我國省域碳排放變化的因素分解研究

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我國省域碳排放變化的因素分解研究

盧云卿，孔群喜，高瀟博

（南京財經大學產業發展研究院，江蘇南京210046）

[摘要]隨著我國經濟的迅速發展，能源消耗所引發的碳排放問題逐漸引起了社會各界的廣泛關注，我國十八大更是進一步提出了發展低碳經濟、改善環境的戰略方針。為了研究經濟增長對碳排放變化的影響機理，以1999~2011年的省域面板數據為樣本，分別從單因素、多因素以及各個因素的相互作用的角度，研究規模效應、結構效應與技術效應三種影響因素變化對二氧化碳排放量的影響作用。研究結果表明，技術效應對碳排放影響則尤為明顯，且技術效應對第二產業的推動作用并不能減少碳排放。從長遠來看，我國節能減排的重點應當在于提升產業結構，控制高耗能工業企業規模，大力發展第三產業。

[關鍵詞]碳排放；規模效應；結構效應；技術效應

1　引言

自改革開放以來，我國的經濟得到了飛速的發展。然而伴隨著經濟的發展，過度的能源消耗所引發的環境問題也愈演愈烈，特別是由于碳排放帶來的溫室效應已經直接影響到了我國經濟的可持續發展。和其他國家相比，僅在與能源消費有關的碳排放量方面，我國于2006年就已經超越了美國。因此，在巨大的國內外壓力之下，中國推行節能減排已勢在必行[1]。十八大以來,我國更是提出了在全面建成小康社會的同時,大力推進生態文明建設，扭轉我國生態環境不斷惡化的局面。在推行節能減排的同時，如何保持我國經濟繼續穩定地增長，這就成為政府部門與學術界所關注的重中之重。因此，研究經濟增長對我國碳排放的作用機理以及考察我國的碳排放消耗變化特征，對提高我國的能源利用效率，降低我國的環境污染程度，具有極大的現實指導意義。

國內外學者對環境質量與經濟增長問題的研究，始于1973年第一次石油危機之后。Grossman和Krueger于1991年第一次發現了收入水平與環境呈倒U型的關系[2]。其后的學者，如徐國泉等（2006）在對環境庫茲涅茨曲線假說進行了實證分析后驗證了收入水平與環境的關系[3]。Selden和 Song（1994）又通過對二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物和懸浮顆粒物這四種空氣污染指標物質進行統計分析后，證實了環境污染與收入之間的確存在著倒U型的關系[4]。而經濟增長影響碳排放的具體因素一般可通過因素分解法分解為規模效應、結構效應和技術效應三個部分。Panayotou （2003）研究發現，經濟規模的擴大對自然環境也有著積極的影響：一方面，經濟規模的擴大引起了人均收入水平的提升，導致人們對環境的需求增加；另一方面，人們會通過對政府提出要求，促使職能部門采取更加嚴格有效的環保措施[5]。此外，Manuelli（1995）的研究也表明，一個經濟體在經濟規模增長的過程中，其民眾對環境質量的要求會迅速上升，這種需求在一定程度上會改變經濟增長與環境之間相互沖突的關系[6]。于峰（2006）通過對結構效應的研究發現，產業結構由能源密集型向技術密集型轉變的過程中，環境污染的程度是不斷降低的[7]。胡初枝、黃賢金等（2008）從產出角度出發，發現產業結構因素對碳排放量的多少有著顯著的正效應，即第二產業比重越大，對環境所造成的壓力就越大[8]。Markus（2002）認為通過引進節能技術等可以提高能源使用效率，從而降低能源消耗速度，進而進一步減少碳的排放[9]。而李子豪和劉輝煌（2011）通過研究FDI對碳排放的影響發現FDI的技術效應可以顯著地降低全行業的碳排放[10]。國內外學者對上述三種效應對環境質量之間關系的研究意義重大，通過進一步研究規模、結構、技術三種效應的相對重要性對我國在提升能源利用效率、保護環境和節能減排具有重要的實踐意義。如果我們可以研究出在經濟發展的不同時期，某個因素起到的主要作用，將有助于相關部門作出針對性決策，有效地減少碳排放。

Grossman（1995）在研究人均GDP與環境質量時所提出的庫茲涅茨曲線就反映了經濟增長的規模效應與技術效應的相互作用，其收入水平與環境呈倒U型關系也是規模效應與經濟體結構共同影響的結果[11]。因此，在研究中，我們對三種效應的相對重要性進行評估，進一步研究分析三種效應的相對作用關系，既可以彌補現有研究中的不足，也有助于為我國制定節能減排政策和產業結構調整政策提供行之有效的建議。

