碳排放權交易減輕中國工業碳鎖定了嗎？
——基于DID 及SDID 方法的實證分析

孫麗文，趙 鵬，任相偉，韓 瑩

（河北工業大學經濟管理學院，天津 300401）

近年來，我國政府對于環境污染治理方面出臺了多項政策，也取得了良好成效。但目前來看，經濟增長過度依賴于碳基能源這一問題仍難以解決。碳基能源的消費所引致的碳鎖定問題，造成了氣候變暖、霧霾天氣頻發等問題，嚴重阻礙我國向低碳經濟轉型的步伐。而作為能源消費的主力，我國工業的發展加劇了經濟結構的重型化，導致對化石能源消耗的路徑依賴，由此造成了大量C02排放，加劇了我國工業碳鎖定程度。在此時代背景下，2013年，國家發改委批準在北京、天津、上海、重慶、湖北、廣東以及深圳等地開展碳排放權交易試點，參與這些地區碳排放權交易的主體絕大部分為工業企業，而該類企業在過去幾十年一直存在高污染現象。基于此，本文將研究對象聚焦于工業部門，探究碳排放權交易機制對各地區工業碳鎖定程度的影響。

1 文獻綜述

如何因地制宜，制定適合我國國情的環境治理政策，這是學術界一直以來的話題。關于環境規制的兩種不同觀點一直是學術界爭論的焦點。其中，“遵循成本學說”認為環境規制不利于生產部門提高其競爭力和生產率；而“波特假說”則認為環境規制可以促進全要素生產率的提升［1-4］。碳排放權交易市場建立的前提假設是，碳排放權交易會引導企業轉變發展方式，引導投資趨向于低碳領域，推動低碳技術的開發、推廣與應用，促進低碳產業的發展［5］。因此，研究碳排放權交易對于環境治理所產生的效應變得尤為重要。

學術界關于碳排放權交易和碳鎖定的研究已經比較豐富，但是探究兩者關系的文獻較少，縱觀已有的文獻，對于碳排放權交易的研究，可大致分為三類：第一類是關于碳排放權交易價格影響因素的分析，Christiansen 等［6］發現市場碳排放權配額需求與宏觀經濟運行周期存在一定關系，上行周期內，繁榮的工業擴大了碳排放配額需求，導致配額價格上升，反之則下降；第二類是對于碳排放權交易機制的設計和碳排放權交易市場運行狀況的研究，如Cheng 等［7］提出中國碳排放交易體系應該考慮交易主體潛在減排能力和合作能力；第三類是碳排放權交易實施效果的研究，如黃志平［8］研究了碳排放權交易對碳減排的影響。對于碳鎖定的研究，同樣可大致分為三類：第一類是碳鎖定形成的機制研究，如李宏偉［9］認為經過市場化、制度化和社會嵌入3個階段，碳基技術體制逐漸形成，并相繼形成技術鎖定、制度鎖定、系統鎖定和社會鎖定，最終導致碳鎖定的出現；第二類是對不同行業碳鎖定狀態的研究，如蔡海亞［10］運用脫鉤理論和投入產出法，分析了中國碳排放的鎖定狀態以及各產業部門碳鎖定的演變特征；第三類是碳鎖定的影響因素研究，如徐盈之等［11］利用空間自回歸模型，探究了眾多因素對于碳鎖定程度的影響。

基于對已有文獻的總結和梳理，發現對于碳排放權交易和碳鎖定的研究大多以區域為研究對象，而我國工業部門是CO2排放的重要源頭，且工業部門是碳排放權交易的主體［12］，因此，對于工業碳鎖定以及碳排放權交易對工業碳鎖定程度的影響研究成為不可或缺的重點，其直接關系到實施碳排放權交易機制的必要性。而目前關于此方面的研究尚存在不足，極少有文獻研究碳排放權交易機制對碳鎖定程度的影響，對工業碳鎖定程度影響的研究更是鳳毛麟角。因此，本文采用雙重差分這一準自然實驗方法來研究試點省區市實施碳排放權交易機制以來，工業碳鎖定程度的變動情況。采集2010—2016年面板數據，計算我國各地區工業碳鎖定系數，測度各地區工業碳鎖定程度，并運用DID 方法探究碳排放權交易機制的影響效應。此外，本文還增加了擴展性檢驗，運用SDID 方法探究實施碳排放權交易地區對其鄰近地區工業碳鎖定的影響效應。

