中國(guó)區(qū)域碳排放效率時(shí)空異質(zhì)性及收斂檢驗(yàn)

孫海燕，耿成軒

（1.南京航空航天大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，南京 210016；2.南京財(cái)經(jīng)大學(xué)紅山學(xué)院 會(huì)計(jì)系，南京 210003）

0 引言

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和程式化步伐的不斷加快，產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的能耗問(wèn)題日趨嚴(yán)重，特別是其中的二氧化碳排放控制，不僅成為一個(gè)單純的環(huán)保問(wèn)題，更是逐步演變成為一個(gè)合理布局產(chǎn)業(yè)，規(guī)劃產(chǎn)業(yè)向良性和環(huán)保的角度逐步發(fā)展的重要命題。因此，研究影響一國(guó)碳排放控制的因素，以及各個(gè)區(qū)域不同的碳排放程度，是碳排放問(wèn)題時(shí)空特征探究分析的有益突破。

現(xiàn)有研究主要集中在如何利用一定的模型實(shí)施碳排放測(cè)度，并利用一定的函數(shù)求證關(guān)聯(lián)關(guān)系；對(duì)于影響碳排放測(cè)度精度的因素，以及如何利用這一驗(yàn)證，進(jìn)一步細(xì)化碳排放控制策略上需要進(jìn)一步的探索?；诖?，本文結(jié)合發(fā)生碳排放合意產(chǎn)出的迭代次數(shù)，以及發(fā)生碳排放非合意產(chǎn)出設(shè)定值時(shí)的迭代次數(shù)差，進(jìn)行碳排放產(chǎn)出水平測(cè)度差異的整合。針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)碳排放規(guī)模并利用固定效應(yīng)隨機(jī)前沿分析，進(jìn)行了針對(duì)于全國(guó)各區(qū)域碳排放的走勢(shì)分析。同時(shí)，本文結(jié)合固定效應(yīng)隨機(jī)前沿面進(jìn)行了針對(duì)我國(guó)各區(qū)域碳排放的隨機(jī)生產(chǎn)前沿樣本新增規(guī)模分析，從中獲得了我國(guó)各個(gè)區(qū)域在碳排放控制上成效顯著的地市分布特征，最后，按照碳排放控制效能的空間異質(zhì)性進(jìn)行了收斂特性隨機(jī)前沿分析。

1 碳排放測(cè)度方法

1.1 基于隨機(jī)前沿的碳排放時(shí)空測(cè)度

根據(jù)碳排放現(xiàn)實(shí)背景，本文結(jié)合隨機(jī)前沿方法進(jìn)行碳排放測(cè)算，具體過(guò)程如下：

首先，假定在n個(gè)決策單元中設(shè)置一個(gè)按照某一碳排放層次的生產(chǎn)要素集，并包含一個(gè)碳排放期望水平的對(duì)應(yīng)產(chǎn)出 p1以及非合意產(chǎn)出 p2，并按照隨機(jī)前沿分析其對(duì)應(yīng)的要素投入、合意產(chǎn)出和非合意產(chǎn)出的對(duì)應(yīng)值，三者對(duì)應(yīng)向量集分別如下：

其中，X、Pg、Pb分別按照碳排放實(shí)際情況設(shè)定值域范圍，分別為：

構(gòu)造一個(gè)碳排放程度判斷的決策單元，即：DMU0=（x0， pg，pb）并將其對(duì)應(yīng)的所有區(qū)域碳排放可能合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出之間的可能性組合：

假定式（3）對(duì)應(yīng)的估算單元是代表符合其設(shè)定期望以及非合意產(chǎn)出組合，則可以通過(guò)隨機(jī)前沿形成一個(gè)強(qiáng)有效的數(shù)學(xué)前沿面；當(dāng)式（3）對(duì)應(yīng)的估算單元不符合設(shè)定的期望以及非合意產(chǎn)出組合，則繼續(xù)按照不同的預(yù)期進(jìn)行數(shù)據(jù)包絡(luò)。根據(jù)截獲的數(shù)據(jù)前沿面，構(gòu)建一個(gè)符合L距離基礎(chǔ)的強(qiáng)有效數(shù)據(jù)包絡(luò)前沿面的最短距離，這一距離意味著各區(qū)域在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中的碳排放獲得的最高效路徑，即：

