中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率時空演化特征及影響因素

米 瑩， 藺雪芹， 王 岱， 崔惟佳

(1.首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院， 北京 100048； 2.中國科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所， 北京 100101)

我國工業(yè)部門碳排放占碳排放總量的80%以上[1]，解決工業(yè)部門節(jié)能減排問題是實(shí)現(xiàn)我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵。當(dāng)前我國仍處于工業(yè)化深入發(fā)展的階段，傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)所占比重依然很高，推動綠色技術(shù)變革，提高工業(yè)碳排放效率是控制工業(yè)碳排放增加的有效途徑。東部沿海地區(qū)是我國工業(yè)發(fā)展的重要集聚地，據(jù)統(tǒng)計(jì)東部沿海地區(qū)規(guī)模以上工業(yè)產(chǎn)值占全國規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值的60%以上，龐大的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模伴隨資源能源的大量消耗。東部沿海地區(qū)工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和低碳發(fā)展是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵，對推動全國工業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展具有重要的引領(lǐng)作用。

關(guān)于工業(yè)碳排放效率的研究主要包括以下幾個方面。①工業(yè)碳排放效率評估方法。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)是效率研究中常用的方法，但傳統(tǒng)DEA模型在含有非期望產(chǎn)出效率評價中體現(xiàn)出其局限性，一些學(xué)者通過超效率(SBM)模型[2]、信息熵改進(jìn)的環(huán)境DEA交叉模型[3]、非徑向方向距離函數(shù)[4]等解決包含非期望產(chǎn)出的問題。②不同尺度的工業(yè)碳排放效率測算分析。這類研究多從全國和省級尺度對工業(yè)碳排放效率進(jìn)行分析[5-8]，學(xué)者們對城市群內(nèi)部的碳排放效率也較為關(guān)注[9-11]。③工業(yè)行業(yè)的碳排放效率分析。學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)集中在污染密集型行業(yè)[12]，如鋼鐵行業(yè)[13]、有色金屬行業(yè)[14]、化工[15]、煤炭生產(chǎn)[16]等。④工業(yè)碳排放效率的影響因素研究。包括出口貿(mào)易[17]、外商直接投資[18]、產(chǎn)業(yè)集聚[19]、國有化水平、技術(shù)進(jìn)步[20]、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[21]對工業(yè)碳排放效率的影響。

可以看出，目前對于工業(yè)碳排放效率已有較為全面系統(tǒng)的研究，但是囿于數(shù)據(jù)可獲性，基于地理學(xué)視角對于工業(yè)碳排放效率的研究主要集中在全國、省(區(qū))尺度，城市尺度的研究相對較少；影響因素的研究主要考慮人均GDP、城鎮(zhèn)化、對外開放等區(qū)域發(fā)展條件對工業(yè)碳排放效率的影響，對于工業(yè)發(fā)展自身特征性因素考慮較少。本文采用包含非期望產(chǎn)出的方向距離函數(shù)模型結(jié)合DEA窗口分析，構(gòu)建城市工業(yè)碳排放效率測度模型，測度分析了2003—2019年東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率的時空演化特征，并基于面板Tobit模型分析了東部沿海地區(qū)及其北部、中部和南部工業(yè)碳排放效率的主要影響因素。研究可為推動?xùn)|部沿海地區(qū)工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 工業(yè)碳排放效率測度模型

1.1.1包含非期望產(chǎn)出的方向距離函數(shù)

假設(shè)有N個城市，把每個城市看作工業(yè)生產(chǎn)單元DMUn(n=1，2，…，N)，每個城市利用資本(K)、勞動力(L)、能源(E)作為投入進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，即產(chǎn)生期望產(chǎn)出工業(yè)總產(chǎn)值(GIO)，同時產(chǎn)生工業(yè)二氧化碳(IC)。T={(K,E,L,GIO,IC)：(K,E,L)product(GIO,IC)}。

D(K,E,L,IO,IC;g)=sup{(WTβ:(K,E,L,IO,IC)+g·dia(β))}∈T

(1)

其中β=(βK,βL,βE,βIO,βIC)T為松弛向量，表示各要素可以增加或減小的比例 ，dia表示對角矩陣，WT=(wK,wL,wE,wIO,wIC)表示各輸入和輸出要素的權(quán)重向量，WT根據(jù)已有研究[22]進(jìn)行賦值，WT=(1/9，1/9，1/9，1/3，1/3)。

