考虑海沧南部工业区具有港口依托等区位优势，决策发展以石化为主导
产业。环评报告中认为在厦门市发展石化工业的战略下，从区位、土地利
评
环评
用、临港条件以及风向等条件看，在海沧南部地区适宜于石化产业的发展，
报因此“海沧南部发展石化工业区具备区位优势，环境的影响基本可以接受”。
告厦门PX项目的环境风险在可接受的程度，然而海沧区南部空间剿、，区
二次
域的空间布局存在冲突。厦门市在海沧区南部的规划应该在“城市次中心”
环评
与“石化工业区”之间明确一个首要的发展方向。
资料来源：根据中国能源网厦门PX事件专题和新华社报道，本研究整理．
厦门PX事件案例中，公众利益集团是作为一种潜在的利益集团而存在。，
这样的集团，成员可能很多也可能较少，也可能没有组织起来，没有自己的组织
机构，无疑是一种弱势利益群体。正如奥尔森认为的那样，多数情况下潜在利益
集团是“被遗忘的集团”和“忍气吞声的集团”，但是如果潜在利益集团的不满随着
时间的发展不断增强，这种不满就有可能出现质变。此时潜在利益集团就有可能
组织起来并采取激进的政治行动，例如本案例的6000余名厦门市民走上街头以
“散步”形式诉诸民意的集体行为。这种激进的政治行动具有很大的传染性，从而
引发其他利益集团参与的连锁反应，最终实现具有相同政策偏好的社会公众的利
益诉求。
7．4利益集团、政治互动的博弈模型
本文设定的博弈模型涉及的利益主体包括：能源密集型企业、政府部门，公
众利益集团。政府部门的战略空间是选择核准通过能源密集型企业的新项目建
设，以促进当地经济增长，或者不核准能源密集型企业的新项目建设以保护当地
环境；能源密集型企业的战略空间是选择新项目的建设或者放弃新项目的建设；
公众利益集团通过各种集体行动，实现政治互动，影响能源密集型企业和政府部
门的支付，最终对选择经济增长还是环境保护的决策产生影响。在这些利益主体
中，能源密集型企业作为大型的集团企业无疑是一个相对发育程度高的利益主
体。公众利益集团则是作为普通民众的弱势利益诉求者。政府充当了调控者的角
色，但是地方政府为了维护自身特殊利益是一个有政策偏向的主体。
“谱在利益集团，足指那些没有证式组织起来的公众利益群体。目前的相关的利益集团理论研究很少涉及到
潜在利益集团的研究，更缺乏对不I州政治体制下利益集团影响的比较分析。大部分两方学者认为潜n：利益
集团没有政治影响力，㈨此“j理论分析中，1i需要考虑潜nj利益集团的影响。虽然有个别学肯ni酱作中也提
到r潜柏!利益集团的a，能影响，但很少自．对潜柏!利益集团影响的正式分析。防I此，从利益集团税角进行的
理论研究，通常仅仅分析那砦自．正式组织、红政府部门脊记注册的利益集团。
109
浙江大学博t：学位论文环境保护和町持续发展
7．4．1经济增长优先
情形l：政府选择经济增长，能源密集型企业新建项目被核准
能源密集型企业：企业效用U表示，．厂表示企业达到一定的生产规模而投
入的要素(包括固定投入和可变投入)，f代表政府对企业征税的税率，Y代表
企业的产出，由于能源项目一般会对公众福利造成影响，因此企业在项目建设时
需要通过额外的投入来改善因此带来的负外部性(环境保护、政治游说投入等)，
用E表示这部分投入；另外我们用参数C表示新项目建设给企业带来的一个额
外的效用损失(公众对企业形象的负面评价等)。能源企业一般具有高度资本密
集和技术密集的特点，规模效应显著，因此我们有理由假定企业的产出仅与其规
模和生产的技术水平有关：
Y=h／nf
MaxUl=(1一r)，，一／一E‘C
企业的目标函数定义为：
sj．Y=hj嘭
政府部门：政府效用V由三部分组成：来自企业的税收收入(rY)，由于
企业因新项目建设改善公众福利的额外投入E(例如企业为新的能源项目增加的
环保设施投入和环境治理支出，以及和新项目相关的基础设施建设等方面的投
入)，核准通过存在潜在环境风险的新项目而招致部分公众不满带来的负的政治
收益C(为了模型求解的方便我们假定公众对企业和政府的负效应相同)因此，
政府的目标函数可以表示为：
MaxVl=rY+E—C
S1．Y=hlnf
