碳交易政策的實施對企業研發的影響
——基于多時點雙重差分模型的實證研究

陳 弘，謝子涵，王馨瑤

（1.四川大學 經濟學院，四川 成都 610000；2.四川大學 經濟學院企業研究中心，四川 成都 610000）

一、引言

超過環境承載能力的碳排放會導致全球氣溫快速升高，這將帶來氣候惡劣、糧食淡水減少、患病概率增加等一系列問題，進而給經濟社會帶來嚴重的負面影響[1]，故而人們需要尋找合適的碳減排方法。

碳排放權交易是一種基于市場機制的低成本且可持續的溫室氣體減排工具。[2]根據世界銀行發布的《碳定價機制發展現狀與未來趨勢2020》年度報告，全球現有31個碳排放權交易體系（ETS），涉及46個國家和32個地區、覆蓋了120億噸二氧化碳當量，占全球溫室氣體排放總量的22%。[3]2011年，按照國家發改委的工作安排，首先在北京、上海、天津、重慶、湖北、廣東和深圳七個省市進行了碳交易政策試點[4]。截至2021年4月，我國碳排放權交易市場覆蓋了電力、鋼鐵、水泥等20多個行業，參與碳交易的企業近3000家[5]。當前，中國經濟正由高速增長向高質量發展轉變，需要建立符合我國國情的碳排放權交易體系，它是我國參與全球氣候治理、破除資源環境約束、達成經濟提質提效和綠色低碳發展目標的有效措施。

目前已有多位學者對碳交易政策的實施效果進行實證研究，包括二氧化碳減排效果[6][7]、經濟產出影響效果[8]、技術進步促進效果[9]等。但現有研究主要聚焦于地區、行業等宏觀層面，對企業、個人等微觀層面的研究還比較匱乏。根據波特假說，合理的環境規制可以加快技術創新并在相當程度上抵消污染外部性帶來的成本。[10]那么，中國的碳排放權交易政策能否推動企業研發創新呢？

文章采用了2010-2020年中國A股上市公司面板數據，使用多時點雙重差分模型實證探究這一問題。文章后續結構如下：第二部分對相關文獻進行評述；第三部分進行理論分析并提出假設；第四部分闡述使用多時點雙重差分法的原因并設定具體實證模型；第五部分分析實證結果并進行穩健性檢驗；第六部分闡述本研究的結論以及啟示。

二、文獻評述

環境規制，是指由于環境污染的外溢性導致了市場失靈，政府需要通過出臺規章文件、合理利用市場機制、發揮社會組織和公眾的作用，以規范和限制市場主體排污，從而實現經濟與環境的雙重效益。基于其作用方式和約束效力，環境規制可以被分為兩種類型：命令控制型和市場激勵型。前者主要包括排污許可證制度、環境行政督察和考核、污染物排放標準的制定等；后者主要包括排污費、排污稅、環境補貼和排污權交易制度等。根據“狹義波特假說”，考察這兩種類型的工具對技術創新的推動程度，市場激勵型環境規制工具的效果更為顯著，成本也更加低廉[11]。因此，市場激勵型環境規制對研發創新的影響成為國內外學者研究的熱點。

（一）對歐盟碳排放權交易的研究

歐盟碳排放交易系統（EU ETS）于2005年啟動，覆蓋了歐盟40%左右的碳排放當量，是全球最早建立的碳市場，而且其規模也位居全世界第二[12]。它為世界其他國家碳市場的建立和完善提供了可供借鑒的例子，關于歐盟碳交易政策影響企業研發創新的研究也較多。

在理論研究上，饒蕾和曾騁通過分析碳交易對企業成本和利潤的影響，提出參與交易的企業可能會降低產量并改進技術，結果是短期內產品的邊際成本會上升，而長期來看產品的環境密集度將得到改善。[13]

