二氧化碳排放、產業結構升級和經濟高質量增長間關系研究
——基于長江經濟帶11省市樣本數據

胡孟穎 ,劉德志，1b，胡雅潔

（1.安徽財經大學a.統計與應用數學學院；b.數量經濟研究所，安徽蚌埠 233000；2.滁州學院經濟與管理學院，安徽滁州 239000）

0 引言

經濟新常態下，中國經濟高質量發展是對經濟社會發展各方面的長期要求，是當前和今后發展的主題.在經濟高質量發展的要求下，不僅要合理利用現有資源，還要注意減少以二氧化碳排放為主的環境污染.

早在2015年的《巴黎協定》中，我國就對二氧化碳減排做出了莊嚴承諾[1].在2021 年的中央財經委員會第九次會議上，習近平總書記再次強調要將碳達峰、碳中和納入生態文明建設布局.控制碳排放量、采取措施進行抵消已經排放的二氧化碳，對實現綠色低碳轉型、走經濟高質量發展之路具有重大意義.

因此，本文選取長江經濟帶11 省市為研究對象，并將其劃分為不同的區域，將二氧化碳排放、產業結構轉型升級以及經濟高質量增長納入PVAR 模型，以研究各省市二氧化碳排放、產業結構轉型升級與經濟高質量增長之間的動態變化關系，以期為長江經濟帶各區域制定碳減排政策以及推動經濟高質量增長提供參考和借鑒.

1 文獻綜述

碳排放與產業結構之間的關系很早就有學者進行了研究.蔡榮生等[2]對碳排放和產業結構升級調整間的關系進行分析，結果表明降低碳排放強度有助于產業結構進行升級，產業結構升級與低碳經濟發展相輔相成；孫麗文等[3]基于中介模型對產業結構升級、技術創新與碳排放間的關系進行了實證研究，發現產業結構升級不僅可以促進碳減排，還可以通過技術創新來間接對碳排放產生影響；蘆風英等[4]對碳排放轉移和產業結構調整進行了研究，發現優化產業結構、提升節能減排技術能夠降低中國與世界主要國家之間的碳排放轉移數量，有助于促進被轉移國家的碳減排進程；張翱祥等[5]從碳排放效率與產業結構優化耦合協調的角度出發，研究兩者的關系以及影響因素，結果表明，碳排放效率與產業結構合理化、高級化間的耦合度都處于中度失調和中度協調之間，人力資本對碳排放效率與產業結構優化協調發展起促進作用，環境規制、能源結構則起抑制作用.

關于碳排放與經濟增長之間的關系，徐斌等[6]運用非參數可加回歸模型，從線性和非線性角度考察了清潔能源發展對二氧化碳減排與區域經濟增長的影響，結果表明，從線性角度來說清潔能源發展并沒有對二氧化碳排放減少和區域經濟增長產生顯著作用，但是從非線性角度來說，清潔能源發展對各區域的碳減排和經濟增長在不同發展階段有不同程度的影響；李世祥等[7]從普通面板和空間面板兩個角度出發，研究了貧困地區碳排放與能源對經濟增長的約束效應，發現經濟增長的能源約束趨強而碳排放約束趨弱，加入空間影響之后經濟增長的總尾效要比普通面板的總尾效低，也就是說要素的空間流動與優化配置產生了正向溢出效應；王帥[8]運用向量自回歸模型分析了能源使用綠色化、碳排放與經濟增長的關系，發現能源使用綠色化可以降低碳排放量并促進經濟增長，并且能源使用綠色化對經濟增長的貢獻呈現“U”型，碳排放對綠色化和經濟增長的貢獻均較大.

