經(jīng)濟(jì)集聚、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)與碳生產(chǎn)率
——基于動(dòng)態(tài)空間面板模型的實(shí)證分析

○楊成羽 ，2熊曉煉

（1貴州大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2貴州大學(xué)馬克思主義經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展與應(yīng)用研究中心，貴州 貴陽 550025）

一、引言

以全球變暖為主要特征的氣候危機(jī)是當(dāng)今世界所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，在此背景下中國(guó)制定了切實(shí)可行的減排目標(biāo)，承諾分別在2030 年與2060 年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”與“碳中和”。如何在進(jìn)行碳減排的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)同發(fā)展是當(dāng)前亟須解決的問題。提高碳生產(chǎn)率則是解決此問題的有效路徑[1]，碳生產(chǎn)率同時(shí)涵蓋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳減排兩大目標(biāo)，其高低及變化趨勢(shì)決定了我國(guó)能否在經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長(zhǎng)的前提下如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

研究表明，近年來我國(guó)碳生產(chǎn)率持續(xù)提高，同時(shí)隨著城市化進(jìn)程不斷加快與區(qū)域一體化戰(zhàn)略穩(wěn)步推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)集聚已成為我國(guó)區(qū)域發(fā)展的顯著特征[2-3]。經(jīng)濟(jì)集聚作為區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施與經(jīng)濟(jì)綠色轉(zhuǎn)型的必然結(jié)果和重要助力，其對(duì)碳生產(chǎn)率存在正負(fù)兩方面的外部性：一方面，集聚能夠通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)、技術(shù)溢出、信息共享等正外部性有效優(yōu)化區(qū)域資源配置、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)從而提高碳生產(chǎn)率[4]；另一方面，集聚產(chǎn)生的負(fù)外部性如勞動(dòng)力、土地等生產(chǎn)要素價(jià)格的提高與人口膨脹以及擁擠效應(yīng)將導(dǎo)致工業(yè)碳排放增加、服務(wù)業(yè)集聚的減排效應(yīng)邊際遞減，區(qū)域碳排放顯著增加[5]。而上述外部性的方向及強(qiáng)度很大程度上取決于集聚水平，故經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間可能存在著非線性關(guān)系。只有達(dá)到閾值水平時(shí)，集聚的正外部性效應(yīng)才能充分發(fā)揮作用，進(jìn)而促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。此外，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)作為抑制碳排放的重要手段，能否成為經(jīng)濟(jì)集聚促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)的傳導(dǎo)路徑尚未可知。因此，探究對(duì)于碳生產(chǎn)率是否存在最優(yōu)經(jīng)濟(jì)集聚水平，分析二者的內(nèi)在聯(lián)系并檢驗(yàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是否在二者之間存在傳導(dǎo)作用，對(duì)于優(yōu)化經(jīng)濟(jì)要素空間格局、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)與“雙碳”目標(biāo)具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

二、文獻(xiàn)綜述

經(jīng)濟(jì)集聚主要表現(xiàn)為以地理區(qū)位、資源稟賦、傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)為基礎(chǔ)，勞動(dòng)力、資本、技術(shù)、信息等生產(chǎn)要素的高度空間集中[6]，早期研究分別從區(qū)域視角與產(chǎn)業(yè)視角出發(fā)，利用產(chǎn)出密度、就業(yè)密度[7-8]以及區(qū)位熵、泰爾指數(shù)[9]等概念衡量經(jīng)濟(jì)集聚。隨著氣候變化問題日益突出，學(xué)者們逐漸轉(zhuǎn)向研究經(jīng)濟(jì)集聚與碳排放之間的內(nèi)在聯(lián)系，有關(guān)二者關(guān)系的研究已十分豐富，從研究結(jié)論看主要分為以下三個(gè)方面：一部分學(xué)者認(rèn)為經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳排放存在顯著的正外部性。集聚能夠通過技術(shù)溢出、信息共享、規(guī)模經(jīng)濟(jì)等效應(yīng)有效促進(jìn)企業(yè)合作，提高生產(chǎn)率從而減少碳排放[10-11]。另一部分學(xué)者認(rèn)為經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳排放存在顯著負(fù)外部性，集聚將導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)在空間上的高度集中從而引發(fā)擁擠效應(yīng)，使碳排放量明顯增加[12]。還有一部分學(xué)者則認(rèn)為兩者之間存在非線性關(guān)系，并非完全地促進(jìn)或抑制作用，在不同階段經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳排放的影響將隨著集聚水平變化而變化。但非線性關(guān)系的具體形式卻存在較大爭(zhēng)議，已有研究表明經(jīng)濟(jì)集聚與碳排放之間可能存在倒“U”型、正“N”型以及倒“N”型等曲線[13-14]。

