碳排放权交易减轻中国工业碳锁定了吗？——基于DID 及SDID 方法的实证分析

孙丽文，赵 鹏，任相伟，韩 莹

（河北工业大学经济管理学院，天津 300401）

近年来，我国政府对于环境污染治理方面出台了多项政策，也取得了良好成效。但目前来看，经济增长过度依赖于碳基能源这一问题仍难以解决。碳基能源的消费所引致的碳锁定问题，造成了气候变暖、雾霾天气频发等问题，严重阻碍我国向低碳经济转型的步伐。而作为能源消费的主力，我国工业的发展加剧了经济结构的重型化，导致对化石能源消耗的路径依赖，由此造成了大量C02排放，加剧了我国工业碳锁定程度。在此时代背景下，2013年，国家发改委批准在北京、天津、上海、重庆、湖北、广东以及深圳等地开展碳排放权交易试点，参与这些地区碳排放权交易的主体绝大部分为工业企业，而该类企业在过去几十年一直存在高污染现象。基于此，本文将研究对象聚焦于工业部门，探究碳排放权交易机制对各地区工业碳锁定程度的影响。

1 文献综述

如何因地制宜，制定适合我国国情的环境治理政策，这是学术界一直以来的话题。关于环境规制的两种不同观点一直是学术界争论的焦点。其中，“遵循成本学说”认为环境规制不利于生产部门提高其竞争力和生产率；而“波特假说”则认为环境规制可以促进全要素生产率的提升［1-4］。碳排放权交易市场建立的前提假设是，碳排放权交易会引导企业转变发展方式，引导投资趋向于低碳领域，推动低碳技术的开发、推广与应用，促进低碳产业的发展［5］。因此，研究碳排放权交易对于环境治理所产生的效应变得尤为重要。

学术界关于碳排放权交易和碳锁定的研究已经比较丰富，但是探究两者关系的文献较少，纵观已有的文献，对于碳排放权交易的研究，可大致分为三类：第一类是关于碳排放权交易价格影响因素的分析，Christiansen 等［6］发现市场碳排放权配额需求与宏观经济运行周期存在一定关系，上行周期内，繁荣的工业扩大了碳排放配额需求，导致配额价格上升，反之则下降；第二类是对于碳排放权交易机制的设计和碳排放权交易市场运行状况的研究，如Cheng 等［7］提出中国碳排放交易体系应该考虑交易主体潜在减排能力和合作能力；第三类是碳排放权交易实施效果的研究，如黄志平［8］研究了碳排放权交易对碳减排的影响。对于碳锁定的研究，同样可大致分为三类：第一类是碳锁定形成的机制研究，如李宏伟［9］认为经过市场化、制度化和社会嵌入3个阶段，碳基技术体制逐渐形成，并相继形成技术锁定、制度锁定、系统锁定和社会锁定，最终导致碳锁定的出现；第二类是对不同行业碳锁定状态的研究，如蔡海亚［10］运用脱钩理论和投入产出法，分析了中国碳排放的锁定状态以及各产业部门碳锁定的演变特征；第三类是碳锁定的影响因素研究，如徐盈之等［11］利用空间自回归模型，探究了众多因素对于碳锁定程度的影响。

基于对已有文献的总结和梳理，发现对于碳排放权交易和碳锁定的研究大多以区域为研究对象，而我国工业部门是CO2排放的重要源头，且工业部门是碳排放权交易的主体［12］，因此，对于工业碳锁定以及碳排放权交易对工业碳锁定程度的影响研究成为不可或缺的重点，其直接关系到实施碳排放权交易机制的必要性。而目前关于此方面的研究尚存在不足，极少有文献研究碳排放权交易机制对碳锁定程度的影响，对工业碳锁定程度影响的研究更是凤毛麟角。因此，本文采用双重差分这一准自然实验方法来研究试点省区市实施碳排放权交易机制以来，工业碳锁定程度的变动情况。采集2010—2016年面板数据，计算我国各地区工业碳锁定系数，测度各地区工业碳锁定程度，并运用DID 方法探究碳排放权交易机制的影响效应。此外，本文还增加了扩展性检验，运用SDID 方法探究实施碳排放权交易地区对其邻近地区工业碳锁定的影响效应。

