中国水电开发对碳排放的影响研究

程莉 孔芳霞 周欣 文传浩

[摘要]针对我国碳排放问题，本文以经济与环境协调发展为目标，从水电开发对碳排放影响的内在逻辑出发，构建计量经济模型实证检验中国水电开发对碳排放的影响效应与产业发展传导途径。研究结果表明：水电开发与碳排放存在负相关关系，即水电开发有利于碳排放量的减少;水电开发导致碳排放减少的影响途径主要是第二产业与第三产业;经济增长、产业结构、技术进步以及对外贸易等因素均会影响碳排放;完善现有管理机制、优化产业结构、规范水电开发建设程序对于降低碳排放有一定参考价值。

[关 键 词]水电开发  碳排放  影响效应

[基金项目]本文为国家社会科学基金项目“新时代中国特色社会主义流域生态文明理论研究”（文传浩主持，编号为18BGL006）阶段性成果。

[作者简介]程莉（1986-），女，重庆万州人，重庆工商大学经济学院副教授，重庆工商大学长江上游经济研究中心兼职研究员，博士，研究方向为发展经济学;孔芳霞（1995-），女，四川遂宁人，重庆工商大学经济学院硕士研究生，研究方向为产业结构与布局;周欣（1994-），女，重庆云阳人，重庆工商大学经济学院硕士研究生，研究方向为生态经济;文传浩（1972-），男，重庆万州人，重庆工商大学长江上游经济研究中心教授，博士，教育部基地重大项目（18JJD790018）首席专家，研究方向为区域经济、生态环境与可持续发展。

[中图分类号]F124.5    [文獻标识码]A    [文章编号]1008-7672（2018）05-0075-07

一、 引言

自改革开放以来，中国取得举世瞩目的经济绩效，但发展倚靠自然资源的消耗，不仅造成资源的浪费，也导致生态环境遭到巨大破坏。尤其是化石能源燃烧、火力发电和机动车排放带来的大气的粉尘、二氧化硫、氮氧化物日益增多，碳排放带来的全球气候变暖、温室效应、生活被“霾”葬等问题日渐成为制约新时代经济高质量发展的关键。因此，减少碳排放，促进经济环境的协调发展已成为各国政府应对气候变化的重要举措。

关于碳排放的影响因素的相关研究众多，包括经济发展、能源效率、产业结构、对外贸易、对外开放、收入差距、技术进步，①而水电开发扮演的角色则较少。中国作为世界上最丰富的水资源国，不论是水蕴藏量，还是可开发水资源，均居世界首位。①中国自成立以来，水电开发事业取得了快速发展和进步，特别是进入21世纪后，全国水电资源开发的增速更加明显，装机容量以及发电量年均增长分别为约1480千瓦和540亿千瓦时（见图1）。

学界关于水电开发对碳排放的影响研究主要集中在两方面。其一，水电站开发也容易导致土地利用类型的改变、某些区域自然环境的支离破碎、湖泊的反自然调节等，给环境带来不利影响;②在水电开发过程中，不可避免会出现施工爆破、材料运输、水泥搅拌装卸、机械运行等，从而造成施工场地、道路尘土飞扬，企业生产和施工地的生活燃煤烟气排放。③在经验研究上，大多学者发现水电开发对生态环境有负向作用，有学者以汉江流域水电梯级开发为例，研究发现随着汉江干流梯级的建成，流域生态环境影响综合指数总体上呈现下降趋势;④还有学者基于云南案例，发现水电开发给云南省带来植被、景观遭到破坏，水环境系统失衡等问题。⑤水电项目建设要注重水土保持生态效益，这样才有助于改善因施工造成的水土流失、生态破坏。⑥其二，水电开发是全球众多国家和地区的基础性自然资源和战略性经济资源，又是生态环境的控制性要素。水电开发有助于防洪、排涝、灌溉、航运、城市供水和水产养殖等。⑦水电开发作为一种能源生产方式，清洁、没有温室气体产生，⑧不仅能够代替部分火电、核电，有利于调峰、促进电网安全运行，而且还能在不改变水质的条件下提高水资源的利用效率，实现污染物的零排放。赵卫等在以中国西藏为例对水电开发的低碳效益评价研究中，也发现水电未来开发的化石燃料替代潜力和二氧化碳减排潜力突出。⑨水电是具有显著的减排效应的绿色可再生清洁能源，水电生产无需消耗任何化石燃料，①是当前是装机容量最大、电网输电最现实、技术最成熟的绿色生产方式。因此，积极、大规模开发水电对于中国节能减排目标的实现和低碳经济的发展具有关键作用。②

