中國二氧化碳排放效率的空間集聚與動態演變

【摘 要】研究碳排放效率的空間分布和動態演變規律，對于制定合理且可行的節能減排措施具有重要的參考意義。基于空間計量分析方法，本文度量了空間自相關指數度量和檢驗了省區二氧化碳排放效率的空間集聚特征，并用核密度估計考察了碳排放效率的動態演變情況。研究發現：2003-2014年間省區二氧化碳排放效率存在顯著的空間非均衡性，在空間上呈現集聚特征。省域二氧化碳排放效率雖有一定的波動，但沒有出現明顯的改善；集中程度上升，差異縮小；維持較為穩定的雙峰格局。

【關鍵詞】二氧化碳排放效率；RAM模型；空間計量；核密度函數估計法

一、引言

近年來，中國發展陷入了生態約束強化與經濟高速增長的困境。研究二氧化碳排放的空間分布和動態演變規律不僅是科學分解減排指標和制定減排任務的前提，還是今后制定低碳政策的重要依據。隨著空間計量方法的發展，一些學者在研究中國碳排放相關問題時開始考慮到空間因素。沈能等（2013）[1]利用探索性空間分析方法，從新經濟地理角度，考察了集聚外部性對碳生產率趨同的影響；劉建國等（2014）[2]運用空間計量模型研究了1990- 2011年中國全要素生產率，并從空間角度考察了全要素生產率的影響因素。

以往度量區域間差異程度的研究方法主要用統計指標法，包括基尼系數、泰勒指數和變異系數等，或者采用計量方法。這些方法無法解釋變量的動態性和長期趨勢，體現不了多重穩態帶來的分層收斂和多峰收斂。Quah（1993）[3]首先提出了動態分布法來（MEDD）來估計變量的密度函數進而揭示變量的動態演變趨勢。隨后，Galor（1996）、Kumar and R ussell（2002）等從分布演進的事實、原因和未來態勢三個方面拓展了此問題。李濤和傅強（2011） [4]首先測算了1998- 2008中國29個省區的碳排放效率，繼而運用核密度估計分析地區差異動態演變；劉華軍等（2013）[5]以碳強度為指標，用Kernel密度估計和Markov鏈分析法探討了中國省域二氧化碳排放的動態演變情況。

現有文獻主要涉及碳排放量的影響因素、碳生產率、能源效率等。從地理角度研究碳排放效率空間集聚和動態演變的卻鮮少涉足。本文嘗試運用空間統計和動態分布法研究二氧化碳排放效率的空間集聚和演變趨勢。

二、研究方法

1.RAM模型

RAM模型是Sueyoshi et al.（2011）[6]在Cooper et al.（1999）研究基礎上提出的，屬于松弛變量DEA方法中的一種。參照Sueyoshi et al.（2011），Se+代表需要增加的能源投入，Se-代表需要減少的能源投入，R為各產出、投入變量的權重。我們定義RAM模型如下：

在公式（4）中，K（·）為核函數，h稱為帶寬或光滑參數。對于給定的樣本，核函數和帶寬的選擇決定了核密度估計函數對于原序列分布的擬合好壞程度。本文在估計碳排放效率的增長分布密度時，選用Epanechnikov核函數。最佳窗寬的選擇在核估計的偏差和方差間權衡，使得均方誤差最小。

三、指標選取及數據處理

按照上述理論方法，本文選取了資本存量、勞動力和能源投入三個投入指標，GDP和二氧化碳排放量兩個產出指標，數據來源于2003- 2014年的《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》。各指標的情況如下：

四、我國二氧化碳排放效率空間聚集特征

（一）基于RAM模型的中國二氧化碳排放效率測度結果

根據RAM模型，利用GAMS 22.6編程計算可得到各省份2003- 2014的效率均值如表1所示。

從全國整體來看，其平均綜合碳排放效率在0.71- 0.79之間，均值為0.761，相對于效率前沿面存在較大的改進空間。從變化趨勢來看，2003- 2014年全國的整體碳排放效率變化趨勢整體相對穩定，略有波動，總體略有上升。

（二）我國二氧化碳排放效率的空間分布描述

利用GEODA軟件，我們可以繪制出省域二氧化碳排放效率的空間分布分位圖，如圖1。據圖可以發現，平均來說，技術效率最好的地區集中在東部沿海城市，包括北京、上海、廣東、天津、海南和福建，處于領先地位；而技術效率相對最為滯后的地區主要集中在西部，包括河北、甘肅、寧夏、內蒙古和山西。從圖中可以看出，省區二氧化碳排放效率存在顯著的空間非均衡性，其空間分布傾向于遵循相對固定的模式，其中一個較為鮮明的特點便是有相當數量省份的技術效率在空間上呈現集聚特征，即高技術效率和高技術效率地區集聚，比如低碳技術創新的溢出，好的環境政策政府間的效仿；低技術效率和低技術效率地區在空間上相鄰，比如鄰近地區污染傾銷和轉嫁現象以及政府“逐底”效應。

（三）我國二氧化碳排放效率的全局空間相關性檢驗

在進行空間自相關研究時，不同空間權值矩陣W計算得到的MoranI值不盡相同，因而首要任務便是選擇一個合適的權重矩陣W。由于我們研究的二氧化碳排放與地理位置是否鄰近關系密切，所以本文選擇基于鄰近概念的空間權重矩陣。

