黃河流域經濟增長中的碳排放尾效分析

江永紅，朱玉玉

（安徽大學 經濟學院，合肥 230601）

氣候變暖給全球各區域和整個氣候系統帶來許多前所未有的變化，給人類的經濟社會生活帶來巨大影響，已成為需要世界各國共同克服的難題。在此背景下，中國積極承擔大國責任，先后在哥本哈根、巴黎等國際氣候會議上，作出碳減排承諾。2020年9月習近平主席在第75屆聯合國大會一般性辯論上明確提出我國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。黃河流域橫貫東、中、西三大地區，是我國重要的糧食主產區以及煤炭、石油等能源資源的重要生產地，同時更是我國生態環境較為脆弱的地區之一。目前黃河流域內經濟發展與碳減排矛盾較為突出。近年來，黃河流域經濟發展較為迅速，地區生產總值由2005年的5.1萬億元增長至2018年的23.7萬億元，伴隨而來的卻是過度的能源資源消耗以及大量的二氧化碳排放，環境污染較為嚴重，表明黃河流域經濟增長很大程度上是以犧牲生態環境為代價的。在“黃河流域生態保護和高質量發展”以及“碳達峰、碳中和”背景下，黃河流域勢必要改變能源消費結構，減少二氧化碳排放，碳排放約束將成為制約黃河流域經濟增長的重要因素。在此背景下，探究碳排放約束對黃河流域以及沿黃9省(區)經濟增長的影響有助于針對性地提出政策建議，助推黃河流域轉變經濟發展方式，實現高質量發展。

1 文獻綜述

目前關于經濟增長與環境污染的研究較多以環境庫茲涅茨（EKC）曲線理論為基礎。Grossman等認為經濟發展和環境污染呈“倒 U”型曲線關系[1]。此后，國外學者們的研究也都證實了這一點[2-4]。國內學者如吳玉萍等[5]、張紅鳳等[6]的研究也表明環境庫茲涅茨曲線同樣適用于中國。隨著我國二氧化碳污染的加劇，學者們從不同角度聚焦于研究經濟增長與碳排放之間的關系。朱歡等指出中國經濟發展和碳排放量之間存在倒“U”型曲線關系[7]。但也有學者對此提出質疑，他們從異質性行業角度出發，發現經濟發展水平與二氧化碳排放多呈倒“N”型、正“N”型走勢，認為尚不存在隨著經濟發展而碳排放降低的運行機制[8-10]。

此外，學者們也運用脫鉤理論從多角度分析經濟增長與碳排放之間的關系。例如，從省域角度來看，中國大多數省份的碳排放與經濟增長經歷了擴張負脫鉤、擴張掛鉤到弱脫鉤的變化歷程，且存在顯著的區域差異[11]。從行業角度來看，中國農業碳排放在研究期內多處于弱脫鉤與強脫鉤狀態[12]，旅游脫鉤指數整體上處于不斷波動的狀態，且脫鉤效應欠佳[13]，而對于化石能源聚集的黃河流域來說，旅游經濟發展與碳排放脫鉤還存在較大距離[14]。

由以上研究可知，我國經濟增長仍以高碳排放為代價，而在“碳達峰、碳中和”目標下，碳排放總量將受到約束，從而影響經濟發展。目前學者們較多以環境庫茲涅茨曲線以及脫鉤理論為基礎來定性分析碳排放與經濟增長的關系，而定量分析碳排放約束對經濟增長影響的研究較少。2001年美國經濟學家Romer[15]提出了growth drag概念模型，來探究在資源環境受到約束的情形下，經濟增長速度較無資源約束情形下的變化。此后國內外學者運用該模型分析了水資源[16-17]、土地資源[18-19]、能源資源[20-21]對經濟增長的影響，但鮮有學者研究經濟增長中的碳排放尾效。作為我國著名的能源流域，在碳達峰目標下，黃河流域碳排放將會受到限制，從而影響黃河流域經濟發展。那么碳排放約束將對其經濟增長產生怎樣的影響以及影響有多大？這是一個值得探討的論題。因此本文將在前人研究基礎上，構建黃河流域經濟增長中的碳排放尾效模型，來量化分析黃河流經濟增長中的碳排放約束。