目前關(guān)于經(jīng)濟(jì)集聚與碳排放關(guān)系的研究還有待改進(jìn)之處：（1）在探究經(jīng)濟(jì)集聚如何影響碳排放時(shí)，已有研究通常將碳排放量作為非期望產(chǎn)出項(xiàng)，較少?gòu)耐度胍氐慕嵌瓤紤]社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的新約束，造成片面追求控制碳排放總量而影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展。（2）經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在不斷集中的過程中往往伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的快速變遷，在不同時(shí)期產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、能源消耗與污染排放等特征往往存在著差異，這些差異會(huì)對(duì)碳排放產(chǎn)生顯著影響，但鮮有文獻(xiàn)關(guān)注集聚能否通過推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。（3）隨著京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶等跨越多個(gè)省份的重大區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的規(guī)劃實(shí)施，禁錮要素和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)自由流動(dòng)的行政藩籬不斷被打破，生產(chǎn)要素與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)能夠在更大的市場(chǎng)上進(jìn)行整合，以重點(diǎn)城市或城市群為載體實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和相互促進(jìn)。經(jīng)濟(jì)集聚產(chǎn)生的外部效應(yīng)也不再僅限于地區(qū)或城市，而是在更大的空間范圍內(nèi)產(chǎn)生影響。以往研究大多僅分析了經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)本地區(qū)的效應(yīng)，忽視對(duì)其他地區(qū)的影響可能導(dǎo)致研究結(jié)論出現(xiàn)偏差，不利于區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展。

因此，本研究將在以下方面進(jìn)行深入探索：（1）從要素投入視角將碳排放納入產(chǎn)出密度函數(shù)分析框架，完善經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間的理論相關(guān)性。（2）在理論分析基礎(chǔ)上構(gòu)建動(dòng)態(tài)空間面板模型，研究我國(guó)省級(jí)層面上經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率的內(nèi)在聯(lián)系，探究空間效應(yīng)視角下碳生產(chǎn)率是否存在最優(yōu)集聚規(guī)模。（3）利用中介效應(yīng)模型檢驗(yàn)經(jīng)濟(jì)集聚能否推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)從而促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。其結(jié)果有助于從提高區(qū)域整體效益的角度上制定經(jīng)濟(jì)政策，發(fā)揮區(qū)域協(xié)同效應(yīng)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，最大化提升碳生產(chǎn)率水平。

三、模型推導(dǎo)與機(jī)制分析

（一）數(shù)理模型推導(dǎo)

本研究在CICCONE[8]與USHIFUSA[15]等人研究的基礎(chǔ)上，從要素投入視角將碳排放納入產(chǎn)出密度函數(shù)的分析框架，以刻畫經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間的理論聯(lián)系，模型如式（1）所示：

Qi與Ai分別表示i省總產(chǎn)出與產(chǎn)出面積，L、K與C分別表示勞動(dòng)力、資本與碳排放量，Φi為?？怂怪行院瘮?shù)，β與γ分別表示勞動(dòng)力與資本的產(chǎn)出彈性，并假定生產(chǎn)要素的產(chǎn)出貢獻(xiàn)率為常數(shù)α。該模型在柯布—道格拉斯函數(shù)基礎(chǔ)上增加表示空間集聚效應(yīng)，通過能夠準(zhǔn)確刻畫集聚不同階段的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況，并體現(xiàn)生產(chǎn)要素過度集中產(chǎn)生的擁擠效應(yīng)。假定資本投入是完全自由流動(dòng)的，進(jìn)一步可以推出利率（r）與資本要素的邊際產(chǎn)出持平，資本投入的密度函數(shù)則可以表示為：

將式（2）帶入式（1）并對(duì)兩邊取對(duì)數(shù)，令t1=γ/(β+γ-1)，t2=β/(1-β-γ)，t3=1/(1-βγ)α，則有：

式（3）中，QiAi與QiCi分別表示經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率，則前者對(duì)后者的影響表示為(αλ-1）/λ(1-β-γ)α，由此可知，該效應(yīng)將隨著集聚水平的變化呈非線性變化，但效應(yīng)曲線呈何種形式需通過理論與實(shí)證分析做進(jìn)一步檢驗(yàn)。

