碳排放權交易制度對能源效率的影響研究

嚴復雷 楊雨欣 陳貝貝

[收稿日期：2023-02-27修返日期：2023-05-18

作者簡介：嚴復雷（1975-），男，漢族，甘肅武威人，教授，博士，碩士生導師。研究方向：貿易與金融、環境經濟。

楊雨欣（1998-），女，漢族，重慶人，碩士在讀。研究方向：綠色金融。

陳貝貝（1999-），女，漢族，四川內江人，碩士在讀。研究方向：綠色金融。

基金項目：國家自然科學青年基金項目：農業經營主體的農業面源污染減量化行為研究—基于私人利益與污染價值聯結的視角，項目編號：72003158；2023年成都綠色低碳發展研究基地項目：“雙碳”目標下碳排放權交易制度助推能源效率提升路徑研究，項目編號：LD23YB04。

·感謝匿名審稿人對本文的建議，作者文責自負。]

（西南科技大學經濟管理學院? 四川綿陽? 621010）

【摘要】基于2007—2019年省級面板數據，運用傾向匹配得分（PSM）和雙重差分法（DID），探討了我國碳排放權交易制度對能源效率的影響效果。研究發現：碳排放權交易制度顯著提升了能源效率，主要通過促進市場化、削弱資源詛咒的途徑提升能源效率。異質性分析表明：相對于東部和中部地區，在西部地區碳排放權交易制度對能源效率的提升作用更強；在綠色創新效率高、環保支出效應高的區域，碳排放權交易制度對能源效率的促進作用更顯著。

【關鍵詞】碳排放權交易制度；能源效率；資源詛咒；雙重差分法

【中圖分類號】F062.2【文獻標識碼】A【文章編號】1672-4860（2024）03-0051-10

提升能源效率是控制能源消費和減少碳排放的關鍵[1]。長期以來，高能源消耗的粗放型經濟增長模式造成了經濟發展與生態環境失衡的局面，2021年，我國能源消費總量達到52.4億噸標準煤，其中煤炭能源消費占比為56%，較10年前占比下降了12.5%，但消費總量仍處于增長階段。這說明我國能源消費結構雖在不斷優化，但長期依賴以化石能源尤其是煤炭能源為主的局面還未發生根本轉變。黨的二十大報告指出，要立足我國能源資源稟賦，有計劃、分步驟地實施碳達峰行動，如何采取有效措施提升能源效率，是政府和學界共同關注的重要命題。

縱觀我國環境治理歷程，多種類的環境規制是提高節能減排效率的主要手段[2]，但長期以命令控制型環境規制為主進行環境治理，存在彈性不足、市場手段缺失等多方面問題，并且自主型環境規制手段的實施成本較高，實施對象自我規制的意志力又較差，最終導致環境問題無法得到有效根治。前期經驗揭示，我國應當建立環境治理的長效機制，以市場化手段有效解決環境治理問題并實現帕累托最優配置。其中，碳排放權交易制度作為一種市場化改革的政策探索，是實現低碳發展和經濟綠色轉型的重要市場激勵型環境規制手段。2011年10月，國務院正式批復北京、天津、重慶、湖北等7個省市作為碳排放權交易的試點地區，2017年碳排放權交易體系在全國推廣，以期通過“誰污染誰付費”的市場原則減少溫室氣體的排放。我國的碳排放權交易制度作為實現雙碳愿景的核心政策之一，在碳減排方面起到了積極作用，但該政策的實施還處于探索階段，其對能源效率的影響有待進一步探究。在此背景下，運用雙重差分法探究碳排放權交易制度對能源效率的影響具有重要意義。

