門檻效應、經(jīng)濟增長與碳排放

賈登勛等

摘要：依據(jù)“碳排放庫茲涅茨曲線”假說，二氧化碳排放量隨著經(jīng)濟的增長將呈現(xiàn)出非線性變化?；贖ansen發(fā)展的門檻面板模型，利用2000～2011年我國省際面板數(shù)據(jù)樣本，對經(jīng)濟增長與碳排放之間的非線性關系及其形成機制進行了實證研究，結果表明：經(jīng)濟增長與碳排放之間呈現(xiàn)出顯著的非線性關系；產(chǎn)業(yè)結構、技術水平和能源消費結構在經(jīng)濟增長與碳排放關系中表現(xiàn)出顯著的門檻效應，當這些門檻變量達到或超出一定的門檻值時，經(jīng)濟增長與碳排放之間的關系會發(fā)生顯著的變化。

關鍵詞：經(jīng)濟增長；碳排放；門檻效應

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.04.15

中圖分類號：F205 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2015）04-0067-04

Threshold Effect， Economic Growth and Carbon Emission

JIA Dengxun， HUANG Jie

（School of Economics， Lanzhou University， Lanzhou 730000

）

Abstract：According to Hypothesis of Carbon emission Kuznets curve （CKC）， with economic growth， carbon emissions will show nonlinear changes. In this paper， using panel threshold model proposed by Hansen （1999）， and the panel data of Chinese provincial level from 2000 to 2011，to analysis the nonlinear relationship and the mechanism of its formation between economic growth and carbon emissions. Results show that： between economic growth and carbon emissions， showing a significant nonlinear relationship； the industrial structure， technological level and energy consumption structure have threshold effect on the relationship between economic growth and carbon emissions， when the threshold variable beyond a certain threshold， the relationship between economic growth and carbon emissions will change dramatically.

Key words：economic growth； carbon emission； threshold effect

為順應經(jīng)濟發(fā)展方式的轉變及應對二氧化碳減排的國際壓力，我國政府把二氧化碳減排納入到國家長期發(fā)展戰(zhàn)略中，在“十二五”規(guī)劃中提出到2015年我國單位GDP二氧化碳排放要降低17%。二氧化碳排放量的劇增已不再是單純的環(huán)境問題，它正在成為制約我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，在此背景下研究我國經(jīng)濟的迅速增長對二氧化碳排放的影響就顯得尤為重要。此外，由于不同時期的能源強度、產(chǎn)業(yè)結構和能源消費結構等方面存在較大差異，經(jīng)濟增長與碳排放的關系也出現(xiàn)顯著變化。因此，研究不同能源強度、產(chǎn)業(yè)結構和能源消費結構下的經(jīng)濟增長與碳排放之間的關系，對我國如何在保持經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，制定和實施二氧化碳減排①政策具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1相關文獻回顧

Panayotou首次把經(jīng)濟增長與環(huán)境質量之間的倒“U”型關系命名為“環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）” [1]。支持“環(huán)境庫茲涅茨曲線”的人們認為，污染物排放是收入水平的函數(shù)，在早期，隨著收入水平的增加，污染物排放增加，直到收入水平到達某一閾值后污染物排放量開始下降，環(huán)境質量開始好轉。

在隨后的實證檢驗中發(fā)現(xiàn)，作為污染物主要來源的二氧化碳排放量與收入水平之間并不總存在所謂的倒“U”型曲線，還可能出現(xiàn)“N”型或其他線性關系。國外部分學者通過研究實證了經(jīng)濟增長與二氧化碳排放量之間存在倒“U”型曲線[2～4]。同時也有學者研究認為并沒有明顯的證據(jù)證明經(jīng)濟增長與二氧化碳排放量之間存在倒“U”型曲線[5～7]。Mazzanti等認為“環(huán)境庫茲涅茨曲線”的形狀受到其所選研究樣本的影響，其中工業(yè)化程度很高的國家存在倒“U”型曲線關系，并且有可能發(fā)展為“N”型曲線，不發(fā)達國家則存在正的線性關系曲線[8]。國內關于經(jīng)濟增長與二氧化碳排放量之間關系的研究也比較豐富。曹廣喜研究發(fā)現(xiàn)金磚四國均存在碳排放EKC[9]。馮烽和葉阿忠通過面板單位根檢驗和協(xié)整分析方法，研究認為中國東部和中部地區(qū)存在碳排放EKC，西部地區(qū)則不存在[10]。林壽富研究發(fā)現(xiàn)僅考慮經(jīng)濟增長與二氧化碳排放之間關系時，我國并不存在碳排放EKC，而在加入技術水平等控制變量后則存在碳排放EKC[11]。

