能源稟賦與技術進步對中國碳排放強度的空間效應

張翠菊　張宗益

摘要 基于1997-2012年中國30省（自治區、直轄市）的相關統計數據以及 IPCC溫室氣體排放清單指南估算碳排放量，結合GDP數據得出各地區的碳排放強度，并利用空間面板計量模型，就能源稟賦和技術進步對碳排放強度的影響及趨勢展開實證研究。結果顯示：①樣本區間內，我國碳排放強度的全域Morans I指數均為正值，且通過了5%水平的顯著性檢驗，表明我國省域的碳排放強度具有明顯的空間集聚特征，碳排放強度較高的省區和較低的省區均趨于相鄰。另外，碳排放強度全域Morans I指數呈現出波動上升趨勢，表明碳排放強度的集聚程度趨于強烈。②能源稟賦對地區碳排放強度具有顯著正向影響，能源豐裕地區，傾向于利用比較優勢，發展能源開發、加工等能源依賴性強、附加值低的初級產品，最終形成了高碳排放的發展路徑。能源稟賦對碳排放強度還具有顯著的空間外溢效應，能源豐裕的地區在推高當地的碳排放強度的同時，還會輻射到周邊地區，并進一步影響全國的數據。受能源開采限制以及國家政策等的影響，能源稟賦對碳排放強度的影響程度有弱化的趨勢。③技術進步各變量對我國碳排放強度的影響有所差異，其中外商投資和科技經費投資對碳排放強度具有顯著的負向效應，而人力資本和專利授權量的溢出效應不明顯。從時間趨勢來看，技術進步各變量對碳排放強度的影響均有所減弱，甚至出現由負向轉為正向效應的情況。這說明，我國目前的技術無法適應低碳要求，需要進一步優化外商投資結構，加大對教育及科技的投入，特別是要加強節能技術的扶持，以發揮技術溢出效應，實現節能減排目標。

關鍵詞 能源稟賦；技術進步；碳排放強度；空間計量

中圖分類號 F061.5 文獻標識碼 A

文章編號 1002-2104（2015）09-0037-07

doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.09.006

根據國際能源署 （IEA，2009）統計數據，2007年中國二氧化碳排放量已超過美國，成為全球第一大二氧化碳排放國。在未來較長時期內，中國的經濟仍將以較快的速度增長，加之城市化和工業化進程的推動將會加劇經濟增長與能源環境之間的矛盾[1]，使我國面臨更大的減排壓力。就此，中國政府于2009年首次提出具體溫室氣體減排目標，即到2020年，我國單位國內生產總值（GDP）CO2排放量（碳強度）比2005年下降40%-45%，并將約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃中。由于區域經濟發展和資源稟賦的不均衡性，我國碳排放存在顯著的省際和區域差異。為實現減排目標，中國必須充分考慮碳排放的空間特征，針對性地出臺相應的產業和能源政策，才能公平有效地降低社會經濟成本，實現減排目標[2-4]。

在此背景下，深入研究中國區域碳排放的空間特征，揭示碳排放變化的主要影響因素具有重大現實意義。國內學者對于碳排放影響因素的研究，主要集中于經濟發展、產業結構、能源消費結構、人口規模和城市化等，同時，技術進步也受到越來越多的關注。一些學者認為技術進步能有效提高能源效率并減少碳排放量，是降低碳排放的重要手段和主導因素[5-7]。也有學者認為由于能源消費“回彈效應”的存在，導致技術進步對降低碳排放量的作用并不明顯[8-9]。趙楠[10]發現追隨型技術進步對中國能源效率呈現顯著正向影響，而前沿型技術進步作用并不明顯。李凱杰[11]認為長期內技術進步可以減少碳排放，但在短期內則不明顯。

