我國經濟增長與區域碳排放的關系測度

朱磊++張建清

摘要：Tapio脫鉤理論和EKC假說描述了經濟發展與污染物排放的相互關系，是生態理論與經濟理論相結合的產物。我們分別測算我國東部、中部、西部以及東北四個地區2000年至2014年期間各階段的脫鉤彈性系數，找出碳排放量與經濟增長之間的脫鉤關系，研判結果表明目前我國還處于相對脫鉤階段，經濟發展模式正由粗放擴張向集約化發展過渡；現階段并非所有地區碳排放量與經濟增長之間都滿足庫茲涅茨環境曲線，只有東部和東北地區滿足EKC假說，而中部和西部地區由于自身產業結構、地理區位等各種原因并不支持庫茲涅茨曲線。因此，經濟增長與碳排放量之間的關系要結合地區實際，不能一概而論。要在“十三五”期間完成減排任務，必須從能源領域、產業領域以及城鄉統籌等幾個方面努力實現低碳轉型、綠色可持續發展的具體目標。

關鍵詞：區域經濟增長；區域碳排放；Tapio脫鉤模型；綠色發展

基金項目：國家自然科學基金青年研究項目“中國制造業空間有效集聚研究：基于產業集聚與企業異質性互動的視角”（71503190）

中圖分類號：F062 文獻標識碼：A 文章編號：1003-854X（2017）10-0012-05

一、引言

近年來，大量學者將目光轉移到研究經濟增長與碳排放量的關系上來，相關文獻和研究層出不窮。整體上講，國內當前在該領域的研究主要集中在兩個方面：

一是從研究范圍上劃分為三個層面，即國家、省域以及區域。一些學者從生產要素或影響經濟發展的因素角度出發，研究了全國范圍內碳排放量與經濟增長的關系，如外貿開放度、技術進步等，并提出經濟發展方式的轉變有利于碳排放量的降低①。還有學者從省際層面出發，在跨省域的比較中部分研究了差異化的碳排放效率與經濟增長的關系，指出經濟發展水平和碳排放效率正向相關②；單一省份的研究相對較多，如有學者從河北省域層面測算了碳排放量，并從近似關系和脫鉤關系兩方面考察了經濟增長與碳排放量之間的關系③；還有研究用脫鉤模型和工具變量法研究了中部六省的經濟增長方式對區域碳排放的影響，并試圖通過EKC假說的結果對碳排放峰值進行預測④。但現有研究大多通過簡單的回歸模型來尋找碳排放量與經濟增長的關系，或僅僅通過脫鉤理論證明一段時期內兩者間的聯系緊密程度，并未對總體趨勢做出刻畫；少量研究試圖將碳排放量和經濟增長與庫茲涅茨曲線相結合，但也只是從區域層面做出分析而沒有站在國家層面作出更宏觀的結論。

二是側重于從研究方法角度做出嘗試。部分學者運用STIRPAT模型，結合主成分分析法，構建了在城鎮化過程中碳排放增長影響因素的模型，研究碳排放量的城鎮化率彈性、人均收入彈性等，提出要嚴格控制城市發展用地規模等建議⑤；還有的以我國建筑行業為例，研究了碳排放庫茲涅茲曲線和脫鉤彈性模型，指出我國建筑業發展不符合碳排放與經濟增長的倒“U”型曲線關系⑥。目前大量學者采用Granger因果檢驗分析、超效率DEA模型等方法從長江三角洲、中部六省等特定區域層面上進行了研究⑦；相對較新的研究方法是部分學者從脫鉤理論和EKC假說的關系入手，將人均GDP作為評判地區脫鉤質量高低的因素，通過模型聯立，求解出在一定的收入水平上各城市的脫鉤情況⑧。對于碳排放量與經濟增長關系的研究，國內學術界還在探索階段，目前大多還是采用其他學科通用的方法進行。

綜上所述，本文認為目前國內關于碳排放和經濟增長關系研究主要有以下幾點不足：一是研究范圍偏狹窄，目前研究更多集中于某一特定區域，如某些省份或城市群，而對全局性的研究較少，特別是從不同維度對全局的把握，包括省際維度和東、中、西、東北四大地區維度；二是研究方法不夠恰當，如Tobit模型、Granger因果分析法只能針對時間序列進行分析，當研究對象是多個截面，并且控制變量之間可能存在內生性問題時，這些方法就表現出了局限性；三是從生態理論本身入手解釋經濟現象的研究偏少。碳排放的治理本身是生態問題，但同時也是經濟現象，要將生態理論與經濟理論相結合，才能更合理地找到解決問題的方案。

