广西碳生产率与影响因素关系的VAR实证研究

2016-06-13刘井梅苏方林广西师范大学广西桂林541004

桂海论丛 2016年2期

□ 宛　睿，刘井梅，苏方林（广西师范大学，广西　桂林　541004）

□ 宛睿，刘井梅，苏方林
（广西师范大学，广西桂林541004）

摘要：气候变暖使得碳排放空间变成稀缺的生产要素。提高碳生产率是应对气候变化的重要策略，也是发展绿色经济的题中之义。文章选取广西1978年-2013年的数据，运用加权最小二乘法与向量自回归法，建立广西碳生产率及其影响因素间关系的实证模型，进一步运用脉冲响应函数和方差分解探索各因素的响应程度和影响系数的大小。研究表明，广西碳生产率对经济增长、产业结构、能源价格的冲击响应灵敏，对人均收入水平的响应程度一般；影响因素在长期内和短期内对碳生产率的响应系数存在差异。提出广西应通过化解过剩产能推动产业转型升级，构建科学产业结构；调整当前能源消费结构，积极开发利用新型清洁能源；提高居民消费购买力，引导建立科学合理的消费结构等方式提高碳生产率。

关键词：碳生产率；低碳经济；VAR模型；脉冲响应；方差分解

刘井梅，女，广西师范大学西南城市与区域发展研究中心研究助理，研究方向：区域经济；

苏方林，男，博士，广西师范大学西南城市与区域发展研究中心教授，研究方向：低碳经济、空间计量经济学。

一、问题的提出与文献综述

全球气候变暖，世界各国越来越重视温室气体的减排和发展绿色经济。2008年6月麦肯锡全球研究所在《碳生产率的挑战：遏制气候变化，保持经济增长》中指出：满足碳减排目标，在未来近50年的时间里，碳生产率必须提高10倍。碳生产率反映了单位碳排放的GDP产出效益，核心理念是经济的稳定持续增长和控制温室气体。笔者利用《中国统计年鉴》和《广西统计年鉴》的数据，计算出广西和全国1990年到2013年的碳生产率（见图1）。

从图1可以发现：1990年到2008年，广西碳生产率高于全国的平均水平；2008年到2013年则低于全国平均水平；1996年以来，广西碳生产率下降速度较快，碳生产率从1996年的0.057万元/吨降到2013年的0.018万元/吨。究竟是哪些因素影响广西碳生产率？如何提高广西碳生产率？这是学术界和决策部门值得深入研究的问题。

图1　广西和全国碳生产率的比较

碳生产率的研究是当前的研究热点之一，国外学者围绕碳生产率进行了大量的研究。Kaya和Yokobori于1993年首次提出碳生产率概念，指出排放单位二氧化碳所创造出的GDP水平，衡量了单位二氧化碳的经济水平［1］。Beinhockerder等（2008）首次全面阐述了碳生产率的涵义及其形成过程，并指出碳生产率将经济发展和二氧化碳排放联系在一起［2］。Mielnik提出将单位能源的二氧化碳排放量作为发展中国家经济发展模式评价的主要标准，同时分析了其对低碳经济的意义［3］。Meng M & Niu D运用对数平均迪氏指数法将碳生产率分解成各个产业的技术创新效应和产业结构调整效应［4］。KimWon-kyu认为韩国实现2020年碳排放减少30%的目标，若GDP年均增长4%，碳生产率年均增长需达到4.85%［5］。张巍钰（2014）运用数据包络法研究产业结构合理化趋势对于区域碳生产率的影响。研究发现产业结构合理化对于提升全国层面的碳生产率有着正向影响［6］。许冬兰、李琳（2014）对省际碳生产率的研究表明地区间碳生产率水平差异较大，东部地区远高于中西部。要提高我国的碳生产率，各省要根据经济发展程度结合本省资源禀赋情况因地制宜提高碳生产率［7］。林善浪、张作雄、刘国平（2013）运用空间计量的研究方法，发现我国碳生产率主要受经济活动的空间聚集和产业结构的影响，制造业的集聚不经济和产业结构低下是阻碍我国碳生产率增长的主要原因［8］。吴晓华（2013）运用面板数据进行了聚类分析，将我国各省划分为四类地区。每类地区碳生产率水平呈等级分布，且不均衡水平明显。经济相对发达地区碳生产率水平较高，工业结构不合理地区碳生产率水平较低［9］。吴晓华和李磊（2014）从2011年的数据分析省域碳生产率的提升潜力，研究发现根据碳生产率和能源效率的不同，可将其分成具有不同提升潜力的四类地区，并有针对性地提出提升建议［10］。刘国平（2015）通过中国碳生产率数据，从能源生产率、能源结构和产业结构等因素分析碳生产率［11］。张成等（2013）分析我国29个省级行政区的数据，测算碳生产率的提升空间，并建议各省要结合外部环境和内部管理制定提升方案［12］。吴玉鸣、吕佩蕾（2013）运用空间计量经济学研究得出中国省域碳排放存在显著的空间自相关性与集群趋势，认为在驱动因素中，能源消费强度、人口和人均GDP对碳排放有显著影响［13］。

