碳排放和经济增长关系的实证研究

陈泽佳，叶育甫，吴 凯

（云南师范大学 经济与管理学院，云南 昆明 650500）

改革开放以后，中国经济迅猛发展，成为当前世界第二大经济体，国民生产总值达100万亿元。然而，经济快速增长的同时，环境却没有得到很好的保护。二氧化碳、二氧化硫和臭氧等温室气体的过量排放，导致温度逐年上升。［1］为此，我国许多学者开始针对我国（或地区）的碳排放量进行研究，探究其与经济间的关系。

一、文献综述

国外学者Hamit-Haggar、Shahbaz、Ozturk利用面板数据分别对加拿大、巴基斯坦和土耳其等国家的碳排放和经济增长之间的关系进行研究，因各个国家的资源禀赋、经济发展水平各不相同，得出的结论也不相同。［2-4］朱欢、郑洁、赵秋运通过对全球67个样本进行实证研究，发现碳排放与经济增长间存在着倒U型的关系。［5］郭然然，陈诗一在对碳排放与经济增长关系的研究中，采用了柯布道格拉斯函数作为实证模型，该函数模型越来越受到学者们的青睐。［6］姜博、马胜利对东北三省进行数据分析，得出经济增长对碳排放有正向影响，但不及产业结构和能源消费对其的影响大。［7］赵明轩、吕连宏、张保留等通过实证分析得出西部地区、中部地区和东北地区二氧化碳的排放量和经济发展水平存在双向因果关系且也存在双向正向冲击。［8］王菲、杨雪、田阳等通过研究发现我国某些地区二氧化碳和人均GDP的关系符合EKC假说中倒U型曲线。［9］李伟舵认为随着出口水平的增加，污染程度会降低。［10］施锦芳指出就目前的经济水平来说，中国在“一带一路”的倡议中，出口能够抑制碳排放的增加。［11］陈曦认为我国现在的国际贸易对碳排放有着积极的抑制作用，但其贡献作用却在不断下降［12］。

二、实证分析

（一）数据变量说明与模型构建

采用柯布—道格拉斯生产函数作为计量模型，该模型为：

其中Y为产出，用国民生产总值（GDP）表示；K为投资投入量，用各省全社会固定投资额表示；L为劳动投入量，用各省年末在职员工表示；C为二氧化碳排放量，二氧化碳排放量参照联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的国家温室气体清单中二氧化碳排放量的计算方法准则测算得出。Trade为国际贸易的进出口量。本文构建的回归方程为：

1.数据来源

本文数据来源于《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》，由于有些数据缺失，选取2004—2019年的相关数据。地区生产总值以2004年为基期，剔除了价格因素。根据相关文献，本文的能源选择为原碳、原油以及天然气，由于电力属于二次能源，它的碳排放系数为0，故不参与计算。

2.二氧化碳排放量的测算

二氧化碳排放量的测算是基于各种燃料品种的单位发热量、含碳量，以及燃烧各种燃料的平均氧化率，此外还扣除燃料在燃烧过程中的固碳量。省级温室气体清单编制指南提出计算公式为：

二氧化碳的排放量 =（燃料消费量（热量单位））×单位热值燃料含碳量 -固碳量）×燃料燃烧过程中的碳氧化率

为了测算方便，本文借鉴联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的计算碳排量的方法来估算测算二氧化碳的排放量，即用各种燃料的消费总量与相对应的碳排放系数相乘再求和，其表达式为：

其中CO2表示各燃料燃烧后的二氧化碳排放总量，Ei表示第i种燃料的消费量，对燃料进行了标准化的处理，换算成标准煤。α2i表示第i种燃料的碳排放系数。

3.二氧化碳排放系数的计算

由《广东省市县温室气体清单编制指南的通知》可知，碳排放量的计算公式为：

其中，α2i就是碳排放系数，i=1,2,3代表三种燃料，44/12为二氧化碳和碳分子量的比例。本文从通过联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）收录的各种燃料CO2排放数据表中找到相关的数据，并将碳排放系数近似为二氧化碳的排放系数，计算的结果如表1所示。

表1 二氧化碳排放系数

最后根据表1和（4）式计算得到二氧化碳的排放量。

根据三种能源的碳排放系数，计算出各省的碳排放量，从折线图（见图1）可以看出，各省的碳排量虽然有个别年份是下降，但是总体上是上升的趋势，并且广东省的碳排量在这几个省份中总是位居第一。

图1 各省碳排放量

为了消除异方差的影响，提高数据的平稳性，对所有变量进行对数处理，且各变量的描述性统计结果如表2所示。

表2 各变量的描述性统计

（二）面板单位根检验

面板单位根检验有两大类，其中LLC检验、Breintung检验适用于“同根”的情形，IPS检验和ADF检验适用于“不同根”的情形。本文基于严谨性，分别采用LLC检验和ADF检验进行检验，根据LLC检验中AIC信息准则确定阶数后再进行ADF检验，结果如表3所示，各变量在一阶差分后是平稳的。接着进行协整检验，通过了Kao、Pedroni协整检验，证明变量间存在着长期稳定关系。