在實證研究上，訪談、問卷、案例分析等定性方法被廣泛使用。Hoffmann和Rogge分析了德國5家大型電力企業，發現碳交易加速了現有研發的進程，同時促進了碳捕獲和儲存技術的投資以及化石燃料效率的改進。[14][15]Martin等對6個歐洲國家近800家參與碳交易的制造企業的經理進行訪談，發現70%的企業進行了正式或非正式的節能減排技術的研發，其中40%的企業研發了用于幫助客戶減排的產品。[16]同時，在計量方面，Calel和Dechezleprêtre基于匹配差分法，以企業專利授權數作為技術創新的度量指標，發現排控企業比非排控企業擁有更多的低碳技術專利，并且對排控企業的非低碳技術創新沒有擠出效應，同時也不影響非控排企業的專利授權。[17]齊紹洲和張振源運用零膨脹負二項回歸法，基于國家-時間-可再生能源種類的三維面板數據，發現歐盟碳排放交易體系成員國的可再生能源技術創新得到了顯著提高。[18]

（二）對中國二氧化硫排污權交易和碳排放權交易的研究

根據《京都議定書》的規定，中國作為發展中國家，2012年以前不承擔減排義務。我國于2011年進行了碳交易試點，2017年開始建設全國碳市場，碳交易政策實施時間較短。但早在2002年，我國就開啟了二氧化硫排污權交易試點，而相關文獻也對后續碳排放權交易研究具有啟示作用。在宏觀層面，劉海英和謝建政對全國工業二氧化硫排污權交易的省級面板數據進行了分析，結果表明工業二氧化硫排污權交易在觀察期內提高了試點省份的綠色技術創新水平，但減排作用在短期內并不明顯。[19]而涂正革和諶仁俊則對工業二氧化硫排污權交易市場是否引發了“波特效應”進行了研究，指出雖然該機制在一定程度上緩解了二氧化硫排污權配置的低效率，但是由于環境規制整體薄弱且排污權市場運作低效，不論是從短期現實情景還是從技術效率最優的假定情景來看,在我國排污權交易都沒有產生明顯的波特效應。[20]在微觀層面，齊紹洲等基于A股上市公司的綠色專利數據，運用三重差分法檢驗了排污權交易對企業綠色創新產出的誘導效應。研究發現：第一，該政策促進試點地區污染行業企業研發和申請綠色專利；第二，其主要誘導了企業綠色發明專利而非綠色實用新型專利數量的增加；第三，與國有企業相比，非國有企業的綠色創新活動對試點政策的誘導響應強度更為顯著。[21]

由于我國ETS信息披露制度還不夠完善，有關碳排放權交易的微觀影響研究起步較晚。在碳排放權交易對企業研發創新影響的理論機制方面，Mo等選擇風能技術作為研究對象，使用了基于實物期權的不確定性投資決策模型來分析碳價對投資決策的影響，發現為碳價規定下限可以顯著促進風能技術投資。[22]陸敏和方習年運用動態博弈模型研究了基于產出和基于歷史排放的兩種免費分配方式對企業環境創新的影響，發現在不同的碳排放初始配額分配方式下，排放量和行業性質的差異會影響企業的收益，從而影響企業的研發選擇。[23]何華等則按照遞進思路研究了無碳限額、有碳限額、限額的同時進行交易、交易的同時進行低碳研發投入四種情景下企業的定價策略和綠色技術投入。[24]蔡烏趕和李廣培建立了企業生態創新決策和碳排放權交易的三階段博弈模型，比較了合作研發和獨立研發對企業減排的影響，發現免費碳配額增加會削弱企業過程創新而增強末端治理。[25]