一、文獻綜述與研究假設

（一）碳排放權交易制度與能源效率的關系

碳排放權交易制度作為一種市場化改革中提出的環境權益交易政策，其實施效果與能源效率的關系一直存在爭議。通過梳理文獻發現，主要有以下幾種觀點：一種觀點是基于“波特效應”理論，環境規制工具能夠促進技術創新[3]，對能源效率的提升具有正向激勵作用。薛飛等[4]實證檢驗了用能權交易制度能通過促進綠色創新技術以及調整產業結構來提升能源效率；羅世華等[5]采用回歸控制法得出碳排放權交易制度通過技術創新效應提高全要素能源效率；Zhang Y等[6]評估了碳排放權交易機制的政策效果，其實施對能源效率有直接的積極作用。一種觀點是由于能源的稀缺和外部性，環境規制與能源效率呈非線性關系。CHEN Z 等[7] 認為存在“能源回彈效應”，即碳交易市場帶來的技術升級雖然使能效提升，但生產產品所需的成本也會下降，因此使得能源需求進一步增多，最終能源消費增加。還有一種觀點表示環境權益交易政策由于市場失效、政策實施時間短等因素對能源效率的促進作用并不明顯[8]。基于以上文獻梳理，本文試圖探究碳排放權交易制度與能源效率的關系，提出以下假設：

H1：碳排放權交易制度對能源效率的提升具有“激勵效應”。

（二）碳排放權交易制度通過提高市場化水平推動能源效率提升

碳排放權交易制度源于20世紀學者們提出的排污權交易概念，其核心思想是設定一個地區的最高碳排放量，并將排放二氧化碳的權利分配給行業內的各個企業，超出碳排放配額的企業會向有剩余配額的企業進行碳排放權的交易，因此碳排放額作為一種“商品”進入市場。該政策通過引入市場機制來實現配置效率的提升，故其政策實施效果會受到市場機制的影響[9]。林伯強等[10] 實證檢驗了我國1997—2009年要素市場扭曲的能源效應，得出要素市場扭曲會阻礙我國能源效率提升。此外，高風平等[11] 指出帶有一定行政色彩的碳排放權交易機制，其對能源效率是否能夠產生激勵作用，取決于二級交易市場的市場化總水平。基于以上文獻梳理，本文試圖探究碳排放權交易制度是否通過提高市場交易機制的市場化水平來推動能源效率的提升，提出以下假設：

H2：碳排放權交易制度通過市場化推動能源效率的提升。

（三）碳排放權交易制度通過削弱“資源詛咒”推動能源效率提升

在研究礦物出口經濟體的可持續發展問題時，學者Auty首次提出“資源詛咒”假說[12]。在此之后，國內外學者對資源詛咒的存在性[13]、發生機制[14]以及破解方法[15]展開大量研究。隨著研究深入，國內學者魯金萍[16]提出了環境領域的廣義“資源詛咒”理論，認為資源富集的國家或地區，若對自然資源產生長期的過度依賴，該地區將會陷入環境污染、生態破壞、經濟發展滯后等整個系統的不可持續。在廣義“資源詛咒”理論基礎上，于向宇等[17]將環境規制作為調節變量，得出有效的環境規制能減緩甚至破除我國地區所存在的“資源詛咒”現象。宋德勇等[18]得出環境規制對資源詛咒具有直接和間接兩方面的破除效應，即環境規制強度越大，其對資源詛咒的直接破解效應就越強，轉化為資源福音。梳理文獻發現，鮮有文獻在“資源詛咒”理論基礎上，本文試圖探究作為市場激勵型環境規制代表的碳排放權交易制度能否通過削弱“資源詛咒”來推動能源效率提升，提出以下假設：

H3：碳排放權交易制度通過削弱“資源詛咒”進而推動能源效率的提升。

二、研究設計

（一）模型設定

1. 基準模型設定

本文將2011年頒布的碳排放權交易制度作為一次準自然實驗，運用雙重差分模型（DID）探析碳排放權交易制度對能源效率的影響情況。以2007—2019年30個省份（西藏、香港、澳門、臺灣數據缺失）的面板數據為研究樣本。具體操作：設定碳排放權交易制度的實驗組為參與試點的6個省份，其余24個省份為控制組；碳排放權交易制度的頒布時間為2011年底，考慮到政策執行效果具有滯后性，將2012—2019年設置為政策實施年份。參考相關研究構建DID模型的回歸分析，模型如下：