2 冲击机制与研究假说

当今社会，传统经济发展模式对环境资源造成的负外部性问题变得更加严重和不可调和，碳锁定问题进而随之出现。在环境资本和负外部性的推动下，以发展环境资源交易为核心的金融创新不可避免，也就是说通过市场机制和制度创新，环境资源的价值得以发现，并成为要素化的环境资本［13］。

新古典经济学认为环境规制虽然能为环境保护带来立竿见影的效果，但却无法避免额外增加企业成本、降低企业国际竞争力、阻碍经济增长等负面影响［14］。与之相背的是，Porter［3］认为适度的环境规制可以提高企业实施创新活动的积极性，以促进企业生产率和竞争力的提高，企业通过创新所带来的成本减少量可以部分抵消或全部抵消环境规制给企业带来的成本增加量。如图1 所示，在传统经济增长模式下，工业企业在发展过程中存在技术创新滞后、环保意识不强、投资效率低下、学习效应不足等问题，政府则存在制度创新不足问题。这些问题阻碍了地区实现高质量发展，使得地区能源消费锁定在以碳基能源为基础的发展路径上，进而形成地区工业碳锁定，造成环境恶化。碳排放权交易作为一种环境规制工具，可以对地区工业碳锁定形成冲击，使得这些地区加速向低碳经济增长模式转变。但碳排放权交易是否能够减轻地区工业碳锁定程度?实施碳排放权交易的地区，能否减轻其邻近地区工业碳锁定程度？据以上提出的问题，本文给出以下假设：

假设1：碳排放权交易机制能够有效降低地区工业碳锁定程度。

假设2：我国工业碳锁定存在空间溢出效应,碳排放权交易机制能够有效减轻邻近地区的工业碳锁定程度。

图1 碳排放权交易对工业碳锁定的冲击机制

3 研究设计

3.1 模型构建

本文的主要目的是将碳排放权交易作为外生事件来进行准自然实验［15］，进一步研究碳排放权交易政策的实行对于中国工业碳锁定程度的影响效应，从而根据结果为我国的碳排放权交易提供政策建议。双重差分法（DID）作为众多政策评估方法中的一种，通过设置控制组和处理组来评估政策实施的净效应，该方法可以有效减少内生性问题［16］，因此本文采用双重差分法来考察碳排放权交易对地区工业碳锁定的影响。中国实行碳排放权交易的省区市分别为：北京、天津、上海、重庆、湖北、广东和深圳，由于深圳同属广东省，故将深圳合并到广东省。因此本文设置处理组为：北京、天津、上海、重庆、湖北和广东等省区市的工业碳锁定程度。其余非试点省份（除西藏和港澳台地区）的工业碳锁定程度作为对照组。试点地区多数在2014 年以后开始实施碳排放权交易，因此本文将2014 年之前作为非试点期，2014 年之后作为试点期。基于此，本文构建以下双重差分计量模型：

3.2 变量定义与数据说明

地区工业碳锁定程度的核算方面，采用以下模型：

对于工业碳锁定程度的计算，本文的思路是，首先计算地区总碳排放量与地区工业碳排放量，再根据地区工业碳排放所占地区总碳排放的比重来衡量工业所占有的碳汇量比重。然后结合计算的工业碳排放和工业碳汇量计算各地区工业碳锁定程度。

工业碳排放量的核算方面，本文选取原煤、洗精煤、其他洗煤、焦炭、焦炉煤气、其他煤气、原油、汽油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气等规模以上工业企业生产消费的主要能源。化石能源的CO2排放系数主要参考IPCC提出的公式进行计算，根据计算得出的碳排放系数，可以得到各省区市工业碳排放。

工业碳汇量的核算方面，首先计算各地区的碳汇量，再根据工业所占有的碳汇量比重来计算各地区工业碳汇量。根据谢鸿宇等［17］对IPCC 报告中生态系统循环的分析，森林和草地产生了主要的碳汇，二者合计约占93%。虽然农作物也可通过光合作用固定碳，但其从生长到收割完成了从固定碳到排放碳的完整碳循环，因而不考虑其吸收的CO2。