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 黃河流域碳排放總量估算方法

目前，學者們較常采用2006年聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）提供的參考方法，利用能源消費量來估算各地區二氧化碳的排放量。但由于能源種類繁多和統計數據的不連續性不完整性，本文參考鄭德帥等[22]做法，利用黃河流域9省(區)能源消費總量數據（單位為萬噸標準煤）與每噸標準煤碳排放系數的乘積來估算沿黃9省(區)2005～2018年間二氧化碳的排放量。具體公式如下:

其中O2為碳排放總量，為Eit地區第t年的能源消費總量，C為碳排放系數，參考前人做法，取值為2.499[22]。

2.1.2 黃河流域經濟增長中的碳排放尾效模型

本文在唐建榮等[23]、高贏等[24]研究基礎上，將用能源消費總量估算的碳排放量納入柯布-道格拉斯生產函數中，并放松“規模報酬不變”的原假設，構建黃河流域經濟增長中的碳排放尾效模型。模型構建如下：

同Solow模型一樣，Y為產出，K為資本投入，C為碳排放，A為“知識”或“勞動的有效性”；L為勞動投入；A(t)L(t)以乘積的方式表示有效勞動；α、γ分別表示資本、碳排放的產出彈性，β表示有效勞動的產出彈性。

本文參考唐建榮等[23]、高贏等[24]等做法，認為由于能源資源的稀缺性和不可再生性，碳排放總量最終會是下降的，故在碳排放受到約束的情形下，假設，，其中，b＞0表示碳排放量增長率；在無碳排放量限制時，假設能源消費以及碳排放同人口同步增長，即其中n為勞動投入增長率。在此基礎上，參考劉耀彬等[25]推導方法，可得碳排放對黃河流域經濟增長的約束效應模型：

DragY表示經濟增長中的碳排放尾效，n、b、γ、α與上文保持一致。對于n與b可以用年均增長率公式來計算。

2.2 數據來源與指標選取

基于數據的完整性和可得性，本文研究期選為2005～2018年。數據來源于2006～2019年《中國統計年鑒》、黃河流域9?。▍^）的統計年鑒。采用9?。▍^）地區生產總值（億元）、全社會從業人員數量（萬人），全社會固定資產投資（億元）、碳排放總量（萬噸）數據來表示產出、勞動投入、資本投入以及碳排放量。需要說明的是，為了消除價格因素的影響，以2000年為基期對地區生產總值數據進行平減；由于資本投入為存量，且存量尚未官方公布，采用永續盤存法[26]進行估算；碳排放量利用9?。▍^）能源消費總量（萬噸標準煤）乘以碳排放系數得到，其中對于9?。▍^）部分能源消費總量缺失數據，利用能源消費增長率進行補齊。

3 實證分析

3.1 黃河流域碳排放總量分析

本文利用黃河流域9省(區)能源消費總量數據（單位萬噸標準煤）以及每噸標準煤碳排放系數2.499估算沿黃9?。▍^）2005～2018年碳排放總量。根據估算結果可知黃河流域碳排放總量尚未達到峰值，這一結果也較為吻合杜海波等[27]的研究。近年來，黃河流域得到了快速發展，地區生產總值由2005年的5.1萬億元增長至2018年的23.7萬億元，年均增長速度超過12%，經濟快速增長成為各省（區）碳排放量增加的主要驅動因素[28]。黃河流域資源稟賦以及重工業化特征使其在經濟發展過程中大量投入能源資源。如圖1所示，2005～2018年間黃河流域碳排放總量呈不斷上升趨勢，但值得慶幸的是，由于黃河流域在經濟發展過程中兼顧生態保護重任，碳排放增長速率整體上呈波動下降態勢。

圖1 黃河流域碳排放總量及增速

從黃河流域內部來看，研究期間9?。▍^）的二氧化碳排放總量呈波動上升態勢，且無明顯的拐點和峰值，說明在研究期間，沿黃9?。▍^）均未達到“碳達峰”（圖2）。2005～2018年山東省碳排放量一直位居黃河流域碳排放量首位，遠遠高于碳排放量第2的河南省，這一結果較為吻合山東省2018年碳排放量位于全國前10位的事實 ，也從側面反應出本文估算方法具的可行性。除此之外，2018年碳排放量位于3億～6億噸有河南、山西、內蒙古、四川、陜西5省（區），其余3?。▍^）的碳排放量在研究期間相對較少，還不足2億噸?？傮w來看，黃河流域碳排放量與經濟發展正相關，碳排量較大的省（區）主要位于黃河的中下游地區。

