碳排放和經濟增長的非線性關系研究

李陽

摘 要：中國是世界上最大的碳排放國和第二大經濟體。本文利用2000—2014年的省際面板數據，采用面板門檻檢驗方法，在考慮城市化、產業結構、對外貿易和固定資產投資等因素的基礎上，對碳排放和經濟增長間的非線性關系進行驗證。本文研究結果發現：碳排放對經濟增長的影響具有門檻效應，隨著人均碳排放的增長，對人均GDP的促進作用開始明顯減弱。

關鍵詞：碳排放? 能源消耗? 經濟增長? 門檻檢驗

中圖分類號：F124.5 文獻標識碼：A 文章編號：2096-0298（2020）10（a）--03

碳排放正在日益受到國際社會的關注，碳排放既是環境問題又是經濟問題。中國是一個經濟大國，目前經濟發展正在努力由能源利用粗放型向能源利用節約型轉變，并從自身經濟社會可持續發展的需要出發，本著對本國和世界人民負責的態度，提出到2020年碳排放強度相比2005年下降40%～45%的減排目標。

基于此，本文利用2000—2014年的省際面板數據，采用面板門檻檢驗方法，在考慮城市化、產業結構、對外貿易和固定資產投資等因素的基礎上，驗證碳排放和經濟增長兩者之間的動態非線性關系，不僅豐富了能源經濟學和經濟增長理論的內容，而且有利于我國實現低碳經濟和可持續發展的目標。

1 我國的能源消耗和碳排放情況

國家統計局每年都會公布我國的能源消耗情況，但尚未公布碳排放量，因此，需要估算碳排放量。本文根據擴展的Kaya恒等式，將碳排放量的計算公式確定為：

式（1）中， C為碳排放總量，E為能源消費量， Ci為第i種能源的碳排放量， Ei為第i種能源的消費量， Ri為第i種能源的消費量占全部能源消費量的比重， Fi為第i種能源的碳排放系數。目前，全球有四個研究機構給出了較為權威的碳排放系數，為了增強準確性，本文對此取平均數，如表1所示。

本文按照我國的能源消耗和碳排放系數來計算我國的碳排放情況，從碳排放總量來看，我國的能源消費總量和碳排放量逐年增長，2006年達到165817萬噸，首次超過美國，成為世界第一大碳排放國和溫室氣體排放國，至2014年，碳排放量達到231075萬噸，是2000年碳排放量的2.48倍。

2 碳排放和經濟增長關系的面板門檻檢驗

2.1 樣本、方法和指標選取

2.1.1 樣本

根據數據的可得性，本文將時間范圍確定為2000—2014年。我國包括31個省、市、自治區，其中西藏并未公開能源消耗數據，因此樣本只包括除西藏之外的30個省（市或自治區）。所有數據源自歷年的《中國能源統計年鑒》和《中國統計年鑒》。

2.1.2 方法

本文認為碳排放和經濟增長可能存在非線性關系，因此，本文借鑒了Hansen（1999）提出的面板門檻模型，進行平衡式面板數據的門檻效果分析，該模型使用門檻變量的觀察值估計出適合的門檻值，從而避免了一般研究者主觀判定分區的不足。本文假定存在單一門檻值，模型如下：

其中，為被解釋變量，為解釋變量，為特定門檻值，為控制變量。為某一固定效果，用來描述不同省份在不同經濟環境下的異質性，為誤差項。另外，式（2）中的i代表不同省份， t表示不同年份。

2.1.3 指標

解釋變量和被解釋變量為人均國民生產總值（PGDP）和人均碳排放（PCM）。其中，人均GDP反映該地區的國民經濟發展情況，其計算公式為：該地GDP/總人口。人均碳排放反映該地區的碳排放情況，計算公式為：（各能源消費量×碳排放系數）/總人口。其中，能源主要包括煤炭、原油和天然氣三類，如上所述，其碳排放系數分別為0.733、0.558和0.423。

控制變量為影響經濟發展的其他因素，本文選擇了以下四個因素，分別是城鎮人口比重（UPR）衡量該地區的城市化率;第二產業占比（SER，即第二產業產值/GDP）衡量產業結構;進出口比率（IER，即進出口額/GDP）衡量對外貿易;人均固定資產投資（PIFA）衡量固定資產投資情況。