豐裕的能源稟賦使區域發展具有比較優勢，理應推動經濟增長并帶動就業，然而在現實卻并非如此。現有研究顯示，能源稟賦會推高地區能源強度[12-13] ，抑制就業增長[14]，影響產業結構調整和優化[15]，最后導致“資源詛咒”的形成。蔡榮生[16]認為我國碳強度“資源詛咒”的產生機理為：在能源豐裕的地區，能源短缺與使用的壓力較小，技術進步的動力不足，慣性地依賴傳統高能耗產業、層次低產業，最終形成 “高碳”經濟發展路徑。

上述研究已將能源稟賦或技術進步作為解釋變量分析其對碳排放的影響，但往往忽略領域單元間的空間聯系和相關性，只注重對地區碳排放的直接影響，缺乏對能源稟賦和技術進步的空間外溢效應和輻射作用的研究。實際上，地區能源稟賦越高會使該地區以及周邊地區的能源使用成本降低，推動能源的使用量進而拉動該地區的碳排放強度。同樣，技術進步的外溢作用也會輻射到周邊地區。因此，本文將通過空間面板計量模型，就能源稟賦和技術進步對碳排放強度的空間效應展開實證分析。

1 變量選取及數據來源

1.1 碳排放強度的估算

本文根據IPCC《國家溫室氣體排放清單指南》2006版（IPCC，2006）推薦的方法估算碳排放數據，選取煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油和天然氣8種主要化石能源。計算方法如式（1）所示。最后，采用以1997年為基準年進行調整的GDP數據，根據碳排放強度的定義（即單位GDP的碳排放量，CI）計算全國30個省份1997-2012年的碳排放強度。由于西藏自治區、臺灣省、香港和澳門特別行政區的相關數據缺失，因此本研究所有源數據和計算結果均不包括這些地區。

C=∑8i=1Ci=∑8i=1Ei×SCCi×CEFi（1）

其中，Ci表示估算的碳排放量；i表示各能源；Ei代表能源的消費量，來自于《中國能源統計年鑒》中能源終端消費數據；SCCi為各種能源的折標煤系數；CEFi為IPCC（2006）提供的碳排放系數（見表1）。

1.2 自變量的選擇

參考已有的研究文獻，本文選取的解釋變量分為能源稟賦變量和技術進步變量兩類。

能源稟賦用能源生產量（EP）和能源自給度（SR）來表征，其中能源生產量由地區各種能源生產量折算為標準煤相加得來。能源自給度，是指某一區域內能源的消費由區域內自身供給的比例，計算公式為區域能源生產量除以能源消費量，據此來測度各區域內能源的充裕程度。以上數據均來自于《中國能源統計年鑒》。

技術進步變量則由外商直接投資（FDI）、R&D投入（RD）、人力資本（HC）和專利授權量（PAT）表征。其中，外商直接投資用各地區年末登記的外商投資企業投資額表示，數據來源于《中國貿易外經統計年鑒》。R&D投入用各地區研究與實驗發展內部經費支出數據表示，來源于《中國統計年鑒》。人力資本用各地區研究與開發機構從事科技活動人員數表征，數據來源于各年《中國科技統計年鑒》，由于2009-2012年與以往年份統計口徑不一致，本文參考各省統計年鑒作為補充，缺乏的年份按照加權平均的方法計算得出。用3種專利授權數代表各省地區的專利授權數，數據來源于《中國科技統計年鑒》。

2 實證結果分析

2.1 中國能源碳排放強度相關性檢驗

我國碳排放強度在樣本區間內總體呈下降的趨勢，從1997年的1.49 t/萬元下降為2012年的0.89 t/萬元（見圖1）。利用matlab軟件計算的1997-2012年中國碳排放強度全域Morans I指數顯示均為正值，且其正態統計量z值均通過5%水平的顯著性檢驗，表明全國各省區碳排放強度的空間分布并非是完全隨機的狀態，而是呈現出顯著的空間自相關特征，即碳排放強度較高的省區和較低的省區均趨于相鄰。同時，觀察的Morans I的走勢發現，中國省區碳排放強度的全域Morans I指數在整個研究期間呈現波動性上升的趨勢。其中，1997-2005年間Morans I指數在0.226 8-0.295 9之間，在2006-2012年Morans I指數顯著上升，均在0.3以上，且z值均滿足1%的顯著性檢驗，表明中國省區碳排放強度的集聚程度加強，即碳排放強度相似的省區在空間上趨于集中。