7．4．2环境保护优先
情形2：政府选择保护环境，能源密集型企业新建项目未能核准通过
能源密集型企业的目标函数和约束条件为：
MoxU2=0(1-r)Y—f
浙江大学博。卜学位论文环境保护和口J持续发展
sJ．Y=hlnf
∥<I
口表示由于项目取消给企业带来的产出效率的损失政府的效用为：一是来自
企业的税收收入；二是否决存在潜在环境负外部性的新项目得到的来自公众的政
治收益，为了模型设计的方便，我们将企业因为未通过项目核准而损失的收益定
义为政府得到的来自于公众的政治收益。因此政府的目标函数可以定义为：
M以xV2=(1一o)y+OrY
s，．Y=hInf
0<l
求解两种情况下企业的最优固定投XAc-Y-(分别用彳能源项目核准通过，石
能源项目未能核准)，得到：
石=(1一r)h>石=0(1一r)h(0<1)
7．4．3博弈决策分析
公众参与指公民有权通过一定的程序或途径，以一定的方式参与一切-9环境
利益相关的决策活动和环境管理，并有权对政府的决策行为、管理行为以及单位、
个人的环境资源利用行为进行监督．郗小林等(1998)认为公众参与程度很低是
造成环境问题严重的重要原因，而公众参与积极性不高是因为公众参与观念较为
薄弱，表现出对政府的高度依赖性；并且，长期以来政府为公众包办一切，经常
不重视公众意见，不鼓励和支持公众自发的、正当的环境保护行为，使公众在面
对一些造成和纵容严重污染环境的企业和地方政府这样强大的组织时，处于无能
为力的地位，更强化了公众参与的消极态度。
公众利益集团有组织地通过某种方式进行活动，为共同的利益介入政治过
程，这样作为弱势团体的公众利益集团就具有了一定的谈判力量，与能源密集型
企业相抗衡，进而影响公共政策的制定。博弈模型可以表示为：
Max N=In(UI—U2)+(1一口)In(巧一匕)
浙江大学博十学位论文环境保护和可持续发展
N表示纳什积，0【和1-a分别表示能源密集型企业和公众利益集团左右政府
决策的谈判能力，uI、Vl表示新项目核准通过时能源密集型企业和政府的最大
效用水平；U2、V2表示新项目未能通过核准时企业和政府的最大效用水平。模
型设定企业和政府都符合理性人假定，因此，当新项目审批通过时，必定符合以
下两个条件：
UI=(1一r)I—Z—E—cfu2
K=rr,+E—C：，％
经过整理，上述条件可转化为：
4=‘一彳一2C一％一心
4=‘一彳一2CⅨ一石
向[一hlO-(1一口)(1一f)】一2C>0
A2代表了谈判双方在新项目的决策中可以获得的收益。对A2求偏导数得到下列
结论：
—幽dA了2：一InO一(1一秒)(1一f)>0 、一
华：乃(1一功(1一f)>0
df
—dA2：1一鱼一f>0
dO 67
通过博弈模型分析，我们发现h(能源密集型企业生产过程中运用的技术水
平)，p(能源密集型企业的效率损失程度函)，r(政府对能源密集型企业征税
的税率)，口(能源密集行企业和公众利益集团左右政府决策的谈判能力)，都会
最终影响政府决策的结果。
“由十能源密集型企业的新项日遭到龠决会导敛该企业的效率损失，冈此红奉博弈模型中我们假定J，
(0<o<1)，圳此卜0>0必定成以。
112
浙江大学博士学位论文环境保护和町持续发展
考虑新项目在政府核准通过的情况下，各特定利益集团(能源密集型企业和
公众利益集团)的政治谈判力量对社会公共物品提供量的影响。用变量E(企业
愿意接受的提高公众福利的额外投入和公众希望得到的收益之间的权衡)来考
察。E表示为：
E=4一口A2
_dE：一(X一石一2C—U2一％)<0
l<0，口<1／2
舢琳黼碍孙面dE__l+2口仨-帅0,a=州l／主
我们可以清楚地看到，公共政策过程中可能存在的一种行为取向是各种利益
集团在政策过程中的影响和交易行为。政府决定是否进行新项目的兴建，事实上
是不同政策取向的利益集团(公众利益集团和能源企业)之间的博弈。能源密集
型企业和公众利益集团的谈判能力，最终会影响政府决策的结果。。
7．5影响公共决策的因素
公共政策的制定过程实际上是各种利益集团争取影响公共政策的过程，公共
