科技大国能源消费碳排放与经济增长脱钩关系及驱动因素研究

韩文艳，熊永兰

（中国科学院 成都文献情报中心，四川 成都 610299）

0 引言

在碳中和背景下，世界各国日益意识到能源安全、气候危机对于国家经济社会长远发展带来的影响，实施能源安全战略，制定应对气候危机的举措，对于确保国家安全、提升国际竞争力具有重要意义。2021年5月，国际能源署（IEA）发布了《2050年净零排放：全球能源行业路线图》[1]，探讨了在全球温升1.5℃情景下，全球如何实现快速的能源转型，在2050年打造碳中和的能源系统，并且认为立即采取行动将为就业增长和经济发展带来新机遇。至2020年年底，已有126 个国家承诺、宣布或正在考虑到2050年实现温室气体净零排放的目标应对气候危机[2]。因此，探究经济增长与能源消费碳排放的协调关系，如何在推进经济增长的同时实现节能降碳？实现经济可持续发展的理想状态，已经成为学者、社会高度关注的话题。相关研究对于实现可持续发展、增强国际竞争力具有重要意义。

目前，国内外关于能源消费碳排放与经济增长脱钩关系及其驱动因素已开展了较多研究，集中于不同的空间尺度，一是国家层面的研究，如孙叶飞和周敏[3]将Tapio 脱钩指数与Kaya 恒等式、LMDI 因素分解法相结合，分析了中国1996—2014年期间的能源消费碳排放与经济增长脱钩关系及驱动因素；Wang & Wang[4]探讨了美国经济增长与碳排放的脱钩关系及其影响因素；Uddin 等[5]研究了斯里兰卡能源消费、碳排放、经济增长和贸易开放之间的长期格兰杰因果关系。二是区域层面的研究，如盖美等[6]采用Tapio 弹性分析方法探讨辽宁沿海经济带能源碳排放与经济增长的脱钩关系及演变趋势，并构建Tobit 多元线性回归模型分析了碳排放效率的影响因素；冯宗宪和陈志伟[7]结合脱钩理论和聚类分析方法实证分析了中国区域能源碳排放和经济增长的空间脱钩趋势；李影[8]利用脱钩模型对29 个省份经济增长与能源利用、碳排放之间的脱钩程度进行了度量；武娜等[9]构建脱钩模型分析碳排放与经济增长间的脱钩关系，并运用GIS 方法评价山西、陕西、内蒙古地区经济增长与碳排放的时空演变规律；王仲瑀[10]利用LYQ脱钩模型和格兰杰因果关系检验模型对京津冀地区能源消费、碳排放与经济增长数据进行实证分析。三是跨国层面的研究，如王杰等[11]基于Tapio 脱钩和LMDI 模型分析了金砖国家碳排放与经济增长的脱钩弹性及驱动因素；Wang & Zhang[12]探讨了贸易开放对不同国家的经济增长与碳排放脱钩产生的影响；Apeaning[13]使用脱钩理论与扩展的Kaya 恒等式探讨了134 个国家的碳排放和经济增长脱钩相关的驱动因素；Wu 等[14]利用环境影响—GDP—技术脱钩模型对发达与发展中国家过去50年经济增长与能源消费脱钩趋势进行比较研究。

目前相关研究主要围绕区域省市层面、国家层面展开，跨国层面研究主要是围绕相关经济体，而对科技强国、科技大国这类主体的比较研究较少，而这类国家的发展往往引领着全球未来发展的方向，并且在其高速发展中积累了丰富的经验。为此，本文基于1990—2020年近30年的数据，运用Tapio 脱钩模型并结合Kaya 恒等式、LMDI 模型来探究典型科技大国能源消费碳排放与经济增长的脱钩态势与现状，并分解碳排放驱动因素，了解科技大国间的异质性。研究结果以期丰富碳排放与经济增长关系的案例研究，为中国实现经济可持续发展、应对气候危机、推进碳达峰碳中和提供相关参考建议。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 脱钩模型