圖2 黃河流域9省（區）碳排放總量

3.2 黃河流域經濟增長中的碳排放尾效分析

根據碳排放估算公式，得到黃河流域碳排放總量數據，將其納入經濟增長中的碳排放尾效模型，便可得黃河流域2005～2018年經濟增長中的碳排放尾效約束效應。由表1可知，α、β、γ之和大于1，說明在研究期間黃河流域經濟增長是規模報酬遞增的。表示碳排放量對黃河流域經濟增長的約束效應，其值為3.25%，表明在研究期間若對黃河流域實行嚴格的碳排放限制措施，將會使該流域經濟增速較無碳排放約束的情形下平均每年降低3.25個百分點。與全國特別是長江經濟帶相比，黃河流域產業結構層次較低，生產方式較為粗放，能源利用效率低下，同時又是我國著名的能源資源主產地，尤其是“幾字灣區”更是化石能源的聚集地，豐富的能源資源決定了其工業內部多為高耗能、耗水等重化工業，研究期間仍處于高能源消耗、高碳排放與經濟發展并存階段。若是在現階段對其實行嚴格的碳排放管控措施，關閉高耗能重化工業，不僅不能促進經濟發展，反而會影響社會經濟的正常運轉。為此黃河流域應通過產業升級，推動重化工業綠色、可持續發展，從而實現經濟增長與環境保護的協調發展，使黃河流域早日走上綠色、低碳發展之路。

表1 黃河流域經濟增長中的碳排放尾效

3.2.1 黃河流域經濟增長中的碳排放尾效時間演變趨勢分析

在假定其他變量不變的前提下，通過計算勞動與碳排放的逐年增長率，便可得到黃河流域經濟增長中的碳排放尾效時間演變趨勢。由圖3可知，由于勞動增長率與碳排放增長率呈不斷下降趨勢，2006～2018年間碳排放對黃河流域經濟增長的約束效應總體是下降的。2005～2018年間黃河流域勞動增長率變化浮動較小，且出現了下降趨勢。這與黃河流域經濟發展較為落后有關。研究期間，中上游7省（區）發展較為不平衡不充分，大量勞動力流入經濟發展較好地區尤其是東南沿海地區。從碳排放總量增長率來看，2006年黃河流域碳排放增長率為12.19%，而2018年這一指標僅為4.25%，碳排放總量較2006年有了大幅的下降。近年來，中國積極承擔大國責任，在2009年哥本哈根會議與2015年巴黎氣候大會等國際會議上作出碳減排承諾，在此影響下，黃河流域在碳減排方面作出了很大的努力，轉變了經濟發展方式，從而碳排放對該區域經濟增長的約束效應在不斷減小。

圖3 碳排放尾效的時間演變趨勢

3.2.2 沿黃9?。▍^）碳排放尾效的空間分布特征分析

目前黃河流域發展較為不平衡不充分，各地區產業結構、能源稟賦也存在巨大不同，利用黃河流域9?。▍^）2005～2018年數據以及經濟增長中碳排放尾效模型，能夠定量分析碳排放對黃河流域經濟增長約束效應的空間分布特征，結果如表2所示。其中各地區資本與碳排放產出彈性均通過了5%水平下的顯著性檢驗，說明實證結果較為可靠。

近年來西部大開發以及中部崛起政策著實促進了黃河流域經濟發展，但也造成該地區經濟增長對資本投入的強依賴。整體上來看，黃河流域的資本產出彈性較大，其中山東、河南兩地經濟發展對資本投入的依賴大于其余7?。▍^）。從碳排放產出彈性來看，由于黃河流域煤炭、石油、天然氣等資源較為豐富，產業發展多以重化工業為主，消耗了大量的能源資源，從而碳排放量較高，研究期間黃河流域9?。▍^）的碳排放量都在不斷增長，故碳排放產出彈性較大，表明黃河流域經濟發展是以生態環境污染為代價。9省（區）中，陜西省碳排放產出彈性較大，其次則是內蒙古自治區。同時參考王家庭[29]的研究，根據經濟增長尾效值的大小，將黃河流域9?。▍^）分為低約束（ DragY＜1%）、高約束型（1%＜DragY＜5%）以及強約束型（DragY＞5%）三種類型。

