可再生能源消費(fèi)、碳排放與經(jīng)濟(jì)增長動(dòng)態(tài)關(guān)系研究

姚樹潔 張帥

內(nèi)容提要 本文選取1990-2014年17個(gè)國家以及全球6大經(jīng)濟(jì)地理區(qū)域的數(shù)據(jù)，利用動(dòng)態(tài)面板協(xié)整模型（FMOLS和DOLS），從可再生能源使用的新視角，重新探究了環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）假說。研究發(fā)現(xiàn)：（1）發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家的EKC具有不同特征，前者在遠(yuǎn)低于后者經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平時(shí)就出現(xiàn)拐點(diǎn);（2）可再生能源使用率隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)“U”型特征;（3）可再生能源使用率先于EKC越過拐點(diǎn)，提高可再生能源使用率是EKC越過拐點(diǎn)的重要因素。本文研究結(jié)論對(duì)發(fā)展中國家完善其能源政策，盡快越過碳排放拐點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)減排具有重要啟示意義。

關(guān)鍵詞 環(huán)境庫茲涅茨曲線 碳排放 學(xué)習(xí)效應(yīng) 可再生能源

〔中圖分類號(hào)〕X196;F061.3 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A 〔文章編號(hào)〕0447-662X（2019）05-0042-12

一、引言

二氧化碳（以下簡稱碳）作為最主要工業(yè)排放氣體，對(duì)全球平均氣溫的影響日益嚴(yán)重，導(dǎo)致過去數(shù)十年中年平均氣溫上升0.11℃，引發(fā)了氣候變化、海平面上升以及疾病增加等后果，①嚴(yán)重威脅人類的身體健康與財(cái)產(chǎn)安全。幸運(yùn)的是，越來越多的人意識(shí)到碳排放問題的嚴(yán)重性，目前國際上形成了《京都協(xié)定書》《巴黎氣候變化協(xié)定》等多個(gè)合作框架。中共十九大報(bào)告更是高度強(qiáng)調(diào)了生態(tài)文明建設(shè)的重要性，全文“生態(tài)文明”“生態(tài)環(huán)境”詞組出現(xiàn)二十余次，積極倡導(dǎo)低碳生活，推進(jìn)清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。②在研究碳排放的文獻(xiàn)中，環(huán)境庫茲涅茨曲線（Environmental Kuznets Curve，以下簡稱EKC）假說受到重視，該假說由美國環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家Grossman和Krueger提出，描述了環(huán)境污染隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展先增加后降低的倒“U”型曲線關(guān)系，③并將形成倒U型曲線的原因總結(jié)為規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和技術(shù)效應(yīng)。④隨著經(jīng)濟(jì)增長，由于規(guī)模效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)、技術(shù)效應(yīng)

宋體;mso-bidi-font-family：宋體; mso-ansi-language：EN-US;mso-fareast-language：ZH-CN;mso-bidi-language：AR-SA'>由本章而引起的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論，以往多集中于長沮、桀溺的真實(shí)姓名和子路問津的地理位置。但以本章的內(nèi)涵而言，最關(guān)鍵的是隱士與孔子之間的相互認(rèn)知和根本態(tài)度。長沮、桀溺對(duì)孔子的態(tài)度是明確的：當(dāng)子路向長沮問津之時(shí)，長沮只拋出一句“是知津矣”（孔丘自然知道渡口，何必問我）?？鬃赢?dāng)然并不知渡口，長沮說的“知津”是比喻，也是諷刺，意思是孔丘汲汲于撥亂反正，處處兜售政治主張，自然通達(dá)世事，哪還需要向的相繼出現(xiàn)，環(huán)境污染將呈現(xiàn)出先增長后下降的倒U型趨勢(shì)，見圖1。

隨著碳排放問題關(guān)注度的提高，采用EKC研究碳排放問題的文獻(xiàn)迅速增加，學(xué)者們從不同角度對(duì)EKC曲線的存在性及國別差異提供了新的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)和解釋。W.R. Moomaw and G.C. Unruh， “Are Environmental Kuznets Curves Misleading Us？ The Case of CO2 Emissions，” Environment & Development Economics， vol.2， no.4， 1997， pp.451～463;鄭麗琳等：《中國碳排放庫茲涅茨曲線存在性研究》，《統(tǒng)計(jì)研究》2012年第5期;余東華等：《“異質(zhì)性難題”化解與碳排放EKC再檢驗(yàn)——基于門限回歸的國別分組研究》，《中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)》2016年第7期;等等。但是這些已有研究存在一個(gè)共性的問題：采用EKC研究碳排放問題時(shí)很少考慮能源結(jié)構(gòu)的影響。F.Bilgili， E.Kocak and U.Bulut， “The Dynamic Impact of Renewable Energy Consumption on CO2 Emissions： A Revisited Environmental Kuznets Curve Approach，” Renewable & Sustainable Energy Reviews， vol.54， 2016， pp.838～845.而相較于化石能源，可再生能源具有零排放的優(yōu)勢(shì)。因此，在研究EKC變化趨勢(shì)時(shí)，考慮可再生能源消費(fèi)對(duì)其的動(dòng)態(tài)影響是很有必要的。

