基于面板数据分析产业结构对碳排放量影响及门槛效应

刘源 周志敏

【摘 要】 低碳经济是目前世界经济发展的潮流，中国作为碳排放大国，其中70%的碳排放来自生产领域，因为我国的低碳经济主要强调产业的低碳经济。本文通过全国各省2001年至2008年的数据，根据固定效应模型及面板门槛回归的方法，分析了产业结构对碳排放的影响。研究结果表明，优化产业结构可以显著地减少碳排放量，而且这一减少碳排放量的效果在产业结构较差的地区更为显著

【关键词】 产业结构 碳排放量 固定效应模型 门槛回归

第一章 引言

气候变化已经被公认列为全人类面临的最重要的问题之一。气候变化已经对地球生态系统和人类社会带来了负面影响，影响程度取决于人类社会应对气候变化所作的努力。防止气候变化的关键在于控制温室 气体排放，特别是碳排放量。向低碳经济转型已经成为世界经济发展的大趋势。中国目前正处在工业化中后期阶段，重化工工业化趋势十分明显。尤其是作为中国国民经济的支柱产业，制造业在产业结构调整升级和工业化加速推进的过程中呈现出明显的“高碳”特征。这意味着中国在较长一段时间内不可避免地要大量消耗能源和资源。

由于国情和发展阶段的不同，我国低碳经济发展的内涵与发达国家有着本质性差别。发达国家早已进入后工业化时代其碳排放来自消费领域，而我国依然处于工业化发展的中后期阶段，70%以上的碳排放是来自生产领域，尤其是工业生产领域。因此，发达国家的低碳经济主要在于消费领域的低碳化，尤其是家庭生活方式的低碳化。而我国的低碳经济则主要是强调产业的低碳发展。

产业结构指生产要素在产业部门之间的分配状况与关联方式，反映着一个国家或地区间的产业比例关系及其变化趋势。产业结构的演进则反应了国家或地区经济增长和发展模式的变化，对国家的生态环境会产生重要的影响。因此，通过产业结构调整与升级，促进产业低碳发展成为国内学者关注的焦点。

第二章 文獻综述

吴振信（2012）等人基于中国省级面板数据，分析了经济增长、产业结构对碳排放的影响，得到产业结构调整是影响低碳经济的重要因素。李科（2014）基于动态面板平滑转换模型分析了中国产业结构与碳排放量之间的关系，认为提高产业结构的高端化水平是实现碳减排的有效途径；某些中西部省份的产业结构调整趋势不利于碳减排。此外，中国的碳排放模式具有较强的路径依赖性，发展低碳环保的居民消费方式是中国未来实现可持续性碳减排的重点。吴彼爱等人（2010）采用IPCC提出的计算方法，根据1978到2008年能源消费数据，分析了河南省碳排放变 化趋势，并根据河南省近年来的产业结构数和能源结构数据分析了其对碳排量的影响。研究表明：河南省碳排放量与GDP和能源消费保持着高相关和消长异步的特 性，工业部门是碳排放的主要部门，而高能耗行业排碳量又占到工业的90%；从能源来看，煤炭是碳排放的主体。段莹（2010）采用产业结构层次系数来描述产业结构高度化水平，就湖北省产业结构高度化对二氧化碳排放量的影响进行实证分析，所得结论为产业结构变动是单位产出排碳量变动的Granger原因， 产业结构升级对发展低碳经济有显著作用。

下面本文将根据2001年至2008年中国各省份数据，基于面板分析的方法，着重研究产业结构对碳排放量的影响。

第三章 影响变量选取及数据来源

（一）碳排放量

本文中碳排放量作为被解释变量，是指各省份在该年度排放的二氧化碳总量。宏观上测度二氧化碳排放量时一般是根据能源消耗量折算成相应的碳排放量。本文采用如下方法测算二氧化碳排放量。

C代表二氧化碳排放量。i从1至9分别代表煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气、电力。E代表对应的该类能源消耗量，K代表该类能源的折算二氧化碳排放系数。其中各省份能源消耗量数据来自《中国统计年鉴》。

（二）产业结构

产业结构是指国民经济各产业部门之间以及各产业的内部构成。国家在优化产业结构方面的一个思路是调整改革第二产业，鼓励促进第三产业，基于这种思想，本文将第三产业生产总值与第二产业生产总值的比值作为产业结构优化率。

IS代表各省份产业优化率。产业结构优化率越高，代表产业结构调整得越好。其中产业生产总值数据来源于《中国统计年鉴》

为了使得模型构建更加精准，除产业结构外，本文再选取其他几个变量作为控制变量。

（三）人口数量

人口数量这一指标是指某省份年度常住人口，用P表示，数据来源于《中国统计年鉴》。

（四）经济状况

通常情况下，经济状况指标选为GDP，但是为了避免以上述人口数量指标产生共线性，本文经济状况指标选为人均GDP。

P_GDP代表人均GDP，GDP和人口数量数据均来自《中国统计年鉴》。

（五）技术进步

很多研究中，将全要素生产率作为技术进步的衡量指标。本文中也用全要素生产率作为技术进步指标。李文秀（2012）在《新世纪以来我国FDI 外溢效应的俱乐部特征》一文中，以柯布道格拉斯函数的形式，测度了2001-2008 年间我国大陆各省区的全要素生产率。本文将直接采用李的全要素生产率的结果，作为技术进步的衡量指标，用TFP表示。