综上所述，大多数学者主要是从产业结构、能源结构、内外部环境、能源效率、城镇化水平等方面对省域碳生产率从静态的角度进行分析，而对广西碳生产率从长期动态角度研究文献尚不多见。因此，本文在苏方林和宋帮英等人（2010）［14］研究的基础上，采用加权最小二乘法与向量自回归法，对广西碳生产率及影响因素间关系进行实证分析，并提出相关政策以提高广西碳生产率。

二、模型构建

许多因素都会对碳生产率产生影响，借鉴许冬兰、李琳（2014）［7］，张丽峰（2013）［15］等学者的做法，本文选取经济水平（用GGDP表示）、产业结构（用STRU表示）、能源价格（用PRICE表示）、人均收入水平（用PY表示）作为解释变量，构建如下基础模型：

为了有效消除异方差现象，本文采用C-D函数双对数模型，模型扩展为：

其中，ε是随机误差项，CP表示碳生产率，根据公式：碳生产率=GDP/碳排放量，碳排放总量=标准煤消费总量×单位标准煤的碳排放量（单位标准煤排放量=2.6吨），根据以上的公式计算碳生产率序列；GGDP表示经济发展水平，本文采用广西地区的GDP来衡量，选用1978年到2013年的GDP数据；STRU表示的是产业结构，本文采用的是广西地区第二产业和第三产业的比值，产值均采用当年价计算，最终得出产业结构的时间序列；PRICE表示能源价格，采用广西居民消费价格指数，并折算成1978=100的时间序列；PY表示的是人均收入水平，采用城市居民人均可支配收入和农村居民可支配收入之和。本文所有的数据均来自于《广西统计年鉴》，研究时间跨度为1978年-2013年，所有结果均通过运行Eviews 8实现。

三、广西碳生产率与影响因素的实证分析

（一）WLS回归估计

由于普通最小二乘法估计存在异方差现象，为了消除异方差对估计的不利影响。本文首先采取加权最小二乘法对模型进行估计，为后面的研究提供数据进行比较。本研究选择残差绝对值的倒数作为权重，对于模型（2）估计得到表1。

表1　加权最小二乘法回归估计结果

表2　向量自回归估计结果

可以看到，在模型的估计结果中，四个碳生产率的影响因素反应了99%的碳生产率的变化。产业结构通过了5%的显著性水平检验，其他的变量均通过了1%的显著性水平的检验，总体上模型建立比较好。其中STRU（产业结构）和GGDP（经济发展水平）是碳生产率最重要的影响因素，产业结构与碳生产率成反比，而经济发展水平与碳生产率成正比。在保持其他条件不变的情况下，STRU每增加1%，碳生产率平均减少0.152%。广西处于工业化中期，STRU变大，表示第二产业的比重增加，在产出相同的经济总量时会消耗更多的能源，排放出更多的二氧化碳，导致碳生产率下降。正如龙如银和邵天翔（2015）研究发现一样，第二产业是耗能的大户和节能重点，广西要加快淘汰落后产能的力度，着力提高第二产业的碳生产率［16］。在保持其他条件不变的情况下，GDP每增加1%，碳生产率将平均增加2.16%。广西作为发展中的西部地区，工业发展相对落后。但在发展方式的选择上具有“后发优势”，应更多地依靠发展现代服务业带动经济的发展，同时可以提升碳生产率水平。其次，PRICE（能源价格）和PY（人均收入水平），它们对碳生产率的平均影响程度分别是-0.36% 和-1.179%，都和碳生产率呈现出负相关性。当能源价格增加1%，碳生产率会减少0.36%。这主要是因为政府对价格的管控，使得价格扭曲导致供需双方不能得到准确的信号。价格无法有效调节生产和消费行为，生产和生活中的能源效率低下，排放出更多的二氧化碳进而使得碳生产率降低。这个结果与吴玉鸣和李健霞（2008）［17］研究结果一样。当PY（人均收入水平）增加1%会使得碳生产率平均减少1.17%。主要是因为，收入水平的上升会使得大家拥有更多的消费选择，无论是日常的生活消费还是大件商品的消费都会增加。随着商品消费的增加，使得全社会能源消费增速大于经济产出量增速，因此造成碳生产率的下降。