2.2 模型選擇策略

本文分別采用傳統混合面板模型SLM、SEM和SDM模型進行分析，模型的檢驗過程按照：OLS（SLM或SEM）SDM是順序展開。驗證方法如下：首先，基于無空間交互效應的傳統面板模型的殘差，對個體固定效應和時間固定效應進行LR檢驗，然后利用兩個拉格朗日乘數（Lagrange Multiplier）形式LMlag、LMerror和穩健（Robust）的RLMlag、LMerror進行檢驗，檢驗標準為：如果LMlag在LM檢驗中顯著性優于LMerror，同時RLMlag也優于RLMerror，選擇SLM模型。反之，選擇SEM模型。LM檢驗結果若支持其中之一或兩者同時成立，則需要通過Wald統計量和LR統計量對SDM進行檢驗，若不能同時支持原假設H0：θ=0和H0：θ+ρβ=0，則表示SDM不能簡化為SLM或SEM，應在模型中同時包含被解釋變量和解釋變量的空間滯后項，來考察解釋變量的空間交互作用[17-18]。

2.3 估計結果分析

2.3.1 總樣本估計結果分析

根據空間計量模型的選擇策略，首先檢驗傳統混合模型，得到結果（見表2）：①LM關于空間滯后與空間誤差存在性的絕大多數檢驗均拒絕了原假設，由此確定了模型估計的殘差空間自相關的存在，SLM和SEM模型均優于無空間效應傳統混合面板模型。②LR檢驗均拒絕原假設，其結果分別為（804.154 5，0.000 0）和（636.444 6，0.000 0），即模型存在雙邊固定效應。③LMlag、RLMlag和LMerror分別通過了1%、5%和10%的顯著性檢驗， RLMerror沒有通過顯著性檢驗，即空間滯后模型的檢驗統計量更為顯著。綜合以上結果，可以認為雙邊固定效應的空間滯后模型更符合模型設定。

接下來需要進一步分析空間杜賓模型以確定最優模型（見表3），Wald和LR檢驗結果均支持選擇空間杜賓模型，另外Hausman的檢驗不能拒絕原假設，即應采納隨機效應模型進行分析。由此確定分析能源稟賦和技術進步對碳排放強度影響的模型：隨機效應的空間杜賓模型。

從表3中隨機效應的空間杜賓模型估計來看，表征能源稟賦和技術進步變量對碳排放強度的系數在統計上較為顯著。其中，①ln EP和ln SR系數顯著為正，表明在樣本期間內能源產量和能源自給度與碳排放強度呈顯著正相關關系，能源稟賦高的區域能源使用成本具有比較優勢，

更傾向于依靠能源密集型產業來推動經濟發展，導致這些地區單位能耗和碳排放強度都較高。②表征技術創新的lnFDI、lnRD和lnPAT的彈性系數均顯著為負，表明外商直接投資、R&D經費投入和專利授權量均有利于抑制區域碳排放強度，而lnHC的估計結果則顯示為不顯著的正效應，也就是說人力資本對促進節能減排效應不足。③W·lnPAT和W·lnFDI的系數在1%水平上顯著，W·lnEP在5%水平上顯著，W·lnSR在10%水平上顯著，表明因變量的空間滯后項和自變量的空間交互項均存在空間溢出效應，即能源稟賦和技術進步在空間上對其他地區碳排放強度產生影響。

