秦昌才,劉譯聰,盧玢文
(煙臺(tái)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院)
1978年以來(lái),中國(guó)處于城市化與工業(yè)化的快速進(jìn)程之中。中國(guó)人口城市化率以每年約1%的速度增加[1]。截至2018年,我國(guó)城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘谋壤_(dá)到了59.58%。人口城市化會(huì)帶來(lái)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)的規(guī)模集中,消耗大量的能源資源,產(chǎn)生CO2排放。2007年中國(guó)的CO2排放總量高達(dá)67.2億t,超過(guò)美國(guó)成為全球CO2排放最多的國(guó)家。2013年中國(guó)的碳排放量更是達(dá)到了100億t,超過(guò)了歐盟和美國(guó)的總和[2]。研究中國(guó)城市化的溫室效應(yīng),具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
國(guó)外有關(guān)城市化與碳排放關(guān)系的研究成果豐富,研究范圍較廣,涉及城市形態(tài)、城市生活方式和人口城市化等方面[3-4]。大多數(shù)研究認(rèn)為,人口不斷向城市集聚帶來(lái)的城市人口比重增加,會(huì)引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、就業(yè)結(jié)構(gòu)和生活方式的巨大改變,從而引起碳排放的變化[5-6]。另外,部分研究也認(rèn)為城市化與碳排放的關(guān)系依賴于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人均收入高低,收入有差異、發(fā)展程度有區(qū)別,二者的關(guān)系就會(huì)不同[7-9]。新常態(tài)下,中國(guó)城市化進(jìn)程在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí),也會(huì)使整體能源消費(fèi)水平提高,從而導(dǎo)致碳排放總量的增長(zhǎng)[10]。
國(guó)內(nèi)研究主要著眼于城市化變量及其他控制變量對(duì)碳排放的影響機(jī)理,使用的研究方法是Kaya等式、IPAT模型或者它的隨機(jī)形式STIRPAT模型。涉及到的控制變量包括人均財(cái)富水平或經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)或工業(yè)化水平、能源技術(shù)水平等。人均財(cái)富或經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一般以人均GDP作為代理變量,從而驗(yàn)證環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線的形狀及拐點(diǎn)[11];產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)或工業(yè)化一般以工業(yè)增加值或者第二、三產(chǎn)業(yè)比值作為代理變量[12]。能源技術(shù)水平一般以能源強(qiáng)度,即能源使用量與GDP的比值作為代理變量[13]。
城市化對(duì)碳排放的影響隨著收入水平或者發(fā)展階段等控制變量的不同而變化,在使用截面數(shù)據(jù)或面板數(shù)據(jù)研究時(shí)就會(huì)面臨樣本數(shù)據(jù)的異質(zhì)性問(wèn)題。部分研究會(huì)從不同的出發(fā)點(diǎn)將數(shù)據(jù)樣本拆分成幾部分,如按照年平均碳排放水平將中國(guó)30個(gè)省區(qū)分成5組[14];Wang等[15]依據(jù)人均國(guó)民收入將全國(guó)省區(qū)分成3部分;更為常見(jiàn)的是按照省市的地理位置劃分為東部、中部和西部3類[16]。上述對(duì)樣本的處理最大的局限在于分組變量的選擇過(guò)于主觀,且變量閾值不是客觀選擇的。這就很大程度上隱藏了樣本信息所反映的研究對(duì)象本身具有的異質(zhì)性,并且存在兩個(gè)弊端:①利用重新分組后的子樣本進(jìn)行回歸,樣本數(shù)量的減少降低了估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性;②分組后的樣本省份不能隨著分組變量值的變動(dòng)而改變所屬的子樣本組,這就忽視了樣本省份的動(dòng)態(tài)變化。針對(duì)于此,少數(shù)文獻(xiàn)考慮到了異質(zhì)性問(wèn)題,如Ehrhardt-Martinez K[17]采用半?yún)?shù)混合潛類模型(latent class models)將所研究的國(guó)家分為 3 組。