脱钩这一概念被广泛应用于资源环境领域，应用广泛的OECD 的脱钩概念认为“脱钩”就是打破环境危机和经济财富间的联系[15]，脱钩是对资源环境与经济增长之间协调关系的一种测量及评价手段。目前在判断脱钩状态或测度脱钩程度时，采取的方法主要有变化量综合分析法、脱钩指数法、弹性分析法、基于完全分解技术的脱钩分析方法、IPAT 模型法、描述统计分析法、计量分析法和差分回归系数法[16]，而Tapio 弹性分析方法在资源环境与经济增长领域广泛应用[17]。Tapio 从弹性概念出发，研究了欧洲国家交通业经济增长量与二氧化碳排放量间的脱钩关系，并建立Tapio 脱钩指标体系[18]，本文以此为基础加入指标值为0 的状态，如表1所示。在前人研究[19-20]的基础上，运用Tapio 脱钩模型探讨科技大国碳排放（本文特指能源消费碳排放）与经济增长间的协调关系，构建碳排放与经济增长间的Tapio 脱钩模型，公式表示为：

表1 Tapio脱钩指标体系

式中：R表示科技大国碳排放与经济增长间的弹性关系，C、GDP分别表示碳排放量、国内生产总值的基期值，∆C、∆GDP分别表示研究期碳排放量、国内生产总值相较基期的增值。参照Tapio 脱钩指标体系可得到碳排放与经济增长间的脱钩状态。

1.1.2 碳排放因素分解模型

基于日本学者在IPCC 研讨会上提出的用于分析相关影响因素对二氧化碳排放的贡献情况的Kaya 恒等式，选用LMDI 分解法对科技大国碳排放的变化进行分解研究[21]。

式中：E为能源消费量，G为GDP，P为人口总数，F为碳排放系数（能源碳排放系数），I为能源消费强度，A为经济增长，P为人口规模，t为时期即不同年份。利用LMDI 模型的加法将碳排放增量∆C分解为四大因素之和，即能源碳排放系数效应（∆CF）、能源消费强度效应（∆CI）、经济增长效应（∆CA）、人口规模效应（∆CP）。

根据Ang[22]提出的对数平均迪氏分解法（LMDI）得到各个分解因素的贡献值表达式：∆CP也以此做相应计算。

式中：RF、RI、RA、RP分别为碳排放系数效应、能源消费强度效应、经济增长效应、人口规模效应的脱钩指数。

1.2 数据来源

本文对1990—2020年8 个科技大国碳排放与经济增长脱钩关系及碳排放驱动因素进行研究，其中8 个科技大国中美、英、德、法、日为典型的科技强国[23]，而俄罗斯为传统科技大国（强于军事科技、航天领域等），韩国为新兴科技大国（尽管体量较小，但其半导体、电子电器、通信器材等领域世界领先），中国作为世界上最大的发展中国家，科技实力逐步提升。对这8 个典型科技大国进行研究，能够较好地反映全球能源消费碳排放与经济增长关系的态势以及相关经验启示。近30年的研究周期有利于从较长时间尺度探析碳排放与经济增长脱钩状态的演变趋势，并且较准确有效地了解碳排放驱动因素。经济增长用GDP 表示、人口规模用人口总数表示，皆来源于世界银行，其中GDP 统一为2010年不变价美元。能源消费碳排放量、能源消费量相关数据源于英国石油公司（BP）发布的《世界能源统计年鉴》。

