中國省域碳鎖定空間溢出效應及影響因素分析
——基于空間面板模型的實證檢驗

孫麗文，趙 鵬，李少帥，杜 娟

（河北工業大學經濟管理學院，天津 300401）

改革開放40年來，我國經濟在實現高速增長的同時，帶來了一個不容忽視的問題：經濟增長過度依賴于碳基能源，以致形成路徑依賴，使得能源消費結構轉型變得極為困難。黨的十九大再次強調，建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計，必須樹立綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策。而碳基能源的消費是引致環境污染的重要推手，解決其所導致的氣候變暖、霧霾天氣頻發等問題已經成為我國生態文明建設的當務之急。因此，加快能源消費結構轉變，擺脫對于傳統碳基能源依賴的碳鎖定狀態，實現碳解鎖,才能從根本上順應我國的發展理念。

1 文獻綜述

碳鎖定是發展中國家在工業化進程中由“技術—制度”綜合導致的路徑依賴[1-3]，其形成經歷市場化、制度化和社會嵌入等階段[4]。實現碳解鎖，需要找出其具體成因所在。國內外學者從不同視角研究了碳鎖定的形成，其中一些學者研究了區域碳鎖定的形成，如蔡海亞等[5]研究了中國各地區碳鎖定的時空演變和影響機理；也有學者研究了產業碳鎖定的形成，如梁中[6]通過研究發達國家向發展中國家“碳輸出”的現象，論證了產業碳鎖定形成經歷動力凝聚、路徑依賴和鎖定形成等過程;此外，還有學者研究了某些具體部門碳鎖定的形成，如Antje等[7]研究了公路運輸行業的碳鎖定形成機制，Vazquez等[8]探究了巴西電力部門的碳鎖定成因。

目前學界對于碳鎖定形成影響因素的定性分析較多，量化研究較少。現有的影響因素量化研究從研究方法上來看大致可分為三類。第一類是基于投入產出模型的空間計量方法，如徐盈之等[9]運用該方法對影響碳鎖定程度的關鍵因素做了較為細致的分析，但由于需要使用非連續的投入產出表，只能進行跨期研究，其研究結果存在一定的滯后性和非連續性；第二類通過構建要素關系模型研究因素間的相互作用，如Gerard等[10]將DNSS模型和定向技術變革模型相結合，研究了化石能源節約技術與發展可再生能源動機對碳鎖定的影響；第三類是通過一些評估方法來研究細分部門的碳鎖定，探究哪些部門易陷入碳鎖定狀態，如Erickson等[11]綜合考慮設備壽命、碳排放的規模增加量、低碳替代品后續融資障礙以及增強高碳技術運用的“技術-制度”體制，評估了電力、建筑、工業和運輸業等高耗能部門的碳鎖定速度、強度和規模，該方法雖較為全面的分析了導致碳鎖定的重要因素，但忽略了部門間在地理空間上的依賴性和異質性問題。

綜合上述分析，本文運用空間計量分析方法對碳鎖定程度的影響因素進行實證考察，與以往研究不同的是：本文借助碳壓力指數定義碳鎖定系數，測度2007—2016年中國30個省區市的碳鎖定程度，解決運用投入產出方法測度結果的非連續性和滯后性問題；通過構建考慮空間依賴性和空間異質性的空間面板模型，較為全面的考察在空間固定、時間固定以及時空固定效應下影響碳鎖定程度的關鍵因素。本文還對權重矩陣做出修正，提出在納入地理距離空間影響的同時也反應碳鎖定輻射效應的地理碳鎖定距離權重矩陣；在模型結果穩健性方面，運用一階差分GMM和替換權重矩陣的方法對碳鎖定的影響因素進行重新估計，不但解決模型存在的內生性問題，同時也可很好的驗證空間計量模型估計的穩健程度。本文旨在通過以上研究，甄別導致碳鎖定程度減緩與加深的因素，進而為我國碳解鎖政策的合理制定提供較為詳實的依據。