二、數據說明及模型構建

1. 數據來源及處理

本文對于全國各省市碳排放量的估算主要采用煤炭、焦炭、原油、汽油、柴油、煤油、燃料油、天然氣等八種化石能源消費量。由于國家權威統計數據截止至2014年，故以下計算采用四大地區“十五”至“十二五”末數據，即2000年至2014年15年面板數據，試圖從國家發展計劃層面說明各地區國民經濟發展與碳排放之間的相互關系。數據來源于各省年度《能源統計年鑒》及《統計年鑒》。能源消費碳排放量的計算主要基于IPCC（2006）《國家溫室氣體排放指南》的相關要求，本文僅取其中8類計算⑨。

2. Tapio脫鉤模型構建

Tapio根據計算結果，將脫鉤狀態劃分為相對脫鉤、絕對脫鉤、衰退脫鉤；擴張負脫鉤、強負脫鉤、弱負脫鉤；增長連結和衰退連結八小類。不同的脫鉤狀態也反映出該地區不同的發展模式：相對脫鉤表示該地區污染物排放量和國民收入同時增加，但國民收入增加速度更快，環境彈性系數在0至0.8之間，該地區經濟類型表現為集約擴張型；絕對脫鉤是指污染物排放量減少，國民收入增加，環境彈性系數小于0，該地區為環境友好型經濟；衰退脫鉤是指污染物排放量和國民收入水平同時下降，并且污染物排放量下降速度更快，環境彈性系數大于1.2，說明該地區為發展衰退型經濟；擴張負脫鉤表示污染物排放量和國民收入水平同時增加，但污染物排放量增加更快，環境彈性系數大于1.2，該地區屬于粗放擴張型經濟；強負脫鉤是指污染物排放量增加，但國民收入水平下降，環境彈性系數小于0，該地區為粗放遲滯型經濟；弱負脫鉤表示污染物排放量和國民收入水平均下降，但國民收入水平下降的更快，環境彈性系數在0至0.8之間，說明該地區經濟為發展遲滯型；增長連結是指污染物排放量和國民收入水平同時上升，但污染物排放量增速僅略高于國民收入水平，環境彈性系數在0.8至1.2之間，該地區為低效擴張型經濟；衰退連結表示污染物排放量和國民收入水平均下降，但污染物排放量下降速度略高于國民收入水平，說明該地區為發展遲滯型經濟。為了更加全面、準確地反映我國東、中、西以及東北地區經濟增長與污染物排放量之間的關系，本文選取碳排放總量、人均碳排放量以及碳排放強度分別進行測算。Tapio脫鉤彈性系數計算公式如下：endprint

E（CCEGDP）=△CCE/△GDP（1）

E（PCCEGDP）=△PCCE/△GDP（2）

E（CIGDP）=△CI/△GDP（3）

其中，△CCE、△PCCE和△CI分別表示總量、人均值和碳強度的增長率，△GDP表示地區國民生產總值的增長率。為與國家發展規劃保持一致，將各地區的脫鉤狀態劃分為三個階段：2000—2005年、2005—2010年以及2010—2014年，得到脫鉤彈性系數計算結果（見表1）。

3. EKC模型構建

環境庫茲涅茨假說（Environmental Kuznets Hypothesis， EKC）描述的是隨著地區經濟水平的不斷增長，環境污染會隨之上升，在達到峰值后將改變趨勢，出現下降。本文以全國29個省以及四大區域為研究對象，引入2000—2014年的面板數據構建模型：

CEit=α1yit+α2yit+βXit+γDt+εit（4）

其中，i表示省域第i個截面單位，i=1，2，…，29；t表示時間；CEit表示各地區的碳排放量；yit表示各地區的經濟發展水平，以GDP來衡量；Xit表示其他隨時間變化的影響地區碳排放量的因素，包括研發強度、產業結構等；Dit是控制時間效應的虛擬變量，用來表示各地區隨時間變化的定性影響因素，如不同年份的政策變動、行業周期等；εit表示所有其他與控制變量都不相關的影響因素。方程（4）中用yit及其二次項來考察碳排放量與經濟增長的倒“U”關系，若二次項系數α1<0，則說明倒“U”關系成立，若相反，說明EKC假說不成立。

