中國水電開發(fā)對碳排放的影響研究

程莉 孔芳霞 周欣 文傳浩

[摘要]針對我國碳排放問題，本文以經濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展為目標，從水電開發(fā)對碳排放影響的內在邏輯出發(fā)，構建計量經濟模型實證檢驗中國水電開發(fā)對碳排放的影響效應與產業(yè)發(fā)展傳導途徑。研究結果表明：水電開發(fā)與碳排放存在負相關關系，即水電開發(fā)有利于碳排放量的減少;水電開發(fā)導致碳排放減少的影響途徑主要是第二產業(yè)與第三產業(yè);經濟增長、產業(yè)結構、技術進步以及對外貿易等因素均會影響碳排放;完善現有管理機制、優(yōu)化產業(yè)結構、規(guī)范水電開發(fā)建設程序對于降低碳排放有一定參考價值。

[關 鍵 詞]水電開發(fā)? 碳排放? 影響效應

[基金項目]本文為國家社會科學基金項目“新時代中國特色社會主義流域生態(tài)文明理論研究”（文傳浩主持，編號為18BGL006）階段性成果。

[作者簡介]程莉（1986-），女，重慶萬州人，重慶工商大學經濟學院副教授，重慶工商大學長江上游經濟研究中心兼職研究員，博士，研究方向為發(fā)展經濟學;孔芳霞（1995-），女，四川遂寧人，重慶工商大學經濟學院碩士研究生，研究方向為產業(yè)結構與布局;周欣（1994-），女，重慶云陽人，重慶工商大學經濟學院碩士研究生，研究方向為生態(tài)經濟;文傳浩（1972-），男，重慶萬州人，重慶工商大學長江上游經濟研究中心教授，博士，教育部基地重大項目（18JJD790018）首席專家，研究方向為區(qū)域經濟、生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展。

[中圖分類號]F124.5? ? [文獻標識碼]A? ? [文章編號]1008-7672（2018）05-0075-07

一、 引言

自改革開放以來，中國取得舉世矚目的經濟績效，但發(fā)展倚靠自然資源的消耗，不僅造成資源的浪費，也導致生態(tài)環(huán)境遭到巨大破壞。尤其是化石能源燃燒、火力發(fā)電和機動車排放帶來的大氣的粉塵、二氧化硫、氮氧化物日益增多，碳排放帶來的全球氣候變暖、溫室效應、生活被“霾”葬等問題日漸成為制約新時代經濟高質量發(fā)展的關鍵。因此，減少碳排放，促進經濟環(huán)境的協(xié)調發(fā)展已成為各國政府應對氣候變化的重要舉措。

關于碳排放的影響因素的相關研究眾多，包括經濟發(fā)展、能源效率、產業(yè)結構、對外貿易、對外開放、收入差距、技術進步，①而水電開發(fā)扮演的角色則較少。中國作為世界上最豐富的水資源國，不論是水蘊藏量，還是可開發(fā)水資源，均居世界首位。①中國自成立以來，水電開發(fā)事業(yè)取得了快速發(fā)展和進步，特別是進入21世紀后，全國水電資源開發(fā)的增速更加明顯，裝機容量以及發(fā)電量年均增長分別為約1480千瓦和540億千瓦時（見圖1）。

學界關于水電開發(fā)對碳排放的影響研究主要集中在兩方面。其一，水電站開發(fā)也容易導致土地利用類型的改變、某些區(qū)域自然環(huán)境的支離破碎、湖泊的反自然調節(jié)等，給環(huán)境帶來不利影響;②在水電開發(fā)過程中，不可避免會出現施工爆破、材料運輸、水泥攪拌裝卸、機械運行等，從而造成施工場地、道路塵土飛揚，企業(yè)生產和施工地的生活燃煤煙氣排放。③在經驗研究上，大多學者發(fā)現水電開發(fā)對生態(tài)環(huán)境有負向作用，有學者以漢江流域水電梯級開發(fā)為例，研究發(fā)現隨著漢江干流梯級的建成，流域生態(tài)環(huán)境影響綜合指數總體上呈現下降趨勢;④還有學者基于云南案例，發(fā)現水電開發(fā)給云南省帶來植被、景觀遭到破壞，水環(huán)境系統(tǒng)失衡等問題。⑤水電項目建設要注重水土保持生態(tài)效益，這樣才有助于改善因施工造成的水土流失、生態(tài)破壞。⑥其二，水電開發(fā)是全球眾多國家和地區(qū)的基礎性自然資源和戰(zhàn)略性經濟資源，又是生態(tài)環(huán)境的控制性要素。水電開發(fā)有助于防洪、排澇、灌溉、航運、城市供水和水產養(yǎng)殖等。⑦水電開發(fā)作為一種能源生產方式，清潔、沒有溫室氣體產生，⑧不僅能夠代替部分火電、核電，有利于調峰、促進電網安全運行，而且還能在不改變水質的條件下提高水資源的利用效率，實現污染物的零排放。趙衛(wèi)等在以中國西藏為例對水電開發(fā)的低碳效益評價研究中，也發(fā)現水電未來開發(fā)的化石燃料替代潛力和二氧化碳減排潛力突出。⑨水電是具有顯著的減排效應的綠色可再生清潔能源，水電生產無需消耗任何化石燃料，①是當前是裝機容量最大、電網輸電最現實、技術最成熟的綠色生產方式。因此，積極、大規(guī)模開發(fā)水電對于中國節(jié)能減排目標的實現和低碳經濟的發(fā)展具有關鍵作用。②

