綠色技術創新對碳排放績效的影響研究
——以東北地區為例

胡習習，石薛橋

（中北大學經濟與管理學院，太原 030051）

東北振興是一場持久戰［1］。2016年國務院頒布了《關于全面振興東北地區等老工業基地的若干意見》，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，東北地區經濟取得新突破。在構建全國高質量發展新格局的背景下，東北地區全面振興不只是經濟層面的振興，還是生態環境、低碳綠色全方位振興。為加快東北地區生態經濟帶建設，國家出臺了《東北地區西部生態經濟帶發展規劃》，規劃到2025年東北地區西部綠色經濟體系基本建立，2030年實現全面全方位振興，形成綠色經濟示范區。明確提出化解過剩產能，進行綠色建材技術改造。在礦產資源方面，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，東北地區要實現高質量發展，必須堅持通過科技創新激活各類要素，發展新興高科技產業，完善生態保護路徑，倡導綠色低碳發展，堅持生態、生活、生產的良性協調向前推進。因此，東北地區如何平衡綠色低碳與經濟發展，綠色經濟示范區目標如何達成，是現階段需要著重考慮的問題。

1 文獻綜述

隨著綠色轉型發展和新時代“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，即局部要素指數法與全要素指數法。局部要素指數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］分別用碳生產率和碳強度指標衡量碳排放績效。全要素指數法則考慮到多種投入與產出的替代指標，可分為動態和靜態兩類。靜態指標反映生產活動偏離生產前沿方向的輕微偏差。Wang等［5］和Guo等［6］用方向距離函數來測量碳排放的性能。鑒于靜態指標不能反映技術變化的作用，Zhang等［7］采用參數化方法來評估碳排放生產率。

綠色技術創新對碳排放績效的影響情況是國內外學者普遍關注的問題。Weina等［8］研究發現，綠色創新可以提高環境生產力，但不會顯著降低碳排放。Du等［9］在1996—2012年收集了71個經濟體的面板數據，研究了綠色技術創新對碳排放表現的單一門檻效應，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新在經濟增長與減少碳排放之間作用的經驗證據仍然很少。國內學者從碳排放交易［10］、環境管制［11-13］和產業結構［14］等角度研究了環境管制對碳排放績效的影響。因此，綠色技術創新是否能有效提高中國的碳排放績效，現有的研究主要集中在一般技術進步對碳減排的影響，而非綠色技術創新［15］。

從已有研究成果來看，國內外學者主要從環境規制、產業結構、對外貿易等角度對碳排放績效進行影響機制研究，從技術創新角度進行分析的文獻甚少，尤其從綠色技術創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2008—2019年面板數據為例，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

數據包絡模型是一種基于多投入與多產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，不僅考慮期望產出，還需考慮非期望產出，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，其在目標函數中引入松弛變量，考慮到投入產出過程中的松弛問題，也避免了徑向與角度帶來的偏差。構造一個生產可能性集，其中包含產出變量、投入變量和非期望產出變量，設生產系統有多個決策單元DMU，記作n，投入變量記作m，期望產出記作s1，非期 望 產 出記 作s2，定 義 矩 陣X、Yg、Yb為X=因此，非期望產出的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 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境規制對中國旅游碳排放的影響及區域差異。孫海波等［19］在研究環境規制、清潔技術創新對中國工業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，不同區間內變量間的影響關系不同，故依據門檻的個數可構造單門限或多門限模型。式中，Yit為不同地區、不同時間的綠色技術創新值；i為地區，t為不同時間，μi為觀測值的特征值，I(·)為指示性函數，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 指標選取與數據來源

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從業人員總數來表示，資本投入參照單豪杰［20］的永續盤存法計算所得。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人均GDP設定為期望產出指標，以二氧化碳的排放量為非期望產出指標，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，44/12為CO2與C的分子或原子質量之比。國際上通用IPCC數據如表1所示［12］。

表1 各類能源的碳排放系數與標準量轉換系數

選取2008—2019年中國東北地區的相關面板數據，部分缺失數據由均值插值法進行處理。數據來源于《中國能源統計年鑒》和《中國統計年鑒》。

3.2 實證結果

基于2008—2019年中國東北地區投入產出面板數據，采用MAXDEA8.0軟件測算各省的碳排放績效，將合意產出與非合意產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 考慮非期望產出的東北地區碳排放績效

由圖1可直觀看出，東北地區從整體上來看，2008—2019年碳排放績效整體呈先平穩上升后下降趨勢。2008—2013年東北地區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年國務院發布了《國務院關于化解產能嚴重過剩矛盾的指導意見》，重點推動遼寧、山東等省鋼鐵產業結構調整，加大對非契合污染物排放標準企業的處罰力度，提高環境質量，降低碳排放量。因此，2013年東北地區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%。從投入產出角度來看碳排放績效整體下滑。

圖1 2008—2019年東北地區碳排放績效趨勢

從東北地區各省碳排放績效來看，吉林省碳排放績效高于東北地區整體水平，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。

根據標準偏差與均值之比可得各省份變異系數指標，由此建立十字坐標軸差異圖，即2008—2019年東北地區碳排放績效差異（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環境保護，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出指標影響，還受各種控制變量的影響。如產業結構、環境規制、能源結構等。本研究從綠色技術創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，人均產出缺口比率即人均GDP與GDP之比作為閾值變量，城鎮化水平、產業結構、人均GDP、能源消費結構、貿易開放程度為控制變量，建立綠色技術創新與碳排放績效之間的門檻模型，其表達式如下。