（1）

其中，為被解釋變量，即省份在第年的能源消耗強度，用來衡量各省的能源效率水平；為政策分組變量與時間分組變量的交互項，代表實行碳排放權交易制度的虛擬變量；為一系列控制變量；為時間固定效應；為地區固定效應；為隨機擾動項。

2. 中介模型設定

根據本文所提出的研究假設H2，本文參考中介效應方法對碳排放權提升能源效率的市場化機制進行檢驗，以模型（1）為基礎，構建的中介效應模型[19]如下：

（2）

（3）

其中，參考史丹等[20]的做法，選取市場化水平（Market）作為中介變量，采用樊綱和王小魯編制的《中國分省份市場化報告》中市場化進程總得分來表征市場化水平。

（二）變量說明

1. 被解釋變量和核心解釋變量

本文采用單位地區生產總值能源消耗強度作對數處理來衡量能源效率（）的變動[21]，該指標是一個綜合性指標，與能源效率呈負相關，反映一國經濟結構與能源效率的變動，具體公式為：

（4）

其中，為各省能源消耗總量；為地區生產總值。

核心解釋變量（）為碳排放權交易試點政策的交互項，表示的系數，通過該系數估計2011年實施碳排放權交易制度后，該政策對各省能源效率的影響：若為負，表示碳排放權交易制度的實施減少了單位地區生產總值能源消耗，提升了試點地區的能源效率。

2. 控制變量

參考岳立等[22]的方法，選取以下指標作為控制變量納入模型。能源消費結構（），采用煤炭消費量占能源消耗量的比重表征；綠色創新研發水平（），采用綠色專利授權量（）作對數處理來表征綠色創新研發水平；污染物水平（），采用二氧化硫排放量作為衡量污染物水平的指標；經濟發展水平（），采用各省的人均生產總值（）作對數處理來表征；政府干預度（），采用政府一般預算支出占地區生產總值的比重表示。

3. 其他變量

本文構建資源詛咒系數作為調節變量，借鑒區域經濟學中區域熵的概念，采用能源資源詛咒系數來衡量地區的資源優勢與經濟發展的偏離程度[23]。實際操作是從能源視角構建各省資源詛咒系數[24]（），采用地區能源資源稟賦與各地區工業增加值占所有地區工業增加值比重的比值表示，具體公式為：

（5）

其中，n=30，表示省份數；為第年省份的資源詛咒系數；為第年省份的一次能源產量；為第年省份的工業增加值。若，說明省份在第年的一次能源生產量比重大于工業增加值比重，出現資源詛咒。

異質性分析部分包括綠色創新效率（）和環保支出效應（）指標。綠色創新效率（）參照韓先鋒等[25]的做法，以R&D內部經費支出、R&D全時當量作為資本和人力投入指標；綠色專利授權量作為期望產出指標，采用超越對數型隨機前沿模型（SFA）估算出綠色創新效率；環保支出效應（），使用工業污染治理完成投資占地區生產總值的比重來衡量[26]。

（三）數據來源與描述性統計

本文選取中國2007—2019年30個省市的面板數據進行分析。其中，綠色專利授權量數據來源于綠色專利研究數據庫（GPRD），R&D全時當量、R&D內部經費支出數據來源于《中國科技統計年鑒》，構建資源詛咒系數的一次能源產量數據來源于各省市統計年鑒，其余變量數據均來自國家統計局（表1）。

表1報告了主要變量的描述性統計結果，其中，單能源要素效率指標差距較大，說明我國區域間能源效率由于地理位置、自然資源、政策等差異存在顯著的區域分化現象；資源詛咒系數的平均值大于1，標準差為2.556 1，說明我國存在資源詛咒現象，并且各省市受資源詛咒的程度存在較大差異。