3.3 控制变量

本文参考以往对于碳锁定的研究，为控制其他因素的影响，加入了控制变量：（1）经济发展水平(Pgdp)，一般认为经济发展水平与环境治理成倒“U”型关系，也就是EKC 曲线，本文用人均GDP 表示各地区的经济发展状况；（2）外商直接投资（Fdi），学术界存在“污染光环”和“污染天堂”两种假说，“污染光环”假说认为Fdi可以提高环境质量，“污染天堂”假说认为Fdi 会造成环境质量恶化，本文采用Fdi 占GDP 比重来表示对外开放程度；（3）工业化水平（Ind），一般认为二产比例越高，碳锁定程度越高，本文采用第二产业占GDP 比重来表示工业化水平；（4）城镇化水平（Ur），随着地区城镇化的不断扩张，经济发展会产生规模效应和集聚效应，使得能源消费增加，碳排放量增大，本文用城镇人口在总人口中的比重表征；（5）地区建设水平（Trans），地区建设过程中会使用大量的水泥，因此，地区碳锁定除考虑化石能源燃烧之外,还要考虑水泥生产过程中碳酸钙分解的因素，其同样会进一步加深碳锁定程度,本文用单位面积水泥生产量来表征。（6）地区创新能力（Inn），一方面，技术创新既可以降低单位能源的CO2排放量，又可以通过提高能源使用效率来减少CO2排放，减缓碳锁定程度的进一步加深；另一方面，绿色技术创新可以为实现碳脱钩提供保证，从根源上实现碳解锁,本文用各地区专利申请授权量来表征；（7）环境规制（Sfzc），合理有效的环境规制能够促进产业结构向绿色化、低碳化、高效化发展，加速地区企业构建绿色生态产业链，从而实现地区工业碳脱钩，本文借鉴蔡海亚等［18］的做法，用工业污染治理完成投资与比值来表征。

表1 变量测量

3.4 数据来源与描述性统计

本文的数据来源于2010—2016 年的《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》。在回归分析前，对部分变量进行对数化处理，并进行描述性统计，如表2。文中样本数据包括2010—2016 年中国30 个省区市的观察记录，样本容量为360 个，由于西藏、台湾、香港、澳门等地区数据缺失，故将之排除在外。

表2 部分变量描述性统计

4 实证结果

4.1 平稳趋势检验

本文采用DID 方法估计碳排放权交易实行对地区碳锁定程度的影响，但是使用DID 方法的一个前提假设是：如果不存在碳排放权交易的外部冲击，未实行碳排放权交易的地区和实行碳排放权交易的地区工业碳锁定程度的发展趋势应该是平行的，并不会随时间发生系统性差异［19］。故本文先进行平稳性趋势检验。参照以往文献的做法，刻画出处理组和控制组的对比图，以此来验证碳排放权交易实行前后的地区工业碳锁定的变化趋势。从图2 中可以看出，实行碳排放权交易地区的工业碳锁定程度明显高于未实行碳排放权交易地区的工业碳锁定程度，并且也可以看出，在2014 年未实行碳排放权交易之前，处理组与控制组的工业碳锁定程度基本呈现平行趋势，故满足使用DID 的前提条件。

图2 处理组和控制组地区工业碳锁定程度变化趋势

4.2 回归结果

本文利用DID 方法检验碳排放权交易实施的效应，具体结果见表3。表中模型1 和模型2 是碳排放权交易对地区工业碳锁定程度的影响效应，模型1为没有加入控制变量的结果，模型2 为加入控制变量的结果。可以看出，考虑了其他影响因素后，本文重点关注的政策虚拟变量仍显著为负，且在1%的水平上显著，说明碳排放权交易机制能够在一定程度上减轻地区工业碳锁定程度。相比未实施碳排放权交易机制的地区，实施碳排放权交易机制的地区工业碳锁定程度降低17.500%，该结果验证了假设1。