2 碳鎖定形成機理

從宏觀層面來看，促使碳鎖定形成的主體主要有3個，企業、政府部門及相關團體和消費者。

企業方面，碳基技術成熟，成本低、效率高和風險小，因此企業會進一步推動碳基技術發展，解鎖技術較為稚嫩，不利于其技術擴散，從而使得碳基技術處于主導地位，進而形成技術鎖定。例如，目前國內煤炭開采后超過75%的使用方式還是一次性燃燒，這種方式不但利用效率低，還會產生大量廢氣污染，導致碳排放的增加。這些客觀原因使得高耗能企業被該項技術鎖定，轉型為其他技術出現困難，進而形成技術鎖定的局面。

政府部門及相關團體方面，隨著以碳基技術為核心的技術在市場上起主導作用，為了維持市場秩序、提高效率和降低成本，一部分掌握了較高話語權的大企業聯合起來制定出一系列有利于自身發展的行業標準和規則。這些標準雖然在一定程度上規范了市場，但也限制了解鎖技術企業的發展。例如，在新能源汽車行業初期，特斯拉汽車經常遭遇傳統企業的圍追堵截，對特斯拉發展新能源汽車造成阻礙。此外，政府部門會根據市場需求，制定相應符合最多數企業利益的法律、法規，形成了政府部門和相關團體推動碳基技術市場規則體系健全，使得碳基技術相關利益組織更加強大的局面，進而形成制度鎖定。

消費者方面，存在消費結構難以改變、消費習慣難以改變等阻礙解鎖技術發展的因素。消費者是能源消費的終端，是碳基技術的最終受益方，消費結構、消費方式以及消費環境受現實狀況約束較大。例如，在農村，沼氣作為一種新型能源，一直得不到充分利用，并不是沼氣適用性差，而是在沼氣應用過程中，存在諸多阻礙因素。首先，沼氣的產出需要適時將沼氣材料添加至沼氣池內，沼氣材料失效后，需將其從池內取出，由于這類技術的不成熟，給消費者帶來諸多不便，造成消費結構和消費習慣難以改變；其次，技術系統的逐漸形成和完善會提高碳基技術的轉換成本[12]，使用沼氣需要改變家庭電路系統，需要消費者在沒有看到既得利益情況下，先行投入資金，這也降低了消費者的積極性。以上因素通過影響消費者的選擇，進而形成消費者層面的鎖定。

如圖1所示,技術鎖定、制度鎖定和消費鎖定共同導致了碳鎖定，而三者之間又相互強化，進一步加深碳鎖定程度。碳鎖定在三者的作用下，程度不斷增強，最終形成低碳技術難以替代碳基技術的局面。

圖1 碳鎖定形成機理

3 碳鎖定系數模型構建

碳基技術在運用過程中，會產生碳排放，生態系統自身有碳匯功能，當碳排放量大于碳匯量時就會出現碳超載，本文參考盧俊宇等[13]對于碳壓力的定義。定義如下碳鎖定系數模型：

對于碳排放量的計算，由于CO2的排放量占能源消耗排放量約90%，并且考慮到研究目標和數據可得性，本文主要以消耗的化石能源所產生的CO2為測算對象，采用目前國際上比較通用的IPCC（2006）能源碳排放系數，區域碳排放即為區域各類能源消費總量與其對應的碳排放系數的乘積。其中各種能源的消費量取自《中國能源統計年鑒（2008—2017》中分地區分品種能源消費量數據，共包括9項化石能源及一項特殊消耗電力，具體的計算如下：