與現(xiàn)有文獻(xiàn)相比,本文的貢獻(xiàn)有兩點(diǎn):①利用面板門(mén)限回歸模型對(duì)省際樣本做了內(nèi)生分組,其優(yōu)勢(shì)在于允許省份在樣本期內(nèi)根據(jù)門(mén)限變量值的變化而歸屬于不同的分組,從而對(duì)不同省份城市化的溫室效應(yīng)進(jìn)行了更加科學(xué)而準(zhǔn)確的分析;②區(qū)別于已有文獻(xiàn),使用第二產(chǎn)業(yè)與第一產(chǎn)業(yè)的比值作為工業(yè)化的代理變量,使用國(guó)有能源工業(yè)固定資產(chǎn)投資作為節(jié)能減排投資的代理變量,來(lái)分析不同控制變量約束下城市化建設(shè)對(duì)碳排放水平的影響。
1. 基礎(chǔ)模型
本文的實(shí)證分析模型為:
式中,因變量為各省份CO2的排放量C,主要是由于該指標(biāo)具備能夠反映各省份從碳排放角度考察的溫室效應(yīng)總水平的總體代表性和不隨人口數(shù)量改變而改變的時(shí)間可比性[18]。
核心解釋變量為城市化變量u??紤]到數(shù)據(jù)的可獲取性及權(quán)威性,本文采用眾多文獻(xiàn)中的做法,利用城市人口占總?cè)丝诘谋壤鳛槌鞘谢暮饬恐笜?biāo)。也有文獻(xiàn)使用非農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘谋壤齺?lái)衡量城市化水平[1],但這樣處理,可能會(huì)降低城市化對(duì)城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張的影響??刂谱兞恐皇侨司鶎?shí)際GDP(y),作為人均財(cái)富或經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的代理變量??刂谱兞恐钱a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變量或工業(yè)化變量s21。選用第二產(chǎn)業(yè)與第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的比值作為代理變量,這與絕大多數(shù)研究中使用第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比值作為工業(yè)化的代理變量不同。這克服了后者僅僅表征一個(gè)地區(qū)內(nèi)部工業(yè)再生的能力以及工業(yè)的專業(yè)化水平,用來(lái)描述整體工業(yè)化程度并不貼切。Chenery等[19]的實(shí)證研究表明,用第二產(chǎn)業(yè)與第一產(chǎn)業(yè)的比值來(lái)表征國(guó)家的工業(yè)化水平會(huì)更加準(zhǔn)確??刂谱兞恐枪?jié)能減排投資技術(shù)變量e,本文使用國(guó)有能源工業(yè)固定資產(chǎn)投資作為代理變量。長(zhǎng)期以來(lái),中國(guó)的能源工業(yè)主要是國(guó)有控股的企業(yè),節(jié)能減排投資主要是這些國(guó)有能源企業(yè)的固定資產(chǎn)投資。因此,為了克服節(jié)能減排投資數(shù)據(jù)的不可獲得性,本文使用國(guó)有能源工業(yè)固定資產(chǎn)投資作為節(jié)能減排投資的代理變量,來(lái)考察我國(guó)省份之間節(jié)能減排投資效果的差異。
根據(jù) Richard 等[20]和 Ehrhardt-Martinez K[17]的現(xiàn)代化理論,本文在模型中引入人均實(shí)際GDP和城市化水平的平方項(xiàng),來(lái)觀察經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化對(duì)碳排放的非線性影響,從而驗(yàn)證中國(guó)省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化的環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve,簡(jiǎn)稱 EKC)[21-22]的存在。
2. 門(mén)限回歸模型
本文使用了門(mén)限回歸模型[23],其優(yōu)勢(shì)在于根據(jù)特定門(mén)限變量對(duì)樣本進(jìn)行分組回歸,并允許截面在樣本期內(nèi)根據(jù)門(mén)限變量值在分組間轉(zhuǎn)移變化,是比EKC曲線更靈活的非線性形式。
門(mén)限回歸模型的基礎(chǔ)特征為:假設(shè)只存在一個(gè)門(mén)限變量t,而且這個(gè)變量只存在2個(gè)閾值 γ1,γ2,則模型為:
本文CO2排放量的計(jì)算公式為:
這里,G HGk(k=1,2,3)是 3 種溫室氣體(CO2、NH4和N2O)所產(chǎn)生的碳排放量, G WPk為各溫室氣體對(duì)應(yīng)的全球變暖潛能值, F Ej是第j種化石能源的終端消費(fèi)總量, N CVj是第j種傳統(tǒng)能源的平均低位發(fā)熱值, E Fjk是第j種傳統(tǒng)能源產(chǎn)生第k種溫室氣體的缺省排放因子。C計(jì)算單位為百萬(wàn)t??紤]到能源統(tǒng)計(jì)中沒(méi)有涵蓋西藏自治區(qū)和港澳臺(tái),因此數(shù)據(jù)處理時(shí)只采用了我國(guó)其余30個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū))2003-2016年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。人均實(shí)際GDP是以2003年為不變價(jià)格進(jìn)行計(jì)算,單位為元。文中人均實(shí)際GDP計(jì)算過(guò)程中使用的名義GDP以及指數(shù)數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。國(guó)有能源工業(yè)固定資產(chǎn)投資數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》,單位為萬(wàn)元。而人口城市化、第二產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)主要來(lái)自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》;因統(tǒng)計(jì)口徑不一致,2003、2004年的數(shù)據(jù)是筆者根據(jù)2004、2005年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《新中國(guó)60年統(tǒng)計(jì)資料》整理而來(lái)。實(shí)證研究的計(jì)算軟件是 Stata 14。
本研究的實(shí)證數(shù)據(jù)是來(lái)自30個(gè)?。ㄊ小⒆灾螀^(qū))14年的面板數(shù)據(jù),為避免偽回歸結(jié)果,首先做相關(guān)的平穩(wěn)性檢驗(yàn)。表1分別做了同單位根的LLC檢驗(yàn)(Levin-Lin-Chu unit-root test)和異單位根的 IPS檢驗(yàn)(Im-Pesaran-Shin unit-root test)。
表1 面板單位根檢驗(yàn)
LLC檢驗(yàn)和IPS檢驗(yàn)的原假設(shè)都是單位根存在。表1結(jié)果顯示,除了人均實(shí)際GDP(y)的對(duì)數(shù)外,其他變量水平序列上的LLC檢驗(yàn)都在一定程度上拒絕了原假設(shè);而一階差分序列上,兩種檢驗(yàn)方法都表明所有變量是平穩(wěn)的,也即存在一階單整。
為了便于比較以及保證回歸結(jié)果的穩(wěn)健性,筆者對(duì)全部樣本依次采用了混合普通最小二乘估計(jì)(Pooled-OLS,簡(jiǎn)稱 POLS)、隨機(jī)效應(yīng)估計(jì)(Random Effects,簡(jiǎn)稱 RE)、固定效應(yīng)估計(jì)(Fixed Effects,簡(jiǎn)稱FE)、可行廣義最小二乘估計(jì)(Feasible Generalized Least Squared,簡(jiǎn)稱 FGLS)和帶面板校正標(biāo)準(zhǔn)誤差的最小二乘估計(jì)(Panel Corrected Standard Errors,簡(jiǎn)稱 PCSE)、帶 DK(Driscoll-Kraay,簡(jiǎn)稱DK)標(biāo)準(zhǔn)誤的線性回歸估計(jì)共6種估計(jì)模型?;貧w結(jié)果如表2所示。
作為基準(zhǔn),本文首先基于POLS方法對(duì)全樣本進(jìn)行了估計(jì),但結(jié)果并不顯著(見(jiàn)表2)。由于面板數(shù)據(jù)包含截面異質(zhì)性特征,因此POLS估計(jì)不可避免地會(huì)伴有異質(zhì)性偏差。接下來(lái),本文做了兼顧個(gè)體效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)的RE和FE估計(jì)(見(jiàn)表2)。并做了豪斯曼檢驗(yàn),結(jié)果表明統(tǒng)計(jì)量為27.06,在0.01水平上顯著,F(xiàn)E方法更適用。但檢驗(yàn)序列自相關(guān)的伍德里奇F檢驗(yàn)表明,統(tǒng)計(jì)量為30.586,在0.01水平上顯著,即存在自相關(guān);而檢驗(yàn)截面自相關(guān)的派爾森(Pesaran)CD檢驗(yàn)也顯示,統(tǒng)計(jì)量為-2.367,在0.05水平上顯著,即存在截面自相關(guān)。而且,瓦爾德檢驗(yàn)也顯示,統(tǒng)計(jì)量為843.13,在0.01水平上顯著,即FE模型存在組間異方差。為了糾正上述偏差,本文也使用了FGLS估計(jì)(見(jiàn)表2)。而本研究數(shù)據(jù)序列長(zhǎng)度為14,遠(yuǎn)小于截面的個(gè)數(shù)30,這與FGLS估計(jì)樣本時(shí)間長(zhǎng)度至少與截面?zhèn)€數(shù)一樣大的要求不相符,會(huì)造成估計(jì)結(jié)果存在不準(zhǔn)確的可能,比如表2中城市化變量的一次lnu和二次項(xiàng)lnu2系數(shù)都不顯著。因此,F(xiàn)GLS方法并不可靠。于是本研究又分別做了考慮存在“異方差-截面相關(guān)”的PCSE估計(jì)方法和考慮存在“異方差-截面相關(guān)-序列相關(guān)”穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)誤時(shí)的DK估計(jì)(見(jiàn)表2)。不過(guò),值得注意的是這些回歸方法都假定解釋變量對(duì)被解釋變量的影響在不同截面上是恒定不變的,這有違樣本存在異質(zhì)性的可能?;诖?,本研究在估計(jì)結(jié)果較好的固定效應(yīng)模型基礎(chǔ)上使用考慮異質(zhì)性的門(mén)限回歸模型。
