綠色技術創(chuàng)新對碳排放績效的影響研究
——以東北地區(qū)為例

胡習習，石薛橋

（中北大學經(jīng)濟與管理學院，太原 030051）

東北振興是一場持久戰(zhàn)［1］。2016年國務院頒布了《關于全面振興東北地區(qū)等老工業(yè)基地的若干意見》，標志著東北全面振興進入新的實施階段［2］。在一系列措施實施后，東北地區(qū)經(jīng)濟取得新突破。在構建全國高質(zhì)量發(fā)展新格局的背景下，東北地區(qū)全面振興不只是經(jīng)濟層面的振興，還是生態(tài)環(huán)境、低碳綠色全方位振興。為加快東北地區(qū)生態(tài)經(jīng)濟帶建設，國家出臺了《東北地區(qū)西部生態(tài)經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃到2025年東北地區(qū)西部綠色經(jīng)濟體系基本建立，2030年實現(xiàn)全面全方位振興，形成綠色經(jīng)濟示范區(qū)。明確提出化解過剩產(chǎn)能，進行綠色建材技術改造。在礦產(chǎn)資源方面，實施安全綠色開采與高效清潔利用，對設備進行升級改造，提高綜合利用水平。在“十四五”新時期，東北地區(qū)要實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，必須堅持通過科技創(chuàng)新激活各類要素，發(fā)展新興高科技產(chǎn)業(yè)，完善生態(tài)保護路徑，倡導綠色低碳發(fā)展，堅持生態(tài)、生活、生產(chǎn)的良性協(xié)調(diào)向前推進。因此，東北地區(qū)如何平衡綠色低碳與經(jīng)濟發(fā)展，綠色經(jīng)濟示范區(qū)目標如何達成，是現(xiàn)階段需要著重考慮的問題。

1 文獻綜述

隨著綠色轉型發(fā)展和新時代“雙碳”目標的提出，碳排放績效成為當今學者們關注的焦點。關于碳排放績效的衡量，國內(nèi)外學者提出了許多不同的度量方法。大致分為兩類，即局部要素指數(shù)法與全要素指數(shù)法。局部要素指數(shù)法主要是以碳排放量與GDP之比為指標來考察碳排放的變化情況。Chen［3］和Du等［4］分別用碳生產(chǎn)率和碳強度指標衡量碳排放績效。全要素指數(shù)法則考慮到多種投入與產(chǎn)出的替代指標，可分為動態(tài)和靜態(tài)兩類。靜態(tài)指標反映生產(chǎn)活動偏離生產(chǎn)前沿方向的輕微偏差。Wang等［5］和Guo等［6］用方向距離函數(shù)來測量碳排放的性能。鑒于靜態(tài)指標不能反映技術變化的作用，Zhang等［7］采用參數(shù)化方法來評估碳排放生產(chǎn)率。

綠色技術創(chuàng)新對碳排放績效的影響情況是國內(nèi)外學者普遍關注的問題。Weina等［8］研究發(fā)現(xiàn)，綠色創(chuàng)新可以提高環(huán)境生產(chǎn)力，但不會顯著降低碳排放。Du等［9］在1996—2012年收集了71個經(jīng)濟體的面板數(shù)據(jù)，研究了綠色技術創(chuàng)新對碳排放表現(xiàn)的單一門檻效應，與收入水平相關。綜合以往研究結論，綠色技術創(chuàng)新對二氧化碳排放的影響在不同情況下可能是正向的，而且受到多種因素的影響。中國關于綠色技術創(chuàng)新在經(jīng)濟增長與減少碳排放之間作用的經(jīng)驗證據(jù)仍然很少。國內(nèi)學者從碳排放交易［10］、環(huán)境管制［11-13］和產(chǎn)業(yè)結構［14］等角度研究了環(huán)境管制對碳排放績效的影響。因此，綠色技術創(chuàng)新是否能有效提高中國的碳排放績效，現(xiàn)有的研究主要集中在一般技術進步對碳減排的影響，而非綠色技術創(chuàng)新［15］。

從已有研究成果來看，國內(nèi)外學者主要從環(huán)境規(guī)制、產(chǎn)業(yè)結構、對外貿(mào)易等角度對碳排放績效進行影響機制研究，從技術創(chuàng)新角度進行分析的文獻甚少，尤其從綠色技術創(chuàng)新角度探討其對碳排放績效影響的文獻相對缺乏。因此，本研究以中國東北地區(qū)2008—2019年面板數(shù)據(jù)為例，利用非合意SESBM模型測算全要素碳排放績效，并探究東北三省綠色技術創(chuàng)新與碳排放績效的門檻效應及其影響因素。