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

4.2 變量說明與數據來源

各變量數據主要來源于《中國能源統計年鑒》《中國統計年鑒》以及其他數據資料。①被解釋變量：非期望產出的二氧化碳排放績效；②核心解釋變量：綠色技術創新，以綠色專利申請量表示。③閾值變量：使用人均產出缺口比率=人均GDP/人均GDP的最大值，其反映了一個經濟體的收入水平相對于樣本期內收入最高的觀測值。④其他控制變量：城鎮化水平指標用城鎮人口占比來表示；貿易開放程度以進出口總額與GDP之比來表示；產業結構指標用工業部門在整個經濟中的產出份額表示；經濟發展指標用地區人均GDP的對數值來表示；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

基于以上變量數據與模型構建，采用Stata 15.0軟件對綠色技術創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，綠色技術創新對東北地區碳排放績效存在雙門檻效應，當人均產出缺口比率即收入水平小于第一門檻值0.328 3時，綠色技術創新與碳排放績效的相關系數為-0.000，表明綠色技術創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，綠色技術創新對碳排放績效具有正向作用。因此，綠色技術創新在不同門檻區間影響趨勢不同，碳排放績效呈U型線性關系。在收入水平較低時，綠色技術創新處于弱勢階段，技術研發、人才流入等需要更高的成本作為支撐，大力發展經濟、提高經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，政府和社會有經濟實力注重生態環境保護，開發更多低碳環保產品，從源頭上減少碳排放量，或者使用先進的清潔產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，即人均生產總值的對數值上升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。由于東北三省存在產能過剩嚴重，石油、煤炭等自然資源逐漸枯竭，致使東北地區經濟下滑，人才外流嚴重。且東北地區綠色創新技術匱乏，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。

對外貿易與碳排放績效的相關系數為負值，表明對外貿易對碳排放績效具有抑制作用，即對外貿易中發達國家的一些污染企業或產業可能轉移到中國東北地區，導致碳排放績效降低，進而對生態環境產生不利影響。

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

產業結構與碳排放績效的相關系數為0.550，表明產業結構的優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“振興東北經濟”戰略重大機遇面前，促進產業結構優化升級應為東北經濟努力的方向。由于東北地區經濟屬于依賴資源型的第二產業，產業結構單一，過度消耗石油、煤炭等資源帶來環境逐漸惡化。因此，對傳統產業結構優化升級可提升碳排放績效，緩解環境問題帶來的壓力。

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。東北地區為中國老工業基地，還有很長一段時間需通過消耗能源等資源拉動經濟增長，且存在能源利用率低等問題。因此，東北地區應更加注重可持續發展，通過能源結構優化升級提高碳排放績效。

5 結論與建議

全國經濟高質量發展進程逐步向前推進，作為龍頭的東北地區不能掉隊。《遼寧沿海經濟帶高質量發展規劃》《東北全面振興“十四五”實施方案》等文件的出臺使東北地區面臨新機遇與新挑戰［21］。東北全面振興不僅是擺脫“被拋棄的工業銹帶”的經濟振興，更是生態環保的綠色振興。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，以代表經濟發展水平的人均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；并以綠色技術創新為核心變量，以代表收入水平的人均產出缺口比率為閾值變量，利用門檻模型研究了綠色技術創新與碳排放績效之間的門檻效應，并分析了經濟發展水平、能源消費結構、城鎮化水平、產業結構、對外貿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。從碳排放變異系數可看出，東北地區碳排放績效存在顯著差異。綠色技術創新與碳排放績效存在雙門檻效應現象，在不同的門檻區間內表現出負向或正向影響，且綠色技術創新與碳排放績效呈U型關系。經濟發展、產業結構升級對碳排放呈正向作用，但城鎮化水平、對外貿易程度、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，提高綠色技術創新水平。自實施東北老工業基地振興戰略以來，東北地區經濟逐漸取得積極進展，但也存在經濟規模未與全國同步增長的情況，科技創新能力處于弱勢階段，綠色技術創新匱乏。因此，東北三省應在新時代高質量發展的新格局及東北全面振興的背景下，抓住機遇大力發展經濟，提高經濟實力，為研發綠色低碳技術提供堅實的物質支撐，使用清潔設備以減少碳排放量，提高碳排放績效。

2）優化能源消費結構，推進綠色發展。東北地區能源產業結構特點為輕工業比重小、重工業所占比重較大。隨著國家對東北地區經濟的重視與調整，第一產業比重下降，第三產業比重逐步上升，但第二產業所占比重依然很大。在新時代能源生產與消費的革命中，堅持以清潔低碳為導向，構建綠色能源技術創新體系，深刻理解碳達峰、碳中和的內在含義，實事求是，穩中求進地推進能源革命。

3）搭乘中歐班列快車，發展綠色貿易產業。東北地區碳排放績效與對外貿易程度具有負向作用，說明對外貿易深化發展是以碳排放量的增加為代價的。隨著中歐班列的發展，為東北地區進出口貿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濟貿易發展新引擎甚至是振興東北老工業基地的新動力。因此，東北地區應搭乘國際班列順風車，發展綠色低碳型對外貿易產業，研發低碳清潔技術，實現低碳環保與經濟發展的協調共進。

4）優化升級產業結構，向綠色低碳化轉型。東北地區作為老工業基地，近年來產業結構存在不合理現象。主要表現在過度依賴重工業以及資源型產業，導致東北三省礦產資源瀕臨枯竭，經濟逐步走向衰退。因此，東北地區必須優化產業結構，降低對資源的依賴性，在綠色低碳發展理念的指引下，通過產業轉移與優化，實現傳統老工業向低碳化方向推進。