有效R&D投入、清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與二氧化碳排放量

趙俊梅 劉偉瓊 趙玉珍

摘? 要：本文基于全國(guó)30個(gè)省非動(dòng)態(tài)面板數(shù)據(jù)，對(duì)有效R&D投入與二氧化碳排放量之間的關(guān)系進(jìn)行研究，并將清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)作為中介變量探究有效R&D投入對(duì)于二氧化碳排放量的影響。研究結(jié)果表明：1.有效R&D投入與二氧化碳排放量之間存在倒“U”型的關(guān)系，有效R&D投入達(dá)到一定程度時(shí)，才能抑制溫室氣體的排放量。2.清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在有效R&D投入與二氧化碳排放量之間起到積極的作用，但是對(duì)二氧化碳排放量的直接效應(yīng)為負(fù)，起到抑制作用。3.有效R&D投入和廣義能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)共同對(duì)二氧化碳排放量起到抑制的作用。

關(guān)鍵詞：二氧化碳排放量? ?有效R&D投入? ?清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)? ?中介效應(yīng)

一、研究背景

隨著社會(huì)的進(jìn)步，生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展的重中之重。土地沙漠化、森林火災(zāi)等極端氣候變化以及自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，全球生態(tài)環(huán)境惡化已經(jīng)成為威脅人類生存的“定時(shí)炸彈”。為應(yīng)對(duì)這一現(xiàn)象聯(lián)合國(guó)頒布《京都議定書》，習(xí)近平主席在2015年巴黎協(xié)會(huì)上表示中國(guó)正在重點(diǎn)發(fā)展生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。因此，如何將二氧化碳排放量控制在合理的范圍內(nèi)已成為社會(huì)文明生態(tài)發(fā)展至關(guān)重要的一環(huán)。

由于早期國(guó)內(nèi)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，引發(fā)了嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題。從能源結(jié)構(gòu)的角度看，2018年國(guó)內(nèi)煤炭能源的消費(fèi)量占全年能源消費(fèi)總量的59%，比2017年下降1.4個(gè)百分點(diǎn)。與此同時(shí)，我國(guó)環(huán)保清潔能源消費(fèi)量（水電、風(fēng)電、天然氣等）達(dá)到了全年能源消費(fèi)總量的22.1%，同比增長(zhǎng)1.3%。預(yù)計(jì)到2020年末，我國(guó)將完成“十三五”規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)比重的目標(biāo)（即煤炭消費(fèi)降低至58%，天然氣能源消費(fèi)所占比例高達(dá)10%，非化石能源消費(fèi)比重增至15%）。當(dāng)前階段對(duì)于達(dá)成大氣治理的攻堅(jiān)戰(zhàn)是非常重要的。因此，研究二氧化碳排放量的影響因子并有效抑制二氧化碳的排放，為我國(guó)自主減排和應(yīng)對(duì)全球氣候變化做出貢獻(xiàn)是一項(xiàng)非常重要的課題。

二、文獻(xiàn)綜述與研究假設(shè)

（一）有效R&D投入與二氧化碳排放量之間的關(guān)系

科學(xué)研發(fā)與技術(shù)進(jìn)步是推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的第一要素，各國(guó)對(duì)于大氣環(huán)境的治理問(wèn)題必須依靠科技的投入與創(chuàng)新。早期學(xué)者認(rèn)為隨著我國(guó)研發(fā)投入不斷增加，可以有效抑制二氧化碳排放量以及二氧化碳排放強(qiáng)度。隨著社會(huì)的發(fā)展以及研究理論和方法的不斷成熟，目前大多學(xué)者認(rèn)為研發(fā)投入對(duì)溫室氣體的抑制性作用是存在一定門檻值的。王釗、王良虎（2019）運(yùn)用最小二乘法發(fā)現(xiàn)，只有在研發(fā)投入達(dá)到一定程度的水平的情況下，才會(huì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，進(jìn)而抑制二氧化碳排放量，而且二氧化碳排放量的增加會(huì)反向促進(jìn)R&D的投入量，形成倒逼趨勢(shì)。羅朝陽(yáng)等（2019）基于非動(dòng)態(tài)面板分析模型發(fā)現(xiàn)，當(dāng)技術(shù)投入達(dá)到一定門檻時(shí)，技術(shù)投入優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)能源效率的利用。因此，本文認(rèn)為研發(fā)投入與二氧化碳排放量之間存在先促進(jìn)后抑制的非線性的關(guān)系。據(jù)此提出第一個(gè)假設(shè)：

