Finance 金融, 2012, 2, 138-142 http://dx.doi.org/10.12677/fin.2012.23015 Published Online July 2012 (http://www.hanspub.org/journal/fin) Triple Objectives of Optimization Model about Carbon Emission Reduction of Economic Growth and Price Stability* Ruhua Guan1, Jian Guan2# 1Tourism College, Changchun University, Changchun 2Economy College, Jilin University, Changchun Email: {grh480927, #guan9553}@sina.com Received: Jan. 18th, 2012; revised: Feb. 25th, 2012; accepted: Mar. 9th, 2012 Abstract: In 2012, China’s economy will have a steady and rapid development, at the same time, we will achieve the goal of the reductions of carbon emission and the stability of price. The Premier of the State Council Wen Jiabao has clearly put forward the desired targets at the fifth conference of the Eleventh National People’s Congress. How to fulfill these targets? According to the report made by Mr. Wen, the national “12th Five-Year Plan” and the socio-economic development targets made by National Bureau of Statistics in 2012 as well as the recent statistics, this paper will divide the Primary Industry into five industries: agriculture, forestry, animal husbandry, fishery and its services, together with the 17 industries in the Secondary Industry, I will make a more comprehensive optimization and give a threefold objectives of the optimization model. Keywords: Economic Growth; Carbon Intensity; The Price Index; Industrial Restructuring; Mathematical Programming 经济增长碳减排与物价稳定三重目标 的优化模型* 关汝华 1,关 键2# 1长春大学旅游学院,长春 2吉林大学经济学院,长春 Email: {grh480927, #guan9553}@sina.com 收稿日期:2012 年1月18 日;修回日期:2012 年2月25 日;录用日期:2012 年3月9日 摘 要:2012 年我国经济要稳定较快发展,同时要实现碳减排与物价稳定。温家宝总理在十一届全国 人大五次会议上明确提出了预期目标,如何实现这些目标呢?本文根据温总理的报告及国家“十二五” 规划及国家统计局公布的 2012 年社会经济发展预期目标及近年来的统计数据,把第一产业的农、林、 牧、渔及其服务业,第二产业的建筑业、制造业等十七个行业的产值和相关的平均价格指数作为决策 变量,建立了一个线性规划,给出了一个实现经济稳定增长、碳减排和稳定物价的三重目标的优化模 型,对 2012 年产业结构调整的决策,做了定量的优化分析。 关键词:经济增长;碳排放强度;价格指数;产业结构调整;数学规划 *基金项目:吉林大学大学生国家级创新项目,项目编号:2011A201020。 #通讯作者。 Copyright © 2012 Hanspub 138 经济增长碳减排与物价稳定三重目标的优化模型 Copyright © 2012 Hanspub 139 1. 引言 党中央对 2012 年的经济工作做出了部署,确定 了稳中求进的总基调,提出加快转变经济发展方式, 加快自主创新和产业结构优化升级,大力发展战略性 新兴产业,强化节能减排和稳定物价保障民生等一系 列强有力措施。