基于傾向得分匹配模型的工業(yè)碳排放驅(qū)動(dòng)路徑研究

□施心怡

面對(duì)全球氣候變暖和生態(tài)環(huán)境惡化帶來的挑戰(zhàn)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央統(tǒng)籌國內(nèi)國際兩個(gè)大局，積極參與全球氣候治理。2020年9月，習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)上做出力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的重大戰(zhàn)略決策。

在碳達(dá)峰、碳中和背景下，蘇州高新區(qū)積極淘汰落后產(chǎn)能，遏制“兩高”項(xiàng)目盲目發(fā)展，加快推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型。但蘇州高新區(qū)工業(yè)整體仍處于上升發(fā)展階段，不可避免的伴隨二氧化碳的排放。在此背景下，其工業(yè)碳排放機(jī)理如何？又將怎樣實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和？本文以高新區(qū)規(guī)模以上（下文簡稱規(guī)上）工業(yè)能源統(tǒng)計(jì)體系為依托，厘清工業(yè)碳排放背后的作用機(jī)理，以為區(qū)縣工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型提供參考。

｜研究設(shè)計(jì)

（一）模型設(shè)定

目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)碳排放驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行的研究主要從經(jīng)濟(jì)增長、能源效率、技術(shù)水平、人口數(shù)量等因素進(jìn)行考察。York（2003）等將人類生產(chǎn)生活活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響加以量化，形成最初的IPAT 模型，其一般形式為:

其中，I、P、A、T 分別表示環(huán)境壓力、人口、財(cái)富和技術(shù)水平，經(jīng)對(duì)數(shù)處理得到新方程：

在工業(yè)碳排放研究中，可以利用企業(yè)碳排放水平作為對(duì)環(huán)境的影響因素I，從業(yè)人員數(shù)為P，人均產(chǎn)值為A，能耗強(qiáng)度為T。在此基礎(chǔ)上，能耗結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放水平也相當(dāng)重要，因此本文將企業(yè)是否屬于國家六大高能耗行業(yè)（S）添加到模型中，修正模型如下：

（二）研究假設(shè)

理論上，工業(yè)發(fā)展以一定的資源為基礎(chǔ)，在工業(yè)經(jīng)濟(jì)尚難擺脫化石能源消費(fèi)的條件下，企業(yè)產(chǎn)出規(guī)模的擴(kuò)張顯然將引致碳排增長。因此提出假設(shè)1：

1：工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與碳排放水平正相關(guān)。

工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程消耗了大量化石能源，且高耗能行業(yè)作為高碳能源消費(fèi)的主力，其生產(chǎn)擴(kuò)張將加速碳排放增長。此外，人口因素作為碳排放重要部分應(yīng)當(dāng)予以充分關(guān)注，企業(yè)人員擴(kuò)張會(huì)帶來更多能源消費(fèi)，加速碳排放增長；但隨著信息化、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)，地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長更多依靠于人才和科技創(chuàng)新，能源利用效率穩(wěn)步提升，生產(chǎn)逐漸向低消耗低排放的集約增長模式轉(zhuǎn)變，削弱生產(chǎn)擴(kuò)張與碳排放的正向作用。因此提出假設(shè)2：

2a:不同行業(yè)特征的企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與碳排放的關(guān)系是不同的，高耗能企業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)張會(huì)帶來更多的碳排放；

2b:不同用工規(guī)模企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模與碳排放的關(guān)系是不同的，用工規(guī)模較大的企業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)張會(huì)帶來更多的碳排放；

2c:不同技術(shù)水平企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模與碳排放的關(guān)系是不同的，企業(yè)技術(shù)水平提高會(huì)削弱工業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)張帶來的碳排放。

現(xiàn)有研究主要以某一國家或省份為視角，缺少對(duì)區(qū)縣工業(yè)碳排路徑分析。且已有研究雖然肯定生產(chǎn)規(guī)模是重要促碳因素，但尚未有文獻(xiàn)評(píng)估工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的高低對(duì)碳排放的具體影響?；诖?，本文基于“準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)”的研究設(shè)計(jì)建立傾向得分匹配模型，將總體樣本分為高、低產(chǎn)出兩組，評(píng)估生產(chǎn)規(guī)模對(duì)碳排放水平的實(shí)際效應(yīng)。