為體現模型穩定性，繼續選取城鎮化率、二產和三產占比、開放程度、研發強度、火力發電占總發電量比例等指標作為控制變量，來共同約束碳排放重量。另外，為體現回歸結果的穩健性，選取GDP作為人均GDP的替代變量再次進行回歸，觀察是否能得到相同的結論。

本文在變量的選取上主要有如下考慮：（1）城鎮化率（urban）。城鎮規模越大，能源的消耗量越大，碳排放總量也會相應增加；（2）第二產業占GDP的比重（second）。制造業一直以來都是化石能源消耗的主要產業，故有理由預測碳排放量與之密切相關；（3）第三產業占GDP的比重（third）。第三產業是能源消耗的另一大方面，三產占比也將影響碳排放總量；（4）對外開放程度（open）。對外開放程度的高低不僅會影響城鎮的規模，還會影響城鎮的質量，對地區的碳排放量也會產生影響；（5）研發強度（R&D）。研發強度主要用來衡量地區技術水平，技術發達地區，對化石能源使用效率越高，碳排放量反而越少；（6）火力發電占總發電量的比例（thermal）。煤炭在火力發電過程中扮演不可替代的作用，火電占總發電量的比例將直接關系到地區碳排放量的大小；（7）人均GDP（pgdp）。大量研究表明，人均GDP與污染物排放水平可能存在相關關系，故本文將其作為檢驗庫茲涅茨曲線開口方向的主要控制變量。

三、計量分析及實證

1. 脫鉤模型結果分析

由于本文以全國29個省份為研究對象，若以省份為單位匯報測算結果篇幅過長，考慮到同一個地區的臨近幾個省份具有大致相似的經濟發展水平，故僅以東部、中部、西部、東北四大地區為單位，計算Tapio脫鉤彈性系數。

從表1中可以看出，2000—2005年，東、中和西部地區碳排放總量彈性系數都超過0.8，屬于增長連結狀態，說明這三個地區經濟都處在低效擴張階段，經濟高速發展是以犧牲環境為代價來實現的，這與我國“十五”時期的發展實際相符合；到2005—2010年，上述四個地區的碳排放總量彈性系數都顯著下降，并小于0.8。此時，四個地區都屬于相對脫鉤狀態，經濟發展方式也逐漸轉變為集約擴張型，環境污染增量開始小于經濟總量增量，這與我國“十一五”時期大力轉變經濟發展方式、促進產業轉型升級政策有關；2010—2014年，四大地區的碳排放總量脫鉤彈性系數進一步減小，但就地區總體而言，并沒有越過相對脫鉤的門檻，彈性系數依然大于0。值得注意的是，這一時期西部地區碳排放總量彈性系數下降并不明顯，說明西部地區碳排放量并未明顯減少。人均脫鉤狀態與總量情況基本保持一致，不再贅述。另外，對于碳強度脫鉤狀態四大地區都是絕對脫鉤，這是由于能源利用率越來越高，四大地區碳強度呈現逐年遞減的趨勢，從而使得脫鉤彈性為絕對脫鉤。

總體而言，近15年來，我國經濟增長對化石能源的依賴表現出由弱變強又逐漸減弱的趨勢，經濟增長方式也由過去單純的低效擴張逐漸轉變為集約型擴張，盡管碳排放總量仍然在增加，但與經濟增長的脫鉤關系已經表現明顯，可以預見在不久的將來脫鉤彈性系數會進一步下降，我國必然會邁過相對脫鉤的門檻，進入碳排放與經濟增長的絕對脫鉤狀態。

2. 回歸結果分析

我們以2000—2014年全國29個省份面板數據為基礎，采用stata13軟件從國家和地區兩個維度對碳排放EKC假說進行實證檢驗。在對四大地區回歸過程中，為確保結果的顯著性和平穩性，對碳排放總量和人均GDP變量做取對數處理，其他變量保留原有形式不變。

（1）內生性及工具變量過度識別檢驗。內生性檢驗是保證模型估計結果無偏的重要步驟，考慮到人均GDP及其平方項為研究的主要控制變量，并且誤差項中的某些外部刺激在改變碳排放量的同時，確實可能對人均GDP產生影響，故本部分重點從兩大維度分別控制人均GDP及其平方項的內生性。重設后的模型采用Davidson-Mackinnon在1993年提出的檢驗方法進行內生性檢驗，檢驗結果見表2。