政策是各种利益集团竞争所造成的均衡，而该均衡取决于各个利益集团的相互影
响力，集团压力成为政策系统均衡态的唯一决定因素，公共政策随着影响力格局
的变化而变化。
首先，考察警：一／nO一(1一臼)(1一f)>0，能源密集型企业在生产过程中运用
d，z
的技术越先进，新项目就越容易被核准。技术水平越先进，越符合中央政府产业
规划中对于高能耗行业技术标准的规定，同时企业的产出效率越高，新项目建设
带来的收益增加额就越高，对于增加地方政府的财政收入的贡献越大，能源密集
型企业的政治决策的影响力也越大，新项目越容易得到政府的青睐，通过核准越
容易。
‘。公众利益集团(反对新项日建改)通过各种f．段例如投票、个人关系、，fil叫公开程度的舆论{惰督等，来
改，叟企业的额外投入E和额外的效用损失C。以及政府的政治收益(新项目通过则为E，俞决为(卜o)Y)．
和政府的政治损失C．公众利益集团通过影响政府和企业的效用，最终实现对决策的影响。
浙江大学博十学位论文环境保护和n，持续发展
其次，竿=hO一∽(1一r)>0表明税率越高，地方政府会越倾向于通过企业的
df
能源项目。一方面由于目前地方政府政绩考核一般都和当地的经济总量，经济增
长率，政府的财政收入挂钩，因此税率的高低会通过影响政府的财政收益，最终
影响政府决策。例如，如果地方政府受法律所限，需利用资本税来为各种地方公
共用品融资，而且环境质量没有被纳入地方官员的业绩考核指标中，那么就可能
不但资本税率是正的，而且地方官员还可能会选择超出社会最优的过量污染水
平。同样地，如果地方公共部门由尼斯卡宁(Niskanen)类型的官僚掌控，他们
将选择过松的环境标准以吸引资本，以扩大地方税基和公共收入。另一方面通过
博弈模型的结论，我们也发现，虽然税收会减少企业的收益，但是当新建项目的
预期收益有足够的吸引力时①，企业还是会愿意倾向于接受高税率。
考虑公众利益集团的谈判能力对项目决策的影响。利益集团理论意识到了拥
有共同利益和价值的个人群体的存在，并且从某种程度上说，它把政府行为看作
是对这些群体压力的反映，在此模型中，我们设定的公众利益集团是指因新项目
存在潜在环境风险而反对项目建设的社会公众或当地居民。由于假定了企业会因
新项目遭到否决而导致效率损失，而这部分的效率损失代表了政府的政治收益，
即公众利益集团的政治谈判力量，公众利益集团可以通过各种手段例如投票、个
人关系、不同公开程度的舆论监督对政府的决策产生影响。我们用(1-O)来衡
量公众利益集团的政治谈判力量，通过微分警：l一要一r>0的考察，我们发现
at∥ ∥
随着1．0的增加，能源密集型企业的新项目收益随之减少，项目被核准的概率也
降低，表明公众利益集团的政治谈判力量越大，越有可能影响政府对存在潜在环
境风险的新项目的决策。
新项目决策中，能源密集型企业和公众利益集团的谈判能力差异，会对最终
的政府决策结果产生不同的影响。政府决策实际上被各种利益群体所“俘获”，并
且被迫采取有利于这些特定群体的立场和决策。首先，能源密集型企业的谈判能
力越强，公众得到的因项目建设企业提高公众福利的环保和基础设施建设的投入
越少，公众利益集团的谈判能力越强，公众得到的因新建项目得到的提高公众福
利的额外投入越多。其次，如果企业的谈判能力比公众利益集团强，那么企业会
随新项目的负外部性导致的效用损失的增多，而更愿意增加额外投入，来实现项
‘o只要能保iF效用(ul>u2)mJ，能源密集型企业愿意接受，盘税率，以实现新项日能通过政府审批的目的。
114
浙江大学博}j学位论文环境保护和可持续发展
目政府决策的通过。如果企业的谈判能力和公众利益集团一样，那么项目对企业
带来的因公众对企业的负面评价导致的效应损失的变化，不会改变企业在改善公
众福利的努力程度。最后，如果公众利益集团的谈判能力高于企业，企业如果预
期到公众的反对呼声将增强时，将倾向于减少企业的前期投入，降低沉没成本，
甚至放弃新建项目。
通过对厦门PX事件的分析和博弈模型的研究表明，目前，中国利益集团的
