“十四五”期间节能减排约束下的经济增长优化研究

张 省,王金营

(1.华北电力大学 经济管理系,河北 保定 071003;2.河北大学 经济学院,河北 保定 071002)

一、引言

工业革命以来，煤、石油、天然气等化石能源逐渐成为人类经济活动消耗的主要能源。然而，化石能源属于碳基能源，在使用过程中释放出大量二氧化碳，对生态系统造成破坏，碳排放空间被日益压缩，对我国未来的经济可持续增长形成刚性约束。基于此，党的十八大提出了五大发展理念，其中之一便是“绿色”；党的十九大更是将“美丽”写入了社会主义现代化强国目标中，充分体现了我国转变经济增长方式、走绿色低碳发展之路的决心。在此背景下，《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》量化了“十四五”时期经济社会发展主要目标和重大任务，即加快发展方式绿色转型，创新引领协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护，实现“2025年能源强度和碳排放强度分别下降13.5%和18%”的节能减排目标。2022年1月17日，习近平主席出席世界经济论坛视频会议并发表演讲强调：“发展经济不能对资源和生态环境竭泽而渔，生态环境保护也不是舍弃经济发展而缘木求鱼。”[1]“十四五”期间我国需要实现能源消耗与碳排放双强度控制目标，并在此约束下，同时实现经济的高质量增长。正确处理好经济增长和节能减排的关系，寻找双强度约束下的经济增长最优路径，对全国经济可持续发展及节能减排目标的实现具有重要意义。

二、文献综述

(一)资源环境约束是否导致经济增长极限问题

1972年罗马俱乐部发表报告《增长的极限》，最早提出了经济增长极限这一问题。[2]随后，经济学家就经济增长是否存在极限展开争论，主要分为悲观主义和乐观主义两个派别。悲观主义者认为经济增长为人类提供物质享受的同时，也形成了更多的污染物，导致环境质量不断下降[3]。当经济活动规模超过环境承载能力时，环境系统将崩溃，从而限制经济的持续增长[4]，经济最终会停止增长[5]。乐观主义者则认为尽管存在资源约束与环境污染，但在一定条件下，经济增长与资源环境的协调发展是可以同时实现的。COLE等[6]认为，如果资源的增长速度大于人口和消费的增长速度，经济增长就不存在极限问题。LECOMBER[7]指出，当资源消耗及环境污染的下降速度大于经济的增长速度时，经济可实现持续增长。BECKEMAN[8]认为，降低经济增长速度无助于解决环境问题，只要纠正环境问题的外部性，就可以实现经济与环境的协调发展。乐观派学者的研究结论为本研究的可行性提供了依据，即在节能减排约束下，经济仍可实现持续的增长。在此基础上，本文将进一步对经济增长进行优化研究。

(二)资源环境约束下经济增长优化理论模型

从20世纪70年代起，经济学家开始借助新古典经济学增长理论模型，研究经济增长与资源环境协调发展的实现条件。DASGUPTA等[9]将不可再生资源以原材料的形式纳入CES生产函数，研究发现，如果可再生资源与不可再生资源的替代弹性大于1，即可实现可持续的经济增长。LOPEZ[10]把环境作为投入资本纳入新古典增长模型中，发现最优的污染税或环境标准是维持最优环境质量的必要条件。CHICHILNISKY[11]借助包含自然资本的新古典增长模型推导出“绿色黄金法则”，指出经济保持可持续增长的条件是自然资本与消费的边际替代率等于自然资本的边际更新率。