（二）影響機(jī)制分析

1.經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率

研究從集聚水平視角出發(fā)將經(jīng)濟(jì)集聚劃分為三個(gè)階段，詮釋其對(duì)碳生產(chǎn)率的影響。

在經(jīng)濟(jì)低度集聚階段，集聚能夠通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生正外部性。規(guī)模經(jīng)濟(jì)通過共享基礎(chǔ)設(shè)施，降低市場(chǎng)交易與政府監(jiān)管成本，提高能源效率等方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳減排，從而促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)[16]。但這一階段集聚產(chǎn)業(yè)大多屬于輕工業(yè)、交通運(yùn)輸與批發(fā)零售等勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。此類產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品具有附加值與技術(shù)含量低、單位能耗高等特點(diǎn)，故此時(shí)技術(shù)溢出、信息共享等效應(yīng)暫不明顯，集聚效應(yīng)產(chǎn)生的減排作用有限[17]，經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率具有促進(jìn)作用但并不顯著。

在經(jīng)濟(jì)中度集聚階段，經(jīng)濟(jì)體迎來快速發(fā)展時(shí)期，重工業(yè)的大規(guī)模擴(kuò)張所帶來的排放效應(yīng)遠(yuǎn)大于技術(shù)進(jìn)步與環(huán)境規(guī)制產(chǎn)生的減排效應(yīng)[18]，大量高污染、高耗能產(chǎn)業(yè)的快速集聚與產(chǎn)能規(guī)模擴(kuò)張將造成能源需求與碳排放量大幅增長(zhǎng)。同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)集聚水平的不斷提高，擁擠效應(yīng)開始顯現(xiàn)，規(guī)模經(jīng)濟(jì)帶來的正外部性收益將逐漸演變?yōu)樨?fù)外部性成本，勞動(dòng)力、土地等生產(chǎn)要素價(jià)格的提高與人口膨脹以及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大將導(dǎo)致區(qū)域能源消費(fèi)進(jìn)一步增加。負(fù)外部性帶來的擁擠效應(yīng)成本將超過正外部性帶來的集聚效應(yīng)收益，從而對(duì)碳生產(chǎn)率產(chǎn)生負(fù)面影響[19]，此時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入粗放型的高速增長(zhǎng)階段，經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)具有一定抑制作用。

在經(jīng)濟(jì)高度集聚階段，集聚區(qū)域內(nèi)由于環(huán)境規(guī)制、技術(shù)進(jìn)步等因素不斷淘汰落后高耗能產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)[20]。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)將導(dǎo)致技術(shù)溢出、信息共享等效應(yīng)通過“共享”“匹配”“學(xué)習(xí)”機(jī)制產(chǎn)生顯著正外部性[21]，同時(shí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也弱化了集聚所帶來的擁擠效應(yīng)[22]，在兩者的共同作用下集聚對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)表現(xiàn)出促進(jìn)作用。此外，企業(yè)集聚有利于促進(jìn)治污和減排的專業(yè)化分工，催生專業(yè)環(huán)境污染治理企業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)顯著抑制碳排放。此時(shí)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式已經(jīng)從依靠大量資源投入的粗放型增長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)化為依靠技術(shù)與創(chuàng)新的綠色增長(zhǎng)模式，經(jīng)濟(jì)集聚能夠有效促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。

由此，本文提出假說H1：經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間存在正“N”型曲線關(guān)系。

2.經(jīng)濟(jì)集聚、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)與碳生產(chǎn)率