最后，在实际操作中，将四川省和重庆市的各个变量指标合并到一起，共同作为一个地区样本。

第四章 个体固定效应模型分析碳排放影响因素

（一）模型构建

根据样本数据特征，本文采用个体效应回归来构建模型，构建模型形式如下：

其中β表示截距和各变量系数，μi为不可观测的随机变量，代表个体异质性的截距项。εit为随个体与时间而改变的扰动项，假设其为iid，且与μi不相关。

下面首先对数据进行标准化然后进行面板数据检验。

（二）豪斯曼检验

豪斯曼检验中，原假设是模型满足外生性条件，在原假设的条件下，固定效应估计量和随机效应估计量都是一致的，两个估计量将共同收敛于真实值。而在备择假设中，模型不满足外生性条件，只有固定效应估计量是一致的。因此当两个统计量的差异过大时，倾向于拒绝原假设，并且采用固定效应模型来进行回归。下面本文对标准化后的数据进行豪斯曼检验， 根据豪斯曼检验结果，卡方值为15.41，p值为0.0039，在显著性水平为0.05的情况下，卡方值显著大于临界值。因此认为两种方法的估计量有显著差异，拒绝原假设，并且固定效应模型更加适合该数据。

（三）固定效应回归

个体固定效应回归结果如下图所示：

固定效应回归结果显示，模型整体显著性检验p值小于0.05，说明模型整体显著性成立。对于各个自变量的t检验的p值也均小于0.05，模型中各个自变量也均显著，模型构建良好。

结果可以看出，产业结构优化率的系数为负，这说明产业结构优化率越高时，碳排量越少。通过提高产业优化率，增加第三产业产出值，调整改革第二产业，可有有效地控制碳排放。

此外，人均GDP的系数为0.6478，为正，因此当人均GDP上升时，碳排放量也为上升，这反映经济增长与环境之间的一种制约关系。人口数量的系数也为正，当人口数量增加时，碳排放量也会增加。全要素生产率的系数为正，全要素生产率提高时，碳排放量也会提高，这方面的内在联系还有待进一步研究。

第五章 产业结构对碳排放量影响的门槛效应分析

由上文固定效应回归可以看出，產业结构对碳排放量有显著影响。下面假设产业结构对碳排放量之间存在某种非线性关系。本文利用Hansen非动态面板门槛回归模型，针对产业结构对碳排放量的影响进行研究。首先构建基于产业优化率对碳排放量影响系数的分段函数，然后对门槛值及“门槛效应”进行一系列的估计。最后，基于渐进分布理论，运用自抽样法对门槛值进行统计显著性检验。

根据这一思想，假设模型存在“单门槛效应”，构建出单门槛模型，而双门槛模型或多门槛模型可以由单门槛模型扩展得到。

其中产业结构优化率仍为门槛变量，a是门槛值，I（）是示性函数。模型检验的参数值通过300次自助抽样得到，得到结果单门槛回归时的P值非常小，所以单门槛检验在显著性水平为0.05的情况下显著。而双门槛回归P值较大，所以双门槛检验并不显著。

在单门槛显著存在的情况下，门槛值为-0.8932.再根据下面的门槛值真实性检验，可以看出单门槛的的门槛值为-0.8932时模型的似然比统计量小于临界值，在5%的显著水平下可以认为门槛值为-0.8932与实际门槛值相等，是真实的。

基于以上分析，可以看出该模型存在单门槛效应，以及门槛估计值a=-0.8932，该估计值显著且真实。

另外通过回归结果可以看出，当产业结构优化率小于门槛值是，其对碳排量的影响的线性系数为-1.5343，此时，当产业结构优化率提高时，碳排放量减少。但是当产业结构优化率大于门槛值时，其对碳排放量影响的线性系数为-0.33639.通过比较也可以看出，当产业优化率较低时，优化产业结构会对碳排放量造成更大的影响。下面根据与门槛值相比较，列出产业优化率较低的省份如下：

第五章 结论

通过上述分析可以看出，提高产业优化率可以有效地减少碳排放量。而且产业优化率对碳排放量的影响存在显著的单门槛效应，当产业优化率低于门槛值时，提高产业优化率能够更大程度地降低碳排放量。因此在今后的低碳经济发展中，可以将优化产业结构作为一种有效的方式，特别是对于产业结构优化率较低的地区，大力鼓励第三产业的发展，调整和改革第二产业，这对于以后调整产业的发展方向，促进减碳减排创造更多低碳经济，是一种更为有效的方法。

【参考文献】

[1] 吴振信， 谢晓晶， 王书平. 经济增长、产业结构对碳排放的影响分析——基于中国的省际面板数据[J]. 中国管理科学， 2012， 20（3）：87-89.

[2] 李科. 中国产业结构与碳排放量关系的实证检验——基于动态面板平滑转换模型的分析[J]. 数理统计与管理， 2014， 33（3）：381-393.

[3] 吴彼爱， 高建华， 徐冲. 基于产业结构和能源结构的河南省碳排放分解分析[J]. 经济地理， 2010， 30（11）：1902-1907.

[4] 段莹. 产业结构高度化对碳排放的影响——基于湖北省的实证[J]. 统计与决策， 2010（23）：94-95.

[5] 李文秀， 顾乃华. 新世纪以来我国FDI外溢效应的俱乐部特征[J]. 国际贸易问题， 2012（4）：145-155.

作者简介：刘源（1993—），男，汉族，广西大学商学院，硕士，中国经济改革与创新发展方向。周志敏（1994—），女，汉族，对外经贸大学统计学院，硕士，网络数据挖掘方向。