进入20世纪80年代中后期，伴随着以ROMER[12]等为代表内生经济增长理论的发展，经济学家们开始将资源环境因素引入内生经济增长模型中。BOVENBERG等[13]在ROMER(1986)模型基础上将环境引入生产函数进行研究；STOKEY[14]等通过扩展的AK模型来研究环境污染和经济可持续增长的问题；AGHION等[15]同时将环境污染和不可再生资源引入新熊彼特模型中，推导资源环境与经济协调发展的条件。这些研究都强调了技术进步在经济可持续增长中的重要性。随着气候问题的日益凸显，国内学者也开始将资源与环境因素引入传统经济增长模型并取得了丰富的理论研究成果。一些学者将环境作为生产要素引入经济增长模型的生产函数，如张清等[16]在内生经济增长模型的研究框架内，将碳减排约束及碳减排成本弹性系数引入生产函数，将居民对气候变化的警惕意识引入效用函数，探讨了经济增长和碳减排双重目标的实现条件。许士春等[17]在内生经济增长模型中考虑了资源和环境问题，采用最优控制方法探讨了实现经济最优增长的必要条件。黄茂兴等[18]把环境作为特殊生产要素纳入到ROMER模型中，构建了考虑污染损害、环境管理等要素的五部门内生增长模型，推导了经济最优增长路径。柳亚琴等[19]将碳减排控制率引入CD生产函数，构建了应对气候变化的最优经济增长模型。另有一些学者将环境因素作为坏产出引入经济增长模型的效用函数，如安超等[20]将碳排放引入效用函数，对稳态时的经济增长速度和碳排放增长速度进行求解，发现人力资本可以克服碳排放带来的负效用，从而同时实现经济增长和碳减排的双重目标。

上述文献均从理论上推导了在能源与碳排放约束下经济的最优增长路径，为本文的研究提供了有力的理论支撑，但这些理论成果如何在现实中落地，我国如何实现经济增长与节能减排的双赢，需要进行深入的研究。

(三)节能减排约束下经济增长最优路径实证研究

在中国经济快速发展的过程中，资源和环境对经济增长的约束日益趋紧，很多国内学者采用最优化方法对节能减排约束下的经济增长最优路径展开实证研究。最优化方法是从全局最优角度出发来寻找决策变量在满足一定约束条件下的最优解的方法，包括单目标优化和多目标优化两类。

单目标优化模型的目标函数只有一项，即最大化经济增长。公维凤[21]建立了省区低碳经济增长优化模型，目标函数为最大化各省区生产总值总和，约束条件为全国能耗强度和碳排放强度约束，以及各省区经济增长扩张约束，通过模型求解找到了能源与碳排放约束下各省经济增长最优路径。纪玉山等[22]以国内生产总值最大为目标函数，以政府工作报告中提出的预期目标、“十二五”规划提出的碳减排目标及统计局、工信部等确定的经济指标为约束条件，构建了线性规划模型并进行求解，发现中国如果制定并实施有效的产业结构调整策略，可以同时实现经济稳定增长和碳排放强度的降低。廖明球[23]基于“碳排”投入产出表，建立了北京市低碳经济优化模型，以最大化经济总产出为目标，以15种能源及其所产生的碳排放量作为约束条件，讨论了北京市现行产业结构与能源消费结构调整的最优方向。张丹[24]构建了我国节能减排的目标规划模型，选取经济增长作为目标函数，约束条件包括能耗约束、环境污染物排放量约束及各地区生产总值上下限约束，得出节能减排约束下各省市经济增长的最优解。

多目标优化模型的目标函数包括最大化经济增长、最小化能源消耗、最小化碳排放等。赵媛等[25]以能源消耗最小、环境治理费用最小为目标，构建了能源与社会经济环境协调发展的双目标优化模型；公维凤等[26]构建了行业层面的低碳经济增长多目标优化模型，目标函数包括最大化全国经济增长、最小化能源消耗、最小化碳排放三个目标，分析了行业能源强度和能源结构的调整对低碳经济增长路径的影响。此外，还有一些学者基于动态投入产出方法构建多目标优化模型。雒晓娜[27]建立了以能源消耗最少和GDP最大化为目标，以动态投入产出平衡、消费需求、资本形成、进出口贸易平衡为约束的投入产出多目标优化模型；YU等[28]以能源碳排放和经济发展为双目标，以动态投入产出平衡方程和环境制约为约束条件，建立动态投入产出多目标优化模型，分析了产业结构、经济发展、能源消耗三者之间的关系；陈郭石等[29]开发了一个动态投入产出多目标优化模型，目标函数包括对研究期间GDP累计的最大化和碳排放总量的最小化，约束条件是产业的动态投入产出平衡、能源消耗、规划期间内的GDP平均增速等。