當(dāng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在空間分布上存在疏密程度的差異，往往會(huì)在區(qū)域內(nèi)部發(fā)生各種聯(lián)系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高效率運(yùn)行。適度的經(jīng)濟(jì)集聚通過共享效應(yīng)、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、優(yōu)化競(jìng)爭(zhēng)、政策支持等正外部性助力區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，進(jìn)而提升企業(yè)碳生產(chǎn)率。第一，在集聚過程中，經(jīng)濟(jì)主體之間的溝通與交流較為便利，可優(yōu)化資源要素整合與配置，通過共享資源、節(jié)約成本促進(jìn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入[23]，注重開發(fā)和應(yīng)用低碳技術(shù)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向綠色化、低碳化轉(zhuǎn)型升級(jí)[24]，提高產(chǎn)業(yè)全要素生產(chǎn)率，促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)[25-26]。第二，在經(jīng)濟(jì)集聚的地區(qū)，資金、人才等要素資源較為集中，能有效彌補(bǔ)信息不對(duì)稱問題，正確引導(dǎo)企業(yè)在發(fā)展過程中的投資與生產(chǎn)行為，減少產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理變動(dòng)，降低要素重置成本，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于合理化[27]，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，而規(guī)模擴(kuò)大往往伴隨著先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的引進(jìn)以及資源利用高效，從而降低碳排放強(qiáng)度。第三，經(jīng)濟(jì)集聚將會(huì)加劇企業(yè)對(duì)要素資源的競(jìng)爭(zhēng)搶奪，強(qiáng)化區(qū)域間要素流動(dòng)融合，激勵(lì)經(jīng)營(yíng)主體通過創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，改善生產(chǎn)過程中要素投入結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源配置，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性，進(jìn)而促進(jìn)碳減排[28]。第四，經(jīng)濟(jì)集聚地區(qū)通常更容易獲得政府部門的資金支持與政策優(yōu)惠[29]，包括稅收減免產(chǎn)業(yè)支持和綠色補(bǔ)貼，鼓勵(lì)企業(yè)積極推進(jìn)碳減排技術(shù)和措施的應(yīng)用，推動(dòng)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，提高整體碳生產(chǎn)率。

由此，本文提出研究假說H2：經(jīng)濟(jì)集聚能夠通過推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)從而促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。

四、研究方法

（一）空間權(quán)重矩陣構(gòu)建

空間權(quán)重矩陣是空間計(jì)量的關(guān)鍵，在選取鄰接權(quán)重矩陣（W1）與距離權(quán)重矩陣（W2）基礎(chǔ)上，借鑒林光平[30]的做法，引入經(jīng)濟(jì)地理權(quán)重矩陣（W3）。鄰接權(quán)重矩陣（W1）中元素為1表示兩省相鄰，為0則不相鄰；距離權(quán)重矩陣（W2）以兩個(gè)省會(huì)城市距離的倒數(shù)作為矩陣元素；經(jīng)濟(jì)地理權(quán)重矩陣以各省人均GDP 均值差額Yi作為經(jīng)濟(jì)距離指標(biāo)，并結(jié)合地理權(quán)重矩陣構(gòu)建。經(jīng)濟(jì)集聚的外部性強(qiáng)度很大程度取決于地理距離，故本研究基準(zhǔn)回歸時(shí)采用距離權(quán)重矩陣（W2）作為空間權(quán)重矩陣，在穩(wěn)健性檢驗(yàn)時(shí)選用經(jīng)濟(jì)地理權(quán)重矩陣（W3）。同時(shí)通過Morans’I指數(shù)檢驗(yàn)碳生產(chǎn)率的全局空間相關(guān)程度，如式（4）所示，xi、xj分別表示省份i、j某年的碳生產(chǎn)率，wij表示空間權(quán)重矩陣W 中對(duì)應(yīng)元素，xˉ表示碳生產(chǎn)率的平均值。

（二）變量選取及說明

1.核心解釋變量

（1）碳生產(chǎn)率。碳生產(chǎn)率是能源消耗、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多種因素共同作用的結(jié)果，相較于單要素碳生產(chǎn)率，考慮了多種相關(guān)因素的全要素碳生產(chǎn)率能夠更加準(zhǔn)確地反映碳排放效率，借鑒何偉軍[31]的做法，利用超效率SBM 模型測(cè)算表征。若無特殊說明，本研究中碳生產(chǎn)率均表征全要素碳生產(chǎn)率。碳排放量測(cè)算方面，參考IPCC 所提供的各類能源碳排放系數(shù)對(duì)其進(jìn)行測(cè)算。

（2）經(jīng)濟(jì)集聚。即經(jīng)濟(jì)密度，指區(qū)域國(guó)民生產(chǎn)總值與區(qū)域面積之比，表征城市單位面積上經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的效率[32]，利用GDP與各省建成面積之比進(jìn)行衡量，相較于行政區(qū)劃面積，使用建成區(qū)面積表征產(chǎn)出面積能夠在與理論模型保持一致，更加符合現(xiàn)實(shí)中經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間特征與集聚程度。