三、實證分析

（一）基準模型回歸及平行趨勢檢驗

1. 基準模型估計

本文基于式（1）得出運用雙重差分法的碳排放權交易制度對能源效率影響的回歸結果（表2），包括政策前后的平均處理效應和考慮政策沖擊的動態效應。從平均處理效應得出，的估計系數在1%的顯著水平上為-0.098 4，說明碳排放權交易制度顯著降低了能源強度，即提高了能源效率，假設H1成立。為更嚴謹地說明碳排放權交易機制對能源效率的動態影響，引入政策實施2012年以后的動態效應后，碳排放權交易制度動態顯著影響能源效率，所有年份的系數均顯著為負，并且可以得出碳排放權交易機制的實施對能源效率的激勵作用逐年增長，最后系數值在-0.120 0上下波動，說明碳排放權交易制度對能源效率提升起到了持續的積極作用。

2. 平行趨勢檢驗

為進一步驗證運用DID模型所得實證結果的有效性，進行平行趨勢檢驗。具體操作：本文將2007—2019年設置為虛擬變量，并將其與實驗組虛擬變量相乘，所得雙重交互項的虛擬變量對單要素能源效率進行回歸，得到平行趨勢檢驗結果（圖1）。政策實施之前年份的虛擬變量系數均為正且不顯著，說明試點政策實施前實驗組與控制組的能源效率不存在顯著差異，而實施碳排放權交易制度以后，雙重交互項的虛擬變量系數值為負且逐漸顯著，說明實證模型滿足平行趨勢假設。

（二）穩健性檢驗

1. 安慰劑檢驗

安慰劑檢驗的核心思想是虛構實驗組或政策實施時間，目的在于檢驗能源效率的提升在多大程度上受遺漏變量、時間變動以及隨機因素等因素的影響。本文選擇虛構實驗組的方式進行安慰劑檢驗，若回歸所得的核心解釋變量系數值依然顯著，則說明回歸檢驗結果不穩健，存在偏誤。具體操作：在30個省份樣本中隨機抽取6個樣本作為“偽實驗組”，剩下的省份作為控制組，并且將該隨機過程重復抽樣500次，根據模型（1）重新進行回歸（圖2）。由核密度分布圖得出，虛構實驗組的估計系數值均集中分布在0附近，絕大部分的p值都大于0.1，回歸結果不顯著，可見碳排放權交易制度對隨機抽樣后的樣本組合中能源效率的提升作用不顯著，本文的實證結果較為穩健，受其他不可觀察的因素影響較小。

2. 剔除同期政策影響

“十四五”規劃明確提出要實施可持續發展戰略，大力推進生態文明建設，為此我國一直致力于以“節能減排”為目的的綠色轉型。因此，政府除了試點碳排放權交易制度以外，還在不同省市開展了排污權交易政策、節能減排財政政策等多種環保政策的綜合示范工作。本文為排除同期其他環保政策對估計結果的影響，剔除河北、內蒙古、陜西、山東等7個煤炭消費大省以及新疆、云南、寧夏等西部地區省份，將分樣本根據模型（1）進行重新估計（表3）。如表3列（1）所示，排除其他政策影響后，

核心解釋變量的系數值仍在5%的顯著性水平下為負，本文的研究結論依然成立。

3. PSM-DID估計

由于樣本涵蓋全國30個省市，存在地域差異，無法保證碳排放權交易制度實施前后樣本個體的特征相同，因此，本文運用PSM-DID來檢驗實驗組與控制組是否存在系統性差異，解決選擇偏差問題。實際操作是以綠色創新研發水平、經濟發展水平、政府干預度、能源消費結構以及污染物水平5個控制變量作為樣本點的具體識別特征來匹配實驗組與控制組，采用匹配完成后的樣本根據模型（1）進行回歸，如表3（2）所示。核心解釋變量的系數值仍顯著為負，驗證了基準回歸結果的可靠性。

