碳交易试点政策与高耗能制造业碳减排的关系研究*

贾晓霞 张婉丽

一、引言

2011 年，国家发展改革委办公厅印发《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，批准北京、上海等七省市开展碳交易试点工作，标志着我国碳交易进入试点阶段。制造业在我国国民经济中占据着重要的地位，据国家统计局数据显示，2020 年我国制造业能源消费总量占全社会能源消费总量的56.13%。其中五大高耗能行业能源消费量占全社会能源消费总量的44.09%，占制造业能源消费总量的78.55%。因此，作为碳排放的制造主体，高耗能制造业的节能减排已然成为当下一项艰巨的任务，而在“双碳”目标的引导下，碳交易试点政策作为我国环境保护和低碳发展的关键战略部署，作为政府的一种市场激励型环境规制政策，对高耗能制造业的节能减排具有重要的政策干预价值。

已有文献探究了碳交易市场建立前后的碳排放效率评价（王勇和王颖，2019）、碳交易政策对能源利用效率的影响（朱金鹤和孙乐，2022）、试点政策效果的城市异质性（成琼文和杨玉婷，2023）等。在能源消耗增长与碳排放尚未脱钩的当前，有研究发现，高耗能行业多处于产业链上游，其产品作为下游产业的投入要素，对能源消费端的影响具有传导性、交互作用性（姜宛贝等，2020）。换言之，面对国家“3060”战略目标的紧迫挑战，高耗能制造业顺应新常态下供给侧结构性改革不可避免形成了两条主线：高耗能体系的要素调整、上下游业务供给能力匹配。前者在形式与过程上关注低碳转型，针对高耗能制造业在能源消费结构上进行改变，如从化石能源转向绿色能源；后者在内容和质量上强调降碳升级，针对高耗能制造业在能源利用率上进行提升，如降低上下游间的能源浪费。由此，加强对碳交易试点政策与高耗能制造业碳减排关系的探究，与世界范围内正在经历的向可持续发展的第三次能源转型有关。本轮能源转型并非自发性变革，而是一个受控过程，其转型的根本动力不仅是生产力的进步，还是为了解决经济增长与日益恶化的环境、气候和安全问题之间的矛盾（何建坤，2014）。全球化石能源生产与消费区域不均衡现象近年来不断加剧，增加了能源安全保障的难度。尤其是亚太地区，能源消费量占全球的比重从1965 年的12.0%上升到了2019 年的44.1%（British Petroleum，2020）。

随着碳排放权交易体系（ETS）的持续推进，评估ETS 减排效应的文献日渐增多。王文军等（2018）认为减排潜力、碳配额松紧度、经济波动幅度和碳价水平这四个因素会对ETS 减排有效性产生影响。韩庆丰等（2023）将ETS 试点政策划分为五个阶段，立足于工业行业角度发现其在不同阶段碳的减排效果有显著差异。张楠（2023）基于碳交易价格的测算，采用Bai-Perron 方法和R/S 分析方法对碳交易市场的运营和效率进行分析，得出市场运营效率和趋势各不相同的结论。李雪阳和袁小慧（2023）指出低碳行业通过利用绿色清洁能源、提升能源利用效率以实现碳排放系数变化率和绿色增加值系数变化率的提升。

区别于既有研究，本文的边际贡献为：（1）在研究视角方面，目前以高耗能制造业的能耗增长与碳排放之间的脱钩为调整对象已经积累若干成熟的发展模型（Camarero et al.，2013；Mariana，2016）。在该主线上相关研究仍在延续，碳强度诠释得更加细致，高耗能环节的碳足迹考虑得更加全面（Mussini and Grossi，2015）。但如何改主要关注高耗能制造业的直接排放，而直接碳排放并不能覆盖各制造业间上下游关联网络的间接排放（Peters et al.，2011）。这就是该主线上的研究瓶颈，即重视制造业生产侧的低碳转型，但对追踪高耗能制造业从生产侧到消费侧的降碳升级方面力有未逮。（2）不同学者往往高度概括性研究碳交易对企业的影响机制，本文选择碳排量占比超一半的主力军为样本对象，厘清碳排放交易政策对高耗能制造业碳减排的驱动机制及作用路径，不仅有利于揭示高耗能制造业低碳转型和降碳升级的选择倾向，而且对丰富和理解我国能源转型实践中政策干预的驱动力量本身也有贡献。