综上不难看出，水电开发对环境影响如同一把双刃剑，大多学者采用定性分析方法分析了水电开发对碳排放存在正向的减排效应，也可能存在反向的增排影响，为我们从水电开发视角把握减排方向奠定了基础。但开发对碳排放影响效应的定量研究还比较匮乏，学者们并不重点关注水电开发对碳排放的影响的强度、方向以及传导的产业途径，并且基于水电开发角度提出减少碳排放的对策建议也缺乏一定的科学性和全面性。鉴于此，本文将基于中国水电开发快速发展的背景，采用计量经济模型从全国宏观层面实证分析中国水电开发对碳排放的影响效应，检验水电开发对碳排放作用的产业发展传导机制，以期从水电开发新视角来解读碳排放。研究有利于拓展和完善已有研究的度量视角，是对当前研究的一个边际改进。

二、 水电开发对碳排放的影响效应

（一） 模型设定与变量说明

由于碳排放是一个动态持续的过程，本期碳排放量不仅受到经济、政策、地域等因素的影响，还受到上期排放量的影响。为了研究水电开发与碳排放的关系，本文参考张克中、王娟和崔小勇的研究，改进与构造如下计量模型：③

lncet=β0+β1lnhyddt+β2lnpgdpt+β3lnpgdp2t+

β4lnsect+β5lnpopst+β6lntecht+β7lntrat+εt

式中，ce为碳排放强度（单位：吨/人），采取人均碳排放量来衡量。对模型中每个变量取对数处理以消除异方差和指数趋势的影响。根据 IPCC《国家温室气体排放清单指南》推荐的方法估算，选取煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油和天然气 8 种主要能源④进行计算，人均碳排放量的计算方法：

ce=

Ei×SCCi×CECi/pop    （1）

式中，ce为人均碳排放量;i表示各能源;Ei为能源的消费量，SCCi为各种能源的折标煤系数，数据来源于《中国能源统计年鉴》，具体的，煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油、天然气的SCC分别为0.714、0.971、1.429、1.429、1.471、1.471、1.457、1.330，CECi为 IPCC提供的碳排放系数，具体的，煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油、天然气的CEC分别为0. 756、0. 86、0. 554、0. 586、0. 592、0. 571、0. 619、0. 448。

解释变量为水电开发程度（hydd），采取历年水电占总装机容量的比值来衡量。为了避免因为遗失相关解释变量造成的内生性，模型中加入了5个控制变量。主要包括：①产业结构（sec）。在三大产业中，第二产业能源消耗量大，碳排放也相应大，采用第二产业增加值占GDP的比重来衡量。②经济增长（pgdp），采取人均GDP衡量，由于经济增长与环境污染存在库兹涅茨假说，因此这里加入人均GDP及其平方项。③人口规模（pops），快速的人口增长必然伴随着越频繁的人类活动，不仅会导致森林破坏、改变土地利用方式，而且也会增加能源需求、能源消费，从而导致产生的碳排放量增加，采取人口密度，即总人口除以国土面积衡量。④技术进步（tech），用R&D支出衡量。⑤产业技术创新能力越强，每单位产出投入就越少，相应的能耗也就越低，越利于碳排放的降低。⑤国际贸易（tra）。国际贸易对环境影响可以被归纳为规模效应、结构效应和技术效应。合理开放的对外贸易能够合理利用和有效配置一个区域内的环境资源，进而改善环境质量，⑥以进出口总量与GDP的比值衡量。