進一步地，就能源稟賦和技術進步對碳排放強度的空間效應進行分解，以便了解不同變量變動對系統中各部分影響的沖擊。這里分別用空間杜賓模型下的直接效應、間接效應和總效應來檢驗各變量對本地區、其他地區以及全國所有地區碳排放強度的影響（見表4），發現大部分變量對地區的輻射作用在統計上表現顯著。①能源生產量和能源自給度的直接效應、間接效應和總效應均顯著為正，說明能源稟賦對本地區以及其他地區均顯示出明顯的刺激作用。②外商直接投資直接效應、間接效應和總效應均顯著為負，從而肯定了外商直接投資降低本地區和其他地區碳排放強度的溢出效應。③R&D投入的直接效應和總效應顯著為負，而間接效應則為不太顯著的微弱負效應，說明研究與實驗經費的投入對降低其他地區碳排放強度的效果不佳。④人力資本的直接效應、間接效應和總效應均不顯著，即人力資本投資還沒有產生足夠的空間外溢效應。⑤專利授權量的直接效應顯著為負，但間接效應和總效應則均表現為正效應。說明由于我國區域差異明顯，一些技術的研發成果可能僅僅適用于本地區，無法在更大范圍內推廣，導致技術進步受惠的局限性。

2.3.2 分階段樣本估計結果分析

基于不同時間階段技術進步的特點和方法存在較大的差異，接下來將劃分兩個時間階段1997-2004年和2005-2012年，來考察能源稟賦和技術進步對碳排放強度的影響趨勢。首先，根據前述的模型選擇策略，最后確定兩個階段均選定固定效應的空間杜賓模型，如表5所示。可以看出，在經濟發展的不同階段上，各變量對碳排放強度的影響呈現不同的特征。①能源生產量和能源自給度在兩個階段均表現出顯著的正效應，且其效應都有所收斂；另外，兩個變量的空間交互效應在前一階段顯著，后一階段不顯著。表明隨著時間的推移，能源儲存量的減少以及國家調控政策的推動，能源的效率有所提高，能源產量豐富的地區也開始注重節約能源，促使能源稟賦對碳排放強度的影響有所減弱。②后一階段中技術進步對碳排放強度的顯著作用明顯低于前一階段，說明由于節能技術缺失以及存在技術推廣困難等問題，現有的技術手段越來越不適應低碳需求，無法有效地指導節能減排。其中，lnFDI和 lnHC的符號出現了由負轉正情況。說明以現有的技術手段，外商直接投資和人力資本投資無法發揮降低碳排放強度的作用；lnRD和 lnPAT兩階段的系數都為負號，但顯著程度都有所下降，也就是說資金投入和技術產出促進低碳轉型的效果也在下降。

從兩階段分解的空間效應來看（見表6），后一階段的顯著程度明顯低于前一階段。①能源生產量的直接效應變化不大，而間接效應和總效應出現了大幅的下降。說明能源生產量對其他地區和全國的輻射作用有所減少，而對本地區仍然具備顯著的正向效應。②能源自給度的直接效應、間接效應和總效應符號依然為正，但其影響作用有所減弱，尤其是間接效應變化明顯，即能源自給度對其他地區的碳排放強度的影響趨于減弱。③在后一階段技術進步各變量的影響作用都趨于減弱，甚至出現推高碳排放強度的效應。變量中只有專利授權量的直接效應存在微弱負效應，外商直接投資、R&D投入的直接效應、間接效應和總效應均不顯著，而人力資本的間接效應和總效應則出現顯著的正效應。

3 結論與政策建議

本文選取了1997-2012年我國30個省區的數據，利用空間計量模型，實證考察了能源稟賦和技術進步對地區碳排放強度的作用機制。研究結果顯示，在樣本區間內，碳排放強度呈現出顯著的空間外溢效應，能源豐裕的地區不僅會推高當地的碳排放強度，還會輻射到其他地區，并進一步影響全國的數據。

（1）能源稟賦與碳排放強度呈正相關狀態。在能源豐裕地區可供利用的能源比較豐富，能源密集性產業具有比較優勢，更傾向于提高能耗來謀求經濟發展，最終形成了高碳發展路徑。

（2）技術進步對碳排放強度的影響路徑各不相同。外商直接投資和R&D投入在空間上對碳排放強度形成了有效的外溢作用，而人力資本對碳排放強度不存在顯著的影響。專利授權量可以抑制本地區的碳排放強度，卻推高了其他地區的碳排放強度。