2 科技大国碳排放与经济增长脱钩分析

2.1 碳排放与经济增长特征

从长时间变化来看，各国能源相关碳排放与其工业发展、国际间产业转移合作、人口规模及其结构变化、资源禀赋密切相关。科技大国碳排放总量及其变化趋势存在差异，总体上分为三个梯队，如图1所示。第一梯队是美国、中国，年均碳排放量在2 000 万吨以上且波动较大，遥遥领先其余科技大国；第二梯队为俄罗斯、日本，年均碳排放量处于1 000 万～2 000 万吨之间且波动较小；第三梯队为德国、英国、韩国、法国，年均碳排放量处于1 000 万吨以下（除德国外皆在500 万吨以下）且发展较平稳。从排放量来看，近30年间美国、中国、俄罗斯长期处于前三位置，其中2005年以后中国越过美国成为碳排放第一科技大国；英国、法国、韩国则处于后三位，其中2000年以后法国越过韩国成为碳排放量最低的科技大国，而2010年以后英国越过韩国成为碳排放量倒数第二的科技大国。从变化趋势来看，中国的碳排放增长最快，年均增长率高达4.91%；美国、法国、德国、英国、俄罗斯皆为波动下降趋势，年均增长率皆为负数，其中英国下降最快，年均增长率为-1.86%。韩国碳排放为波动上升趋势，年均增长率为3.40%，由能源碳排放倒数第一科技大国演变为倒数第三。日本近30年间能源碳排放趋于稳定、变化较小，年均增长率仅为0.08%，长期处于科技大国中碳排放第四的位置。说明不仅科技大国间能源碳排放量存在差异，各国不同时期也具有差异性，具有阶段特征，中国最为显著，1990—2000年为缓慢上升阶段（年均增长率为3.50%），2001—2011年为快速增长阶段（年均增长率为9.29%），2012—2020年为逐步低碳减排阶段（年均增长率为1.28%），中国作为最大的发展中国家，经济还处于加快发展时期，尤其是近10年经济与城镇化高速发展，自然加大了能源消费需求，而碳排放下降则离不开政策的推动，党的十八大报告提出“推动能源生产和消费革命，控制能源消费总量，加强节能降耗，支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展，确保国家能源安全”。值得注意的是，尽管能源碳排放总量较高，但中国近30年年人均碳排放量仅为4.55 吨，远低于其余科技大国，较低的为法国（5.64 吨），最高的为美国（18.33 吨）。

图1 1990—2020年科技大国能源碳排放变化趋势

科技大国间不论是经济规模还是增长趋势都存在差异，总体上划分三个梯队，如图2所示。第一梯队为美国，年均GDP 在100 000 亿美元以上，远高于其他国家，年均增长率为2.29%。第二梯队为日本、中国，年均GDP 处于40 000 亿～60 000 亿美元之间，其中日本经济增长较为平缓，年均增长率为1.03%，2010年后被中国超越成为科技大国中的经济规模第三大国；近30年中国经济增长迅速，由1990年的8 278.70 亿美元增长至2020年的117 850.04 亿美元，年均增长率高达9.11%，逐步超过俄罗斯（1993年）、英国（2000年）、法国（2002年）、德国（2005年）、日本（2010年）成为GDP 第二大国，但中国人均GDP 远低于其他科技大国，2020年中国人均GDP（2010年不变价8 405 美元）仅是美国与日本的1/6、德国和法国的1/5、英国的2/9、韩国的2/7、俄罗斯的5/7。其余科技大国属于第三梯队，年均GDP 在40 000 亿美元以下，其中德国年均GDP 为32 669.20 亿美元，年均增长率为1.41%；法国、英国年均GDP 分别为24 506.65 亿美元、22 904.89 亿美元，年均增长率分别为1.31%、1.60%；俄罗斯、韩国年均GDP 分别为13 259.73 亿美元、9 320.01 亿美元，年均增长率分别为0.74%、4.98%。值得注意的是，由于新冠肺炎疫情大流行，2020年全球经济停摆，各国经济都遭受重创，经济增长呈现不同程度的放缓趋势，甚至出现负增长。