式（4）是設(shè)定合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出在同一個(gè)碳排放對(duì)比水平下的隨機(jī)前沿面函數(shù)，即：

那么，由此獲得的碳排放在同一個(gè)隨機(jī)前沿面中獲得的最大值可以表述為：

基于式（6）一個(gè)面向數(shù)學(xué)隨機(jī)前沿面的碳排放時(shí)空檢驗(yàn)在合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出之間的差額，這一差額包含了合意產(chǎn)出的變動(dòng)差，以及非合意產(chǎn)出的變動(dòng)差和兩者內(nèi)積變動(dòng)差，即：c

在上述式（5）至式（7）中，各個(gè)向量對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)隨機(jī)前沿面構(gòu)成的是一個(gè)測(cè)度我國(guó)在一定時(shí)序內(nèi)碳排放非合意產(chǎn)出的向量集松弛變量，分別包含上述各式中的si-0、sr+0、sl-0。接著，針對(duì)碳排放過(guò)程中對(duì)于不同生產(chǎn)要素組合投入的不同策略形成的對(duì)碳排放時(shí)空異質(zhì)性測(cè)度結(jié)果的影響，研究結(jié)合隨機(jī)前沿進(jìn)行最小距離法的線(xiàn)性規(guī)劃測(cè)定，即按照強(qiáng)有效的隨機(jī)前沿面勾勒最小距離，通過(guò)這一最小距離中發(fā)生碳排放合意產(chǎn)出為基礎(chǔ)，測(cè)度非合意產(chǎn)出的隨機(jī)前沿面，即：

式（8）是一個(gè)按照發(fā)生碳排放合意產(chǎn)出的迭代次數(shù)的不同時(shí)空的比對(duì)結(jié)構(gòu)，描述了發(fā)生碳排放非合意產(chǎn)出設(shè)定值時(shí)的迭代次數(shù)差，進(jìn)行碳排放產(chǎn)出水平測(cè)度差異的整合，從而有利于進(jìn)一步簡(jiǎn)化針對(duì)碳排放測(cè)度的隨機(jī)前沿面測(cè)度過(guò)程，有效提升測(cè)度的精度意義。以在碳排放非合意產(chǎn)出值域范圍內(nèi)的盡可能獲得極大值作為測(cè)定的基準(zhǔn)條件，根據(jù)不同時(shí)序范圍內(nèi)的碳排放進(jìn)行分母的最大化，即按照不同參變量在向量集中的最大值進(jìn)行數(shù)學(xué)隨機(jī)前沿面的線(xiàn)性約束條件取值最小化，從而形成確保上述碳排放非合意產(chǎn)出的強(qiáng)有效前沿最大距離測(cè)度。

1.2 最優(yōu)排放解的距離控制條件設(shè)定

根據(jù)上述分析，研究針對(duì)我國(guó)碳排放進(jìn)行測(cè)度模型的設(shè)定，假定各個(gè)讀取與按照既有要素投入進(jìn)行組合生產(chǎn)，其中，人力資本、物質(zhì)資本以及合意與非合意產(chǎn)出分別進(jìn)行折算，按照K、L、Pg、Pb表述，按照改進(jìn)的隨機(jī)前沿面設(shè)定一個(gè)謝潑德方向距離函數(shù)，并以此構(gòu)建前述中的數(shù)學(xué)隨機(jī)前沿，即：

式（9）中K、L指代的是對(duì)應(yīng)碳排放合意或非合意產(chǎn)出所耗費(fèi)的物質(zhì)資本和人力資本，其對(duì)應(yīng)的Pg、Pb歸納為謝潑德兩個(gè)線(xiàn)性方向，方向向量參數(shù)為λ，用于描述基于不同隨機(jī)前沿面獲得的不同線(xiàn)性回歸靈敏度。在獲得同等水平非合意產(chǎn)出的人力資本、物質(zhì)資本以及其他投入所對(duì)應(yīng)的碳排放，其相應(yīng)謝潑德方向函數(shù)形成對(duì)應(yīng)的最大縮減比，由此可以借助式（8）進(jìn)行相應(yīng)的距離控制條件的設(shè)定：

當(dāng)方向性距離在隨機(jī)前沿面測(cè)定距離函數(shù)大于1，其反映的人力資本、物質(zhì)資本以及相應(yīng)的碳排放及產(chǎn)出的總方向函數(shù)代表的隨機(jī)向量集超過(guò)1，即：