關于面板向量自回歸模型研究不同變量間的動態關系，黃凌云等[9]從制造業角度出發，建立PVAR模型，對技術進步路徑對雙向外商投資的互動發展進行了實證分析，結果表明技術引進、模仿創新和自主創發這三種技術進步路徑抑制了雙向外商投資間的互動關系；廖凱誠等[10]分析了政府經濟投資效率與社會投資效率的動態關系，發現東部地區社會投資效率變動會帶來政府經濟投資效率的變動，中部地區兩者無互動關系，西部地區兩者互相影響；李言等[11]實證檢驗了中國政府稅收努力與稅收收入之間的關系，發現稅收持續增加會推動稅收收入增加，在分稅制改革前和所得稅收入分享體制改革后稅收收入也會持續增加.

雖然現有文獻的研究成果很豐富，但是研究二氧化碳排放、產業結構轉型升級與經濟高質量增長之間動態關系的文獻卻較少.因此，在吸收和借鑒前人研究成果的基礎上，本文嘗試進行以下拓展：建立PVAR 模型，將變量納入同一研究框架，分析二氧化碳排放、產業結構高級化、產業結構合理化與經濟高質量增長之間的影響效應.本文的研究結果可以為長江經濟帶不同區域制定碳減排政策，拉動經濟高質量增長提供相關借鑒，為保護生態環境做貢獻.

2 指標選取與模型設計

2.1 模型構建

2.1.1 回歸模型

首先檢驗碳排放量、產業結構等因素對經濟高質量增長的影響，具體模型構建如下：

其中，i為省市，t為年份，HQEG為經濟高質量增長水平，CO2 為二氧化碳排放量，AIS為產業結構高級化，ISR 為產業結構合理化，X為控制變量，ε為隨機擾動項.控制變量包括環境規制、外商投資總額、城市化程度和R&D經費支出.

2.1.2 PVAR 模型

作為VAR 模型的拓展，PVAR 模型將研究對象拓展到面板數據，既允許個體效應存在差異，也允許時間效應存在差異，擴大了應用范圍.本文使用的PVAR 模型的一般形式如下：

其中，yit是包含內生變量的向量，βj為參數矩陣，αi為個體異質性，vit為反應時間趨勢的時點效應，μit是隨機擾動項并服從正態分布.本文的內生變量為二氧化碳排放、產業結構高級化、產業結構合理化以及經濟高質量增長.

2.2 變量選取

2.2.1 碳排放

二氧化碳排放根據IPCC的推薦，結合燃燒的燃料數量以及缺省排放因子來測算，計算公式為：

公式中各變量代表的含義見表1.

表1 IPCC計算公式指南

各類能源的平均低位發熱量取自《綜合能耗計算通則》（GB∕T2589-2020），單位熱值含碳量和碳氧化因子來源于2006年《IPCC國家溫室氣體清單指南目錄》.

2.2.2 產業結構轉型升級

借鑒佘碩等[13]對于產業結構轉型和產業結構升級，分別用產業結構高級化和產業結構合理化來衡量.

（1）產業結構高級化.

由于第二產業中包含的產業大多為勞動密集型產業，第三產業則主要以技術、知識密集型產業為主，因此可以用第三產業與第二產業產值之比來測算產業結構高級化.

（2）產業結構合理化.

產業結構合理化是指協調各產業間的發展，使得生產要素可以進行合理配置，從而提高經濟收益.基于數據可得性，采用泰爾指數來衡量產業結構合理化可得：

其中，i代表產業類型，代表第一、二、三產業的產值占當地總產值的比重，代表第一、二、三產業的就業人數占當地就業人數的比重.當泰爾指數變大時，產業結構合理化水平是下降的.

2.2.3 經濟高質量增長

經濟高質量發展不僅考慮經濟的增長，同時也兼顧經濟增長的質量，將發展的平衡性和生態環境也考慮進去，以實現經濟高效全面發展.基于此，本文在借鑒以前學者的研究成果基礎上，結合“五大發展理念”，選擇創新、協調、綠色、開放和共享五項一級指標，下設14 個二級指標，利用熵值法對經濟高質量發展進行測度.

2.2.4 環境規制

現有文獻中環境規制強度的測算方法有多種，包括利用SBM-DEA 模型或三階段DEA 進行測算，或者采用各項環境特征的綜合指標計算.本文選取二氧化硫排放量、污水廠集中處理率和環境污染投資占GDP 的比重三個指標，利用熵值法測算出環境規制強度的得分.

