技術(shù)進步對CO2排放的庫茲涅茨效應(yīng)分析

向其鳳 武壯

摘要：文章以STIRPAT模型為理論基礎(chǔ)，使用1995～2019年中國30個省、市、自治區(qū)（香港、澳門、臺灣和西藏數(shù)據(jù)缺失）的面板數(shù)據(jù)分析技術(shù)進步對CO2排放的影響。實證結(jié)果表明，技術(shù)進步與人均CO2排放之間不存在庫茲涅茨效應(yīng)，而是顯現(xiàn)U型關(guān)系，這主要由技術(shù)進步的類型、技術(shù)進步的構(gòu)成和人口因素導(dǎo)致。最后，提出了相應(yīng)的對策建議。

關(guān)鍵詞：技術(shù)進步;CO2排放;面板回歸

一、引言

全球的氣候?qū)W家普遍認為全球氣候正在變暖，且主要原因來自于人類活動。解決全球氣候變暖的主要措施是降低大氣中的溫室氣體排放，其中最主要的是減少CO2的排放量。據(jù)國際能源署公布的數(shù)據(jù)，中國在2006年燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量已經(jīng)超過美國，成為全球排放量最大的國家。在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二○三五年遠景目標(biāo)的建議》中，我國提出，將在2035年廣泛形成綠色生產(chǎn)生活方式，碳排放達峰后穩(wěn)中有降，生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)，美麗中國建設(shè)目標(biāo)基本實現(xiàn)。在中國經(jīng)濟由高速增長轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量增長的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變期，低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的基本遵循和最佳發(fā)展模式，降低CO2排放水平的主要措施之一就是推動技術(shù)進步和技術(shù)革新。

目前關(guān)于技術(shù)進步對于CO2排放的影響方式主要分為三類。一部分學(xué)者認為，技術(shù)進步會使得企業(yè)能源消耗量增多，從而增加碳排放。主要表現(xiàn)為兩個方面：一個方面，技術(shù)的進步使得企業(yè)管理水平得到提升，不僅擴大了已有企業(yè)的規(guī)模，同時也將吸引更多新企業(yè)進入市場，使得整個產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，從而造成了更多的能源消耗量。另一方面，一些企業(yè)為追求自身的經(jīng)濟效益，不惜發(fā)展骯臟的新技術(shù)（Acemoglu等，2009）來提高產(chǎn)出、降低成本，由此，也會造成過度的能源消耗和CO2排放。陳亮等（2020年）研究發(fā)現(xiàn)，總體上的技術(shù)進步對碳減排不一定有效，需要更加注重綠色技術(shù)進步。另一部分學(xué)者認為，技術(shù)進步可以通過提高能源利用效率的方法，減少CO2的排放。即通過能源利用效率技術(shù)的提升、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等方法減少能源消耗需求，促使減排。李凱杰等（2012年）運用向量誤差修正模型說明了技術(shù)進步和碳排放的長期均衡關(guān)系，說明在長期內(nèi)技術(shù)進步對碳排放有抑制作用。James B. Ang（2009年）通過研究中國半個多世紀(jì)的二氧化碳排放量和相關(guān)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，技術(shù)轉(zhuǎn)化和經(jīng)濟總體對別國技術(shù)的吸收能力對二氧化碳排放具有顯著影響，且方向為負。還有一部分學(xué)者認為技術(shù)進步對碳排放的影響可能是存在庫茲涅茨曲線特征的。Selden and Song（1994）、Galeottia and Lanza（2005）認為二氧化碳存在庫茲涅茨曲線。林伯強等（2009）通過研究發(fā)現(xiàn)中國存在理論上的庫茲涅茨曲線，且拐點在2020年出現(xiàn)，但實證預(yù)測表明，拐點到2040年還沒有出現(xiàn)，這主要是因為除了人均收入外，能源強度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等也對二氧化碳排放有顯著影響。許廣月等（2010）將中國分為東部、中部和西部地區(qū)進行研究，研究發(fā)現(xiàn)中國及其東部地區(qū)和中部地區(qū)存在人均碳排放環(huán)境庫茲涅茨曲線，但是西部地區(qū)不存在該曲線。目前關(guān)于碳排放的庫茲涅茨曲線多集中于研究碳排放和人均收入（人均GDP）之間的關(guān)系，而技術(shù)進步對于CO2排放的庫茲涅茨效應(yīng)分析較少。