（三）機制分析

1. 市場化機制

為精準地探究碳排放權交易制度通過何種路徑提升全要素能源效率，本文結合基準回歸模型和式（2）、式（3）進行中介效應檢驗，逐步回歸結果（表4）。由表4列（2）可知，的系數值在1%的顯著水平上為正，表明碳排放權交易機制的實施顯著提升了市場化程度，結合表4列（3）和的系數值以及顯著性，說明碳排放權交易機制通過提高市場化水平來促進能源效率的提升。相較于行政手段或征稅等方式限制碳排放量，政府通過市場化手段進行環境規制更能激勵企業的自發性碳減排，通過幫助實現節能減排的企業在市場上獲得合理收益。因此，該交易機制的實施提高了碳市場的市場化水平，推動參與主體提高清潔能源的生產技術水平、優化產業結構，進而實現能源效率的提升。

2. 資源詛咒機制

根據提出的研究假設H3，對碳排放權交易制度這一市場激勵型環境規制工具在實施過程中是否削弱資源詛咒進而影響能源效率的問題進行考察。其中，通過構建資源詛咒系數衡量各省市受資源詛咒的程度，本文根據調節效應構建如下模型：

（6）

回歸結果如表4列（3）所示，重點關注模型（6）中交互項的系數，其在5%的水平上顯著為正，驗證了碳排放權交易制度的試點可以通過削弱資源詛咒的途徑來提高能源效率。碳排放權交易制度的實施，對試點省市的碳排放額進行限制，增加了高能耗、高污染企業的成本，加大了環境規制的力度，激勵存在“資源詛咒”現象的地區加快轉換粗放型利用資源的模式，提高選冶技術等手段來提升工業生產技術水平，進而削弱資源詛咒，有效提升能源效率。

（四）異質性分析

1. 地區異質性分析

本文樣本包括全國30個省市，各省市在政策實施強度、自然資源稟賦等方面存在區域性差異，故推測碳排放權交易制度的實施對能源效率的影響存在地區差異，因此本文根據各省市地理位置將樣本劃分為東、中、西三個地區，基于模型（1）對分區后樣本進行回歸（表5）。

如表5所示，東部地區、西部地區的核心解釋變量的系數值均在5%的顯著性水平下為負，分別是-0.087 0、-0.112 1，中部地區的系數值不顯著，但仍然為負，說明該試點政策對東、中、西三個地區的能源效率均有提升作用，其中對西部地區能源效率的正向激勵作用最大，其次是東部地區。可能的原因有：第一，西部地區作為資源富集地區，存在較為嚴重的“資源詛咒”現象，因此碳排放權交易制度通過緩解資源詛咒程度的途徑使得該地區的能源效率得到大幅度提升；第二，中部地區包括全國范圍內50%以上的資源枯竭型城市，大部分城市存在礦產資源開發過多、能源資源枯竭等問題，這導致中部地區的企業面臨能源使用成本高、勞動力與資本不斷外流的現狀，碳排放權交易制度難以發揮作用，無法顯著影響能源效率。

2. 綠色創新效率異質性分析

一般而言，綠色創新水平的高低會影響能源效率，有著較高綠色創新水平的地區更加重視能源消費結構的綠色轉型以及經濟的可持續發展。具體操作是：根據綠色創新效率指標的中位數將樣本劃分為低綠色創新效率地區和高綠色創新效率地區，再根據模型（1）進行分組回歸（表6）。如表6所示，兩組綠色創新效率水平下的虛擬變量系數均顯著為負，高綠色創新效率地區系數的絕對值更大，表明綠色創新水平高的地區對碳排放權交易制度促進能源效率的效果更加突出。