2　數據來源與方法

2.1數據來源

本文以中國省域數據為樣本，采用1999-2011 年30個省、自治區和直轄市的年度統計數據進行研究。由于部分數據指標中西藏自治區的指標，尤其是能源消耗指標在部分年份有缺失，因此，該地區的指標并未納入到樣本考察中。本文的數據主要來源為1999-2013年間出版的《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》。一般文獻采用資本與勞動力比值來衡量結構效應[12]，以進出口貿易中產品隱含碳來體現技術效應[13]。本文以第二產業的比重來衡量結構效應，以能源效率指標來體現經濟增長對環境影響的技術效應。

本文所涉及的具體指標為碳排放量（CO2排放量）、地區生產總值、第二產業比重、能源效率和總人口這五個指標。

（1）碳排放量指的是化石能源在燃燒之后釋放出的不同熱量所對應的相應碳的量。本文對碳排放量進行計算時，需要將各個年份的省、自治區、直轄市的各種石油類產品的消費量進行估算，同時再將這些實物量的能源指標，用標準煤的折算系數進行折算（如表1所示），再依據如下的公式估算出碳排放量①：

式（1）中Tj為j?。ㄗ灾螀^、直轄市）的總碳排放量；Eji表示第j省市一個時期內對第i種能源的消費數量；i表示化石燃料種類；fi表示第i種化石燃料能源的標準煤折算系數；ci為第i種化石燃料能源的碳排放系數。同時，為了反映出人口規模因素對碳排放量的影響，我們加入了總人口數作為模型的控制變量。

表1　化石能源標準煤折算系數

（2）我們通過地區生產總值可以直觀的反映出規模效應的作用，蔣金荷在2011年研究發現，如果經濟規模是影響碳排放水平的主要因素，并且碳排放量的增大是引起經濟增長的主要原因，那么碳排放與GDP的增加呈線性關系[14]。

（3）由于我國現階段經濟的發展方向為由高耗能、高污染的重工業向低耗能、低污染的勞動密集型服務業轉變，因此產業結構的變化可以從三次產業所占總產值的比重的角度來考量。牛鴻蕾等（2013）按照三次產業將GDP分為三部分，用產業結構相似指數來作為衡量產業結構的指標[15]。由于我國第二產業比重較高，因此可以較為明顯的反映出結構效應的作用，因此本文采用的是以第二產業占GDP比重作為變量指標。

（4）能源效率的提升往往是由于科學技術的進步而推動的，因此本文以能源效率作為衡量技術效應的指標。能源效率是能耗強度的倒數，而能耗強度可用單位GDP產值所消耗的標準煤數量來表示。它反映出能耗強度與能源效率的反向關系，即能耗強度越大，能源效率越低。

有關變量的具體定義和相關的統計性描述如表2所示。2.2研究方法

表2　變量的定義和描述性統計

在研究碳排放量影響因素時，一般會采用分解因素法，將影響碳排放的各個因素進行分解。本文在參考國內外關于碳排放研究的實證模型后，并在不考慮能源消費強度的情況下，采用Grossman和Krueger（1995）的污染排放分解方程[2]來建立模型：

等式（2）中，Et代表t時期污染排放量；Yt代表該地區經濟總量，用生產總值表示；j行業在t時期的行業總產值由Yjt表示；j行業在t時期的污染排放強度由Ijt表示；Sjt代表j行業在t時期的產值與當期生產總值的比值。對于方程（2）我們通過加法分解法，將等式兩端分別微分，同時除以Ej，并將原方程的國家和地區經濟部門變換為產業種類，可以得到方程：

方程（4）反映了經濟增長中的規模效應、結構效應和技術效應與碳排放量的相應的等式關系。在加入了人口總數作為控制變量之后，我們將模型擬合為：

方程（5）中的i表示為不同的地區，t表示為不同的年份；CE代表的是碳排放總量（以CO2排放量表示），GDP反映了經濟的規模效應，SR反映了結構效應，Tech反映了技術效應，Popu為控制變量人口總數，α代表常數項，β反應可自變量的系數，εit為標準誤差項，變量u代表著特定地區效應系數。