图2 1990—2020年科技大国GDP变化趋势

2.2 碳排放与经济增长脱钩关系

受综合因素所致，1990—2020年科技大国碳排放与经济增长脱钩状态存在显著差异，如图3所示，但各国皆制定了相应的节能降碳政策。美国碳排放与经济增长脱钩关系总体处于弱脱钩向强脱钩过渡阶段，其中处于弱脱钩状态年份最多，总体上美国经济增长速度要高于碳排放增速，甚至经济持续增长的同时碳排放出现负增长。美国作为世界第一经济大国，其发展对能源消费需求量大，随着经济发展效率的提高，对能源消费的依赖度逐步降低。2009年6月美国众议院通过的《2009年美国清洁能源与安全法案》，旨在减少美国对外的石油依赖、减少温室气体排放、刺激经济复苏[24]；2014年5月美国白宫发布的《全面能源战略》报告阐述了美国能源革命对经济发展、能源安全的影响并提出未来低碳化发展举措[25]。

图3 1990—2020年科技大国能源碳排放与经济增长脱钩状态

英国、法国碳排放与经济增长脱钩关系总体从弱脱钩过渡到强脱钩状态，其中处于强脱钩状态的年份最多，基本处于能源消费碳排放与经济增长的最优状态，即经济增长的同时碳排放负增长。英国、法国作为老牌资本主义国家，较高的经济发展水平加上资源匮乏使其较早意识到能源安全与气候危机，成为世界低碳经济的先行者和积极倡导者，制定了系列低碳、能源战略。如2003年的英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》最早将“低碳经济”见之于政府文件；2009年7月英国发布的低碳能源国家战略白皮书《英国低碳转变计划》提出了到2020年、2050年的碳减排目标及各部门的碳减排目标与措施[26]；2012年11月英国政府公布的最新《能源法案》旨在调整英国国内能源消费结构、发展低碳经济[27]；2019年6月英国政府公布一项法案拟在2050年之前将碳排放量降为“净零”。2015年11月法国公布的《国家低碳战略》旨在促进可再生能源的发展，计划在2030年将可再生能源在能源总量中的比例提高至32%[28]；2019年 9月法国国会通过的《能源与气候法案》正式以立法形式明确 2050年实现碳中和的目标；2020年 9月法国发布的《法国发展无碳氢能的国家战略》计划到 2030年投入 72 亿欧元发展绿色氢能，推动工业和交通部门脱碳[29]。

德国碳排放与经济增长总体处于强脱钩状态，经济增长的同时实现了碳排放负增长。德国政府通过《可再生能源法》保证可再生能源的地位，使可再生能源得到了快速发展；德国环境部在2009年6月公布的发展低碳经济的战略文件强调低碳经济为经济现代化的指导方针[30]；2019年 11月德国联邦议院通过的《气候保护法》以法律形式确定 2050年实现温室气体净零排放的碳中和目标[29]。

日本碳排放与经济增长关系总体处于增长负连接向强脱钩状态过渡阶段，其中处于强脱钩状态的年份最多，1990年、2008年受金融危机影响，2011年发生的大地震使其经济重新陷入衰退。总体上日本经济增长对能源消费尤其是化石能源的依赖逐步降低。2007年日本把建立低碳经济作为2050年的重点战略发展目标，通过节能法案《面向低碳社会的12 大行动》《面向2050年的日本低碳社会》《福田蓝图》《立场绿色经济与社会变革》等[31]；日本将氢能作为未来社会二次能源结构基础，全面建设氢能社会，2017—2019年密集发布了《氢能基本战略》《氢能与燃料电池战略路线图》《氢能和燃料电池技术开发战略》[29]。

俄罗斯碳排放与经济增长关系总体处于弱脱钩向强脱钩状态过渡阶段，其中处于弱脱钩状态的年份最多。说明俄罗斯总体上由经济增速高于碳排放增速演变到经济增长的同时碳排放负增长。但受资源禀赋影响，天然气、煤炭是俄罗斯能源和发电的主要来源，加大了其碳排放量。2013年3月俄罗斯政府批准通过的《国家能源发展规划》重点就俄罗斯电力、石油、天然气和煤炭工业的现代化改造，合理、高效利用可再生能源，节约能源和提高能效等问题进行阐述[32]；2019年俄罗斯出台的《2035年前俄罗斯能源战略草案》以期促进能源科技创新、明确能源领域研究创新活动关键任务、推进能源强国战略[29]。