D(K,L,E,GIO,IC;g)=Max(wKβK+

wLβL+wEβE+wIOβIO+wICβIC)

(2)

Zn≥0,n=1,2,3,…,N

βK,βL,βE,βIO,βIC≥0

1.1.2DEA窗口分析

為避免由于時間跨度導(dǎo)致前沿面與決策單元相差較遠(yuǎn)產(chǎn)生的效率較小的可能，本文基于窗口分析和方向距離函數(shù)進(jìn)行碳排放效率的測算。窗口分析是基于平均原則，進(jìn)行一系列的疊加分析，是處理面板數(shù)據(jù)常用的方法。通過將不同時期的決策單元(DMU)視為單獨(dú)的個體進(jìn)行效率評價，既能對同一決策單元不同時間的效率進(jìn)行比較，也能對不同決策單元相同時期的效率進(jìn)行比較，較為準(zhǔn)確地評估決策單元的動態(tài)效應(yīng)。窗口DEA是將每個DMU在各個時期內(nèi)的數(shù)據(jù)看做一個相對獨(dú)立的“DMU”，假設(shè)共有n個DMU，p個時期，則“DMU”的總數(shù)為n×p。在窗口分析框架中，特定城市在特定時期的表現(xiàn)可以與同時期其他城市的表現(xiàn)以及該城市不同時期的表現(xiàn)進(jìn)行橫縱向?qū)Ρ?，通過控制窗口的寬度來保持?jǐn)?shù)據(jù)的穩(wěn)定性，避免因時間跨度過長，數(shù)據(jù)差異性大造成的效率結(jié)果異常的問題。本文參考以往研究[23]將窗口寬度設(shè)置為3，即3年為一個窗口期，來探討東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率。

1.1.3工業(yè)碳排放效率測度指標(biāo)體系

根據(jù)已有研究[24-25]，結(jié)合區(qū)域工業(yè)發(fā)展特征，本文從資本投入、勞動力投入、能源投入、期望產(chǎn)出、非期望產(chǎn)出5個方面構(gòu)建工業(yè)碳排放效率測度的投入產(chǎn)出指標(biāo)體系。采用城市工業(yè)固定資產(chǎn)表征工業(yè)資本投入，工業(yè)從業(yè)人員數(shù)量表征勞動力投入，工業(yè)終端能源消耗量表征能源投入，工業(yè)總產(chǎn)值作為期望產(chǎn)出，工業(yè)CO2排放量作為非期望產(chǎn)出。

碳排放核算方法主要有：排放因子法、質(zhì)量平衡法和實(shí)測法，其中城市尺度碳排放估算方法以排放因子法為主[26]。IPCC理論方法在燃料分類上更為細(xì)致，得到研究學(xué)者的使用[27-28]，因此本文采用IPCC方法對工業(yè)終端能源產(chǎn)生的碳排放進(jìn)行核算。城市工業(yè)碳排放主要來源于工業(yè)電力碳排放和工業(yè)化石燃料燃燒碳排放。

Ec=Ecj+Ece

(3)

式中，Ec為城市c的總碳排放量。Ecj為城市c工業(yè)化石燃料燃燒碳排放量，Ece為城市c工業(yè)電力碳排放量。

由于城市尺度化石燃料消耗數(shù)據(jù)缺失，本文借鑒以往研究學(xué)者對我國城市尺度工業(yè)碳排放量核算處理方法，構(gòu)建了城市所在省(市)的碳排放系數(shù)[29]，測度工業(yè)化石燃料燃燒碳排放。城市工業(yè)碳排放核算方法具體如下：

Eci=Fci×TIOc

(4)

(5)

式中Fci為城市c所在i省(市)的化石燃料碳排放系數(shù)，TIOc為c城市的工業(yè)總產(chǎn)值。j為能源品類，選取的工業(yè)終端消耗包括原煤、洗精煤、其他洗煤、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油、液化石油氣、天然氣、焦?fàn)t煤氣12種能源。Xj為j類能源消耗量，Aj為第j種能源的低位發(fā)電值，CCj代表能源品種j的缺省碳含量，COj代表能源品種j的碳氧化率，TIOi為i省的工業(yè)總產(chǎn)值。

城市工業(yè)電力碳排放測算公式如下：

Ece=Wc×EFgrid,h

(6)

