工業技術進步的碳減排效應：基于2001—2010年中國工業行業數據的實證分析

喬榛 曹利戰

[摘要]實現綠色發展的關鍵在于減少二氧化碳等溫室氣體的排放，工業是減少碳排放的一個重要領域，工業碳減排的核心在于工業的技術進步。對中國工業各行業的技術進步和碳減排狀況進行的實證分析顯示：第一，工業技術進步具有明顯的碳減排效用；第二，工業技術進步的碳減排效具有行業的異質性，資本密集型和勞動密集型所具有的碳減排效應有所不同；第三，工業技術進步并不是實現碳減排的唯一因素，市場化、對外開放以及規模經濟這些因素對于碳減排也具有積極的意義。加快工業技術進步，推進市場化改革，深化對外開放，實現規模經濟，是碳減排或綠色發展政策選擇的重要取向。

[關鍵詞]技術進步；碳排放；市場化；對外開放；規模經濟

[中圖分類號]F42 [文獻標識碼]A [文章編號]1000-3541（2016）02-0155-06

Abstract： The key to achieve green development is to reduce carbon dioxide and other greenhouse gas emissions， where industry is an important area. The core of industrial carbon emission reduction is industrial technological progress. For such a hypothesis， it is needed to analyze the carbon emission reduction effect of industrial technology progress. The empirical analysis shows： （1） Industrial technology progress has obvious carbon emission reduction effect； （2） There exists industrial heterogeneity of carbon emission reduction effect that varies between capital-intensive and labor-intensive sectors； （3） Besides industrial technological progress， marketization， opening-up and economies of scale also has positive significance for carbon emission reduction. Therefore， to accelerate the progress of industrial technology， to promote market-oriented reforms， to deepen the opening-up and to achieve economies of scale are important policy choices for carbon emission reduction or green development.

Key words：Technological Progress；CO2 Emission；Marketization；Opening-up；Economies of scale

一、引言

“堅持綠色發展，著力改善生態環境”，這是《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃建議》中提出的五大發展理念之一。綠色發展需要重新確立人與自然的關系，改變以掠奪自然并把生產“三廢”無度地向環境排放的傳統發展方式，而轉向有計劃地開發自然并盡力減少向環境排放“三廢”的綠色發展方式。根據目前對氣候變化的研究，日益嚴重的氣候變化，其主要影響因素是碳排放以及由此引起的溫室效應。在這一結論的基礎上，碳減排便成為應對氣候變化的一個關鍵要素。從目前的碳減排結構來看，工業無疑是碳排放的主要領域，因此也是碳減排的突破口。如何減少工業的碳排放？作為一種經驗判斷，這自然與工業的技術進步相關聯。但從研究的角度看，工業技術進步與碳排放本文的“碳排放”或“碳減排”均為“二氧化碳排放”或“二氧化碳減排”。并不是簡單的促進或者抑制關系。Acemoglu等（2012）認為，技術進步存在一定的路徑依賴，通過骯臟技術或清潔技術獲利后的企業可能會在已有技術而非相反方面繼續創新，這樣碳排放增加或減少就是不確定的[1]。申萌等人（2012）則歸納了技術進步影響碳排放的兩條路徑，即“技術進步—碳排放”與“技術進步—經濟增長—碳排放”，并指出前者屬于技術進步碳排放的直接效應，而后者屬于間接效應。技術進步碳排放的直接效應是一種正效應，而間接效應是不確定的，從而加總效應也是不確定的[2]。這一分析框架可以在一定程度上解釋技術進步與碳排放關系的不確定性，不過，更多的研究還是支持技術進步對碳減排的正向作用。姚西龍和于渤（2012）發現工業全要素生產率對碳排放具有抑制作用，不過運用的是省級樣本[3]。魏巍賢和楊芳（2010）研究了自主研發、技術引進以及消化吸收（自主研發與技術引進的交互項）的碳減排貢獻，發現前兩種途徑有明顯的促進效應，而通過對外來技術消化吸收再創新的途徑只有微弱的碳減排效應，該文也是在省級樣本基礎上做出的檢驗[4]。邵帥等人（2010）運用上海工業分行業（二位數）樣本研究了研發強度對碳排放的影響，發現抑制作用明顯，而且該文是基于文獻中常用的環境STIRPAT計量模型展開分析的[5]。