現(xiàn)有關(guān)于EKC研究文獻(xiàn)的上述短板，即構(gòu)成本文聚焦研究的主要內(nèi)容。在考慮可再生能源消費(fèi)的情況下，本文利用動(dòng)態(tài)面板協(xié)整模型，基于17個(gè)國家和全球6大經(jīng)濟(jì)地理區(qū)域跨度25年（1990-2014年）的面板數(shù)據(jù)，重新審視了EKC假說。本文在如下三個(gè)方面對(duì)已有文獻(xiàn)作了適當(dāng)拓展：首先，我們討論和驗(yàn)證了不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平國家可以同時(shí)出現(xiàn)EKC特征的原因，尤其是解釋了可再生能源的推廣，是技術(shù)進(jìn)步和滲透的結(jié)果，也是各國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要因素;其次，解釋和證明了可再生能源在發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家中的利用情況及其異質(zhì)性，提出和驗(yàn)證了U型的可再生能源使用率曲線（簡記為REC）;再次，通過EKC和REC拐點(diǎn)間動(dòng)態(tài)關(guān)系的考察，驗(yàn)證了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)對(duì)一國減少碳排放、實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的重要性。

二、理論分析與假設(shè)提出

驗(yàn)證EKC假說的文獻(xiàn)主要包括三個(gè)方面：收入、國際貿(mào)易和對(duì)外投資。在收入視角中，相關(guān)研究根據(jù)恩格爾法則，認(rèn)為低收入人群首先把高額的支出比例用于食物等生活必需品，隨著收入水平和生活質(zhì)量不斷提高，人們對(duì)清潔環(huán)境的需求開始迫切，甚至?xí)蛘块T施壓，以通過行政手段制定法律來保護(hù)環(huán)境。T.Panayotou， “Demystifying the Environmental Kuznets Curve： Turning a Black Box into a Policy Tool，” Environment & Development Economics， vol.2， no.4， 1997， pp.465～484;W.A.Brock and M.S.Taylor， “The Green Solow Model，” Journal of Economic Growth， vol.15， no.2， 2010， pp.127～153. 在貿(mào)易視角中，一種觀點(diǎn)認(rèn)為國際貿(mào)易對(duì)改變環(huán)境質(zhì)量具有正向促進(jìn)作用。一般而言，自由貿(mào)易通過增進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)使資源利用更加高效。通過貿(mào)易，發(fā)展中國家也能夠從發(fā)達(dá)國家獲得更先進(jìn)的清潔能源使用技術(shù)。因此，貿(mào)易有利于環(huán)境質(zhì)量提高。H. Lee and D. Roland-Holst， “The Environment and Welfare Implications of Trade and Tax Policy，” Journal of Development Economics， vol.52， no.1， 1997， pp.65～82; S. Dinda， “Environmental Kuznets Curve Hypothesis： A Survey，” Ecological Economics， vol.49， no.4， 2004， pp.431～455.基于中國的實(shí)證研究支持了這一觀點(diǎn)。趙忠秀、王苒、Hinrich Voss、閆云鳳：《基于經(jīng)典環(huán)境庫茲涅茨模型的中國碳排放拐點(diǎn)預(yù)測(cè)》，《財(cái)貿(mào)經(jīng)濟(jì)》2013年第10期;李鍇、齊紹洲：《貿(mào)易開放、自選擇與中國區(qū)域碳排放績效差距——基于傾向得分匹配模型的“反事實(shí)”分析》，《財(cái)貿(mào)研究》2018年第1期。而另一種觀點(diǎn)恰恰相反，認(rèn)為通過貿(mào)易發(fā)達(dá)國家實(shí)現(xiàn)了從重工業(yè)到輕工業(yè)再到服務(wù)業(yè)的轉(zhuǎn)型過程，但是具有高污染的重工業(yè)卻被轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國家，降低了他們的環(huán)境質(zhì)量。M.A. Cole and R.J. Elliott， “Determining the Trade-Environment Composition Effect： The Role of Capital， Labor and Environmental Regulations，” Journal of Environmental Economics & Management， vol.46， no.3， 2003， pp.363～383. 最后，一些學(xué)者基于EKC假說研究了環(huán)保法規(guī)和對(duì)外直接投資之間的關(guān)系，由于環(huán)保法規(guī)限制，重工業(yè)商品在發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于發(fā)展中國家。因此，絕大多數(shù)跨國公司選擇在發(fā)展中國家進(jìn)行重工業(yè)投資，這就導(dǎo)致發(fā)達(dá)國家存在EKC，而發(fā)展中國家不存在。C.O. Orubu and D.G. Omotor， “Environmental Quality and Economic Growth： Searching for Environmental Kuznets Curve for Air and Water Pollutants in Africa，” Energy Policy， vol.39， no.7， 2011， pp.4178～4188.

收入視角雖然能夠證明環(huán)境污染與收入水平之間存在倒U型曲線，但忽視了發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家之間的差異。發(fā)達(dá)國家工業(yè)化起步早，經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度高，而發(fā)展中國家則相反，因此兩者的EKC應(yīng)存在不一樣的特征。國際貿(mào)易以及對(duì)外投資雖然存在跨國轉(zhuǎn)移污染的可能性，但更多的是促進(jìn)國家間的經(jīng)濟(jì)交流，有利于發(fā)展中國家學(xué)習(xí)先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)技術(shù)，使其在相對(duì)較低的收入水平就達(dá)到EKC拐點(diǎn)。而外國直接投資并非只是環(huán)保法規(guī)的成果，對(duì)發(fā)展中國家的技術(shù)進(jìn)步具有積極影響。S. Yao， K. Wei， G. Feng and L. Song， “Economic Growth in the Presence of FDI： The Perspective of Newly Industrializing Economies，” Journal of Comparative Economics， vol.35， no.1， 2007， pp.211～234.