通過對比不難發(fā)現(xiàn)，這些研究結(jié)論的差異主要是由于各位學(xué)者研究的時間區(qū)間、地域等因素不同導(dǎo)致的。如果將對全國CO2排放的研究時間拓展至2019年，那么在經(jīng)濟新常態(tài)下，技術(shù)進步對CO2排放是否呈現(xiàn)出典型的庫茲涅茨效應(yīng)呢？如果已經(jīng)呈現(xiàn)庫茲涅茨效應(yīng)，那么峰值在何時達到？如果未呈現(xiàn)庫茲涅茨關(guān)系，那么主要原因是什么？

二、理論模型

本文模型構(gòu)建的基礎(chǔ)是Dietz和Rosa（1997）的STIRPAT模型，模型表達式如下所示：

I=aPbAcTdμ（1）

其中，I表示環(huán)境指標(biāo)，P表示人口指標(biāo)，A代表社會財富指標(biāo)，T表示技術(shù)發(fā)展指標(biāo)，a、b、c、d均為常數(shù)，μ表示隨機誤差項。為方便模型的估計，通常將模型寫為如下形式：

lnI=lna+blnP+clnA+dlnT+lnμ （2）

b、c、d表示三種驅(qū)動因素對環(huán)境的影響彈性，即這三種影響因素分別變動1%時，環(huán)境指標(biāo)的變化幅度。該模型僅考慮了這三個驅(qū)動因素對環(huán)境的單向影響，而沒有考慮不同驅(qū)動因素的具體特征?？紤]到技術(shù)進步對于碳排放的雙重影響效應(yīng)，將模型變化為如下所示的含技術(shù)進步二次項的回歸模型：

lnI=lna+blnP+clnA+dT+eT2+u（3）

這里，為了方便解釋技術(shù)進步對環(huán)境影響的二次曲線關(guān)系，技術(shù)進步變量不再取對數(shù)，為隨機項。

三、變量選擇與實證方法

（一）變量選擇

1. 人均CO2排放量

碳排放指在一定時期某一區(qū)域CO2和其他溫室氣體的排放，CO2是最主要的溫室氣體。衡量CO2排放的指標(biāo)有CO2排放強度、人均CO2排放量、累積CO2排放量，人均單位GDP的CO2排放量等指標(biāo)。為建模方便，本文選擇從人口角度考慮的人均CO2排放量作為CO2排放的衡量指標(biāo)。

關(guān)于CO2排放量的測算，目前的學(xué)者較多采用IPCC方法，即根據(jù)不同品種能源消費量和CO2排放因子計算總排放量的方法，計算公式如下：

CO2=■Ei×LCVi×CECi×COFi×■（4）

CO2表示地區(qū)二氧化碳排放總量，Ei表示折標(biāo)準(zhǔn)煤消費量，LEVi表示單位發(fā)熱量，CECi表示單位熱值含碳量COFi，表示碳氧化率，44/12是CO2和C的分子量比率。根據(jù)式（4）計算出CO2排放量以后，除以當(dāng)年年末常住人口數(shù)可得人均CO2排放量。為計算方便，本文選擇主要的八種一次能源計算排放總量，各種能源的排放指標(biāo)如表1所示。各省份的能源消費數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局網(wǎng)站和歷年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

2. 技術(shù)進步

技術(shù)進步是影響地區(qū)CO2排放的重要因素。技術(shù)進步可以從投入、產(chǎn)出和TFP三個角度進行衡量。從投入角度，以R&D投入等作為衡量指標(biāo);從產(chǎn)出角度，以專利申請數(shù)等作為衡量指標(biāo)。TFP從績效角度出發(fā)，測量將生產(chǎn)投入轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)產(chǎn)出的效率，但是效率值的測算多為相對指標(biāo)，對于面板數(shù)據(jù)的構(gòu)造和面板模型的估計會產(chǎn)生不良影響，因此本文將國內(nèi)專利授權(quán)量作為技術(shù)進步的表征指標(biāo)，數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局網(wǎng)站和《中國統(tǒng)計年鑒》。

3. 控制變量

根據(jù)STIRPAT模型，本文還將人均GDP作為財富指標(biāo)引入模型，由于使用的CO2排放指標(biāo)為人均指標(biāo)，實際上已經(jīng)除去了人口密度因素，因此不再引入人口的相關(guān)指標(biāo)作為解釋變量。另外，根據(jù)之前的相關(guān)研究，我們選擇FDI、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)比重）、城鎮(zhèn)化率（城市戶口人數(shù)占比）作為控制變量加入模型（譚飛燕等，2010年;原嫄等，2016年;張騰飛等，2016年），數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局網(wǎng)站和《中國統(tǒng)計年鑒》。

