基于联立方程模型的FDI、产业结构与碳排放互动关系研究

2015-12-23毛明明,孙建

重庆理工大学学报(社会科学) 2015年4期

引用格式：毛明明，孙建.基于联立方程模型的FDI、产业结构与碳排放互动关系研究[J].重庆理工大学学报:社会科学，2015(4):28-34.

Citation format：MAO Ming-ming,SUN Jian.Research on Interactive Relationship Among FDI, Economic Growth and Carbon Emission: Based on Simultaneous Equation Model[J].Journal of Chongqing University of Technology:Social Science,2015(4):28-34.

毛明明a，孙建b

(重庆工商大学a.长江上游经济研究中心； b. 经济学院，重庆400067)

摘要：通过中国30个省区1997—2012年能源消费数据，依据电(热)碳分摊原则测算出各省区的碳排放量，运用面板单位根和面板协整理论，建立了包含经济增长、碳排放以及外商直接投资在内的联立方程来分析区域FDI与二氧化碳排放的关系。结果表明：联立方程中每个模型的协整关系是成立的，区域FDI对区域碳排放的直接弹性是-0.001，间接弹性是0.146，区域产业结构对区域碳排放的直接弹性是0.032，间接弹性是1.882。研究进一步发现区域FDI、区域经济增长、区域产业结构与区域能源强度都是促进区域碳排放的重要因素，并且区域FDI和区域碳排放量对区域经济增长呈现出双向的因果关系。

关键词：碳排放；FDI；经济增长；联立方程

收稿日期：2014-11-17

基金项目：国家社会科学基金一般项目“中国区域技术创新碳减排效应及优化政策研究”(13BJY024)；重庆市社会科学规划项目“中国技术创新宏观绩效一般均衡分析及政策优化研究”(2012BS13)

作者简介：毛明明(1989—)，女，河南濮阳人，硕士研究生，研究方向：环境经济；孙建(1974—)，男，四川崇州人，博士，硕士生导师，副教授，研究方向：应用数量经济学。

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(s).2015.04.006

中图分类号：F224.2

文章编号：1674-8425(2015)04-0028-07

Research on Interactive Relationship Among FDI, Economic Growth

and Carbon Emission: Based on Simultaneous Equation Model

MAO Ming-minga, SUN Jianb

(a.Research Center of the Economy of the Upper Reaches of the Yangtze River;

b.School of Economics, Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067, China)

Abstract:This paper estimated the carbon emissions based on principles of electricity (hot) carbon allocation by using the energy consumption data of China’s 30 provinces from 1997 to 2011 and applied panel unit root and panel co-integration theory to analyze the relationship between regional FDI and carbon emissions by establishing the simultaneous equations including economic growth, carbon emissions and FDI. The results show that each model’s co-integration relationship of the simultaneous equations is established and the directly elasticity regional FDI on regional carbon emissions is -0.001, the indirect elasticity is 0.146,the directly elasticity regional industrial structure on regional carbon emissions is 0.032 and the indirect elasticity is 1.882. The study further found that regional FDI, regional economic growth, regional industrial structure and regional energy intensity are important factors in promoting regional carbon emissions, and there is a two-way causal relationship between regional FDI, regional carbon emissions and regional economic growth.

Key words: carbon emission；FDI；economic growth；simultaneous equation

一、引言

在经济全球化的背景下，国际间的贸易合作越来越多，自从改革开放以来，我国吸引了大量的外商直接投资。1997—2013年，我国吸引的外商直接投资额高达12 171亿美元，俨然成为世界上吸引外资最多的国家。通过外资，可以促进我国物质资本的积累以及技术的改进，进而促进我国的经济增长。然而越来越多的学者发现随着FDI水平的不断提高，FDI通过资金、技术渠道给中国经济带来迅速发展的同时，也给中国的资源环境和碳排放问题带来较大压力。在温室效应日益引起全球关注、中国也已成为全球最大的碳排放国的背景之下，对 FDI与中国二氧化碳排放的关系进行研究具有重要的现实意义。