发展极不平衡，代表弱势群体的集团比较薄弱。贺大兴(2011)指出，平等的社
会结构有助于政府作出中性的选择，即政府在社会群体之间不存在特定的长期偏
好，中性政府更可能将资源分配给生产力高的社会群体，实现资源的最优配置，
从而促进经济增长。由于目前我国的公众利益集团所占资源有限，缺乏合法的利
益诉求途径；且公众利益集团的组织结构和职能角色不够成熟，这些都阻碍了公
众利益集团在政策参与过程中的效益和效率的发挥。因此公众利益集团必须通过
集团内部的知识精英，利用其智力优势，合理利用本集团所占有的政治资源，实
现其对社会利益的诉求。并且通过各种渠道从政府获取足够的信息，将之传递给
社会公众，成为公共政策与公民的连接纽带，也使社会公众能够在信息对称的基
础上提出自己的利益诉求。
表7．4公众利益集团参与政治的有效途径
政治互动具体途径
通过利益代言人特殊的政治精英身份(政协委员或人大代表等)向主
委托参与
管部门提案、进行行政诉讼、参加听证会等
通过集团内部的知识精英利用其智力优势，利用本集团所占有的政治
镭如参与
资源，对社会利益诉求进行整合。
利益集团可以利用其广阔的覆盖面，建立庞大的社会信息支持网络，
信息参与
建立双向信息服务系统。
公益性的利益集团可以通过提供一定的物质资助给传媒，用以宣传本
舆论参与
集团的理念。
公共政策一经形成并不总能得到符合“双效原则”的执行，利益集团可
执行参与
以对行政官僚的政策执行起到监督和反馈作用．
汪丁丁(2008)提出，群体维权需要协调信号，才可能将个体意志集聚为政
治影响力，有了协调信号(奥尔森“选择性激励”)这一激励，将诱致少数恰当的
浙江大学博十学位论文环境保护和叮持续发展
人将自己的企业家(政治家)能力投入于弱势群体的权利诉求，将他们的诉求以
恰当的方式表达出来，成为政治的诉求。弱势利益集团可以选择①委托参与，②
智力参与，③信息参与，④舆论参与和⑤执行参与等路径，以合法身份参与政策
制定过程，真实地将其成员的利益诉求传递到政策过程，使各利益集团的利益诉
求得以体现。
转型期间，中国利益集团问的力量不均衡已经非常突出，既然我们无法在体
制内消除利益集团，那么就有必要妥善地利用和控制利益集团。政府应当分析各
利益集团的具体利益诉求，主动建构与弱势利益集团沟通的平台，早日实现弱势
集团的利益问题进入政策议程，降低公共政策的风险，缓解社会矛盾。
7．6本章小结
中国长期以来的粗放型经济增长方式，导致部分行业产能过剩，能源浪费严
重，环境污染恶化，公众身体健康受到威胁，环境问题越来越引起各级政府和社
会的重视。一些地方政府增长第一，环保第二的偏好，使中央政府提出的“科学
发展观”、“环境友好”、“建设节约型社会”等可持续发展的理念难以落实。由于
地方政府存在政策偏好，因此对于化石、化工、钢铁、煤电等高投入、高产值的
能源密集型项目就会出现市场机制失灵，政府政策被相关利益集团“俘获”的情
况。本文从利益集团的角度出发，通过厦门PX项目的案例研究以及能源密集型
企业和公众利益集团之间的博弈模型的分析，探讨政府环境管制、公众参与对能
源密集型企业污染行为的影响，分析影响能源密集型企业决定是否进行新项目投
资和相关的环保投入水平的因素，以及能源密集型企业和公众利益集团的谈判能
力如何左右政府决策。本文的主要结论有：
(1)能源密集型企业在生产过程中运用的技术越先进，新项目就越容易被
核准。技术水平越先进，同时企业的产出效率越高，新项目建设带来的收益增加
额就越高，对于增加地方政府的财政收入的贡献就越大，因此能源密集型企业的
政治影响力也就越大，新项目越容易得到地方政府的青睐，越容易被核准。
(2)对于能源密集型企业所征收的税率越高，地方政府会越倾向于通过存
在潜在环境风险的能源项目。由于政府政绩考核一般都和当地的经济总量，经济
增长率，政府的财政收入挂钩，因此税率的高低会通过影响政府的财政收益，最
终影响政府决策。但是另一方面，本文的博弈模型的结论同时指出，虽然高税率
116
浙江大学博t学位论文环境保护和町持续发展
会减少能源密集型企业的收益，但是当新项目的预期收益较大时，能源密集型企
