基于面板數據分析產業結構對碳排放量影響及門檻效應

劉源 周志敏

【摘 要】 低碳經濟是目前世界經濟發展的潮流，中國作為碳排放大國，其中70%的碳排放來自生產領域，因為我國的低碳經濟主要強調產業的低碳經濟。本文通過全國各省2001年至2008年的數據，根據固定效應模型及面板門檻回歸的方法，分析了產業結構對碳排放的影響。研究結果表明，優化產業結構可以顯著地減少碳排放量，而且這一減少碳排放量的效果在產業結構較差的地區更為顯著

【關鍵詞】 產業結構 碳排放量 固定效應模型 門檻回歸

第一章 引言

氣候變化已經被公認列為全人類面臨的最重要的問題之一。氣候變化已經對地球生態系統和人類社會帶來了負面影響，影響程度取決于人類社會應對氣候變化所作的努力。防止氣候變化的關鍵在于控制溫室 氣體排放，特別是碳排放量。向低碳經濟轉型已經成為世界經濟發展的大趨勢。中國目前正處在工業化中后期階段，重化工工業化趨勢十分明顯。尤其是作為中國國民經濟的支柱產業，制造業在產業結構調整升級和工業化加速推進的過程中呈現出明顯的“高碳”特征。這意味著中國在較長一段時間內不可避免地要大量消耗能源和資源。

由于國情和發展階段的不同，我國低碳經濟發展的內涵與發達國家有著本質性差別。發達國家早已進入后工業化時代其碳排放來自消費領域，而我國依然處于工業化發展的中后期階段，70%以上的碳排放是來自生產領域，尤其是工業生產領域。因此，發達國家的低碳經濟主要在于消費領域的低碳化，尤其是家庭生活方式的低碳化。而我國的低碳經濟則主要是強調產業的低碳發展。

產業結構指生產要素在產業部門之間的分配狀況與關聯方式，反映著一個國家或地區間的產業比例關系及其變化趨勢。產業結構的演進則反應了國家或地區經濟增長和發展模式的變化，對國家的生態環境會產生重要的影響。因此，通過產業結構調整與升級，促進產業低碳發展成為國內學者關注的焦點。

第二章 文獻綜述

吳振信（2012）等人基于中國省級面板數據，分析了經濟增長、產業結構對碳排放的影響，得到產業結構調整是影響低碳經濟的重要因素。李科（2014）基于動態面板平滑轉換模型分析了中國產業結構與碳排放量之間的關系，認為提高產業結構的高端化水平是實現碳減排的有效途徑；某些中西部省份的產業結構調整趨勢不利于碳減排。此外，中國的碳排放模式具有較強的路徑依賴性，發展低碳環保的居民消費方式是中國未來實現可持續性碳減排的重點。吳彼愛等人（2010）采用IPCC提出的計算方法，根據1978到2008年能源消費數據，分析了河南省碳排放變 化趨勢，并根據河南省近年來的產業結構數和能源結構數據分析了其對碳排量的影響。研究表明：河南省碳排放量與GDP和能源消費保持著高相關和消長異步的特 性，工業部門是碳排放的主要部門，而高能耗行業排碳量又占到工業的90%；從能源來看，煤炭是碳排放的主體。段瑩（2010）采用產業結構層次系數來描述產業結構高度化水平，就湖北省產業結構高度化對二氧化碳排放量的影響進行實證分析，所得結論為產業結構變動是單位產出排碳量變動的Granger原因， 產業結構升級對發展低碳經濟有顯著作用。

下面本文將根據2001年至2008年中國各省份數據，基于面板分析的方法，著重研究產業結構對碳排放量的影響。

第三章 影響變量選取及數據來源

（一）碳排放量

本文中碳排放量作為被解釋變量，是指各省份在該年度排放的二氧化碳總量。宏觀上測度二氧化碳排放量時一般是根據能源消耗量折算成相應的碳排放量。本文采用如下方法測算二氧化碳排放量。

C代表二氧化碳排放量。i從1至9分別代表煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣、電力。E代表對應的該類能源消耗量，K代表該類能源的折算二氧化碳排放系數。其中各省份能源消耗量數據來自《中國統計年鑒》。

（二）產業結構

產業結構是指國民經濟各產業部門之間以及各產業的內部構成。國家在優化產業結構方面的一個思路是調整改革第二產業，鼓勵促進第三產業，基于這種思想，本文將第三產業生產總值與第二產業生產總值的比值作為產業結構優化率。

IS代表各省份產業優化率。產業結構優化率越高，代表產業結構調整得越好。其中產業生產總值數據來源于《中國統計年鑒》

為了使得模型構建更加精準，除產業結構外，本文再選取其他幾個變量作為控制變量。

（三）人口數量

人口數量這一指標是指某省份年度常住人口，用P表示，數據來源于《中國統計年鑒》。

（四）經濟狀況

通常情況下，經濟狀況指標選為GDP，但是為了避免以上述人口數量指標產生共線性，本文經濟狀況指標選為人均GDP。

P_GDP代表人均GDP，GDP和人口數量數據均來自《中國統計年鑒》。

（五）技術進步

很多研究中，將全要素生產率作為技術進步的衡量指標。本文中也用全要素生產率作為技術進步指標。李文秀（2012）在《新世紀以來我國FDI 外溢效應的俱樂部特征》一文中，以柯布道格拉斯函數的形式，測度了2001-2008 年間我國大陸各省區的全要素生產率。本文將直接采用李的全要素生產率的結果，作為技術進步的衡量指標，用TFP表示。

