黄河流域经济增长中的碳排放尾效分析

江永红，朱玉玉

（安徽大学 经济学院，合肥 230601）

气候变暖给全球各区域和整个气候系统带来许多前所未有的变化，给人类的经济社会生活带来巨大影响，已成为需要世界各国共同克服的难题。在此背景下，中国积极承担大国责任，先后在哥本哈根、巴黎等国际气候会议上，作出碳减排承诺。2020年9月习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上明确提出我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。黄河流域横贯东、中、西三大地区，是我国重要的粮食主产区以及煤炭、石油等能源资源的重要生产地，同时更是我国生态环境较为脆弱的地区之一。目前黄河流域内经济发展与碳减排矛盾较为突出。近年来，黄河流域经济发展较为迅速，地区生产总值由2005年的5.1万亿元增长至2018年的23.7万亿元，伴随而来的却是过度的能源资源消耗以及大量的二氧化碳排放，环境污染较为严重，表明黄河流域经济增长很大程度上是以牺牲生态环境为代价的。在“黄河流域生态保护和高质量发展”以及“碳达峰、碳中和”背景下，黄河流域势必要改变能源消费结构，减少二氧化碳排放，碳排放约束将成为制约黄河流域经济增长的重要因素。在此背景下，探究碳排放约束对黄河流域以及沿黄9省(区)经济增长的影响有助于针对性地提出政策建议，助推黄河流域转变经济发展方式，实现高质量发展。

1 文献综述

目前关于经济增长与环境污染的研究较多以环境库兹涅茨（EKC）曲线理论为基础。Grossman等认为经济发展和环境污染呈“倒 U”型曲线关系[1]。此后，国外学者们的研究也都证实了这一点[2-4]。国内学者如吴玉萍等[5]、张红凤等[6]的研究也表明环境库兹涅茨曲线同样适用于中国。随着我国二氧化碳污染的加剧，学者们从不同角度聚焦于研究经济增长与碳排放之间的关系。朱欢等指出中国经济发展和碳排放量之间存在倒“U”型曲线关系[7]。但也有学者对此提出质疑，他们从异质性行业角度出发，发现经济发展水平与二氧化碳排放多呈倒“N”型、正“N”型走势，认为尚不存在随着经济发展而碳排放降低的运行机制[8-10]。

此外，学者们也运用脱钩理论从多角度分析经济增长与碳排放之间的关系。例如，从省域角度来看，中国大多数省份的碳排放与经济增长经历了扩张负脱钩、扩张挂钩到弱脱钩的变化历程，且存在显著的区域差异[11]。从行业角度来看，中国农业碳排放在研究期内多处于弱脱钩与强脱钩状态[12]，旅游脱钩指数整体上处于不断波动的状态，且脱钩效应欠佳[13]，而对于化石能源聚集的黄河流域来说，旅游经济发展与碳排放脱钩还存在较大距离[14]。

由以上研究可知，我国经济增长仍以高碳排放为代价，而在“碳达峰、碳中和”目标下，碳排放总量将受到约束，从而影响经济发展。目前学者们较多以环境库兹涅茨曲线以及脱钩理论为基础来定性分析碳排放与经济增长的关系，而定量分析碳排放约束对经济增长影响的研究较少。2001年美国经济学家Romer[15]提出了growth drag概念模型，来探究在资源环境受到约束的情形下，经济增长速度较无资源约束情形下的变化。此后国内外学者运用该模型分析了水资源[16-17]、土地资源[18-19]、能源资源[20-21]对经济增长的影响，但鲜有学者研究经济增长中的碳排放尾效。作为我国著名的能源流域，在碳达峰目标下，黄河流域碳排放将会受到限制，从而影响黄河流域经济发展。那么碳排放约束将对其经济增长产生怎样的影响以及影响有多大？这是一个值得探讨的论题。因此本文将在前人研究基础上，构建黄河流域经济增长中的碳排放尾效模型，来量化分析黄河流经济增长中的碳排放约束。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 黄河流域碳排放总量估算方法