（二） 数据说明

水电开发的数据来源于国家能源局，人均碳排放及各控制变量的数据来源于历年《中国统计年鉴》。为消除价格因素，本文以1990年为基年，分别采用国民生产总指数、人均生产总值指数对有关名义变量进行了实际调整。本文研究的数据处理和实证检验均运用Eviews9.0计量工具，对各变量的描述性统计如表1所示。

为能够直观观测水电开发程度与碳排放之间的关系，通过描绘散点图可以进一步加以揭示（图2）。如图2显示，水电开发与人均碳排放量成反比，即中国的水电开发程度越高，越有利于降低人均碳排放量。但两者关系是否呈现出这样的规律，还有待通过计量模型加以验证。

（三） 结果与分析

在拟合回归曲线之前，要对时间序列进行平稳性检验，避免由于时间序列的非平稳性而造成“伪回归”现象。本文运用Eviews9.0计量工具，对变量进行ADF单位根检验，检验表明各变量均存在一阶单整，因此可以进行回归分析，回归结果如表2所示。

在表2中的三个模型为人均碳排放与水电开发的回归结果。表2第（1）列显示了计量模型（1）的回归结果，在控制了经济与产业结构的变量条件下，水电开发指标的估计系数显著为负，这说明水电开发与人均碳排放之间存在显著负向关系，每增加1千瓦时的水电，降低人均碳排放量0.809吨。水电开发的提高会减少人均碳排放量，利于碳减排，其代替火电能够有效地减少碳排放，是具有显著减排效应的绿色清洁能源。经济增长的估计系数在0.01的水平下显著为负，其平方项的估计系数在0.01的水平下显著为正。可见，经济增长与碳排放之间的关系验证了环境库兹涅茨曲线（EKC）的存在。产业结构的系数在0.01的水平下显著为正，这说明碳排放与第二产业占比息息相关。长期以来，我国产业結构形成了二三一的局面，第二产业占比最大，对国民经济增长驱动较大，但同时其发展必然也是高投入、高消耗、高排放的，对环境影响相对较大。计量模型（2）加入了人口密度与贸易出口的控制变量，其中人口密度与人均碳排放存在负的影响，进出口与人均碳排放量在0.01的水平下显著为正，这说明我国的进出口贸易不利于人均碳排放量的减少。我国进出口贸易，产业集中分布在资源密集型、劳动密集型产业，这些产业技术含量较低，发展方式相对粗放，不利于碳排放的降低，因此，在其他条件不变的情况下，随着贸易开放度的提高，会强化碳排放。在模型（3）中技术进步会进一步地增加人均碳排放量，表明随着技术的进步，人类的活动范围越来越大，对自然环境的伤害也逐渐增加，从而增加了人均碳排放量。

三、 水电开发对碳排放的影响途径

（一） 分析思路与模型设定

实证检验表明水电开发会影响碳排放，而且这种影响有利于碳排放量的减少，这里从产业的角度进一步分析水电开发对碳排放的影响途径。首先，本文从全国层面描述了1990-2015年各个行业人均碳排放量的变化情况（见图3、图4）。通过对比发现，工业人均碳排放量最大，几乎是农业的23倍，增长速度也很快，1990-2015年，人均碳排放量从0.50吨增长到2.14吨，增长了近77%。从图4可以看出，农业、建筑业、批发零售贸易餐饮业的人均碳排放量变化不大，交通运输仓储邮电通讯业则获得较快增长，1990-2015年间，从0.02吨增加到了0.14吨，增长了约86%。因此，第二产业中的工业、第三产业中的交通运输仓储邮电业对环境带来的负面影响最大。