H1：有效R&D投入與二氧化碳排放量之間存在倒“U”型關(guān)系。

（二）清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在有效R&D投入影響二氧化碳排放量過(guò)程中的中介效應(yīng)

近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及我國(guó)對(duì)大氣治理問(wèn)題的關(guān)注，全球變暖這一嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題已有所改善。我國(guó)早期快速的工業(yè)化發(fā)展以及對(duì)煤炭等重污染能源的過(guò)度使用帶來(lái)了許多與之相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題，因此許多學(xué)者著手研究能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)溫室氣體排放的影響。1.清潔能源的使用可以直接有效抑制溫室氣體的排放量。孫建基于中國(guó)30個(gè)省區(qū)市的真實(shí)數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)所構(gòu)成的面板數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)證分析發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域清潔能源使用對(duì)二氧化碳排放量影響不同。2.以往部分研究人員將“能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)”作為中介變量研究能源售價(jià)和二氧化碳排放量之間的關(guān)系，以及將其作為中介變量研究技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新對(duì)公司績(jī)效的影響。本文將“能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)”作為中介變量研究有效R&D投入與二氧化碳排放量之間的關(guān)系。綜上所述，本文認(rèn)為清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，在有效R&D投入與二氧化碳排放量關(guān)系中起到中介效應(yīng)?；诖吮疚奶岢黾僭O(shè)：

H2：有效R&D投入可以促進(jìn)清潔能源的使用，使得能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。

H3：清潔能源可以作為中介變量，與有效R&D投入共同抑制溫室氣體排放量。

三、研究設(shè)計(jì)

（一）樣本選取

本文選取2013年-2017年全國(guó)30個(gè)?。ú话ǜ?、澳、臺(tái)以及西藏地區(qū)）連續(xù)5年非動(dòng)態(tài)面板數(shù)據(jù)作為樣本。有效R&D投入、二氧化碳排放量等指標(biāo)選取均來(lái)自于歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》或根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒已知數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)指標(biāo)的測(cè)算與運(yùn)用基于《遵義統(tǒng)計(jì)年鑒》。

（二）變量的設(shè)定

1.被解釋變量：

二氧化碳排放量（CO2）：本文研究的是全國(guó)區(qū)域二氧化碳排放量的驅(qū)動(dòng)因素，故將二氧化碳排放量作為被解釋變量。根據(jù)各省每年對(duì)不同能源的消費(fèi)情況，以及能源對(duì)應(yīng)二氧化碳排放系數(shù)，對(duì)排放量進(jìn)行測(cè)算【14】。具體公式如下：

E為某省某年某種能源消耗量，C為該種能源對(duì)應(yīng)的二氧化碳排放系，i為能源的種類。

根據(jù)2006年IPCC公布的能源碳排放參考系數(shù)測(cè)算不同能源的碳排放系數(shù)，見(jiàn)表1。

2.主要解釋變量：

有效R&D投入（RD）：羅朝陽(yáng)（2019）將技術(shù)進(jìn)步水平作為科技研發(fā)投入的門檻變量，認(rèn)為只有在技術(shù)達(dá)到一定水平的情況下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)能源效率有促進(jìn)作用。本文將各地區(qū)有效R&D投入（即第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上有效的專利個(gè)數(shù)）作為解釋變量。