综观已有文献，大多数学者主要利用面板数据或时间序列数据来建立单方程模型从而检验区域FDI与区域碳排放之间的关系。区域FDI的引入是否对碳排放有促进作用，不同学者研究的结果不尽一致。美国学者Hoffman研究了112个国家的面板数据，通过格兰杰因果检验考察了FDI和二氧化碳的排放关系，得出了低收入国家的碳排放水平影响了FDI的进入、中等收入国家的FDI的流入助长了碳排放的增加、在高收入国家没有检测到FDI与碳排放存在因果关系的结论[1]。Perkins和Neumayer 运用98个不发达国家1980—2005年的面板数据，对进出口贸易、外商直接投资与不发达国家碳排放效率的关系进行研究，研究表明：进出口水平和外商直接投资的增加有利于东道国碳排放效率的提升[2]；我国学者宋德勇，易艳春选取时间序列数据建立的单方程回归分析,发现我国FDI的引入对二氧化碳的排放有负的影响，即FDI的引入，减少了二氧化碳的排放[3]；孙德红，李锡玲通过对我国1991—2012年的外商直接投资和低碳经济指标数据,建立外商直接投资与低碳经济指标的面板数据模型，结果表明，外商直接投资与人均二氧化碳排放量呈负相关关系[4]，这说明外商直接投资的增加能够降低我国人均二氧化碳的排放量，进而促进我国低碳经济的发展。

对于通过建立联立方程来研究FDI对碳排放的影响的研究，近几年也受到了学者们的普遍关注。陈德湖、陈子寅利用我国1985—2008年的时间序列数据建立联立方程组模型,对外商直接投资和我国碳排放之间相互关系进行分析，结果表明：FDI对我国碳排放的规模效应、规制效应均为正向影响,技术效应表现为负向影响,结构效应不明显,总效应为正。据此可以得出，随着FDI的增加，碳排放也依次增加[5]。王奕鋆基于2000—2011年江苏省工业部门数据，建立碳排放强度、FDI、人均固定投资以及R&D之间相互联系的联立方程，结果表明：从整体上看，FDI的引入显著增强了江苏省工业部门的二氧化碳的排放，而随着FDI的引入，江苏省人均固定投资也显著增强[6]。

从以上文献可以看出：FDI确实与碳排放呈现出相关关系，而FDI的引入，通常是从两方面来影响碳排放：一是FDI可以通过影响经济发展来影响碳排放量；二是FDI本身就有可能对碳排放带来直接的影响。碳排放、经济增长、产业结构和FDI四者之间存在着内在关系，仅仅建立单方程模型，只能说明区域FDI、产业结构、经济增长对碳排放的单一效应，而不能说明区域FDI、产业结构、经济增长、碳排放四者之间内在的互动关系，从而使得估计结果出现偏差。同时，以上研究在建模时未考虑对变量进行单位根以及协整检验，未考虑到伪回归情况的出现。因此，本文采用全国30个省市自治区的面板数据，利用面板单位根和协整理论，构造相应的联立方程模型，分析FDI与碳排放的双向因果关系，避免以前单方程模型考察区域FDI、产业结构、经济增长对二氧化碳排放关系的单一性。

二、联立方程模型构建以及样本数据

(一)模型构建

为了研究FDI与碳排放之间的内在联系，本文通过建立碳排放方程、产出方程以及外商直接投资方程3个方程综合分析内在联系：借鉴王玮采用LMDI方法，将影响碳排放的因素分解为经济规模、产业结构、能源强度[7]，以及许广月、宋德勇对中国碳排放环境库兹涅茨曲线的验证，建立碳排放方程[8]；借鉴C-D函数的思路，将资本投入细分为国内资本存量K以及国外资本的投入FDI，在经济发展过程中会越来越关注环境状况，因此碳排放量也会影响经济的增长，以此建立产出方程；外商直接投资直接受一国经济的影响，一国的经济情况较好越能够吸收外资，代迪尔、李子豪认为绝大多数外资在华投资主要是利用我国廉价的劳动力优势，投资的行业也主要集中于第二产业中的制造业，并且外国直接投资到我国制造业中的投资是以劳动密集型投资为主[9]，因此选取GDP、劳动投入以及第二产业所占比重作为影响FDI规模的因素。