这是中国政府面对国际上复杂多变的 政治经济环境,面对国内经济运行新情况新变化,特 别是面对西方一些人提出的要中国经济“实现零增 长,以减轻气候危机”的论调而做出的英明决策。 国内外专家学者对经济增长与碳减排问题已有 很多研究,文献[1-3]对此问题做了综述,指出多数人 认为二者之间呈正相关关系,即增长就不能减排,减 排就要牺牲增长,也有人认为二者之间是库兹涅茨式 曲线关系,即随着经济的增长碳排放量不断增大,但 增长速度逐渐下降。他们多是根据已有的经济增长、 碳排放等数据做模拟分析或做出曲线图来分析二者 关系,即统计分析,专家们认为碳减排与产业结构有 重要关系[4]。本文则是根据已有的决策变量,如当年 的生产总值、单位产值碳排放量(这体现了一个行业的 生产技术水平、设备水平和人员素质)、价格指数等, 来优化、确定下一年的产业结构调整的最优决策。文 献[3]给出了一个静态的线性规划模型[5],在此基础上, 本文根据国家权威机构公布的更详实的数据,建立了 一个可以实际应用的线性规划,对实现经济稳定较快 发展、碳减排和稳定物价的策略做了优化分析。 2. 研究对象 在国家“十二五”规划中,在国家统计局、国家 工信部等权威机构发布的公告中,对 2012 年经济工 作提出了多项量化指标,温家宝总理在十一届全国人 大五次会议上明确提出了预期目标,即 2012 年国内 生产总值(GDP)增长 7.5%,服务业(第三产业)产值确 定为 22.81万亿元,增长 7.9%(此数据视为常数),2012 年碳强度下降大于 3.5%。上述指标和预期目标在什么 条件下可以实现呢?如何调整产业结构才能保证国 内生产总值稳定较快增长,并实现碳强度下降和物价 稳定呢?这就是本文研究的问题。因为第一产业关系 到国家经济的安全和社会的稳定,而第二产业是我国 经济发展的主要产业和强力支柱,第三产业的产值及 增长率已确定为常数,故本文仅对第一、第二产业做 了详细的分析与优化。第三产业内部各行业,如金融 业、交通业、旅游业、商业及文化教育业等对第三产 业产值、碳排放及物价的影响待另文研究。 3. 研究方法 就上述问题,本文建立了一个数学规划模型,做 了优化分析,即以上述量化指标和预期目标为约束条 件,以 2012 年国内生产总值最大为目标函数,以第 一产业五个行业、第二产业十七个行业等共计 22 个 行业 2012 年的产值及相应产业、行业 2012 年的价格 指数为决策变量,建立线性规划 L(p),解此线性规划, 通过对求得的最优值(即2012 年预期的总产值)、最 优 解(即2012年各行业的预期产值及平均价格指数)的分 析,充分说明,我国经济稳定较快增长,碳强度逐步 下降及物价稳定的三重目标是可以同步实现的。 本文所用到的变量、参数及有关数据、符号见表 1。 这些参数、数据是根据国家统计局、国家工信部、 中科院预测研究中心和各产业、行业协会等相关部门 公布的数据[6]以及有关文献[7]和论文[8]提供的数据,经 过统计分析、核算、核对得到的。 第一产业五个行业分别为:农业、林业、畜牧业、 渔业、农林牧渔的服务业,第二产业的十七个行业分 别为:建筑业、皮革、毛皮制造业、医药制造业、化 纤制造业、塑料及制品制造业、金属制品制造业、造 纸、纸制品业、机械、电子设备制造业、采掘业、食 品、烟草等制造业、纺织业、石油、炼焦及加工业、 非金属矿物制造业、黑色金属冶炼压延加工业、电力、 煤气、水的生产供应业、化学原料、化学制品制造业、 有色金属冶炼压延加工业[9]。上述行业 2012 年的产值 分别设为: x1j, j = 1, 2, 3, 4, 5; x2i, i = 0, 1, 2,,16. 2012 年四个价格指数分别设为: μ1:全国平均价格指数;μ2:第一产业平均价格 指数;μ3:制造业平均价格指数;μ4:建筑业平均价 格指数。 这样,将表 1中的变量、相关参数、数据写入线 性规划 L(p)中,引入松弛变量、剩余变量后,得到 L(p) 的标准形式,即: 经济增长碳减排与物价稳定三重目标的优化模型 Table 1. Variable and parameter 表1. 变量和参数 年产值(GDP),(亿元) 单位产值碳排放量 (万吨/亿元) 平均价格指数 GDP增长率(%) 科 目 参 数 业 产 2011 年 2012 年 (设为) 2012 年 值下界 2012 年 值上界 2011 年2012年 (测算值) 2011 年 2012 年 (预设) 2011 年2012 年 (预计) 全国 g1 = 471564 g2 ρ1 = 0.692ρ2 μ10 = 1.076 μ1 9.2 7.5 第一产业 g11 = 47712 5 1 1 x j j 16 2 0 i i μ20 = 1.128 μ2 4.3 农业 24631.9 x11 b11 = 24633a11 = 251000.26 c11 = 0.25 林业 1883.8 x12 b12 = 2293a12 = 42000.055 c12 = 0.05 畜牧业 17,317 x13 b13 = 18000a13 = 189340.33 c13 = 0.3 渔业 4293.3 x14 