考虑到“十四五”期间我们不必追求最少的能源消耗、最低的二氧化碳排放，只需完成“十四五”规划中既定的节能减排目标，并在此约束下实现最大的经济增长，因此在优化模型中不必将能源消耗与碳排放列入目标函数，单目标优化模型更适宜解决节能减排约束下的经济增长优化问题。但现有研究尚存在三方面的不足：其一，模型参数的设置大多根据经验而定，缺乏科学的依据；其二，模型约束条件的设定并未考虑中国人口红利即将消失的现实，人口老龄化、生育率持续走低等因素导致我国的劳动力供给将逐渐减少，这也会对经济增长形成强烈的约束；其三，模型的求解方法多采用传统数学方法，如单纯形法、牛顿法等，当变量较多、目标函数和约束条件为非线性时，极易陷入局部极值，甚至无法求解。此外，目前鲜有文献针对“十四五”期间节能减排约束下的经济最优增长问题进行研究。

(四)“十四五”期间经济增长率测算研究

目前已有学者对中国“十四五”期间经济(潜在)增长率进行了测算，测算结果差异较大。刘伟等[30]测算2021—2025年潜在增长率为7.29%；陈锡康等[31]采用系统综合因素预测法，预测2021—2025年中国的经济增长速度为6.30%。这些学者的测算结果较为乐观，然而考虑到目前全球经济大变局的背景和新冠肺炎疫情的强力冲击，更多学者的测算结果相对保守。中国经济增长前沿课题组[32]的测算表明，2019—2023年我国的潜在增长率为5.7%；徐忠等[33]通过滤波法等多种方法综合测算出我国2019—2024年潜在增长率5.5%；胡鞍钢[34]预计“十四五”时期国内生产总值潜在增长率为5.2%～5.7%；中国社会科学院经济研究所[35]采用增长核算法测算中国2020—2025年的经济潜在增长率为5.42%；中国人民银行调查统计司课题组等[36]通过生产函数法测算出“十四五”期间我国潜在产出增速为5%～5.7%；孙金山等[37]也运用生产函数法进行估算，估算结果为5.72%～5.91%。

现有文献对“十四五”期间的经济增长率进行了预判，尚存在以下两方面疑虑：其一，现有测算过程均未考虑“十四五”期间的节能减排约束，如果考虑“2025年能源强度和碳排放强度分别下降13.5%和18%”的双强度约束，目前测算的经济增长率是否还能实现呢？其二，现有测算过程大多是通过历史数据推算未来发展趋势，测算结果较为悲观，如果以经济产出最大化为目标函数建立经济增长优化模型，“十四五”期间经济增长率是否会有进一步提升的空间？

综上，现有经济增长理论已经证明了本研究的可行性，并为本研究奠定了坚实的理论基础，但现有经济增长优化实证模型存在模型参数设置、约束设定、求解方法等方面的不足，且针对“十四五”期间经济增长率的测算结果也存在着能否实现和能否提升两方面的疑虑。为了弥补这些不足，本文采用最优化方法，以最大化“十四五”期间国民经济总产出为目标函数，以“十四五”规划提出的节能减排目标为约束条件，并考虑“十四五”期间的劳动力供给约束、劳动生产率约束等因素，构建中国经济增长优化模型，通过对相关参数进行预测，为模型参数的设置提供依据。采用启发式智能寻优算法——遗传算法进行求解，实现从经济学数学化到计算机化的转变。探求“十四五”期间的最优经济增长率，并研究这一优化结果的实现方式，包括产业结构和能源结构的调整优化目标、能源消费量和碳排放量的总量控制目标和分行业控制目标。

二、节能减排约束下经济增长优化模型构建

以2020年为基准年，以2025年为目标年，以最大化国民经济总产出为目标函数，以能源强度和碳排放强度下降目标为约束条件，并考虑“十四五”期间的劳动力供给量、劳动生产率约束等因素，构建中国经济增长优化模型。一个优化模型包含决策变量、目标函数、约束条件三个要素。首先，对现实经济问题进行抽象归纳，确定决策变量；进而确定问题研究的目标，并将其表示为决策变量的函数，即目标函数；然后分析现实中存在的约束条件，也将其表示为决策变量的函数；最后，求出在现实约束条件下，使目标函数值达到最优的决策变量的取值。节能减排约束下经济增长优化模型的三要素设置如下。

(一)决策变量

模型中共设置了13个变量，可分为以下四类：(1)三次产业的GDP，记为Xi,i=1,2,3，用以表征中国经济的产业结构；(2)三次产业的能源强度，记为ei,i=1,2,3，用以表征能源利用效率；(3)煤炭、石油、天然气、非化石能源消费比重，依次记为Rcoal,Roil,Rgas,Rnonc，用以表征能源消费结构；(4)三次产业的劳动生产率，记为fi,i=1,2,3，用以表征经济增长效率。

