碳排放和經(jīng)濟增長的非線性關(guān)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(jīng)濟體。本文利用2000—2014年的省際面板數(shù)據(jù)，采用面板門檻檢驗方法，在考慮城市化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、對外貿(mào)易和固定資產(chǎn)投資等因素的基礎(chǔ)上，對碳排放和經(jīng)濟增長間的非線性關(guān)系進行驗證。本文研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：碳排放對經(jīng)濟增長的影響具有門檻效應(yīng)，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(guān)鍵詞：碳排放? 能源消耗? 經(jīng)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(guān)注，碳排放既是環(huán)境問題又是經(jīng)濟問題。中國是一個經(jīng)濟大國，目前經(jīng)濟發(fā)展正在努力由能源利用粗放型向能源利用節(jié)約型轉(zhuǎn)變，并從自身經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的需要出發(fā)，本著對本國和世界人民負責(zé)的態(tài)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(shù)據(jù)，采用面板門檻檢驗方法，在考慮城市化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、對外貿(mào)易和固定資產(chǎn)投資等因素的基礎(chǔ)上，驗證碳排放和經(jīng)濟增長兩者之間的動態(tài)非線性關(guān)系，不僅豐富了能源經(jīng)濟學(xué)和經(jīng)濟增長理論的內(nèi)容，而且有利于我國實現(xiàn)低碳經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的目標。

1 我國的能源消耗和碳排放情況

國家統(tǒng)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(jù)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(shù)。目前，全球有四個研究機構(gòu)給出了較為權(quán)威的碳排放系數(shù)，為了增強準確性，本文對此取平均數(shù)，如表1所示。

本文按照我國的能源消耗和碳排放系數(shù)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(jīng)濟增長關(guān)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(jù)數(shù)據(jù)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(qū)，其中西藏并未公開能源消耗數(shù)據(jù)，因此樣本只包括除西藏之外的30個?。ㄊ谢蜃灾螀^(qū)）。所有數(shù)據(jù)源自歷年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》。

2.1.2 方法

本文認為碳排放和經(jīng)濟增長可能存在非線性關(guān)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(shù)據(jù)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(qū)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(jīng)濟環(huán)境下的異質(zhì)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(chǎn)總值（PGDP）和人均碳排放（PCM）。其中，人均GDP反映該地區(qū)的國民經(jīng)濟發(fā)展情況，其計算公式為：該地GDP/總?cè)丝?。人均碳排放反映該地區(qū)的碳排放情況，計算公式為：（各能源消費量×碳排放系數(shù)）/總?cè)丝?。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?shù)分別為0.733、0.558和0.423。

控制變量為影響經(jīng)濟發(fā)展的其他因素，本文選擇了以下四個因素，分別是城鎮(zhèn)人口比重（UPR）衡量該地區(qū)的城市化率;第二產(chǎn)業(yè)占比（SER，即第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值/GDP）衡量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);進出口比率（IER，即進出口額/GDP）衡量對外貿(mào)易;人均固定資產(chǎn)投資（PIFA）衡量固定資產(chǎn)投資情況。

2.1.4 研究假設(shè)

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

假設(shè)2：城市化水平、工業(yè)化、對外貿(mào)易、固定資產(chǎn)投資等因素對經(jīng)濟增長具有顯著的促進作用。

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

假設(shè)4：城市化水平、工業(yè)化、對外貿(mào)易和固定資產(chǎn)投資等因素和碳排放量之間具有顯著的正向關(guān)系。

2.2 實證檢驗和結(jié)果分析

2.2.1 碳排放對GDP的門檻效應(yīng)

各個變量的統(tǒng)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(tǒng)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(jīng)濟增長的影響。本文對面板數(shù)據(jù)進行反復(fù)拔靴抽樣10000次，得到的單一門檻值為2.404，對應(yīng)p值為0.082，且能夠通過10%的顯著性檢驗，可見碳排放對經(jīng)濟增長存在非線性影響和門檻效應(yīng)，我們可據(jù)此寫出兩者之間的關(guān)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(jīng)濟增長的影響均能通過5%的顯著性檢驗。以上對假設(shè)1進行了檢驗，即碳排放對經(jīng)濟增長的影響具有門檻效應(yīng)，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(jīng)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(jīng)明顯減弱。

實際上，城市化能夠顯著促進經(jīng)濟增長，城鎮(zhèn)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(yè)化阻礙經(jīng)濟增長，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比每提高1個百分點，導(dǎo)致人均GDP降低3.111個百分點;對外貿(mào)易促進經(jīng)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(chǎn)投資推動國民經(jīng)濟增長，人均固定資產(chǎn)投資每提高一個百分點，導(dǎo)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(yīng)

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(jīng)濟增長和各控制變量對碳排放的影響。本文對面板數(shù)據(jù)進行反復(fù)拔靴抽樣10000次，得到的單一門檻值為3.991，對應(yīng)的p值為0.066，能夠通過10%的顯著性水平檢驗，可見經(jīng)濟增長對碳排放存在非線性影響和門檻效應(yīng)，我們可據(jù)此寫出其兩者間的關(guān)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(jīng)濟發(fā)展到一定階段，隨著社會對可持續(xù)發(fā)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(zhèn)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(yè)化能夠釋放出更多的二氧化碳，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比每提高1個百分點，導(dǎo)致人均碳排放量增加1.788個百分點;對外貿(mào)易和固定資產(chǎn)投資也擴大了碳排放量。

3 結(jié)論和建議

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：首先，碳排放對經(jīng)濟增長的影響具有門檻效應(yīng)，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(jīng)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(jīng)明顯減弱，幾乎接近于零;其次，經(jīng)濟增長對碳排放的影響具有門檻效應(yīng)，當人均GDP低于3.991萬元時，經(jīng)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(jīng)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(chǎn)投資在帶來經(jīng)濟增長的同時，也排放出大量的二氧化碳，工業(yè)化能夠帶來碳排放的增加，且不利于經(jīng)濟增長，對外貿(mào)易有利于經(jīng)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(jié)約型轉(zhuǎn)變。鑒于碳排放和經(jīng)濟增長之間的非線性關(guān)系，為了實現(xiàn)經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)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(fā)展城市化，注重提高固定資產(chǎn)投資的質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展對外貿(mào)易，通過進出口帶動經(jīng)濟增長。

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