表2 面板數據內生性檢驗結果

從表2可以看出，五個模型在引入了工具變量后，人均GDP及其平方項都不存在內生性問題，說明設定后的模型更加穩健。具體來講，五個模型所采用的工具變量包括：人均GDP及其平方項的一階和二階差分項、社會消費品零售總額的一階和二階差分項、進出口總額的一階和二階差分項，其中，除全國保留原型以外，其他模型均對工具變量做取對數處理。考慮到東部地區經濟發展程度較高，企業創新能力較強，除上述工具變量外，還加入了研發強度變量；同樣的，東北地區工業基礎雄厚，生產總值與第二產業產值聯系緊密，故另外加入了第二產業占GDP比重一項作為工具變量。endprint

工具變量的過度識別是保證GMM估計無偏性的另一大焦點問題。識別不足或弱工具變量都會導致內生性問題不能有效解決，從而對估計結果產生負面影響。本文對工具變量識別不足的檢驗采用Anderson cannon. Corr. LR statistic檢驗，對過度識別問題采用Sargan statistic檢驗（見表3）。五個模型中工具變量都不存在識別不足的情況，過度識別檢驗中，只有中部地區在10%水平上不存在過度識別，說明現有工具變量對內生變量的解釋力稍顯不足，但結合D—M檢驗結果，發現中部地區并不存在內生性問題，本文認為這一不足可以接受，故在此不做其他處理。

表3 工具變量過度識別結果

（2）全國回歸結果分析。本文通過四組不同類型的回歸，分別考察自變量平方項系數估計結果是否顯著為負，以此來體現模型回歸的穩健性，具體回歸情況如表4。Model1是普通的雙向固定效應模型，自變量只包括人均GDP及其平方項；Model 2是考慮了異方差后的雙向固定效應模型，采用robust穩健估計方法，自變量也進一步增加；Model 3是用GDP替換PGDP及其二次項后的回歸結果；Model 4是考慮了控制變量內生性以及異方差后采用滯后期工具變量的GMM估計量。四個模型估計結果均顯示，PGDP或GDP二次項系數都顯著為負，Mod-el1、3、4更是在1%水平上顯著小于0，這說明我國碳排放量與經濟增長之間確實存在倒“U”型關系，環境庫茲涅茨假說在全國范圍內顯著成立。我們也同時注意到，盡管二次項系數都顯著為負，但估計值都十分接近于0，反映出這種倒“U”型關系并不十分明顯，曲線相對平緩。這種現象的可能解釋是，中國是一個區域發展差異明顯的大國，東部沿海地區和西部地區經濟發展水平差距很大，東北老工業基地與中部農產品基地發展情況也不盡相同，若簡單將全國數據統一起來進行回歸難免會掩蓋各地區自身的特性，從而導致估計結果過于平滑，難以得出令人滿意的結論。因此，本文試圖在此基礎上更進一步，從地區的角度分別考察EKC假說是否成立。

3. 區塊回歸結果分析

為減弱面板數據觀察值異方差，本文對人均GDP及其平方項做取對數處理，同時，為保證估計結果的穩健性，每個地區均采用考慮異方差的雙向固定效應和滯后期工具變量的GMM估計兩種方法同時進行估計（限于篇幅估計結果省略，如有需要可向作者索取）。從估計結果可以看出，不同地區碳排放量與經濟發展之間表現出不同的關系。對于東部地區，人均GDP的二次項系數在1%的水平上顯著為負，說明EKC假說在我國東部地區明顯成立。同樣的結論也適用于東北地區，不同的只是平方項系數要小于東部地區，這說明我國東北地區碳排放量與經濟增長的關系沒有東部地區表現敏感，可能是因為東部地區對化石能源依賴程度更低，經濟增長更多的是靠其他更加綠色環保途徑來實現，相比之下，東北地區重工業企業較多，對化石能源的依賴更加明顯。與此同時，我國西部地區碳排放與經濟增長的關系則明顯不滿足EKC假說。我們也注意到，西部地區人均GDP的一次項系數在1%的水平上顯著為負，這說明從總體上我國西部地區碳排與經濟關系開口向上，正在從最初的粗放式發展方式開始向集約方向轉型，跨越式發展道路或許可以轉置EKC曲線的左半支，使得西部地區實現“下波浪型”發展。

我國中部地區估計結果最為特別，PGDP二次項系數不顯著，說明中部地區碳排放量與經濟增長之間沒有明顯的拋物線關系，EKC假說并不適用于我國中部地區。從一次項估計結果看，甚至沒有明顯的線性關系，可能的原因是：中部六省雖然地理位置相互毗鄰，但經濟發展水平以及產業結構并不盡相同；部分省市內部一城獨大的現象較為明顯，當在地區層面上進行回歸時一定程度掩蓋了部分城市的發展特征。