雖然現(xiàn)有文獻(xiàn)內(nèi)容豐富，但是并沒有明確回答以下幾個(gè)重要問題：一是EKC與絕對(duì)收入水平有關(guān)嗎？二是發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家之間的EKC是否具有不同的特征？三是可再生能源消費(fèi)對(duì)不同國家而言如何影響其EKC拐點(diǎn)？通過回答這些問題，本文提出下面幾個(gè)理論假設(shè)，并利用跨國面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)。

假設(shè)1：EKC假說在發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家中具有不同特征，前者在相對(duì)較低的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平時(shí)就可能出現(xiàn)EKC。其原因在于全球化有利于發(fā)展中國家從發(fā)達(dá)國家獲取先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)，使他們避免走發(fā)達(dá)國家前期發(fā)展高污染的老路，在人均GDP相對(duì)較低的水平就能夠到達(dá)拐點(diǎn)。

最新關(guān)于EKC研究的文獻(xiàn)重視可再生能源消費(fèi)對(duì)環(huán)境污染的影響?；诟呤杖雵业难芯孔C明可再生能源能夠降低GDP碳排放強(qiáng)度，V. Moutinho， M. Robaina and L. Kazmerski， “Is the Share of Renewable Energy Sources Determining the CO2 Kwh and Income Relation in Electricity Generation？” Renewable & Sustainable Energy Reviews， vol.65， no.65， 2016， pp.902～914.但對(duì)低收入國家卻不一定。Z. Zoundi， “CO2 Emissions， Renewable Energy and the Environmental Kuznets Curve， a Panel Cointegration Approach，” Renewable & Sustainable Energy Reviews， vol.72， 2017， pp.1067～1075.譬如，在可再生能源發(fā)電市場(chǎng)中，儲(chǔ)存技術(shù)是限制其推廣的重要因素，發(fā)展中國家應(yīng)該采取審慎的可再生能源發(fā)電政策，避免過高的成本。J. Blazquez， R. Fuentes-Bracamontes， C.A. Bollino and N. Nezamuddin， “The Renewable Energy Policy Paradox，” Renewable & Sustainable Energy Reviews， vol.82， 2018， pp.1～5;馬麗梅、史丹、裴慶冰：《中國能源低碳轉(zhuǎn)型（2015-2050）：可再生能源發(fā)展與可行路徑》，《中國人口·資源與環(huán)境》2018年第2期。開發(fā)利用可再生能源受限于技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)水平，目前缺乏合適的儲(chǔ)存技術(shù)，難以克服可再生能源發(fā)電間歇性問題，導(dǎo)致電力難以入網(wǎng);且初期高額的成本使發(fā)展中國家缺乏投資可再生能源的動(dòng)力。N. Apergis， J.E. Payne， K. Menyah and Y. Wolde-Rufael， “On the Causal Dynamics between Emissions， Nuclear Energy， Renewable Energy， and Economic growth，” Ecological Economics， vol.69， no.11， 2010， pp.2255～2260.這導(dǎo)致可再生能源消費(fèi)在短期對(duì)經(jīng)濟(jì)增長具有負(fù)效應(yīng)。A. Sinha， M. Shahbaz and D. Balsalobre， “Exploring the Relationship between Energy Usage Segregation and Environmental Degradation in N-11 Countries，” Journal of Cleaner Production， vol.168， 2017， pp.1217～1229.因此，由于技術(shù)與資本的巨大差別，發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家的能源結(jié)構(gòu)不一樣，其可再生能源使用情況也不盡相同。為了反映這一影響，本文選擇可再生能源使用率代表能源結(jié)構(gòu)。圖2a和圖2b分別展示了主要發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家可再生能源使用率曲線（即可再生能源占總能源消費(fèi)的比率，簡記為REC）。

在此期間的前一個(gè)階段，發(fā)展中國家可再生能源使用率整體上處在高位，但到了樣本期間卻呈現(xiàn)明顯的下滑趨勢(shì)。其中，印度、印度尼西亞、中國和土耳其下降趨勢(shì)顯著，類似于U型曲線的左半段。俄羅斯一直保持較低的可再生能源使用率，這可能是因?yàn)槎砹_斯化石能源儲(chǔ)備豐裕，且其重工業(yè)發(fā)展過多依賴化石能源，缺乏開發(fā)利用可再生能源的動(dòng)力。巴西是世界上水電資源和生物能源最充沛的國家之一，因此其可再生能源使用率一直比較高，達(dá)到全國能源需求總量的一半左右。除加拿大外，在樣本期間，發(fā)達(dá)國家初期可再生能源使用率均在10%以內(nèi)，遠(yuǎn)低于發(fā)展中國家。但發(fā)達(dá)國家可再生能源使用率保持上升趨勢(shì)，尤其是德國和英國的可再生能源使用率在樣本期間內(nèi)分別增長了6倍和10倍。這種變化趨勢(shì)類似于U型曲線的右半段。韓國作為樣本中唯一在二戰(zhàn)后來自發(fā)展中國家的發(fā)達(dá)國家，十分具有代表性，其可再生能源使用率先下降后上升，說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展促使韓國具備充足的資本和有效的技術(shù)增加可再生能源消費(fèi)量。