二、理论分析与假设提出

（一）碳交易政策对高耗能制造业碳减排的影响

碳交易本质上是由政府主导，并结合市场调节效应，对企业碳排放行为进行约束的一种环境规制制度。首先政府设定碳排放总量目标，然后将目标层层分解到不同等级主体。相关主体的碳排放量如果超出限额则需要从政府或市场上购买。当市场上的碳价高于企业的边际减排成本时，企业会选择改善生产设备、工艺、技术等降低碳排放量，将富余的碳排放配额拿到市场上售出获利；当市场上的碳价低于边际碳减排成本时，相关企业可以选择在碳交易市场上买进碳排放配额（黄向岚等，2018）。其中，相关部门对碳配额的管控、分配与限制会对减排效果产生影响，当配额的供给低于需求时，碳交易机制能够促进减排（王文军等，2018），不同碳排放权交易试点的碳减排效果存在差异（王为东等，2020）。

新古典理论认为，由于存在成本效应，环境规制会增加企业的成本，如企业生产过程中购买使用减排设备、员工技能培训、完工后污染物处理、回收利用等，均在一定程度上导致企业绩效的降低和创新能力的削弱。与前者不同的是，波特假说理论认为环境规制会产生“创新补偿”效应，即适当的环境规制可以促使企业进行创新，比如对生产技术进行的创新，更新改进生产设备、生产工艺等。低碳技术创新将会提高企业的碳排放效率，将多余碳配额进行出售，带来增量收益（Romero and Jayme，2012），从而抵消由环境保护间接带来的增量成本，给企业带来更多的利润，如此企业便有更大的意愿和能力加大对研发创新的投入，随着创新投入的增加，企业在生产制造环节的创新能力不断提高，碳减排效率提升的同时，降低了碳强度，形成良性循环。此外，绿色技术创新还能改变以化石能源为依赖的消耗路径（张修凡和范德成，2021），推动绿色低碳制造，实现碳减排。可见碳交易政策通过引导优化资源配置，激发企业的创新动力，推动其实现碳减排的目标（张曦和郭淑芬，2020）。基于此，本文提出以下假设：

H1：碳排放交易制度能够有效降低高耗能制造业碳排放量。

（二） 碳交易政策影响高耗能制造业碳减排的作用路径

作为能源消费大国，长期的三高模式无疑是我国“双碳”道路上的绊脚石，影响着高质量发展目标的实现。以市场手段促减排的碳交易被寄予厚望，朱金鹤和孙乐（2022）认为考虑成本效应和替代效应，碳交易政策中碳配额和碳价格的出现会倒逼高耗能制造业减少对化石能源的需求，转而采用清洁能源或绿色环保原材料进行生产制造，即利用成本效益原则推动高耗能体系要素的调整，促进能源消费结构向清洁能源转变，进而使其碳排放量低于配额，达到环保要求。从消费侧角度看，成琼文和杨玉婷（2023）认为碳交易政策可以促使消费主体转换其能源消费结构，从而实现碳减排。李健旋（2023）提出各国的能源消费结构和经济发展结构，直接关系到各国碳排放数量和排放强度，进而影响着实现碳中和的进程与路径。

除了通过改善能源消费结构降低高耗能制造业碳排放量，碳交易政策还可以通过影响能源利用效率作用于高耗能制造业碳减排。碳交易政策对能源利用效率的促进作用可以归纳为由两个途径实现：（1）激励约束机制。在利润最大化目标激励和碳交易政策带来的碳价约束下，企业会充分利用自身获得的碳排放配额实现降本增效，有利于企业从粗犷型转为集约型（朱金鹤和孙乐，2022）。同时，倒逼企业通过技术创新提升产能，将多余的碳配额出售获利，实现绿色低碳转型，提高能源利用效率。（2）资源优化配置。对于那些污染严重、生产率低的高污染企业来说，其创新补偿效应小于成本效应，导致缺乏创新动力，无法负担配额成本，最终退出市场。资源要素进而流向能源利用效率高、污染小的企业，即优胜劣汰，带动整个行业绿色技术进步和能源利用效率提高（朱金鹤和孙乐，2022）。能源利用效率越高意味着在完成同样产量的条件下，企业可以消耗更少的能源，碳排放量也随之减少。基于此，本文提出以下假设：