业还是会倾向于接受高税率。
(3)公众利益集团的集体谈判能力(影响力)越大，越有可能影响政府对
存在潜在环境风险的能源密集型项目的决策。运用各种合法途径，通过弱势集团
内部的知识精英，充分运用公众集团所占有的政治资源，增强公众利益集团的政
治影响力，可以实现其对社会利益的诉求．
经典的经济学理论认为市场可以有效地配置资源，但是由于外部性的存在，
市场吸引人的效率消失了，在环境保护这个问题上表现尤为突出。公共经济学理
论指出政府必须承担起保护环境和市场监管的职责。但是，强大的利益集团可以
“俘获”政府的决策，因此市场失灵和错误的政府管制导致的政府失灵才是造成环
境污染问题的最终根源。针对如何落实政府相关部门的环境监管和目标责任制，
如何引导企业贯彻清洁生产、循环经济、低碳经济的发展理念，正确处理经济建
设和环境保护的关系，实现以环境保护优化经济增长等问题，本文提出以下的政
策建议。
对于政府部门，首先，在政府监管机构的设置上，必须理顺中央和地方的关
系，实现地方和中央目标的一致性；建立正确的地方政绩考核指标体系，地方政
绩考核指标要以具体的经济社会发展目标为载体。其次，政府管理的重点，应由
事前的经济性监管为主转向社会性监管(节能、环保、安全)为主。通过严格执
法、征税或补贴等形式，使产生负外部效应的经济主体足额付费，用于治理污染
和环境保护，严格按照循环经济和发展清洁生产的原则，最大限度提高资源、能
源的利用率，减少能耗、物耗，降低污染物排放水平。
对于能源密集型企业，由于其项目一般都存在较大的潜在环境风险，因此必
须严格按照国家有关部门的要求，控制无组织排放和恶臭物质排放源，配套烟气
脱硫除尘装置，配套生化污水处理设施，确保各类废气、废水等污染物达到排放
标准；对高噪声源采取隔声、消声等降噪措施；对固体废物实施分类处理、处置，
做到资源化、减量化和无害化；制订事故防范的应急预案，设置连锁控制和自动
报警系统，采用安全可靠的工艺、装置；强化物料气密性控制，设置污水事故排
放池，杜绝跑、冒、滴、漏的现象；保证项目在建设过程乃至未来投产后的安全
管理、环境保护等各方面的可靠性。
浙江大学博I：学位论文环境保护和b，持续发展
由于税收对企业和政府的行为均有有很大影响，因此在不扭曲其他市场机制
和利益分配的前提下，一定程度上提高税收，不仅可以增加地方政府的财政收入，
而且可以有效的促进能源密集型企业按照环境保护和产业发展的相关政策提升
企业的技术水平。中国现有的财税制度对环境考虑的很不够，因此可以在现有财
税制度的改革中考虑环境因素，使用环境税收或能源税收来促进污染的消减，在
已有的文献研究中考虑环境因素的思路被称为“绿色税制改革①’’，涉及的具体做
法包括：消减现行的扭曲性税收、调整现行的税收制度和引入新的环境税种。
对于公众利益集团，要积极通过各种合法的途径参与政府政策的制定过程。
例如利益集团可以通过其利益代言人特殊的政治精英的身份(政协委员或人大代
表等)向主管部门(领导)或人大(政协)提案，发表利益集团的意见；利用公众利益
集团广阔的覆盖面，建立社会支持网络。一方面将社会信息资源输入公共政策的
决策过程中，减少公共政策制定中的有限理性，促进政策制定的科学化。另一方
面，公众利益集团也可以通过相关渠道从政府获取信息，将之传递给社会公众，
使社会公众可以在信息对称的基础上提出合理的利益诉求。
”绿色税收，足指一切‘j自然资源利用及环境、生态保护相关的税收．包括资源税、消费税、污染排放税、污
染产品税以及皋十资源节约‘j环境保护考虑的税收差别政策。
118
浙江大学博卜学位论文研究结论和展耀
8研究结论和展望
能源的生产和消费涉及到社会经济发展水平、能源政策、人文意识等各个方
面，是一个极为复杂的系统。化石能源的消耗和能源密集型产业的发展导致的环
境污染问题，越来越接近中国环境的承受极限，如何解决中国能源短缺和环境污
染问题，促进经济、能源、环境的协调发展，成为中国亟待解决的问题。可再生
能源作为在自然界中不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的能源，具有对