可以推斷，可再生能源使用率在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中很可能像韓國一樣呈現(xiàn)出U型曲線特征，即先降低后增加，這與EKC的倒U型特征剛好相反。這一過程是合理的，因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì)發(fā)展水平很低時(shí)，許多落后國家的天然水能（如小型水電）和生物能源（如秸稈、木頭、甲烷、乙醇等）就可以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。隨著工業(yè)化和城市化水平的提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)化石能源的需求迅速增加，導(dǎo)致可再生能源利用率下降。在這一發(fā)展階段，新型可再生能源（如大型水電、大型風(fēng)電和光伏電站生產(chǎn)的能源）生產(chǎn)成本比化石能源高并且具有技術(shù)瓶頸，而傳統(tǒng)可再生能源的生產(chǎn)能力非常有限，導(dǎo)致發(fā)展中國家在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中化石能源占比不斷提高。隨著工業(yè)化進(jìn)程加速，技術(shù)水平逐漸成熟，可再生能源使用率保持長期穩(wěn)定。最后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高以及突破技術(shù)瓶頸以后，可再生能源使用率表現(xiàn)出上升趨勢(shì)。據(jù)此，本文提出第二個(gè)理論假設(shè)。

假設(shè)2：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，可再生能源使用率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間存在先降低后升高的非線性關(guān)系，即U型變化趨勢(shì)。

假設(shè)1和假設(shè)2都成立的情況下，雖然能夠證明可再生能源使用率可以顯著降低人均碳排放以及其隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展而呈現(xiàn)U型曲線的特征，但無法說明可再生能源使用率曲線（REC）與EKC曲線拐點(diǎn)的關(guān)系?；蛘哒fEKC與REC，誰先出現(xiàn)拐點(diǎn)？REC達(dá)到拐點(diǎn)是EKC達(dá)到拐點(diǎn)的影響因素嗎？據(jù)此，本文提出假設(shè)3。

假設(shè)3：可再生能源使用率先于EKC出現(xiàn)拐點(diǎn)，一國經(jīng)濟(jì)只有在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)以及發(fā)展模式的情況下才能夠使EKC盡快越過拐點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低污染的增長。

如果人均產(chǎn)出增加，促使人們更關(guān)心環(huán)境質(zhì)量，從而促使產(chǎn)業(yè)升級(jí)，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式朝著環(huán)境友好型方向發(fā)展，那么是什么因素導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，或者說什么因素在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型中最重要呢？關(guān)于EKC的傳統(tǒng)文獻(xiàn)，無論是收入視角還是貿(mào)易與對(duì)外投資視角，盡管解釋了EKC的變化結(jié)果，但是未能說明變化的過程，即將其視為一個(gè)黑匣子。O. Ozdemir and S. Ozokcu， “Economic Growth， Energy， and Environmental Kuznets Curve，” Renewable & Sustainable Energy Reviews， vol.72， 2017， pp.639～647.假設(shè)3為這一變化提供了合理的解釋，以可再生能源使用率為代表的能源結(jié)構(gòu)是影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的重要因素，提高可再生能源使用率是環(huán)境友好型發(fā)展模式的重要特征之一。同時(shí)，假設(shè)3具有重要的政策意義。如果一個(gè)國家的可再生能源使用率處于U型曲線的底部，為了盡快越過拐點(diǎn)，制定有利于推廣可再生能源消費(fèi)的政策具有積極意義。

圖2a和圖2b表明，發(fā)展中國家可再生能源使用率的降速逐漸平緩，正在進(jìn)入U(xiǎn)型曲線底部，而發(fā)達(dá)國家可再生能源使用率正在快速提升，已經(jīng)進(jìn)入U(xiǎn)型曲線的右側(cè)。21世紀(jì)可再生能源政策網(wǎng)絡(luò)的報(bào)告表明，REN21， “Renewables 2017 Global Status Report，” http：//www.ren21.net/wp-content/uploads/2017/06/17-8399_GSR_2017_Full_Report_0621_Opt.pdf.可再生能源投資在最近幾年連續(xù)快速增長，發(fā)展中國家的速度快于發(fā)達(dá)國家，印證了圖2a和圖2b的趨勢(shì)。中國最近幾年通過供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，共削減落后煤炭產(chǎn)能多達(dá)6.5億噸，而核能、水能、太陽能及風(fēng)能占全國能源需求的比例卻不斷提高，李克強(qiáng)：《中國第十三屆全國人民代表大會(huì)政府工作報(bào)告》，中國人大網(wǎng)，http：//www.npc.gov.cn/npc/xinwen/2018-03/23/content_2052583.htm.使中國的能源利用結(jié)構(gòu)也開始呈現(xiàn)出類似于韓國的情況。

三、模型與方法

本文參考Bilgili等的方法，F(xiàn). Bilgili， E. Kocak and U. Bulut， “The Dynamic Impact of Renewable Energy Consumption on CO2 Emissions： A Revisited Environmental Kuznets Curve Approach，” Renewable & Sustainable Energy Reviews， vol.54， 2016， pp.838～845.采用二次項(xiàng)模型檢驗(yàn)EKC假說，基本方程設(shè)定如式（1）所示：

lnco2，it=β0+β1lnyit+β2（lnyit）2+β3lnREit+εit（1）

其中，co2、y、y2和RE分別表示一國的人均二氧化碳排放量、人均GDP及其平方以及可再生能源使用率（可再生能源消耗占總能源消耗的百分比），取對(duì)數(shù)以消除或弱化異方差。式（1）中，要檢驗(yàn)EKC假說，就等于檢驗(yàn)β1和β2的符號(hào)及其顯著性。如果β1>0、β2<0，并且顯著，說明人均碳排放量隨著人均GDP增長而增加，但這種趨勢(shì)不是單調(diào)的，當(dāng)人均GDP到達(dá)拐點(diǎn)（-β1/2β2）以后，人均碳排放量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的繼續(xù)提高而降低，即存在EKC。