2.2.5 外商投資總額

外商投資既可以直接促進當地經濟增長，也可以通過帶來先進的生產管理技術來間接提高經濟增長.然而根據“污染避難所”等假說，國外企業傾向于將高污染、高能耗產業向其他國家轉移，所以外商投資可能帶來環境的破壞，從而拉低經濟增長質量.本文以各省市外商投資總額來表示該項指標.

2.2.6 城市化程度

利用城鎮人口數與地區總人口數的比值來代表城市化程度.

2.2.7 R&D經費支出

技術的改進與升級有利于經濟高質量增長，因此采用R&D經費支出來表示科技投入的資本.

2.3 數據來源與描述性統計分析

本文所采用的數據來源于國家統計局與各省市的統計年鑒.為了剔除價格波動的影響，對相關指標進行了平減；對于少數缺失的數據，則利用線性插補或均值來進行填補.

對每一個變量進行對各變量進行描述性統計分析，結果見表2.可以看出二氧化碳排放的均值為14904.15，標準差為1466.672，表明各省市之間的二氧化碳排放量之間存在較大差異，具有較強的區域性.產業結構高級化和產業結構合理化的標注差分別為0.2214 和0.5630，反映出各地產業結構轉型升級也存在一定的異質性.

表2 變量描述性統計分析結果

3 實證分析

根據所建立的模型和選取的變量，首先測算了2009—2019 年長江經濟帶各省市的二氧化碳排放量、產業結構高級化與合理化、經濟高質量增長和環境規制等的具體數值；接著分析此期間各地產業結構轉型升級、經濟高質量增長等因素對二氧化碳排放的影響效應；然后分析了二氧化碳排放、產業結構高級化、產業結構合理化以及經濟高質量增長的動態關系.

3.1 二氧化碳排放量的測算

由于長江經濟帶各省市的二氧化碳排放、產業結構轉型升級、經濟高質量增長等存在一定的差異性，因此將其劃分為上、中、下游3個區域，見表3.

表3 長江經濟帶區域劃分

基于IPCC計算方法測算出二氧化碳排放量，再根據上文的劃分來計算上中下游的碳排放量的平均值，結果見圖1.從圖中可以看出，長江經濟帶上游地區二氧化碳排放量相對中游地區和下游地區而言處于較低水平，這表明上游地區對碳排放量的控制力度和成果，明顯要比中游和下游地區更好.隨著時間推移，各地區的二氧化碳排放量也是在不斷波動并且有上升趨勢的，各地區應當注意監督減排成效.

圖1 長江經濟帶各區域二氧化碳排放情況

3.2 經濟高質量增長的測算

由熵值法計算出長江經濟帶各省市的經濟高質量增長具體數值，繪出折線圖如圖2.可以看出，隨著年份的增長經濟高質量增長程度也在不斷提高，其中江蘇、上海、浙江等地的經濟高質量增長程度顯著高于其他地區，增幅也相對更大，這些地區的經濟高質量發展情況良好.四川則從較低的增長水平迅速增長到較高的增長水平，這可能是由于近年來四川更加注重經濟發展的質量.

圖2 11個省市經濟高質量增長水平

3.3 產業結構轉型升級、經濟高質量增長對二氧化碳排放的影響

3.3.1 全地區固定效應模型回歸分析

首先，對全地區的各變量進行單位根檢驗，檢驗結構表明數據均為平穩序列.接著進行Hausman檢驗，確定使用固定效應還是隨機效應模型，結果如表4所示，可以看出均值均顯著小于0.05，因而本文選擇固定效應模型.

表4 豪斯曼檢驗結果

最后，對上文構建的模型進行固定效應實證檢驗，結果見表5.本文重點關注產業結構高級化與合理化以及經濟高質量增長對二氧化碳排放的影響效應，并在模型中加入了環境規制、外商投資、城市化程度以及R&D 經費支出幾個變量.