模型中DW值为0.439835，存在较强的残差序列自相关。通过对其加权得到了表1的模型估计结果，其DW值达到了0.748138，模型变量存在自相关性。本研究认为有必要建立VAR模型对碳生产率和经济发展水平、能源价格等影响因素进行研究。

（二）向量自回归估计结果

碳生产率和区域经济的发展关系，需要在经过一段时间后才能够表现出来，因而需要建立向量自回归模型。根据AIC值和SC值，本文确定最优滞后期为二期。碳生产率和GDP等因素的关系（见表2）。

从表2我们可以得出，第一、第三和第五个方程调整后的R2超过了95%，且F值较大，说明方程对被解释变量的拟合程度很好，各影响因素对广西碳生产率能够很好地解释。第二、四方程调整后的R2没有超过95%，而且F值也较小，说明这两个方程拟合度较差，对广西碳生产率不能很好地解释。具体来看：

1.碳生产率滞后一期，其影响系数是0.773185，其显著性明显高于滞后二期。可以认为碳生产率的影响在当期十分的明显，但是随着时间的滞后其影响也变小。当然该结论需要后续研究来论证。

2.当产业结构滞后一期时，其影响并不显著。但是当其滞后二期时，则影响很显著，影响系数达到0.229054。产业结构的调整是一个长期的过程。因此产业结构对碳生产率的影响也是一个渐进的过程。滞后一期负相关，由于产业结构的调整还在进行中，其影响还没有完全表现出来。但是在滞后二期时，产业结构的影响变为正相关，且影响显著。这是因为在较长的时间里，产业结构能够调整得更加合理，对碳生产率的提升有良好的促进作用。

3.当经济增长滞后一期、二期时，我们可以发现其影响系数分别是0.602142和-0.479072。短时期内是正向的作用，但是其作用不是很显著。从长期的表现看则为负向作用，显著性有所改善。由于经济的增长是一个长期的过程，在短时间内产业结构、能源效率以及经济增长方式很难发生根本性改变。因此其对碳生产率的正向积极作用有限。但是在更长的时期内，经济发展对碳生产率的正向作用将逐渐表现出来。

4.能源价格滞后一期时，其对碳生产率的影响系数是0.091528，但是作用不是很显著。当滞后二期时影响很显著，其作用系数是-0.337094。可知短期内能源价格对碳生产率产生正向作用，即有利于碳生产率的提高。但是从长期来看，由于能源是非常重要的战略资源，特别是政府对能源供给和价格的管控使得“无形之手”无法充分发挥调节作用。社会和企业对于能源价格信号变得不敏感。因此，从长期来看，能源价格对碳生产率有负向作用。

5.对人均收入水平滞后一期和二期后，其作用系数是0.142030和-0.213680，结果不是很显著，但可以看出人均收入水平在滞后一期的情况下和碳生产率有正的相关性。这是由于在较短的时期内收入水平的上升，人们并不会将消费提高一个档次，而是将剩余的收入用于储蓄或投资。这使得碳排放量不会增加，因而碳生产率会降低。但在较长的时期内，人们会提高自己的消费水平，引起经济产出的增加但更会增加能源的消费量，排放出更多的二氧化碳进而降低碳生产率。

（三）基本检验

首先采用ADF检验对变量进行单位根检验，检验变量序列的平稳性，结果如表3所示。

由表3可以知道各变量原始序列的对数除了LNSTRU均在5%的显著性水平下没有拒绝“存在单位根”的原假设，各序列不平稳，但在经过二阶差分之后均在5%的显著性水平下拒绝了“存在单位根的”的原假设，所以原始序列对数的二阶差分是平稳序列。

然后进行Johansen协整检验如表4，可知Johanson协整检验从不存在协整关系的原假设开始逐步检验，直到至少存在三个协整关系时，迹统计量都是大于5%临界水平，这也说明广西的碳生产率与四个影响因素间存在一种长期稳定的协整关系。

从表5看格兰杰检验，可知所有序列均在5%的显著性水平下拒绝零假设说明各个变量都会对碳生产率产生影响，LNSTRU、LNPY、LNPRICE、LNGGDP是广西碳生产率变化的格兰杰原因。