H2a：碳排放交易制度通过改善能源消费结构推动高耗能制造业低碳转型，从而实现节能减排。

H2b：碳排放交易制度通过提升能源利用效率推动高耗能制造业降碳升级，从而实现节能减排。

三、研究设计

（一） 模型构建

本文选取2003——2019 年我国30 个省（自治区、直辖市）①30 个省（自治区、直辖市）指我国30 个省级行政区，包括22 个省（河北省、山西省、黑龙江省、吉林省、辽宁省、江苏省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山东省、河南省、湖北省、湖南省、广东省、海南省、四川省、贵州省、云南省、陕西省、甘肃省、青海省）、4 个自治区（内蒙古自治区、广西壮族自治区、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区）和4 个直辖市（北京市、上海市、天津市、重庆市）。（不含西藏自治区和港澳台地区）的面板数据，运用双重差分法（DID）研究碳交易政策的实施对高耗能制造业碳排放的影响及其作用路径。在样本范围内的碳交易政策试点省市共7 个，分别为北京、天津、上海、重庆、湖北、广东、深圳，由于深圳市隶属于广东省，因此将其并入到广东省，即将6 个省市作为实验组，其余24 个省市作为对照组。

由于试点省市在2011 年10 月就被正式批准，因此将2003——2011 年设置为非试点期，2012——2019 年设置为试点期。基于此，本文构建碳排放交易制度对高耗能制造业碳减排影响的实证模型如下：

式中：Yit表示i省份t年的高耗能制造业二氧化碳排放量。didit=timet×treati，其中timet为时间虚拟变量，即2003——2011 年设定为0，2012——2019 年设定为1；treati为省份虚拟变量，即碳排放交易制度试点省市设定为1，非试点省市设定为0；didit代表政策时间与是否为碳排放交易试点省市的交乘项。controlit是控制变量，包括外商投资（FDI）、产业结构（IS）、研发投入（RD）、环境规制（ER）。γt和μi分别为时间和地点固定效应，εit为随机扰动项。

（二） 数据说明

考虑到数据的可得性，本文选取2003——2019 年我国30 个省（自治区、直辖市）（不含西藏自治区和港澳台地区）的面板数据，碳排放数据来源于中国碳排放核算数据库中高耗能制造业企业数据；其他数据来源于国家统计局、《中国统计年鉴》《中国工业经济统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》，受部分年份制造业统计数据缺失的影响，其他数据统计口径统一为国有及规模以上工业企业。虽然具体数据本身绝对值有所扩大，但因为本文控制变量和中介变量均为相对指标，本文认为并不妨碍样本数据之间的可比性和系统观察的探索价值。此外，为排除异常值对实证结果的影响，对数据进行了缩尾处理。

（三）研究变量

1.被解释变量

高耗能制造业二氧化碳排放量（CO2）。高耗能制造业包括：石油、煤炭及其他燃料加工业，化学原料和化学制品制造业，非金属矿物制品业，黑色金属冶炼和压延加工业，有色金属冶炼和压延加工业五个行业。

2.控制变量

（1）外商直接投资（FDI）：作为推动经济增长动力之一的外商投资对环境产生的影响分为两个假说：污染光环假说和污染避难所假说。污染光环假说认为发达国家可以通过传播先进的清洁的生产技术帮助东道国降低碳排放量，提升环保水平。污染避难所假说则认为发达国家为了减少本国的碳排放量，降低环境污染治理成本，将高污染产业转移到发展中国家，对发展中国家的生态环境产生负面影响。因此，FDI可能导致我国环境污染恶化。由于工业层面省市外商直接投资数据的缺失，采用外商直接投资占GDP 比重衡量外商直接投资水平。

（2）产业结构（IS）：作为碳排放量高、污染程度大的产业，工业部门的产业结构不利于节能减排的进程。本文借鉴李治国等（2022）对产业结构的测度方法，采用工业增加值占GDP 的比重衡量产业结构。

（3）研发投入（RD）：研究表明某些技术研发创新在带来经济效益的同时会产生更多的碳排放（Acemoglu et al.，2012），而绿色技术创新却会缓解环境污染（范丹和孙晓婷，2020）。借鉴白雪洁等（2021）对研发投入的测度方法，本文以各省份研究与发展经费支出的对数值衡量各省份研发水平。