b14 = 4758a14 = 48580.19 c14 = 0.18 第一 产业 农林牧渔 及服务业 1296.9 x15 b15 = 1399a15 = 27000.2 c15 = 0.18 第三产业 203,260 228,100 (预计) 0.205 c33 = 0.18 1.078 1.04 8.9 7.9 第二产业 220,592 x 16 2 1 i i μ30 = 1.063 10.6 建筑业 g20 = 117734 x20 1.4 c20 = 1.36 μ4 22.6 15 制造业 g12 = 102858 x ρ12 = 1.03 16 22 1 16 22 2 1 ii i i i cx x μ40 = 1.063 μ3 11 皮革,毛皮等 x21 b21 = 7317a21 = 7500 c21 = 0.2 医药 x22 b22 = 14522a22 = 14580 c22 = 0.5 化纤 x23 b23 = 3000a23 = 3500 c23 = 0.48 塑料及制品 x24 b24 = 1606a24 = 1680 c24 = 0.36 金属制品 x25 b25 = 2300a25 = 2380 c25 = 0.41 造纸,纸制品 x26 b26 = 1056a26 = 1090 c26 = 0.83 机械电子 设备等 x27 b27 = 20572a27 = 20800 c27 = 0.58 采掘业 x28 b28 = 20000a28 = 20580 c28 = 1.33 食品,烟草等 x29 b29 = 9360a29 = 9390 c29 = 0.71 纺织业 x210 b210 = 5478a210 = 5490 c210 = 0.46 石油,炼焦 及加工业 x211 b211 = 14960a211 = 15100 c211 = 1.5 非金属矿物制造 x212 b212 = 3564a212 = 3590 c212 = 1.65 黑色金属冶炼, 压延加工 x213 b213 = 5680a213 = 5790 c213 = 1.8 电力,煤气, 水生产供应 x214 b214 = 2630a214 = 2750 c214 = 1.2 化学原料及制品 x215 b215 = 2820a215 = 2910 c215 = 1.5 第二 产业 有色金属冶炼, 压延加工 x216 b216 = 6500a216 = 6600 c216 = 1.68 备注:标煤碳源转换系数为(t/t):0.7476。 Copyright © 2012 Hanspub 140 经济增长碳减排与物价稳定三重目标的优化模型 目标: 51 10 min ji fx X 6 12 228100 ji X 1 228100 121 8 0 122 2 0 23 4172.38 0 4 3 .1 0 约束条件: 1) 516 12 10 506931.3 ji ji XX 即按可比价格计算(下同),2012 年国内生产总值增长 率确定为 7.5%,这虽然比 2011年的 9.2%低,但也是 较快的增长速度,这为我国产业结构调整和碳减排提 供了良好的政策环境; 2) 5 1 49620.4 j j X 即2012 年第一产业产值增长不低于 4%,保证第一产 业稳定发展; 3) 5 1 50574.7 j j X 即2012 年第一产业产值增长不高于 6%,农业等产业 不能发展过快; 4) 16 1 11 i i X 即工信部提出 2012 年制造业增长率确定为 11%,要 保持支柱产业较快发展; 5) 20 135394x 33 4 0 C 2 50 i X 111 , 1,2,3,4,5 jjj bxaj 即工信部提出的从 2012 年起,建筑业每年平均增长 率不低于 15%,体现了我国工业化、城市化发展的需 求; 6) 516 11 22 10 516 12 10 228100 0.668 228100 jj ii ji ji ji CX CX XX 即2012年我国碳排放强度下降不低于3.5%,说明我 国政府已将碳减排确定为国家发展战略; 7) 16 16 22 11 0.979 ii ii CX 即工信部提业出的 2012 年制造业碳排放强度下降不 小于 5%,我国经济的支柱产业也是碳排放大户碳强 度的较大下降,体现了我国政府保护环境的决心,也 表明我国政府已将国内政策融入到了国际承诺中。 另外,为保证我国经济稳定增长、物价稳定,对 相应决策变量应有上下界的约束,即: 222 ,0,1,,16 iii bxai ; 0 1,1,2,3,4 kk k ; 0, 1,2,3,4,5 nn aMn ; n an ; M 为充分大正数。 为松弛变量或剩余变量, 4. 