2.中介變量

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)水平。本研究借鑒袁航[27]的做法從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化兩個(gè)維度對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)水平進(jìn)行測(cè)度。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的一個(gè)核心特征為第三產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)率快于第二產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)率，故選用第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值之比衡量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化；同時(shí)，為兼顧不同產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與就業(yè)的結(jié)構(gòu)差異以及區(qū)分各產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)地位，借鑒干春暉[33]的研究方法選用泰爾指數(shù)測(cè)度各省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化程度。

3.控制變量

借鑒已有研究選取以下指標(biāo)作為本研究控制變量[5，31]：（1）研發(fā)強(qiáng)度。選用研究與發(fā)展經(jīng)費(fèi)（R＆D）占GDP比重進(jìn)行表征；（2）人力資本。選用人均教育經(jīng)費(fèi)支出進(jìn)行表征；（3）環(huán)境規(guī)制。選用環(huán)境治理投資額占該地區(qū)生產(chǎn)總值的比重進(jìn)行衡量；（4）政府干預(yù)程度。選用地方財(cái)政支出占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重進(jìn)行衡量。

（三）計(jì)量模型設(shè)定

1.空間面板模型

考慮到經(jīng)濟(jì)集聚存在顯著的空間溢出效應(yīng)與時(shí)間滯后效應(yīng)，忽略兩種效應(yīng)很可能得到偏誤的實(shí)證結(jié)果。因此，本研究在式（3）的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展并構(gòu)建動(dòng)態(tài)空間面板模型，模型設(shè)定如下：

其中，i與t分別表示省份與年份，cpit表示碳生產(chǎn)率，agit，sagitt 與cagit分別表示經(jīng)濟(jì)集聚的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)與三次項(xiàng)，以期對(duì)假說H1 進(jìn)行檢驗(yàn)；cpi,t-1表示滯后一期的碳生產(chǎn)率，wij表示空間權(quán)重矩陣中的元素，X為引入的一組控制變量，α0至α6為待估參數(shù)，μ與ε分別表示地區(qū)固定效應(yīng)與隨機(jī)誤差項(xiàng)。

2.中介效應(yīng)模型

借鑒溫忠麟等[34]的方法，依次構(gòu)建以下兩個(gè)模型，以逐步回歸法檢驗(yàn)經(jīng)濟(jì)集聚是否能夠通過推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)從而促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。一是檢驗(yàn)經(jīng)濟(jì)集聚能否通過影響產(chǎn)業(yè)高級(jí)化影響碳生產(chǎn)率，如式（6）所示；二是檢驗(yàn)經(jīng)濟(jì)集聚能否通過影響產(chǎn)業(yè)合理化影響碳生產(chǎn)率，如式（7）所示。

（四）數(shù)據(jù)來源

綜合數(shù)據(jù)的可得性、時(shí)效性以及研究的可靠性，選取我國(guó)30個(gè)省區(qū)市（除西藏、港澳臺(tái)）2004—2019年有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。所有數(shù)據(jù)均來源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》以及各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）統(tǒng)計(jì)年鑒。為了消除變量間量綱差異所造成的異方差，且保持原始數(shù)據(jù)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義，在不影響實(shí)證結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，對(duì)各變量單位進(jìn)行適當(dāng)選取并對(duì)其取自然對(duì)數(shù)，樣本描述性統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 樣本統(tǒng)計(jì)性描述

五、實(shí)證結(jié)果分析

（一）空間相關(guān)性檢驗(yàn)

在進(jìn)行空間回歸分析前對(duì)碳生產(chǎn)率的空間相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)，由表2 可以看出，在三種空間權(quán)重矩陣下碳生產(chǎn)率的全局莫蘭指數(shù)均為正，且在1%的水平上顯著，各省碳生產(chǎn)率存在顯著的空間正相關(guān)，碳生產(chǎn)率相近的省份在空間上更接近，表明構(gòu)建空間計(jì)量模型考察所研究的問題是必要的。

表2 三種權(quán)重矩陣下的空間相關(guān)性檢驗(yàn)

（二）空間計(jì)量模型選擇檢驗(yàn)