3.中介變量：

清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（CES）：與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)目前還沒(méi)有達(dá)到大量使用綠色清潔能源來(lái)滿足日常生產(chǎn)需要。截至目前我國(guó)能源消費(fèi)以煤炭為主，汽油、煤油、焦炭等為輔?，F(xiàn)有大多文獻(xiàn)，將煤炭能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重，作為能源消費(fèi)比重。而本文選取《遵義統(tǒng)計(jì)年鑒》的統(tǒng)計(jì)方法，以廣義上的清潔能源（除煤炭、燃料油以外的能源消費(fèi)量）消費(fèi)量占區(qū)域總能源消費(fèi)量作為能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。這樣做有利于統(tǒng)一各指標(biāo)關(guān)系的方向性，也是本文的指標(biāo)創(chuàng)新。具體公式如下：

其中Ci為各省每年除煤炭、燃料油以外的其他能源消費(fèi)量，ENi為各省每年總的能源消費(fèi)數(shù)量。

4.控制變量

鑒于目前已有文獻(xiàn)，本文控制變量選取如下：

（1）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)（ISU）：以往學(xué)者大多采用第三產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值與該地區(qū)年總產(chǎn)值的比重作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)指標(biāo)，忽視了第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)產(chǎn)生的影響，計(jì)算方法過(guò)于粗略，缺乏準(zhǔn)確性。故本文根據(jù)徐敏（2015）采用的計(jì)算方法對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)系數(shù)（ISU）進(jìn)行計(jì)算。公式如下：

其中d1代表某省某年第一產(chǎn)業(yè)占該地區(qū)總產(chǎn)值（GDP）的比重，d2代表某省某年第二產(chǎn)業(yè)占該地區(qū)總產(chǎn)值，d3代表某省某年第一產(chǎn)業(yè)占該地區(qū)總產(chǎn)值（GDP）的比重。

（2）能源效率（EE）：依據(jù)規(guī)模效應(yīng)不變假設(shè)將能源效率分解。根據(jù)DEA、隨機(jī)前沿面等方法對(duì)全要素生產(chǎn)率指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算，并將函數(shù)的產(chǎn)出進(jìn)行分解。具體公式如下：

式中ENG為能源效率的變化，EFCH為技術(shù)效率變化，TEC為技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的能源效率變化，INP投入替代效應(yīng)。

（3）人口規(guī)模（NOP）：本文將全國(guó)各省年末人口總數(shù)作為影響二氧化碳排放量的控制變量。各指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

四、實(shí)證分析

（一）模型構(gòu)建

本文將2013-2017年全國(guó)30個(gè)省連續(xù)5年的非動(dòng)態(tài)面板數(shù)據(jù)作為樣本，構(gòu)造了有效R&D投入與溫室氣體排放量的關(guān)系模型。并將廣義清潔能源作為該模型中介變量，研究廣義清潔能源在原有模型中所起到的傳導(dǎo)作用。

根據(jù)上文提出3個(gè)基本假設(shè)構(gòu)建模型如下：

H1：有效R&D投入與二氧化碳排放量之間存在倒“U”型關(guān)系。

模型一：

H2：有效R&D投入可以促進(jìn)清潔能源的使用，使得能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。

模型二：

H3：廣義清潔能源可以作為中介變量，與有效R&D投入共同抑制溫室氣體排放量。

模型三：

其中，和分別表示地區(qū)、時(shí)間;α、β、γ、分別為待估參數(shù)，ε為擾動(dòng)項(xiàng);CO2表示二氧化碳的排放量;RD表示有效研究與實(shí)踐發(fā)展的有效投入（地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)年有效專利個(gè)數(shù)）;為二階有效R&D投入;ISU表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)程度;EE代表能源效率水平;CES為廣義清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu);NOP為人口規(guī)模即各地區(qū)每年年末的人口數(shù)。

（二）實(shí)證回歸結(jié)果與分析

本文對(duì)全國(guó)30個(gè)省連續(xù)5年的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果可知各變量均通過(guò)平穩(wěn)性檢驗(yàn)。因此，本文采用最小二乘法（OSL）對(duì)以上3個(gè)假設(shè)模型進(jìn)行估計(jì)。