(二)目标函数

我国经济发展正处于爬坡过坎的关键期，努力跨越中等收入阶段，实现社会主义现代化强国的两阶段目标，满足人民对美好生活的追求，都需要保持经济的中高速增长，经济增长是我国未来较长时期的重要目标和基本要求。基于此，本模型将目标函数设定为国内生产总值X最大化，可表示为：

(1)

(三)约束条件

将优化模型的决策变量限制在可行的区间内进行寻优，以保证优化结果的合理性与可实现性，本模型设置六类约束条件。根据“十四五”规划提出的节能目标“能源强度降低13.5%”、减排目标“碳排放强度降低18%”、劳动生产率目标“全员劳动生产率增长速度应高于GDP增长速度”，依次设置能源强度约束、碳排放强度约束和劳动生产率约束方程式。考虑到近年来我国劳动力供给能力不断下降的事实，设置了劳动力供给约束方程式。产业结构及其他变量的调整应在合理可行范围内，需要设置产业结构调整约束和变量上下界约束。这六类约束为并列的硬约束，需要在模型中同时得到满足。

1.能源强度约束。能源是经济增长的重要投入要素，能源供应不足将对经济增长形成制约。参照公维凤等[21]构建的低碳经济增长优化模型，本文根据“十四五”规划提出的2025年节能目标设置能源强度约束方程式。2020年国内生产总值为101.6万亿元，能源消耗总量为49.8亿吨标准煤，①计算得到能源强度为0.490 2吨标准煤/万元，在“十四五”期间产业结构调整、能源利用效率提升等条件下，目标年(2025年)的能源强度应比基准年(2020年)降低13.5%，低于0.424 0吨/万元，数学表达式为：

(2)

其中，E表示能源消费总量。

2.碳排放强度约束。化石能源消耗过程产生的二氧化碳是经济活动的“坏产出”，造成生态环境恶化，反过来将抑制经济的持续增长。2020年碳排放总量为104亿吨二氧化碳，碳排放强度为1.024 8吨二氧化碳/万元，②根据“十四五”规划提出的2025年减排目标，经过能源消费结构调整、能源清洁利用技术以及碳捕获、碳封存技术的发展，目标年(2025年)的碳排放强度应比基准年(2020年)降低18%，低于0.840 3吨/万元，碳排放强度约束设置为：

(3)

其中，ci为第i产业的碳排放强度，C表示碳排放总量。根据国家发展和改革委员会能源研究所[38]公布的碳排放系数，煤炭、石油、天然气的碳排放系数分别为Kcoal=2.741 2,Koil=2.135 8,Kgas=1.626 2(单位：吨二氧化碳/万吨标准煤)。

3.劳动生产率约束。我国已进入老龄化社会，劳动力供给逐渐减少，邓金锋[39]指出要实现“2050年建成社会主义现代化强国”的目标，需要不断提高劳动生产率。全员劳动生产率即为国内生产总值与全国就业人员的比率，劳动生产率提高，可反映出人力资本、技术创新等水平的提升，表征我国经济发展的质量与效率在不断改善。“十四五”规划提出了2025年的劳动生产率目标——全员劳动生产率增长速度应高于GDP增长速度，可表达为：

(4)

其中，f2020代表2020年全员劳动生产率，X2020代表2020年GDP。

4.劳动力供给约束。龙晓君[40]的研究表明我国劳动力规模在2015年左右开始缩减，2025年下降速度将进一步加快，经济发展将面临更多的劳动力供给约束。到“十四五”规划期末(2025年)，各产业就业人数的需求之和不能超过劳动力供给预测值L2025，各产业就业人数用各产业GDP与劳动生产率之比表示，劳动力供给约束可表达为：

(5)

5.产业结构调整约束。各产业的产值比重应在合理可行的范围内进行调整，否则会影响整体经济运行的稳定性。公维凤[26]认为给各产业产值比重设置上下界约束是必要的，以使得优化的结果更符合实际情况。2025年各产业的产值比重上下限约束设置为：

(6)

其中，Ili为第i产业产值比重的下界，Iui为第i产业产值比重的上界。

6.变量上下界约束。“十四五”时期是我国全面建成小康社会之后，乘势而上开启基本现代化建设的开局阶段，韩磊[41]认为，“十四五”期间需要在提高发展质量的基础上保持一定的经济增长速度，进入可持续高质量增长区间。2025年各产业GDP不应小于2020年各产业GDP，各产业GDP下界约束设置为：