2 沖擊機制與研究假說

當今社會，傳統經濟發展模式對環境資源造成的負外部性問題變得更加嚴重和不可調和，碳鎖定問題進而隨之出現。在環境資本和負外部性的推動下，以發展環境資源交易為核心的金融創新不可避免，也就是說通過市場機制和制度創新，環境資源的價值得以發現，并成為要素化的環境資本［13］。

新古典經濟學認為環境規制雖然能為環境保護帶來立竿見影的效果，但卻無法避免額外增加企業成本、降低企業國際競爭力、阻礙經濟增長等負面影響［14］。與之相背的是，Porter［3］認為適度的環境規制可以提高企業實施創新活動的積極性，以促進企業生產率和競爭力的提高，企業通過創新所帶來的成本減少量可以部分抵消或全部抵消環境規制給企業帶來的成本增加量。如圖1 所示，在傳統經濟增長模式下，工業企業在發展過程中存在技術創新滯后、環保意識不強、投資效率低下、學習效應不足等問題，政府則存在制度創新不足問題。這些問題阻礙了地區實現高質量發展，使得地區能源消費鎖定在以碳基能源為基礎的發展路徑上，進而形成地區工業碳鎖定，造成環境惡化。碳排放權交易作為一種環境規制工具，可以對地區工業碳鎖定形成沖擊，使得這些地區加速向低碳經濟增長模式轉變。但碳排放權交易是否能夠減輕地區工業碳鎖定程度?實施碳排放權交易的地區，能否減輕其鄰近地區工業碳鎖定程度？據以上提出的問題，本文給出以下假設：

假設1：碳排放權交易機制能夠有效降低地區工業碳鎖定程度。

假設2：我國工業碳鎖定存在空間溢出效應,碳排放權交易機制能夠有效減輕鄰近地區的工業碳鎖定程度。

圖1 碳排放權交易對工業碳鎖定的沖擊機制

3 研究設計

3.1 模型構建

本文的主要目的是將碳排放權交易作為外生事件來進行準自然實驗［15］，進一步研究碳排放權交易政策的實行對于中國工業碳鎖定程度的影響效應，從而根據結果為我國的碳排放權交易提供政策建議。雙重差分法（DID）作為眾多政策評估方法中的一種，通過設置控制組和處理組來評估政策實施的凈效應，該方法可以有效減少內生性問題［16］，因此本文采用雙重差分法來考察碳排放權交易對地區工業碳鎖定的影響。中國實行碳排放權交易的省區市分別為：北京、天津、上海、重慶、湖北、廣東和深圳，由于深圳同屬廣東省，故將深圳合并到廣東省。因此本文設置處理組為：北京、天津、上海、重慶、湖北和廣東等省區市的工業碳鎖定程度。其余非試點省份（除西藏和港澳臺地區）的工業碳鎖定程度作為對照組。試點地區多數在2014 年以后開始實施碳排放權交易，因此本文將2014 年之前作為非試點期，2014 年之后作為試點期。基于此，本文構建以下雙重差分計量模型：

3.2 變量定義與數據說明

地區工業碳鎖定程度的核算方面，采用以下模型：

對于工業碳鎖定程度的計算，本文的思路是，首先計算地區總碳排放量與地區工業碳排放量，再根據地區工業碳排放所占地區總碳排放的比重來衡量工業所占有的碳匯量比重。然后結合計算的工業碳排放和工業碳匯量計算各地區工業碳鎖定程度。

工業碳排放量的核算方面，本文選取原煤、洗精煤、其他洗煤、焦炭、焦爐煤氣、其他煤氣、原油、汽油、柴油、燃料油、液化石油氣、天然氣等規模以上工業企業生產消費的主要能源。化石能源的CO2排放系數主要參考IPCC提出的公式進行計算，根據計算得出的碳排放系數，可以得到各省區市工業碳排放。

工業碳匯量的核算方面，首先計算各地區的碳匯量，再根據工業所占有的碳匯量比重來計算各地區工業碳匯量。根據謝鴻宇等［17］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%。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。