结果 用单纯形法在计算机上解此31 个变量、7个约束 方程的线性规划,迭代14 次得到 f(x)的最优值为: max()537068.9fx ;最优解为: X = (x11 , x12, …, x15, x20, x21, …, x216, μ1, …, μ4, α1, α2, …, α5) = (246 33, 34 19.8, 1800 0, 4758, 13 99, 1353 94.4, 7317, 14522, 3000, 1606, 2300, 105 6, 20572, 2 0000, 936 0, 5478, 14960, 3564, 5680, 2630, 2820, 6500, 1.06, 1.043, 1.063, 1.00, 475.35, 519.54, 0, 0, 1706.46). 5. 分析 从上述计算结果可以看出: 5.1. 国内生产总值增长方面 1) 预计 2012 年我国 GDP 值约为 53.7 万亿元, 增长率为 7.5%,可以达到温家宝总理提出的预期目标。 2) 第一产业总产值约为 5.22 万亿元,增长 5%, 比2011 年的4.3%略高,其中林业产值增长较快,达 到3419.8 亿元。实现了第一产业的稳定增长。 3) 建筑业总产值预计达到 13.54 万亿元,增长率 为15%,实现了工信部提出的目标,但其价格指数按 优化结果仅为 100%,这表明,为使我国 GDP 达到最 大值且实现碳强度下降和物价稳定,必须对建筑业, 特别是房地产的价格实施宏观调控。 4) 制造业总产值预计达到 12.14 万亿元,增长率 为11%,实现工信部提出的目标,这是个重要的指标, 我国正处于工业化、城镇化进程的中后期,建筑业、 制造业的较快发展,必将有力推动这一进程。 5.2. 碳排放强度下降方面 1) 按优化结果,2012 年我国碳排放总 量约为 Copyright © 2012 Hanspub 141 经济增长碳减排与物价稳定三重目标的优化模型 35.51亿吨,而 2011 年的总量约为 32.63 亿吨,虽然 2012 年总的碳排放量有所增加(这是经济发展的必然 结果),但碳排放强度却下降了 3.5%,实现了温家宝 总理提出的预期目标,这表明经济增长与碳排放强度 下降是可以同步实现的。 2) 制造业碳排放总量约为 11.71亿吨,碳排放强 度预计下降 6.5%,比工信部提出的目标略高,完全可 以实现预期目标。 3) 第二产业碳排放总量约为 30.12 亿吨,占总排 量的 84.8%,而产值占全国总产值的 47.8%,可见建 筑业与制造业节能减排任重道远。 4) 服务业碳排放总量约为 4.11 亿吨,占全国碳 排放总量的 11 . 6%,而产值却占全国总产值的 42.5%, 可见大力发展第三产业(比如金融业、旅游业等),扩 大其在国内生产总值中的比例,是发展低碳经济的重 要途径。 5.3. 从价格指数看稳定物价 全国平均价格指数预计为 106%,比 2011年的 107.6%略低,第一产业的为 104.3%,比 2011年的 11 2.8 %有较大下降,制造业的为106.3%,与2011 年 的持平,而建筑业的仅为 100%,低于 2011 年的,可 见稳定物价的目标可以实现。 5.4. 从制造业各行业产值看我国工业的发展 从上述优化结果还可以看到,因制造业碳排放强 度较大,所以在满足产值增长 11%、碳排放强度下降 5%的条件下,各行业产值都取到了约束允许的最小 值。这并不是要我们抑制我国经济的支柱产业的发 展,而是启示我们应该把工业制造业做强,不是盲目 做大。应该通过产业结构调整,包括产业构成、产业 组织结构和产业布局等方面的调整,淘汰那些高排 放、高污染、低效率、低效益的企业和产能,以低碳 经济为目标,及时调整能源结构,加快自主创新和技 术改造,积极引进国内外的先进技术和先进设备,大 力发展战略性新兴产业,大力发展新能源产业,真正 达到增值减排的目的。 6. 结论与建议 通过上述优化结果的分析,可以预见,只要我们 按照党中央的部署,坚持科学发展,加快转变经济发 展方式,沿着正确方向、采取有力措施积极推进产业 结构调整,就可以在短期内实现经济稳定较快增长、 碳排放强度持续下降、物价稳定的三重目标。如果从 长期着眼,努力转变经济增长方式,大力发展低碳经 济,则能从根本上突破经济发展瓶颈,在结构优化的 基础上实现更为稳定和可持续的经济增长、物价稳定 与碳减排的目标 。为此我们提出以下几点建议: 1) 第一产业的发展关系到我国经济的安全和社 会的稳定,因此应着力保证农、林、牧、渔业的稳定 发展,大力加强第一产业特别是农业的基础设施建 设,大力提高第一产业抵抗风险、抵抗自然灾害的能 力。 2) 第二产业是我国经济发展的主体,又是碳排放 量最大的产业[10],因此必须改变目前的成本堆积式、 资源浪费式的发展模式,积极促进产业结构、能源结 构的调整,大力推进产业技术的改造升级和新能源的 开发利用。 3) 大力发展服务业,逐步扩大服务业在国民经济 中的比例,建议政府在政策、服务等方面给予服务业 更多的扶持,如在财政、税收、金融等方面给予必要 的支持。 参考文献 (References) [1] 纪玉山, 赵洪亮. 维护中国发展权视角下的国际碳博弈—— 兼议经济增长与气候变化之争[J]. 社会科学辑刊, 2011, 6. 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