在實證研究方面，大部分研究支持ETS的建立有助于企業的碳減排行為，且促進了企業的技術創新。對于研發產出的考察，多數以企業綠色專利申請數量為指標。Cui等采用雙重差分法評估了中國碳排放權交易對上市公司綠色專利申請量的影響，發現中國碳排放權交易試點對以綠色專利申請衡量的低碳創新有正面作用，且低碳創新水平會隨著碳交易市場的活躍程度而增強。[26]同時，Lin等發現碳價也對技術創新存在潛在影響，碳價上漲有助于引發環保技術創新。[27]Zhu等同樣采取雙重差分法做了進一步研究，發現試點企業的綠色創新水平提高了5%-10%，且并未擠占其他技術創新[28]。少部分研究認為中國碳排放權交易對企業研發創新的促進作用和抑制作用同時存在。Lin等認為隨著減排成本的增加，碳價對清潔技術研發的邊際回報率下降，過高的碳價會對研發投資產生擠出效應。[27]Feng等運用合成控制法，發現中國ETS對企業的研發創新的影響在行業分類和技術類型上有差別。它促進了環保行業企業創新，同時抑制了非環保行業企業創新；此外，在促進綠色技術創新同時也抑制了非綠色技術創新。[29]

而對于企業研發投資影響的實證研究還比較少。Liu和Wang采用了問卷調查的形式，研究在不同類型氣候政策（監管措施和ETS）下企業節能減排技術創新的情況，發現ETS在推動企業增加研發投入方面影響得分比監管措施高出2%，比企業加強內部能源管理、建立能源管理部門等措施高出2%和1.3%。[30]劉曄和張訓常則采用三重差分模型，結合中國A股上市公司數據，發現碳交易試點政策顯著提高了納入碳市場的企業的研發投資強度，然而由于邊際減排成本和邊際研發收益不同，該政策只對大規模企業而非對小規模企業有顯著影響。同時，還發現碳交易政策可以通過增加企業的現金流量和凈資產收益率從而直接和間接地影響企業的低碳創新。[31]

（三）對中國碳交易的研究

與已有文獻相比，文章的差異和貢獻主要在于：研究視角方面，本研究從研發創新投入角度而非傳統的專利產出角度進行研究，能夠更好地反映企業創新意愿，與碳交易政策實施初衷更為吻合；方法運用方面，本研究使用多時點雙重差分方法而非經典雙重差分方法，充分考慮到不同企業被納為碳交易政策實施對象的時間不同這一事實，擴大樣本范圍，實證結果更加可靠。

三、理論分析

碳排放權交易的理論基礎建立在科斯定理上。Coase提出，在產權明確且不存在交易成本時，由于交易雙方的協商，權利的初始配置不會影響資源配置的帕累托最優。[32]基于該定理，Dales首次提出了排放權交易的概念。[33]碳排放權交易，是指政府向企業提供碳排放配額，實際排放量低于配額的企業可以通過銷售多余的配額獲取收入，成為碳市場上的供給方；實際排放量超出配額的企業需要在購入碳配額以規避環境處罰，是碳市場上的需求方。其實質是政府根據國家和社會發展需要，預設一個強制性的碳排放總量目標，再利用市場機制確定各市場主體的目標即實現碳配額的合理配置。

Porter認為適當的環境規制可能會鼓勵企業進行生態創新的研究及其應用，從而在綠色市場上能夠具備競爭優勢并獲得良好的經濟效益。[34]而碳排放權交易作為一種環境規制政策，符合該假說。“波特假說”可以進一步劃為“弱波特假說”和“強波特假說”。“弱波特假說”認為，適當的環境監管能夠刺激創新，但其對企業整體影響未知；“強波特假說”意味著環境監管不僅可以促進生態創新，還能夠通過生態創新提高競爭力，并在一定程度上抵消環保所帶來的成本。波特假說中的技術創新，是指公司的總體技術創新，而沒有區別環保技術與非環保技術。但這兩種技術創新的目的有所差別，環保技術創新是為了使企業達到減排標準，以規避環境處罰；而非環保技術創新是通過降低成本、增強性能等來提高產品競爭力從而提高企業經營績效，以補償環境處罰成本。[11]據此，本研究提出假設：碳交易政策的實施會促進企業研發創新。