（3）近年來，能源過度開發嚴重，能源豐裕地區可開采能源受到限制，國家及地方節能減排調控政策也相繼出臺，能源稟賦豐裕的地區通過調整產業結構等方式以降低對能源的依賴，使得能源產量和能源自給度對碳排放強度的影響都有所弱化。

（4）隨著時間的推移，技術進步各變量對碳排放強度

的顯著程度都有所減弱，甚至出現由負效應轉為正效應的情況。這可能是由于在市場利益的驅使下，人們將更多的精力著眼于提高生產力等方面的技術，忽視了節能需求，造成節能減排技術的缺失。同時，提高的生產力帶來的經濟增長又進一步推動更多能源的使用，即“回彈效應”。以上結論對于國家制定節能減排政策提供了啟示，第一，政府在制定節能減排策略時，應關注能源稟賦的擴散作用，出臺相應的政策措施促進能源良性流動。第二，更加重視能源豐裕地區的低碳政策引導，改變其過分依賴能源的經濟增長方式。第三，地方政府應適時調整外資準入門檻，優化投資結構，主動剔除能耗較高，污染嚴重的外商投資。第四，加大研發和教育的投入，鼓勵節能技術的研發及推廣，以充分發揮技術進步的溢出效應。

（編輯：于 杰）

參考文獻（References）

[1]林伯強，蔣竺均.中國二氧化碳的環境庫茨涅茨曲線預測及影響因素分析[J].管理世界，2009，（4）：27-36.[Lin Boqiang， Jiang Zhujun. Chinas Carbon Dioxide Environment Coontz Kuznets Curve to Predict and Influence Factors Analysis[J].Management World，2009，4（4）：27-36.]

[2]林伯強，黃光曉.梯度發展模式下中國區域碳排放的演化趨勢-基于空間分析的視角[J].金融研究，2011，（12）：35-46.[Lin Boqiang， Huang Guangxiao. Evolution Trend of Chinas Regional Carbon Emissions Under the Gradient Development Pattern from the Spatial Analysis Perspective [J].Journal of Financial Research， 2011，（12）：35-46.]

[3]Chuai Xiaowei，Huang Xianjin. Spatial Econometric Analysis of Carbon Emissions from Energy Consumption in China[J].Journal of Geographical Sciences，2012，22（4）：630-642.

[4]程葉青，王哲野.中國能源消費碳排放強度及其影響空間計量[J].地理學報，2012，68（10）：1418-1431.[Cheng Yeqing，Wang Zheye. Spatial Econometric Analysis of Carbon Emission Intensity and Its Driving Factors from Energy Consumption in China[J].Acta Geographica Sinica，2012，68（10）：1418-1431.]

[5]張兵兵，徐康寧，陳庭強.技術進步對二氧化碳排放強度的影響研究[J].資源科學，2014，36（3）：567-576.[Zhang Bingbing，Xu Kangning，Chen Tingqiang.The Influence of Technological Progress on Carbon Dioxide Emission Intensity[J].Resorces Science，2014，36（3）：567-576.]

[6]孫建衛，趙榮欽.1995-2005年中國碳排放核算及其因素分解研究[J].自然資源學報，2010，25（8）：1284-1295.[Sun Jianwei，Zhao Rongqin.Research on Carbon Emission Estimation and actor Decomposition of China from 1995 to 2005[J]. Journal of Resorces，2010，25（8）：1284-1295.]

[7]魏巍賢.技術進步對中國二氧化碳排放的影響[J].統計研究，2010，（7）：36-44.[Wei Weixian.Impact of Technology Advance on Carbon Dioxide Emission in China[J]. Statistical Research， 2010（7）：36-44.]

[8]申萌，李凱杰.技術進步、經濟增長與二氧化碳排放：理論和經驗研究[J].世界經濟，2012，（7）：83-100.[Shen Meng，Li Kaijie. Theory and Empirical Research on Technological Progress， Economic Growth and Carbon Dioxide Emissions[J].The Journal of World Economy，2012，（7）：83-100.]