這一方向性的隨機(jī)前沿面變化必須保證總方向函數(shù)，也即是Dc=（ ）K，L，P，C 是一個(gè)關(guān)于非合意產(chǎn)出對(duì)應(yīng)下碳排放的線(xiàn)性齊次。對(duì)應(yīng)的非合意產(chǎn)出在碳排放達(dá)到設(shè)定程度時(shí)的最優(yōu)排放解是上述設(shè)定的均值，也即是：

由此可知，通過(guò)固定效應(yīng)測(cè)度的非合意產(chǎn)出對(duì)應(yīng)碳排放量在測(cè)度過(guò)程中，可以解決不同時(shí)序的空間異質(zhì)表現(xiàn)，而這種表現(xiàn)不僅僅可以將線(xiàn)性規(guī)劃鎖定在合意產(chǎn)出以及非合意產(chǎn)出可控范圍內(nèi)，而且有助于形成規(guī)劃內(nèi)的非合意產(chǎn)出碳排放測(cè)定，從而確保碳排放的最優(yōu)效率。

2 實(shí)證檢驗(yàn)

2.1 數(shù)據(jù)選取與處理

根據(jù)上述分析，研究選取我國(guó)30個(gè)省地市作為固定效應(yīng)面板數(shù)據(jù)分析樣本，結(jié)合數(shù)據(jù)可得性，截取1999—2015年數(shù)據(jù)，前述分析模型驗(yàn)證中所需的產(chǎn)出對(duì)應(yīng)年份的GDP測(cè)算，相應(yīng)地，人力資本和物資資本按照1999—2015年對(duì)應(yīng)工業(yè)人均資本存量，以及工業(yè)的能耗量測(cè)定。考慮到各個(gè)產(chǎn)業(yè)在形成碳排放過(guò)程中存在一定的中間品投入消耗，由其所形成的碳排放存在重復(fù)折算的可能，因此通過(guò)合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出及其對(duì)應(yīng)的工業(yè)二氧化碳排放來(lái)進(jìn)行測(cè)度。上述各測(cè)算指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于各時(shí)序年段的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒匯總》、《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。

具體變量定義如下：

（1）人力資本。主要通過(guò)就業(yè)人員數(shù)量來(lái)測(cè)度，即各個(gè)地區(qū)統(tǒng)計(jì)時(shí)序年份年末從業(yè)人員來(lái)測(cè)度。

（2）物質(zhì)資本。主要通過(guò)永續(xù)盤(pán)存法進(jìn)行折算，即按照每個(gè)地區(qū)當(dāng)年實(shí)際物質(zhì)資本存量進(jìn)行測(cè)算，即：

Ki，t、Ii，t分別負(fù)責(zé)刻畫(huà)的是第 i個(gè)地市樣本在第 t時(shí)序年份的資本存量以及投資總量，δ負(fù)責(zé)刻畫(huà)的是折舊率，這一這就按照1952年的價(jià)格數(shù)據(jù)作為基期，并利用GDP平減法進(jìn)行相應(yīng)的折算。

（3）能源消耗。一般而言，形成一國(guó)或一個(gè)地區(qū)的能耗的主要有煤炭、石油和天然氣三種能源消耗途徑，本文選擇了以IPCC（聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)）方法折算無(wú)法直接獲取的區(qū)域紡織業(yè)CO2排放量：基于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》所供各個(gè)業(yè)能耗數(shù)據(jù)，結(jié)合《中國(guó)工業(yè)年鑒》剝算初級(jí)、次級(jí)燃料的表觀(guān)消費(fèi)量ACi，并以CFi轉(zhuǎn)換能耗物理量為能源單位，折算燃料含碳量CCi，假定所有燃料全部燃燒并被完全氧化，非燃碳ECi對(duì)于零和碳氧化比例COFi為1，轉(zhuǎn)換分子量比為折算全國(guó)總的CO2排放量，即：