本文將采取與上述文獻不同的分析進路，首先針對STIRPAT模型運用在產業層面上比較困難的情況，提出一種修正方法，即回到IPAT等式的原意上重新構造產業STIRPAT模型，以此來進行計量分析；其次，我們不僅分析了工業行業技術進步的碳減排效應，還考慮到行業異質性，發現技術進步在資本和勞動密集型行業的不同碳減排機制。為實現這一分析思路，本文的研究結構體現為，第二部分是實證策略、變量以及數據來源的說明；第三部分是本文的實證結果及分析；第四部分是結論并提出可行的政策建議。

二、實證策略、變量和數據

（一）實證策略

對環境或碳排放問題來說，STIRPAT模型（Dietz和Rosa，1994）將經典的IPAT等式隨機化，[6]逐步發展成為常用的回歸分析工具：

進行一階差分消除個體效應（difference GMM），利用InCi，t-2及更多滯后期項為差分方程式提供有效的工具變量來解決內生性問題。Blundell和Bond（1998）的系統廣義矩估計（system GMM）方法可以在上述差分GMM矩條件的基礎上增加InCit的滯后差分項為方程式（4）的工具變量，從而會產生更加高效的估計結果[8]。除了全樣本考察以外，本文還設置了資本、勞動密集型對照組，在一定程度上考察行業異質性下的碳排放特征，為了符合GMM的“大截面，小時間”數據要求，上述分組以勞均資本存量為判定指標從大到小排序并進行等分處理。資本密集型行業有：煤炭開采和洗選業、石油和天然氣開采業、黑色金屬礦采選業、飲料制造業、煙草制品業、造紙及紙制品業、石油加工煉焦及核燃料加工業、石油加工、煉焦及核燃料加工業、化學原料及化學制品制造業、醫藥制造業、化學纖維制造業、橡膠制品業、黑色金屬冶煉及壓延加工業、有色金屬冶煉及壓延加工業、交通運輸設備制造業、通信設備計算機及其他電子設備制造業、電力熱力的生產和供應業、燃氣生產和供應業和水的生產和供應業。勞動密集型行業有：有色金屬礦采選業、非金屬礦采選業、農副食品加工業、食品制造業、紡織業、紡織服裝鞋帽制造業、皮革毛皮羽毛（絨）及其制品業、木材加工及木竹藤棕草制品業、家具制造業、印刷業和記錄媒介的復制、文教體育用品制造業、塑料制品業、非金屬礦物制品業、金屬制品業和儀器儀表及文化辦公用機械制造業。

（二）變量與數據

本文的被解釋變量為碳排放量，對此，我們利用《中國能源統計年鑒》中提供的16種工業行業終端能源實物消費總量計算工業行業碳排放量，具體參考IPCC（2006）確定的計算公式為：

技術進步是本文的核心解釋變量，它對于碳減排的作用，是一個在邏輯上很容易被認同的關系。然而本文更為關注的是基于行業異質性的技術進步對于碳排放的影響分析。我們選擇由Cobb-Douglas生產函數測算的全要素生產率（TFP）以綜合反映行業技術進步的情況。由于行業分類標準和工業統計口徑在各時期并不統一，曹利戰（2012）進行了極為細致的比較、劈分和估算，并最終形成36個工業二位數行業的1978—2010年的投入產出數據集。[9]（pp56-58）因此，本文依照曹利戰對工業行業的分類調整，并直接引用其36行業的TFP數據。為了避免TFP可能存在的測量誤差，本文同時給出利用單位產出中科研經費占比作為投入型的技術進步變量。由于規模以上工業行業的科研或研發數據的統計并不連續，因此我們利用《中國科技統計年鑒》大中型工業企業科研或研發經費內部支出占行業總產值的比重代替。

