碳排放效率的庫茲涅茨曲線及雙收斂假說的檢驗

魏 梅，尹艷冰

(天津工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，天津 300387)

碳排放效率的庫茲涅茨曲線及雙收斂假說的檢驗

魏 梅，尹艷冰

(天津工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，天津 300387)

基于動態(tài)方向性距離函數(shù)對1980—2008年我國各地區(qū)碳排放效率進行了估算，發(fā)現(xiàn)考慮污染遺留問題的碳排放效率不同于傳統(tǒng)的碳排放效率。在此基礎(chǔ)上，利用動態(tài)面板協(xié)整方法研究有關(guān)碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線問題。結(jié)果表明:樣本期內(nèi)，我國碳排放效率有了改善;我國存在二氧化碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線;各地區(qū)不存在碳排放效率的雙收斂現(xiàn)象。

碳排放效率;環(huán)境庫茲涅茨曲線;雙收斂

隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，環(huán)境和經(jīng)濟增長的關(guān)系問題引起人們的廣泛注意。我國承諾要實現(xiàn)到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40% ～45%的減排目標(biāo)。在這樣的背景下，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注經(jīng)濟增長同碳排放之間的關(guān)系問題。

隨著經(jīng)濟發(fā)展和資源環(huán)境的日益稀缺，提高碳排放效率問題成為解決經(jīng)濟增長中可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。如何估算碳排放效率?我國是否存在二氧化碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線?如果存在，又意味著什么?人均收入的收斂同環(huán)境效率的收斂之間到底有怎樣的關(guān)系?本文針對我國二氧化碳排放效率同經(jīng)濟增長之間的關(guān)系問題進行研究，并擬對以上問題進行回答。

一、文獻綜述

國外大量學(xué)者(如 Agras和 Chapman［1］，F(xiàn)riedl和 Gtzner［2］)研究了二氧化碳的環(huán)境庫茲涅茨曲線(CKC)。有的學(xué)者認(rèn)為存在CKC曲線，有的學(xué)者認(rèn)為實際經(jīng)濟發(fā)展中不存在這一曲線。國內(nèi)學(xué)者對二氧化碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系的研究不多。付加峰等［3］、林伯強等［4］都認(rèn)為我國經(jīng)濟發(fā)展存在CKC曲線。許廣月［5］則認(rèn)為我國東部和中部地區(qū)存在人均碳排放的環(huán)境庫茲涅茨曲線，但是西部地區(qū)不存在該曲線。鮮見有學(xué)者研究區(qū)域碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線問題。

齊紹洲等［6］研究了能源效率的收斂性，對于二氧化碳排放的收斂性研究目前還比較少。王群偉［7］構(gòu)建了碳排放收斂模型，研究了我國1996—2007年的人均二氧化碳績效的斂散性。魏梅等［8］分析了我國各地區(qū)的碳排放效率，并對其短期收斂性進行了檢驗。對于長期內(nèi)二氧化碳排放效率是否存在收斂性，文中并沒有給出驗證。

只有少數(shù)學(xué)者將收入的收斂性和環(huán)境的收斂性結(jié)合到一起來考察，研究環(huán)境污染的斂散性。如果經(jīng)濟增長被證明是收斂的，根據(jù)EKC曲線，隨著經(jīng)濟的增長，環(huán)境質(zhì)量先降低再提高，那么環(huán)境質(zhì)量必然也存在收斂性，Bimonte和Punzo［9］將這一現(xiàn)象稱為雙收斂假說(DCH)。目前，還未有國內(nèi)學(xué)者研究二氧化碳排放的雙收斂問題。

二、模型和數(shù)據(jù)說明

(一)基本模型

傳統(tǒng)的DEA模型在構(gòu)造最佳邊界時一般采用徑向的效率估計方法和截面數(shù)據(jù)，并未考慮兩個連續(xù)的截面之間可能存在的遺留問題。每一期只研究了當(dāng)期的投入和產(chǎn)出效率問題，而兩個時期之間的聯(lián)系卻并未考慮。在實際生活中，一個長期的計劃和投資不能在短期內(nèi)就看出效果，本期的節(jié)能減排行為或者污染行為會影響下期的碳排放績效。對于改善環(huán)境所作的努力并不能立即見效，環(huán)境的污染具有持續(xù)性，因此單期的最優(yōu)化模型在這種情況下就不能奏效了。徑向的效率測算通常假定投入或產(chǎn)出同比例變化，只給出一致的投入或產(chǎn)出要素效率，如果存在投入過多或產(chǎn)出不足，即存在投入或產(chǎn)出非零松弛時，徑向效率測算通常會高估評價對象的效率。