环境无害或危害极小，资源分布广泛，适宜就地开发的特点．在不可再生能源的
供给日趋紧张的背景下，大规模推广和应用可再生能源已成为世界各国未来能源
战略中的重要组成部分。本论文以实现我国宏观经济的节能、环保、可持续发展
为目标，从保障能源安全、粮食安全和环境安全的角度，对可再生能源和能源密
集型产业的发展等方面，进行研究。主要内容包括：
(1)基于中国能源产业的特点，本文在已有研究成果的基础上，构建一个
存在水平创新和能源约束的内生增长模型，通过对模型的最优均衡分析，给出了
平衡增长路径下的经济增长率和关键性经济变量——技术进步、可再生能源、不
可再生能源对经济长期可持续增长的影响和作用机制，本文的结论发现经济增长
的动力来源不完全依赖于资本的积累和劳动力的投入，水平创新，增加研发部门
的人力资本的配置，加强可再生能源的应用，同样可以促进经济的增长；并且本
文的模型结论表明能源消耗的增长率和经济增长率是不一致的，即能源效率会随
着各变量的变动而变动，不可再生能源，可再生能源，对能源消耗和能源强度的
影响是不同的。这一结论不同与以往将能源纳入分析范畴的增长模型。本文进一
步在平衡增长路径上，探讨了产业结构、能源替代，人力资本的配置对经济增长
和能源效率的影响，本文的研究结论表明：①产业结构趋同状况越严重，越不利
于能源强度的改善，对经济增长的负向效应越明显，因此改善我国的经济结构，
促进产业升级，是提高我国的能源效率，实现经济持续健康发展的有效途径；②
当可再生能源的价格具有竞争力时，可再生能源对于不可再生能源的替代不仅有
助于能源消费结构的改善，并且可以促进能源效率水平和经济增长率的提高；③
人力资本配置对经济增长的影响依赖于消费跨期替代弹性的大小，当消费的跨期
替代弹性小于l时，提高研发部门的人力资本配置，对经济增长具有促进作用；
当消费的跨期替代弹性大于1时，提高生产部门的人力资本配置，对经济增长具
浙江大学博上学位论文研究结论和腱单
有促进作用。
本文的理论模型仅考虑了主要影响因素，并不能把所有的影响因素都考虑进
去，如未来的技术变化、政策变化等不确定因素，这是今后需要进一步研究的问
题。对于可再生能源的实证研究，本文利用中国历年来的可再生能源消费、化石
能源消费数据对能源和经济增长的相互影响进行了实证分析，但是由于我国可再
生能源消费的省级数据的缺失，本研究仅对全中国历年可再生能源的时间序列数
据进行了检验，未能从省际面板数据的角度进行考察，这也是未来有待拓展的部
分。
(2)运用协整理论，利用中国1978．2009年间的时间序列数据，研究不可
再生能源、可再生能源、生产性劳动力投入、资本存量、科研投入和实际GDP
之间的关系，结果表明上述各变量和经济增长之间存在协整关系，且科研投入，
资本存量、生产性劳动力、能源消耗对经济增长均有正的贡献；可再生能源相对
于不可再生能源对经济增长的影响较弱．进一步建立以Var模型为基础的误差修
正模型，并进行格兰杰因果关系检验，检验结果表明不可再生能源和实际GDP
之间存在短期双向格兰杰因果关系，即不可再生能源消费的增长率变化会通过生
产活动导致产出增长率的变化，同时经济的增长也会进一步带动能源的消耗；可
再生能源和实际GDP之间存在实际GDP到可再生能源的单向格兰杰因果关系，
表明我国的可再生能源产业主要还是依靠政府的非市场受到推动，可再生能源产
业发展的良性循环还未形成。
由于能源消耗和经济增长之间的计量分析，不仅对样本的时间段非常敏感，
而且模型的形式也会对分析结果产生明显影响，经济发展的长期均衡关系是多变
量的，只有当所有的变量都被考虑时，模型的建立才是正确的，否则就会出现对
长期均衡关系的偏离。在未来的研究中，有必要引入更多的关键变量，使计量模
型更接近现实的经济过程。
(3)生物质能源作为可再生能源中重要且特殊的一类能源，研究其开发利用
对经济增长和农业生产的影响具有重要的理论和现实意义。已有的关于生物质能
源的研究，多数停留在对其开发利用现状的描述性分析，很少有文献从理论模型