除了公式（4）中的InCi，t-1、Kit和（E/K）it外，為保證實證結果的穩定性，我們還控制一系列其他影響碳排放的重要變量。一是能源消費結構。從公式（5）中，我們發現同一行業的碳排放量與能源消費量之間的差異僅在于各種能源碳排放系數的不同，而這體現的是行業能源消費結構的不同。因為就原煤、原油和天然氣三種一次能源來說，單位產熱量原煤比原油、天然氣分別多排放29%和69%的二氧化碳。 因此，我們設置煤炭消費占比以考察能源消費結構對碳排放的影響。二是市場化程度。中國改革開放之后，堅持了一條市場化改革的路徑，這對中國經濟產生了深遠的影響，可以講，在此過程中探討任何經濟變化都不能忽視市場化這一重要因素。現在，我們分析工業行業的碳排放問題也不能不考慮市場化這一因素，本文選擇（1-國有就業比重）來表示市場化并分析它對工業行業碳排放的影響，這有兩個原因，一是工業行業的國有經濟主導地位更為突出，以此來分析它對工業行業碳排放的影響更能反映市場化程度的效應，而且對政策選擇來說，分析清楚這一關系所具有的政策意義更為明顯；二是就業數據比其他價值量數據（如總產值）在統計上更穩定（曹利戰，2012）。三是出口開放度。改革開放后，借助改革帶來的工業活力和開放形成的市場擴張，我國逐步發展成為一個“制造業大國”，工業產品的出口比重因此不斷上升，如2009年中國貨物出口總額中工業制成品的比重高達95%。這樣的結構決定了工業行業的碳排放具有很強的出口效應，也就是說，工業產品出口增加引致碳排放的增長。四是規模經濟。工業碳排放是否具有規模經濟性是一個很有意義的檢驗，這不僅適用于行業層面，對于企業層面的意義或許更大。如果碳排放存在規模經濟性，這意味著碳排放強度（碳排放量/產出）是邊際遞減的，在當前面臨的能源消費強度約束下，企業成本最小化的生產行為或許面臨新的選擇。規模經濟、市場化程度和出口開放度的原始數據均來自《中國工業經濟統計年鑒》和《中國經濟普查年鑒》（2004年、2008年）。五是政策變量。我們知道中國政府在“十一五”規劃中提出了單位國內生產總值能源消耗降低20%左右（比2005年）的約束性目標，并進一步提出了節能重點工程建設等。為控制“十一五”期間能源消耗的政策性影響，我們設置一個虛擬變量，將2006—2010年取值為1，其他年份為0。

由于中國工業統計口徑在1998年發生了重大調整，之前為，按隸屬關系統計，之后則按規模大小統計，因此，可比行業數據應選擇1998年及之后區間，不過在本文的解釋變量貿易開放度中，其原始數據自2001年才由《中國工業經濟統計年鑒》發布，為獲取平衡數據，本文將樣本期設定為2001—2010年。1998年之后的統計口徑也發生了微小的變動，比如，1998—2006年的統計范圍為全部國有及年主營業務收入在500萬元以上非國有工業企業，而2007年至2010年為年主營業務收入在500萬元以上工業企業（即規模以上工業企業），由于這些微調不至于影響本文的定量分析，因此不予調整。