（4）环境规制（ER）：考虑到各省市本身存在环境规制差异对碳减排产生的影响，所以引入此控制变量。以各省市工业污染治理完成投资费用占地区生产总值的比重衡量。

3.中介变量

（1）能源消费结构（ECS）：能源消费结构指能源总消费量中各类一次能源、二次能源的构成及其比例关系。考虑到我国煤炭消费占一次性能源消费的比例曾一度高达70%，而非化石能源、天然气等其他可再生能源的消费非常少。这里，用非化石能源消费量占能源消费总量的比重衡量能源消费结构指标。非化石能源消耗占比越大，意味着碳排放越低。

（2）能源利用效率（EE）：能源利用效率指一定量的能源投入所带来的经济产出量，反映单位能源的经济效益产出，这里用单位能源的地区生产总值衡量能源利用效率。

变量含义及描述性统计如表1 所示。

表1 变量及描述性统计

四、实证结果分析

（一） 基准回归结果

如表2 所示，列（1）在未加入控制变量前，30 个省份高耗能制造业碳排放量的核心解释变量did系数均在1%的显著性水平下为负，即碳排放权交易制度的实施降低了试点地区高耗能制造业二氧化碳排放量。加入控制变量后，列（2）结果基本不变，表明结果具有稳健性，碳交易制度可以推动高耗能制造业碳减排，假设1 成立。

表2 基准回归检验

控制变量中，研发投入（RD）的回归系数显著为正，意味着当前在研发投入方面可能没有精准地投入到碳减排中，且研发周期较长，可能存在技术路径依赖，导致绿色技术创新水平提升不明显，反之因为加大对存在技术路径依赖领域的投入，导致从整体结果看，能耗和污染有所增加（白雪洁等，2021）。产业结构（IS）的回归系数显著为正，因为工业本身属于高能耗、高排放行业，作为工业大国，我国工业占比一直比较高，在1%的水平上显著，说明我国当前工业化发展对碳减排有一定的阻碍。外商直接投资（FDI）对二氧化碳排放量（CO2）的回归系数显著为负，说明符合污染避难所假说，即某些国家通过对我国进行投资，将污染程度高的产业转移到我国，导致我国成为其排污、降碳的避难所，阻碍了我国节能减排的进程。环境规制（ER）在10%的水平上显著为负，表示污染治理投资加大有助于降低高耗能制造业二氧化碳排放量。

（二）高耗能制造业碳减排路径检验

表3 为基于能源消费结构的中介机制检验结果。其中列（1）结果显示碳交易政策对能源消费结构的影响显著为负，意味着碳交易政策的实施有利于推动高耗能制造业的能源消费结构向清洁化、绿色化转型。列（2）结果显示能源消费结构对二氧化碳排放量的影响显著为负，表明能源消费结构转型有利于降低高耗能制造业的二氧化碳排放量。综上可知，碳交易政策可以通过推动高耗能制造业的能源消费结构转型促使其实现碳减排。

表3 基于能源消费结构的中介机制检验

表4 为基于能源利用效率的中介机制检验结果。其中列（1）结果显示碳交易政策对能源利用效率的影响显著为正，意味着碳交易政策的实施有助于提高高耗能制造业的能源利用效率，降低能源浪费。列（2）结果显示能源利用效率对二氧化碳排放量的影响显著为负，表明能源利用效率的提升有利于降低高耗能制造业二氧化碳排放量。综上可知，碳交易政策可以通过提升能源利用效率实现减排。

表4 基于能源利用效率的中介机制检验

根据表3、表4 的回归结果可知，碳交易政策通过作用于能源利用效率和能源消费结构这两条路径实现高耗能制造业碳减排，表明假设H2a 和H2b 成立。为了进一步比较上述两条路径在碳交易政策对高耗能制造业碳减排影响的过程中发挥的作用大小，本文结合Sobel 检验法测度了能源利用效率和能源消费结构在中介效应模型中的作用，如表5 所示，结果均显著，表明通过了Sobel 检验，中介效应成立，能源消费结构转型和能源利用效率提升分别发挥了8.96%和58.88% 的作用。参考花冯涛和徐飞（2018）进一步用更加稳健的Bootstrap 法，自主抽样计算置信区间，结果显示置信区间均不包括零，更加说明中介效应成立。这表明我国碳交易政策实现高耗能制造业碳减排的主要动力来自能源利用效率提升，而非能源消费结构转型。

表5 Sobel 检验和Bootstrap 检验

五、稳健性检验

本文从以下三方面进行稳健性检验。第一，用平行趋势检验判断回归结果是否具有可靠性；第二，通过虚构实验组的方法进行安慰剂检验；第三，采用倾向得分匹配——双重差分法（PSM-DID）。