韩国碳排放与经济增长关系总体处于增长连接向弱脱钩状态过渡阶段，其中处于弱脱钩状态的年份最多。韩国经济增长对能源消费的依赖在降低，但韩国能源资源匮乏，能源对外依存度较高。2008年8月韩国政府制订的《国家能源基本规划》指出，新能源和可再生能源的比重将在2030年达到11%，能源技术水平将于2030年达到世界最高水平；2008年9月韩国政府推出的《绿色能源产业发展战略》旨在创造就业岗位、扩大未来增长动力和基本确立低碳增长战略[33]；2008年9月韩国政府出台的《低碳绿色增长战略》提出要提高能效和降低能源消耗量，从能耗大的制造经济向服务经济转变[34]。

中国碳排放与经济增长关系总体处于弱脱钩状态，其中处于弱脱钩状态的年份最多。中国总体经济增速高于碳排放增速，但经济增长对于能源消费还有较高依赖。中国作为最大的发展中国家，随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级，加上拥有较大的人口规模，促使其在持续推动经济发展的同时对能源消费的需求量也会不断加大，导致经济发展与节能减排的矛盾不断加剧，这就需要加快经济转型、推进碳中和。但中国目前产业结构以重化工为主、能源结构以煤为主、运输结构以公路货运为主，实现碳达峰碳中和的难度比发达国家更大。节能降碳成效离不开顶层设计，如2016年印发的《“十三五”节能减排综合工作方案》旨在优化产业和能源结构、加强重点领域节能；2020年12月国务院发布的《新时代的中国能源发展》白皮书全面阐述了中国推进能源革命的主要政策和重大举措。

根据碳排放与经济增长脱钩指数，即从实现经济可持续发展的最佳状态（强脱钩）、最差状态（强负脱钩）与不利状态（增长连接、增长负脱钩、衰退脱钩、衰退连接等）的角度来看，科技大国中碳排放与经济增长脱钩关系表现最好的是英国、德国，有16 个年份处于强脱钩状态；其次为法国，有15 个年份处于强脱钩状态；再次为日本，有11 个年份为强脱钩。美国和俄罗斯分别有9 个、8 个年份处于强脱钩状态，有12 个、9 个年份处于弱脱钩状态，总体处于弱脱钩向强脱钩过渡阶段，能源消费碳排放在一定程度上阻碍了经济可持续发展。韩国处于弱脱钩、增长连接的年份较多，分别为12 个、9 个年份，说明经济发展对能源消费的依存度还较高。中国有22 个年份处于弱脱钩状态，持续推进经济增长的同时能源消费也在增长，但能源消费增速放缓、碳排放逐步降低。可见在科技大国中，中国能源消费碳排放与经济增长关系仅略微优于韩国，要实现强脱钩与其余科技大国间还存在较大差距。2020年受疫情影响，除中国外，其余科技大国经济皆为负增长，因此碳排放与经济增长表现为衰退脱钩状态。

2.3 碳排放驱动因素分解分析

1990—2020 年科技大国碳排放驱动因素的影响程度与效应不尽相同，如图4所示。美国总体上影响程度由大到小依次为经济增长、人口规模、碳排放系数、能源消费强度。其中人口规模与经济增长总体对碳排放具有促进作用，即经济增长与人口规模扩大都会增加能源需求量进而增加碳排放量，1991年出现异常主要在于爆发海湾战争及经济危机，2008年出现异常在于金融危机的爆发；能源消费强度对碳排放具有抑制作用，即经济增长消费的能源越少，碳排放就会越低；2010年以后能源碳排放系数对碳排放具有抑制作用，即随着能源开发利用技术的逐步提高，能源消费中逐步减少化石能源而增加可再生能源比重，进而减少碳排放，美国能源消费中传统化石能源占比由1990年的88.07%下降至2020年的81.66%，可再生能源（包括水电）占比由1990年的4.43%上升至2020年的9.93%。