｜實(shí)證分析

（一）變量說明和指標(biāo)選取

本文數(shù)據(jù)來源為2021年蘇州高新區(qū)規(guī)上工業(yè)能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理軟件為STATA16.0，變量定義如下。

結(jié)果變量：碳排放水平（I）。本文根據(jù)世界資源研發(fā)所發(fā)布的《城市溫室氣體核算工作指南》、國家發(fā)改委發(fā)布的《省級(jí)溫室氣體清單編制指南（試行）》采用IPCC 排放因子法對(duì)相關(guān)二氧化碳排放量進(jìn)行推算，基本原理為：

其中，I 為碳排放總量，Ei分別表示第i 中能源的消費(fèi)量和碳排放因子，電力排放因子參考《中國區(qū)域電網(wǎng)二氧化碳基準(zhǔn)排放因子OM計(jì)算說明》，CH4 等其他溫室氣體排放較少予以忽略（表1）。

表1 變量定義表

（二）基于匹配樣本和傾向值的計(jì)量模型分析

本文選擇一對(duì)二近鄰匹配法，為實(shí)驗(yàn)組尋找可匹配的對(duì)照組。將技術(shù)效率、用工規(guī)模和企業(yè)特征作為匹配變量，評(píng)估工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于碳排放的平均處理效應(yīng)。

1.傾向值估計(jì)。根據(jù)PSM 模型設(shè)定，首先需要構(gòu)建一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)變化的概率模型，納入相關(guān)協(xié)變量，估計(jì)企業(yè)生產(chǎn)行為的概率。

dum A 是用以反映企業(yè)生產(chǎn)行為的虛擬變量，Xi是可能影響企業(yè)生產(chǎn)行為變化的協(xié)變量，據(jù)此預(yù)測企業(yè)生產(chǎn)行為變動(dòng)的概率并計(jì)算每各個(gè)樣本的傾向得分情況，就得分情況對(duì)樣本進(jìn)行匹配。

2.匹配質(zhì)量統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

（1）平衡性檢驗(yàn)和t 檢驗(yàn)。在得到企業(yè)生產(chǎn)行為的預(yù)測概率后，進(jìn)行平衡性檢驗(yàn)。PSM 模型致力于實(shí)驗(yàn)組與控制組具有相似的分布，需要考察實(shí)驗(yàn)組和控制組在傾向得分和協(xié)變量上是否有顯著差異，否則我們觀察到的企業(yè)碳排放差異可能來源于那些顯著差異的條件變量。

表2 介紹了匹配前后不同維度的協(xié)變量的t 檢驗(yàn)，可以看出匹配前協(xié)變量P、T、S 的T 值分別為-3.72、-7.65 和3.01 且均在1%的水平上顯著，即匹配前控制組與實(shí)驗(yàn)組存在顯著差異；匹配后，相關(guān)協(xié)變量的t 檢驗(yàn)值變?yōu)?0.76、-0.41和-0.74 且均不顯著，即匹配后所有變量在控制組與處理組之間的均值偏誤都在不同程度上減少，實(shí)驗(yàn)組與控制組的個(gè)體特征差異得以部分消除，滿足平行假設(shè)，效果比較理想。

表2 配對(duì)前后實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組t 檢驗(yàn)

平衡性檢驗(yàn)圖結(jié)果顯示，匹配前（unmatched）各變量P、T、S 的標(biāo)準(zhǔn)化偏差大于20%，匹配后（matched）協(xié)變量的標(biāo)準(zhǔn)化偏差明顯縮小且均在10%以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)組與控制組基本具有一致的特征，結(jié)果可靠（圖1）。

圖1 各變量的標(biāo)準(zhǔn)化偏差圖示

（2）核密度曲線。從傾向得分匹配圖可看出，匹配后控制組（control）與實(shí)驗(yàn)組（treat）的核密度曲線坡峰更加接近，密度曲線左側(cè)尾端個(gè)體差異減少，樣本擬合趨優(yōu)，匹配質(zhì)量提高（圖2）。