2 研究方法與理論模型

2.1 非期望SE-SBM模型

數(shù)據(jù)包絡模型是一種基于多投入與多產(chǎn)出測量同一類型決策單元比較有效的方法。在測算碳排放績效的框架中，不僅考慮期望產(chǎn)出，還需考慮非期望產(chǎn)出，將二氧化碳排放量作為非期望指標。通過對各種DEA方法的比較，最終選取了考慮變量松弛問題的SE-SBM模型，此模型由Tone等［16］在2001年提出，其在目標函數(shù)中引入松弛變量，考慮到投入產(chǎn)出過程中的松弛問題，也避免了徑向與角度帶來的偏差。構造一個生產(chǎn)可能性集，其中包含產(chǎn)出變量、投入變量和非期望產(chǎn)出變量，設生產(chǎn)系統(tǒng)有多個決策單元DMU，記作n，投入變量記作m，期望產(chǎn)出記作s1，非期 望 產(chǎn) 出記 作s2，定 義 矩 陣X、Yg、Yb為X=因此，非期望產(chǎn)出的SE-SBM模型如下：

式中，s-＞0，sb＞0，sg＞0，λ＞0，i=1,2,…,m；r=1,2,…,q；j=1,2,…,n(j≠0)，s為投入與產(chǎn) 出的松弛量，λ為權重向量；對于決策單元，當且僅有p為1時，決策單元為有效單元。權重設置為1∶1，結果選用SBM-VRS模型。

2.2 面板門檻模型

Hansen［17］于1999年首次提出門檻模型，用以分析不同門檻下解釋變量對被解釋變量的影響。楊亞萍等［18］利用門檻模型研究環(huán)境規(guī)制對中國旅游碳排放的影響及區(qū)域差異。孫海波等［19］在研究環(huán)境規(guī)制、清潔技術創(chuàng)新對中國工業(yè)綠色轉型的影響關系時也采用了門檻效應模型。在門檻模型中，一個門檻值代表一個臨界點，不同區(qū)間內(nèi)變量間的影響關系不同，故依據(jù)門檻的個數(shù)可構造單門限或多門限模型。式中，Yit為不同地區(qū)、不同時間的綠色技術創(chuàng)新值；i為地區(qū)，t為不同時間，μi為觀測值的特征值，I(·)為指示性函數(shù)，γ為門檻值的大小，qit為門限變量。

3 碳排放績效實證分析

3.1 指標選取與數(shù)據(jù)來源

本研究將勞動力投入、資本投入、能源投入作為投入指標，其中勞動力投入指標采用東北三省年底城鎮(zhèn)從業(yè)人員總數(shù)來表示，資本投入?yún)⒄諉魏澜埽?0］的永續(xù)盤存法計算所得。能源投入選用以單位標準煤表示的能源消耗總量來表示。以2008年為基期的實際地區(qū)人均GDP設定為期望產(chǎn)出指標，以二氧化碳的排放量為非期望產(chǎn)出指標，計算過程參照IPCC《國家溫室氣體排放清單指南》2006版（IPCC 2006）的計算方法，具體公式如下：

式中，EC為各類各期能源總和，i為能源消費類別，本研究i選取了9種能源，分別是柴油、煤油、電力、原煤、原油、汽油、天然氣、焦炭、燃料油。Ei為第i種能源的消耗量，CF為最低發(fā)熱值，COFi為氧化性因子，CCi為碳含量，αi為第i種能源碳排放系數(shù)，44/12為CO2與C的分子或原子質(zhì)量之比。國際上通用IPCC數(shù)據(jù)如表1所示［12］。

表1 各類能源的碳排放系數(shù)與標準量轉換系數(shù)

選取2008—2019年中國東北地區(qū)的相關面板數(shù)據(jù)，部分缺失數(shù)據(jù)由均值插值法進行處理。數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》。

3.2 實證結果

基于2008—2019年中國東北地區(qū)投入產(chǎn)出面板數(shù)據(jù)，采用MAXDEA8.0軟件測算各省的碳排放績效，將合意產(chǎn)出與非合意產(chǎn)出設定為相等的權重占比，即為1∶1。對超績效SBM-VRS模型測算出的結果進行歸納整理，得到碳排放績效測算結果（表2、圖1）。