圖1 碳交易政策促進企業研發創新的機理分析

四、實證研究設計

（一）模型選擇與設定

企業研發創新會受多種因素的影響，若存在與解釋變量相關且不可觀測的遺漏變量，則會導致內生性偏差。雙重差分法通過對兩個有共同趨勢的組先做組內一階差分再做組間差分，可以緩解遺漏變量問題。

碳交易政策作為政策沖擊，可以看作進行準實驗，將實施碳交易政策的企業和未實施碳交易政策的企業分為處理組和對照組，通過比較實施碳交易政策的企業實施前后研發創新變化情況和未實施碳交易政策企業的研發創新變化情況，可以探究碳交易政策對企業研發創新的影響。

由于碳交易政策是自2012年起分省市、分批次實施的，處理組受到政策沖擊時間不完全一致，故而本研究使用多時點雙重差分模型進行實證研究，具體模型如下：

其中，Rdit表示t年i企業的研發創新情況；Dit表示因企業而異的處理期虛擬變量，即若企業i在t年實施了碳交易政策，代表進入處理期，則此后時期均取值為1，否則取值為0；β1是處理后整體的平均處理效應；Xit表示一組控制變量，θ表示對應的系數向量；μi表示企業個體固定效應；λt表示年份固定效應；εit表示隨機擾動項。

（二）變量說明

本研究參考胡珺等的研究[35]，使用研發創新強度來衡量企業研發創新情況（Rd），并將其作為被解釋變量。解釋變量為處理期虛擬變量（D），它在企業實施碳交易政策后取1，其余情況取0。由于首批實行碳交易政策的地區和企業并非完全隨機選擇，加入控制變量可以緩解處理組和對照組隨時間變化的可觀測特征差異可能導致的估計誤差，本研究參考李大元等[36]、冼國明和明秀南[37]的研究，分別從企業基本特征和企業財務指標兩個方面，選取企業規模（Size）、股權性質（Equity）、資產負債情況（Alrat）、盈利能力（Tnetpro）、現金流情況（Cashrat）、政府補助（Gov）等變量作為控制變量。本研究變量及其具體測度方法如表1所示。

表1 變量說明

（三）樣本選擇

中國首批碳交易政策試點于2012-2016年間先后在北京、上海、天津、重慶、湖北和廣東六個省市的部分企業實行。本研究使用2010-2020年中國A股上市企業面板數據進行研究。根據慣例，本研究對初始樣本進行了如下篩選：（1）剔除金融類上市企業，這些企業的財務數據結構和其他類企業具有明顯差異；（2）剔除被ST或ST*的企業年度樣本，這些樣本存在財務狀況異常的問題；（3）剔除之后批次納入碳交易政策實施對象的企業；（4）剔除數據缺失的企業年度樣本。文章根據CSMAR數據庫的碳交易上市企業信息手動篩選首批實行碳交易政策的企業作為處理組，其余企業作為對照組。本研究企業數據來源于CNRDS和Wind數據庫。為避免數據極端值對實證結果造成影響，本研究對所有連續變量進行了上下1%的縮尾處理（見表2）。

表2 變量的描述性統計結果

五、實證結果分析

（一）基準回歸結果

文章研究碳交易政策對企業研發創新的影響，表3的第（1）和（2）列報告了模型（1）的回歸結果。其中，第（1）列為不包含控制變量的回歸結果，第（2）列為包含控制變量的回歸結果。可以看出，碳交易政策在1%的顯著性水平下對企業研發創新有正向作用，且這種顯著作用幾乎不受控制變量影響，說明處理組和對照組隨時間變化的特征在同一時間上的變化是基本相同的，能被同一時間效應控制。

表3 回歸結果

（二）平行趨勢檢驗

使用雙重差分模型需要滿足平行趨勢假定，否則結果中的因果效應會包含選擇性偏誤。本研究使用以下模型檢驗平行趨勢：

其中，β-Г表示碳交易政策實施之前的Γ期對企業研發創新產生的影響，β＋Г表示碳交易政策實施之后的Γ期對企業研發創新產生的影響，β表示碳交易政策實施當期對企業研發創新產生的影響，其余變量含義均與基準回歸模型（1）相同。根據（2）式回歸后得到如圖2所示的平行趨勢圖。