式中Wc為城市c工業(yè)終端電力消耗量，EFgrid,h為城市c所在區(qū)域電網(wǎng)h的平均CO2排放因子。

1.2 工業(yè)碳排放效率影響因素分析模型

1.2.1理論框架構(gòu)建

20世紀(jì)90年代初期，美國環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家Grossman和Krueger在大量實(shí)證檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在著隨著人均收入提高環(huán)境先惡化后改善的變化規(guī)律，同時認(rèn)為工業(yè)污染具有規(guī)模、結(jié)構(gòu)和技術(shù)三種區(qū)域效應(yīng)[30]。工業(yè)規(guī)模擴(kuò)大會加劇資源能源消耗，進(jìn)而增加污染物排放；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)決定了資源的再分配，因此污染差異也取決于不同的要素組合[31]。技術(shù)進(jìn)步會使生產(chǎn)技術(shù)得到改進(jìn)，從而減少工業(yè)污染物排放。“污染暈輪假說”認(rèn)為外資企業(yè)在技術(shù)和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、執(zhí)行等方面起到良好的示范效應(yīng)，同時其技術(shù)、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的正向外溢對于東道主國家環(huán)境質(zhì)量提升起到了正向影響作用?！安ㄌ丶僬f”認(rèn)為適當(dāng)?shù)沫h(huán)境規(guī)制可以促進(jìn)企業(yè)進(jìn)行更多的創(chuàng)新活動，而這些創(chuàng)新將提高企業(yè)的生產(chǎn)力，從而抵消由環(huán)境保護(hù)帶來的成本增加并且提升企業(yè)在市場上的競爭力[32-33]。

中國特色市場經(jīng)濟(jì)體制中國有經(jīng)濟(jì)占有重要的地位，國有企業(yè)因壟斷特性、經(jīng)營自主性不足、過度保護(hù)等問題，存在環(huán)境效率低下問題[34-35]。一些學(xué)者從外部性視角探討了產(chǎn)業(yè)集聚對環(huán)境效率的影響[36-37]，工業(yè)空間集聚可以促使企業(yè)間發(fā)生技術(shù)外溢，有利于環(huán)境效率的提升。綜上所述，本文從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工業(yè)化水平、工業(yè)規(guī)模、工業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)集聚水平、工業(yè)對外開放水平、工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)、環(huán)境規(guī)制、城市綠色創(chuàng)新水平構(gòu)建工業(yè)碳排放效率影響因素的理論框架，并由此展開影響因素分析(圖1)。

圖1 工業(yè)碳排放效率影響因素分析理論框架Fig.1 Theoretical framework for influencing factors of industrial carbon emission efficiency

1.2.2模型的設(shè)定

工業(yè)碳排放效率值在(0，1] 之間，存在數(shù)據(jù)被截?cái)嗟膯栴}，為解決普通最小二乘法回歸分析存在的參數(shù)估計(jì)不一致和偏置的問題，本文選用面板Tobit模型評估假設(shè)的影響因素對工業(yè)碳排放效率的影響，模型設(shè)定如下:

Yit=α+β1GDPit+β2CSIit+β3SCit+β4ISit+

β5CIit+β6FTit+β7IOit+β8ERit+β9CGIit+εit

(7)

式中：Y為工業(yè)碳排放效率，GDP代表城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，CSI代表工業(yè)化水平，SC代表工業(yè)規(guī)模，IS代表工業(yè)結(jié)構(gòu)，CI代表工業(yè)集聚水平，F(xiàn)T代表工業(yè)對外開放水平，IO代表工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)，ER代表環(huán)境規(guī)制，CGI代表城市綠色創(chuàng)新水平，β為回歸系數(shù)，i表示城市，t表示時間，α和εit分別為截距項(xiàng)和隨機(jī)擾動項(xiàng)。

采用人均GDP表征城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(GP)，城市第二產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)國民總產(chǎn)值比重表征工業(yè)化水平(CSI)，通過城市單位企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值表征工業(yè)規(guī)模(SC)，資本技術(shù)密集型工業(yè)行業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值比重表征城市工業(yè)結(jié)構(gòu)(IS)，城市工業(yè)總產(chǎn)值占區(qū)域工業(yè)總產(chǎn)值比重表示工業(yè)集聚水平(CI)，外商投資和港澳臺投資工業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值比重表征城市工業(yè)對外開放水平(FT)，國有工業(yè)企業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值比重代表工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)(IO)，城市工業(yè)廢水、工業(yè)SO2、工業(yè)煙塵粉塵、工業(yè)固體廢棄物綜合處理率表征城市環(huán)境規(guī)制水平(ER)，城市綠色專利數(shù)代表城市綠色創(chuàng)新水平(CGI)。為了減弱異方差的影響，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工業(yè)規(guī)模、城市綠色創(chuàng)新水平數(shù)據(jù)進(jìn)行取對數(shù)處理。

