碳排放效率的库兹涅茨曲线及双收敛假说的检验

魏 梅，尹艳冰

(天津工业大学经济学院，天津 300387)

碳排放效率的库兹涅茨曲线及双收敛假说的检验

魏 梅，尹艳冰

(天津工业大学经济学院，天津 300387)

基于动态方向性距离函数对1980—2008年我国各地区碳排放效率进行了估算，发现考虑污染遗留问题的碳排放效率不同于传统的碳排放效率。在此基础上，利用动态面板协整方法研究有关碳排放效率的环境库兹涅茨曲线问题。结果表明:样本期内，我国碳排放效率有了改善;我国存在二氧化碳排放效率的环境库兹涅茨曲线;各地区不存在碳排放效率的双收敛现象。

碳排放效率;环境库兹涅茨曲线;双收敛

随着环境污染的日益严重，环境和经济增长的关系问题引起人们的广泛注意。我国承诺要实现到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40% ～45%的减排目标。在这样的背景下，越来越多的学者开始关注经济增长同碳排放之间的关系问题。

随着经济发展和资源环境的日益稀缺，提高碳排放效率问题成为解决经济增长中可持续发展的关键问题。如何估算碳排放效率?我国是否存在二氧化碳排放效率的环境库兹涅茨曲线?如果存在，又意味着什么?人均收入的收敛同环境效率的收敛之间到底有怎样的关系?本文针对我国二氧化碳排放效率同经济增长之间的关系问题进行研究，并拟对以上问题进行回答。

一、文献综述

国外大量学者(如 Agras和 Chapman［1］，Friedl和 Gtzner［2］)研究了二氧化碳的环境库兹涅茨曲线(CKC)。有的学者认为存在CKC曲线，有的学者认为实际经济发展中不存在这一曲线。国内学者对二氧化碳排放与经济增长关系的研究不多。付加峰等［3］、林伯强等［4］都认为我国经济发展存在CKC曲线。许广月［5］则认为我国东部和中部地区存在人均碳排放的环境库兹涅茨曲线，但是西部地区不存在该曲线。鲜见有学者研究区域碳排放效率的环境库兹涅茨曲线问题。

齐绍洲等［6］研究了能源效率的收敛性，对于二氧化碳排放的收敛性研究目前还比较少。王群伟［7］构建了碳排放收敛模型，研究了我国1996—2007年的人均二氧化碳绩效的敛散性。魏梅等［8］分析了我国各地区的碳排放效率，并对其短期收敛性进行了检验。对于长期内二氧化碳排放效率是否存在收敛性，文中并没有给出验证。

只有少数学者将收入的收敛性和环境的收敛性结合到一起来考察，研究环境污染的敛散性。如果经济增长被证明是收敛的，根据EKC曲线，随着经济的增长，环境质量先降低再提高，那么环境质量必然也存在收敛性，Bimonte和Punzo［9］将这一现象称为双收敛假说(DCH)。目前，还未有国内学者研究二氧化碳排放的双收敛问题。

二、模型和数据说明

(一)基本模型

传统的DEA模型在构造最佳边界时一般采用径向的效率估计方法和截面数据，并未考虑两个连续的截面之间可能存在的遗留问题。每一期只研究了当期的投入和产出效率问题，而两个时期之间的联系却并未考虑。在实际生活中，一个长期的计划和投资不能在短期内就看出效果，本期的节能减排行为或者污染行为会影响下期的碳排放绩效。对于改善环境所作的努力并不能立即见效，环境的污染具有持续性，因此单期的最优化模型在这种情况下就不能奏效了。径向的效率测算通常假定投入或产出同比例变化，只给出一致的投入或产出要素效率，如果存在投入过多或产出不足，即存在投入或产出非零松弛时，径向效率测算通常会高估评价对象的效率。

为了解决上述问题，受Kaoru等［10］的启发，笔者将传统模型扩展为动态模型并且考虑非径向、非角度的基于松弛的方向性距离函数(DSBM)。作为动态模型，可以比较一个较长时期的效率。在本文中，我们把每一个省区作为一个生产决策单位来构造每一个时期全国的生产最佳实践边界。首先构造一个既包含合意产出，又包含非合意产出的生产可能性集。假定某地区使用了N种投入x=(x1，…，xN)来生产M种合意性的产出y=(y1，…，yM)，以及L种非合意产出c=(c1，…，cl)。则生产可行集Q可以被表示为

Q具有闭合、有界和凸性的特征，即有限的投入不可能有无限的产出。另外，投入和合意性的投入是可以自由处置或者强可处置的(strong/free disposable)。即若(x，y，c)Q 且(x′)≥(x)那么(x′，y，x)Q。有的学者(如Färe et al．，1994)假定非合意性的产出是弱可处置(weakly disposable)的、符合零结合性。这表明在生产活动中期望产出伴随着非期望产出，只有停止一切活动才能避免二氧化碳的产出。可用公式表示为

则考虑非合意产出的不变规模报酬动态SBM(DSBM)方向距离函数可以被定义为:

其中t表示时期，λ=(λ1，…，λk)是k维密度变量矩阵。(gx，gy，gc)分别表示投入、合意性产出和非合意性产出的方向向量，它们的取值为正。(s-，s+，s#)分别为投入合意性产出和非合意性产出松弛的向量，其值都大于零时，表示实际的投入过度使用和合意产出生产不足及污染过度排放。如果S(·)=0，则这个决策点是有效的，不存在投入过多、污染过度排放和合意性产出生产不足，反之则无效，其值越大表示效率水平越低。式(4)右边第4个等式是严格的并保证了t期和t+1期行为之间的联系。

Chambers等人认为t期到t+1期之间的Luenberger碳生产率指标可表示为:

Luenberger碳生产率指标的获取需要4个方向性距离函数，其中两个线性规划式是求解当期的方向性距离函数(即当期的技术和当期的投入产出值)，另外两个线性规划是求解混合方向性距离函数(即当期的技术和下一期的投入产出值)。LTFP大于(小于)0表明生产率增长(下降)。

(二)数据说明

本文的基础数据样本为1979—2008年各省区的GRP、资本存量以及就业人员数。全部数据来自于《中国劳动统计年鉴》相应年份、《中国统计年鉴》相应年份、历年人口普查资料、《新中国五十年统计资料汇编》和各省区的统计年鉴①。由于数据不足，本文的样本只包括除海南和西藏外的28个省(市、区)，重庆和四川的数据合并，数据采用1995年的不变价进行核算。用就业人员来衡量劳动力的指标，采用“永续盘存法”来得到资本存量数据，其主要数据直接来源于张军等［11］的研究结果，并将其更新到2008年。笔者利用陈诗一［12］的方法估算各省区CO2排放数据。

三、实证及结果分析

(一)碳排放效率的环境库兹涅茨曲线

表1 面板单位根检验

这里选择每一个被评价省份各变量的观测值作为方向向量以便将投入和产出的松弛量标准化，从而得到环境效率的值以便计算SBM方向性距离函数。根据式(4)，可以得到1979—2008年各地区的碳排放效率水平。参考国内外学者研究环境库兹涅茨曲线的实证模型，本文设定碳排放效率的环境库兹涅茨曲线的对数线性模型为:

其中，i=1，2，3，……，28，t为时期，lncit和lnyit分别表示 i省区第 t年的碳排放效率指数和人均 GDP 的对数值。αit为常数项，β1i和 β2i分别表示 lnyit和(lny)2的估计系数，εit为误差项。

本文采用1980—2008年面板数据来衡量碳排放效率的库兹涅茨曲线。为了避免伪回归，首先对数据进行面板单位根检验。为了保证稳健性，这里采取了LL检验、IPS检验、Fisher-ADF和Fisher-PP检验对数据进行含有常数项的单位根检验(见表1)。检验结果表明，各个时间序列结果均为一阶单整过程，符合面板数据协整的检验前提。

表2 协整检验及DOLS、OLS估计结果

本文应用Pedroni［13］的异质面板协整检验方法和Kao［14］的方法考察碳排放效率和人均GDP的均衡关系，检验结果见表2第(1)列。除了Panel-v统计量以外，其他7个统计量都得到了一致的结论，即碳排放效率和人均GDP及其平方之间存在着显著的长期均衡关系。

面板协整关系只能检验长期联系是否存在，并不对协整关系做具体估计。用传统OLS方法估计在小样本情况下会由于回归变量的内生性和序列相关出现非标准的分布和偏误，采用组间的DOLS估计量，组间估计的备择假设个体斜率不一定是相同的，在实践应用中，这种假设更加贴近现实。DOLS方法的优点是克服了可能存在的序列相关以及回归变量的内生性问题。为此，本文采用这一方法来估计碳排放效率同人均GDP之间的长期关系，见表2。

从估计结果可以看出，人均收入的一次项系数为正，二次项系数为负并且在5%的水平上显著。说明随着人均收入的增长，中国的二氧化碳排放效率先降后升存在拐点，具有倒U型曲线特征，符合环境库兹涅茨曲线假说，即CKC曲线存在。根据式(6)，计算碳排放效率的环境库兹涅茨曲线公式为

其中，θ为拐点处的人均GDP。根据表2的结果及式(7)，可以得到拐点处的人均GDP为41 183．79。

(二)双收敛假说的检验

如果我国地区人均收入收敛，由于CKC曲线存在，会导致环境质量在长期内也会出现收敛性(双收敛)。有大量的研究表明我国的区域经济增长存在收敛性(蔡昉和都阳［15］，沈坤荣和马俊［16］)。根据式(5)估算出Luenberger碳生产率指数。为了验证我国碳排放效率的敛散性及双收敛假说，参考Barro1992年检验收敛的方法，本文采用如下绝对β收敛检验模型