圖2 平行趨勢圖

由圖2可以看出，碳交易政策實施前期回歸系數均不顯著，這說明碳交易政策實施前處理組企業和對照組企業的研發創新情況并無明顯差異，滿足平行趨勢假定。而政策實施當期和后期，回歸系數顯著為正，說明碳交易政策實施后處理組企業研發創新水平顯著高于對照組企業，且二者差距隨著時間推移有擴大趨勢。

（三）SUTVA條件討論

碳交易政策試點是對針對特定企業展開的，只有在碳交易政策試點名單上的企業需要參與碳交易，而其余企業基本不會因碳交易政策而改變自身行為，碳交易政策幾乎不存在一般均衡效應，滿足雙重差分的SUTVA條件。

（四）穩健性檢驗

1.變更固定效應

本研究雖然通過平行趨勢檢驗，但仍考慮可能存在處理組和對照組時間趨勢不同的影響。故而在模型中加入行業虛擬變量和年份虛擬變量交互的聯合固定效應，將隨行業和時間同時變化因素的作用納入考慮范圍。回歸結果如表3的第（3）和（4）列所示，可以看出，處理期虛擬變量系數符號和顯著性情況與基準回歸一致，說明基準回歸結果穩健。

2.更換被解釋變量衡量方式

本研究參考李大元等學者的研究，使用企業研發創新之處占營業收入的比值作為新的研發創新強度指標來衡量企業研發創新情況。回歸結果如表3的第（5）和（6）列所示，碳交易政策對企業研發創新仍有顯著促進作用，可知回歸結果穩健。

3.安慰劑檢驗

為證明碳交易政策和企業研發創新之間的因果關系，本研究通過隨機構造實驗組并模擬500次的方法進行安慰劑檢驗。估計系數的核密度圖如圖3所示，可見估計系數分布在0的附近且服從正態分布，符合安慰劑檢驗的預期，即碳交易政策的企業研發創新促進效應不是由其他隨機因素引起的，基準回歸結果穩健。

圖3 安慰劑檢驗估計系數核密度圖

（五）可能存在的問題及進一步優化方向

雙重差分模型需要滿足線性假定，若碳交易政策的實施與企業研發創新之間并非線性關系，則回歸結果可能存在問題。

除此之外，本研究尚未進行異質性分析，接下來可以進一步探究碳交易政策對國有企業和非國有企業、大規模企業和小規模企業的研發創新影響效應差異。

六、結論與啟示

制定既能夠降低碳排放又不會對企業發展帶來負面影響的環境規制政策對于處在經濟高質量發展階段的中國來說非常重要。文章分析碳交易政策影響企業研發創新的可能路徑，并基于中國2010-2020年A股上市企業面板數據，使用多時點雙重差分模型實證探究碳交易政策對企業研發創新的影響。結果表明，實施碳交易政策能夠顯著促進企業研發創新，且該結果在經過多種檢驗后依然穩健。這說明“波特假說”成立，碳交易政策作為市場型環境規制能夠推動企業研發創新，從而可能實現經濟和環境的雙贏。

基于上述結論，文章認為中國可以進一步推進從規定碳排放標準等命令控制型環境規制向推行碳交易政策等市場激勵型環境規制轉變。具體而言，中國需要廣泛收集企業和學界的反饋，借鑒發達經濟體碳交易政策的制定經驗，不斷完善全國統一碳市場，合理分配碳排放額度，調控碳交易價格，以此控制激勵型環境規制強度。并輔以其他創新激勵政策，最大限度激發企業控制碳排放的自主性，讓其有動力通過研發創新，改進生產方式、提升能源利用效率，最終實現碳排放水平的降低和經濟效益的增加。除此之外，應重視碳排放信息收集和披露制度不完善的問題，避免因企業碳排放數據不準確影響碳排放權交易政策的公平性和有效性。