（二）實證方法選擇

本文模型構(gòu)建的基礎(chǔ)是STIRPAT模型，模型表達式經(jīng)過改進后如式（3）所示，加入控制變量以后得到模型如式（5）所示。

lnCO2=β0+β1Teh+β2Teh2+β3Str+β4Urban+β5lnFDI（5）

這里，CO2表示人均二氧化碳排放量，Teh表示地區(qū)的技術(shù)進步水平，Str表示地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，Urban表示城鎮(zhèn)化水平，F(xiàn)DI表示外商直接投資，PGDP表示人均生產(chǎn)總值。面板數(shù)據(jù)同時包含時間和截面兩個維度，因此其具有信息量大、變化性多等特點，相比于一般的截面數(shù)據(jù)，可以更好地識別模型和降低偏差。本文的研究對象為30個省級區(qū)域，利用面板模型可以體現(xiàn)不同省份之間的差別和共性，因此本文擬建立面板回歸模型。

四、實證分析

根據(jù)式（4）計算得到我國的人均CO2排放量及其增長率作圖如圖1所示。

從圖1可以看到，人均CO2排放量在1995～2018年期間總體呈現(xiàn)明顯增長趨勢，從1995年的2.89噸/人增長至2018年的8.67噸/人。其中，1995～2001年為人均CO2排放低水平穩(wěn)定期，2002～2013年期間為人均CO2排放急速增長期，2014～2018年為人均CO2排放高水平穩(wěn)定期。從增長率來看，在2014年以前，除了1998年外的其他年份增長率均為正值，在2004年達到了最高增長率16.56。在2014年以后，人均CO2增長率開始變?yōu)樨撝?，但是變化極小，且在2017年和2018年重新出現(xiàn)遞增之勢。2014年以后中國經(jīng)濟進入“新常態(tài)”， GDP由高速增長轉(zhuǎn)換為中高速增長，中國的“供給側(cè)”改革、生態(tài)環(huán)保等一系列相關(guān)政策的實施抑制了CO2排放。EKC曲線表明，環(huán)境污染程度會隨著經(jīng)濟水平的增長呈現(xiàn)先加重后減緩的倒U趨勢。全國人均CO2排放量出現(xiàn)了先顯著增加后略微下降的非線性趨勢，與EKC曲線不同的是，2017年和2018年人均CO2排放量又重新出現(xiàn)了上漲趨勢。

根據(jù)上文STIRPAT模型分析，人口指標(biāo)和社會財富指標(biāo)對環(huán)境的影響具有一定的穩(wěn)定性和單一性，而技術(shù)進步對于環(huán)境影響則具有多重影響效應(yīng)，為探索技術(shù)進步是否對人均CO2排放存在庫茲涅茨效應(yīng)，本文擬利用1995～2019年我國30個省、市、自治區(qū)（西藏、香港、澳門和臺灣地區(qū)數(shù)據(jù)缺失）的相關(guān)數(shù)據(jù)建立面板回歸模型。本文首先分別建立了混合回歸模型、變截距回歸模型和變系數(shù)回歸模型，通過F檢驗得到結(jié)論應(yīng)當(dāng)建立變截距回歸模型。通過Hausman檢驗，得到的檢驗統(tǒng)計量值為21.95，相伴概率值為0.0012，小于顯著性水平0.05，拒絕建立隨機效應(yīng)模型，認為應(yīng)當(dāng)建立固定效應(yīng)模型。綜上所述，本文擬建立變截距固定效應(yīng)模型，估計結(jié)果如式（6）所示。模型整體的F檢驗統(tǒng)計量為691.13，通過模型整體的顯著性檢驗。模型中各解釋變量t值也均在0.05的顯著性下拒絕參數(shù)為0的原假設(shè)，認為各解釋變量對CO2排放影響顯著。

lnCO2=-3.5781-0.0317Teh+0.0005Teh2

-0.0282lnFDI（6）

從模型結(jié)果來看，技術(shù)進步對人均CO2排放呈現(xiàn)U型影響，而不是典型的EKC曲線的倒U形。這與郭慶賓等（2020年）的研究結(jié)論較為一致，技術(shù)進步對CO2排放回彈效應(yīng)顯著，且呈不斷上升趨勢。在初期，人均CO2排放量隨著技術(shù)的進步而不斷減少，在達到一定限度以后，人均CO2排放出現(xiàn)反彈，反而隨著技術(shù)進步的提升不斷增加。