其中，lnltfpi，t+1为 i地区 t到 t+1 期的 Luenberger碳生产率指数的对数值②，δ 为常数项，lnci，t含义如前，μi，t为随机扰动项，γ为基期碳排放效率lnci，t的系数。根据本文中对碳排放效率和碳生产率指标的设定，若γ为正，则表明各地区二氧化碳的排放效率与其初始水平成反向关系，存在收敛性，反之则不存在收敛性③。

本文利用1980—2008年面板数据对lnltfp进行平稳性检验和协整检验的结果分别见表1和表2。单位根检验表明lnltfp平稳，不存在单位根。Pedroni和Kao的方法都表明二者存在协整关系。结合lnc的单位根检验结果，出于稳健性的考虑，这里采用DOLS和OLS两种方法来对式(8)进行估计。表2第(2)列为采用DOLS方法的估计结果，第(3)列为采用OLS方法估计的结果。这两种方法的结果都表明我国各地区不存在碳排放效率绝对β收敛现象。这也说明了我国不存在碳排放效率的双收敛现象。大多数学者在研究我国地区差距时认为我国区域人均收入存在条件收敛，认为绝对收敛性存在的文献极少。收入不存在绝对收敛，那么碳排放效率的绝对收敛就不会必然存在。当然，对于这一问题尚需更加深入的研究。这也说明，要想缩小各地区的碳排放效率差距还有很长的路要走，不能仅仅依赖收入的增长来带动人们对环境保护的需求。要提高碳排放效率、提高环境质量，还需要改善环境保护制度，激发公众的环境保护意识，促进先进环保技术的扩散。

四、结论及政策建议

为促进经济转型和发展方式转变，节能减排已经成为各国未来可持续发展的必由之路。然而，节能减排必然会占用正常生产的有限资源。二氧化碳的排放效率将成为一个地区未来经济发展水平的一个重要指标。本文利用能够考虑污染遗留问题的碳排放效率的动态SBM模型，对我国28个省区1980—2008年的碳排放效率及Luenberger碳生产率指数进行了估算，以验证我国碳排放效率的环境库兹涅茨曲线及双收敛假说。

本文利用动态面板协整分析方法对我国CKC曲线进行了估计和检验。结果表明我国存在二氧化碳排放效率的环境库兹涅茨曲线，验证了“环境库兹涅茨曲线”假说。说明我国地区的经济发展同环境改善之间存在着一定的良性互动的关系。但是也应当注意到CKC曲线只是一种经验数据的描述，大家不能期待经济的增长会自动使得环境质量得到提高。这只能够说明随着经济增长的持续，人们的生活水平得到提高以后开始追求更高的生活质量，对自身居住的环境的要求也越来越高。想要改善环境质量，减少污染的排放，还需要做大量细致的工作，需要完善环境保护制度、增强环保意识并落实到行动上来。

我国各地区之间并不存在碳排放效率的收敛现象，双收敛假说不存在。要缩小地区碳排放效率差距，需要限制地区高能耗产业的发展，促进节能减排技术的进步，以提高碳排放效率作为目标，利用有限的资源实现更大的发展。由于经济增长方式的路径依赖，碳排放效率越高的地区碳生产率越高，反之则越低。要提高我国的碳排放效率的总体水平，当务之急是积极转变经济发展方式、调整产业结构、提高环境保护的技术水平。

［1］AGRAS J，CHAPMAN D A．Dynamic Approach to the Environmental Kuznets Curve Hypothesis［J］．Ecological Economics，1999，28(2):43-78．

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［3］付加锋，高庆元，师华定．基于生产与消费视角的CO2环境库兹涅茨曲线的实证研究［J］．气候变化研究进展，2008(6):14-22．

［4］林伯强，蒋竺均．中国二氧化碳的环境库兹涅茨曲线预测及影响因素分析［J］．管理世界，2009(4):27-36．

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［16］沈坤荣，马俊．中国经济增长的‘俱乐部收敛’特征及其成因研究［J］．经济研究，2002(1):2-15．

The Kuznets Curve of Carbon Emission Efficiency and the Testing on the Double Convergence Hypothesis

WEI Mei，YIN Yan-bing

(School of Economics，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China)

The carbon emission efficiency during 1980—2008 in various regions in China is estimated based on the dynamic directional distance function，which shows that the carbon emission efficiency viewed from pollution hangover problem differs from that of traditional means．So this paper applies DSBM model in the investigation of the Environmental Kuznets Curve of carbon emission efficiency and finds that during the sample period in China，the carbon emission efficiency has been improved in past years，there is Environmental Kuznets Curve of CO2emission efficiency，and no double convergence can be detected．

carbon emission efficiency;Environmental Kuznets Curve;double convergence hypothesis

F 019，X 32

A

1004-1710(2012)01-0114-05

2011-04-13

天津市哲学社会科学研究规划项目(TJJL10-285);天津市艺术科学规划项目(D10006);兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(11LZUJBWIY093)

魏梅(1981-)，女，新疆伊犁人，天津工业大学经济学院讲师，博士，主要从事区域经济学研究。

［责任编辑靳香玲］