1.2.3馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣

馬爾科夫矩陣主要應(yīng)用于地理現(xiàn)象不同時期的連續(xù)屬性值的離散化處理，通常根據(jù)區(qū)域現(xiàn)象將數(shù)據(jù)劃分為K種等級，從而計(jì)算各種等級的變化及其概率[38]。通過測算各類型的概率分布和變化，將地理現(xiàn)象演化發(fā)展的過程近似視為馬爾可夫過程。將t時刻的某等級分布用1×K的矩陣Et=[Et,1,Et,2,…,Et,K]表示，而不同時期的工業(yè)碳排放效率用K×K的矩陣表示。Mij表示t時刻類型i的空間單元在t+1時刻轉(zhuǎn)變?yōu)閖類型的概率值，公式為：

Mij=nij/ni

(8)

式中，nij表示t時刻i類型轉(zhuǎn)變?yōu)閠+1時刻j類型的空間單元數(shù)量總和；ni表示研究期內(nèi)所有時刻i類型空間單元數(shù)量總和。

1.3 數(shù)據(jù)來源及研究區(qū)域

1.3.1研究區(qū)域

中國東部沿海地區(qū)包括北京、遼寧、河北、天津、山東、江蘇、上海、浙江、福建、臺灣、廣東、香港、澳門、海南、廣西等， 其中沿海北部包括遼寧、河北、北京、天津、山東，沿海中部包括江蘇、上海、浙江，沿海南部包括福建、廣東、廣西、海南。香港、澳門、臺灣暫不納入本研究范圍內(nèi)。東部沿海地區(qū)共計(jì)115個城市，其中沿海北部44個城市，沿海中部25個城市，沿海南部46個城市。

1.3.2數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)主要來源于2004—2020年《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。本文影響因素中的工業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)、工業(yè)對外開放水平三個指標(biāo)根據(jù)中國工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫計(jì)算得出，參考聶輝華等人[39-41]對工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)庫的處理，剔除對未能匹配地理信息的企業(yè)、主營業(yè)務(wù)收入、從業(yè)人員數(shù)等指標(biāo)不符合規(guī)模以上要求的企業(yè)，整理后將企業(yè)數(shù)據(jù)累加到城市尺度。各類能源的低位發(fā)熱值利用《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測算。電力碳排放因子選取中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會應(yīng)對氣候變化司發(fā)布的區(qū)域電網(wǎng)平均CO2排放因子數(shù)據(jù)。城市綠色專利數(shù)據(jù)來源于中國研究數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(CNRDS)數(shù)據(jù)庫，參考徐佳等人[42]的做法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對于個別年份缺失的數(shù)據(jù)采用插值法進(jìn)行處理。

2 結(jié)果分析

2.1 中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率的時空演化特征

2.1.1工業(yè)碳排放效率的時間變化特征

2003—2019年中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率總體呈現(xiàn)波動上升，由2003年0.674上升為2019年0.696。研究時期東部沿海工業(yè)碳排放效率變化可劃分為5個階段：2003—2008年工業(yè)碳排放效率為穩(wěn)步提升階段，中國加入WTO后，東部地區(qū)工業(yè)化進(jìn)程快速推進(jìn)，工業(yè)資源配置效率優(yōu)化，工業(yè)碳排放效率不斷提升；2008—2009年工業(yè)碳排放效率為短暫下降階段，這一時期主要受2008年國際金融危機(jī)影響，國際市場需求乏力，沿海地區(qū)工業(yè)規(guī)模收縮，工業(yè)升級速度放慢，導(dǎo)致工業(yè)碳排放效率下降；2009—2014年工業(yè)碳排放效率為不斷上升階段；2014—2017年工業(yè)碳排放效率為逐漸下降階段，這一時期我國工業(yè)受需求不振、產(chǎn)能過剩等國內(nèi)外宏觀經(jīng)濟(jì)影響，工業(yè)產(chǎn)值趨緩，傳統(tǒng)高投入高消耗產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式不能再推動工業(yè)碳排放效率提升[43]，導(dǎo)致這一階段工業(yè)碳排放效率持續(xù)下降；2017—2019年工業(yè)碳排放效率為逐漸回升階段，2017年以來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展由高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級，推動這一階段工業(yè)碳排放效率回升。