三、計量結果、檢驗及分析

（一）基本回歸結果

表2中模型1為基于36個工業行業的主回歸結果，模型2使用第二個技術進步指標檢驗技術進步作用的穩定性。首先，我們分析本文使用的系統GMM回歸的兩個重要的檢驗。一個是Arellano-Bond檢驗，表中報告的是常用的AR（2），它檢驗差分方程的誤差項是否存在二階自相關。顯然，模型1和模型2的概率值（P值）表明拒絕二階自相關的原假設。一個是Hansen檢驗，它檢驗工具變量的有效性，P值同樣表明模型1和模型2不拒絕工具變量是有效的原假設。這兩項檢驗從統計學上支持了模型估計結果的可信性。從對回歸模型的結果可以看到如下的一些經濟意義。

（1）技術進步。不論是全要素生產率（TFP），還是科研經費占比（S&T），其與行業碳排放量的關系都是負向的，這體現了工業技術進步的碳減排效應。由于我們使用的技術進步指標是綜合性的，比如，TFP是去除要素投入量后的“索羅殘差”，S&T也是科研或研發投入的總量概念并沒有區分是生產技術還是節能技術。而我們的被解釋變量為不含任何經濟因素的碳排放量，因此，這個回歸結果的意義在于工業行業廣義的技術進步存在碳減排的傾向。

（2）資本規模和能源資本比。在實證策略部分，我們曾分析傳統的STIRPAT模型在工業行業研究時應用的不足，建議使用資本規模和能源資本比替代人口規模和人均財富，模型1和模型2的估計系數均在1%的水平上顯著，這從統計上支持了我們替換的合理性。

（3）煤炭消費占比和出口開放度對碳排放的影響是正向的。前者符合預期，后者說明出口導向的貿易發展模式或許是引致碳排放量不斷增長的原因之一，并且這一結論從碳排放的角度支持了“污染天堂假說”（Copeland和Taylor，1994）。Copeland B R， Taylor M S North-South Trade and the Environment[J] Quarterly Journal of Economics， 1994， 109（3）：755。企業規模指數的估計系數是負向顯著的，這說明從整體來看，中國工業行業碳排放是存在規模經濟的。市場化變量的符號為負，但是不具有統計顯著性，因此，市場化改革與碳排放的關系需要更多的證據來探討，至少在工業行業整體層面上還不十分確切。“十一五”虛擬變量的估計系數是正的，這一結論說明可能存在兩個問題：一是我們設置的虛擬變量并沒有很好地控制“十一五”期間的節能政策；二是如果被解釋變量替換為碳排放強度或能源消費強度，政策性約束或許更明顯一些。此外，滯后一期的碳排放量在兩個模型里均為負向顯著，說明工業行業當期碳排放至少受到前一期水平的影響，也就是存在所謂的路徑依賴。

（二）對照組分析

為了發現中國工業行業技術進步與碳減排的更多經驗性特征，我們設置了以資本密集度指標排序并等分處理的資本密集型與勞動密集型小組。通過對二者進行簡單地比較，我們發現技術進步的碳減排效應存在行業異質性。下面我們對模型3和模型4的估計結果進行具體的分析。

首先，技術進步的碳減排效應在勞動密集型行業不僅存在而且在統計上顯著，但資本密集型行業技術進步的碳減排效應還不能確定，因為盡管資本密集型行業中技術進步的估計系數是負數但是卻不能獲得統計上的支持。為了解釋這一結果，我們可以先觀察表1中的碳排放量，比較資本密集型和勞動密集型，我們發現前者的平均值要高于后者，這意味著資本密集型行業也往往是高排放行業。為了表明為什么高排放行業的技術進步效應會不顯著，我們做了如下的輔助回歸。

表3中的HCE為高排放行業的虛擬變量，我們將工業行業在2001—2010年的碳排放量均值進行降序排列，取前36/2=18個行業為高排放組，取值為1，其他行業為低排放組，取值為0。可以發現，技術進步的碳減排效應非常顯著，高排放組的碳減排量也顯著高于低排放組，而我們關注的重點，也就是技術進步與碳排放虛擬變量的交互項的估計系數為正值，這里的含義是如果工業行業的碳排放水平處于高位，那么其對于技術進步的碳減排效應會起到抑制作用。這可能是導致表2中模型3技術進步變量不顯著的原因。