（四）脉冲响应函数和方差分解

VAR模型可以模拟当模型中的变量受到冲击时，整个系统的动态变化过程，本文希望运用该模型的特点来研究。图2中的横坐标表示了10年的响应函数追踪期，纵坐标表示碳生产率对与各影响因素的响应程度，图中实线是响应函数的计算值，虚线为响应函数的值为加两倍标准差和减一倍标准差的置信区间。

表4　Johansen协整检验

表5　广西碳生产率及各影响因素格兰杰因果检验

图2　广西碳生产率和各影响因素的脉冲响应分析

1.在本预测的时段，在给予碳生产率一个标准差的扰动冲击后，广西碳生产率自身从0.5开始向上波动，在第3期达到0.6后开始向下波动。在第5期达到最小值0.38后，碳生产率的波动基本趋于稳定。总体来看广西碳生产率对自身的冲击比较明显，而且在追踪的时期内均为正的响应。这说明广西前期的碳生产率会对后期产生同向影响，可能由于能源消费的习惯和能源利用方式的“路径依赖”。

2.在给予产业结构一个标准差的扰动冲击后，广西碳生产率迅速在第4期达到最大值0.4，随后又以相同的速度在第8期下降至最小值0.01，在后续的时期碳生产率的波动基本趋于稳定，且波动较小。总体来看，产业结构的变化对碳生产率的冲击，为正向的波动。在开始后的一段时期内冲击很大，随后又趋于稳定。主要是因为，产业结构需要一段时期的调整，这会对碳生产率产生很大的影响，因为结构变化合理，会大幅度降低碳排放量，提升碳生产率水平。当产业结构完成转型调整后，其对碳生产率的影响变小且趋于稳定。

3.当给予能源价格一个标准差的扰动冲击后，广西碳生产率会迅速上升在第3期达到最大值0.35。第3期后能源价格对碳生产率的波动趋于稳定，会有一定的小幅波动。但从整体来看能源价格对碳生产率有正向的扰动，影响的幅度较大，主要是因为我国能源价格不是完全按照市场的供需来调节。当能源价格发生变化时，对能源消费行为产生很大的影响，会降低碳排放水平，进而提高碳生产率。

4.当给予经济发展水平一个标准差的扰动冲击后，碳生产率水平会以平稳速度上升，在第3期达到一个峰值0.23，随后又以慢速下降，最后在第8期达到最大值0.3。整体来看经济发展水平对于碳生产率会有正向的影响，但是其对碳生产率的影响比较平稳，会随着经济的波动有一些波动。主要是因为经济的发展会伴随着经济结构优化、能源效率提高等变化，也必将对碳生产率产生稳定的、有益影响。

5.当给予人均收入水平一个标准差的扰动冲击后，碳生产率会从第1期开始上升，在第4期达到最大值0.15，随后开始下降，在第7期达到最小值-0.12。整体来看人均收入水平对碳生产率既有正向波动又有负向波动。主要是因为，人均收入水平上升的初期，人们不会大幅度提升自己的消费水平，会更多的将收入用于投资和储蓄，但是如果收入是长期的持续增长，人们会提高自己的消费水平。消费会拉动经济的增长但更会加大碳排放量，进而拉低碳生产率水平。总体来看碳生产率随着人均收入水平在波动中不断变化。

通过以上研究可以看出，各个因素对于碳生产率的影响趋势和变化。为了能够更好地衡量各因素对碳生产率的影响程度，本文对各个因素进行方差分解研究。

据表6的结果可知，首先来自于碳生产率自身的贡献率，特别是在前期，但是随着时期的推后，在第10期时，碳生产率对自身的贡献变为61%，这主要是因为对广西的碳排放的减少是一个长期的过程，要依赖于产业结构的调整、技术的进步、能源消费结构等因素的调整，才能够改变碳排放量的水平。因此碳生产率的提高是一个渐进的过程。只有当一些因素改变了才会从根本上改变碳生产率水平。产业结构的贡献率达到11.5%；产业结构在本文的研究中为第二产业和第三产业的比值。如前所述，该比例的上升会使得碳排放增加，使得碳生产率下降。但是在长期的情况下，即使第二产业的比重上升，由于技术进步、能源效率的提高也会使得二氧化碳排放量下降，进而提高碳生产率水平。能源价格的贡献率为17.5%，能源是重要的资源，社会对能源的价格非常敏感，但是在中国由于能源价格更多地受到政府的控制，能源价格对减少二氧化碳排放的作用受限，但是若处于长期则无法抹灭价格对二氧化碳减排的作用。观念转变、技术进步使得当能源价格上升时，人们会选择使用更加清洁高效能源，减少碳排放提高碳生产率。经济增长的贡献率为8.4%，经济的发展水平会提高经济总量水平，但碳生产率不仅要依靠经济总量，更依靠二氧化碳减排。只有当社会经济发展使得产业结构更加合理、技术更加先进时，二氧化碳排放量会降低，碳生产率水平才会上升。因此经济发展对于碳生产率的贡献在长期更加有效。人均收水平贡献率低，仅为1.8%。人均收入水平对广西碳生产率的贡献偏低，这是因为广西地处西部地区，经济发展水平落后于中东部地区，经济发展处于高增长阶段，人们更多的将收入用于投资和储蓄，减少消费，因而使得人均收入对碳生产率贡献较低。