圖2 匹配前（左）、匹配后（右）密度對(duì)比

3.基于PSM 模型的平均處理效應(yīng)。在進(jìn)行上述檢驗(yàn)后就可以估計(jì)平均處理效應(yīng)（ATE）、實(shí)驗(yàn)組平均處理效應(yīng)（ATT）和控制組平均處理效應(yīng)(ATU)。如表3 所示，匹配前最小二乘估計(jì)顯示工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模變化帶來的碳排放差異為0.0955，當(dāng)期生產(chǎn)活動(dòng)較活躍企業(yè)的碳水平高于不活躍企業(yè)1.3%，該差距是不顯著的；而在經(jīng)過傾向值匹配后，這個(gè)效應(yīng)大概是17%，在1%的水平上顯著。這充分表明工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模水平是碳排放的重要促增因素，且樣本選擇偏差的存在使得最小二乘估計(jì)結(jié)果嚴(yán)重低估，PSM 匹配后的結(jié)果有效避免了這個(gè)問題。

表3 傾向值匹配的處理效應(yīng)

進(jìn)一步，本文考察了工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于碳排放的影響在不同行業(yè)之間的差別。如表4 報(bào)告了區(qū)分行業(yè)的匹配結(jié)果，結(jié)果顯示規(guī)模企業(yè)的碳排放平均處理效應(yīng)(ATT) 在不同行業(yè)特征下差異明顯，高耗能企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)對(duì)碳排放的刺激幅度在22%左右，而對(duì)于非高耗能行業(yè)的碳排放刺激幅度只有18%左右，假設(shè)2a得以證實(shí)，高耗能企業(yè)仍然是節(jié)能減排的主要對(duì)象。

表4 區(qū)分企業(yè)類型的傾向值匹配結(jié)果

接著，本文繼續(xù)分用工規(guī)模進(jìn)行考察，以用工水平50%作為用工規(guī)模較大企業(yè)，其他作為用工規(guī)模不大企業(yè)進(jìn)行匹配回歸。結(jié)果顯示，在用工人員較多的企業(yè)中，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的企業(yè)比假定未擴(kuò)大生產(chǎn)的碳排放的平均處理效應(yīng)高0.9899；而這個(gè)差距在用工人員較少的企業(yè)中僅為0.9036，即工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模對(duì)碳排放的促進(jìn)作用是存在的，但其作用的大小在員工較多的企業(yè)中更為顯著，假設(shè)2b 予以證實(shí)（表5）。

表5 區(qū)分用工規(guī)模的傾向值匹配結(jié)果

最后，本文還考察了工業(yè)生產(chǎn)的碳排放水平在不同技術(shù)水平上的差別。本文以產(chǎn)值能耗強(qiáng)度前50%的企業(yè)作為能源利用率較低的企業(yè)進(jìn)行研究，表6 結(jié)果顯示，從實(shí)驗(yàn)組平均處理效應(yīng)（ATT）的差距來看，高技術(shù)水平企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)的碳排放水平比假定其不擴(kuò)大生產(chǎn)的碳排放水平顯著多1.0874，且該效應(yīng)比能源利用率較低的企業(yè)低0.2492，假設(shè)2c 得以證實(shí)。

表6 區(qū)分技術(shù)水平的傾向值匹配結(jié)果

｜主要結(jié)論

目前工業(yè)發(fā)展中碳排放與工業(yè)生產(chǎn)之間的矛盾依然存在。本文通過“反事實(shí)”研究設(shè)計(jì)，評(píng)估高產(chǎn)出規(guī)模和低產(chǎn)出規(guī)模企業(yè)的碳排放水平差距問題。結(jié)果顯示：能源消費(fèi)為工業(yè)生產(chǎn)提供動(dòng)力，工業(yè)生產(chǎn)加速能源消耗，大量化石能源燃燒帶動(dòng)二氧化碳排放快速增長，即工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與碳排放水平顯著正相關(guān)。

