蔣雨橋，周大川

（中南財經(jīng)政法大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，湖北武漢 430073）

中國省級碳生產(chǎn)率及其收斂性分析

蔣雨橋，周大川

（中南財經(jīng)政法大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，湖北武漢 430073）

減少碳排放、保持經(jīng)濟增長的唯一出路在于提高碳生產(chǎn)率。目前我國各省平均碳生產(chǎn)率呈東部、中部、西部遞減的態(tài)勢，但整體上來講我國的碳生產(chǎn)率呈增長趨勢；碳生產(chǎn)率變化隨技術(shù)變化的波動而波動；我國碳生產(chǎn)率的離散程度隨著時間推移逐年遞減，全國各地區(qū)的碳生產(chǎn)率水平差異在逐年減小。為提高我國各地區(qū)碳生產(chǎn)率，達到節(jié)能減排的目的，政府應(yīng)該因地制宜，根據(jù)各地區(qū)的不同特點制定相應(yīng)的政策，并加強各區(qū)域間的技術(shù)交流合作，縮小地區(qū)間的碳生產(chǎn)率差異，全面提升我國碳生產(chǎn)率。

碳生產(chǎn)率；收斂；全域生產(chǎn)率指數(shù)

一、導(dǎo)言

全球經(jīng)濟飛速發(fā)展所產(chǎn)生的氣候變化是當(dāng)前各國關(guān)注的熱點問題，導(dǎo)致全球氣候變化的主要原因是溫室氣體的排放。而溫室氣體排放的增多會對人類社會造成全球性和長期性的影響，各國對以二氧化碳為代表的溫室氣體的減排問題日益重視。聯(lián)合國氣候變化專門委員會（IPCC）于1992年通過的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》為世界各國如何解決全球氣候變化問題指明了道路。

改革開放以來，我國經(jīng)濟以10%左右的經(jīng)濟增長率持續(xù)增長了30多年。雖然經(jīng)濟發(fā)展迅速，但能源也在過度使用。我國十分重視溫室氣體的節(jié)能減排并大力發(fā)展低碳經(jīng)濟。減少碳排放、保持經(jīng)濟增長的唯一出路在于提高碳生產(chǎn)率（Beinhocker et al.，2008）。中國各省份的碳生產(chǎn)率是如何變化的？它們是呈收斂還是發(fā)散趨勢？本文試圖對這些問題進行研究。

二、各省市碳生產(chǎn)率的計算

（一）碳排放量的計算。

本文借鑒潘家華（2011）的計算方法，[1]根據(jù)《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》提供的估算化石燃料燃燒二氧化碳排放量方法進行計算。二氧化碳排放總量通過先求出各種能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放估計量再將其求和得到，具體計算公式如下：

上式中，化石燃料主要選取《中國能源統(tǒng)計年鑒》所統(tǒng)計的原煤、焦炭、原油、汽油、柴油、燃料油、天然氣以及煤油等八種。CEFi和COFi分別為IPCC（2006）提供的各類化石燃料的含碳量與各類化石燃料的碳氧化因子；NCVi、CEFi和COFi的乘積即為各類化石燃料的碳排放系數(shù)；12和44分別為碳和二氧化碳的化學(xué)分子量，各類化石燃料的碳排放系數(shù)如表1所示。

表1 各類化石燃料的碳排放系數(shù)①NCV單位為kJ/kg（天然氣除外，為kJ/m3），CEF單位為kgC/GJ，天然氣碳排放系數(shù)單位為kgC/m3，其他燃料的碳排放系數(shù)單位為tC/t。需要說明的是，由于筆者收集的天然氣消耗量的原始數(shù)據(jù)以m3為單位，所以測算的天然氣的碳排放系數(shù)為0.5956kgC/m3而非潘家華和張麗峰（2011）等文獻中的0.4478tC/t。

本文計算了1998—2013年全國30個省市的二氧化碳排放量（除港澳臺地區(qū)外，由于西藏數(shù)據(jù)嚴重缺乏，不利于后續(xù)計量分析，故剔除）。歷年各省市八種化石燃料消耗數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》，由于部分省份少數(shù)年份能源消耗數(shù)據(jù)缺乏，本文對其采用一定方法估算。②2001年和2002年寧夏、2002年海南8種化石燃料消耗數(shù)據(jù)缺失，因此本文估算了這3個數(shù)據(jù)。具體方法為：2002年寧夏和2002年海南能源消耗總量（以萬噸標(biāo)準煤計）數(shù)據(jù)可在《中國能源統(tǒng)計年鑒》中獲得，本文將其轉(zhuǎn)化為原煤數(shù)據(jù)后再與原煤碳排放系數(shù)相乘得到2002年的二氧化碳排放數(shù)據(jù)。2001年寧夏二氧化碳排放量則采用2000年和2002年的算數(shù)平均值。