的角度研究生物质能的发展。本文通过构建内生增长模型，单独考察了可再生能
源中的生物质能产业的发展对粮食安全、农业生产、经济可持续发展的影响。研
浙江大学博卜学位论文研究结论干n胜颦
究发现，生物质能源业对经济增长的影响依赖于能源技术的先进水平，只有当能
源技术和生物质原料转换效率，达到一定程度时，生物质能源的发展才会对经济
的长期增长产生积极影响，即生物质能源业的发展和经济增长之间存在一种U
型关系。本文的理论模型还进一步表明：政府对生物质能源产业的扶持政策，在
短期，虽然有可能对农业发展和经济增长造成一定的不利影响，但是在长期，有
助于改善生产要素的边际生产率，促进资本积累，促进农业的发展，提高经济增
长率。政府加速生物能源的推广和应用，不仅可以缓解经济高速发展和常规能源
供给不足的矛盾，而且可以改善能源消费结构，促进能源效率的提高、减轻环境
压力。在本文的理论模型中，技术水平的提高对经济体系的良性发展有着至关重
要的作用，一方面，技术水平的提高可以通过直接的传导机制促进经济增长，另
一方面，技术水平的提高，有助于促进能源转换效率的改善，进而通过间接的传
导机制促进经济增长。
本文的理论模型，建立于生物质能源可以对传统能源(石油、煤炭、天然气)
完全替代的假设前提下，未考虑生物质能源和传统能源的替代弹性，这都有待未
来对理论模型作进一步的改进。其次本章仅从直观的数据上对粮食安全和我国的
生物质能源产业进行了描述性分析，未能对理论模型作深入的实证研究，这也是
未来努力的方向。
(4)本文从微观主体的层面分析能源密集型企业的环境污染行为、地方经济
增长和政府政策决策的关系。公共政策的制定过程实际上是各种利益集团争取影
响公共政策的过程，公共政策则是各种利益集团竞争所造成的均衡，而该均衡则
取决于各个利益集团的相互影响力。这在能源密集型企业的项目决策中表现的尤
为明显。本文通过对厦门PX项目的案例研究，对能源密集型项目决策过程中的
利益博弈进行了直观的分析，进一步结合中国的实际情况，建立博弈模型，探讨
政府环境管制、公众参与对能源密集型企业的项目决策和污染行为的影响，以及
影响能源密集型企业和公众利益集团左右政府决策的因素。本文的博弈模型结论
表明：①能源密集型项目带来的财政收益越大，政府越偏向于发展当地经济，核
准新建能源密集型项目；②公众利益集团带来的政治收益越大，政府越偏向于保
护当地环境，不核准新建能源密集型项目；③能源密集型企业在生产过程中运用
的技术越先进，越符合中央政府产业规划中对于高耗能行业的技术标准规定，同
论和展颦
共利益
风险的
盾，一
向集约
入和污
议政意
模型进
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态性限
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附录
附录1动态方程特征根的推寻
经济体系的动态调整过程H(f，D，x，z，0)，可以用以下微分方程描述： f=(g，，-gk)f=f(善一1)厂+177-fr／+竺垒塑二半]／
6=(g。．一g。)u=[玉兰二』垄』半+。]u
商gh州x=卜+百l-r／+—≯O-—a)／7厂+O-g)a+x卜
萄"州肛卜等+世掣型托]z
辅乳比=卜害专+丝掣型卜
将式上述各式分别对厂，u，x，z，与求偏导，当经济体在平衡增长路径上运行
时，必有夕：6=主=j=￡y=o成立，且各转换变量均为常数，即厂5素，u‘2量，
V r1
x+=惫√2瓦EZ，岛吗’，得到经济体的动态调整方程蛐√㈣卅。，
J=
a f|可e f．|aU 8 f|溆af／oz 8 f|aLY
80|节8·|eU ao|散80|砚8U|8LY
净x|苕夸x|aU B≮|融8x|琵8x18LY
8z|蓼8i|8U 8j|瓠a≥|觇a z|aLY
8己Y|够8己Y／oU 8 0／ox 8己Y／oz aLY|aLY
当经济体在平衡增长路径上运行时，厂，u’，z‘，x‘为常数，结合以上各式的特
＼．
最，雅克比矩阵，，又可以表示为：
3=
(善一1)f’