整體上，東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率呈現(xiàn)出沿海中部地區(qū)>沿海南部地區(qū)>沿海北部地區(qū)的區(qū)域特征，其中沿海中部地區(qū)年平均工業(yè)碳排放效率為0.763，該地區(qū)工業(yè)一體化水平高，高端制造業(yè)實(shí)力強(qiáng)，工業(yè)技術(shù)保障了該地區(qū)的工業(yè)節(jié)能減排效益提升。沿海南部地區(qū)工業(yè)碳排放效率年平均值為0.755，該地區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的前沿地帶，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級，節(jié)能減排取得良好效果。沿海北部地區(qū)工業(yè)碳排放效率年平均值為0.709，始終低于東部沿海地區(qū)平均工業(yè)碳排放效率水平，該地區(qū)是我國重化工業(yè)基地[44]，重化工產(chǎn)業(yè)占比大，“高投入、高能耗”的粗放型生產(chǎn)特點(diǎn)突出，導(dǎo)致工業(yè)碳排放效率較低。2016年之后，東部沿海碳排放效率特征出現(xiàn)變化：沿海北部地區(qū)與沿海中部地區(qū)工業(yè)碳排放效率水平逐漸相當(dāng)，均低于沿海南部地區(qū)。

2.1.2工業(yè)碳排放效率的空間演化特征

為了更直觀地反映中國東部沿海工業(yè)碳排放效率的區(qū)域差異性，將工業(yè)碳排放效率劃分為5個效率類型：低效率(0.000～0.400)、較低效率(0.401～0.600)、中效率(0.601～0.700)、較高效率(0.701～0.900)、高效率(0.901～1.000)。

從空間維度看(圖2)，2003—2019年東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率空間分布格局變化明顯。2003年，東部沿海地區(qū)整體工業(yè)碳排放效率以中效率和較高效率為主。其中威海、防城港、汕尾、三亞等城市工業(yè)碳排放效率最高；較高效率城市共計(jì)28個，占城市總量的24.348%，主要集聚在沿海中部的長三角地區(qū)上海、蘇南(如蘇州、常州)，浙北(如杭州、湖州)以及沿海南部的粵東、粵西地區(qū)(揭陽、陽江、茂名)。中效率城市數(shù)量共計(jì)66個，占城市總量的57.391%，沿海北部、中部、南部均有分布，其中沿海北部中效率城市范圍最大。較低效率城市總數(shù)共計(jì)18個，占城市總量的16.652%，零散分布于沿海北部張家口、朝陽、泰安，沿海中部徐州、淮安，沿海南部崇左、梧州等城市，這些城市工業(yè)以重工業(yè)為主，資源能源消耗大，能源利用效率低，因此工業(yè)碳排放效率較低。2019年，東部沿海地區(qū)高效率城市數(shù)量增加至6個，零星分布于沿海南部地區(qū)河池、防城港、來賓、梅州、韶關(guān)、云??；較高效率城市數(shù)量增加至33個，占比提高4.348%，空間分布區(qū)轉(zhuǎn)移至沿海南部兩廣交界處如賀州、貴港、茂名等城市和沿海南部福建龍巖—沿海中部浙江麗水，形成條帶狀較高效率集聚區(qū)，同時沿海北部較高效率城市數(shù)量明顯增加，主要出現(xiàn)在河北東南部(如滄州、衡水)和山東西北部(如德州、聊城)；較低效率和低效率城市數(shù)量減少，空間范圍收縮至沿海南部珠江三角洲核心區(qū)域(佛山、江門、中山)以及粵北(河源)，沿海南部工業(yè)碳排放低效率區(qū)域的形成主要受該區(qū)域工業(yè)集聚影響，如佛山和中山以家居、家電為代表的工業(yè)產(chǎn)業(yè)集群較多，并受廣東省“雙轉(zhuǎn)移”戰(zhàn)略高污高耗產(chǎn)業(yè)外遷影響。