2.2 實(shí)證分析過(guò)程及結(jié)果

運(yùn)用前文所述的碳排放測(cè)度時(shí)空測(cè)度比對(duì)方法及數(shù)據(jù)處理方法，本文針對(duì)1999—2015年我國(guó)東中西三個(gè)區(qū)域進(jìn)行碳排放分析，結(jié)果如圖1所示。從圖1中所示結(jié)果可以看出，我國(guó)總體上的碳排放變動(dòng)形成的趨勢(shì)基本一致，但是相對(duì)平穩(wěn)的趨勢(shì)主要集中在我國(guó)東部區(qū)域，這主要是由于我國(guó)幾年來(lái)東部區(qū)域在發(fā)展工業(yè)的同時(shí)，更注重產(chǎn)業(yè)環(huán)?；l(fā)展，而相比之下，中西部區(qū)域則形成了下降后生的碳排放趨勢(shì)，盡管這一拐點(diǎn)特征相對(duì)并不顯著，但其總的趨勢(shì)仍然說(shuō)明，我國(guó)中西部區(qū)域存在著產(chǎn)業(yè)發(fā)展的碳排放與其投入之間的效能比并不理想。兩大區(qū)域的碳排放在1999—2005年之間主要呈現(xiàn)出相對(duì)下降的趨勢(shì)，而2006年開(kāi)始逐步上揚(yáng)，尤其是我國(guó)中部區(qū)域，在2010年以來(lái)呈現(xiàn)出了較高的上揚(yáng)趨勢(shì)，這和近年來(lái)我國(guó)中西部區(qū)域，從過(guò)度依賴(lài)能源化工粗放發(fā)展到構(gòu)建綠色經(jīng)濟(jì)體系是密不可分的。

圖1 全國(guó)各區(qū)域碳排放走勢(shì)分析

針對(duì)全國(guó)各地市樣本構(gòu)成隨機(jī)前沿面，根據(jù)式（8）構(gòu)建的隨機(jī)前沿面，按照固定效應(yīng)測(cè)度樣本，1999—2015年間，我國(guó)東部區(qū)域共獲得11個(gè)樣本地市位于生產(chǎn)前沿，中部區(qū)域共獲得9個(gè)不同地市位于生產(chǎn)前沿，而西部區(qū)域共有5各地市位于生產(chǎn)前沿?？梢?jiàn)，我國(guó)碳排放的非合意產(chǎn)出測(cè)度存在著隨機(jī)生產(chǎn)前沿的顯著空間異質(zhì)性。

而從圖2所示的全國(guó)碳排放隨機(jī)生產(chǎn)前沿新增規(guī)模來(lái)看，我國(guó)東部區(qū)域不僅表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的高隨機(jī)前沿樣本特征，并且呈現(xiàn)出前低后高的增長(zhǎng)趨勢(shì)，較為顯著的增長(zhǎng)點(diǎn)位于2007年；相比之下，我國(guó)西部區(qū)域總體較為平穩(wěn)，但是新增生產(chǎn)隨機(jī)前沿樣本不多，這就說(shuō)明我國(guó)在進(jìn)行生產(chǎn)投入的同時(shí)，應(yīng)該進(jìn)一步考慮碳排放對(duì)環(huán)境的影響，而東北區(qū)域和中部區(qū)域相對(duì)較高的隨機(jī)生產(chǎn)前沿效率為進(jìn)一步的產(chǎn)業(yè)環(huán)?；刂频於嘶A(chǔ)，而事實(shí)證明，西部通過(guò)低廉的電價(jià)、低成本的土地征用等招商政策所獲得的現(xiàn)有基礎(chǔ)上的工業(yè)碳排放局部?jī)?yōu)化成效也是顯著的。

圖2 我國(guó)各區(qū)域碳排放隨機(jī)生產(chǎn)前沿樣本新增規(guī)模

通過(guò)結(jié)合式（8）和式（5）對(duì)固定效應(yīng)隨機(jī)前沿模型比對(duì)傳統(tǒng)隨機(jī)前沿模型的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)隨機(jī)前沿模型效率主要集中于0～0.4之間，而固定效應(yīng)隨機(jī)前沿模型主要位于0.7～1之間，這主要是由于針對(duì)不同區(qū)域固定效應(yīng)的隨機(jī)前沿模型包含了對(duì)于異質(zhì)性空間樣本信息量的重復(fù)處理。由此，研究進(jìn)一步對(duì)2009—2015年間位于生產(chǎn)隨機(jī)前沿的樣本進(jìn)行了收斂檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 我國(guó)各區(qū)域碳排放β絕對(duì)收斂檢驗(yàn)