图4 1990—2020年科技大国能源碳排放驱动因素

英国总体上影响程度由大到小依次为能源消费强度、经济增长、碳排放系数、人口规模。其中经济增长、人口规模总体对碳排放具有促进作用，即经济增长与人口增长会依赖能源消费进而增加碳排放量，2008年出现异常主要在于全球金融危机的爆发；能源消费强度、碳排放系数总体对碳排放具有抑制作用，即随着低碳经济的发展、能源消费结构的逐步变化，经济发展对能源需求降低、可再生能源消费的碳排放降低，最终促使碳排放减少，英国能源消费中传统化石能源占比由1990年的92.07%下降至2020年的75.27%，可再生能源占比由1990年的0.63%上升至2020年的18.26%。

法国总体上影响程度由大到小依次为经济增长、能源消费强度、人口规模、碳排放系数。其中经济增长、人口规模总体对碳排放具有促进作用，法国经济与人口增长加大了能源碳排放量，2008年出现异常在于全球金融危机造成消费低迷，2012年出现异常在于法国大选年造成的政局和经济不稳定。能源消费强度、碳排放系数总体对碳排放具有抑制作用，即随着可再生能源占比提高、产业结构优化升级、利用技术的优化，碳排放随之降低，1993年出现异常在于西方世界再次爆发的世界性经济危机。法国能源消费中传统化石能源占比由1990年的60.92%下降至2020年的49.81%，可再生能源占比由1990年的5.89%上升至2020年的14.09%，核电是法国能源主力。

德国总体上影响程度由大到小依次为经济增长、碳排放系数、能源消费强度、人口规模。其中经济增长、人口规模总体对碳排放具有促进作用，但人口规模在2002—2011年表现为抑制作用，主要在于这10年间人口负增长，减少了能源需求量进而降低了碳排放。能源消费强度、碳排放系数总体对碳排放具有抑制作用，即随着低碳战略的实施、能源开发利用技术水平及经济效率的提高，碳排放逐步降低，并且德国为低碳经济立法最全的国家，2013年出现异常在于德国工业复兴并提出工业4.0 计划。德国能源消费中传统化石能源占比由1990年的88.61%下降至2020年的75.7%，可再生能源占比由1990年的1.25%上升至2020年的19.58%，可再生能源与废物等能源产品的供给量逐步上升。

日本总体上影响程度由大到小依次为能源消费强度、经济增长、碳排放系数、人口规模。其中经济增长总体对碳排放具有促进作用，人口规模在2012年之后变为抑制作用，主要在于日本人口少子化、老龄化日益严重。能源消费强度、碳排放系数总体对碳排放具有抑制作用，2011年出现异常主要在于大地震发生造成的海啸、火灾、核泄漏、环境污染等复合灾害并发，对于日本的经济、政治及社会均造成极大冲击。日本能源消费中传统化石能源占比由1990年的84.32%上升到2012年的93.93%再下降至2020年的87.07%，可再生能源占比由1990年的5.26%下降至2020年的10.69%，天然气在其能源消费中占据重要地位且主要依靠进口。

俄罗斯总体上影响程度由大到小依次为经济增长、能源消费强度、碳排放系数、人口规模。其中经济增长与人口规模总体对能源碳排放具有促进作用，由于2014年俄罗斯金融危机、1997—2009年人口负增长导致出现了异常。能源消费强度、碳排放系数总体对碳排放具有抑制作用，2016年出现异常主要在于受乌克兰危机、俄罗斯收回克里米亚引发西方国家一系列经济制裁影响，加上遭遇国际大宗商品特别是石油和天然气价格暴跌，导致俄罗斯经济陷入危机。俄罗斯能源消费中传统化石能源占比由1990年的92.11%下降至2020年的86.43%，可再生能源占比由1990年的4.62%上升至2020年的6.80%，俄罗斯天然气资源丰富，天然气是其重要的能源产品。