綜上不難看出，水電開發(fā)對環(huán)境影響如同一把雙刃劍，大多學者采用定性分析方法分析了水電開發(fā)對碳排放存在正向的減排效應，也可能存在反向的增排影響，為我們從水電開發(fā)視角把握減排方向奠定了基礎。但開發(fā)對碳排放影響效應的定量研究還比較匱乏，學者們并不重點關注水電開發(fā)對碳排放的影響的強度、方向以及傳導的產業(yè)途徑，并且基于水電開發(fā)角度提出減少碳排放的對策建議也缺乏一定的科學性和全面性。鑒于此，本文將基于中國水電開發(fā)快速發(fā)展的背景，采用計量經濟模型從全國宏觀層面實證分析中國水電開發(fā)對碳排放的影響效應，檢驗水電開發(fā)對碳排放作用的產業(yè)發(fā)展傳導機制，以期從水電開發(fā)新視角來解讀碳排放。研究有利于拓展和完善已有研究的度量視角，是對當前研究的一個邊際改進。

二、 水電開發(fā)對碳排放的影響效應

（一） 模型設定與變量說明

由于碳排放是一個動態(tài)持續(xù)的過程，本期碳排放量不僅受到經濟、政策、地域等因素的影響，還受到上期排放量的影響。為了研究水電開發(fā)與碳排放的關系，本文參考張克中、王娟和崔小勇的研究，改進與構造如下計量模型：③

lncet=β0+β1lnhyddt+β2lnpgdpt+β3lnpgdp2t+

β4lnsect+β5lnpopst+β6lntecht+β7lntrat+εt

式中，ce為碳排放強度（單位：噸/人），采取人均碳排放量來衡量。對模型中每個變量取對數處理以消除異方差和指數趨勢的影響。根據 IPCC《國家溫室氣體排放清單指南》推薦的方法估算，選取煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油和天然氣 8 種主要能源④進行計算，人均碳排放量的計算方法：

ce=

Ei×SCCi×CECi/pop? ? （1）

式中，ce為人均碳排放量;i表示各能源;Ei為能源的消費量，SCCi為各種能源的折標煤系數，數據來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》，具體的，煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油、天然氣的SCC分別為0.714、0.971、1.429、1.429、1.471、1.471、1.457、1.330，CECi為 IPCC提供的碳排放系數，具體的，煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油、天然氣的CEC分別為0. 756、0. 86、0. 554、0. 586、0. 592、0. 571、0. 619、0. 448。

解釋變量為水電開發(fā)程度（hydd），采取歷年水電占總裝機容量的比值來衡量。為了避免因為遺失相關解釋變量造成的內生性，模型中加入了5個控制變量。主要包括：①產業(yè)結構（sec）。在三大產業(yè)中，第二產業(yè)能源消耗量大，碳排放也相應大，采用第二產業(yè)增加值占GDP的比重來衡量。②經濟增長（pgdp），采取人均GDP衡量，由于經濟增長與環(huán)境污染存在庫茲涅茨假說，因此這里加入人均GDP及其平方項。③人口規(guī)模（pops），快速的人口增長必然伴隨著越頻繁的人類活動，不僅會導致森林破壞、改變土地利用方式，而且也會增加能源需求、能源消費，從而導致產生的碳排放量增加，采取人口密度，即總人口除以國土面積衡量。④技術進步（tech），用R&D支出衡量。⑤產業(yè)技術創(chuàng)新能力越強，每單位產出投入就越少，相應的能耗也就越低，越利于碳排放的降低。⑤國際貿易（tra）。國際貿易對環(huán)境影響可以被歸納為規(guī)模效應、結構效應和技術效應。合理開放的對外貿易能夠合理利用和有效配置一個區(qū)域內的環(huán)境資源，進而改善環(huán)境質量，⑥以進出口總量與GDP的比值衡量。