2.1.4 研究假設

假設1：碳排放對經濟增長的影響具有門檻效應，當碳排放量低于門檻值時，提高碳排放量有利于經濟增長，反之則提高碳排放量反而阻礙經濟增長。

假設2：城市化水平、工業化、對外貿易、固定資產投資等因素對經濟增長具有顯著的促進作用。

假設3：經濟增長對碳排放的影響具有門檻效應，當經濟增長低于門檻值時，促進經濟增長可帶來碳排放量的大量增加，反之經濟增長導致的碳排放量將明顯減少甚至降低。

假設4：城市化水平、工業化、對外貿易和固定資產投資等因素和碳排放量之間具有顯著的正向關系。

2.2 實證檢驗和結果分析

2.2.1 碳排放對GDP的門檻效應

各個變量的統計性描述如表2所示。在估計門檻自回歸模型時，必須檢驗是否存在門檻效果，以及存在幾個門檻。本文采用Gauss10軟件進行面板門檻檢驗，運用拔靴法檢定統計量F值的漸進分配概算，進而求得p值。本部分實證以人均GDP為被解釋變量，以人均碳排放為解釋變量，驗證碳排放和各控制變量對經濟增長的影響。本文對面板數據進行反復拔靴抽樣10000次，得到的單一門檻值為2.404，對應p值為0.082，且能夠通過10%的顯著性檢驗，可見碳排放對經濟增長存在非線性影響和門檻效應，我們可據此寫出兩者之間的關系式（暫不考慮控制變量），見式（5）。

由式（5）可以看出，當碳排放量低于2.404時，每提高人均碳排放量1個單位，能夠增加人均GDP0.202個單位，而當碳排放量高于2.404時，提高人均碳排放量雖然仍會增加人均GDP，但幅度明顯降低，每提高碳排放量1個單位，只能增加人均GDP0.021個單位。不論是在門檻值之上還是之下，碳排放對經濟增長的影響均能通過5%的顯著性檢驗。以上對假設1進行了檢驗，即碳排放對經濟增長的影響具有門檻效應，當碳排放量低于門檻值（2.404）時，提高碳排放量能夠大幅度推動經濟增長，而當碳排放量高于門檻值（2.404）時，這種促進作用仍然存在但影響程度已經明顯減弱。

實際上，城市化能夠顯著促進經濟增長，城鎮人口比重每提高一個百分點，能夠推動人均GDP增加3.240個百分點;工業化阻礙經濟增長，第二產業產值占比每提高1個百分點，導致人均GDP降低3.111個百分點;對外貿易促進經濟增長，進出口比率每提高1個百分點，能夠提高人均GDP1.019個百分點;固定資產投資推動國民經濟增長，人均固定資產投資每提高一個百分點，導致人均GDP增長1.453個百分點。

2.2.2 GDP對碳排放的門檻效應

本部分實證中，我們以人均碳排放為被解釋變量，以人均GDP為解釋變量，驗證經濟增長和各控制變量對碳排放的影響。本文對面板數據進行反復拔靴抽樣10000次，得到的單一門檻值為3.991，對應的p值為0.066，能夠通過10%的顯著性水平檢驗，可見經濟增長對碳排放存在非線性影響和門檻效應，我們可據此寫出其兩者間的關系式（暫不考慮控制變量），見式（6）。

由式（6）可以看出，當人均GDP低于3.991萬元時，每提高一個單位的人均GDP，能夠增加人均碳排放0.267個單位，當經濟發展到一定階段，隨著社會對可持續發展的日益重視，會采取多種措施降低碳排放。

通過進一步判斷四個控制變量對于人均碳排放量的影響及其程度。可見，城市化能夠釋放出更多的二氧化碳，城鎮人口比重每提高一個百分點，就能夠推動人均碳排放量增加4.609個百分點;工業化能夠釋放出更多的二氧化碳，第二產業產值占比每提高1個百分點，導致人均碳排放量增加1.788個百分點;對外貿易和固定資產投資也擴大了碳排放量。

3 結論和建議

研究結果發現：首先，碳排放對經濟增長的影響具有門檻效應，當人均碳排放量低于2.404萬噸標準煤時，提高碳排放量能夠較大幅度推動經濟增長，而當碳排放量高于2.404時，這種促進作用仍然存在但影響程度已經明顯減弱，幾乎接近于零;其次，經濟增長對碳排放的影響具有門檻效應，當人均GDP低于3.991萬元時，經濟增長帶來碳排放量的大量增加，而當人均GDP高于3.991萬元后，隨著社會低碳意識的增強，經濟增長會帶來碳排放量的降低;最后，觀察各控制變量，城市化、固定資產投資在帶來經濟增長的同時，也排放出大量的二氧化碳，工業化能夠帶來碳排放的增加，且不利于經濟增長，對外貿易有利于經濟增長，但對碳排放的影響不夠顯著。

中國正在努力由能源利用粗放型向能源利用節約型轉變。鑒于碳排放和經濟增長之間的非線性關系，為了實現經濟持續健康發展和控制碳排放的雙重目標，本文提出以下對策建議：降低碳排放，適度發展城市化，注重提高固定資產投資的質量，優化產業結構，積極發展對外貿易，通過進出口帶動經濟增長。

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