(7)

模型中的其余变量，如各产业劳动生产率、各产业能源强度、各类能源消费比重，均应在合理可行区域内变动，其调整范围依次设置为：

fli≤fi≤fui,i=1,2,3

(8)

eli≤ei≤eui,i=1,2,3

(9)

Rlj≤Rj≤Ruj,j=coal,oil,gas,nonc

(10)

其中，fli为第i产业劳动生产率的下界，fui为第i产业劳动生产率的上界；eli为第i产业能源强度的下界，eui为第i产业能源强度的上界。Rli为第i类能源消费比重的下界，Rui为第i类能源消费比重的上界。

此外，各类能源消费比重之和应等于1，可表达为：

Rcoal+Roil+Rgas+Rnonc=1

(11)

综合上述分析，可以得到节能减排约束下的经济增长优化模型。

(12)

三、模型参数预测与设置

(一)模型参数预测

在已构建的经济增长优化模型中，需要对“十四五”期间各类能源消费比重、各产业产值比重、各产业能源强度、各产业劳动生产率、劳动力供给数量等参数进行设置，在此将对这些参数进行预测，为模型参数的设置提供依据。

马尔可夫预测依据随机过程的发展变化规律和趋势求解转移矩阵，通过递推方程对时间序列未来的状态进行预测，在能源结构、产业结构等状态转换趋势预测领域应用广泛，达到了较高的预测精度。本文利用马尔科夫预测模型对中国“十四五”期间的能源结构和产业结构进行预测，结果见表1。灰色预测模型利用微分方程充分挖掘数据的本质，建模所需信息少、预测精度较高。考虑到各产业能源强度、劳动生产率数据样本点较少，本文采用GM(1，1)模型，预测“十四五”期间三大产业能源强度、三大产业劳动生产率及劳动力数量，结果见表1。

表1 “十四五”期间各模型参数预测结果

由表1可以看到，在“十四五”期间，能源结构将不断调整优化，煤炭资源的消费占比将持续降低，而天然气和非化石能源消费占比将不断上升。产业结构将进一步升级优化，第三产业产值比重继续上升，第二产业占比继续降低，而第一产业占比基本保持稳定。随着能源技术的不断进步，能源利用效率不断提高，三大产业的能源强度均呈现持续下降的趋势，其中，第二产业下降幅度最大，因此第二产业是“十四五”期间的重点节能领域。由于人口老龄化和生育率的持续走低，“十四五”期间劳动力数量将不断减少，自2024年起略有回升，但速度缓慢，人口红利正在逐渐消失。随着技术进步和人力资本的不断提升，三大产业的劳动生产率均呈现了明显的增长趋势，第三产业涨幅最大，成为人口负增长背景下经济持续增长的新支撑领域。

(二)模型参数设置

结合上述参数预测结果，对经济增长优化模型(12)中的各项参数进行设置，结果如表2所示。2020年GDP、各产业GDP及全员劳动生产率数据来源于《中国统计年鉴》并通过整理计算而得。2025年劳动力预测值数据来源于表1中的劳动力数量预测结果。

表2 经济增长优化模型参数设置

各类能源消费比重上下界设置为表1中能源结构预测结果的±20%，同时考虑到能源结构调整方向，应逐步降低煤炭消费比重，提高非化石能源占比，因此假定“十四五”期间的各年煤炭消费比重低于2020年，非化石能源消费比重高于2020年，综合考量这些因素，煤炭、石油、天然气和非化石能源消费比重的寻优区间依次为41%～56%，15%～19%，9%～13%，16%～23%。

各产业产值比重上下界设置为表1中产业结构预测结果的±20%，同时考虑到产业结构调整方向，应不断降低第二产业占比，提升第三产业占比，因此要假定“十四五”期间的第二产业各年产值比重低于2020年，第三产业产值比重高于2020年。综合考量这些因素，三次产业产值比重的寻优区间依次为5%～8%，28%～38%，55%～70%。

各产业能源强度上下界设置为表1中各产业能源强度预测结果的±20%，同时考虑到节能技术的不断进步，假定“十四五”期间各产业能源强度均应低于2020年。综合考量这些因素，三次产业能源强度的寻优区间依次为0.09～0.12吨/万元，0.61～0.87吨/万元，0.20～0.28吨/万元。