如表3所示，空間自回歸模型和空間誤差模型的拉格朗日乘子及其穩(wěn)健性的方法的檢驗(yàn)值均通過了顯著性檢驗(yàn)。同時(shí)，采用LR 和Wald檢驗(yàn)對(duì)模型選擇進(jìn)一步進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示LR檢驗(yàn)和Wald檢驗(yàn)均通過了顯著性水平，拒絕了空間自回歸模型（SAR）和空間誤差模型（SEM），表明SDM在樣本變量之間的解釋能力更強(qiáng)。此外，在選擇空間杜賓模型（SDM）的基礎(chǔ)上，控制了個(gè)體效應(yīng)、時(shí)間效應(yīng)和雙向固定效應(yīng)進(jìn)行模型檢驗(yàn)。另根據(jù)Hausman 檢驗(yàn)結(jié)果，檢驗(yàn)值為131.81，在1%的顯著性水平下通過，表明固定效應(yīng)模型優(yōu)于隨機(jī)效應(yīng)模型。因此，最終選擇空間杜賓模型的雙向固定模型，以評(píng)估經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率的空間效應(yīng)。

表3 空間計(jì)量模型選擇檢驗(yàn)結(jié)果

（三）模型估計(jì)結(jié)果分析

實(shí)證結(jié)果如表4 所示，為了保證結(jié)果的穩(wěn)健性，本研究進(jìn)一步報(bào)告了基準(zhǔn)回歸以及空間面板模型的估計(jì)結(jié)果。列（1）為未加入控制變量下雙固定效應(yīng)模型估計(jì)結(jié)果，經(jīng)濟(jì)集聚的一次項(xiàng)系數(shù)、二次項(xiàng)系數(shù)及三次項(xiàng)系數(shù)依次顯著為正、負(fù)和正，初步推測(cè)經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間存在正“N”型曲線關(guān)系。加入控制變量后對(duì)固定效應(yīng)面板模型再次進(jìn)行估計(jì)得到模型（2），結(jié)果顯示經(jīng)濟(jì)集聚的系數(shù)方向及顯著性與模型（1）中一致，進(jìn)一步證明經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間存在正“N”型曲線關(guān)系。

表4 經(jīng)濟(jì)集聚和能源強(qiáng)度對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響

模型（3）報(bào)告了空間鄰接矩陣下經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率的靜態(tài)空間杜賓模型估計(jì)結(jié)果。由于碳生產(chǎn)率可能在時(shí)間維度上存在較強(qiáng)的路徑依賴，從而導(dǎo)致內(nèi)生性問題，因此，本研究基于Han Phillips GMM方法，利用動(dòng)態(tài)空間面板模型進(jìn)行估計(jì)，結(jié)果表明碳生產(chǎn)率的滯后一期在1%的顯著性水平上為正，證明了利用該模型的必要性。與前三個(gè)模型相比，同時(shí)考慮了內(nèi)生性、時(shí)間滯后效應(yīng)與空間溢出效應(yīng)的模型（4）具有最為優(yōu)良的計(jì)量技術(shù)表現(xiàn)及理論預(yù)期，因此本研究主要關(guān)注動(dòng)態(tài)空間面板模型的估計(jì)結(jié)果。

模型（4）中經(jīng)濟(jì)集聚一次項(xiàng)、二次項(xiàng)與三次項(xiàng)均在1%的顯著水平上依次為正、負(fù)與正，證明經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間確實(shí)存在正“N”型曲線關(guān)系。當(dāng)集聚水平低于3.22 萬元/平方公里時(shí)，經(jīng)濟(jì)集聚能夠促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)，主要原因是在這一階段集聚產(chǎn)業(yè)多為輕工業(yè)、交通運(yùn)輸與批發(fā)零售等低端服務(wù)業(yè)，能源消耗相對(duì)較小，同時(shí)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)能夠有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源效率提高。當(dāng)集聚水平高于3.22 萬元/平方公里且低于時(shí)20.31 萬元/平方公里時(shí)，經(jīng)濟(jì)集聚則抑制了碳生產(chǎn)率的增長(zhǎng)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)加快與工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，大量高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)開始集聚并通過產(chǎn)出擴(kuò)張效應(yīng)引起碳排放量的大幅增長(zhǎng)。此時(shí)環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度及技術(shù)進(jìn)步無法對(duì)碳排放的快速增長(zhǎng)產(chǎn)生有效抑制作用，導(dǎo)致產(chǎn)出增長(zhǎng)速度明顯落后于碳排放增長(zhǎng)速度。當(dāng)集聚水平超過20.31 萬元/平方公里后，經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率表現(xiàn)出顯著的促進(jìn)作用，一方面隨著集聚水平的進(jìn)一步提高，集聚區(qū)域內(nèi)逐漸淘汰高耗能產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；另一方面隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)集聚的各項(xiàng)正外部性，如技術(shù)溢出、信息共享等溢出效應(yīng)有利于企業(yè)間減排技術(shù)的交流與學(xué)習(xí)，同時(shí)企業(yè)集聚有利于催生專業(yè)的環(huán)境污染治理企業(yè)，專業(yè)化分工有助于節(jié)能減排設(shè)施的共享從而提升減排效率。從各個(gè)省份所處階段來看，除上海、江蘇等少數(shù)發(fā)達(dá)省份位于曲線第二個(gè)拐點(diǎn)右側(cè)，其余省份均位于第一個(gè)拐點(diǎn)與第二個(gè)拐點(diǎn)之間，表明隨著未來大部分省份經(jīng)濟(jì)集聚水平的進(jìn)一步提高，我國(guó)仍然會(huì)面臨較大的碳減排壓力。但針對(duì)東部發(fā)達(dá)省份，進(jìn)一步推進(jìn)經(jīng)濟(jì)集聚則有利于促進(jìn)本地區(qū)碳減排。