3.環保支出效應異質性分析

環保支出效應主要指政府為實現經濟和生態統籌協調發展而開展的一系列措施，即是一類特殊的環境規制工具，因此環保支出水平會影響地區能源消費結構，進而影響能源效率。本文采用工業污染治理完成投資與GDP的比值作為環保支出效應的代理指標，根據該指標的中位數劃分為環保支出效應低的地區和環保支出效應高的地區，再根據模型（1）進行分組回歸（表6）。如表6所示，兩組環保支出效應水平下的系數值均在1%的水平下顯著，低環保支出效應地區的系數值為-0.081 5，高環保支出效應地區的系數值為-0.087 0，其絕對值更大，說明環保支出水平高的地區對碳排放權交易制度促進能源效率的效果更加突出。

結語

本文以能源消耗強度來表征能源效率，借助2007—2019年30個省市的面板數據，運用雙重差分模型評價碳排放權交易制度對能源效率的影響，主要結論如下：第一，通過模型（1）的基礎回歸得出碳排放權交易制度推動能源效率提升，且該政策的實施對能源效率具有長期的激勵作用；第二，經過一系列穩健性檢驗，證明了“碳排放權交易制度對能源效率具有提升作用”這一結論的可靠性；第三，影響機制分析結果表明，碳排放權交易制度通過提高市場化水平、緩解“資源詛咒”現象的途徑提升能源效率；第四，異質性分析發現，碳排放權交易制度在西部、綠色創新效率高以及環保支出效應高的地區對能源效率的提升作用更加顯著。

因此，本文提出以下政策建議：第一，碳排放權交易制度應順應市場化改革的潮流，充分發揮自身作為市場激勵型環境規制的市場化屬性。例如，通過碳補貼、增加交易品種、逐步納入多種行業等方式使更多的企業參與其中進行交易，并確保競爭機制、供求關系以及市場交易的平穩運行。第二，深入推進創新驅動戰略實施。通過發揮碳排放權交易制度的倒逼作用，鼓勵企業進行綠色創新技術開發，補貼高科技人才，通過提高綠色創新效率，加快碳排放權交易制度對能源效率的提升。第三，碳排放權交易制度的實施應考慮各個地區的經濟發展狀況、自然資源稟賦、環保支出效應等個體因素，實行“因地制宜”差異性管理策略。如對于經濟發展較好的東部地區，應當充分發揮其“創新補償效應”，借助其優勢來提高其綠色創新效率，進而促進碳排放權交易制度對能源效率的提升作用；對于消費結構以煤炭等化石能源為主的中部地區，碳排放權交易制度的實施效果甚微，政府應當給予一定的補貼，需不斷促進其產業結構升級，引進清潔能源，逐漸放大碳排放權交易制度對能源效率的提升作用；西部地區作為資源富集區，應加快碳交易市場在能源資源富集區的建立，并對成本較高的可再生能源行業進行一定的政策補貼，以此鼓勵資源豐裕區逐步擴展多能互補的清潔能源基地，實現能源效率的提升，最終推動經濟社會發展全面綠色轉型。

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Study on the Impact of Carbon Emission Trading System on Energy Efficiency

YAN Fulei， YANG Yuxin， CHEN Beibei

（School of Economics and Management， Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010， Sichuan， China）

Abstract： Based on the provincial panel data from 2007 to 2019， the influence of China's carbon emission trading system on energy efficiency was investigated by using PSM and DID. The result shows that the carbon emission trading system has significantly improved?energy utilization efficiency， mainly by promoting marketization and reducing the resource curse. The heterogeneity analysis shows that compared with the eastern and central regions， the carbon emission trading system improves energy efficiency in the western region more significantly. In the regions with high green innovation efficiency and high environmental protection expenditure effect， the carbon emission trading system plays a more prominent role in promoting energy use efficiency.

Keywords： carbon emission trading system， energy efficiency， the resource curse， the double difference method