3.3 控制變量

本文參考以往對于碳鎖定的研究，為控制其他因素的影響，加入了控制變量：（1）經濟發展水平(Pgdp)，一般認為經濟發展水平與環境治理成倒“U”型關系，也就是EKC 曲線，本文用人均GDP 表示各地區的經濟發展狀況；（2）外商直接投資（Fdi），學術界存在“污染光環”和“污染天堂”兩種假說，“污染光環”假說認為Fdi可以提高環境質量，“污染天堂”假說認為Fdi 會造成環境質量惡化，本文采用Fdi 占GDP 比重來表示對外開放程度；（3）工業化水平（Ind），一般認為二產比例越高，碳鎖定程度越高，本文采用第二產業占GDP 比重來表示工業化水平；（4）城鎮化水平（Ur），隨著地區城鎮化的不斷擴張，經濟發展會產生規模效應和集聚效應，使得能源消費增加，碳排放量增大，本文用城鎮人口在總人口中的比重表征；（5）地區建設水平（Trans），地區建設過程中會使用大量的水泥，因此，地區碳鎖定除考慮化石能源燃燒之外,還要考慮水泥生產過程中碳酸鈣分解的因素，其同樣會進一步加深碳鎖定程度,本文用單位面積水泥生產量來表征。（6）地區創新能力（Inn），一方面，技術創新既可以降低單位能源的CO2排放量，又可以通過提高能源使用效率來減少CO2排放，減緩碳鎖定程度的進一步加深；另一方面，綠色技術創新可以為實現碳脫鉤提供保證，從根源上實現碳解鎖,本文用各地區專利申請授權量來表征；（7）環境規制（Sfzc），合理有效的環境規制能夠促進產業結構向綠色化、低碳化、高效化發展，加速地區企業構建綠色生態產業鏈，從而實現地區工業碳脫鉤，本文借鑒蔡海亞等［18］的做法，用工業污染治理完成投資與比值來表征。

表1 變量測量

3.4 數據來源與描述性統計

本文的數據來源于2010—2016 年的《中國統計年鑒》《中國能源統計年鑒》。在回歸分析前，對部分變量進行對數化處理，并進行描述性統計，如表2。文中樣本數據包括2010—2016 年中國30 個省區市的觀察記錄，樣本容量為360 個，由于西藏、臺灣、香港、澳門等地區數據缺失，故將之排除在外。

表2 部分變量描述性統計

4 實證結果

4.1 平穩趨勢檢驗

本文采用DID 方法估計碳排放權交易實行對地區碳鎖定程度的影響，但是使用DID 方法的一個前提假設是：如果不存在碳排放權交易的外部沖擊，未實行碳排放權交易的地區和實行碳排放權交易的地區工業碳鎖定程度的發展趨勢應該是平行的，并不會隨時間發生系統性差異［19］。故本文先進行平穩性趨勢檢驗。參照以往文獻的做法，刻畫出處理組和控制組的對比圖，以此來驗證碳排放權交易實行前后的地區工業碳鎖定的變化趨勢。從圖2 中可以看出，實行碳排放權交易地區的工業碳鎖定程度明顯高于未實行碳排放權交易地區的工業碳鎖定程度，并且也可以看出，在2014 年未實行碳排放權交易之前，處理組與控制組的工業碳鎖定程度基本呈現平行趨勢，故滿足使用DID 的前提條件。

圖2 處理組和控制組地區工業碳鎖定程度變化趨勢

4.2 回歸結果

本文利用DID 方法檢驗碳排放權交易實施的效應，具體結果見表3。表中模型1 和模型2 是碳排放權交易對地區工業碳鎖定程度的影響效應，模型1為沒有加入控制變量的結果，模型2 為加入控制變量的結果。可以看出，考慮了其他影響因素后，本文重點關注的政策虛擬變量仍顯著為負，且在1%的水平上顯著，說明碳排放權交易機制能夠在一定程度上減輕地區工業碳鎖定程度。相比未實施碳排放權交易機制的地區，實施碳排放權交易機制的地區工業碳鎖定程度降低17.500%，該結果驗證了假設1。