五、結(jié)論和政策建議

（一）結(jié)論

1. 技術(shù)進步對人均CO2排放回彈效應(yīng)顯著，呈現(xiàn)U形影響，不存在庫茲涅茨效應(yīng)。主要由以下三點原因造成：一是技術(shù)進步的類型。在技術(shù)進步的初期，技術(shù)進步主要體現(xiàn)在資源整合、管理水平提升等方面，效率的提升使得在達到原有產(chǎn)出水平的同等條件下，會產(chǎn)生較少的人均CO2排放量。而在技術(shù)進步的后期，為了進一步實現(xiàn)經(jīng)濟高速增長，技術(shù)進步中“骯臟的技術(shù)”弊端顯露，這部分技術(shù)通過犧牲環(huán)境來實現(xiàn)經(jīng)濟增長，造成更多的CO2排放。二是技術(shù)進步的構(gòu)成。技術(shù)進步可以分為自主研發(fā)技術(shù)和引進技術(shù)兩部分，引進技術(shù)中包含相當(dāng)一部分發(fā)達國家轉(zhuǎn)移或淘汰的高污染技術(shù)，使得人均CO2排放量增加。三是技術(shù)進步與人口的關(guān)系。當(dāng)產(chǎn)品創(chuàng)新的速度相對較快時，人口增長率逐漸下降（豆建春等，2015），擁有較高技術(shù)水平的地區(qū)往往伴隨著較低的生育率。兩者的反向變動關(guān)系，也是呈現(xiàn)U形關(guān)系的一個重要因素。

2. 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平、外資水平和財富水平對人均CO2排放具有顯著影響。人均CO2排放量隨著第二產(chǎn)業(yè)相對于第三產(chǎn)業(yè)比例的提升而增加。第二產(chǎn)業(yè)為高能耗部門，其比重的提升勢必會造成更多的能源消耗，從而使得CO2排放量增加。人均CO2排放量會隨著城鎮(zhèn)化率的提升而增加。城鎮(zhèn)化率的表現(xiàn)為農(nóng)村居民轉(zhuǎn)換為城市居民，人均消費水平將顯著提高，人們對于住房取暖等基礎(chǔ)設(shè)施的需求增加，會造成更多的CO2排放。雖然人口的聚集在一定程度上可以提高資源的利用效率，但是由于我國人口基數(shù)大，從全國來看，人口聚集產(chǎn)生的節(jié)能效應(yīng)并不明顯。國外直接投資對人均CO2排放量的效應(yīng)為負，這主要是通過技術(shù)溢出實現(xiàn)的，但是影響強度并不高，國外直接投資每提高1%，人均二氧化碳排放量平均下降0.0282%。人均GDP作為人民財富水平的表征變量，每提高1%，人均二氧化碳排放量平均提高0.4601%，經(jīng)濟水平的提高需要更高的能源投入，會造成更多的CO2排放。

（二）政策建議

1. 技術(shù)進步對人均CO2排放并不存在庫茲涅茨效應(yīng)，而是呈現(xiàn)U形曲線。為了抑制回彈效應(yīng)，促進技術(shù)進步的CO2減排作用，首先，需要加大低碳綠色技術(shù)的研發(fā)強度。我國各地區(qū)的技術(shù)水平雖然在不斷提升，但是清潔技術(shù)的比重不足。現(xiàn)階段，擁有清潔技術(shù)的企業(yè)生產(chǎn)面臨更高的成本投入，應(yīng)給予這些企業(yè)相應(yīng)的政策支持和資金扶持。其次，不能過多依靠引進技術(shù)，要加強自主技術(shù)的研發(fā)。目前，引進的技術(shù)較多集中在加工業(yè)和制造業(yè)行業(yè)，這些技術(shù)為降低成本提高收益多是高能耗高污染的，因此應(yīng)加強相關(guān)方面的自主技術(shù)研發(fā)，注重效益和低碳的同步發(fā)展。最后，在推動經(jīng)濟和可以發(fā)展的同時，需要并重相應(yīng)的人才人口政策。

2. 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高第三產(chǎn)業(yè)比重。中國工業(yè)具有高能耗和高排放的顯著特征，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，要根據(jù)供給側(cè)改革的內(nèi)容，縮小鋼鐵、煤炭、水泥、玻璃等產(chǎn)能過剩產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，加快推進科技體制改革，促進高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加快生態(tài)文明體制改革，為綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供動力。

3. 堅持改革開放，提高外資質(zhì)量。當(dāng)前我國外商直接投資的主要方向在于加工業(yè)和制造業(yè)等高污染高排放產(chǎn)業(yè)方向，因此在引進外商投資的過程中，需要篩選出綠色外資和先進外資。在外資引進過程中，要將環(huán)保因素和技術(shù)水平因素納入考慮范圍之內(nèi)，對于優(yōu)質(zhì)企業(yè)給予政策支持。除此以外，注意提升外資的技術(shù)溢出效應(yīng)，加強本土企業(yè)與外資企業(yè)的交流合作。

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（作者單位：向其鳳，云南財經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計與數(shù)學(xué)學(xué)院;武壯，首都經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)統(tǒng)計學(xué)院）