表1 各種能源的碳排放系數

碳匯是指生物體從大氣中吸收或固定CO2的過程。碳匯量的測算基于盧俊宇等[13]的研究，認為在典型陸地生態系統中，土地碳匯量主要來自于植物光合作用所固定的碳。根據謝鴻宇等[14]對IPCC報告中生態系統循環的分析，森林和草地產生了主要的碳匯，二者合計約占93%。森林和草地對碳的吸收分配比例為82.72∶17.28，即可以看作1t碳中0.877t由森林吸收，0.173t由草地吸收。雖然農作物也可通過光合作用固定碳，但其從生長到收割完成了從固定碳到排放碳的完整碳循環，因而不考慮其吸收的CO2。因此，區域碳匯計算方法如下：

（5）式中，CA代表不同的土地利用方式的碳吸收量，單位為萬t；和分別為區域內森林和草地的面積，單位為hm2；和分別為森林和草地的碳凈積累量，此處采用謝鴻宇等[14]的研究結果，分別為3.810t/hm2和0.949t/hm2。相關土地利用情況來自《中國統計年鑒（2008—2017）》，由于西藏、臺灣、香港和澳門等地區數據缺失，因此計算時不包含這些地區。

4 碳鎖定影響因素的模型設定與變量數據說明

4.1 模型設定

由于碳鎖定存在空間依賴性和空間異質性，因此，一個地區碳鎖定程度的加深與減緩往往會受到其周邊地區經濟發展的影響。與傳統OLS回歸模型不同的是，空間計量模型考慮了樣本的空間依賴性與空間異質性問題，使得估計結果更加準確。基于此，本文設定如下基準回歸模型：

一般而言，固定效應模型適用于樣本成員包含研究總體全部的情形，而隨機效應模型適用于樣本成員包含研究總體的一部分或要根據樣本推測總體的情形[15]。本文選取了2007—2016年30個地區（剔除西藏）的數據，其樣本數據包含研究總體的全部個體成員，更適合使用固定效應模型。基于此，本文分別考慮空間固定效應、時間固定效應和時空固定效應3種情形下變量對碳鎖定程度的影響。空間固定效應模型解決不隨時間而變，但隨空間而異的遺漏變量問題；時間固定效應模型解決不隨空間而變、但隨時間而異的遺漏變量問題；空間時間雙向固定效應模型既考慮了空間固定效應，又考慮了時間固定效應。3種模型設定如下：

空間權重矩陣主要分為地理鄰接型、地理距離型和經濟距離型。在地理鄰接矩陣中，對于相互連接的樣本，權重矩陣設定為1，否則為0。地理距離型計算方式為表示地區球面距離。經濟距離型計算方式為其中，表示i地區觀測時間內人均GDP的均值。本文假定空間權重矩陣元素， 該權重矩陣能夠更為具體的表征地區間碳鎖定的空間相關性。不同于以往對于碳鎖定的研究，考慮到單單使用地理距離型權重矩陣或者經濟距離型權重矩陣不能更為準確的刻畫地區間碳鎖定的空間關系。因此設定地理碳鎖定距離空間權重矩陣，此權重矩陣全面考慮了地理距離空間影響和碳鎖定的輻射效應。

4.2 變量說明與數據來源

本文以碳鎖定程度為被解釋變量，綜合考慮前人對于碳排放、環境污染、能源消費結構等與碳鎖定程度相關性較高的研究，選取以下6個指標作為解釋變量，來探究碳鎖定形成的關鍵影響因素。

5 實證檢驗和結果分析

5.1 空間相關性檢驗

本文空間計量模型估計的基本思路是，首先利用Moran'sI 指數檢驗因變量（被解釋變量）是否具有空間自相關性，根據檢驗結果來確定是否使用空間計量的方法。本文采用GeoDa軟件計算的Moran'sI 指數來測度2007—2016年中國省域碳鎖定的全局空間自相關性。其計算公式為：