四、研究結論與對策建議

本文通過構建Tapio脫鉤模型、分地區驗證EKC假說，并采用面板數據滯后期工具變量GMM估計等方法，研究了我國經濟增長與區域碳排放的關系，并得出了以下結論：

一是經濟增長與化石能源消費趨勢同步。通過計算我國東部、中部、西部以及東北各地區的Tapio脫鉤彈性系數，得出了我國目前基本處于碳排放總量與經濟增長相對脫鉤狀態的結論，并觀測到我國對化石能源的消費大致經歷了一個由弱到強的過程，按照現在的趨勢，未來勢必會再次減弱，經濟增長方式也由最初的粗放式擴張逐步過渡到集約式增長，未來也有望實現真正的綠色可持續發展。

二是國家層面趨勢平緩，倒“U”關系不明顯。從國家層面驗證我國經濟發展與碳排放量滿足EKC假說，但由于我國地域遼闊，區域之間的經濟發展差異很大，碳排放水平相差也很多，因此，從國家層面估計出的二次項系數偏小，無法準確地反映出我國經濟增長與碳排放的真實情況。

三是地區層面看經濟增長與碳排放關系各有不同。從地區層面出發，我國東部和東北地區經濟發展與碳排放的關系滿足EKC假說，這與該地區的經濟發展水平和產業結構有關；西部地區和中部地區無法滿足EKC假說。其中，西部地區經濟發展與碳排放量呈現正“U”型關系，并且現階段位于曲線的左半支；而中部地區兩者之間則并未呈現二次曲線的關系，甚至一次線性關系也并不穩健顯著。因此，本文認為EKC假說在我國并不能描述所有地區、所有階段的經濟增長與污染物排放的關系。

基于此，我們提出建議如下：在能源領域，要求低碳英靈能源革命。在提升能源利用效率方面，要明確實施能源消費總量和強度“雙控”制度，基本形成以低碳能源滿足新增能源需求的發展格局；在產業方面，要努力打造低碳產業體系，排放企業要加強碳排放管理，推廣低碳新工藝、新技術，還要推動重點行業及企業開展碳排放對標活動，使得我國高能耗產品的碳排放彈性達到國際水平；在城鄉統籌方面，要積極推動城鎮化進程，明確提出在城鄉發展規劃中要落實低碳理念和要求，探索集約、綠色、低碳的新型城鎮化道路。

注釋：

① 李鍇、齊紹洲：《貿易開放、經濟增長與中國二氧化碳排放》，《經濟研究》2011年第11期。

② 馬大來、陳仲常、王玲：《中國省際碳排放效率的空間計量》，《中國人口·資源與環境》2015年第 25期。

③ 武紅、谷樹忠、周洪等：《河北省能源消費、碳排放與經濟增長的關系》，《資源環境》2011年第33期。

④ 齊紹洲、林屾、王班班：《中部六省經濟增長方式對區域碳排放的影響——基于Tapio脫鉤模型、面板數據的滯后期工具變量法的研究》，《中國人口·資源與環境》2015年第25期。

⑤ 張勇、 張樂勤、包婷婷：《安徽省城市化進程中的碳排放影響因素研究——基于STIRPAT模型》，《長江流域資源與環境》2014年第23期。

⑥ 杜強、 張詩青：《中國建筑業能源碳排放環境庫茲涅茨曲線與影響脫鉤因素分析》，《生態經濟》2015年第31期。

⑦ 謝守紅、牛水霞：《長江三角洲碳排放和經濟增長——能源消耗的關聯分析》，《工業技術經濟》2012年第12期。

⑧ 夏勇、 鐘茂初：《經濟發展與環境污染脫鉤理論及EKC假說的關系——兼論中國地級城市的脫鉤劃分》，《中國人口·資源與環境》2016年第26期。

⑨ 趙敏、 張衛國、俞立中：《上海市能源消費碳排放分析》，《環境科學研究》 2009年第22期。

作者簡介：朱磊，武漢大學中國中部發展研究院博士研究生，湖北武漢，430072；張建清，武漢大學經濟與管理學院、武漢大學中國中部發展研究院教授、博士生導師，湖北武漢，430072。

（責任編輯 陳孝兵）endprint