[9]吳玉鳴，呂佩蕾.空間效應視角下中國省域碳排放總量的驅動因素分析[J].桂海論叢，2013，（1）：40-45.[Wu Yuming， Lv Peilei. Analysis of Driving Factor of Chinese Provincial Overall Carbon Emissions from a Spatial Effects Persepective[J].Guihai Tribune，2013，（1）：40-45.]

[10]趙楠，賈麗靜.技術進步對中國能源利用效率影響機制研究[J].統計研究，2013，30（4）： 63-69.[Zhao Nan，Jia Lijing. Analysis of Effect Mechanism of Technical Progrss on Energy Efficiency[J].Statistical Research， 2013，30（4）： 63-69.]

[11]李凱杰，曲如曉.技術進步對中國碳排放的影響：基于向量誤差修正模型的實證研究[J].中國軟科學，2012，（6）：51-58.[Li Kaijie，Qu Ruxiao.The Effect of Techological Change on Chinas Carbon Dioxide Emisson：an Empirical Based on the Vector Error Correction Model[J].China Soft Science Magazine， 2012，（6）：51-58.]

[12]王軍，仲偉周.中國地區能源強度差異研究：要素稟賦的分析視角[J].產業經濟研究，2009，6（43）：44-51.[Wang Jun， Zhong Weizhou. The Research of Regional Energy Intensity Difference in China from the Factor Endowment Perspctive[J].Industrial Econimics Research，2009，6（43）：44-51.]

[13]仲偉周，王軍.基于能源稟賦的地區能源消費強度差異研究[J].山西財經大學學報，2009，31（3）：42-50.[Zhong Weizhou， Wang Jun. Research on the Energy Intensity Difference[J].Journal of Shanxi Finance and Economics University，2009，31（3）：42-50.]

[14]趙領娣，楊明曄，張磊.能源稟賦與就業增長：基于省際面板數據的實證研究[J].資源科學，2013，35（9）：1801-1811.[Zhao Lingdi，Yang Mingye，Zhang Lei.Energy Endowment and Employment Growth Based on Provincial Panel Date[J].Resources Science，2013，35（9）：1801-1811.]

[15]吳海兵，肖地楚，王欣欣，等.基于固定效應模型的能源資源稟賦與產業結構關系研究[J].宏觀經濟研究，2013，（10）：59-66.[Wu Haibing，Xiao Dichu，Wang Xinxin， et al. Research on Energy Resources and the Industrial Structure Based on Fixed Effects Model[J].Macroeconomics，2013，（10）：59-66.]

[16]蔡榮生，劉傳陽.碳排放強度差異與能源稟賦的關系：基于中國省級面板數據的實證分析[J].煙臺大學學報：哲學社會科學版，2013，26（1）：104-110.[Cai Rongsheng，Liu Chuanyang.The Relationship Between Carbon Emission Intensity Difference and Energy Endowment：An Empirical Based on the Interprovincial Panel Date in China[J].Journal of Yantai University：Philosophy and Social Science Edition，2013，26（1）：104-110.]

[17]侯新碩，張宗益，周靖祥.中國經濟結構的增長效應及作用路徑研究[J].世界經濟，2013，（5）：88-111.[Hou Xinshuo，Zhang Zongyi，Zhou Jingxiang. On the Path of the Growth and Its Chinese Economic Structure[J]. The Journal of World Economy，2013，（5）：88-111.]

[18]鄒薇，劉紅藝.城市擴張對產業結構與經濟增長的空間效應：基于空間面板模型的研究[J].中國地質大學學報：社會科學版，2014，14（3）：1-13. [Zou Wei， Liu Hongyi. The Spatial Effect of City Expansion on Industrial Structure and Economic Growth Based on the Spatial Panel Model[J].Journal of China University of Geosciences：Social Sciences Edition，2014，14（3）：1-13.]