為了驗(yàn)證假設(shè)2，我們用式（2）來表達(dá)可再生能源使用率與人均GDP及其平方項(xiàng)之間的關(guān)系：

lnREit=γ0+γ1lnyit+γ2（lnyit）2+εit（2）

在式（2）中，要檢驗(yàn)可再生能源利用率與人均GDP是否存在U型關(guān)系，就等于檢驗(yàn)γ1和γ2的符號(hào)及其顯著性。如果γ1<0、γ2>0，并且顯著，則二者之間存在U型關(guān)系，假設(shè)2成立。同時(shí)，如果-β1/2β2>-γ1/2γ2，則假設(shè)3成立，可再生能源使用率曲線（REC）拐點(diǎn)的出現(xiàn)早于EKC。

考慮到式（1）和式（2）所包含變量存在明顯的內(nèi)生性問題，我們采用面板協(xié)整方法（FMOLS和DOLS）對(duì)影響碳排放和可再生能源利用率的變量系數(shù)進(jìn)行估計(jì)。協(xié)整回歸之前需要對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行單位根檢驗(yàn)和協(xié)整檢驗(yàn)。面板單位根檢驗(yàn)方法眾多，主要包含兩大類：相同根假設(shè)下的單位根檢驗(yàn)，如LLC檢驗(yàn)、Breitung檢驗(yàn)、Hadri檢驗(yàn);不同根假設(shè)下的單位根檢驗(yàn)，如IPS檢驗(yàn)、Fisher-ADF檢驗(yàn)、Fisher-PP檢驗(yàn)。本文分別做了LLC、IPS和Fisher-ADF檢驗(yàn)。LLC面板單位根檢驗(yàn)如方程（3）所示：

Δyit=δyit-1+pL=1θLΔyit-L+αmdmt+εit（3）

其中，Δ、dm和αm分別表示一階差分過程、確定變量的向量以及相對(duì)應(yīng)的向量系數(shù)，m=1，2，3。虛擬變量設(shè)置如下：d1t=，d2t={1}，d3t={1，t}。原假設(shè)為δ=0，備擇假設(shè)是δ<0。如果結(jié)果拒絕原假設(shè)，則表明面板是平穩(wěn)的。LLC檢驗(yàn)中所設(shè)定的參數(shù)δ是同質(zhì)的，而在IPS方法中假設(shè)δ具有異質(zhì)性，如方程（4）：

Δyit=δiyit-1+pL=1θLΔyit-L+αmdmt+εit（4）

式（3）與式（4）之間的唯一區(qū)別在于參數(shù)δ的可變性。雖然對(duì)所有的i原假設(shè)依然是δ=0，但備擇假設(shè)變?yōu)橹辽儆幸粋€(gè)i的δ<0，原假設(shè)被拒絕則證明面板平穩(wěn)。Fisher-ADF檢驗(yàn)是非參數(shù)方法，將每個(gè)橫截面單位根測(cè)試的p值結(jié)合在一起，整體服從自由度為2n的χ2分布，如式（5）所示：

λ=-2ni=1ln（pi）～χ2（2n）（5）

其中，n代表面板中國家的個(gè)數(shù)。Bilgili等認(rèn)為Fisher-ADF檢驗(yàn)具有在個(gè)體ADF中不依賴滯后長度的優(yōu)勢(shì)。

確定協(xié)整關(guān)系之后，利用面板完全修正最小二乘法（FMOLS）和動(dòng)態(tài)最小二乘法（DOLS）估計(jì)解釋變量的系數(shù)。C. Kao and M.H.Chiang， “On the Estimation and Inference of a Cointegrated Regression in Panel Data，” Advance Econometric， vol.15， 2000， pp.109～141;P. Pedroni， “Panel Cointegration： Asymptotic and Finite Sample Properties of Pooled Time Series Tests with an Application to the PPP Hypothesis，” Economic Theory， vol.20， no.3， 2004， pp.597～625.這兩種方法適用于估計(jì)長期協(xié)整關(guān)系。FMOLS估計(jì)法對(duì)小樣本中的參數(shù)進(jìn)行一致性估計(jì)，并控制了回歸中可能存在的內(nèi)生性和序列相關(guān)性，其原理如式（6）所示：

四、實(shí)證結(jié)果與穩(wěn)健性檢驗(yàn)

1. 樣本描述性統(tǒng)計(jì)與相關(guān)性分析

本文樣本包括全球主要新興經(jīng)濟(jì)體巴西、俄羅斯、印度、中國、南非、土耳其與印度尼西亞，以及主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體德國、法國、英國、意大利、西班牙、澳大利亞、加拿大、美國、日本和韓國，共17個(gè)國家1990-2014年的面板數(shù)據(jù)。被解釋變量為人均二氧化碳排放量（lnco2）、解釋變量包括人均GDP（lny）及其平方項(xiàng)[（lny）2]以及可再生能源使用率（lnRE）。人均碳排放單位為噸，人均GDP單位是美元。表1列出了17個(gè)樣本國家2014年的人口、碳排放、GDP總和以及全球占比，結(jié)果說明本文的樣本國家十分具有代表性。數(shù)據(jù)均來自世界銀行數(shù)據(jù)庫，采用Eviews 9和MATLAB軟件處理數(shù)據(jù)及繪圖。