各产业劳动生产率上下界设置为表1中各产业劳动生产率预测结果的±20%，同时考虑到教育程度与人力资本的不断提升，假定“十四五”期间各产业劳动生产率均应高于2020年。综合考量这些因素，三次产业劳动生产率的寻优区间依次为5～8万元/人，20～30万元/人，18～28万元/人。

四、经济增长优化模型求解

(一)优化结果

本文采用遗传算法(Genetic Algorithm，GA)对节能减排约束下的经济增长优化模型进行求解。遗传算法仿效达尔文的进化论，依据“物竞天择，适者生存”法则，模仿自然进化过程，以适应度函数表征个体的优劣性，通过交叉、变异和精英保留操作，演化出适应度逐代增强的新种群。遗传算法是一种全局搜索的启发式智能寻优算法，从多个初始点开始搜索，具有天生的并行性，可以同时对多个结果进行信息搜索，能够在非连续、多峰、嘈杂的环境中，有效地跳出局部极值，以较大的概率收敛到全局最优解，克服了传统算法易陷入局部极值的缺点[42]。遗传算法寻优基本流程如图1所示，其基本步骤主要包括：第一步，随机生成初始种群，并通过编码映射将初始种群的个体表示为基因型串结构数据。第二步，定义适应度函数，以表征每个个体的优劣性。个体的适应度越高，被选择为父代进行子代繁殖的概率就越大，反映了“优胜劣汰”的准则。第三步，通过两个父代个体的交叉操作，形成新一代个体；父代个体也会以一定的概率产生变异，得到新一代个体，但变异的概率一般较低；为了保证算法的收敛性，父代中的精英，即适应度最优的若干个体也会原封不动地保留下来成为新一代个体。第四步，新一代个体继续进行自然进化，执行交叉、变异和精英保留操作，适应度逐代增强，直至满足算法的终止条件，找出末代种群中的最优个体，解码之后即为优化问题的最优解。

图1 遗传算法寻优基本流程

遗传算法实现工具为MATLAB软件的遗传算法和直接搜索工具箱(GADST)，种群类型选择实数编码，种群大小设置为20，初始种群随机产生，精英数目设置为2，交叉后代比例设置为0.8，使用fitscalingrank函数进行适应度排序，selectionstochunif函数(随机一致选择函数)进行选择操作，crossoverscattered函数(分散交叉)进行交叉操作，mutationgaussian函数(高斯变异函数)进行变异操作，最大迭代次数设置为100。优化结果如表3所示。

表3 “十四五”期间能源强度、碳排放强度和经济增长的优化结果

对比目标年(2025年)与基准年(2020年)，可以看到我国能源强度由0.490 2吨/万元下降为0.397 3吨/万元，较2020年降低了19%，碳排放强度由1.024 8吨/万元下降为0.780 1吨/万元，较2020年降低了24%，模型优化结果可以完成“十四五”规划中提出的2025年节能减排目标，即能源强度和碳排放强度分别降低13.5%和18%。

此外，“十四五”期间我国劳动生产率将由14万元/人增长为22万元/人，较2020年增加了55%，而GDP由102万亿元增长为138万亿元，较2020年增加了36%，模型优化结果可以完成“十四五”规划中提出的劳动生产率约束，即全员劳动生产率速度应高于GDP增长速度。同时，模型优化结果中年均GDP增长率达到6.4%，实现了经济高质量、中高速增长的目标。综上，优化模型求解结果同时实现了“十四五”期间经济增长与节能减排的目标。

(二)实现方式

优化结果如何才能实现？“十四五”期间，如何在完成节能减排目标的前提下，实现经济的中高速高质量增长？这一结果有赖于经济增长方式的转变，对产业结构和能源结构进行协同优化，这就需要确定“十四五”期间的产业结构和能源结构优化目标，进而确定能源消费量与碳排放量的总量控制目标和分行业控制目标。