韩国总体上影响程度由大到小依次为经济增长、人口规模、能源消费强度、碳排放系数。其中经济增长与人口规模总体对碳排放具有促进作用；2001年后能源消费强度、碳排放系数总体对碳排放具有抑制作用，进入21世纪后韩国将发展高科技上升为国家战略，强调科技发展对于优化产业结构、促进经济转型的重要性，2003年韩国颁布的“第二次科技立国”计划促使其半导体、新型显示等科技产业加快发展[35]，同时文化产业、旅游业、金融业等领域的竞争力也逐步提升，2020年出现异常主要受疫情影响。韩国能源消费中传统化石能源占比由1990年的84.94%上升到1997年的89.55%再下降至2020年的84.6%，可再生能源占比由1990年的1.23%上升至2020年的3.33%，核电占据重要地位。

中国总体上影响程度由大到小依次为经济增长、能源消费强度、碳排放系数、人口规模，2000年后碳排放系数对碳排放的影响超过了人口规模，这与计划生育政策及技术进步相关。其中经济增长、人口规模对碳排放具有促进作用，高速发展的经济与庞大的人口规模增加了能源需求进而增加了碳排放，经济增长对能源消费的依存度较高。能源消费强度、碳排放系数总体对碳排放具有抑制作用，这与技术进步、低碳经济发展、能源结构优化及节能减排政策的实施密不可分，2003—2004年出现异常主要在于“非典”疫情，加上出现电力、煤炭、油品等供应紧张的能源“瓶颈”，中央宏观调控“点刹”过度投资相关政策影响。中国能源消费中传统化石能源占比由1990年的95.58%下降至2020年的84.34%，可再生能源占比由1990年的4.42%上升至2020年的13.43%，仍以煤炭消费为主。

3 结论与启示

3.1 结论

通过Tapio 脱钩模型、LMDI 分解方法，分析梳理了近30年来科技大国能源消费碳排放与经济发展脱钩态势，以及碳排放的主要驱动因素影响差异性，得到以下结论：

科技大国能源消费碳排放与经济增长态势存在差异。碳排放总量方面，美国、中国为第一梯队，分别为波动下降、上升趋势，2005年以后中国越过美国成为碳排放第一大国，但中国人均碳排放总体低于其余科技大国，与美国相差甚远；俄罗斯、日本为第二梯队，分别为波动下降趋势、趋于稳定态势；德国、英国、韩国、法国为第三梯队，除韩国外皆为波动下降，法国、英国先后于2000年、2010年越过韩国成为碳排放量最低的两个科技大国。经济增长方面，美国GDP 遥遥领先于其余国家；其次为日本、中国，2010年以后中国超越日本成为GDP 第二大国，并且中国年均增长率最高（9.11%），但中国人均GDP 远低于其他科技大国，依然是最大的发展中国家。最后为德国、法国、英国、俄罗斯、韩国，年均GDP 在40 000 亿美元以下且增长平稳。

科技大国能源消费碳排放与经济发展脱钩状态具有异质性。英国、德国、法国基本演变为强脱钩状态，法国、日本由增长负连接过渡到强脱钩状态，美国、俄罗斯处于由弱脱钩向强脱钩过渡阶段，中国、韩国总体处于弱脱钩状态。中国能源消费碳排放与经济增长关系略优于韩国，但经济增长对能源消费的依存度较高。要实现强脱钩与其余科技大国之间还存在较大差距，并且中国产业结构、能源结构、运输结构都有待优化，经济处于数量到质量转型的关键期，要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和难度较大，要实现经济可持续发展的理想状态道阻且长。