表6　广西碳生产率影响因素的方差分解结果

四、研究结论及建议

WLS和VAR模型分析均显示产业结构、能源价格和经济增长是影响碳生产率的重要因素。脉冲响应函数解释了影响因素的扰动及碳生产率的波动情况，产业结构的扰动对于碳生产率具有阶段性的影响，即当产业结构重大调整时影响最为显著，产业结构处于稳定时期其对碳生产率的影响有限。经济的增长从长期来看贡献更加稳定和明显。人均收入水平扰动对于碳生产率的影响为S形波动，在预测时期里一开始是正向波动，随后是负向波动。面对收入的增加，人们在短期和长期的反应是不同的，这也使得其对碳生产率的影响不同。方差分解印证了上述观点，并且给出了贡献程度。协整检验验证了他们之间存在一种长期的稳定关系。基于上述研究，提出以下建议。

（一）通过LNSTRU的脉冲响应，我们可以发现，对于LNSTRU扰动响应是在开始时期扰动大，后期扰动小。当前我国的经济需面对结构转型阵痛期，对很多的产业和企业进行调整或者让其淘汰破产，这会在一定程度上减缓经济的增长速度。首先，广西可以通过制定政策和措施对第二产业中落后和过剩的产能进行转型和升级。支持企业通过引进先进技术和加强管理从而提高碳生产率。其次，调整第一、二、三产业之间的结构比率，提高第三产业在国民经济中的比重。重点发展生产性服务业和生活性服务业，探索实现第一、二、三产业的融合发展。

（二）传统的需求函数是：价格上升，需求下降。但是由于能源是重要的战略资源，在我国能源的价格受政府的监管，因此无法完全发挥其对二氧化碳减排的贡献。其脉冲响应函数也是整体上稳定中有一些扰动，短期内可能会有作用，但是长期的效果有限，政府的价格控制要谨慎。能源是关系国计民生的重要资源，长期以来广西的发展过分依赖石油和煤炭能源，新型清洁能源利用较少。因此，首先，要转变当前煤和石油为主的能源消费结够，大力发展清洁能源。其次，引进先进能源技术，创新节能管理，提高能源利用效率。再次，能源价格受国家指导，无法发挥其导向作用，价格的长期和短期影响对能源消费作用的显著性不同，要谨慎使用能源价格对能源消费的调控。

（三）人均收入水平扰动，碳生产率的波动既有正向波动，又有负向波动。在短期内人均收入水平对于碳生率的影响有限，但是长期来看其对碳生率有负向作用，会减少碳生产率。政府应注意人均收入水平对碳生产率的影响特点。在长期内，首先，要提升居民实际的人均收入水平，充分发挥消费对经济发展的拉动作用。长期以来我国经济发展过度依靠投资等刺激性方式，即在经济发展的“三驾马车”中我们过分依赖投资和出口。当前迫切需要改变传统的经济发展方式，让“三驾马车”均衡发展，发挥消费对经济发展的重要作用。其次，要大力倡导环保节能，培养社会大众绿色消费意识，引导构建绿色消费。再次，要能够为消费者提供丰富的绿色环保产品。随着经济收入水平的增长，人们需要层次多样的物质产品。满足人们多样的需求既需要经济的发展，更需要科技的进步。

（四）通过LNGGDP的脉冲响应，碳生产率对LNGGDP扰动的响应是先上升再进入平稳。经济发展总体上对碳生产率的提高有帮助，但这些作用需要建立在技术进步和产业结构优化的基础上。首先，经济发展需要克服“路径依赖”问题。“路径依赖”阻碍产业和企业的转型升级，破除阻力将有利于产业结构的升级和生产技术的进步。其次，在经济发展过程中要做到科学规划，重点发展经济效益好、环境污染小的绿色产业。再次，要构建合理的制度和法律体系，鼓励扶持技术创新、完善能源消费和碳排放监管。

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