表5 第（1）列和第（2）列的區別在于，前者使用的是普通標準誤，后者使用的則是聚類穩健標準誤.由表5 的第（1）列可知，產業結構高級化對二氧化碳排放有顯著負向影響，說明產業結構更加高級時，二氧化碳排放量會有所下降.產業結構合理化對二氧化碳排放的影響系數顯著為正，有顯著正向影響，這是由于上文選取泰爾指數來衡量產業結構合理化水平，泰爾指數數值越大，產業結構越不合理，從而當產業結構趨向于合理時，二氧化碳排放量是在下降的.經濟高質量增長對二氧化碳排放也具有顯著的負向影響效應，經濟高質量增長水平的提高，對減少二氧化碳排放量也是有有益的.

表5 固定效應模型回歸結果

在控制變量上，環境規制水平的提高會增加二氧化碳排放量，可能是制定環境政策的時候未準確考量二氧化碳排放問題，這是政府之后在調整或制定環境政策、碳減排政策的時候需要考慮的重要因素.外商投資的增加也會帶來二氧化碳排放的顯著增加，可能是外商投資帶來的環境污染過大，增加了地區的碳排放量.城市化水平也對二氧化碳排放產生顯著正向效應，也就是說在城市化進程中，政府應當加大碳減排政策的力度以及對政策后續執行的監督，不能以增加二氧化碳排放量為代價來加快城市化進程.R&D 經費支出提高也會顯著增加二氧化碳的排放，不過影響效果要明顯小于其他因素，因此在增加科技投入的時候，要考慮經費投向，應當適當加大減排技術的投入.

3.3.2 分區域回歸分析

按照區域對長江經濟帶上中下游各區域分別進行實證檢驗，表6第（1）列至第（3）列分別為上游地區、中游地區和下游地區的模型實證結果，其中中游地區為隨機效應模型，上游和下游地區為固定效應模型.

表6 分區域模型回歸結果

由上文可知，分區域的回歸與全地區的回歸結果有一定的差異，不過下游地區的系數正負與全地區是一致的.這可能與不同地區制定不同的碳減排政策，以及各地區的資源稟賦以及發展現狀等有關.

對于產業結構高級化變量的系數來說，在全地區和下游是顯著為負的，在中游則為正數，說明中游地區產業結構向高級化轉型的時候會帶來二氧化碳排放量的增加.產業結構合理化變量在全地區和中游地區對二氧化碳具有顯著正向效應，在上游地區則具有顯著負向效應.經濟高質量增長變量在全地區、中游地區和下游地區具有顯著負向影響，在上游地區則具有顯著正向影響，也就是說在上游地區，隨著經濟高質量增長水平的提高，二氧化碳排放是增加的，這可能是由于該地區碳減排力度大于碳排放力度，所以經濟高質量增長水平提高會帶來碳排放量的增加.

3.4 PVAR模型分析

在進行PVAR 模型實證之前，需要對數據進行平穩性檢驗，由上文可知，二氧化碳排放、產業結構高級化、業結構合理化、經濟高質量增長均為平穩數據，因此可以通過面板向量自回歸模型分析這幾個變量間的動態變化關系.

3.4.1 脈沖響應分析

在進行脈沖響應分析前進行滯后階數的選擇，根據AIC、BIC、HQIC 準則確定最優階數，一般以各準則最小值為原則來選擇.根據表7通過各準則的綜合考量，選擇的滯后階數為3階，因此建立PVAR（3）模型.

表7 確定最優滯后階數

PVAR 模型的脈沖響應模型是在控制其他變量不變的情況下，獲得兩兩變量之間的動態關系.本文得到的脈沖響應圖見圖3，下面根據圖3進行分析.

圖3 脈沖響應圖

（1）面對來自自身的沖擊，前4 期中二氧化碳排放、產業結構高級化、產業結構合理化和經濟高質量增長的反應均顯著為正，表明在短期內4 個變量均具有一定的自我增強效應.