表2 相關(guān)方法的估計(jì)結(jié)果
本文選擇人均實(shí)際GDP作為分組的門(mén)限變量,確定門(mén)限變量閾值的個(gè)數(shù)及數(shù)值大小,并進(jìn)行門(mén)限效應(yīng)的檢驗(yàn)。結(jié)果如表3。
人均實(shí)際GDP 有3 個(gè)閾值,分別是0.558 3,0.863 0和 1.066 1,對(duì)應(yīng)的人均實(shí)際 GDP分別是 17 477元、23 703元和29 040元。從而將30個(gè)省份分為低收入 (y≤17 477)、中低收入 (17 477〈y≤23 703)、中高收入 (23 703〈y≤29 040)和高收入 (y〉29 040)4 組(見(jiàn)表 4)。
表3 門(mén)限檢驗(yàn)
表4 門(mén)限回歸結(jié)果
根據(jù)表4可以看出城市化水平與碳排放之間的關(guān)系,4組省份都呈現(xiàn)了庫(kù)茲涅茨曲線的倒U型形狀。從一次項(xiàng)系數(shù)來(lái)看,低收入與中低收入兩組城市化的彈性系數(shù)分別是 5.266 5和 5.913 8,均大于中高收入與高收入兩組的3.830 4和4.024 2。這說(shuō)明人均實(shí)際GDP超過(guò)23 703元后,城市化引起的碳排放增加的幅度會(huì)減少。并且人均實(shí)際GDP介于17 477和23 703元之間的中低收入組,城市化引起碳排放增加的幅度最大。與人均實(shí)際GDP的一次項(xiàng)系數(shù)相比,4組城市化lnu的彈性系數(shù)均大于lny。相對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展,這說(shuō)明城市化是碳排放更大的驅(qū)動(dòng)因素。
根據(jù)碳排放關(guān)于城市化的彈性系數(shù)公式Eu=β2+2β3lnu,我們得到低收入與中低收入組城市化EKC曲線的拐點(diǎn)值,城市化水平分別是35.55%和44.64%。庫(kù)茲涅茨的倒U型形狀說(shuō)明,城市化首先帶來(lái)碳排放的增加,增加到一定程度后開(kāi)始減少??赡艿慕忉屖?,城市化的人口集聚,首先帶來(lái)巨大的交通與運(yùn)輸壓力,而交通能耗是城市最大的碳源之一,特別是收入的提高帶來(lái)的私人交通的井噴式發(fā)展;同時(shí),城市化會(huì)大大拓展投入和產(chǎn)出活動(dòng)在城鄉(xiāng)之間長(zhǎng)距離的運(yùn)輸鏈條,伴隨著公路等交通方式、電力等公共網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,產(chǎn)生大量的能耗和碳排放[24]。但城市也是解決氣候變化的“鑰匙”[25]。城市化帶來(lái)的技術(shù)革新與資源優(yōu)化,會(huì)大大改善能源的使用效率,提高清潔能源的比例,推動(dòng)綠色可持續(xù)的生活方式迅速普及,從而將碳排放控制在一定范圍。
至于人均實(shí)際GDP與碳排放之間的關(guān)系,低收入組與中低收入組的非線性關(guān)系顯著,但與庫(kù)茲涅茨曲線假說(shuō)的倒U型形狀不一致;中高收入組的非線性關(guān)系并不顯著;只有人均實(shí)際GDP大于29 040元的高收入組,其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間呈現(xiàn)的是倒U形的庫(kù)茲涅茨曲線形狀。根據(jù)碳排放關(guān)于人均實(shí)際GDP的彈性系數(shù)公式Ey= β0+2β1lny,我們得到高收入組經(jīng)濟(jì)發(fā)展EKC曲線的拐點(diǎn)值是人均實(shí)際GDP為15 976元。而由于高收入組的人均實(shí)際GDP已經(jīng)超過(guò)29 040元,因此說(shuō),高收入組的經(jīng)濟(jì)發(fā)展EKC曲線已經(jīng)處于倒U形曲線的下降階段,即碳排放量水平會(huì)隨著人均實(shí)際GDP的增加而減少。
碳排放對(duì)國(guó)有能源工業(yè)固定資產(chǎn)投資的彈性系數(shù),低收入組和中高收入組是顯著的正值,分別為0.170 8 和 0.160 9(見(jiàn)表 4),這說(shuō)明節(jié)能減排投資尚沒(méi)有發(fā)揮作用,仍然表現(xiàn)為固定資產(chǎn)投資帶來(lái)的生產(chǎn)擴(kuò)張的碳排放負(fù)效應(yīng)。雖然高收入組的彈性系數(shù)為負(fù)的0.006 7,但由于數(shù)值較小且并不顯著,因此,這說(shuō)明現(xiàn)階段幾乎所有省份的節(jié)能減排投資尚未發(fā)揮對(duì)環(huán)境的正向作用。