（二）碳生產(chǎn)率的計算。

本文將采用SBM方向性距離函數(shù)和GML指數(shù)，對1998—2013年我國30個省市的碳生產(chǎn)率進行測算。以下將對模型進行說明。

1.全域生產(chǎn)可能性集。

生產(chǎn)可能性集滿足如下假設(shè)：（1）閉集和有界集；（2）“好”產(chǎn)出具有強可處置性，投入有自由可處置性；（3）產(chǎn)出具有聯(lián)合弱可處置性；（4）零結(jié)合公理，即沒有“壞”產(chǎn)出就沒有“好”產(chǎn)出。運用DEA方法可以將當(dāng)期的生產(chǎn)可能性集表示如下：

式中，Ztk為每個橫截面觀察值的權(quán)重。GML指數(shù)需要將當(dāng)期生產(chǎn)可能性集Pt（xt）替換為全域生產(chǎn)可能性集PG（x），P1（x1）=P1（x1）∪P2（x2）∪…∪PT（xT）運用DEA方法可表示為：

2.全域SBM方向性距離函數(shù)。

借鑒Fukuyama and Weber（2009）的方法，[3]本文將考慮二氧化碳排放的全域SBM方向性距離函數(shù)定義為：

3.GML指數(shù)。

本文引入GML指數(shù)來測度我國30個省市歷年的碳生產(chǎn)率。參照Oh（2010）的方法，[4]將GML指數(shù)建立在全域SBM方向性距離函數(shù)的基礎(chǔ)上，它可以表示為：

表示從t到t+1時期效率提高（降低）和技術(shù)進步（退步）。

（三）數(shù)據(jù)來源。

本文選取了中國30個省市1998—2013年的“好”產(chǎn)出、“壞”產(chǎn)出以及勞動、資本和能源投入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。各變量的定義如下：

（1）“好”產(chǎn)出。即選用各省市以1998年為基期的實際地區(qū)生產(chǎn)總值（GRP），數(shù)據(jù)來源于歷年的《中國統(tǒng)計年鑒》。

（2）“壞”產(chǎn)出。即采用各省市歷年二氧化碳排放數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)來源于歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

（3）勞動投入。即選取各省市單年平均從業(yè)人員人數(shù)作為投入變量。從業(yè)人員是指16周歲及以上，從事一定社會勞動并取得勞動報酬或經(jīng)營收入的人員，這一指標(biāo)反映了一定時期內(nèi)全部勞動力資源的實際利用情況。該指標(biāo)采用當(dāng)年年初與年末的算數(shù)平均數(shù)。原始數(shù)據(jù)來源于歷年各省市統(tǒng)計年鑒。

（4）資本投入。估算按可比價格計算的資本存量最常用的方法是“永續(xù)盤存法”，該法可表示為其中，t指第t年，i指第i個?。ㄊ校Ｔ撌叫璐_定四個變量，分別是基年資本存量K，當(dāng)年投資I，投資品價格指數(shù)和折舊率δ。本文采取張軍等（2004）的做法，[5](p35-44)選取以1952年不變價計算的1998年的物質(zhì)資本存量作為基年資本存量；①張軍將重慶的數(shù)據(jù)并入四川，而本文以1998年四川和重慶的名義GDP為權(quán)重將資本存量拆分得到四川和重慶的基年資本存量數(shù)據(jù)。固定資本形成總額作為當(dāng)年投資I，該數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》；固定資產(chǎn)投資價格指數(shù)作為投資品價格指數(shù)，該數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》；折舊率選取張軍估計的各省市固定資本形成總額的經(jīng)濟折舊率9.6%。由此得到各省市以1998年為基期的年末資本存量。

（5）能源投入。選取各省市能源消耗總量（以標(biāo)準煤計）作為投入變量，數(shù)據(jù)來源于歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

根據(jù)上述思路，本文計算了我國30個省市的碳生產(chǎn)率，并將其分解為效率變化指數(shù)和技術(shù)變化指數(shù)，以探究碳生產(chǎn)率增長的來源。表3給出了基于GML指數(shù)的1998—2013年中國各省市的平均碳生產(chǎn)率以及效率變化指數(shù)和技術(shù)變化指數(shù)。