總的來看，目前的研究主要集中討論了經(jīng)濟增長與二氧化碳排放量之間是否存在倒“U”型曲線，而很少回答EKC假說的地區(qū)差異性。韓玉軍和陸旸以108個國家和地區(qū)作為橫截面數(shù)據(jù)，對影響環(huán)境庫茲涅茨曲線的多個因素進行門檻效應分析發(fā)現(xiàn)，一個國家或地區(qū)的收入水平、產(chǎn)業(yè)結構和貿易開放程度對碳排放都存在門檻效應[12]。魏巍賢和楊芳研究認為在不同的經(jīng)濟結構、貿易開放條件下，技術進步在二氧化碳減排中所起到的作用不同[13]。伍華佳認為同等規(guī)?；蚩偭康慕?jīng)濟，同樣的技術水平，如果產(chǎn)業(yè)結構不同，則碳排放量不同[14]。宋馬林和王舒鴻研究發(fā)現(xiàn)由于存在眾多擾動因素未考慮，且不同的產(chǎn)業(yè)結構和能源消費結構必將導致不同的碳排放[15]。以上這些研究都相繼得出了一個結論，即：隨著經(jīng)濟增長，二氧化碳排放量增幅出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，然而這種趨勢的形成是受產(chǎn)業(yè)結構、技術進步等多種因素共同作用的結果。因此，需要對“碳排放庫茲涅茨曲線”進行多因素的分段研究并對不同階段分別進行考察。

已有文獻中，對樣本數(shù)據(jù)進行分組時，分組指標既有連續(xù)性變量也有離散型變量。離散型變量的分組較為明顯，而對連續(xù)性變量來說，就存在很大的不確定性。如在“環(huán)境庫茲涅茨曲線”研究中，韓玉軍和陸旸將人均GDP和工業(yè)增加值比重作為分組標準，將總樣本分為“低工業(yè)—低收入”、“低工業(yè)—高收入”、“高工業(yè)—低收入”和“高工業(yè)—高收入”四組分段研究“環(huán)境庫茲涅茨曲線”[16]。然而，這種外生的分組辦法具有較強的主觀性，回歸結果往往存在偏誤。而Hansen發(fā)展的門檻面板模型[17]可以根據(jù)數(shù)據(jù)本身的特點內生地對數(shù)據(jù)進行分組，進而確定門檻值。該方法的優(yōu)點就是以“內生分組”代替了“外生分組”，能夠更為準確地揭示不同階段中經(jīng)濟增長與二氧化碳排放之間的變化關系?；诖耍疚牟捎瞄T檻面板模型來檢驗經(jīng)濟增長與碳排放之間是否存在門檻效應，進而對其形成機制進行實證分析。

2模型設定與數(shù)據(jù)描述

22變量說明及數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)選自2000～2011年全國除西藏外的30個省（市）區(qū)的面板數(shù)據(jù)。以二氧化碳排放量為被解釋變量；人均GDP、能源強度、能源消耗結構、產(chǎn)業(yè)結構分別作為經(jīng)濟增長與碳排放之間關系的門檻變量。

由于我國并沒有統(tǒng)計二氧化碳排放量（C）的相關數(shù)據(jù)，本文基于《中國能源統(tǒng)計年鑒》給出的各種能源對標準煤的折算系數(shù)和聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC2006）給出的碳排放系數(shù)來估算各地區(qū)的二氧化碳排放量，估算公式為：

CO2=∑8i=1CO2，i=∑8i=1Ei×NCVi×CEFi×COFi×4412（12）

其中，i表示各種化石燃料本文所選取的能源是指煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油和天然氣。；E代表初級化石燃料的消耗量；NCV為能源的平均低位發(fā)熱量；CEF為碳排放系數(shù)；COF為能源的氧化系數(shù)。人均GDP（Y）用各地區(qū)的實際GDP與年末該地區(qū)總人口比值來表示。能源強度（I）即為單位GDP產(chǎn)出所消耗的能源。本文選擇能源強度作為技術進步的代理變量，用各省區(qū)的能源消耗總量與各省區(qū)GDP的比值來計算。能源消費結構（S）為各省區(qū)煤炭消耗量在一次能源總消費中的比重。產(chǎn)業(yè)結構（M）使用第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP的比重作為代理變量。相關數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

3實證結果及分析

本文依次將經(jīng)濟增長、能源強度、能源消費結構和產(chǎn)業(yè)結構作為門檻變量對模型（1）進行估計。從表1可知，經(jīng)濟增長、能源強度、能源消費結構和產(chǎn)業(yè)結構均在1%顯著性水平下存在雙重門檻，門檻估計值與95%水平下的置信區(qū)間如表1所示。因此本文將基于雙重門檻模型進行回歸分析。