（二） 數據說明

水電開發(fā)的數據來源于國家能源局，人均碳排放及各控制變量的數據來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》。為消除價格因素，本文以1990年為基年，分別采用國民生產總指數、人均生產總值指數對有關名義變量進行了實際調整。本文研究的數據處理和實證檢驗均運用Eviews9.0計量工具，對各變量的描述性統(tǒng)計如表1所示。

為能夠直觀觀測水電開發(fā)程度與碳排放之間的關系，通過描繪散點圖可以進一步加以揭示（圖2）。如圖2顯示，水電開發(fā)與人均碳排放量成反比，即中國的水電開發(fā)程度越高，越有利于降低人均碳排放量。但兩者關系是否呈現出這樣的規(guī)律，還有待通過計量模型加以驗證。

（三） 結果與分析

在擬合回歸曲線之前，要對時間序列進行平穩(wěn)性檢驗，避免由于時間序列的非平穩(wěn)性而造成“偽回歸”現象。本文運用Eviews9.0計量工具，對變量進行ADF單位根檢驗，檢驗表明各變量均存在一階單整，因此可以進行回歸分析，回歸結果如表2所示。

在表2中的三個模型為人均碳排放與水電開發(fā)的回歸結果。表2第（1）列顯示了計量模型（1）的回歸結果，在控制了經濟與產業(yè)結構的變量條件下，水電開發(fā)指標的估計系數顯著為負，這說明水電開發(fā)與人均碳排放之間存在顯著負向關系，每增加1千瓦時的水電，降低人均碳排放量0.809噸。水電開發(fā)的提高會減少人均碳排放量，利于碳減排，其代替火電能夠有效地減少碳排放，是具有顯著減排效應的綠色清潔能源。經濟增長的估計系數在0.01的水平下顯著為負，其平方項的估計系數在0.01的水平下顯著為正。可見，經濟增長與碳排放之間的關系驗證了環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）的存在。產業(yè)結構的系數在0.01的水平下顯著為正，這說明碳排放與第二產業(yè)占比息息相關。長期以來，我國產業(yè)結構形成了二三一的局面，第二產業(yè)占比最大，對國民經濟增長驅動較大，但同時其發(fā)展必然也是高投入、高消耗、高排放的，對環(huán)境影響相對較大。計量模型（2）加入了人口密度與貿易出口的控制變量，其中人口密度與人均碳排放存在負的影響，進出口與人均碳排放量在0.01的水平下顯著為正，這說明我國的進出口貿易不利于人均碳排放量的減少。我國進出口貿易，產業(yè)集中分布在資源密集型、勞動密集型產業(yè)，這些產業(yè)技術含量較低，發(fā)展方式相對粗放，不利于碳排放的降低，因此，在其他條件不變的情況下，隨著貿易開放度的提高，會強化碳排放。在模型（3）中技術進步會進一步地增加人均碳排放量，表明隨著技術的進步，人類的活動范圍越來越大，對自然環(huán)境的傷害也逐漸增加，從而增加了人均碳排放量。

三、 水電開發(fā)對碳排放的影響途徑

（一） 分析思路與模型設定

實證檢驗表明水電開發(fā)會影響碳排放，而且這種影響有利于碳排放量的減少，這里從產業(yè)的角度進一步分析水電開發(fā)對碳排放的影響途徑。首先，本文從全國層面描述了1990-2015年各個行業(yè)人均碳排放量的變化情況（見圖3、圖4）。通過對比發(fā)現，工業(yè)人均碳排放量最大，幾乎是農業(yè)的23倍，增長速度也很快，1990-2015年，人均碳排放量從0.50噸增長到2.14噸，增長了近77%。從圖4可以看出，農業(yè)、建筑業(yè)、批發(fā)零售貿易餐飲業(yè)的人均碳排放量變化不大，交通運輸倉儲郵電通訊業(yè)則獲得較快增長，1990-2015年間，從0.02噸增加到了0.14噸，增長了約86%。因此，第二產業(yè)中的工業(yè)、第三產業(yè)中的交通運輸倉儲郵電業(yè)對環(huán)境帶來的負面影響最大。

上述分析為我們了解各行業(yè)的碳排放強度給予了直觀展示，但水電開發(fā)對各產業(yè)、行業(yè)的碳排放影響如何？水電開發(fā)通過哪個行業(yè)能夠起著較大作用，還需進行進一步驗證。因此，構建如下模型以檢驗水電開發(fā)的產業(yè)傳導途徑：

lncekt=α0+α1hyddt+Mη+δt

式中，k=1，2，3分別表示第一產業(yè)、第二產業(yè)、第三產業(yè)人均碳排放量。三大產業(yè)分別對應農林牧漁業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)、交通運輸倉儲郵電通訊業(yè)和批發(fā)零售貿易餐飲業(yè)。Mη是控制變量的集合，包括人口密度、經濟增長、產業(yè)結構、研發(fā)強度與對外開放。指標衡量、數據來源和前文保持一致。