圖2 2003—2019年中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率空間格局Fig.2 Spatial pattern of industrial carbon efficiency in eastern coastal region of China during 2003—2019注：基于自然資源部標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站GS(2019)1823號標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

研究期間，沿海中部地區(qū)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)集聚水平高，研發(fā)投入強(qiáng)度大，科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展能力強(qiáng)，助推了工業(yè)碳排放效率的不斷提升。沿海南部的廣東充分利用工業(yè)基礎(chǔ)和港口條件，以提高產(chǎn)業(yè)鏈配套能力、增加產(chǎn)品附加值、加大研發(fā)投入等為重點(diǎn)，加強(qiáng)對傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)改造提升力度，積極推動產(chǎn)業(yè)高端化、綠色化發(fā)展，扎實(shí)推進(jìn)了節(jié)能減排和資源節(jié)約利用；福建圍繞建設(shè)海峽西岸先進(jìn)制造業(yè)基地的發(fā)展目標(biāo)，圍繞集約提升、跨越發(fā)展和優(yōu)勢制造業(yè)集聚區(qū)建設(shè)，積極推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級和戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展；廣西通過推進(jìn)“1131工程”和“十大行動計(jì)劃”，促進(jìn)工業(yè)綠色、循環(huán)和低碳發(fā)展。沿海北部地區(qū)山東在培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的同時，圍繞鋼鐵、有色、化工、建材等基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，著力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化，加大節(jié)能降耗力度。遼寧重工業(yè)占據(jù)工業(yè)主體地位，在國際市場競爭壓力增加、國內(nèi)經(jīng)濟(jì)面臨下行壓力增大的背景下，工業(yè)發(fā)展緩慢，發(fā)展速度嚴(yán)重滯后，研究時段內(nèi)R&D經(jīng)費(fèi)支出占GDP比重遠(yuǎn)低于沿海發(fā)達(dá)省份，工業(yè)研發(fā)投入低，技術(shù)進(jìn)步慢，資源環(huán)境效率低。

2.1.3工業(yè)碳排放效率類型的空間演化特征

利用K-means聚類法將2003—2019年東部沿海地區(qū)城市工業(yè)碳排放量分為低碳排、中碳排、高碳排3種類型。為了更好地進(jìn)行工業(yè)碳排放效率與工業(yè)碳排放量關(guān)系的空間識別和對碳排放效率類型轉(zhuǎn)移進(jìn)行分析，下文將低效率和較低效率歸并為低效率，高效率和較高效率歸并為高效率。

2003年，工業(yè)碳排放以低碳排放量為主，其中低效率、中效率、高效率城市中低碳排放量占比分別為13.913%、48.696%、21.739%，主要的工業(yè)碳排放效率類型為中效率低碳排放量、高效率低碳排放量、低效率低碳排放量，此時低效率中碳排放量和高效率高碳排放量類型城市各有一個(分別為北京、上海)。2019年東部沿海工業(yè)碳排放量增加，主要表現(xiàn)為低碳排放量比例減少，中碳排放量比例增加，其中中碳排放量類型城市比例由14.783%提升至30.435%，增加的主要類型為中效率類型中碳排放量。2019年主要的碳排放效率與碳排放量關(guān)系類型依次為中效率低碳排放量、高效率低碳排放量、中效率中碳排放量(圖3)。

圖3 2003—2019年中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率類型空間分布Fig.3 Spatial evolution of industrial carbon efficiency types in the eastern coastal region of China during 2003—2019注：基于自然資源部標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站GS(2019)1823號標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