31經(jīng)濟增長

本文使用人均GDP表示經(jīng)濟發(fā)展水平。伴隨著經(jīng)濟的增長，人們對環(huán)境質量的要求也會上升，政府對環(huán)境污染的容忍度降低，這就迫使個人和企業(yè)減少環(huán)境污染。由表2可知，在不同組別中都顯示出經(jīng)濟增長顯著增加了二氧化碳排放，表現(xiàn)在人均GDP系數(shù)均為正。但不同組別的經(jīng)濟增長與二氧化碳排放之間關系出現(xiàn)了較大的差異。即當人均GDP小于3225萬元時，經(jīng)濟每增長1%將使碳排放量增加1496%，當人均GDP高于3225萬元且低于4925萬元時，經(jīng)濟每增長1%將使碳排放量增加1183%，而當人均GDP高于4925萬元時，經(jīng)濟每增長1%，碳排放量只增加0716%。同時這三個階段的經(jīng)濟增長系數(shù)均值在1%的水平下顯著。因此，隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提高并超過一定的門檻值時，二氧化碳的邊際排放量將會遞減。

32能源強度

本文使用能源強度來表征技術進步。由表2可知，當能源強度低于1115噸/萬元時，經(jīng)濟增長系數(shù)為0763；當能源強度在1115噸/萬元和1624噸/萬元之間時，經(jīng)濟增長系數(shù)為1231；當能源強度超過1624噸/萬元時，經(jīng)濟增長系數(shù)為1731，且都在1%的水平下顯著。這說明在同樣的經(jīng)濟規(guī)模和經(jīng)濟結構下，技術進步能有效抑制由經(jīng)濟發(fā)展所帶來的碳排放量的增幅。

33能源消費結構

我國是一個典型的多煤少油氣的國家，伴隨著我國的經(jīng)濟現(xiàn)代化進程，以煤為主的能源消費結構并沒有改變。煤炭消耗量占能源消費總量最小的東部地區(qū)在2000～2011年的均值也達到55%，而中西部地區(qū)更是達到70%以上。由于原煤的碳排放系數(shù)要略高于電力和熱力，明顯高于石油類燃料和天然氣，在其他因素不變的情況下，能源結構的低煤化將有利于降低碳排放。表2顯示，煤炭消費比例低于532%時，經(jīng)濟總量每增長1%所帶來碳排放量只有0515%；而當煤炭消費比例超過732%時，經(jīng)濟總量每增長1%所帶來碳排放量高達1746%。

34產(chǎn)業(yè)結構

對碳排放與經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)相互影響機理的研究已成為氣候變化領域關注的重點。本文用第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP的比重來表示產(chǎn)業(yè)結構。第三產(chǎn)業(yè)除交通運輸業(yè)外，其他行業(yè)的碳排放量均較低，與第二產(chǎn)業(yè)相比可以認為是低碳產(chǎn)業(yè)。因此，第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重越大，經(jīng)濟增長所帶來的碳排放量越少。由表2可知，第三產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重低于36%時，經(jīng)濟每增長1%會增加1325%的碳排放量；當?shù)谌a(chǎn)業(yè)占GDP比重達到495%時，經(jīng)濟增長1%碳排放量僅增加0179%。

4結論與建議

本文利用我國2000～2011年間省際層面的面板數(shù)據(jù)，實證檢驗了我國經(jīng)濟增長與碳排放之間的關系，從檢驗結果可以看出，在經(jīng)濟增長過程中，碳排放量的增速會受到技術水平、能源消費結構和產(chǎn)業(yè)結構的影響，這三種因素在經(jīng)濟增長對碳排放的影響中存在顯著的門檻效應，當這些指標達到或超過某一門檻值時，經(jīng)濟增長所帶來的碳排放量會明顯減少。

上述實證研究表明：我國要想在經(jīng)濟高速發(fā)展過程中實現(xiàn)碳減排，可從以下兩個方面進行改善：首先，要實現(xiàn)能源低碳化。煤炭的資源和價格優(yōu)勢決定目前以煤為主的能源消費結構在我國短時期內難以改變，因此要推動技術創(chuàng)新，尤其要加大對低碳技術創(chuàng)新的支持力度，通過技術創(chuàng)新來提高能源的利用效率，實現(xiàn)煤炭的清潔利用。與此同時還要加大包括可再生能源在內的清潔能源的開發(fā)和利用技術，逐步改變過分依賴煤炭的能源消費結構，提高可再生能源在能源消費結構中的比重，形成以煤為主體、石油天然氣、核能和可再生能源全面利用的能源消費結構。其次要實現(xiàn)生產(chǎn)低碳化。目前我國的經(jīng)濟發(fā)展階段和城鎮(zhèn)化進程決定著我國的工業(yè)化進程仍將繼續(xù)，而我國重工業(yè)所占比重相對較大又是導致我國的工業(yè)碳排放量劇增的主要原因。針對這種情況，在我國經(jīng)濟的快速發(fā)展過程中，要加快經(jīng)濟結構調整，應大力推進第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，重點扶持戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，嚴格限制“高耗能、高排放、低產(chǎn)出”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極推進產(chǎn)業(yè)結構轉型升級，加快構建節(jié)能型產(chǎn)業(yè)體系，以降低經(jīng)濟發(fā)展過程中的碳排放。

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（責任編輯：何彬）