表3 DID 回歸結果

4.3 我國工業碳鎖定的空間溢出效應檢驗

為對工業碳鎖定的空間溢出效應進行全面考察，分別采用ESDA 中的全局自相關和局部自相關進行分析。全局莫蘭指數的計算公式為：

表4 全局自相關結果

全域空間自相關反應的是空間變量整體的空間狀態，但可能忽略局部地區的典型特征［20］，因此增加局部莫蘭指數的分析，局部莫蘭指數的計算公式為：

Ii為正，意味著高工業碳鎖定地區被高工業碳鎖定地區包圍(高-高型)或低工業碳鎖定地區被低工業碳鎖定地區包圍(低-低型)；Ii為負，則表示低工業碳鎖定地區被高工業碳鎖定地區包圍(低-高型)或高工業碳鎖定地區被低工業碳鎖定地區包圍 (高-低型)。由表5 可以看出，2010—2016 年間，高-高型工業碳鎖定區域包括天津、上海、江蘇，2012 年后，山東進入高-高型工業碳鎖定行列，并且持續至今。北京、河北、浙江始終處于低-高型工業碳鎖定行列，其他地區處于低-低型工業碳鎖定狀態。總體來看，2010—2016 年，我國工業碳鎖定局部狀態并沒有發生明顯變化。

表5 局部自相關結果

4.4 拓展性檢驗

盡管雙重差分在理論上是準自然實驗，但是在實際回歸過程中可能會存在嚴重的多重共線性問題，為解決此問題，本文建立雙重差分-空間計量方法，進行擴展性檢驗。基于此，將基準模型設定為：

如表6，從LM 檢驗結果可以看出，LM-ERROR的p 值小于0.050，而LM-LAG 的p 值大于0.05，故結果接受了使用雙重差分-空間誤差模型的原假設，因此本文認為，按照雙重差分空間誤差模型和雙重差分空間杜賓模型進行分析更為合理。表6 中，模型3、模型4 為雙重差分-空間誤差模型，模型5、模型6 為雙重差分-空間杜賓模型。模型3 為沒有加入控制變量的結果，模型4 為加入控制變量的結果，可以看出，考慮了其他影響因素后，依然顯著為負，故實施碳排放權交易能夠有效減輕地區工業碳鎖定程度；觀察模型5 及模型6，加入控制變量后，Ctra 由不顯著變為顯著為負，這表明存在一些影響因素使得雙重差分空間杜賓模型的估計結果存在偏誤；模型6 的結果表明，實施碳排放權交易同樣可以降低地區工業碳鎖定程度；從SDID 的回歸結果可以看出，其基本印證了表3 雙向固定效應DID 的結果，故表明回歸估計穩健。

表6 雙重差分空間計量模型的穩健性檢驗

表6（續）

5 結果討論與啟示

以上結果已經表明，實施碳排放權交易不僅可以減輕本地區工業碳鎖定程度，還能一定程度上減輕其鄰近地區工業碳鎖定程度，我國工業碳鎖定存在明顯空間溢出效應。其背后的機理是，實行該機制能夠增強企業自身環保意識與環保創新能力，同時也可間接提升企業投資效率，實質上是增強了碳排放權交易機制倒逼企業從事技術創新的波特效應，從而在真正意義上實現本地區碳鎖定程度的降低；未實施碳排放權交易機制地區的企業會產生空間自選擇效應，不同地理鄰近未實施碳排放權交易機制的地區會參與逐底競爭的環境規制互動，隨著這些未實施該機制地區的環境規制水平的不斷提高，企業的生產經營成本也進一步加大。由于這些地區企業通過創新帶來的成本減少量無法彌補環境規制水平提高所帶來的企業成本增加量，因此，一些本可以通過創新降低環境治理成本的企業最終選擇遷移到實施碳排放權交易機制的地區，使得未實施碳排放權交易地區工業碳鎖定程度有所減輕，其實質是削弱了環境規制倒逼企業從事技術創新的波特效應［21］。

基于文中的研究結果，提出以下建議：（1）碳排放權交易能夠有效減輕地區工業碳鎖定程度，故政府應全面有序推動全國統一碳排放權交易市場的建設，建立高效運行的碳市場。（2）碳排放權交易在有效減輕鄰近地區工業碳鎖定程度的同時，也帶來了其鄰近地區企業空間自選擇效應，一些企業會因無力承受過高的環境規制成本而選擇遷移，因此，地方政府應該加強互動，平衡各地區之間的環境規制水平，環境規制水平不一定越嚴格就越有效，要松弛有度，促進本地區企業的健康發展。（3）碳排放權交易能夠間接增強企業的低碳環保意識，政府應加強碳解鎖技術創新的政策引導，輔助企業進行低碳技術創新的開發與應用。