2.1.4工業(yè)碳排放效率的轉(zhuǎn)移特征

為了探究不同時期中國東部沿海工業(yè)碳排放效率變化特征，采用馬爾科夫概率矩陣進(jìn)行測算。由于東部沿海碳排放效率第二階段持續(xù)時間較短，因此將第二階段與第一階段合為一個時期，分別計(jì)算了2003—2009年、2009—2014年、2014—2017年、2017—2019年4個時期東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率等級類型的馬爾科夫概率矩陣(表1)?？梢钥闯?，在時間序列上，對角線上的數(shù)值是工業(yè)碳排放效率等級類型城市不發(fā)生改變的概率，非對角線上的數(shù)值是其發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率。由表1可以看出四個時期由低效率類型向高效率類型轉(zhuǎn)移的概率均大于由高效率類型向低效率類型轉(zhuǎn)移的概率，東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率逐步提升，跨級轉(zhuǎn)移的概率小于1%，表明中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率提升主要為漸續(xù)提升模式。通過不同類型轉(zhuǎn)移概率可以得出不同時期轉(zhuǎn)移的主要類型，2003—2009年以低-中轉(zhuǎn)移為主、2009—2014年以中-高轉(zhuǎn)移為主、2014—2017年以高-中轉(zhuǎn)移為主、2017—2019年以中-高轉(zhuǎn)移為主。四個時期工業(yè)碳排放效率從高效率向中效率轉(zhuǎn)移的概率分別為0.067、0.029、0.277、0.016，出現(xiàn)效率向下轉(zhuǎn)移的情況，原因可能是隨著東部沿海地區(qū)工業(yè)規(guī)模發(fā)展帶來的碳效率提升邊際效應(yīng)下降，同時部分城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級滯后，在大部分城市工業(yè)碳排放效率提升的背景下，碳排放效率相對下降。

表1 2003—2019年中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率類型馬爾可夫轉(zhuǎn)移概率矩陣Tab.1 Markovtransfer probability matrix of industrial carbon emission efficiency types in the eastern coastal region of China during 2003—2019

2.2 中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率的影響因素

2.2.1模型回歸結(jié)果

根據(jù)前述建立的公式(7)，研究采用Stata16軟件對東部沿海115個城市工業(yè)碳排放效率的影響因素進(jìn)行面板Tobit回歸分析，根據(jù)LR檢驗(yàn)結(jié)果，選擇使用隨機(jī)效應(yīng)的面板Tobit回歸，結(jié)果見表2。

表2 東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率影響因素Tobit回歸結(jié)果Tab.2 Tobit regression results of influencing factors of industrial carbon emission efficiency in the eastern coastal region of China

2.2.2東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率的影響因素

與東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率呈顯著正相關(guān)的影響因素由大到小依次為環(huán)境規(guī)制、工業(yè)對外開放水平和工業(yè)集聚水平。環(huán)境規(guī)制趨緊，污染治理力度加大，促使城市加快淘汰落后產(chǎn)能和高污染產(chǎn)業(yè)，降低資源能源消耗造成的碳排放，進(jìn)而提升碳排放效率。對外開放為本地工業(yè)生產(chǎn)帶來先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)而有效提升資源能源利用效率。工業(yè)集聚有利于形成規(guī)模效應(yīng)，有利于區(qū)域內(nèi)技術(shù)共享、釋放知識溢出效應(yīng)[45]，從而促進(jìn)工業(yè)碳排放效率的提升。

對東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率具有顯著負(fù)向影響的指標(biāo)由大到小依次為工業(yè)規(guī)模、工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)、工業(yè)結(jié)構(gòu)。工業(yè)規(guī)模擴(kuò)大會帶來碳排放的增加。國有工業(yè)企業(yè)占比越高，工業(yè)碳排放效率越低。隨著市場化程度提高，國有企業(yè)占比下降。國有企業(yè)普遍存在因市場適應(yīng)性差、生產(chǎn)不靈活等帶來的資源能源浪費(fèi)和環(huán)境效率低的問題。資本技術(shù)密集型行業(yè)產(chǎn)值占比越高，工業(yè)碳排放效率越低，表明目前資本技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)綠色發(fā)展的示范和輻射帶動作用的效果并不明顯，應(yīng)加快淘汰落后行業(yè)、構(gòu)建綠色工業(yè)發(fā)展體系。

2.2.3不同地區(qū)工業(yè)碳排放效率的影響因素

與沿海北部地區(qū)工業(yè)碳排放效率呈顯著正相關(guān)的因素由大到小依次為環(huán)境規(guī)制、工業(yè)集聚水平，呈顯著負(fù)相關(guān)的因素依次為工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)、工業(yè)規(guī)模、工業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)對外開放水平。對外開放水平的作用效果與東部沿海整體作用效果不同，在沿海北部地區(qū)對外開放水平的提高帶來了“污染避難所”效應(yīng)，加劇污染企業(yè)向此集聚，阻礙了工業(yè)碳排放效率的提升。與沿海中部地區(qū)工業(yè)碳排放效率呈顯著正相關(guān)的因素從大到小依次為工業(yè)對外開放水平、環(huán)境規(guī)制、工業(yè)集聚，呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)的因素由大到小依次為工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)、工業(yè)結(jié)構(gòu)。與沿海南部地區(qū)工業(yè)碳排放效率呈顯著正相關(guān)的因素為工業(yè)對外開放水平和環(huán)境規(guī)制，呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)的因素由大到小為工業(yè)規(guī)模和工業(yè)結(jié)構(gòu)(圖4)。