對(duì)于用第二產(chǎn)業(yè)與第一產(chǎn)業(yè)的比值衡量的工業(yè)化對(duì)碳排放的影響,4組彈性系數(shù)分別為0.112 8、0.343 7、0.227 7 和 0.370 0(見(jiàn)表 4)。這說(shuō)明工業(yè)化水平每提升1%,碳排放會(huì)分別增加0.112 8%、0.343 7%、0.227 7% 和 0.370 0%。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn),一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化進(jìn)程必將伴隨著勞動(dòng)力從農(nóng)業(yè)部門(mén)向城市工業(yè)部門(mén)的轉(zhuǎn)移,同時(shí)商品從自給自足的小規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為商品交易的大規(guī)模生產(chǎn),從而也伴隨著化石能源的大量使用和碳排放增加[26-27]。其中,低收入組的彈性最小,即工業(yè)化的碳排放效應(yīng)最小,可能的解釋是低收入省份工業(yè)化初期占主導(dǎo)地位的產(chǎn)業(yè)仍是勞動(dòng)密集型的輕工業(yè),能耗排放的增加遠(yuǎn)小于產(chǎn)出的增加,即其產(chǎn)出效應(yīng)遠(yuǎn)大于能耗產(chǎn)生的排放效應(yīng)。
本研究使用我國(guó)30個(gè)省份2003-2016年的面板數(shù)據(jù),基于門(mén)限回歸模型的建立分析我國(guó)城市化的溫室效應(yīng)。根據(jù)門(mén)限變量人均實(shí)際GDP,將30個(gè)省份分為小于17 477元的低收入組,介于17 477元和23 703元之間的中低收入組,介于23 703元和29 040元之間的中高收入組,以及大于29 040元的高收入組。研究結(jié)論表明,4組省份城市化與碳排放的關(guān)系都符合庫(kù)茲涅茨曲線的倒U型形狀。其中,人均實(shí)際GDP小于23 703元的低收入與中低收入兩組的拐點(diǎn),分別是城市化水平為35.55%和44.64%。4組中,只有人均實(shí)際GDP大于29 040元的高收入組,其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放之間呈現(xiàn)的是倒U形的庫(kù)茲涅茨曲線形狀,而且處于倒U形曲線的下降階段。碳排放對(duì)國(guó)有能源工業(yè)固定資產(chǎn)投資和第二產(chǎn)業(yè)與第一產(chǎn)業(yè)比值的彈性系數(shù)都是正值,這說(shuō)明工業(yè)化進(jìn)程與節(jié)能減排投資仍表現(xiàn)為對(duì)碳排放的擴(kuò)張效應(yīng)。
基于本文的研究結(jié)論,政策建議主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:首先,在確定節(jié)能減排的省級(jí)分配目標(biāo)時(shí)應(yīng)該考慮到不同省份的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、發(fā)展速度以及城市化程度對(duì)碳排放的不同影響。更進(jìn)一步講,應(yīng)該考慮到不同省份勞動(dòng)力、資本和能源資源等生產(chǎn)要素稟賦的差異,從而在節(jié)能減排投資與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移過(guò)程中更好地兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境規(guī)制的雙重目標(biāo)。其次,現(xiàn)階段中國(guó)的節(jié)能減排戰(zhàn)略與措施不能違背和脫離經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階段性特征和社會(huì)發(fā)展規(guī)律。城市化進(jìn)程中,人口的空間移動(dòng)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶來(lái)能源和碳排放的大量增加,迫切需要政府進(jìn)行宏觀管理的頂層設(shè)計(jì),將城市低碳化與工業(yè)綠色化進(jìn)程嵌入到經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)中;實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),促進(jìn)供給側(cè)能源更為清潔和再生,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳升級(jí);在需求側(cè)倡導(dǎo)更加環(huán)保節(jié)能的城市生活理念和消費(fèi)方式,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、節(jié)能減排與社會(huì)和諧的協(xié)調(diào)發(fā)展。