2. 單位根與協(xié)整檢驗(yàn)

表3是面板單位根的檢驗(yàn)結(jié)果。六組描述性統(tǒng)計(jì)（LLC、IPS、Fisher-ADF分別取截距、截距和趨勢(shì)兩種情況）的原時(shí)間序列不平穩(wěn)，但經(jīng)一階差分后所有變量均在1%的顯著性水平上平穩(wěn)，因此相關(guān)變量的時(shí)間序列是一階單整的。這表明本文數(shù)據(jù)不適用于OLS回歸分析，應(yīng)考慮分析長期關(guān)系的協(xié)整檢驗(yàn)。表4報(bào)告了面板數(shù)據(jù)的協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果，在截距（Intercept）的條件下，通過Panel PP、Panel ADF、Group PP、Group ADF方法可以獲得穩(wěn)定的協(xié)整結(jié)果，并且在截距與趨勢(shì)（Intercept and trend）共存的情況下依然成立。

3. 協(xié)整估計(jì)結(jié)果

表5是個(gè)體國家及面板總體協(xié)整系數(shù)估計(jì)結(jié)果。對(duì)于面板數(shù)據(jù)估計(jì)值，F(xiàn)MOLS和DOLS是一致且顯著的，lny和（lny）2系數(shù)分別為正和為負(fù)，EKC成立。同時(shí)，lnRE系數(shù)為負(fù)，提高可再生能源使用率有利于降低人均碳排放量。在其他變量保持不變情況下，可再生能源使用率每增加1%，人均碳排放量降低0134%～0.160%。對(duì)于個(gè)體國家而言，EKC的表現(xiàn)形式存在明顯差異。以FMOLS估計(jì)結(jié)果為例，在新興經(jīng)濟(jì)體中，巴西、印度、南非具有顯著的倒U型EKC特征，而俄羅斯、中國和印度尼西亞雖然也表現(xiàn)出相同的特征，但是檢驗(yàn)結(jié)果不顯著。發(fā)達(dá)國家樣本中除意大利外，均存在顯著的EKC。除俄羅斯、韓國和土耳其外，可再生能源使用率的系數(shù)顯著為負(fù)。

表5的估計(jì)結(jié)果表明，EKC是否存在與人均GDP水平并無必然聯(lián)系。EKC在相對(duì)高收入國家和低收入國家均存在，這些國家人均GDP（美元）由低到高分別為：印度（1646）、南非（7571）、巴西（11866）、韓國（24323）、西班牙（29496）、英國（40908）、法國（41431）、德國（45022）、日本（46484）、加拿大（50221）、澳大利亞（54293）。不存在顯著倒U型EKC的國家中，人均GDP分別為印度尼西亞（3692）、中國（6108）、俄羅斯（11680）、土耳其（13312）、意大利（33615）、美國（50881）。存在EKC的國家中，根據(jù)式（1）計(jì)算拐點(diǎn)位置（-β1/2β2），由低到高依次為：印度（6.65）、南非（875）、法國（9.0）、韓國（9.74）、德國（10.26）、西班牙（1036）、加拿大（10.42）、澳大利亞（10.51）、巴西（10.57）、日本（10.57）、英國（10.79）。發(fā)展中國家拐點(diǎn)值均小于發(fā)達(dá)國家，即是說發(fā)展中國家在較低的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平就能達(dá)到EKC拐點(diǎn)，其與人均GDP絕對(duì)值之間的關(guān)系存在著明顯的國家差異，假設(shè)1成立。這種情況意味著通過國際交流等方式，發(fā)展中國家能夠從發(fā)達(dá)國家獲取更有效率的能源利用技術(shù)，本文稱之為“學(xué)習(xí)效應(yīng)”。

根據(jù)前文第二節(jié)分析可知，可再生能源使用率在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中呈現(xiàn)非線性的變化趨勢(shì)，并在圖2a和圖2b中得到初步驗(yàn)證。為了進(jìn)一步證實(shí)假設(shè)2，我們把lnRE作為被解釋變量，lny及其平方項(xiàng)作為解釋變量進(jìn)行協(xié)整回歸，結(jié)果如表6所示。FMOLS與DOLS的面板估計(jì)結(jié)果一致，表明可再生能源使用率與人均GDP之間存在顯著的U型曲線關(guān)系，即假設(shè)2成立。個(gè)體回歸結(jié)果表現(xiàn)出較大的差異性，新興經(jīng)濟(jì)體中僅南非與土耳其具有顯著的U型曲線，俄羅斯與印度甚至存在倒U型關(guān)系;而發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體中法國、美國、加拿大、日本、韓國、澳大利亞均具有顯著的REC。在具有顯著REC特征的國家中，根據(jù)公式-γ1/2γ2計(jì)算拐點(diǎn)值分別為：南非（8.82）、韓國（9.40）、土耳其（9.86）、美國（10.14）、加拿大（10.20）、法國（10.29）、日本（1043）、澳大利亞（10.44）。另外，盡管西班牙、德國、英國、意大利和印尼U型曲線不顯著，但也表現(xiàn)出U型趨勢(shì)，拐點(diǎn)值分別為9.58、9.75、9.87、9.72、3.58。巴西、俄羅斯、印度和中國的回歸結(jié)果與我們的假設(shè)不一致。對(duì)巴西和俄國來說，可能是因?yàn)樗麄兲厥獾哪茉唇Y(jié)構(gòu)所造成的。印度缺乏有效的現(xiàn)代能源基礎(chǔ)設(shè)施，因此不得不大量使用初級(jí)的可再生能源。對(duì)中國來說，可能是由于該樣本期間經(jīng)濟(jì)增長速度過快，對(duì)化石能源需求過多的原因所造成的。就總體而言，可再生能源使用率與人均GDP之間確實(shí)存在著顯著的U型關(guān)系。