為了解決上述問題，受Kaoru等［10］的啟發(fā)，筆者將傳統(tǒng)模型擴展為動態(tài)模型并且考慮非徑向、非角度的基于松弛的方向性距離函數(shù)(DSBM)。作為動態(tài)模型，可以比較一個較長時期的效率。在本文中，我們把每一個省區(qū)作為一個生產(chǎn)決策單位來構(gòu)造每一個時期全國的生產(chǎn)最佳實踐邊界。首先構(gòu)造一個既包含合意產(chǎn)出，又包含非合意產(chǎn)出的生產(chǎn)可能性集。假定某地區(qū)使用了N種投入x=(x1，…，xN)來生產(chǎn)M種合意性的產(chǎn)出y=(y1，…，yM)，以及L種非合意產(chǎn)出c=(c1，…，cl)。則生產(chǎn)可行集Q可以被表示為

Q具有閉合、有界和凸性的特征，即有限的投入不可能有無限的產(chǎn)出。另外，投入和合意性的投入是可以自由處置或者強可處置的(strong/free disposable)。即若(x，y，c)Q 且(x′)≥(x)那么(x′，y，x)Q。有的學(xué)者(如F?re et al．，1994)假定非合意性的產(chǎn)出是弱可處置(weakly disposable)的、符合零結(jié)合性。這表明在生產(chǎn)活動中期望產(chǎn)出伴隨著非期望產(chǎn)出，只有停止一切活動才能避免二氧化碳的產(chǎn)出。可用公式表示為

則考慮非合意產(chǎn)出的不變規(guī)模報酬動態(tài)SBM(DSBM)方向距離函數(shù)可以被定義為:

其中t表示時期，λ=(λ1，…，λk)是k維密度變量矩陣。(gx，gy，gc)分別表示投入、合意性產(chǎn)出和非合意性產(chǎn)出的方向向量，它們的取值為正。(s-，s+，s#)分別為投入合意性產(chǎn)出和非合意性產(chǎn)出松弛的向量，其值都大于零時，表示實際的投入過度使用和合意產(chǎn)出生產(chǎn)不足及污染過度排放。如果S(·)=0，則這個決策點是有效的，不存在投入過多、污染過度排放和合意性產(chǎn)出生產(chǎn)不足，反之則無效，其值越大表示效率水平越低。式(4)右邊第4個等式是嚴(yán)格的并保證了t期和t+1期行為之間的聯(lián)系。

Chambers等人認(rèn)為t期到t+1期之間的Luenberger碳生產(chǎn)率指標(biāo)可表示為:

Luenberger碳生產(chǎn)率指標(biāo)的獲取需要4個方向性距離函數(shù)，其中兩個線性規(guī)劃式是求解當(dāng)期的方向性距離函數(shù)(即當(dāng)期的技術(shù)和當(dāng)期的投入產(chǎn)出值)，另外兩個線性規(guī)劃是求解混合方向性距離函數(shù)(即當(dāng)期的技術(shù)和下一期的投入產(chǎn)出值)。LTFP大于(小于)0表明生產(chǎn)率增長(下降)。

(二)數(shù)據(jù)說明

本文的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本為1979—2008年各省區(qū)的GRP、資本存量以及就業(yè)人員數(shù)。全部數(shù)據(jù)來自于《中國勞動統(tǒng)計年鑒》相應(yīng)年份、《中國統(tǒng)計年鑒》相應(yīng)年份、歷年人口普查資料、《新中國五十年統(tǒng)計資料匯編》和各省區(qū)的統(tǒng)計年鑒①。由于數(shù)據(jù)不足，本文的樣本只包括除海南和西藏外的28個省(市、區(qū))，重慶和四川的數(shù)據(jù)合并，數(shù)據(jù)采用1995年的不變價進行核算。用就業(yè)人員來衡量勞動力的指標(biāo)，采用“永續(xù)盤存法”來得到資本存量數(shù)據(jù)，其主要數(shù)據(jù)直接來源于張軍等［11］的研究結(jié)果，并將其更新到2008年。筆者利用陳詩一［12］的方法估算各省區(qū)CO2排放數(shù)據(jù)。

三、實證及結(jié)果分析

(一)碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線

表1 面板單位根檢驗

這里選擇每一個被評價省份各變量的觀測值作為方向向量以便將投入和產(chǎn)出的松弛量標(biāo)準(zhǔn)化，從而得到環(huán)境效率的值以便計算SBM方向性距離函數(shù)。根據(jù)式(4)，可以得到1979—2008年各地區(qū)的碳排放效率水平。參考國內(nèi)外學(xué)者研究環(huán)境庫茲涅茨曲線的實證模型，本文設(shè)定碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線的對數(shù)線性模型為:

其中，i=1，2，3，……，28，t為時期，lncit和lnyit分別表示 i省區(qū)第 t年的碳排放效率指數(shù)和人均 GDP 的對數(shù)值。αit為常數(shù)項，β1i和 β2i分別表示 lnyit和(lny)2的估計系數(shù)，εit為誤差項。

本文采用1980—2008年面板數(shù)據(jù)來衡量碳排放效率的庫茲涅茨曲線。為了避免偽回歸，首先對數(shù)據(jù)進行面板單位根檢驗。為了保證穩(wěn)健性，這里采取了LL檢驗、IPS檢驗、Fisher-ADF和Fisher-PP檢驗對數(shù)據(jù)進行含有常數(shù)項的單位根檢驗(見表1)。檢驗結(jié)果表明，各個時間序列結(jié)果均為一階單整過程，符合面板數(shù)據(jù)協(xié)整的檢驗前提。

表2 協(xié)整檢驗及DOLS、OLS估計結(jié)果

本文應(yīng)用Pedroni［13］的異質(zhì)面板協(xié)整檢驗方法和Kao［14］的方法考察碳排放效率和人均GDP的均衡關(guān)系，檢驗結(jié)果見表2第(1)列。除了Panel-v統(tǒng)計量以外，其他7個統(tǒng)計量都得到了一致的結(jié)論，即碳排放效率和人均GDP及其平方之間存在著顯著的長期均衡關(guān)系。

面板協(xié)整關(guān)系只能檢驗長期聯(lián)系是否存在，并不對協(xié)整關(guān)系做具體估計。用傳統(tǒng)OLS方法估計在小樣本情況下會由于回歸變量的內(nèi)生性和序列相關(guān)出現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)的分布和偏誤，采用組間的DOLS估計量，組間估計的備擇假設(shè)個體斜率不一定是相同的，在實踐應(yīng)用中，這種假設(shè)更加貼近現(xiàn)實。DOLS方法的優(yōu)點是克服了可能存在的序列相關(guān)以及回歸變量的內(nèi)生性問題。為此，本文采用這一方法來估計碳排放效率同人均GDP之間的長期關(guān)系，見表2。

從估計結(jié)果可以看出，人均收入的一次項系數(shù)為正，二次項系數(shù)為負并且在5%的水平上顯著。說明隨著人均收入的增長，中國的二氧化碳排放效率先降后升存在拐點，具有倒U型曲線特征，符合環(huán)境庫茲涅茨曲線假說，即CKC曲線存在。根據(jù)式(6)，計算碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線公式為

其中，θ為拐點處的人均GDP。根據(jù)表2的結(jié)果及式(7)，可以得到拐點處的人均GDP為41 183．79。

(二)雙收斂假說的檢驗

如果我國地區(qū)人均收入收斂，由于CKC曲線存在，會導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量在長期內(nèi)也會出現(xiàn)收斂性(雙收斂)。有大量的研究表明我國的區(qū)域經(jīng)濟增長存在收斂性(蔡昉和都陽［15］，沈坤榮和馬?。?6］)。根據(jù)式(5)估算出Luenberger碳生產(chǎn)率指數(shù)。為了驗證我國碳排放效率的斂散性及雙收斂假說，參考Barro1992年檢驗收斂的方法，本文采用如下絕對β收斂檢驗?zāi)Ｐ?/p>

其中，lnltfpi，t+1為 i地區(qū) t到 t+1 期的 Luenberger碳生產(chǎn)率指數(shù)的對數(shù)值②，δ 為常數(shù)項，lnci，t含義如前，μi，t為隨機擾動項，γ為基期碳排放效率lnci，t的系數(shù)。根據(jù)本文中對碳排放效率和碳生產(chǎn)率指標(biāo)的設(shè)定，若γ為正，則表明各地區(qū)二氧化碳的排放效率與其初始水平成反向關(guān)系，存在收斂性，反之則不存在收斂性③。