（一）平行趋势检验

在基准回归分析中，本文识别了碳排放交易政策对高耗能制造业二氧化碳排放量的因果效应。但是对一项政策的有效性进行评估的前提是处理组和控制组满足平行趋势假设，即在没有碳交易政策的干预下，被解释变量在处理组和控制组均保持相对稳定的变化趋势，以此才能证明结果的有效性。因此，本文进行了平行趋势检验，图1 为平行趋势检验结果。纵坐标代表政策时间与是否为碳排放交易试点省市的交乘项（time×treat）系数α1。由图1 可知，在碳政策实施之前（time＜2012），系数α1的估计值均不显著（置信区间包含0），说明政策实施之前处理组与控制组碳排放量的变化拥有相同的发展趋势，不存在显著差异。政策实施之后系数α1的估计值显著变大（2012＜time＜2013）且有所保持，存在显著差异，说明碳交易政策推动了高耗能制造业碳减排进程，平行趋势通过。

图1：平行趋势检验

（二）安慰剂检验

为了排除其他因素的干扰，确保回归结果是由于碳交易政策干扰引起的，在30 个省（自治区、直辖市）中随机选取6 个作为伪实验组，其余作为伪对照组重新进行回归，并将该过程重复500 次进行安慰剂检验，绘制出交乘项（time×treat）系数α1的估计分布图。如图2 所示，纵坐标是密度，横坐标表示系数的估计值，黑点代表回归结果，由图可知回归系数都集中在0 附近，说明模型设定并不存在严重的遗漏变量问题（卢盛峰等，2021），即随机抽样后的样本组合对高耗能制造业碳减排没有产生影响，所以基准回归结果是稳健的，排除了未知因素的干扰，通过了安慰剂检验。

图2：安慰剂检验

（三）PSM-DID 检验

碳排放权交易政策试点城市是国家在综合考虑的情况下选择的，且省市间具有一定的客观差异，这就导致在政策实施前样本中的处理组和控制组可能具有较大的个体差异，为了避免出现样本选择偏差，在运用双重差分法之前有必要先对样本进行倾向得分匹配来解决这一问题（卢盛峰等，2021），即用PSM-DID 法进行进一步的稳健性检验。具体可先进行 Logit 回归，将控制变量作为协变量，在政策实施前从控制组中匹配到和处理组二氧化碳排放量有相同趋势的样本。匹配方法分别运用到最近邻匹配、马氏距离匹配和核匹配。然后运用匹配后保留的样本，根据基准模型进行双重差分模型回归。如表6 所示，三种匹配方法中交乘项的回归系数均显著为负。由此可见，本文研究结果具有稳健性。

表6 PSM-DID 检验回归结果

六、结论与建议

本研究基于2003——2019 年我国30 个省（自治区、直辖市）（不含西藏自治区和港澳台地区）的面板数据，运用双重差分模型检验了碳排放权交易试点政策与试点地区高耗能制造业碳减排的关系。研究结果表明，碳排放交易制度有利于降低高耗能制造业二氧化碳排放量，能源消费结构和能源利用效率都是实现碳减排的有效路径，然而能源消费结构发挥了8.96%的作用，效果欠佳，能源利用效率则发挥出了58.88% 的作用，效果显著。鉴于以上研究结论，为不断完善我国碳排放交易制度，促进高耗能制造业降碳升级，本文提出以下建议：第一，坚持和完善碳排放交易细则，以市场机制实现碳排放权供需均衡调节的目的，避免因权责划分不清与部门参与积极性低影响政策实施效果。同时在政策细则中兼顾正向激励与负向激励，既要有违规成本的负向调节，也要有达到减排标准的正向激励。第二，从研究结果来看，碳排放交易制度的实施影响高耗能制造业降碳的途径主要通过降低上下游间的能源浪费，因此，高耗能制造业应紧密追踪从生产侧到消费侧的能源利用效率的提升，以绿色资源组合和绿色能力相连接所释放的价值资源，激活高耗能制造业高端创新资源编排行动。具体可围绕库存、设备、系统互联和排产共享等，鼓励企业搭建全链路、全场景的数据中台。第三，各地方政府不妨考虑设立绿色技术研发创新基金，为高耗能企业绿色技术创新、污染处理工艺优化等提供融资便利与政策支持，促进污染处理投入由末端向前端的转移。