表5和表6分別證實(shí)了理論假設(shè)1和假設(shè)2。EKC與絕對(duì)收入水平無關(guān)，同時(shí)出現(xiàn)在發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家。因?yàn)閷W(xué)習(xí)效應(yīng)的作用，一些發(fā)展中國家在相對(duì)較低的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下就達(dá)到了EKC拐點(diǎn)?？稍偕茉词褂寐孰S經(jīng)濟(jì)發(fā)展而呈U型變化趨勢(shì)，這一趨勢(shì)盡管在一些個(gè)體樣本國家中并不顯著，但是在多數(shù)國家，特別是一些發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體和總體樣本中是非常顯著的。

圖3把代表性國家按2014年人均GDP由低到高依次排列作為橫坐標(biāo)，以EKC拐點(diǎn)值和REC拐點(diǎn)值作為縱坐標(biāo)，發(fā)現(xiàn)拐點(diǎn)值隨收入的增加而上升，即發(fā)展中國家因?yàn)閷W(xué)習(xí)效應(yīng)在較低的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平就到達(dá)拐點(diǎn)。同時(shí)，REC拐點(diǎn)值低于EKC拐點(diǎn)值，表明可再生能源使用率/能源結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變之后，人均碳排放才迎來拐點(diǎn)，與假設(shè)3十分吻合。兩個(gè)拐點(diǎn)值之間的差距非常小，說明REC到達(dá)拐點(diǎn)時(shí)，一國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平已經(jīng)進(jìn)入EKC曲線中的結(jié)構(gòu)效應(yīng)階段，隨后很快到達(dá)拐點(diǎn)。假設(shè)3具有極強(qiáng)的政策含義，為使碳排放盡快越過拐點(diǎn)，首先應(yīng)該調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，積極推廣可再生能源。同時(shí)，推廣可再生能源的政策應(yīng)與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)，尤其對(duì)于發(fā)展中國家，過早轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)會(huì)適得其反。由圖2a知目前主要發(fā)展中國家的可再生能源使用率已經(jīng)進(jìn)入U(xiǎn)型底部，恰當(dāng)?shù)恼吣軌蛟诮档吞寂欧诺耐瑫r(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

圖4列出了典型國家EKC和REC之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系曲線圖，多數(shù)國家的REC拐點(diǎn)都出現(xiàn)在EKC之前。雖然南非的REC拐點(diǎn)在EKC拐點(diǎn)之后出現(xiàn)，但差距很小，僅為0.07——按照正常的經(jīng)濟(jì)增長速度僅相差1到2年，因此能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是影響EKC拐點(diǎn)的重要因素的結(jié)論依然成立。法國是全球核能利用率最高的國家，不僅可以通過可再生能源來降低碳排放，而更重要的是通過核能來降低碳排放，因此不難理解其EKC拐點(diǎn)值領(lǐng)先REC出現(xiàn)。對(duì)中國而言，樣本期間內(nèi)EKC和REC的變化趨勢(shì)具有“N”型特征，如果截取lny值大于6.5的部分，則二者分別表現(xiàn)出顯著的倒U型和U型趨勢(shì)，并且REC恰好到達(dá)拐點(diǎn)值，也就是說，中國正處于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。如果本文對(duì)其余國家的估計(jì)結(jié)果成立，REC拐點(diǎn)領(lǐng)先EKC五到十年出現(xiàn)，那么中國的碳排放拐點(diǎn)將在2025年左右出現(xiàn)，與相關(guān)的預(yù)測(cè)結(jié)果相吻合。趙忠秀、王苒、Hinrich Voss、閆云鳳：《基于經(jīng)典環(huán)境庫茲涅茨模型的中國碳排放拐點(diǎn)預(yù)測(cè)》，《財(cái)貿(mào)經(jīng)濟(jì)》2013年第10期;林伯強(qiáng)、李江龍：《環(huán)境治理約束下的中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變——基于煤炭和二氧化碳峰值的分析》，《中國社會(huì)科學(xué)》2015年第9期。

4. 穩(wěn)健性檢驗(yàn)