表2 考慮非期望產(chǎn)出的東北地區(qū)碳排放績效

由圖1可直觀看出，東北地區(qū)從整體上來看，2008—2019年碳排放績效整體呈先平穩(wěn)上升后下降趨勢。2008—2013年東北地區(qū)碳排放績效逐年上升，于2013年達到峰值0.669 8，而后逐漸下降，2019年降至近12年最低，為0.424 9。2013年國務院發(fā)布了《國務院關于化解產(chǎn)能嚴重過剩矛盾的指導意見》，重點推動遼寧、山東等省鋼鐵產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，加大對非契合污染物排放標準企業(yè)的處罰力度，提高環(huán)境質(zhì)量，降低碳排放量。因此，2013年東北地區(qū)碳排放績效達到峰值。2014—2019年東北三省由于人口減少、缺乏大城市引領、資源枯竭、對外貿(mào)易缺乏港口等原因，GDP由占全國比重的8.96%減少為5.07%。從投入產(chǎn)出角度來看碳排放績效整體下滑。

圖1 2008—2019年東北地區(qū)碳排放績效趨勢

從東北地區(qū)各省碳排放績效來看，吉林省碳排放績效高于東北地區(qū)整體水平，遼寧省基本與整體水平持平，黑龍江省則略低于整體水平。東北三省碳排放績效均呈先增后減趨勢。三省建立了排污權和碳排放權交易平臺，吉林省于2015年碳排放績效達到峰值0.754 0，黑龍江省與遼寧省于2013年達到峰值，分別為0.611 2、0.689 6。達到峰值年后，三省碳排放績效均出現(xiàn)下滑趨勢，與整體水平下滑緣由一致，都是受到人口減少、資源枯竭等因素的影響。

根據(jù)標準偏差與均值之比可得各省份變異系數(shù)指標，由此建立十字坐標軸差異圖，即2008—2019年東北地區(qū)碳排放績效差異（圖2）。從整體角度來看，在第一、三、四象限中，東北地區(qū)各省碳排放績效差異分布零散。2008—2014年東北三省碳排放績效于0.03～0.07波動，差異較小。2015—2018年三省碳排放績效差異逐漸拉大，2016年達到最大值0.176 6。吉林省碳排放績效處于東北地區(qū)整體水平之上，而遼寧省、黑龍江省則位于整體水平之下。2015—2019年吉林省更加注重生態(tài)環(huán)境保護，故與黑龍江省、吉林省拉開了差距。

圖2 2008—2019年東北地區(qū)碳排放績效差異

4 碳排放績效的影響因素研究

4.1 模型構建

碳排放績效不僅受投入產(chǎn)出指標影響，還受各種控制變量的影響。如產(chǎn)業(yè)結構、環(huán)境規(guī)制、能源結構等。本研究從綠色技術創(chuàng)新角度研究其對碳排放績效的門檻效應，以綠色專利申請量為核心解釋變量，人均產(chǎn)出缺口比率即人均GDP與GDP之比作為閾值變量，城鎮(zhèn)化水平、產(chǎn)業(yè)結構、人均GDP、能源消費結構、貿(mào)易開放程度為控制變量，建立綠色技術創(chuàng)新與碳排放績效之間的門檻模型，其表達式如下。

式中，TWEit為非期望產(chǎn)出碳排放績效，i為地區(qū)，t為不同時間，GP為綠色技術創(chuàng)新，γ為閾值變量大小，I(·)為指示性函數(shù)，IS為產(chǎn)業(yè)結構，GDP為LN（人均GDP），UL為城鎮(zhèn)化水平，ERS為能源消費結構，TO為對外貿(mào)易程度，μ為觀測值的特征值，ε為隨機誤差項。

4.2 變量說明與數(shù)據(jù)來源

各變量數(shù)據(jù)主要來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》以及其他數(shù)據(jù)資料。①被解釋變量：非期望產(chǎn)出的二氧化碳排放績效；②核心解釋變量：綠色技術創(chuàng)新，以綠色專利申請量表示。③閾值變量：使用人均產(chǎn)出缺口比率=人均GDP/人均GDP的最大值，其反映了一個經(jīng)濟體的收入水平相對于樣本期內(nèi)收入最高的觀測值。④其他控制變量：城鎮(zhèn)化水平指標用城鎮(zhèn)人口占比來表示；貿(mào)易開放程度以進出口總額與GDP之比來表示；產(chǎn)業(yè)結構指標用工業(yè)部門在整個經(jīng)濟中的產(chǎn)出份額表示；經(jīng)濟發(fā)展指標用地區(qū)人均GDP的對數(shù)值來表示；能源消費結構指標用煤炭消耗總量與能源消耗總量之比來表示。

4.3 實證結果分析

基于以上變量數(shù)據(jù)與模型構建，采用Stata 15.0軟件對綠色技術創(chuàng)新與碳排放績效進行門檻回歸分析，結果見表3和表4。表4里的GP為門檻初始值，T1、T2分別為第一門檻值、第二門檻值。