表2 碳生產(chǎn)率測算的投入產(chǎn)出指標(biāo)的描述性統(tǒng)計情況

表3 1998-2013年各省市的平均碳生產(chǎn)率①

圖1 全國及各區(qū)域歷年碳生產(chǎn)率

由圖1可以發(fā)現(xiàn)全國、東部、中部和西部碳生產(chǎn)率的變動趨勢大致相同，基本可以分為三個階段：（1）1999—2004年，全國和三大區(qū)域碳生產(chǎn)率從低于1的水平上升到高于或等于1；（2）2004—2012年，全國和三大區(qū)域碳生產(chǎn)率均在高于水平1上增長，且增長趨勢幾乎一致，這說明從整體上講全國這段時間碳生產(chǎn)率水平在穩(wěn)步提升；（3）2012—2013年，全國及三大區(qū)域碳生產(chǎn)率從1.15左右突然下降到0.9左右，這說明2013年的二氧化碳排放績效有明顯下降。后文將通過圖4分析全國和各地區(qū)碳生產(chǎn)率的來源情況。

由圖2可知全國、東部、西部和中部碳生產(chǎn)率曲線的波動與技術(shù)變化曲線的波動一致。這說明碳生產(chǎn)率變化隨技術(shù)變化的波動而波動，我國碳生產(chǎn)率變動易受技術(shù)變化的影響。

圖2 全國和三大區(qū)域碳生產(chǎn)率、技術(shù)變化和效率變化圖

三、各省市碳生產(chǎn)率收斂性分析

本節(jié)采用δ收斂進行收斂分析。離散程度是檢驗δ收斂的重要指標(biāo)，如果碳生產(chǎn)率的離散程度隨時間的推移呈逐漸縮小的趨勢，則說明存在δ收斂。本文用標(biāo)準差、變異系數(shù)和δ收斂系數(shù)來分析各地區(qū)碳生產(chǎn)率的差異。

區(qū)域碳生產(chǎn)率標(biāo)準差是指該區(qū)域中各省市碳生產(chǎn)率值與該區(qū)域碳生產(chǎn)率算數(shù)平均數(shù)的離差平方的算數(shù)平均數(shù)的平方根。標(biāo)準差是反映數(shù)據(jù)分布離散程度的測度值之一，它不僅能說明平均碳生產(chǎn)率的代表性，也能說明各省市碳生產(chǎn)率水平值與平均碳生產(chǎn)率的平均變異程度，標(biāo)準差越大表示離散程度越大。具體計算公式如下：

上式中，i為?。ㄊ校珻Pi表示i?。ㄊ校┑奶忌a(chǎn)率，表示區(qū)域內(nèi)碳生產(chǎn)率平均值，N為區(qū)域內(nèi)省市的數(shù)量，S表示標(biāo)準差。

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，全國、東中西部碳生產(chǎn)率標(biāo)準差都基本呈U型。東部地區(qū)的標(biāo)準差在2009年之前呈遞減趨勢，2009年之后則呈現(xiàn)遞增趨勢；全國、中部和西部的標(biāo)準差在2010年之前呈遞減趨勢，2010年之后則呈現(xiàn)遞增趨勢。從標(biāo)準差的趨勢線看，東部地區(qū)趨勢線幾乎水平，說明碳生產(chǎn)率的離散程度基本沒有發(fā)生變化，δ收斂特征不明顯；中部和西部地區(qū)趨勢線明顯向右下方傾斜，說明碳生產(chǎn)率的離散程度有遞減趨勢，δ收斂特征明顯；全國范圍內(nèi)的標(biāo)準差趨勢線也向右下方傾斜，說明全國碳生產(chǎn)的離散程度有遞減趨勢，存在δ收斂特征。總體來說，通過標(biāo)準差驗證，可以發(fā)現(xiàn)我國碳生產(chǎn)率存在δ收斂，碳生產(chǎn)率離散程度隨時間推移有縮小的趨勢。

圖3 全國及各區(qū)域標(biāo)準差變化趨勢

圖4 全國及各區(qū)域變異系數(shù)變化趨勢

標(biāo)準差反映的是離散程度的平均值，而變異系數(shù)是標(biāo)準差與平均值的比值。變異系數(shù)是衡量離散程度使用得較多的指標(biāo)之一，變異系數(shù)越大說明該組數(shù)據(jù)的離散程度越大；變異系數(shù)越小說明該組數(shù)據(jù)的離散程度越小。具體計算公式如下：