回歸結(jié)果如下：

根據(jù)模型一，可以明顯看出，有效R&D投入與二氧化碳的排放量存在先促進(jìn)后抑制的非線性關(guān)系，即第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上有效的專利數(shù)與二氧化碳排放量之間呈倒“U”型關(guān)系。一階有效R&D投入系數(shù)為正的0.162，二階有效R&D投入系數(shù)為負(fù)的0.0036。這與假設(shè)一相符。說(shuō)明當(dāng)有效R&D處于較低水平時(shí)，第二產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上有效專利匱乏，不足以抑制二氧化碳的排放量，導(dǎo)致研發(fā)投入與二氧化碳排放量形成正相關(guān)的關(guān)系。在研發(fā)投入的后期，當(dāng)研發(fā)投入水平超過(guò)一定程度時(shí)，對(duì)二氧化碳的排放量的抑制產(chǎn)生顯著效果。

根據(jù)模型二的回歸結(jié)果可知，有效R&D投入的增加能夠有效改善我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低能源消費(fèi)量中污染程度大的煤炭的比重，進(jìn)而提升清潔能源的比重。促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)由“無(wú)效重碳”轉(zhuǎn)化為“高效輕碳”。但該模型的成立也要求有效R&D投入量達(dá)到相對(duì)較高的程度，具體原因可能是由于市場(chǎng)傳導(dǎo)機(jī)制不通暢導(dǎo)致。

模型三是在模型一的基礎(chǔ)上加入了清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)這一中介變量。模型三中有效R&D投入作為主要解釋變量，相較于模型一系數(shù)的絕對(duì)值都有所提高。一階系數(shù)由原來(lái)的正的0.162提高到0.174，二階研發(fā)投入系數(shù)由原來(lái)負(fù)的0.0036降低為負(fù)值0.0039。從回歸結(jié)果可以看出，加入清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)這一中介變量后，有效R&D投入對(duì)區(qū)域二氧化碳排放量的影響更加明顯。因此，清潔能源在有效R&D投入與二氧化碳排放量之間起到積極的調(diào)節(jié)作用。模型三中清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)指標(biāo)系數(shù)為負(fù)，并且清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)二氧化碳排放量的抑制作用在1%的水平上顯著。說(shuō)明有效R&D投入和廣義能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)共同對(duì)二氧化碳排放量起到抑制作用。清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)二氧化碳排放量的直接效應(yīng)為負(fù)，產(chǎn)生消極作用，這與預(yù)期的經(jīng)濟(jì)理論吻合。

五、結(jié)論與建議

（一）結(jié)論

本文對(duì)有效R&D投入與二氧化碳排放量的關(guān)系進(jìn)行研究，將廣義清潔能源作為中介變量，研究廣義清潔能源在原有模型中所起到的調(diào)節(jié)作用，并探究有效R&D投入對(duì)于二氧化碳排放量減少的具體路徑問(wèn)題。得出以下結(jié)論：1.有效R&D投入與二氧化碳排放量之間存在著先促進(jìn)后抑制的非線性關(guān)系，當(dāng)有效R&D投入達(dá)到一定的臨界值時(shí)，才能抑制溫室氣體的排放量。2.將清潔能源作為中介變量加入模型后，有效R&D投入對(duì)二氧化碳排放量的影響系數(shù)絕對(duì)值加大。說(shuō)明廣義清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)作為中介變量可以在有效R&D投入與二氧化碳排放量之間起到積極的作用。但清潔能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)二氧化碳排放量的直接效應(yīng)為負(fù)，呈現(xiàn)出對(duì)溫室氣體排放的抑制作用。3.有效R&D投入和廣義能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)共同對(duì)二氧化碳排放量起到抑制作用。