目前，学者们较常采用2006年联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）提供的参考方法，利用能源消费量来估算各地区二氧化碳的排放量。但由于能源种类繁多和统计数据的不连续性不完整性，本文参考郑德帅等[22]做法，利用黄河流域9省(区)能源消费总量数据（单位为万吨标准煤）与每吨标准煤碳排放系数的乘积来估算沿黄9省(区)2005～2018年间二氧化碳的排放量。具体公式如下:

其中O2为碳排放总量，为Eit地区第t年的能源消费总量，C为碳排放系数，参考前人做法，取值为2.499[22]。

2.1.2 黄河流域经济增长中的碳排放尾效模型

本文在唐建荣等[23]、高赢等[24]研究基础上，将用能源消费总量估算的碳排放量纳入柯布-道格拉斯生产函数中，并放松“规模报酬不变”的原假设，构建黄河流域经济增长中的碳排放尾效模型。模型构建如下：

同Solow模型一样，Y为产出，K为资本投入，C为碳排放，A为“知识”或“劳动的有效性”；L为劳动投入；A(t)L(t)以乘积的方式表示有效劳动；α、γ分别表示资本、碳排放的产出弹性，β表示有效劳动的产出弹性。

本文参考唐建荣等[23]、高赢等[24]等做法，认为由于能源资源的稀缺性和不可再生性，碳排放总量最终会是下降的，故在碳排放受到约束的情形下，假设，，其中，b＞0表示碳排放量增长率；在无碳排放量限制时，假设能源消费以及碳排放同人口同步增长，即其中n为劳动投入增长率。在此基础上，参考刘耀彬等[25]推导方法，可得碳排放对黄河流域经济增长的约束效应模型：

DragY表示经济增长中的碳排放尾效，n、b、γ、α与上文保持一致。对于n与b可以用年均增长率公式来计算。

2.2 数据来源与指标选取

基于数据的完整性和可得性，本文研究期选为2005～2018年。数据来源于2006～2019年《中国统计年鉴》、黄河流域9省（区）的统计年鉴。采用9省（区）地区生产总值（亿元）、全社会从业人员数量（万人），全社会固定资产投资（亿元）、碳排放总量（万吨）数据来表示产出、劳动投入、资本投入以及碳排放量。需要说明的是，为了消除价格因素的影响，以2000年为基期对地区生产总值数据进行平减；由于资本投入为存量，且存量尚未官方公布，采用永续盘存法[26]进行估算；碳排放量利用9省（区）能源消费总量（万吨标准煤）乘以碳排放系数得到，其中对于9省（区）部分能源消费总量缺失数据，利用能源消费增长率进行补齐。

3 实证分析

3.1 黄河流域碳排放总量分析

本文利用黄河流域9省(区)能源消费总量数据（单位万吨标准煤）以及每吨标准煤碳排放系数2.499估算沿黄9省（区）2005～2018年碳排放总量。根据估算结果可知黄河流域碳排放总量尚未达到峰值，这一结果也较为吻合杜海波等[27]的研究。近年来，黄河流域得到了快速发展，地区生产总值由2005年的5.1万亿元增长至2018年的23.7万亿元，年均增长速度超过12%，经济快速增长成为各省（区）碳排放量增加的主要驱动因素[28]。黄河流域资源禀赋以及重工业化特征使其在经济发展过程中大量投入能源资源。如图1所示，2005～2018年间黄河流域碳排放总量呈不断上升趋势，但值得庆幸的是，由于黄河流域在经济发展过程中兼顾生态保护重任，碳排放增长速率整体上呈波动下降态势。