表3 DID 回归结果

4.3 我国工业碳锁定的空间溢出效应检验

为对工业碳锁定的空间溢出效应进行全面考察，分别采用ESDA 中的全局自相关和局部自相关进行分析。全局莫兰指数的计算公式为：

表4 全局自相关结果

全域空间自相关反应的是空间变量整体的空间状态，但可能忽略局部地区的典型特征［20］，因此增加局部莫兰指数的分析，局部莫兰指数的计算公式为：

Ii为正，意味着高工业碳锁定地区被高工业碳锁定地区包围(高-高型)或低工业碳锁定地区被低工业碳锁定地区包围(低-低型)；Ii为负，则表示低工业碳锁定地区被高工业碳锁定地区包围(低-高型)或高工业碳锁定地区被低工业碳锁定地区包围 (高-低型)。由表5 可以看出，2010—2016 年间，高-高型工业碳锁定区域包括天津、上海、江苏，2012 年后，山东进入高-高型工业碳锁定行列，并且持续至今。北京、河北、浙江始终处于低-高型工业碳锁定行列，其他地区处于低-低型工业碳锁定状态。总体来看，2010—2016 年，我国工业碳锁定局部状态并没有发生明显变化。

表5 局部自相关结果

4.4 拓展性检验

尽管双重差分在理论上是准自然实验，但是在实际回归过程中可能会存在严重的多重共线性问题，为解决此问题，本文建立双重差分-空间计量方法，进行扩展性检验。基于此，将基准模型设定为：

如表6，从LM 检验结果可以看出，LM-ERROR的p 值小于0.050，而LM-LAG 的p 值大于0.05，故结果接受了使用双重差分-空间误差模型的原假设，因此本文认为，按照双重差分空间误差模型和双重差分空间杜宾模型进行分析更为合理。表6 中，模型3、模型4 为双重差分-空间误差模型，模型5、模型6 为双重差分-空间杜宾模型。模型3 为没有加入控制变量的结果，模型4 为加入控制变量的结果，可以看出，考虑了其他影响因素后，依然显著为负，故实施碳排放权交易能够有效减轻地区工业碳锁定程度；观察模型5 及模型6，加入控制变量后，Ctra 由不显著变为显著为负，这表明存在一些影响因素使得双重差分空间杜宾模型的估计结果存在偏误；模型6 的结果表明，实施碳排放权交易同样可以降低地区工业碳锁定程度；从SDID 的回归结果可以看出，其基本印证了表3 双向固定效应DID 的结果，故表明回归估计稳健。

表6 双重差分空间计量模型的稳健性检验

表6（续）

5 结果讨论与启示

以上结果已经表明，实施碳排放权交易不仅可以减轻本地区工业碳锁定程度，还能一定程度上减轻其邻近地区工业碳锁定程度，我国工业碳锁定存在明显空间溢出效应。其背后的机理是，实行该机制能够增强企业自身环保意识与环保创新能力，同时也可间接提升企业投资效率，实质上是增强了碳排放权交易机制倒逼企业从事技术创新的波特效应，从而在真正意义上实现本地区碳锁定程度的降低；未实施碳排放权交易机制地区的企业会产生空间自选择效应，不同地理邻近未实施碳排放权交易机制的地区会参与逐底竞争的环境规制互动，随着这些未实施该机制地区的环境规制水平的不断提高，企业的生产经营成本也进一步加大。由于这些地区企业通过创新带来的成本减少量无法弥补环境规制水平提高所带来的企业成本增加量，因此，一些本可以通过创新降低环境治理成本的企业最终选择迁移到实施碳排放权交易机制的地区，使得未实施碳排放权交易地区工业碳锁定程度有所减轻，其实质是削弱了环境规制倒逼企业从事技术创新的波特效应［21］。

基于文中的研究结果，提出以下建议：（1）碳排放权交易能够有效减轻地区工业碳锁定程度，故政府应全面有序推动全国统一碳排放权交易市场的建设，建立高效运行的碳市场。（2）碳排放权交易在有效减轻邻近地区工业碳锁定程度的同时，也带来了其邻近地区企业空间自选择效应，一些企业会因无力承受过高的环境规制成本而选择迁移，因此，地方政府应该加强互动，平衡各地区之间的环境规制水平，环境规制水平不一定越严格就越有效，要松弛有度，促进本地区企业的健康发展。（3）碳排放权交易能够间接增强企业的低碳环保意识，政府应加强碳解锁技术创新的政策引导，辅助企业进行低碳技术创新的开发与应用。