圖4 東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率的影響機(jī)制Fig.4 Mechanism for influencing the industrial carbon emission efficiency in the eastern coastal region of China

綜上所述，環(huán)境規(guī)制水平在不同區(qū)域均表現(xiàn)出顯著的正向作用；工業(yè)結(jié)構(gòu)在不同地區(qū)均表現(xiàn)出對碳排放效率的負(fù)向作用。

3 結(jié)論與討論

本文采用包含非期望產(chǎn)出的方向距離函數(shù)模型結(jié)合DEA窗口分析，構(gòu)建城市工業(yè)碳排放效率測度體系，測度分析了2003—2019年中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率的時空演化特征，并基于面板Tobit模型分析了東部沿海地區(qū)及其北部、中部和南部工業(yè)碳排放效率的主要影響因素。主要得到如下結(jié)論。

1) 中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率2003—2019年總體表現(xiàn)為波動上升態(tài)勢，可劃分為5個階段，2003—2008年工業(yè)碳排放效率穩(wěn)步提升階段；2008—2009年工業(yè)碳排放效率短暫下降階段；2009—2014年工業(yè)碳排放效率不斷上升階段；2014—2017年工業(yè)碳排放效率持續(xù)下降階段；2017—2019年逐漸回升階段。

2) 東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率以中、高效率為主。2003年，沿海中部長三角地區(qū)上海、蘇南、浙北以及沿海南部粵東、粵西工業(yè)碳排放效率較高，中效率主要分布在沿海北部。2019年，沿海南部兩廣交界處、龍巖—麗水一線、沿海北部工業(yè)碳排放效率明顯提升，同時低效率與較低效率城市空間范圍收縮。

3) 2003年中國東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率主要類型為中效率低碳排放量、高效率低碳排放量、低效率低碳排放量。2019年東部沿海地區(qū)工業(yè)碳碳排放效率主要類型為中效率低碳排放量、高效率低碳排放量、中效率中碳排放量。

4) 2003—2019年中國東部沿海工業(yè)碳排放效率狀態(tài)具有一定的穩(wěn)定性，工業(yè)碳排放效率的提升主要為漸進(jìn)提升模式。不同時期的主要轉(zhuǎn)移類型有所差異，2003—2009年以低-中轉(zhuǎn)移為主、2009—2014年以中-高轉(zhuǎn)移為主、2014—2017年以高-中轉(zhuǎn)移為主，2017—2019年以中-高轉(zhuǎn)移為主。

5) 與東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率呈顯著正相關(guān)的因素由大到小為環(huán)境規(guī)制、工業(yè)對外開放水平和工業(yè)集聚水平。與東部沿海地區(qū)工業(yè)碳排放效率呈顯著負(fù)相關(guān)的因素由大到小為工業(yè)規(guī)模、工業(yè)所有制結(jié)構(gòu)和工業(yè)結(jié)構(gòu)。各地區(qū)由于所處工業(yè)化階段不同，工業(yè)發(fā)展特征各異，影響因素也各有不同。

圍繞“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，未來東部沿海地區(qū)要加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和落后產(chǎn)能淘汰，圍繞重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)打造一批綠色工廠、綠色產(chǎn)品、綠色園區(qū)和綠色供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式綠色轉(zhuǎn)型，通過加強(qiáng)環(huán)境治理力度倒逼產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級也是非常有必要的；加快實(shí)施綠色技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)行動，在綠色低碳領(lǐng)域培育建設(shè)一批技術(shù)創(chuàng)新中心，加大綠色先進(jìn)適用技術(shù)的推廣應(yīng)用；優(yōu)化外資投入結(jié)構(gòu)，積極引導(dǎo)外資更多地投向綠色經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保、生態(tài)環(huán)境和綠色服務(wù)等產(chǎn)業(yè)；深化國有企業(yè)改革，完善市場化經(jīng)營機(jī)制和現(xiàn)代化管理體制，增強(qiáng)企業(yè)活力，提高國有資本配置效率和資源環(huán)境保護(hù)能力。