表3 单位根检验结果

（三）回归分析结果

1.环境库兹涅茨曲线基本模型回归结果

环境库兹涅茨曲线是指环境质量会随着人们的收入增加而降低，当经济发展到一定水平后，也就是到达拐点后，环境质量会随着收入水平的上涨而上涨。为了验证环境库兹涅茨假说是否成立，本文将国民生产总值的二次项和一次项作为自变量，碳排放量作为因变量协整检验后回归。用模型（1），模型（2）对方程（1）进行回归，回归结果如表4所示。模型（1）、模型（2）为：

表4 环境库兹涅茨曲线回归结果

模型1中没有采用工具变量，直接用国民生产总值的二次项和一次项和碳排放直接回归，两个自变量没有通过显著性检验，组内R2也只有0.59，拟合效果不佳。模型2采用工具变量，将两个自变量的滞后一期作为当期值工具变量参与回归，实证结果表明两个自变量都通过显著性检验，其中国民生产总值的二次项为负，说明与二氧化碳排放量之间存在着倒U型的关系，环境库兹涅茨假说成立。

2.固定效应模型的回归结果

根据豪斯曼检验，本文选择固定效应模型接着进行回归分析。用模型（3）对回归方程（2）进行回归，模型（4）对回归方程（3）进行了回归，模型（5）为了解决内生问题，将碳排放的滞后一期作为当期值工具变量进行回归。模型（3）、模型（4）、模型（5）回归结果如表5所示。模型（3）、模型（4）、模型（5）为：

表5 固定效应模型回归结果

由模型（3）的实证结果可知，二氧化碳排放量的系数为正，与经济增长呈现正向关系，通过10%的显著性检验，组内R2为0.9804，拟合程度高；模型（4）加了三个控制变量，分别为固定投资量、劳动力投入量和进出口贸易额，二氧化碳排放量的显著性提高，达到了5%的显著性水平，而固定投资量和劳动力投入量的显著性分别为1%和10%，系数皆为正，说明这三者对经济增长皆有正向的促进作用。模型（5）使用了滞后一期的自变量作为工具变量，由回归结果可知，各变量系数都是正显著的。由各变量系数的大小可知，劳动力对经济增长贡献最大，其次为二氧化碳排放量，说明福建省、广东省、广西省、海南省、云南省的经济增长比较依赖于劳动要素的投入，且经济在高速增长的同时会对环境造成一定的压力。

（四）稳健性检验

上述实证结果表明二氧化碳排放量与经济增长间存在着正向关系。为了检验实证结果的稳定性，本文采用更换因变量的方法，用各省的人均GDP来代替国民生产总值后重新进行回归分析，其稳健性检验的结果如表6所示。模型（3）、（5）的系数的正负没有发生改变，说明模型是稳健的。

表6 稳健回归结果

三、结论与建议

（一）结论

本文对福建省、广东省、广西省、海南省、云南省的数据进行分析处理，结合柯布道格拉斯的生产函数进行拟合，实证结果显示二氧化碳的排放量、资本投入以及劳动力投入对经济的增长均有正向促进作用且都有显著性影响，其中二氧化碳的排放量产出弹性为0.4819，资本投入的产出弹性为0.4705，劳动力的产出弹性为0.8250。国民生产总值二次项系数为 -9.7142，一次项系数为17.7861，根据数学计算公式，推导出拐点为0.9561，说明环境库兹涅茨假说成立，环境污染问题会随着经济增长可能带来的环境规制或者低碳经济而逐步得到解决。

（二）建议

由这些边境省份的数据可知，二氧化碳的排放量逐年上升，经济总量也随之增长，说明碳排放对经济增长存在促进作用。但是我们不能长期依靠以破坏环境为代价来促进经济增长。我们应努力在保持产出的同时减少二氧化碳的排放。可以依托劳动力的各种优势和资本的投入，推动科技的研发和创新，在低碳环保的同时，保持经济增长。基于此，本文提出以下四点建议：

第一，提高能源的利用率与清洁能源的使用率。政府应加强管控高排放低产能的企业，对那些能源效率较高的企业给予一定的优惠政策或补贴，投资研发以及推广能够提高能源效率的技术和设备。同时提倡使用清洁能源，例如水能、风能等，降低单位产值的碳排放量，打造环境友好型、资源友好型社会。

第二，提高公民的环境保护意识，让每个人都参与到低碳经济的行动中来。在城市中，提倡由公共交通代替私家车出行，垃圾分类，不随意排放或者丢弃有害垃圾；在农村中，禁止随意焚烧秸秆，由政府统一处理生成沼气或者乙醇等清洁能源，合理规划和优化农业生态结构，推动高生产值的现代生态农业，协调农林牧渔业的协调发展。

第三，优化产业和能源消费结构。政府要逐步淘汰落后产能的企业，重新调整并优化主导经济增长行业内部的耗能方式。政府通过大力建设电网、轨道交通等基础设施，以此来加强对电力的使用。在加快电能使用的进程中，也要发展用生物质能、太阳能等再生能源发电，逐步减弱煤炭发电和对化石能源的依赖。除此之外，还要大力宣传和推广低碳消费，提高生态系统的碳汇能力等等。

第四，制定合理的奖惩制度。让企业的二氧化碳、二氧化硫等气体的排放量及相关信息公开，政府加大对企业的监督力度，让改善环境的责任落实到每个企业、每个人身上，对符合达到排放标准企业进行奖励，对没达标的企业进行惩罚。