（2）對來自二氧化碳排放的沖擊，產業結構高級化的響應值在第2期的時候顯著為負，但之后則無明顯反應，這表明在一定期限內二氧化碳排放對產業結構高級化起阻礙作用.產業結構合理化對二氧化碳排放的響應值一直無太大反應，也就是說在響應期內，二氧化碳排放對產業結構合理化并無太大影響.經濟高質量增長對二氧化碳排放沖擊的響應值在第4 期之前都顯著為負，之后變為無明顯反應，這說明在短期內二氧化碳排放阻礙經濟高質量增長.

（3）關于產業結構轉型升級方面，產業結構高級化對產業結構合理化沖擊的響應值在前2期為正，2期之后變為負數，但是有上升的趨勢；產業結構合理化對產業結構高級化的響應值則一直顯著為正.這表明，在一定的響應期內兩者相互促進；但是在后幾期，雖然產業結構合理化對產業結構高級化發展有推動作用，但是產業結構高級化卻會對產業結構合理化產生負面影響.

（4）當經濟高質量增長作為響應變量時，首先，當經濟高質量增長受到二氧化碳排放沖擊，前4 期一直是負向反應，4 期以后則逐步趨向于沒有反應，表明短期內二氧化碳排放對經濟高質量增長是不利的，但是不利影響會逐步減弱.這可能是由于后期二氧化碳排放伴隨著碳減排政策的大力推行，或者后期影響經濟增長質量的因素變為其他因素.其次，產業結構高級化對經濟高質量增長的響應值一直處于0附近，說明其影響效應較小，這可能是因為長江經濟帶各省市的產業結構高級化已經處于較高水平，第三產業產值占比較大，從而很難再通過提升產業結構高級化水平來增加經濟高質量增長水平.最后，產業結構合理化對經濟高質量增長的響應值一直顯著為正，但是有下降的趨勢，表明產業結構合理化對經濟高質量增長有顯著推動作用，但是隨著時間的推移，產業結構合理化水平不斷上升直至達到峰值，從而很難再對經濟高質量增長產生促進作用.

3.4.2 方差分析

接下來采用PVAR 的方差來分析每個變量的貢獻度從而更加準確地衡量各變量間的動態影響程度，結果見表8.

表8 各變量方差分解結果

由表8可知：

（1）二氧化碳排放對自身的貢獻率直至30期都在97%以上，說明長江經濟帶二氧化碳排放的變動絕大部分都可以由自身解釋.二氧化碳排放對經濟高質量增長的方差貢獻率則一直處于較低水平，說明二氧化碳排放對經濟高質量增長影響的直接效應不是很高，可能存在其他間接效應.

（2）產業結構高級化對經濟高質量增長的方差貢獻率一直處于較低水平，對二氧化碳排放的貢獻率卻都在27%以上；產業結構合理化對經濟高質量增長的方差貢獻率大于產業結構高級化，對二氧化碳排放的貢獻率也都在27%以上.表明樣本期間產業結構合理化對經濟高質量增長的促進作用大于產業結構高級化，并且產業結構轉型升級對碳排放的影響較大.

（3）經濟高質量增長對自身的貢獻率一直在84%以上，說明經濟高質量增長具有一定的自我增加慣性.

3.4.3 格蘭杰因果檢驗

對各變量進行滯后3 期的格蘭杰因果檢驗，結果見表9.

表9 格蘭杰因果檢驗結果

由表9 可知，產業結構高級化與產業結構合理化分別是二氧化碳排放的單向格蘭杰原因，而產業結構高級化與合理化之間存在雙向格蘭杰因果關系，表明兩者之間互相影響，并且都對二氧化碳排放產生影響，驗證了上文的結果.