1.“十四五”期间产业结构调整优化目标。根据三次产业的GDP(Xi,i=1,2,3)的求解结果，可以确定我国产业结构的调整优化目标，如表4所示。可见“十四五”期间我国应继续对产业结构进行调整优化，第一产业产值比重基本保持不变；第二产业产值比重大幅降低，到2025年下降至28.55%，相较2020年下降9%左右；第三产业产值比重显著增加，到2025年增长至65.1%，相较2020年增长11%左右。与表1中产业结构预测结果相比，产业结构优化目标进一步降低了第二产业产值比重，增加了第三产业产值比重。产业结构的调整优化能够显著降低我国能源强度和碳排放强度，有利于实现“十四五”期间的节能减排目标。在此过程中，可能会发生产业结构调整的阵痛，从而造成GDP损失，经济增速的短期回落与部分企业的倒闭退出是经济结构调整的必然成本，我国政府应坚持产业结构调整的定力，努力发展数字经济、现代化服务业等，使其成为经济增长的新动能，实现经济的高质量增长。

表4 “十四五”期间产业结构优化目标 单位：%

2.“十四五”期间能源结构调整优化目标。根据煤炭、石油、天然气、非化石能源消费比重(Rcoal,Roil,Rgas,Rnonc)的求解结果，可以确定我国能源结构的调整优化目标(见表5)。可见“十四五”期间我国应继续对能源结构进行调整优化，煤炭消费比重大幅下降，到2025年下降至50.41%，相较2020年下降6%左右；石油消费比重基本保持不变；天然气消费比重显著增加，到2025年增至12.1%，相较2020年增长4%左右；非化石能源消费比重持续增加，到2025年增至19.49%，相较2020年增长3%左右。与表1中能源结构预测结果相比，能源结构优化目标进一步降低了煤炭消费比重，增加了天然气与非化石能源的消费比重。

表5 “十四五”期间能源结构优化目标 单位：%

3.“十四五”期间能源消耗量控制目标。根据三次产业的GDP(Xi,i=1,2,3)和三次产业的能源强度(ei,i=1,2,3)的求解结果，可以确定我国能源消耗量控制目标(见表6)。“十四五”期间，能源消耗总增长量不能超过5亿吨，其中，第一产业能源消耗总量可基本保持不变，第二产业节能量不能少于1.5亿吨，第三产业能源消耗增长量不能超过6.5亿吨。从各产业的能源消耗量目标设定来看，应将第二产业作为重点节能领域，控制高耗能行业发展；优先保证第三产业能源保障，给予第三产业充足的发展空间。

表6 “十四五”期间能源消耗量控制目标 单位：万吨标准煤

4.“十四五”期间碳排放量控制目标。根据煤炭、石油、天然气、非化石能源消费比重(Rcoal,Roil,Rgas,Rnonc)的求解结果，可以确定综合碳排放系数。三次产业能源消耗量控制目标乘以综合碳排放系数，即可确定我国三次产业的碳排放量控制目标(见表7)。“十四五”期间，碳排放总增长量不能超过3.6亿吨，其中，第一产业碳排放量基本保持不变；重点在第二产业进行碳减排，减排量不能小于7.1亿吨，第三产业碳排放增长量不能超过10.8亿吨。从各产业的碳排放量目标设定来看，我国实行的产业政策应为限制第二产业高耗能、高排放的企业，积极发展第三产业和服务业。

表7 “十四五”期间碳排放量控制目标 单位：万吨二氧化碳

综上，在“十四五”期间，如果我国能够积极采取有效措施，完成产业结构和能源结构优化目标，进而，完成能源消费和碳排放的总量控制目标和分产业控制目标，就可以顺利实现“十四五”规划提出的节能减排目标，与此同时，经济也可以实现中高速的高质量增长。

四、结论及建议

(一)研究结论

经济增长与节能减排看似是一个非此即彼的两难选择，节能减排措施的实施会在一定程度上抑制经济增长，而经济增长需要更多的能源投入，给节能减排目标的实现带来困难。由此，本文通过建立节能减排约束下的经济增长优化模型，并采用遗传算法进行求解，结果发现：(1)“十四五”期间，我国可以在完成节能减排目标的前提下实现经济的中高速高质量增长，能源强度和碳排放强度分别降低19%和24%，而年均GDP增长率达到6.4%，该结果是通过产业结构和能源结构的协同优化实现的。(2)我国产业结构的优化目标为：“十四五”期间，第二产业比重降至29%左右，第三产业比重增至65%左右。降低第二产业比重有利于能源强度与碳排放强度的降低，第三产业将成为未来我国经济持续增长的重要支撑。(3)我国能源结构的优化目标为：“十四五”期间，煤炭消费比重降至50%左右，天然气消费比重增至12%左右，非化石能源消费比重增至19%左右。以相对清洁的天然气和非化石能源代替煤炭消费，这将大大降低我国碳排放强度，有利于碳减排目标的实现。(4)在“十四五”期间，我国能源消耗总量控制目标为55亿吨标准煤/年，碳排放总量控制目标为108亿吨二氧化碳/年，并根据模型优化结果分别测算了分产业的能源消耗和碳排放控制目标，发现“十四五”期间节能减排的领域应重点放在第二产业，这与产业结构调整政策方向一致。