图1 黄河流域碳排放总量及增速

从黄河流域内部来看，研究期间9省（区）的二氧化碳排放总量呈波动上升态势，且无明显的拐点和峰值，说明在研究期间，沿黄9省（区）均未达到“碳达峰”（图2）。2005～2018年山东省碳排放量一直位居黄河流域碳排放量首位，远远高于碳排放量第2的河南省，这一结果较为吻合山东省2018年碳排放量位于全国前10位的事实 ，也从侧面反应出本文估算方法具的可行性。除此之外，2018年碳排放量位于3亿～6亿吨有河南、山西、内蒙古、四川、陕西5省（区），其余3省（区）的碳排放量在研究期间相对较少，还不足2亿吨。总体来看，黄河流域碳排放量与经济发展正相关，碳排量较大的省（区）主要位于黄河的中下游地区。

图2 黄河流域9省（区）碳排放总量

3.2 黄河流域经济增长中的碳排放尾效分析

根据碳排放估算公式，得到黄河流域碳排放总量数据，将其纳入经济增长中的碳排放尾效模型，便可得黄河流域2005～2018年经济增长中的碳排放尾效约束效应。由表1可知，α、β、γ之和大于1，说明在研究期间黄河流域经济增长是规模报酬递增的。表示碳排放量对黄河流域经济增长的约束效应，其值为3.25%，表明在研究期间若对黄河流域实行严格的碳排放限制措施，将会使该流域经济增速较无碳排放约束的情形下平均每年降低3.25个百分点。与全国特别是长江经济带相比，黄河流域产业结构层次较低，生产方式较为粗放，能源利用效率低下，同时又是我国著名的能源资源主产地，尤其是“几字湾区”更是化石能源的聚集地，丰富的能源资源决定了其工业内部多为高耗能、耗水等重化工业，研究期间仍处于高能源消耗、高碳排放与经济发展并存阶段。若是在现阶段对其实行严格的碳排放管控措施，关闭高耗能重化工业，不仅不能促进经济发展，反而会影响社会经济的正常运转。为此黄河流域应通过产业升级，推动重化工业绿色、可持续发展，从而实现经济增长与环境保护的协调发展，使黄河流域早日走上绿色、低碳发展之路。

表1 黄河流域经济增长中的碳排放尾效

3.2.1 黄河流域经济增长中的碳排放尾效时间演变趋势分析

在假定其他变量不变的前提下，通过计算劳动与碳排放的逐年增长率，便可得到黄河流域经济增长中的碳排放尾效时间演变趋势。由图3可知，由于劳动增长率与碳排放增长率呈不断下降趋势，2006～2018年间碳排放对黄河流域经济增长的约束效应总体是下降的。2005～2018年间黄河流域劳动增长率变化浮动较小，且出现了下降趋势。这与黄河流域经济发展较为落后有关。研究期间，中上游7省（区）发展较为不平衡不充分，大量劳动力流入经济发展较好地区尤其是东南沿海地区。从碳排放总量增长率来看，2006年黄河流域碳排放增长率为12.19%，而2018年这一指标仅为4.25%，碳排放总量较2006年有了大幅的下降。近年来，中国积极承担大国责任，在2009年哥本哈根会议与2015年巴黎气候大会等国际会议上作出碳减排承诺，在此影响下，黄河流域在碳减排方面作出了很大的努力，转变了经济发展方式，从而碳排放对该区域经济增长的约束效应在不断减小。

图3 碳排放尾效的时间演变趋势

3.2.2 沿黄9省（区）碳排放尾效的空间分布特征分析

目前黄河流域发展较为不平衡不充分，各地区产业结构、能源禀赋也存在巨大不同，利用黄河流域9省（区）2005～2018年数据以及经济增长中碳排放尾效模型，能够定量分析碳排放对黄河流域经济增长约束效应的空间分布特征，结果如表2所示。其中各地区资本与碳排放产出弹性均通过了5%水平下的显著性检验，说明实证结果较为可靠。