本文采用因素分解法，將經濟增長對碳排放影響因素分解為規模效應、結構效應和技術效應三個部分，以此來考察各個效應對碳排放的影響力。在構造模型時，我們選取二氧化碳排放量作為因變量，以省域GDP、第二產業比重和能源效率作為自變量，以人口總量作為控制變量，構建擬合模型，并以省域面板數據進行實證研究。由于各個省份地區個體可能存在不隨時間變化但與其他解釋變量相關聯的特征，而固定效應模型無須做出個體效應與其它解釋變量不相關的假設，因此可以考慮固定效應模型來處理省域面板數據。

3　實證分析

本文以上述回歸模型為基礎，利用1999-2011年的省際面板數據，以規模效應、結構效應和技術效應為自變量，以碳排放量為因變量，加入人口規模為控制變量，從單因素角度、多因素以及各因素交互作用的多個角度考察了不同效應對碳排放的影響作用，并對各個變量的重要性進行了分析。

本文對面板數據的所有分析均采用的是固定效應模型。此外，為了保證估計結果的無偏和有效性，我們還需要對模型進行異方差和序列自相關檢驗，并對可能存在的異方差和自相關問題進行修正。3.1單因素及多因素檢驗

通過單因素及多因素檢驗，我們可以更清晰的總結出規模效應、結構效應和技術效應在碳排放中的影響力大小，有助于相關部們和企業采取針對性措施，有效減少碳排放。相關實證結果如表3所示。

模型（1）-（3）反映了規模、結構和技術三種效應對碳排放的影響，表3中各個變量回歸系數均顯著。根據模型（1）我們可以看出，隨著經濟規模擴大，CO2排放量也會不可避免地隨之增加；我們通過模型（2）發現，隨著第二產業比重的降低，CO2排放量也隨之減少，說明了產業結構的優化升級可以降低環境污染；根據模型（3）我們可以發現技術進步與CO2排放量的變化呈反向關系，說明了技術效應對節能減排具有推動作用。對三個模型比較后發現，模型（3）中能源效率的影響力系數最大（-20129.5），因此，技術效應對碳排放量的影響最明顯。本文的研究結果與國內相關研究較為接近，如孫建衛和趙榮欽等（2010）通過對碳排放進行影響因素分解后發現，GDP總量的增長是引起碳排放總量增加的主要因素，而技術進步是引起碳排放強度變化的主要原因[16]。

表3　回歸分析結果

模型（4）回歸模型中各個變量的的符號關系沒有發生變化，但相應系數發生了變化。這說明了多因素共同作用對碳排放總體影響趨勢不變，但各因素的影響程度有所改變。具體表現為：規模、結構效應對CO2排放量正相關，技術效應對CO2排放量呈負相關關系，即CO2排放量會隨著經濟規模與第二產業的比重的增加而增加，但會隨著能源效率的提高而減少。從多因素角度來看，技術效應對碳排放量帶來的的影響仍最為明顯（變量系數為-28318.53），因此綜合來看技術效應是影響我國碳排放的最主要因素。本文研究結果與國內同類碳排放研究的結果有些差異，如蔣金荷（2011）的研究發現，經濟增長是引起我國碳排放增長的主要原因[13]。造成這種結論的差異原因可能在于選取的變量指標不同與數據處理方式差異。

3.2交互檢驗

為了更清晰的把握各個因素在實際經濟生產中的影響力大小，我們進一步構建了交互回歸模型，具體回歸分析結果如表4所示。模型（1）將規模效應與結構效應聯合考察，模型（2）在此基礎之上又加入了規模效應與結構效應間的交互項。我們通過比較觀察可以發現，當未加入交互項對規模和結構效應進行聯合考察時，兩個因素對CO2排放量均有顯著地正向推動作用；而加入交互項之后，規模的擴大卻會造成碳排放量的減少。

模型（3）考察了規模效應和技術效應對碳排放的聯合影響，通過回歸分析，我們可以看出，規模和技術效應對碳排放的影響都是顯著的，且規模和技術效應的擴大均會促進CO2排放量的增加；模型（4)在加入交互項之后，兩個因素對CO2排放的影響雖然仍顯著，并保持著原來的正向關系，但其交互作用對CO2排放量有著負向作用，說明了在技術進步影響下，經濟規模和經濟總量的增加可以起到降低碳排放的作用。