(二)政策建议

基于以上研究结论，本文重点针对产业结构、能源结构优化提出相应的政策建议，以实现“十四五”期间的节能减排目标和经济高质量增长，助力“现代化强国”和“碳达峰、碳中和”双碳目标的实现。

1.打造现代化绿色产业体系，加快产业结构转型升级。根据本文研究结论，“十四五”期间我国应深度调整产业结构。首先，重点控制第二产业高能耗、高排放行业的增长，严控“两高一低”项目盲目发展，对高碳排放产品的出口进行适当地限制。根据“十四五”规划节能减排目标，将任务细化到各行业，根据各行业自身情况继续淘汰落后产能，控制过剩产能，实现产业布局的低碳化。同时，我国仍处于工业化进程中，制造业在较长时期仍将是强国之基、立国之本，要促进制造业高质量发展，加快对传统优势产业的转型升级，加强技术改造，激活产业新潜力。推动产业链和价值链由低端环节向高端环节深化延伸，不断向价值链高端攀升；推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，加快制造业智能化发展；坚持绿色发展理念，促进工业由高能耗、高排放向绿色、低碳、循环方向发展，最终将“中国制造”打造成“高端制造”“智能制造”“绿色制造”。其次，加快发展战略性新兴产业、高技术产业、现代服务业，不仅要扩大服务业的规模，更要提升其知识密集度和数据化程度，重点提高服务效率和服务品质。推动产业数字化，积极发展数字经济，建设数字社会，营造数字生态。推动产业智能化，加快发展互联网、智能制造等高科技产业。推动产业低碳化，为节能环保企业提供更优惠的税收政策，以促进节能环保领域的技术进步。积极培育消费新增长点，倡导绿色消费理念，以消费升级带动服务升级，构建服务产业新体系。同时，鼓励制造业和服务业双向互动融合发展，大力发展生产性服务业。鼓励服务业对外发展，形成中国主导的区域价值链乃至全球价值链，促进中国服务业的高水平对外开放。

2.加快构建清洁能源供给体系，实现能源消费绿色低碳化。根据本文研究结论，“十四五”期间，我国应加大能源结构的绿色低碳转型。传统能源逐步退出必须建立在新能源安全可靠的替代基础上，因此，我国能源结构的调整应坚持先立后破。首先，在供应侧要大力发展新能源，积极推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电、光伏基地规划建设，大力发展储能与氢能技术，使不稳定的风、光发电变成稳定的能源并可储可运，稳妥发展水电、核电、生物质发电等清洁能源，以提升绿色能源供给和保障能力。其次，在能源供应得到安全保障的前提下，完成清洁能源对煤炭等化石能源的替代。在生产领域，推动钢铁、有色金属、建材等行业减煤限煤，推动企业提升电气化水平。加快构建全国碳排放权交易市场，利用市场这只“无形之手”形成合理有效的碳价格，可以提高化石能源的使用成本，以抑制其消费，同时提高清洁能源的竞争力，利用稳定有效的碳约束机制及碳激励机制，倒逼企业调整用能结构。在消费领域，大力倡导绿色低碳生活方式，包括绿色消费、绿色出行、绿色居住等，增强全民环境环保意识，进一步提高绿电占终端用能比重。此外，根据本文研究结论，煤炭的碳排放系数高于天然气，实现天然气对煤炭的替代，也可以在一定程度上降低碳排放量，“十四五”期间需要继续推进北方地区冬季清洁取暖工作，加强各地散煤治理，加大财政政策的支持力度，确保“煤改气”工程的顺利实施。

注释：

① 数据来源于中国国家统计局网站数据库(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/)。

②笔者根据中国国家统计局网站数据库(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/)有关数据计算而得。