進(jìn)一步，為有效削弱生產(chǎn)擴(kuò)張對(duì)碳排放的正驅(qū)動(dòng)影響，尋找碳達(dá)峰碳中和愿景下產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的出路，本文從多個(gè)維度對(duì)工業(yè)生產(chǎn)與碳排放的具體關(guān)系路徑進(jìn)行了拓展。

行業(yè)特征方面，高耗能行業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)對(duì)碳排放的正向驅(qū)動(dòng)作用遠(yuǎn)高于非高耗能行業(yè)。高耗能企業(yè)對(duì)煤炭等化石能源的依賴是剛性的，受能源需求結(jié)構(gòu)和工藝操作流程限制，對(duì)高碳要素投入需求偏大，生產(chǎn)擴(kuò)張對(duì)這類企業(yè)碳排放的正向作用也更加明顯。

用工特征方面，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模對(duì)碳排放的刺激作用在勞動(dòng)力密集型的企業(yè)表現(xiàn)效果更大。對(duì)以勞動(dòng)力作為主要要素投入的產(chǎn)業(yè)來說，用工增長在帶動(dòng)產(chǎn)品生產(chǎn)快速擴(kuò)張的同時(shí)，也伴隨著更活躍的生活碳排活動(dòng)。

技術(shù)效應(yīng)方面，企業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)工業(yè)生產(chǎn)與碳排放的關(guān)系具有顯著的負(fù)向驅(qū)動(dòng)作用。能源利用率較高的企業(yè)有著更強(qiáng)的環(huán)境保護(hù)能力，能有效促進(jìn)生產(chǎn)過程中二氧化碳的捕獲和封存，有效抑制生產(chǎn)擴(kuò)張所帶來的二氧化碳排放量。

｜政策建議

習(xí)近平總書記在中共中央政治局第三十六次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是一場廣泛而深刻的變革，要注意“處理發(fā)展和減排的關(guān)系”“減排不是減生產(chǎn)力，也不是不排放而是要走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳發(fā)展道路”。本文的拓展研究為“雙碳”背景下區(qū)縣工業(yè)低碳節(jié)能提供了一個(gè)思路：

（一）調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

一是優(yōu)化高耗能行業(yè)存量產(chǎn)能、逐步剝離落后產(chǎn)能，推動(dòng)碳增量資源向新興產(chǎn)業(yè)傾斜。二是培育低碳循環(huán)產(chǎn)業(yè)集群，積極延伸太陽能光伏等新能源產(chǎn)業(yè)集群布局，助力產(chǎn)業(yè)碳減排合作。

（二）調(diào)整用能結(jié)構(gòu)，著力推動(dòng)清潔能源使用

一是綜合統(tǒng)籌化石能源使用，推進(jìn)煤炭的清潔化使用。二是結(jié)合工業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，穩(wěn)步培育綠色經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能利用，因地制宜布局氫動(dòng)力汽車、氫能發(fā)電等產(chǎn)業(yè)制造。三是實(shí)施能源替代戰(zhàn)略，推進(jìn)以電力和天然氣為主，風(fēng)能、太陽能、氫能等為輔的能源轉(zhuǎn)型體系，促進(jìn)用能體系可持續(xù)發(fā)展。

（三）調(diào)整用工結(jié)構(gòu)，積極推進(jìn)智能車間改造

一是推動(dòng)智能化車間改造，依托智能生產(chǎn)決策系統(tǒng)，進(jìn)行綠色車間調(diào)度，降低產(chǎn)品不良率。二是加大技術(shù)型人才引進(jìn)，聚焦“雙碳”戰(zhàn)略部署，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈和人才鏈相互貫通，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。

（四）調(diào)整技術(shù)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，深入推廣能源科技進(jìn)步

一是以眾創(chuàng)空間、孵化器等為載體，深度脫碳關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，加速高端綠色低碳成果轉(zhuǎn)換。二是建立低碳創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制，政府應(yīng)承擔(dān)部分戰(zhàn)略性、前瞻性低碳技術(shù)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，以財(cái)政補(bǔ)貼為低碳研發(fā)保障兜底，鼓勵(lì)研發(fā)主體和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新動(dòng)力。