進(jìn)一步分析可知，碳生產(chǎn)率同時(shí)具有顯著的空間溢出效應(yīng)與時(shí)間滯后效應(yīng)。一方面碳生產(chǎn)率在時(shí)間維度上具有較強(qiáng)的延續(xù)性，前一期的碳生產(chǎn)率會(huì)對(duì)本期碳生產(chǎn)率產(chǎn)生影響。另一方面，碳生產(chǎn)率的空間滯后項(xiàng)顯著為正，各省碳生產(chǎn)率對(duì)鄰近省份碳生產(chǎn)率具有促增效應(yīng)。經(jīng)濟(jì)集聚的空間滯后項(xiàng)顯著為負(fù)，說明地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)集聚表現(xiàn)出明顯的“虹吸”效應(yīng)，各省在經(jīng)濟(jì)集聚過程中吸引技術(shù)、人才與資本等生產(chǎn)要素時(shí)會(huì)對(duì)其他省份碳生產(chǎn)率產(chǎn)生負(fù)面影響。

（四）中介效應(yīng)分析

中介效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果如表5 所示，第（1）列中經(jīng)濟(jì)集聚系數(shù)在1%的水平上顯著，表明其對(duì)碳生產(chǎn)率的總效應(yīng)是存在的，可以初步假設(shè)存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的中介效應(yīng)，第（2）列中經(jīng)濟(jì)集聚系數(shù)在5%水平上顯著為正，即集聚能夠有效促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化，第（3）列中經(jīng)濟(jì)集聚與產(chǎn)業(yè)高級(jí)化的系數(shù)均在1%的水平顯著為正，表明兩者都能對(duì)碳生產(chǎn)率有著顯著影響，則產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化在經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率的影響中存在部分中介效應(yīng)。檢驗(yàn)2 中相應(yīng)系數(shù)均通過了1%顯著性水平檢驗(yàn)，因此在考察經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率影響的機(jī)制分析中，同樣存在以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化作為中介變量的部分中介效應(yīng)。上述結(jié)果表明，在經(jīng)濟(jì)集聚影響碳生產(chǎn)率的過程中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)是重要的中間橋梁，經(jīng)濟(jì)集聚能夠通過推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)從而提高碳生產(chǎn)率，故假設(shè)H2成立。

表5 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中介效應(yīng)分析

（五）穩(wěn)健性檢驗(yàn)

為了保證研究結(jié)果的可靠性，本研究將采用替換空間權(quán)重矩陣、替換解釋變量與更換估計(jì)方法三種策略檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆€(wěn)健性。空間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度與各省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r有關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展越接近的省份，經(jīng)濟(jì)之間的互動(dòng)與交流也更頻繁，因此利用經(jīng)濟(jì)地理權(quán)重矩陣（W3）替換地理距離權(quán)重矩陣（W2）進(jìn)行檢驗(yàn)；另考慮到變量的選取可能導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果存在偶然性，本文借鑒李治國(guó)[35]的方法，利用GDP 與省域面積的比值表征經(jīng)濟(jì)集聚；動(dòng)態(tài)空間面板模型雖然考慮了碳生產(chǎn)率路徑依賴導(dǎo)致的內(nèi)生性，但并未充分考慮雙向因果問題，即經(jīng)濟(jì)集聚影響碳生產(chǎn)率的同時(shí)碳生產(chǎn)率也可能影響經(jīng)濟(jì)集聚，本研究通過系統(tǒng)廣義矩估計(jì)將經(jīng)濟(jì)集聚與所有控制變量指標(biāo)滯后一期作為工具變量，研究前一期的經(jīng)濟(jì)集聚如何影響碳生產(chǎn)率，從而在一定程度上弱化反向因果問題。