4 結論與啟示

本文基于長江經濟帶各省市從2009—2019 年的數據，測算了二氧化碳排放量、產業結構高級化、產業結構合理化、經濟高質量增長以及環境規制等變量的具體數值，考察了產業結構高級化與合理化和經濟高質量增長等對二氧化碳排放的影響，并檢驗了二氧化碳排放、產業結構高級化、產業結構合理化、經濟高質量增長之間的動態變化關系，得出了以下結論：

（1）在考察期間，長江經濟帶各省市的二氧化碳排放量在不同區域之間存在一定的差異性，上游地區二氧化碳排放量明顯少于中游地區和下游地區.此外隨著時間推移，各地區的二氧化碳排放量也是在不斷波動并且存在上升趨勢.

（2）從產業結構高級化對二氧化碳排放的影響效應來看，總體來說產業結構高級化對二氧化碳排放有顯著負向影響，說明隨著產業結構高級化水平的增加，二氧化碳排放量會有所下降.但是在中游地區產業結構高級化對二氧化碳排放則有負向影響.

（3）從產業結構合理化對二氧化碳排放的影響效應來看，總體來說，產業結構合理化程度提高會帶來二氧化碳排放量的下降.不過在上游地區，隨著產業結構合理化程度提高，二氧化碳排放量反而會下降.

（4）經濟高質量增長水平的提高，對減少二氧化碳排放量也是有有益的.然而在上游地區，隨著經濟高質量增長水平的提高，二氧化碳排放是增加的，這可能是由于該地區碳減排力度大于碳排放力度，所以經濟高質量增長水平提高會帶來碳排放量的增加.

（5）總體來說，環境規制、外商投資總額、城市化程度以及R&D經費支出對二氧化碳排放有顯著正向影響.

（6）二氧化碳排放在短期內對產業結構高級化以及經濟高質量增長起阻礙作用，對產業結構合理化無太大影響.

（7）在長期產業結構合理化一直對產業結構高級化起推動作用，短期內兩者則是相互促進的關系.

（8）二氧化碳排放會對經濟高質量增長產生不利影響，產業結構合理化會推動經濟高質量增長，產業結構高級化對經濟增長的影響不顯著，這可能是因為長江經濟帶各省市的產業結構高級化已經處于較高水平，第三產業產值占比較大，從而很難再通過提升產業結構高級化水平來增加經濟高質量增長水平.

上述結論有較強的政策意義，減少二氧化碳排放，對實現碳達峰和碳中和有很大的促進作用.為此，從產業結構高級化、產業結構合理化以及經濟高質量增長等因素的角度出發，為減少二氧化碳的排放量提出以下相應的建議：

首先，分區域來看，產業結構高級化與合理化和經濟高質量增長等影響因素對二氧化碳排放的影響有所差異，因此在制定碳減排的時候應當針對不同的地域，制定不同的合理政策.

其次，總體來說，產業結構高級化、產業結構合理化以及經濟高質量增長水平的提高，會帶來二氧化碳排放量的下降，所以應當采取相應的措施適當提升產業結構轉型優化水平以及經濟高質量增長水平，以期對減少二氧化碳排放量產生一定的促進作用.

第三，從全地區角度來說，環境規制、外商投資總額、城市化程度以及R&D 經費支出對二氧化碳排放則有顯著正向影響，因此在制定碳減排政策的時候，需要考慮城市化、經費投向等因素對二氧化碳排放產生的影響效應，不可忽略這些變量的影響效果.

第四，二氧化碳排放在短期內對產業結構高級化以及經濟高質量增長起阻礙作用，因此需要注意制定合理的減排目標，保證二氧化碳的排放量不能過大，不然會拉低產業結構高級化程度以及經濟高質量增長水平.

第五，合理處置產業結構轉型升級之間的關系，適當提高產業結構高級化水平，促進產業結構升級，也要積極提升產業結構合理化水平，促進產業結構轉型，完美利用兩者相互促進的關系.

最后，由于二氧化碳排放會對經濟高質量增長產生不利影響，產業結構轉型升級則會對經濟高質量增長產生推動作用，因此在制定碳減排政策時要盡量以最小化二氧化碳排放為目標，并且加大產業結構合理化調整力度.