由表3可看出，單、雙門檻檢驗均在5%水平下顯著，由此說明綠色技術創(chuàng)新對碳排放績效存在雙門檻效應，第一門檻值為0.328 3（對應人均GDP約為12 961元），第二個門檻值為0.229 9（對應人均GDP約為24 758元）。

表3 門限效果自抽樣檢驗

由表4可知，綠色技術創(chuàng)新對東北地區(qū)碳排放績效存在雙門檻效應，當人均產(chǎn)出缺口比率即收入水平小于第一門檻值0.328 3時，綠色技術創(chuàng)新與碳排放績效的相關系數(shù)為-0.000，表明綠色技術創(chuàng)新對碳排放績效具有負向作用，當收入水平介于第一門檻值0.328 3與第二門檻值0.229 9之間時，綠色技術創(chuàng)新對碳排放績效具有抑制作用，且在10%水平下顯著，與第一區(qū)間相比，對碳排放績效抑制作用更小。當收入水平大于第二門檻值時，綠色技術創(chuàng)新對碳排放績效具有正向作用。因此，綠色技術創(chuàng)新在不同門檻區(qū)間影響趨勢不同，碳排放績效呈U型線性關系。在收入水平較低時，綠色技術創(chuàng)新處于弱勢階段，技術研發(fā)、人才流入等需要更高的成本作為支撐，大力發(fā)展經(jīng)濟、提高經(jīng)濟實力需要消耗更多的能源燃料等資源，會加重碳排放量，進而導致碳排放績效降低。當達到第二門檻值0.229 9后，人均收入已處于較高水平，政府和社會有經(jīng)濟實力注重生態(tài)環(huán)境保護，開發(fā)更多低碳環(huán)保產(chǎn)品，從源頭上減少碳排放量，或者使用先進的清潔產(chǎn)品使碳排放績效得以提升。

表4 雙門檻效應模型回歸結果

人均GDP與碳排放績效的相關系數(shù)為0.624，表明兩者呈顯著正相關關系，且在5%水平下顯著，即人均生產(chǎn)總值的對數(shù)值上升1個單位時，碳排放績效則提升0.624個單位。2019年東北三省GDP均處于縮減狀態(tài)。由于東北三省存在產(chǎn)能過剩嚴重，石油、煤炭等自然資源逐漸枯竭，致使東北地區(qū)經(jīng)濟下滑，人才外流嚴重。且東北地區(qū)綠色創(chuàng)新技術匱乏，碳排放量未得到有效控制。因此，近幾年來，東北三省GDP縮減的同時，碳排放績效也處于下滑趨勢。

對外貿(mào)易與碳排放績效的相關系數(shù)為負值，表明對外貿(mào)易對碳排放績效具有抑制作用，即對外貿(mào)易中發(fā)達國家的一些污染企業(yè)或產(chǎn)業(yè)可能轉移到中國東北地區(qū)，導致碳排放績效降低，進而對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

城鎮(zhèn)化與碳排放績效的相關系數(shù)為-4.220，表明城鎮(zhèn)化水平對碳排放績效具有負面作用，且在5%水平下顯著。東北地區(qū)近幾年來存在經(jīng)濟低迷、人才流失嚴重等問題，城鎮(zhèn)化發(fā)展動力欠缺，發(fā)展質(zhì)量有待提升。

產(chǎn)業(yè)結構與碳排放績效的相關系數(shù)為0.550，表明產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化升級對碳排放績效具有積極影響。在共建“一帶一路”與2016年提出的“振興東北經(jīng)濟”戰(zhàn)略重大機遇面前，促進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級應為東北經(jīng)濟努力的方向。由于東北地區(qū)經(jīng)濟屬于依賴資源型的第二產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)結構單一，過度消耗石油、煤炭等資源帶來環(huán)境逐漸惡化。因此，對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級可提升碳排放績效，緩解環(huán)境問題帶來的壓力。

能源消費結構與碳排放之間的相關系數(shù)為-0.491，表明能源消費結構每下降1個單位，碳排放績效提高0.491個單位。東北地區(qū)為中國老工業(yè)基地，還有很長一段時間需通過消耗能源等資源拉動經(jīng)濟增長，且存在能源利用率低等問題。因此，東北地區(qū)應更加注重可持續(xù)發(fā)展，通過能源結構優(yōu)化升級提高碳排放績效。