上述分析为我们了解各行业的碳排放强度给予了直观展示，但水电开发对各产业、行业的碳排放影响如何？水电开发通过哪个行业能够起着较大作用，还需进行进一步验证。因此，构建如下模型以检验水电开发的产业传导途径：

lncekt=α0+α1hyddt+Mη+δt

式中，k=1，2，3分别表示第一产业、第二产业、第三产业人均碳排放量。三大产业分别对应农林牧渔业、工业和建筑业、交通运输仓储邮电通讯业和批发零售贸易餐饮业。Mη是控制变量的集合，包括人口密度、经济增长、产业结构、研发强度与对外开放。指标衡量、数据来源和前文保持一致。

（二） 结果与分析

表3为水电开发对三大产业人均碳排放量影响的回归结果。第1列显示，水电开发与第一产业人均碳排放量呈正相关，但影响不显著，这说明水电开发容易导致与第一产业相关的土地利用类型的改变、某些区域自然环境的支离破碎、湖泊的反自然调节等，给环境带来不利影响，然而，农业活动虽也会导致碳排放，但相比其他产业却要小很多，加之第一产业受自然、技术等因素的影响，比较利益与投资回报率较低，水电开发通过第一产业对碳排放产生影响效应有限。第2列显示，水电开发指标与人均碳排放量的关系呈显著的负相关，水电开发程度的提高会抑制第二产业产生更多的碳排放。第二产业内部高耗能、高污染、高排放产业居多，钢铁、火力发电、采矿等行业一般情况下只会促进碳排放的增加，  对能源依赖程度偏大，水电对火电的替代，很大程度上能够减少火力发电对环境污染，从而有助于碳排放的减少。第3列显示，水电开发与第三产业人均碳排放量显著负相关，水电开发程度的提高会降低第三产业人均碳排放量。第三产业虽然与第二产业相比，低碳性更强，但其中交通、运输等传统服务业占比仍较大，属于高排放行业，水电作为清洁能源，有利于通过第三产业使碳排放减少。综上，水电开发程度的提高有助于降低碳排放主要通过第二、三产业发挥作用。

四、 结论

（1）本文基于中国水电开发快速发展的背景，采用计量经济模型从全国宏观层面实证分析中国水电开发对碳排放的影响效应，检验水电开发对碳排放作用的产业发展传导机制，以期从水电开发视角来解读碳排放，扩展和补充了当前大多学者从经济、社会等维度来分析碳排放的影响因素的研究。

（2）研究发现水电开发与人均碳排放之间存在显著负向相关关系，即水电开发有利于人均碳排放量的减少。同时，人均GDP与人均碳排放成倒“U”型的环境库兹涅茨曲线，而产业结构、人口规模、国际贸易以及技术进步对人均碳排放量成不同程度的非正向影響，通过分析，实证结果与我国现实情况较为符合，同时也为进一步促进碳排放量减少提供了方向。

（3）在水电开发对碳减排的产业途径上，相较农业、交通运输仓储邮电通讯业、建筑业等，工业的人均碳排放量最大。实证结果显示，水电开发不能有效通过第一产业来实现人均排放量的减少，能有效通过第二、三产业来实现人均碳排放量减少。水电作为清洁能源，代替火力等能源发电为行业运行提供能源支持，是产业实现碳减排的有力途径。可采取有效措施优化产业结构来促进碳排放水平的下降，通过制定适当的政策措施，淘汰落后生产能力、优化能源消费结构、发展环保产业等措施减少高能耗工业部门的碳排放，同时注重第三产业的低碳发展，大力发展现代服务业和清洁技术产业，进一步提升水电开发的产业减排效应。

（4）为进一步凸显水电开发对碳减排效应，在制度上要注重强化统筹思维，完善现有管理机制，加强流域水电开发统筹以及归属权的统一管理，做到水资源的优化配置。规范水电开发建设程序，围绕林草植被恢复、土壤流失控制与治理、林草覆盖等维度，发挥水土保持的生态效应。开展梯级水电开发规划环评，设计水电开发的生态补偿办法。

（责任编辑：亚立）