（二） 結果與分析

表3為水電開發(fā)對三大產業(yè)人均碳排放量影響的回歸結果。第1列顯示，水電開發(fā)與第一產業(yè)人均碳排放量呈正相關，但影響不顯著，這說明水電開發(fā)容易導致與第一產業(yè)相關的土地利用類型的改變、某些區(qū)域自然環(huán)境的支離破碎、湖泊的反自然調節(jié)等，給環(huán)境帶來不利影響，然而，農業(yè)活動雖也會導致碳排放，但相比其他產業(yè)卻要小很多，加之第一產業(yè)受自然、技術等因素的影響，比較利益與投資回報率較低，水電開發(fā)通過第一產業(yè)對碳排放產生影響效應有限。第2列顯示，水電開發(fā)指標與人均碳排放量的關系呈顯著的負相關，水電開發(fā)程度的提高會抑制第二產業(yè)產生更多的碳排放。第二產業(yè)內部高耗能、高污染、高排放產業(yè)居多，鋼鐵、火力發(fā)電、采礦等行業(yè)一般情況下只會促進碳排放的增加，? 對能源依賴程度偏大，水電對火電的替代，很大程度上能夠減少火力發(fā)電對環(huán)境污染，從而有助于碳排放的減少。第3列顯示，水電開發(fā)與第三產業(yè)人均碳排放量顯著負相關，水電開發(fā)程度的提高會降低第三產業(yè)人均碳排放量。第三產業(yè)雖然與第二產業(yè)相比，低碳性更強，但其中交通、運輸等傳統(tǒng)服務業(yè)占比仍較大，屬于高排放行業(yè)，水電作為清潔能源，有利于通過第三產業(yè)使碳排放減少。綜上，水電開發(fā)程度的提高有助于降低碳排放主要通過第二、三產業(yè)發(fā)揮作用。

四、 結論

（1）本文基于中國水電開發(fā)快速發(fā)展的背景，采用計量經濟模型從全國宏觀層面實證分析中國水電開發(fā)對碳排放的影響效應，檢驗水電開發(fā)對碳排放作用的產業(yè)發(fā)展傳導機制，以期從水電開發(fā)視角來解讀碳排放，擴展和補充了當前大多學者從經濟、社會等維度來分析碳排放的影響因素的研究。

（2）研究發(fā)現水電開發(fā)與人均碳排放之間存在顯著負向相關關系，即水電開發(fā)有利于人均碳排放量的減少。同時，人均GDP與人均碳排放成倒“U”型的環(huán)境庫茲涅茨曲線，而產業(yè)結構、人口規(guī)模、國際貿易以及技術進步對人均碳排放量成不同程度的非正向影響，通過分析，實證結果與我國現實情況較為符合，同時也為進一步促進碳排放量減少提供了方向。

（3）在水電開發(fā)對碳減排的產業(yè)途徑上，相較農業(yè)、交通運輸倉儲郵電通訊業(yè)、建筑業(yè)等，工業(yè)的人均碳排放量最大。實證結果顯示，水電開發(fā)不能有效通過第一產業(yè)來實現人均排放量的減少，能有效通過第二、三產業(yè)來實現人均碳排放量減少。水電作為清潔能源，代替火力等能源發(fā)電為行業(yè)運行提供能源支持，是產業(yè)實現碳減排的有力途徑?？刹扇∮行Т胧﹥?yōu)化產業(yè)結構來促進碳排放水平的下降，通過制定適當的政策措施，淘汰落后生產能力、優(yōu)化能源消費結構、發(fā)展環(huán)保產業(yè)等措施減少高能耗工業(yè)部門的碳排放，同時注重第三產業(yè)的低碳發(fā)展，大力發(fā)展現代服務業(yè)和清潔技術產業(yè)，進一步提升水電開發(fā)的產業(yè)減排效應。

（4）為進一步凸顯水電開發(fā)對碳減排效應，在制度上要注重強化統(tǒng)籌思維，完善現有管理機制，加強流域水電開發(fā)統(tǒng)籌以及歸屬權的統(tǒng)一管理，做到水資源的優(yōu)化配置。規(guī)范水電開發(fā)建設程序，圍繞林草植被恢復、土壤流失控制與治理、林草覆蓋等維度，發(fā)揮水土保持的生態(tài)效應。開展梯級水電開發(fā)規(guī)劃環(huán)評，設計水電開發(fā)的生態(tài)補償辦法。

（責任編輯：亞立）