lnCit=β0+β1lnGDPit++β2(lnGDPit)2+

β3lnFDIit+β4lnNYQDit+

β5lnCYJGit+β6lnMTBLit+δit

(1)

lnGDPit=α0+α1lnCit+α2lnFDIit+

α3lnLit+α4lnKit+εit

(2)

lnFDIit=γ0+γ1lnGDPit+γ2lnCYJGit+

γ3lnLit+μit

(3)

其中方程(1)、(2)、(3)分别代表碳排放方程、产出方程、外商直接投资方程。i代表地区；t代表年份；C代表碳排放量；GDP是经济增长，即地区生产总值；FDI是外商直接投资；NYQD是能源强度，能源强度指标常用来反映技术进步水平[10-12]；CYJG代表产业结构，即第二产业增加值占地区生产总值的比例；MTBL代表能源结构，即煤炭消耗量占总能源消耗量的比例；L是劳动投入，代表地区就业人数；K代表地区资本存量。

(二)数据来源

考虑到西藏统计数据的不齐全，本文选用1997—2012年全国30个省市自治区作为研究对象。地区生产总值来源于《中国统计年鉴》，为消除价格波动和和其他因素对数据可比较性的影响，地区生产总值的数据均以1997年为基期的GDP平减指数消除价格影响，单位为亿元；外商直接投资数据、地区就业人数、产业结构来源于各地方统计年鉴以及《中国统计年鉴》，单位分别为亿美元、万人、百分比。

由于我国未对资本投入进行核算，无法直接获得，因此本文根据张军等估算资本存量的永续盘存法进行核算，以1997年的固定资产投资额除以当年第二产业占地区生产总值的比重作为初始的物质资本存量，然后按照永续盘存法以0.096的资本折旧率计算1998—2011年的物质资本存量，最后以1997年为基期的固定资产价格指数消除价格因素的影响[13]。数据来源于《中国统计年鉴》，单位分别为亿元。

表1　转换系数与排放系数

三、实证分析

(一)变量单位根检验

选用LLC和ADF的检验方法对碳排放的对数、实际GDP的对数、能源强度的对数、产业结构的对数、FDI的对数、劳动投入的对数、资本投入的对数以及其一阶差分进行单位根检验，4种方法的原假设均为“存在单位根”，即序列是非平稳的，检验结果如表2所示。

表2　各变量的对数及其一阶差分的面板单位根检验结果

由表2可知，除个别情况外，对全国30个省际数据各变量对数的原值进行单位根检验时，检验结果在1%的显著性水平下，都表明接受原假设，即各变量的对数序列是非平稳的；而对各变量对数的一阶差分进行单位根检验时，检验结果在1%的显著性水平下，都表明拒绝原假设，即各变量对数的一阶差分序列是平稳的；因此综合认为各变量序列都是I(1)过程，即LNCAR、LNGDP、LNFDI、LNNYQD、LNCYJG、LNL和LNK的面板数据为一阶单整的。由于上述数据在应用最小二乘法估计时可能导致伪回归，所以必须要分析相关变量的协整关系，进而分析理论模型的长期均衡关系。

(二)变量面板数据协整检验

为防止伪回归线性的出现，现进行面板数据的协整检验，以检验各个非平稳状态下的序列之间是否存在协整关系。采用Kao检验的方法，以回归的残差序列为基础进行面板协整检验。3个方程式的协整检验结果如表3所示。

从表3的协整关系可知：3个方程式的ADF统计量在1%的显著性水平下拒绝“不存在协整关系”的原假设。由此可知，可建立我国各省地区碳排放方程、产出方程以及外商直接投资的面板协整方程。