寧夏、內蒙古、陜西屬于強約束類型。研究期間，由于受到碳排放的約束，三地經濟增長速度較無碳排放約束的情形下平均每年分別降低了7.03、6.05以及5.37個百分點。2018年寧夏和陜西省第二產業增加值占國內生產總值的比重均超過了40%，內蒙古自治區略小于40%，但三者第二產業增加值中，工業增加值均超過了80%，產業結構嚴重不合理，且在工業內部，傳統產業轉型升級較為緩慢，多為采礦業、原材料等高耗能重工業，在經濟發展過程中需要大量投入煤、碳、石油等化石能源，故在經濟發展過程中排放了大量的二氧化碳，2005～2018年寧夏、內蒙古、陜西三地的碳排量年均速度都超過了6.5%，大于黃河流域平均水平，表明三地在經濟發展過程中，工業轉型步伐較慢， 目前仍處于經濟發展和碳排放的高峰期，若嚴格限制二氧化碳的排放，將會挫傷寧夏、內蒙古、陜西經濟發展的積極性。

其余6省屬于高約束地區，其中青海、甘肅、山東經濟增長中的約束尾效較大，在3%～5%之間。2005～2018年間，青海、陜西省碳排放量年均增長率大于黃河流域平均水平，經濟增長較為依賴于碳排放的投入，雖然兩地區與黃河下游的山東省相比，經濟總量較低，增長速度緩慢，但由于發展落后且發展方式較為粗放，節能環保技術尚未普及，該地區經濟增長是以犧牲生態環境為代價，在碳排放約束下，經濟增長受到較高的約束，尾效值分別為3.46%與3.11%。山東省經濟增長中的碳排放尾效為3.05%，說明在碳排放受到限制的情形下，山東經濟發展年均增長速度將下降3.05個百分點。研究期間，山東能源消費總量以及碳排放消費量位居黃河流域首位，而經濟增長中的碳排放約束效應卻不是最大的，表明在經濟發展過程中若是能妥善利用能源資源，高能源消耗與碳排放并不意味著經濟增長的碳排放尾效值就越大。研究期間山東省經濟發展較好，積極推動產業轉型升級，目前該地區產業信息化以及數字化得到了一定的發展。與此同時該地利用雄厚資金引進綠色節能技術，力圖實現清潔生產，走低碳、高效、綠色發展之路。但需要注意的是，目前山東省能源消費總量以及碳排放量還處于居高不下的狀態，未來仍要在發展過程加大節能減排力度。

山西、四川、河南三省經濟增長中的碳排放約束尾效相對較小，均在3%水平之下，小于黃河流域平均水平。四川是我國人口外流大省，研究期間勞動投入年均增長率不到0.3%，加之經濟增長對碳排放的依賴性較小，故碳排放約束效應最小。河南省在經濟發展過程中投入了大量的資本，替代了能源資源對經濟增長的作用，且在2005～2018年間河南省碳排放總量增速較其余8?。▍^）較為緩慢，說明在此期間河南省已針對經濟發展粗放、能源效用利用不高以及產業結構不合理等問題進行了調整，逐步促進經濟高質量發展。山西省碳排放尾效相對較高，豐富的煤炭資源決定其在工業發展過程中的過度能源消耗以及高碳排放，加之近年來經濟發展較快，勞動人口增長較快，從而增加了對能源資源的需求，故碳排放對其經濟增長的約束效應較大。

碳排放對9省（區）經濟增長的約束效應較為顯著，且存在明顯的地域差異。從碳排放約束類型的空間分布來看，經濟增長中的碳排放尾效值較大的?。▍^）主要分布在黃河流域中上游，而四川省、中下游的河南以及山東等省在經濟發展過程中受到的約束效應較小。黃河流域中上游?。▍^）經濟總量較小，發展緩慢，尚未能力與條件去借鑒上海、北京等城市的清潔發展模式，而四川、河南、山東三省由于經濟發展相對較好，已經具備資金、技術等條件去提升能源利用效率，促進經濟增長方式由粗放低效向集約高效轉變，從而呈現出碳排放尾效值較大的?。▍^）主要位于黃河流域中上游的特征。