模型（5）和模型（6）是將結構效應和技術效應聯合起來考察的，其中模型（6）還加入了結構效應和技術效應的交互項。模型（5）中結構效應和技術效應作用均是顯著地，且技術效應與碳排放量呈負相關，即技術進步引起的能源效率的提升會引起CO2的排放量的減少；模型（6）加入交互項后，結構效應和技術效應作用仍然顯著，但技術效應對碳排放的影響卻發生了巨大變化。在技術效應與結構效應進行交互作用時，技術進步不僅不會導致碳排放量的減少，反而會導致碳排放量增加。這種影響趨勢隨著三種效應的同時作用被進一步放大，雖然三種效應的交互作用對碳排放有降低作用，但三種效應對碳排放量的總體影響仍為擴大趨勢，這也說明了第二產業中的技術進步并不會減少碳的排放。

表4　回歸結果分析

4　結論及政策建議

4.1研究總結

本文首先對上述三個變量進行了單因素和多因素考察：根據單因素模型我們發現規模效應對碳排放影響是具有正效應的，但其影響程度較低，說明經濟規?？偭康脑黾訉μ寂欧诺脑黾佑绊戄^小，因此我國應當在控制碳排放的同時繼續保持經濟的穩定增長。第二產業的結構效應會對碳排放帶來顯著的正效應，因此我國應當加快產業結構升級的步伐。此外，我們注意到技術進步對碳排放的影響最為顯著，技術水平的進步會極大地減少CO2的排放。當將三種因素聯合起來考察時，技術效應的影響隨著三種效應的聯合作用進一步加強，因此節能減排技術的應用對我國改善環境污染至關重要。

此外，本文繼續考察了變量間交互作用的影響。通過觀察規模效應與結構效應可以發現隨著產業結構的升級，經濟總量的不斷擴大會對碳排放產生負效應，也就是說我國產業結構升級可以更好地推動規模經濟的作用，有效降低能源消耗，促使經濟體減少碳的排放。通過比較規模效應與技術效應的作用，可以發現技術推動第二產業實現規模經濟的同時，還可以通過提升能源利用效率，促進節能減排。但是，本文通過結構效應和技術效應的聯合回歸模型發現，技術效進步對第二產業的促進升級作用并不會減少碳排放，反而會導致碳排放量的增加。這種影響趨勢隨著三種效應的同時作用被進一步放大。由此說明第二產業對資源的大量消耗并不會隨著技術的進步而有所緩解。通過實證分析，我們可以看出第二產業的大規模發展是不利于我國節能減排和保護環境的，當務之急應當是優化經濟結構，減少資源消耗嚴重的工業企業的重復投入，大力發展高新科技產業和服務業等第三產業。

4.2政策建議

從研究結果來看，我國應當在經濟發展的不同階段，根據不同的經濟規模和產業結構采取不同的政策措施。

（1）加快產業結構升級步伐，改良我國經濟增長模式。在未來發展中，各級地方政府應當改變依靠高耗能、高污染的工業企業帶動經濟增長的發展模式，大力發展第三產業和高新技術產業，這對我國節能減排具有重要意義。

（2）大力推進技術革新，提高能源利用效率。在今后的發展中，我國應當大力推進技術革新，發展低碳能源和可再生能源，提高能源利用效率，如果短期決策是在產業結構升級和能源技術進步中進行權衡取舍的話，政府應當將提高能源利用效率、推動技術進步放在首位，大力發展風能、太陽能等清潔和可再生能源的技術。

（3）在短期時間內，應以提高生產技術為主要目標。由于短期內資源配置的不足，政府應當從對碳排放影響最大的技術效應角度出發，鼓勵企業采用新型生產技術，并加大對技術領域的投資研究。

注釋:

①計算出的碳排放量還需要進一步換算為以CO2為代表的碳排放量，需將Tj再乘以11/3才可得到要求的碳排放量的值。

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[責任編輯：李榮富]

作者簡介:盧云卿（1989-），男，安徽蕪湖人，南京財經大學產業發展研究院碩士研究生，研究方向為產業組織與服務經濟；孔群喜（1983-），男，江蘇徐州人，南京財經大學產業發展研究院副教授，經濟學博士，研究方向為產業組織與公共政策；高瀟博（1988-），女，河南商丘人，南京財經大學產業發展研究院碩士研究生，研究方向為產業組織與服務經濟。

基金項目:國家自然科學基金資助項目（71303105）；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD）。

收稿日期:2014-08-27

DOI:10.13420/j.cnki.jczu.2015.01.015

[文章編號]1674-1102(2015)01-0058-05

[文獻標識碼]A

[中圖分類號]X24；X511