表3　三方程式的协整检验结果

(三)协整方程式估计及分析

对30个省际区域进行面板数据分析。考虑到各个区域内部依然存在着较大差异，因此采用固定效应模型更合适，似然比检验和Hausman检验结果也支持模型采用固定效应模型。为消除截面数据的异方差和自相关问题，本文采用可行的加权最小二乘法对联立方程中各面板数据模型的参数进行估计。本文采取对各变量的对数进行回归，且各数据均通过单位根检验，涉及的参数估计均利用Eviews 8.0软件进行计算。

1.碳排放方程的实证结果

表4为环境库兹涅茨曲线的验证结果以及碳排放方程式的估计结果，由表4可以看出：方程通过了F检验，且每个系数估计值在显著性水平为10%的情况下均显著，调整的可决系数为0.999，说明方程模拟的效果也比较好。

表4　环境库兹涅茨曲线的验证结果以及碳排放方程的估计结果

由环境库兹涅茨曲线验证结果看，从变量估计的系数可知，碳排放与地区生产总值之间存在着库兹涅茨曲线，这也验证了许广月、宋德勇对中国碳排放与GDP之间关系的结论：在其他控制变量不变的情况下，碳排放量随着地区生产总值的增加而增加，当碳排放处于拐点时，碳排放量将减少[8]。而目前我国各地区的生产总值均在拐点的左侧，随着地区生产总值的增加碳排放量将继续增加。因此，国家经济增长减速的政策，对于碳减排有着很大的影响。当其他控制变量加入后，除了地区生产总值以外，对碳排放影响最大的因素是能源强度，当其他条件不变的情况下，能源强度每降低1%(能源强度是指每增加一单位的增加值所消耗的能源，反映能源的利用效率)，碳排放量将降低1.014%。在其他条件不变的情况下，技术水平越高、节能水平越高，在能源消耗相同条件下能创造更多的生产总值。因此，应加大投资以改善技术水平，从而使能源强度下降。本文使用煤炭消耗占能源总消耗的比值作为能源结构，从估计的系数看来，消耗煤炭的比例每降低1%，就会使碳排放量减少0.031%。因此应发展新能源，加大使用风力、水利等新能源的使用，以此降低煤炭消耗比例，达到碳减排的效果。产业结构的系数也为正，并且显著，说明地区第二产业增加值占地区生产总值的比值与碳排放有较强的正相关关系[17]，我国目前正处于工业化进程中，第二产业仍是我国经济增长的主要动力，粗放型的经济增长方式也是影响我国碳排放增加的原因，并且在第二产业中制造业、化工业和钢铁行业这些高能耗、污染大的行业在行业结构中占很大的比例，也因此产业结构对碳排放呈现出正相关关系。从系数值来看，FDI的估计系数为-0.001，是负值，说明外商直接投资即FDI对碳排放的直接影响效果是减少我国区域碳排放。原因可能是由于FDI的引进，各地区本土企业有充足的资本改善技术，同时外商企业在进入我国地区时带来相关先进技术，从而降低了碳排放量。然而影响的效果较弱，原因可能是FDI的增加仍然增加了能源消耗从而增加碳排放，使得其与带来的技术进步而降低的碳排放有所抵消。

2.产出方程的实证结果

表5为产出方程式的估计结果。由表5可以看出：方程通过了F检验，并且每个系数估计值在显著性水平为1%的情况下均显著，调整的可决系数为0.980，说明方程模拟的效果也比较好。

资本和劳动投入的系数均为正值，劳动的产出弹性为0.300，资本的产出弹性为0.410。碳排放的估计系数也为正值，是0.154。说明其他条件不变的情况下，碳排放每提高1%，地区生产总值也增加0.154%，碳排放量对经济增长有着正向关系，也表明目前我国的经济增长主要靠高能耗、高污染的粗放型增长方式。因此我国经济增长方式急需转变。FDI的系数估计值为0.150，即其他条件不变的情况下，FDI每提高1%，地区生产总值增加0.150%，引入FDI促进了我国经济的增长，也说明了FDI对我国经济增长起到十分重要的作用，这也与我国国情和相关学者的研究相符。