科技大国碳排放驱动因素的影响效应与程度不尽相同。影响效应方面，科技大国基本上表现为人口规模、经济增长会促进碳排放，能源消费强度、碳排放系数会抑制碳排放，但存在时序差异，美国2010年以后碳排放系数抑制碳排放，日本2012年之前人口规模促进碳排放，韩国2001年后能源消费强度、碳排放系数抑制碳排放。影响程度方面，近30年科技大国总体为经济增长对碳排放影响最大，而人口规模影响最小，能源消费强度的抑制作用最大，但各因子对各国影响不尽相同。其中美国为经济增长＞人口规模＞碳排放系数＞能源消费强度，英国与日本为能源消费强度＞经济增长＞碳排放系数＞人口规模，法国为经济增长＞能源消费强度＞人口规模＞碳排放系数，德国为经济增长＞碳排放系数＞能源消费强度＞人口规模，韩国为经济增长＞人口规模＞能源消费强度＞碳排放系数，俄罗斯与中国为经济增长＞能源消费强度＞碳排放系数＞人口规模。

3.2 启示

一是强化顶层设计，引领绿色发展。强化顶层设计与战略谋划，从国家层面加快实施低碳能源战略，制定低碳经济发展、可再生能源开发利用的中长期战略规划，明确低碳经济发展战略、产业体系、重点支持领域或行业，明确可再生能源开发利用的重点领域、关键技术支撑，为加快节能减排支撑绿色发展奠定长远战略基础。加快制定中国碳达峰碳中和路线图，为各行业减排提供指引，以更好地优化能源结构、推动绿色低碳技术创新、建立健全碳市场交易机制，为实现碳中和夯实基础。

二是优化产业结构，发展低碳经济。中国作为世界上最大的发展中国家，目前处于经济由数量向质量转变的窗口期，还需持续推进经济增长，势必会增加能源消费需求。因此，需加快产业结构优化升级，尤其是工业领域，通过技术升级、产业迭代、国际合作等途径，逐步降低高耗能、高污染产业的比重，推进产业结构清洁化。促进战略性新兴产业、高新技术产业、现代服务业和未来产业加快发展，积极发展循环经济；以节能环保为重点对传统产业进行技术改造，继续淘汰落后产能，着力构建有利于低碳发展的产业体系、生产方式和消费模式；推动制造业智能化、绿色化发展，降低制造业转型升级中的资源能源消耗和碳排放，实现制造业质量变革、效率变革和动力变革，以集群化发展实现规模效益、提升专业化水平，进而增强市场竞争力。

三是优化能源结构，开发利用可再生能源。目前中国能源前端结构以化石能源为主，受资源限制电力以煤炭火电为主，这使得中国能源利用碳排放压力较大。近年来中国日益重视可再生能源的开发利用，可再生能源占比显著提高，全球约一半的多晶硅（太阳能电池板的关键原料）都来自中国，其风力、光伏发电在全球优势突出。未来中国还需加大太阳能、风能、水能等新能源比重，从能源供给端（清洁能源）入手，降低能源消费碳排放，促进2030年前实现碳达峰、将风能及太阳能能源消费占比提至16.5%的承诺。同时，重视储能技术的开发与应用，推动可再生能源相关的储能产业发展，为可再生能源的长期、有效供给提供保障。

四是强调科技创新，促进节能减排。构建从研发投入到转化应用完善的节能降碳创新体系，提升低碳发展的创新能力和竞争力，有力支撑国家能源安全、应对气候危机。在投入方面针对节能降耗、绿色低碳技术重点领域建立稳定的政府支持机制，同时强化企业、社会资本参与基础与应用研究的政策机制，加大对节能环保汽车、可再生能源、循环经济、储能等重大技术的研发、示范力度。在转化应用方面，发挥政府与市场作用，畅通转化渠道，并且在政府采购中重视对有利于节能降耗、绿色低碳的技术、装备、产品的大力支持。加强节能减排技术创新平台与联盟建设，构建以企业为主体、政产学研相结合的技术创新与推广转化的产业技术创新与服务平台，如支持建立可再生能源产业技术创新联盟、节能环保企业创新产业联盟、碳排放及交易相关企业联盟、碳中和研究联盟等。