4 結論與政策建議

4.1 結論

本文首先利用黃河流域9?。▍^）2005～2018年能源消費總量數據估算了黃河流域的碳排放總量，在此基礎上構建經濟增長中的碳排放尾效模型，來分析在低碳、綠色發展背景之下，碳排放約束對黃河流域經濟增長的影響，從而根據研究結果針對性地提出政策建議，促進黃河流域碳排放早日達到峰值，從而向“碳中和”目標邁進，推動黃河流域生態保護和高質量發展。本文研究結果如下：

①研究期間黃河流域尚未達到“碳達峰”狀態。2005～2018年黃河流域碳排放總量不斷上升，但增長速率在不斷下降，表明黃河流域目前已經致力于走低碳、綠色發展之路。從空間角度來看，沿黃9?。▍^）碳排放總量均呈上升趨勢，其中山東省碳排放總量最高、河南省次之，總體來看，碳排放量較高的地區主要分布在黃河中下游地區，呈現出與經濟發展正相關的態勢。

②2005～2018年黃河流域經濟增長中的碳排放尾效值為3.25%，表明在碳排放受到限制的情況下，黃河流域經濟增長速度較無碳排放約束的情況下平均每年降低了3.25個百分點。從時間演變趨勢來看，得益于產業結構調整、能源利用效率提升以及人口外流，黃河流域碳排放對經濟增長的約束效應呈不斷下降趨勢。

③黃河流域經濟增長中的碳排放尾效存在顯著的地域差異。研究期間寧夏、內蒙古、陜西屬于強約束地區，青海、甘肅、山西、四川、河南、山東屬于高約束地區，其中寧夏經濟增長中的碳排放尾效最大，四川省最小。整體上來看，在碳排放受到限制的情況下，沿黃9?。▍^）經濟增長均會受到較大影響，且從空間角度來看，約束效應較強的區域主要位于黃河中上游地區。

4.2 政策建議

為早日促成黃河流域碳排放量達到峰值，破解經濟發展與碳減排之間的矛盾，在黃河流域生態保護和經濟高質量發展的戰略背景下，結合上述研究結果，提出以下政策建議。

①轉變經濟發展方式，促進經濟增長由粗放低效向集約高效轉變。研究期間，由于國家政策傾斜，大量資金流入黃河流域，助推該區域經濟發展，造成黃河流域以及9?。▍^）資本產出彈性較大，經濟發展方式較為粗放。今后黃河流域應在發展過程中提高技術水平，不斷開放創新，將經濟增長轉移到依靠技術進步上來，走集約化發展道路。

②優化能消費結構，提高清潔能源消費占比，提升能源利用效率。目前黃河流域碳排放產出彈性較高，經濟增長較為依賴能源資源的投入。為了在不損害經濟發展的條件下，降低碳排放總量，黃河流域應降低能源消費中的化石能源占比，與此同時通過引進綠色生產技術，提高能源利用效率。

③調整產業結構，助推傳統產業轉型升級。黃河流域當務之急是要大力發展現代服務業，提升第三產業在地區生產總值中的比例。然后是調整第二產業內部結構，降低工業產值占比，針對一些耗能大、產出小的重化工業則可責令其關閉。此外還要延長工業以及制造業價值鏈，改變以往工業制成品等初級加工模式，走綠色、低碳發展之路。最后在產業發展過程中，促進一二三產業融合發展，借此來彌補三次產業在經濟發展過程中的短板，提升黃河流域經濟增長韌性。

④注重經濟增長與碳減排之間的協調發展，避免“一刀切”政策。目前黃河流域經濟增長與碳減排之間的矛盾較為突出。在低碳發展背景下，碳減排政策將會對流域內經濟發展造成一定的沖擊。故在制定政策時，需注重與地區發展實際相結合，不搞“一刀切”，使碳減排政策符合各?。▍^）經濟發展，避免落入“低碳陷阱”。此外由于流域內部碳排量以及經濟增長中的約碳排放束效應存在顯著的區域差異，黃河流域可以推進碳排放交易權試點工作，從而優化流域內企業能源消費結構，提高能源利用效率，達到黃河流域碳減排目的。