圖2 2007—2016年碳鎖定程度Moran'sI

5.2 估計結果分析

首先利用Hausman檢驗面板數據是否適合使用固定效應模型，得出的檢驗結果拒絕了使用隨機效應的原假設，故使用固定效應模型合理。由于碳鎖定具有空間溢出效應，直接使用OLS回歸估計，會導致有偏或無效，因此本文采用空間面板數據的LM檢驗和穩健LM檢驗，并根據其統計量的顯著性確定是否可以拒絕使用非空間模型。本文通過對數據進行估計，得到SAR模型和SEM模型估計結果，并對估計結果進行LM檢驗和穩健LM檢驗，得到、穩健、、穩健結果，根據顯著性考慮采用SAR模型或者SEM模型。本文結合3種固定效應對估計結果進行解釋，并加入混合模型（無空間或時間固定效應）作為對比。

采用MATLAB軟件進行計量分析，如表2，通過LM檢驗，從SAR模型和SEM模型的空間固定、時間固定以及時空固定的估計結果來看，和穩健的均通過了5%的顯著性檢驗，表明SEM模型優于SAR模型，因此選擇SEM固定效應模型來探究碳鎖定的影響因素更為合理。從3種固定效應模型來看（模型6、7、8），空間誤差項系

表2 3種固定效應下的估計結果

（1）城鎮化率。模型（6）、（8）在1%的水平上顯著，城鎮化率對碳鎖定程度具有正向影響。這表明城鎮化率在一定程度上推動了碳鎖定程度的加深。其原因在于我國大力推行新型城鎮化建設，雖然以適用、經濟、綠色和美觀為指導方針，但并沒有達到相應的效果，城鎮化造成了諸如道路交通擁堵、車輛數目增加引致能耗增加等問題。因此需要優化城市空間結構和管理格局，將生態文明理念全面融入城市發展、構建綠色生產方式、生活方式和消費方式。

（2）地區建設。3種固定效應都在1%的水平上顯著。近年來我國的城市基礎設施建設、房屋建設正在如火如荼的進行中，所用的水泥量也同樣居高不下，其產生的CO2加劇了碳鎖定程度。因此，相關部門應該重點關注水泥行業的碳排放量，加大水泥生產技術創新的扶持力度，以低能耗、高產量和少污染為目標，打造水泥生產流程綠色化的新引擎。

（3）交通運輸。估計結果顯示，交通運輸是碳鎖定最為重要的驅動因素，3種固定效應下，均在1%的水平上顯著。因此需要加快新能源汽車的普及，構建高效的公共交通運輸體系，并且也需要相關部門在未來交通基礎設施項目的規劃方式上做出重大改變。

（4）創新能力。如模型（6）、（8）的估計結果，技術創新對碳鎖定程度具有正向影響。實際上，這表明技術創新在實際生產過程中是存在偏向的，根據其偏向不同，技術可分為生產技術和低碳技術，前者會影響要素生產率，后者會影響碳排放[21]。根據本文的估計結果可知，要素投入更多的被用于促進生產技術進步，對于低碳技術的支持力度不足，使得創新能力不能減緩我國碳鎖定程度的加深。另外，一些財政補貼和稅收優惠等政府政策對低碳技術創新的推動很可能帶動相關低碳產品的銷售和使用，最終反過來造成碳排放的增加[22]。

（5）環境規制。3種固定效應下，環境規制對碳鎖定程度的影響均顯著為正。主要是由于以下原因：一方面是由于企業以利益最大化為目標，如果增加碳排放帶來的利益大于減少碳排放帶來的損失，企業則會選擇前者，即企業傾向于選擇擴大生產規模來彌補環境違法成本；另一方面是環境規制可能存在內生性問題，有待檢驗。