從檢驗(yàn)結(jié)果的角度來(lái)看，我國(guó)東西部區(qū)域的β系數(shù)顯著為負(fù)，存在絕對(duì)β收斂，因此在2009—2015年間我國(guó)東部、西部區(qū)域的碳排放俱樂(lè)部收斂特征明顯，而相比之下中部區(qū)域僅保持這相對(duì)不顯著的正數(shù)，其絕對(duì)β收斂不顯著。這主要是由于近年來(lái)，我國(guó)東部區(qū)域主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃是市場(chǎng)規(guī)范上形成對(duì)碳排放的進(jìn)一步有效控制，而西部區(qū)域則獲得與“一帶一路”戰(zhàn)略結(jié)合的環(huán)?；I(yè)創(chuàng)新實(shí)踐，特別是今年以來(lái)建成的全國(guó)碳市場(chǎng)能力建設(shè)中心，為進(jìn)一步促進(jìn)碳排放的調(diào)控創(chuàng)造平臺(tái)條件。同時(shí)也說(shuō)明在今后的驗(yàn)證中更應(yīng)該注重東部區(qū)域以及西部區(qū)域不同的碳排放發(fā)展基礎(chǔ)控制以及政策的引導(dǎo)。

此外，研究還利用面板數(shù)據(jù)固定效應(yīng)模型驗(yàn)證了生產(chǎn)隨機(jī)前沿的β條件收斂檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示，我國(guó)各區(qū)域加入了指標(biāo)參變量的β均為負(fù)數(shù)得條件收斂，表現(xiàn)尤為突出的東部區(qū)域獲得了1%顯著性水平，而中部和西部區(qū)域的顯著性水平達(dá)到了5%左右，也即是說(shuō)我國(guó)東部和西部區(qū)域碳排放表現(xiàn)出在一個(gè)共同的穩(wěn)態(tài)上獲得收斂。在全國(guó)以及東部區(qū)域，所選指標(biāo)均報(bào)告了1%顯著性水平結(jié)果，即人力資本、物質(zhì)資本、能源耗費(fèi)與能耗結(jié)構(gòu)對(duì)于區(qū)域碳排放形成了收斂的推動(dòng)作用，但鑒于中部區(qū)域不具備絕對(duì)收斂性，東部和西部之間區(qū)域的碳排放差距并不存在穩(wěn)態(tài)的趨同。因此，今后應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注每一個(gè)區(qū)域碳排放控制的基礎(chǔ)態(tài)，從而形成更具備接近各自發(fā)展態(tài)勢(shì)的碳排放控制。

表2 我國(guó)各區(qū)域碳排放β條件收斂檢驗(yàn)

3 結(jié)論

隨著全球產(chǎn)業(yè)低碳化、環(huán)?；袈暤奶岣吆透鲊?guó)政府的產(chǎn)業(yè)環(huán)保化規(guī)劃的強(qiáng)化，越來(lái)越多的碳排放研究將逐步深入產(chǎn)業(yè)內(nèi)部。盡管目前涌現(xiàn)了大量的碳排放相關(guān)研究文獻(xiàn)，本文針對(duì)碳排放及其控制和空間的收斂性進(jìn)行了分析，但在研究的深化和細(xì)化方面也有進(jìn)步空間，有更多問(wèn)題有待進(jìn)一步深入研究。

首先，碳排放控制與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深化關(guān)聯(lián)問(wèn)題，可以將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與空間碳排放差異性作為關(guān)聯(lián)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，從而進(jìn)一步明確各地區(qū)在進(jìn)行碳排放規(guī)劃和控制上，是否存在類(lèi)似的資源要素重復(fù)冗余，并利用不同產(chǎn)業(yè)的投資特征分析其不同的碳排放控制效率。

其次，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中的碳排放控制，是否出現(xiàn)了效率滑坡或效率顯著遞增，這有助于梳理出不同的碳排放控制策略與當(dāng)?shù)刭Y源是否獲得了有機(jī)結(jié)合。

最后，碳排放的產(chǎn)業(yè)內(nèi)部增長(zhǎng)動(dòng)力，這就涉及到按照不同的產(chǎn)業(yè)分類(lèi)以及產(chǎn)業(yè)碳排放控制的驅(qū)動(dòng)因素，將碳排放的推進(jìn)動(dòng)力與產(chǎn)業(yè)類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)分析，從而有助于形成不同的碳排放控制策略。

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