表2列出了我國30個省域二氧化碳排放效率在2003- 2014年的全局空間自相關MoranI統計值及伴隨概率P值。這12年間，全局MoranI指數均為正值，呈現略有上升趨勢的波動，這意味著其存在著正的相關關系，換言之，區域技術效率較低的省域傾向于與其他區域技術效率較低的省域形成集聚趨勢，區域技術效率較高的的省域傾向于與其他區域技術效率較高的省域形成集聚趨勢，而且這種正相關隨著時間推移有一定的增強態勢。并且這12年間每年的MoranI統計量在小于5%的顯著性水平上都通過檢驗，這些為省域二氧化碳排放效率存在空間自相關提供了有力的支撐，表明省域二氧化碳排放效率在空間上并不是隨機分布的，而是遵循著一定的規律，表現出一定的空間地理集聚特征。endprint

五、我國二氧化碳排放效率的動態演變分析

應用核密度估計方法，利用R語言軟件，可以逐年描繪出我國30個省域的二氧化碳排放效率核密度分布圖。圖2中，我們給出了2003年、2007年、2010年、2013年和2014年等5個年份整合在一起的核密度圖，橫軸表示二氧化碳排放效率，縱軸是密度。

從圖2可以看出，中國省區二氧化碳排放效率分布演進具有如下特征：

1.從位置上看，總的來說，密度分布曲線沒有明顯大幅度偏移。具體來看，2003～2014年間，密度分布曲線略有向右偏移，說明此階段二氧化碳排放效率略有改善；但2013～2014年密度分布曲線又略向左偏移，與2003年水平相差不大，這說明這一時期二氧化碳排放效率略有下降。綜合來看，各省域二氧化碳排放效率沒有出現明顯的改善。

2.從峰度上看，省域二氧化碳排放效率在2003～2014年波峰高度逐步上升，也稍為陡峭。波峰的上升意味著省際二氧化碳排放效率集中程度上升，差異縮小，即省域的二氧化碳排放效率呈現趨同特性。

3.從形狀上看，省際二氧化碳排放效率維持較為穩定的雙峰格局，而且主峰對應值始終小于次峰，說明大部分省區在較低效率水平上集中，少部分省區在高水平效率水平集中。雙峰特征暗含著二氧化碳排放效率的區域“俱樂部趨同”，即呈現一定的區域集聚特征。集聚狀況在樣本期間沒有發生明顯變化。

整體來看，樣本期間，各省域二氧化碳排放效率雖有一定的波動，但沒有出現明顯的改善；區域排放效率集中程度上升，差異縮小。省際二氧化碳排放效率維持較為穩定的雙峰格局，區域集聚現象沒有明顯的變化。

六、結論與建議

本文通過構建空間權重矩陣，測算空間自相關指數度量和檢驗了省區二氧化碳排放效率的空間集聚特征。然后用核密度估計法考察了二氧化碳排放效率的動態演變情況。主要結論如下：

1.從全國整體來看，二氧化碳排放效率平均值在0.71～0.79之間，均值為0.761，相對于效率前沿面存在較大的改進空間。

2.我國二氧化碳排放效率的空間分布顯示，省區二氧化碳排放效率存在顯著的空間非均衡性，在空間上呈現集聚特征。全域空間自相關MoranI指數證明區域技術效率存在正相關，存在High- High聚集或者Low- Low集聚集群趨向。

3.二氧化碳排放效率的動態演變呈現特征為：省域二氧化碳排放效率雖有一定的波動，但沒有出現明顯的改善；區域排放效率集中程度上升，差異縮小；省際二氧化碳排放效率維持較為穩定的雙峰格局，區域集聚現象沒有明顯的變化。

因此，在明確區域之間排放效率差異的基礎上，碳減排策略宜采取分類指導、區別對待的原則，充分考慮不同地區的經濟社會發展現狀及產業結構布局特點，制定更具針對性的差異化的碳減排策略，給予欠發達地區減排政策指導和資金、技術支持，同時應積極推進區域之間低碳技術的交流與合作，促進“低碳”環保經驗的擴散與外溢。

（廣東金融學院，廣東 廣州 510632）

參考文獻：

[1]沈能，王艷，王群偉.集聚外部性與碳生產率空間趨同研究[J].中國人口、資源與環境，2013（12）： 40-47.

[2]劉建國，張文忠.中國區域全要素生產率的空間溢出關聯效應研究[J].地理科學，2014，34（5）：522-530.

[3]D Quah.Exploiting cross-section variation for unit root inference in dynamic data[J].《Economics Letters》，1993，44（44）：9-19.

[4]李濤，傅強.中國省際碳排放效率研究[J].統計研究.2011，28（7）：62-71.

[5]劉華軍，鮑振，楊騫.中國二氧化碳排放的分布動態與演進趨勢[J].資源科學.2013，1925-1932.

[6]Sueyoshi T.， Goto， M.， Ueno， T..DEA approach for unified efficiency measurement：Assessment of Japanese fossil fuel power generation [J].Energy Economics，2011（38）：292-303.

[7]張軍，吳桂英，張吉鵬.中國省際物質資本存量估算：1952-2000[J].經濟研究，2004（10）：35-44.

[8]蔡火娣.基于傳統DEA與SBM模型的二氧化碳排放效率測度[J].統計與決策，2016（18）：130-135.

基金項目：廣東省哲學社會科學“十三五”規劃項目“低碳背景下中國二氧化碳排放效率測度及提升路徑研究”（GD16XYJ02）。

作者簡介：

蔡火娣（1981—），女，漢族，廣東茂名人，廣東金融學院講師，經濟學博士，研究方向：效率與生產率分析、統計學理論與方法等。endprint