（6）對外開放。模型（7）的估計結果顯示，對外開放在一定程度上會導致碳鎖定程度的加深。通常認為，碳鎖定程度會隨著對外開放水平的不斷提高而降低，這是因為對外開放可以通過引進先進技術以及先進管理經驗來促進本國生產效率的提升，但這與本文的實證結果相矛盾，追其根源，可能是中國多數地區在對外開放過程中沒有最大限度地發揮學習效應，進入這些地區的產業多以高耗能、高污染和高排放為主，這在一定程度上加深了我國的碳鎖定程度。因此，地方政府應該提高的準入門檻，在考核對當地經濟發展的貢獻時加入的“綠色”程度因素，發揮在減排方面的技術優勢和外溢效應，使成為推動經濟綠色高質量發展的有效動力[23]。

5.3 內生性與穩健性檢驗

即使并無直接證據表明鄰近地區環境規制與本地區碳鎖定存在雙向因果效應，但測量誤差仍可能導致環境規制的內生性問題。因此，本文增加擴展性檢驗，采用廣義矩估計（GMM）方法解決環境規制的內生性問題，并采用Sargan檢驗和AR(2)檢驗對工具變量選擇和模型運用是否合理進行檢驗。

如表3，Sargan檢驗接受了沒有過度使用工具變量的原假設，AR（2）檢驗結果表明并不存在二階序列相關性，故認為GMM模型估計結果穩健。觀察模型（9）、（10）解釋變量的表現，城鎮化率、地區建設和交通運輸的系數仍然顯著為正，對外開放仍然在一定程度上促進碳鎖定程度的加深，但創新能力在加入環境規制的滯后效應后，其系數符號由正變為負，呈現顯著降低碳鎖定程度的結果，這說明環境規制具有滯后性，前期的環境規制能夠促進本期創新能力對碳鎖定的緩解。對比模型（9）、（10），環境規制的系數符號發生了改變，這表明考慮內生性問題后，環境規制能夠有效緩解碳鎖定程度的進一步加深。對比表3地理距離權重矩陣與表2地理碳鎖定距離權重矩陣的估計結果，顯著性相近，系數符號相同，這表明表2估計結果穩健。

表3 內生性與穩健性檢驗

6 結論與建議

以上分析表明，城鎮化、地區建設和交通運輸是導致我國碳鎖定程度不斷加深的重要因素。在時間固定效應模型下，對外開放對碳鎖定程度表現出正向作用，但影響程度較小，創新能力和環境規制都能在一定程度上緩解碳鎖定程度的加深。基于以上的結論，提出以下政策建議：

首先，應該提高對于碳解鎖的政策供給。控制碳排放源的碳排放量并不能從根本上解決問題，應該轉變經濟發展方式，加大環境規制力度，通過市場環境規制手段促進能源消費結構和產業結構的綠色升級。一方面需要加大對于違規企業的懲罰力度，另一方面引導企業通過增加綠色技術研發、提高資源利用效率從而增強其自身效益。此外，應出臺相應法律法規，加大對于高碳鎖定行業的管控力度，積極建立并加緊完善碳交易市場運作機制，推進碳稅、資源稅等環境稅的政策出臺，從源頭實現碳解鎖。

其次，建立區域間的聯合治理體系。碳鎖定是導致環境污染的“罪魁禍首”，區域內各地方政府首先應該在整體利益上達成共識，打破行政壁壘，促進制度資源更充分的流動。在地方政府考核體系中加入鄰近地方政府的資源環境質量指標，形成區域利益共同體，使聯合治理體系成為促進地區實現碳解鎖的內生動力。建立區域間的碳鎖定程度監控平臺，增加預警機制，控制碳鎖定程度在合理范圍內波動。

最后，加強碳解鎖技術創新的政策引導。解決資源耗竭和環境污染對中國可持續發展的制約，尤其是霧霾大面積爆發等環境問題，需要政府為碳解鎖技術創新部門提供開發清潔能源的政策支持，逐步增加對于攻克風電、太陽能、水電、地熱和生物質燃料等可再生能源與非化石能源技術難關的政策供給，營造良好的政策環境，引導綠色、無碳的社會能源消費觀念，逐步擺脫對碳基技術的依賴，最終實現碳解鎖。