（二）建議

習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出，堅(jiān)持人與自然和諧共處，提出綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策。本文根據(jù)實(shí)證回歸結(jié)果及結(jié)論，對(duì)關(guān)于我國(guó)如何降低溫室氣體排放量提出合理建議，為我國(guó)有效治理溫室氣體排放過(guò)多問(wèn)題以及“自主減排”做出貢獻(xiàn)。

1.加大有效R&D投入，培育創(chuàng)新發(fā)展新動(dòng)力

國(guó)家、政府以及相關(guān)環(huán)境監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)鼓勵(lì)各省各企業(yè)加大有效的研發(fā)投入。通過(guò)大量有效R&D投入能夠改善第二產(chǎn)業(yè)重污染、高排放、低效率的產(chǎn)品生產(chǎn)加工流程工藝。應(yīng)注重有效R&D投入的多元化、普適性，使第二產(chǎn)業(yè)相同專利技術(shù)可以利用于不同區(qū)域、不同行業(yè)、不同企業(yè)，對(duì)有限資源進(jìn)行合理的運(yùn)用及配置，達(dá)到改善我國(guó)大氣排放不科學(xué)的目的，實(shí)現(xiàn)“高污染多排放無(wú)效率”到“穩(wěn)環(huán)保輕排放高效率”的轉(zhuǎn)變。

2.優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，建立綠色發(fā)展新生態(tài)

整合能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是降低溫室氣體排放量的重要途徑之一。我國(guó)不同于歐洲的一些發(fā)達(dá)國(guó)家可以依靠清潔能源進(jìn)行生產(chǎn)消費(fèi)。我國(guó)煤炭占據(jù)能源的主導(dǎo)地位已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年。整合能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)能源體制變革不能一蹴而就，需要長(zhǎng)期投入和維持。因此政府應(yīng)針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)專項(xiàng)監(jiān)管以及問(wèn)題監(jiān)管，大力拉動(dòng)清潔能源的使用已達(dá)到能源市場(chǎng)健康持續(xù)發(fā)展的目的。并且加強(qiáng)“簡(jiǎn)政放權(quán)”事前事中監(jiān)管，加強(qiáng)能源行業(yè)生態(tài)意識(shí)體系建設(shè)及監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)。

3.提升能源效率，構(gòu)建協(xié)調(diào)發(fā)展新格局

研究能源長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略、提升能源效率是我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)當(dāng)務(wù)之急。目前我國(guó)的能源效率處于較低水平，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比處于劣勢(shì)地位。在工業(yè)化高速發(fā)展的進(jìn)程中戰(zhàn)勝惡劣的氣候變化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)，是當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)上必須應(yīng)對(duì)的重大挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在今后對(duì)二氧化碳減排的推動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)考慮對(duì)能源的充分利用，并對(duì)能源進(jìn)行回收再利用。通過(guò)提高能源效率進(jìn)而達(dá)到降低溫室氣體排放量的目的，穩(wěn)扎穩(wěn)打完成“十四五”大氣治理目標(biāo)。

4.加強(qiáng)政府監(jiān)管，完善政策推動(dòng)新試點(diǎn)

政府監(jiān)管作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展一只“有形的手”應(yīng)充分發(fā)揮其指導(dǎo)性、引領(lǐng)性和主觀能動(dòng)性的作用，而不是簡(jiǎn)單地依靠對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)。政府可以針對(duì)不同行業(yè)、不同性質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行資金補(bǔ)助以及相關(guān)的政策激勵(lì)，潛移默化地加強(qiáng)市場(chǎng)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視。企業(yè)為了綠色持續(xù)健康發(fā)展，并在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，必須考慮環(huán)境的限制因素。因此，如果政府可以推行有效激勵(lì)政策并實(shí)施嚴(yán)格的監(jiān)督管理，那么在環(huán)境規(guī)制的目標(biāo)下將有望達(dá)到政府監(jiān)管與企業(yè)發(fā)展的協(xié)同效應(yīng)。

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（作者單位：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院? ）

責(zé)任編輯：張莉莉