上式中，i為?。ㄊ校?，CPi表示i?。ㄊ校┑奶忌a(chǎn)率，CP表示區(qū)域內(nèi)碳生產(chǎn)率平均值，N為區(qū)域內(nèi)省市的數(shù)量，CV表示變異系數(shù)。

由圖4可知，全國、東部、中部和西部碳生產(chǎn)率變異系數(shù)同標(biāo)準差一樣都基本呈U型。U型曲線的拐點同標(biāo)準差U型曲線一致，東部出現(xiàn)在2009年，全國、中部和西部出現(xiàn)在2010年。從趨勢線看，東部的變異系數(shù)趨勢線出現(xiàn)向右下方傾斜的跡象，這說明從變異系數(shù)考慮，東部碳生產(chǎn)率的離散程度有逐年遞減的趨勢，出現(xiàn)δ收斂的特征。全國、中部和西部碳生產(chǎn)率的離散程度有逐年遞減的趨勢，存在δ收斂的特征。通過變異系數(shù)驗證，可以發(fā)現(xiàn)我國碳生產(chǎn)率存在δ收斂，碳生產(chǎn)率離散程度隨時間推移有縮小的趨勢。

為了更好地識別國家間增長收斂或發(fā)散的趨勢，Barro and Sala-I-Martin（1991、1992、1995）提出了度量收斂的兩個指標(biāo)，其中一個是δ收斂系數(shù)。[6](p3-14)δ收斂系數(shù)是指樣本期每年的所有國家生產(chǎn)率對數(shù)的方差，如果該系數(shù)逐年遞減，則說明這些國家的經(jīng)濟增長存在收斂性。本文使用的δ收斂系數(shù)是指每一年各區(qū)域中每個省市碳生產(chǎn)率對數(shù)的方差，具體公式如下：

上式中，i為?。ㄊ校?，lnCPi表示i?。ㄊ校┨忌a(chǎn)率的自然對數(shù)，表示區(qū)域內(nèi)碳生產(chǎn)率自然對數(shù)的平均值，N為區(qū)域內(nèi)省市的數(shù)量，δ為δ收斂系數(shù)。

圖5 全國及各區(qū)域δ收斂系數(shù)變化趨勢

由圖5可以發(fā)現(xiàn)，全國及各區(qū)域δ收斂系數(shù)基本與變異趨勢一致。全國、東中西部的δ收斂系數(shù)的趨勢線均明顯地向右下方傾斜，說明它們的碳生產(chǎn)率的離散程度均隨時間的推移而遞減，存在δ收斂特征。

四、結(jié)論

由于我國幅員遼闊，各地區(qū)碳生產(chǎn)率特征差異明顯。若想提高我國各地區(qū)碳生產(chǎn)率，達到節(jié)能減排的目的，政府必須因地制宜，充分了解各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平、資源稟賦、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化水平等特點，根據(jù)這些特點制定相應(yīng)的政策。對于碳生產(chǎn)率較低的中西部地區(qū)，可以指定更為嚴格的節(jié)能減排目標(biāo)，并給予政策、資金和技術(shù)方面的支持；對于碳生產(chǎn)率較高的東部地區(qū)，則可以指定較寬松的減排目標(biāo)。與此同時，應(yīng)加強各區(qū)域間的技術(shù)交流合作，使我國內(nèi)部也能產(chǎn)生知識溢出效應(yīng)，縮小我國各地區(qū)碳生產(chǎn)率差異，全面提升我國碳生產(chǎn)率。

[1]潘家華，張麗峰.我國碳生產(chǎn)率區(qū)域差異性研究[J].中國工業(yè)經(jīng)濟，2011，（5）.

[2]F?re，R.，Grosskopf，S.，Pasurka，C.A.，2007，Environmental production functions and environmental directional distance functions[J].Energy，32(7).

[3]Fukuyama，H.，Weber，W.L.，2009，A Directional Slacks-based Measure of Technical Inefficiency[J]，Socio-economic Planning Science，43（4）.

[4]Oh，D.H.，2010，A Global Malmquist-Luenberger Productivity Index[J].Journal of Productivity Analysis，34（2）.

[5]張軍,吳桂英,張吉鵬.中國省際物質(zhì)資本存量估算：1952—2000[J].經(jīng)濟研究，2004，（10）.

[6]林毅夫，劉明興.中國的經(jīng)濟增長收斂與收入分配[J].世界經(jīng)濟，2003，（8）.

責(zé)任編輯 王京

F124.5

A

1003-8477（2016）12-0096-07

蔣雨橋（1997—），男，中南財經(jīng)政法大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院本科生；周大川（1992—），男，中南財經(jīng)政法大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院研究生。