最后，在實際操作中，將四川省和重慶市的各個變量指標合并到一起，共同作為一個地區樣本。

第四章 個體固定效應模型分析碳排放影響因素

（一）模型構建

根據樣本數據特征，本文采用個體效應回歸來構建模型，構建模型形式如下：

其中β表示截距和各變量系數，μi為不可觀測的隨機變量，代表個體異質性的截距項。εit為隨個體與時間而改變的擾動項，假設其為iid，且與μi不相關。

下面首先對數據進行標準化然后進行面板數據檢驗。

（二）豪斯曼檢驗

豪斯曼檢驗中，原假設是模型滿足外生性條件，在原假設的條件下，固定效應估計量和隨機效應估計量都是一致的，兩個估計量將共同收斂于真實值。而在備擇假設中，模型不滿足外生性條件，只有固定效應估計量是一致的。因此當兩個統計量的差異過大時，傾向于拒絕原假設，并且采用固定效應模型來進行回歸。下面本文對標準化后的數據進行豪斯曼檢驗， 根據豪斯曼檢驗結果，卡方值為15.41，p值為0.0039，在顯著性水平為0.05的情況下，卡方值顯著大于臨界值。因此認為兩種方法的估計量有顯著差異，拒絕原假設，并且固定效應模型更加適合該數據。

（三）固定效應回歸

個體固定效應回歸結果如下圖所示：

固定效應回歸結果顯示，模型整體顯著性檢驗p值小于0.05，說明模型整體顯著性成立。對于各個自變量的t檢驗的p值也均小于0.05，模型中各個自變量也均顯著，模型構建良好。

結果可以看出，產業結構優化率的系數為負，這說明產業結構優化率越高時，碳排量越少。通過提高產業優化率，增加第三產業產出值，調整改革第二產業，可有有效地控制碳排放。

此外，人均GDP的系數為0.6478，為正，因此當人均GDP上升時，碳排放量也為上升，這反映經濟增長與環境之間的一種制約關系。人口數量的系數也為正，當人口數量增加時，碳排放量也會增加。全要素生產率的系數為正，全要素生產率提高時，碳排放量也會提高，這方面的內在聯系還有待進一步研究。

第五章 產業結構對碳排放量影響的門檻效應分析

由上文固定效應回歸可以看出，產業結構對碳排放量有顯著影響。下面假設產業結構對碳排放量之間存在某種非線性關系。本文利用Hansen非動態面板門檻回歸模型，針對產業結構對碳排放量的影響進行研究。首先構建基于產業優化率對碳排放量影響系數的分段函數，然后對門檻值及“門檻效應”進行一系列的估計。最后，基于漸進分布理論，運用自抽樣法對門檻值進行統計顯著性檢驗。

根據這一思想，假設模型存在“單門檻效應”，構建出單門檻模型，而雙門檻模型或多門檻模型可以由單門檻模型擴展得到。

其中產業結構優化率仍為門檻變量，a是門檻值，I（）是示性函數。模型檢驗的參數值通過300次自助抽樣得到，得到結果單門檻回歸時的P值非常小，所以單門檻檢驗在顯著性水平為0.05的情況下顯著。而雙門檻回歸P值較大，所以雙門檻檢驗并不顯著。

在單門檻顯著存在的情況下，門檻值為-0.8932.再根據下面的門檻值真實性檢驗，可以看出單門檻的的門檻值為-0.8932時模型的似然比統計量小于臨界值，在5%的顯著水平下可以認為門檻值為-0.8932與實際門檻值相等，是真實的。

基于以上分析，可以看出該模型存在單門檻效應，以及門檻估計值a=-0.8932，該估計值顯著且真實。

另外通過回歸結果可以看出，當產業結構優化率小于門檻值是，其對碳排量的影響的線性系數為-1.5343，此時，當產業結構優化率提高時，碳排放量減少。但是當產業結構優化率大于門檻值時，其對碳排放量影響的線性系數為-0.33639.通過比較也可以看出，當產業優化率較低時，優化產業結構會對碳排放量造成更大的影響。下面根據與門檻值相比較，列出產業優化率較低的省份如下：

第五章 結論

通過上述分析可以看出，提高產業優化率可以有效地減少碳排放量。而且產業優化率對碳排放量的影響存在顯著的單門檻效應，當產業優化率低于門檻值時，提高產業優化率能夠更大程度地降低碳排放量。因此在今后的低碳經濟發展中，可以將優化產業結構作為一種有效的方式，特別是對于產業結構優化率較低的地區，大力鼓勵第三產業的發展，調整和改革第二產業，這對于以后調整產業的發展方向，促進減碳減排創造更多低碳經濟，是一種更為有效的方法。

【參考文獻】

[1] 吳振信， 謝曉晶， 王書平. 經濟增長、產業結構對碳排放的影響分析——基于中國的省際面板數據[J]. 中國管理科學， 2012， 20（3）：87-89.

[2] 李科. 中國產業結構與碳排放量關系的實證檢驗——基于動態面板平滑轉換模型的分析[J]. 數理統計與管理， 2014， 33（3）：381-393.

[3] 吳彼愛， 高建華， 徐沖. 基于產業結構和能源結構的河南省碳排放分解分析[J]. 經濟地理， 2010， 30（11）：1902-1907.

[4] 段瑩. 產業結構高度化對碳排放的影響——基于湖北省的實證[J]. 統計與決策， 2010（23）：94-95.

[5] 李文秀， 顧乃華. 新世紀以來我國FDI外溢效應的俱樂部特征[J]. 國際貿易問題， 2012（4）：145-155.

作者簡介：劉源（1993—），男，漢族，廣西大學商學院，碩士，中國經濟改革與創新發展方向。周志敏（1994—），女，漢族，對外經貿大學統計學院，碩士，網絡數據挖掘方向。