3.外商直接投资方程的实证结果

表6为外商直接投资方程式的估计结果。由表6可以看出：方程通过了F检验，除了劳动投入外，每个系数估计值在显著性水平为1%的情况下均显著，调整的可决系数为0.939，说明方程模拟的效果也比较好。

表5　产出方程的估计结果

表6　外商直接投资方程的估计结果

从表6中可以看出：经济增长、产业结构以及劳动投入对FDI的引进都存在较强的正向关系，其中产业结构的系数估计值最大，为1.642且在1%的显著性水平下显著，说明FDI对我国第二产业的依存度较强，也侧面反映了大部分FDI投向了我国的第二产业；经济增长的系数估计值为1.548，在5%的显著性水平同样显著，说明经济增长对FDI的引进也有较强的影响作用；而劳动投入的系数为0.013，但在5%的显著性水平下却不显著。

综合上述3个方程的估计结果，FDI对碳排放的直接效应的弹性为-0.001，FDI对碳排放的的间接效应是通过影响经济增长进而影响碳排放的效应，估计结果上看，FDI每提高1%，GDP将提高0.150%，进而碳排放将间接提高0.150×0.983+2×0.150%×0.001=0.148%，FDI的总效应为0.147，即引入的FDI每提高1%，则二氧化碳的排放量将提高0.147%。

产业结构的优化对于碳排放的影响也分为直接影响和间接影响，产业结构对碳排放的直接效应的弹性为0.032；若第二产业的比重上升一个百分点，FDI的引入也相应提高1.642%，进而碳排放则间接提高(1.642×0.147)%=0.241%，产业结构的总效应为0.273，即产业结构降低1%，则二氧化碳的排放量将下降0.273%。

四、主要结论与简要建议

本文运用面板单位根和协整检验方法，建立碳排放、经济增长与外商直接投资3个方程的联立方程来探讨区域FDI与碳排放之间的双向因果关系以及区域FDI、产业结构对碳排放的弹性分析。选取了我国30个省市自治区1997—2012年的面板数据进行了实证分析。结果发现FDI、经济增长、产业结构、能源强度促进了二氧化碳的排放，并且FDI和碳排放量对经济增长也起到促进作用，而经济增长也增加了FDI的引进。从实证结果也可以得到，FDI每提高1%，对碳排放的直接效应是-0.001%，间接效应是0.148%，产业结构的变化对碳排放的直接弹性是0.032，间接弹性是0.241。

以上结论对我国节能减排以及引进外商直接投资等方面都有重要借鉴意义：

(1)经济增长是碳排放增加的主要推动力量。FDI的引进促进了经济增长，进而间接地促进了二氧化碳的排放，因此不能一味的引进外资来推动经济的增长，应适当控制经济增长的速度。

(2)大部分FDI流向了第二产业中以劳动力为主的加工贸易这些高能耗的行业，而产业结构对碳排放的影响也比较显著。因此，在引进外资时，要优化产业结构，将外资应用到低能耗高效率的行业以及技术密集型项目，减少高碳产品的生产。

(3)在引进FDI的同时，应积极培育高新技术产业、加快发展服务产业，为更多的FDI流入到低能耗的行业中创造市场环境；应有选择的引进外资企业，对进入服务业等第三产业的外资企业给予相应的优惠政策，以此来推动我国产业结构的转型以及吸引更多的外资企业进入低能耗产业。

(4)能源强度对碳排放有很强的抑制作用。在引进外资时应引进先进的生产技术和高效节能设备，加大对旧设备的更新与改造，加快产业转型升级，进一步发挥科技创新的支撑作用，提升传统产业，发展战略性新兴产业，推进工业化和信息化融合发展，以提高能源的利用效率。

(5)以煤炭消耗占能源消耗的比例所代表的能源结构对碳排放的影响作用也较强。降低煤炭在总能源消耗中所占的比例，对碳减排有着积极意义，因此应加强对新能源的研发力度，积极使用风能、水能等清洁能源。

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