5 結論與建議

全國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展進程逐步向前推進，作為龍頭的東北地區(qū)不能掉隊?！哆|寧沿海經(jīng)濟帶高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》《東北全面振興“十四五”實施方案》等文件的出臺使東北地區(qū)面臨新機遇與新挑戰(zhàn)［21］。東北全面振興不僅是擺脫“被拋棄的工業(yè)銹帶”的經(jīng)濟振興，更是生態(tài)環(huán)保的綠色振興。本研究在梳理已有文獻基礎上，采用考慮非合意產(chǎn)出的超效率SESBM模型，以能源投入、資本投入、勞動力投入作為投入指標，以代表經(jīng)濟發(fā)展水平的人均GDP為期望指標，以碳排放量為非合意指標，測算中國東北三省全要素碳排放績效；并以綠色技術創(chuàng)新為核心變量，以代表收入水平的人均產(chǎn)出缺口比率為閾值變量，利用門檻模型研究了綠色技術創(chuàng)新與碳排放績效之間的門檻效應，并分析了經(jīng)濟發(fā)展水平、能源消費結構、城鎮(zhèn)化水平、產(chǎn)業(yè)結構、對外貿(mào)易程度對碳排放績效的影響作用。結果表明，2008—2019年東北地區(qū)的碳排放績效整體呈先上升后下降的趨勢，并于2013年達到碳排放績效峰值。從碳排放變異系數(shù)可看出，東北地區(qū)碳排放績效存在顯著差異。綠色技術創(chuàng)新與碳排放績效存在雙門檻效應現(xiàn)象，在不同的門檻區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)出負向或正向影響，且綠色技術創(chuàng)新與碳排放績效呈U型關系。經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構升級對碳排放呈正向作用，但城鎮(zhèn)化水平、對外貿(mào)易程度、能源消費結構對碳排放績效呈負向影響。鑒于上述結論，提出以下建議。

1）推進東北全面振興進程，提高綠色技術創(chuàng)新水平。自實施東北老工業(yè)基地振興戰(zhàn)略以來，東北地區(qū)經(jīng)濟逐漸取得積極進展，但也存在經(jīng)濟規(guī)模未與全國同步增長的情況，科技創(chuàng)新能力處于弱勢階段，綠色技術創(chuàng)新匱乏。因此，東北三省應在新時代高質(zhì)量發(fā)展的新格局及東北全面振興的背景下，抓住機遇大力發(fā)展經(jīng)濟，提高經(jīng)濟實力，為研發(fā)綠色低碳技術提供堅實的物質(zhì)支撐，使用清潔設備以減少碳排放量，提高碳排放績效。

2）優(yōu)化能源消費結構，推進綠色發(fā)展。東北地區(qū)能源產(chǎn)業(yè)結構特點為輕工業(yè)比重小、重工業(yè)所占比重較大。隨著國家對東北地區(qū)經(jīng)濟的重視與調(diào)整，第一產(chǎn)業(yè)比重下降，第三產(chǎn)業(yè)比重逐步上升，但第二產(chǎn)業(yè)所占比重依然很大。在新時代能源生產(chǎn)與消費的革命中，堅持以清潔低碳為導向，構建綠色能源技術創(chuàng)新體系，深刻理解碳達峰、碳中和的內(nèi)在含義，實事求是，穩(wěn)中求進地推進能源革命。

3）搭乘中歐班列快車，發(fā)展綠色貿(mào)易產(chǎn)業(yè)。東北地區(qū)碳排放績效與對外貿(mào)易程度具有負向作用，說明對外貿(mào)易深化發(fā)展是以碳排放量的增加為代價的。隨著中歐班列的發(fā)展，為東北地區(qū)進出口貿(mào)易開辟一條富有生機潛力、安全高效的國際通道。遼寧中歐班列逐漸成為遼寧省對外經(jīng)濟貿(mào)易發(fā)展新引擎甚至是振興東北老工業(yè)基地的新動力。因此，東北地區(qū)應搭乘國際班列順風車，發(fā)展綠色低碳型對外貿(mào)易產(chǎn)業(yè)，研發(fā)低碳清潔技術，實現(xiàn)低碳環(huán)保與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)共進。

4）優(yōu)化升級產(chǎn)業(yè)結構，向綠色低碳化轉型。東北地區(qū)作為老工業(yè)基地，近年來產(chǎn)業(yè)結構存在不合理現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在過度依賴重工業(yè)以及資源型產(chǎn)業(yè)，導致東北三省礦產(chǎn)資源瀕臨枯竭，經(jīng)濟逐步走向衰退。因此，東北地區(qū)必須優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，降低對資源的依賴性，在綠色低碳發(fā)展理念的指引下，通過產(chǎn)業(yè)轉移與優(yōu)化，實現(xiàn)傳統(tǒng)老工業(yè)向低碳化方向推進。