本文利用1980—2008年面板數(shù)據(jù)對lnltfp進行平穩(wěn)性檢驗和協(xié)整檢驗的結(jié)果分別見表1和表2。單位根檢驗表明lnltfp平穩(wěn)，不存在單位根。Pedroni和Kao的方法都表明二者存在協(xié)整關(guān)系。結(jié)合lnc的單位根檢驗結(jié)果，出于穩(wěn)健性的考慮，這里采用DOLS和OLS兩種方法來對式(8)進行估計。表2第(2)列為采用DOLS方法的估計結(jié)果，第(3)列為采用OLS方法估計的結(jié)果。這兩種方法的結(jié)果都表明我國各地區(qū)不存在碳排放效率絕對β收斂現(xiàn)象。這也說明了我國不存在碳排放效率的雙收斂現(xiàn)象。大多數(shù)學(xué)者在研究我國地區(qū)差距時認(rèn)為我國區(qū)域人均收入存在條件收斂，認(rèn)為絕對收斂性存在的文獻極少。收入不存在絕對收斂，那么碳排放效率的絕對收斂就不會必然存在。當(dāng)然，對于這一問題尚需更加深入的研究。這也說明，要想縮小各地區(qū)的碳排放效率差距還有很長的路要走，不能僅僅依賴收入的增長來帶動人們對環(huán)境保護的需求。要提高碳排放效率、提高環(huán)境質(zhì)量，還需要改善環(huán)境保護制度，激發(fā)公眾的環(huán)境保護意識，促進先進環(huán)保技術(shù)的擴散。

四、結(jié)論及政策建議

為促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，節(jié)能減排已經(jīng)成為各國未來可持續(xù)發(fā)展的必由之路。然而，節(jié)能減排必然會占用正常生產(chǎn)的有限資源。二氧化碳的排放效率將成為一個地區(qū)未來經(jīng)濟發(fā)展水平的一個重要指標(biāo)。本文利用能夠考慮污染遺留問題的碳排放效率的動態(tài)SBM模型，對我國28個省區(qū)1980—2008年的碳排放效率及Luenberger碳生產(chǎn)率指數(shù)進行了估算，以驗證我國碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線及雙收斂假說。

本文利用動態(tài)面板協(xié)整分析方法對我國CKC曲線進行了估計和檢驗。結(jié)果表明我國存在二氧化碳排放效率的環(huán)境庫茲涅茨曲線，驗證了“環(huán)境庫茲涅茨曲線”假說。說明我國地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展同環(huán)境改善之間存在著一定的良性互動的關(guān)系。但是也應(yīng)當(dāng)注意到CKC曲線只是一種經(jīng)驗數(shù)據(jù)的描述，大家不能期待經(jīng)濟的增長會自動使得環(huán)境質(zhì)量得到提高。這只能夠說明隨著經(jīng)濟增長的持續(xù)，人們的生活水平得到提高以后開始追求更高的生活質(zhì)量，對自身居住的環(huán)境的要求也越來越高。想要改善環(huán)境質(zhì)量，減少污染的排放，還需要做大量細致的工作，需要完善環(huán)境保護制度、增強環(huán)保意識并落實到行動上來。

我國各地區(qū)之間并不存在碳排放效率的收斂現(xiàn)象，雙收斂假說不存在。要縮小地區(qū)碳排放效率差距，需要限制地區(qū)高能耗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進節(jié)能減排技術(shù)的進步，以提高碳排放效率作為目標(biāo)，利用有限的資源實現(xiàn)更大的發(fā)展。由于經(jīng)濟增長方式的路徑依賴，碳排放效率越高的地區(qū)碳生產(chǎn)率越高，反之則越低。要提高我國的碳排放效率的總體水平，當(dāng)務(wù)之急是積極轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高環(huán)境保護的技術(shù)水平。

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The Kuznets Curve of Carbon Emission Efficiency and the Testing on the Double Convergence Hypothesis

WEI Mei，YIN Yan-bing

(School of Economics，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China)

The carbon emission efficiency during 1980—2008 in various regions in China is estimated based on the dynamic directional distance function，which shows that the carbon emission efficiency viewed from pollution hangover problem differs from that of traditional means．So this paper applies DSBM model in the investigation of the Environmental Kuznets Curve of carbon emission efficiency and finds that during the sample period in China，the carbon emission efficiency has been improved in past years，there is Environmental Kuznets Curve of CO2emission efficiency，and no double convergence can be detected．

carbon emission efficiency;Environmental Kuznets Curve;double convergence hypothesis

F 019，X 32

A

1004-1710(2012)01-0114-05

2011-04-13

天津市哲學(xué)社會科學(xué)研究規(guī)劃項目(TJJL10-285);天津市藝術(shù)科學(xué)規(guī)劃項目(D10006);蘭州大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助項目(11LZUJBWIY093)

魏梅(1981-)，女，新疆伊犁人，天津工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院講師，博士，主要從事區(qū)域經(jīng)濟學(xué)研究。

［責(zé)任編輯靳香玲］