根據(jù)表6的結(jié)果，經(jīng)濟(jì)集聚的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)、三次項(xiàng)及相應(yīng)滯后項(xiàng)系數(shù)均在1%的顯著性水平分別為正、負(fù)和正，與基準(zhǔn)回歸模型所得結(jié)論基本一致，表明了本研究具有較強(qiáng)的穩(wěn)健性，結(jié)果具有較高的可信度。

表6 穩(wěn)健性檢驗(yàn)結(jié)果

六、結(jié)論與啟示

（一）主要結(jié)論

本研究從要素投入視角將碳排放納入產(chǎn)出密度函數(shù)分析框架，構(gòu)建理論模型以刻畫經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間的相關(guān)性；基于動(dòng)態(tài)空間面板模型與中介效應(yīng)模型探究2004—2019年中國(guó)省際碳生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)集聚的作用規(guī)律，著重分析不同集聚水平對(duì)碳生產(chǎn)率的影響，并檢驗(yàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)在兩者間的中介效應(yīng)，得出以下主要結(jié)論：（1）經(jīng)濟(jì)集聚與碳生產(chǎn)率之間存在顯著的正“N”型曲線，并存在一個(gè)增排拐點(diǎn)與一個(gè)減排拐點(diǎn)。當(dāng)前只有上海、江蘇等發(fā)達(dá)省份位于第三階段，集聚水平對(duì)碳生產(chǎn)率表現(xiàn)出促增作用；大部分省份位于第二階段，集聚水平抑制了碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。（2）碳生產(chǎn)率具有較強(qiáng)的時(shí)空依賴特征，在空間維度上表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，在時(shí)間維度上表現(xiàn)出明顯的路徑依賴。碳生產(chǎn)率相近的省份往往在空間上更加鄰近，且這一現(xiàn)象長(zhǎng)期存在；同時(shí)，碳生產(chǎn)率具有較強(qiáng)的時(shí)間慣性，上一期碳生產(chǎn)率水平如果保持在較高水平，則下一期很可能持續(xù)走高。（3）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)集聚對(duì)碳生產(chǎn)率的作用中存在顯著的中介效應(yīng)。經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在空間中的高度集中能夠有效優(yōu)化區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)低碳生產(chǎn)率部門向高碳生產(chǎn)率部門演化，從而提高碳生產(chǎn)率。

（二）政策啟示

基于以上結(jié)論，本研究提出以下政策建議：

1.推進(jìn)經(jīng)濟(jì)深度集聚，充分發(fā)揮集聚的正外部性。由于當(dāng)前大部分省份尚未跨越經(jīng)濟(jì)集聚產(chǎn)生減排效應(yīng)的拐點(diǎn)，因此，我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間集中度，加速推動(dòng)各地區(qū)特別是中西部落后省份經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步集聚，使其能夠達(dá)到顯著發(fā)揮減排效應(yīng)的理想階段。

2.促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程。碳生產(chǎn)率所具有的空間集聚特征要求地區(qū)間進(jìn)行協(xié)同治理，政府應(yīng)當(dāng)大力推動(dòng)區(qū)域融合發(fā)展戰(zhàn)略，打破區(qū)域間貿(mào)易壁壘，深化區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化建設(shè)，通過聯(lián)動(dòng)合作充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)地區(qū)的輻射作用，引領(lǐng)區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，不斷優(yōu)化區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)是經(jīng)濟(jì)集聚影響碳生產(chǎn)率的重要橋梁，各省份應(yīng)當(dāng)發(fā)揮經(jīng)濟(jì)集聚正外部性，聚集綠色前沿技術(shù)創(chuàng)新突破與技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷高級(jí)化與合理化，有效促進(jìn)碳生產(chǎn)率增長(zhǎng)。