其次，勞動密集型行業中的市場化對于碳減排的作用變得顯著。從表1中，我們發現勞動密集型行業的市場化水平更高，這意味著市場競爭更為激烈。隨著能源價格逐步放開，非國有產權的企業會不斷地調整其能源消費量和結構，而國有企業由于在能源獲取和價格上的比較優勢其調整幅度可能會比較微弱和緩慢。資本密集型行業在對外開放度指標上不再顯著，這可能是因為其出口開放度依然較低所致。

此外，資本規模、能源資本比、煤炭消費占比、企業規模指數、政策變量和滯后一期的碳排放量的結果與模型1是一致的，這里就不再贅述。

四、結論及政策建議

本文是對中國工業行業的技術進步與碳排放問題的經驗分析。我們重新構造和解釋了產業STIRPAT模型，在應用分析中，我們發現2001—2010年間的技術進步在總體上存在碳減排傾向，但從行業異質性出發卻有不盡相同的結果，勞動密集型行業的碳減排效應明顯，而資本密集型行業的碳減排效應并不能確定。不僅如此，市場化變量和出口開放度對碳排放的影響在資本和勞動密集型行業中也有差異。基于這些結果，我們提出如下的政策建議：

第一，加大對工業行業技術進步的支持和推動的力度，特別是加大對資本密集型工業行業技術進步的支持和推動力度。為此，要把對工業行業技術進步的政策支持與實現碳減排目標掛起鉤來，以碳減排的量確定對該行業或企業的稅收、金融、進出口優惠支持的程度。

第二，深化國有經濟改革，特別是打破行業壟斷，這是實現碳減排的必要選擇。為此，在政策上要加大對工業行業的民營經濟支持力度，同時加快能源等資源價格的市場化改革進程。與此相適應，要打破工業行業的壟斷，并對資源型行業的壟斷采取打破壟斷和抑制行業利益相結合的政策措施。

第三，優化工業出口貿易結構，構建有利于碳減排的工業行業結構。比如政府可以通過差別化的出口退稅政策、征收出口關稅等手段促使低能耗行業在全球價值鏈上的攀升。當然，政府更要在碳排放的核算問題上積極參與國際磋商，努力建立基于生產和消費共同承擔碳排放責任的核算標準，為出口貿易結構的改善創造良好的外部環境。

[參 考 文 獻]

[1]Daron Acemoglu，Philippe Aghion，Leonardo Bursztyn，David Hemous，The Environment and Directed Technical Change[J].American Economic Review，2012，102（1）

[2]申萌，李凱杰，曲如曉技術進步、經濟增長與二氧化碳排放：理論和經驗研究[J]世界經濟，2012（7）

[3]姚西龍，于渤技術進步、結構變動與工業二氧化碳排放研究[J]科研管理，2012（8）

[4]魏巍賢，楊芳技術進步對中國二氧化碳排放的影響[J]統計研究，2010（7）

[5]邵帥，楊莉莉，曹建華工業能源消費碳排放影響因素研究——基于STIRPAT模型的上海分行業動態面板數據實證分析[J]財經研究，2010（11）

[6]Dietz T， Rosa E A，Rethinking the environmental impacts of population， affluence and technology[J]Human Ecology Review， 1994（1）

[7]Ehrlich P R， Holdren J P.Impact of population growth[J].Science，1971（171）

[8]喬榛，曹利戰我國初次收入分配結構變遷：一個馬克思經濟學視角的經驗分析[J]經濟學動態，2012（10）

[9]曹利戰轉型期中國工業經濟績效的實證研究[D]哈爾濱：黑龍江大學碩士學位論文，2012

（喬榛：黑龍江大學教授，博士生導師；曹利戰：哈爾濱工業大學博士研究生）

[責任編輯 冒潔生]