我們利用世界銀行劃分的6大經(jīng)濟(jì)地理區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)健性檢驗(yàn)，表7和表8限于篇幅，正文未列出表7和表8，可向作者索取。分別是對(duì)EKC和REC的檢驗(yàn)結(jié)果。選取這6大區(qū)域的原因在于其良好的可區(qū)分性，北美與歐洲（與世界銀行數(shù)據(jù)庫相對(duì)應(yīng)，僅包含歐洲的高收入國家）集中了主要的發(fā)達(dá)國家;中亞（對(duì)應(yīng)于中亞與歐洲中去除高收入國家的樣本）、拉美、南亞、非洲（撒哈拉以南非洲）則基本都是中低收入國家。北美、歐洲、中亞、拉美、南亞和非洲子區(qū)域及面板數(shù)據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果均具有顯著的EKC，而且EKC的拐點(diǎn)值，發(fā)達(dá)區(qū)域遠(yuǎn)高于欠發(fā)展區(qū)域，依次為歐洲、北美、拉美、中亞、南亞和非洲。同樣，提高可再生能源使用率，有利于降低人均碳排放。表8的面板協(xié)整系數(shù)估計(jì)結(jié)果再次證實(shí)了REC拐點(diǎn)值（7.74）先于EKC出現(xiàn)的事實(shí)，但區(qū)域子樣本檢驗(yàn)結(jié)果具有較大的異質(zhì)性，北美、歐洲、中亞和拉美四個(gè)區(qū)域存在顯著U型曲線，北美和歐洲由發(fā)達(dá)國家組成，因此估計(jì)結(jié)果最顯著。中亞和拉美以及南亞和非洲均屬于欠發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，但前兩者具有顯著的U型特征而后兩者不明顯，可以解釋的理由包括：第一，中亞和拉美國家多屬于中等收入經(jīng)濟(jì)體，而南亞和非洲更多屬于低收入經(jīng)濟(jì)體，正處于曲線的左半段;第二，拉美與北美，中亞與歐洲在地理上更接近，有利于技術(shù)傳播，有比較明顯的學(xué)習(xí)效應(yīng)。

五、結(jié)論與政策建議

本文結(jié)合十九大對(duì)于生態(tài)環(huán)境建設(shè)尤其是減排的最新精神，選取1990-2014年17個(gè)國家以及全球6大經(jīng)濟(jì)地理區(qū)域的數(shù)據(jù)，利用動(dòng)態(tài)面板協(xié)整模型（FMOLS和DOLS），從可再生能源利用的新視角，重新探究了環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）假說，并著重考察了可再生能源使用率與二氧化碳環(huán)境庫茲涅茨曲線拐點(diǎn)值之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。本文證實(shí)了二氧化碳環(huán)境庫茲涅茨曲線假說，并得出如下主要結(jié)論：（1）發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家的EKC具有不同特征，前者在遠(yuǎn)低于后者經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平（用人均GDP衡量）時(shí)就出現(xiàn)EKC拐點(diǎn)，說明EKC拐點(diǎn)與人均GDP絕對(duì)水平無關(guān);（2）在一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，可再生能源使用率變化趨勢(shì)具有U型曲線特征;（3）可再生能源使用率曲線（REC）先于EKC到達(dá)拐點(diǎn)。

本文研究為環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）的存在性提供了新的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，對(duì)可再生能源消費(fèi)與碳排放拐點(diǎn)之間動(dòng)態(tài)關(guān)系的有益探索，則分析和驗(yàn)證了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)對(duì)一國減少碳排放的重要性。引申出的政策含義也是非常明顯的：引導(dǎo)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)由化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)變，有助于一個(gè)經(jīng)濟(jì)體盡快越過碳排放拐點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)減排。這為發(fā)展中國家優(yōu)化能源政策提供了方向。進(jìn)一步，就可再生能源發(fā)展，具體可從如下幾方面發(fā)力：（1）不同國家應(yīng)采取不同的可再生能源發(fā)展策略，國家之間，尤其是發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家之間具有顯著的差異，如果在可再生能源使用率尚未到達(dá)U型曲線谷底就強(qiáng)制推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，可能會(huì)對(duì)一國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來巨大的負(fù)效應(yīng)，因此需結(jié)合本國的資源稟賦與技術(shù)稟賦，發(fā)展具有比較優(yōu)勢(shì)的可再生能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。（2）發(fā)展中國家應(yīng)放開可再生能源領(lǐng)域，吸引發(fā)達(dá)國家投資，并大力向其學(xué)習(xí)先進(jìn)的能源開發(fā)利用技術(shù)，提高行業(yè)水平。同時(shí)，為盡快達(dá)到全球減排目標(biāo)，發(fā)達(dá)國家應(yīng)積極向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移先進(jìn)的能源技術(shù)，達(dá)到共贏的目的。（3）存在EKC的高收入國家和低收入國家，可以通過中短期和長期政策增加可再生能源的生產(chǎn)和利用。譬如為可再生能源開發(fā)提供補(bǔ)貼，推動(dòng)可再生能源的快速發(fā)展?？稍偕茉吹拈_發(fā)以及技術(shù)升級(jí)初期所需投資額巨大，但對(duì)社會(huì)整體具有明顯的正外部性，政府提供合理的補(bǔ)貼符合經(jīng)濟(jì)效率。具體到中國，作為中等收入國家，雖然樣本期間EKC特征不顯著，但是已經(jīng)出現(xiàn)了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)，說明經(jīng)濟(jì)調(diào)整的效果已經(jīng)初步顯現(xiàn)。為了達(dá)到節(jié)能減排與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的最終目標(biāo)任務(wù)，應(yīng)該繼續(xù)加大力度實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，努力開發(fā)利用可再生能源。

作者單位：重慶大學(xué)經(jīng)濟(jì)與工商管理學(xué)院

責(zé)任編輯：牛澤東