(孝一OIO)v‘
0
O
O
0 O O
0 O O
x工’z z‘0
0 z’0
0 0
1-rl
Lr’
yrl
令l，一fMl=0，M为5x5的单位矩阵，缶(f=1，．．．，5)为特征根，则有下式成立：
[(纠矿一岛p一岛p一乞p一幺][害乒矢]_o
石=(善一1)f‘<0
厶=u‘>0
乞=x‘>0
厶=z‘>0
f与5一：—塑—‘L‘y，>oV
由此可知，特征根有且仅有一种情况，即一根为负，其余四个特征根为正。
根据动态均衡局部不确定·陛(10cal indetenninacy)的有关文献，本模型中的变量仅
L在调整时被限制必须连续而不能跳跃；由于】，，C，毋，乏均为跳跃变量，
厂：一Y，u：iC， x：拿，z：拿的调整可以不受连续的限制，因此特征根中。
K K Rv R7
的正跟数目等于跳跃变量的数目，存在唯一完全预期均衡解。
o．u。吖。屹
‘
142
＼＼
附录2攻读博士学位期间的主要科研成果
发表的学术论文：
(1)“Information Economy,Technology Change and Energy Efficiency”，ISBN·1 3：
978142，2010年6月，EI检索．
(2)“Alternative Energy,Security Constraints and the Development of Bio·Energy”，
ISBN．13：978142，2010年8月，EI检索．
(3)“Political Interaction，Public Groups and Project Decision—making on
Energy．Intensive Industries”，ISBN：978-l一84626-030-8，20 1 0年4月，ISTP检索．
(4)环境保护、能源替代和经济增长，经济理论与经济管理，2010年第6期，
一级论文。
(5)资源约束、能源替代与可持续发展，浙江大学学报，2010年第4期，一级
论文。
(6)“走出去”金三角地区可再生资源能源开发战略，中国科技投资，2009年第
12期，CSSCI。
(7)经济周期与上市公司资本结构，金融创新与发展国际研讨会论文集，2009
年11月。
(8)浙江经济增长和基础设施投资的实证研究，技术经济，2007年第8期，A
类刊物。
参与的科研项目与课题：
(1)“211工程”三期重点学科建设项目：《西部大开发与区域发展理论创新》。
(2) 国家社科基金项目：《国际经济危机中的外贸策略稳定研究一以汇率协调
的视角》。
(3)国家发展改革委和国家开发银行研究项目：《关于“走出去”利用金三角地区
资源的研究报告》。
(4)国家发展改革委和西部人才开发基金研究项目：《西部地区矿产资源开发与
利用研究》。
(5)浙江大学经济学院与日本亚洲经济研究所合作项目：《义乌、黄岩的产业集
群——中小企业对产业升级的应对》。
(6)浙江中小企业局委托项目：《浙江产业集群的发展和升级》。
(7)浙江龙达集团委托项目：《浙商广场项目建议书》《浙商广场项目计划书》。
(8)杭州市委宣传部委托项目：《杭州创意产业品牌构建研究报告》。
(9)绍兴市委宣传部委托项目：《浙江省绍兴市创新人才发展研究》。
获得的荣誉和奖励：
浙江大学恒逸国际交流奖学金、光华奖学金、一等奖学金、三好研究生；
浙江大学第十一届学术论文报告会一等奖。
能源替代、安全约束和经济增长
作者： 尤卓雅
学位授予单位： 浙江大学
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5. 华小全 中国区域经济协调发展的政策研究[学位论文]2011
6. 王跃梅 农村劳动力外流与粮食安全问题研究[学位论文]2011
7. 张乃亭 农村最低生活保障制度研究[学位论文]2011
8. 余桔云 新中国农村社会养老保险制度变迁与绩效评估[学位论文]2011
9. 白小虎 劳动分工与市场起源——以义乌小商品市场为例[学位论文]2011
10. 余兴 我国现代企业家成长问题研究[学位论文]2011