近年来西部大开发以及中部崛起政策着实促进了黄河流域经济发展，但也造成该地区经济增长对资本投入的强依赖。整体上来看，黄河流域的资本产出弹性较大，其中山东、河南两地经济发展对资本投入的依赖大于其余7省（区）。从碳排放产出弹性来看，由于黄河流域煤炭、石油、天然气等资源较为丰富，产业发展多以重化工业为主，消耗了大量的能源资源，从而碳排放量较高，研究期间黄河流域9省（区）的碳排放量都在不断增长，故碳排放产出弹性较大，表明黄河流域经济发展是以生态环境污染为代价。9省（区）中，陕西省碳排放产出弹性较大，其次则是内蒙古自治区。同时参考王家庭[29]的研究，根据经济增长尾效值的大小，将黄河流域9省（区）分为低约束（ DragY＜1%）、高约束型（1%＜DragY＜5%）以及强约束型（DragY＞5%）三种类型。

宁夏、内蒙古、陕西属于强约束类型。研究期间，由于受到碳排放的约束，三地经济增长速度较无碳排放约束的情形下平均每年分别降低了7.03、6.05以及5.37个百分点。2018年宁夏和陕西省第二产业增加值占国内生产总值的比重均超过了40%，内蒙古自治区略小于40%，但三者第二产业增加值中，工业增加值均超过了80%，产业结构严重不合理，且在工业内部，传统产业转型升级较为缓慢，多为采矿业、原材料等高耗能重工业，在经济发展过程中需要大量投入煤、碳、石油等化石能源，故在经济发展过程中排放了大量的二氧化碳，2005～2018年宁夏、内蒙古、陕西三地的碳排量年均速度都超过了6.5%，大于黄河流域平均水平，表明三地在经济发展过程中，工业转型步伐较慢， 目前仍处于经济发展和碳排放的高峰期，若严格限制二氧化碳的排放，将会挫伤宁夏、内蒙古、陕西经济发展的积极性。

其余6省属于高约束地区，其中青海、甘肃、山东经济增长中的约束尾效较大，在3%～5%之间。2005～2018年间，青海、陕西省碳排放量年均增长率大于黄河流域平均水平，经济增长较为依赖于碳排放的投入，虽然两地区与黄河下游的山东省相比，经济总量较低，增长速度缓慢，但由于发展落后且发展方式较为粗放，节能环保技术尚未普及，该地区经济增长是以牺牲生态环境为代价，在碳排放约束下，经济增长受到较高的约束，尾效值分别为3.46%与3.11%。山东省经济增长中的碳排放尾效为3.05%，说明在碳排放受到限制的情形下，山东经济发展年均增长速度将下降3.05个百分点。研究期间，山东能源消费总量以及碳排放消费量位居黄河流域首位，而经济增长中的碳排放约束效应却不是最大的，表明在经济发展过程中若是能妥善利用能源资源，高能源消耗与碳排放并不意味着经济增长的碳排放尾效值就越大。研究期间山东省经济发展较好，积极推动产业转型升级，目前该地区产业信息化以及数字化得到了一定的发展。与此同时该地利用雄厚资金引进绿色节能技术，力图实现清洁生产，走低碳、高效、绿色发展之路。但需要注意的是，目前山东省能源消费总量以及碳排放量还处于居高不下的状态，未来仍要在发展过程加大节能减排力度。

山西、四川、河南三省经济增长中的碳排放约束尾效相对较小，均在3%水平之下，小于黄河流域平均水平。四川是我国人口外流大省，研究期间劳动投入年均增长率不到0.3%，加之经济增长对碳排放的依赖性较小，故碳排放约束效应最小。河南省在经济发展过程中投入了大量的资本，替代了能源资源对经济增长的作用，且在2005～2018年间河南省碳排放总量增速较其余8省（区）较为缓慢，说明在此期间河南省已针对经济发展粗放、能源效用利用不高以及产业结构不合理等问题进行了调整，逐步促进经济高质量发展。山西省碳排放尾效相对较高，丰富的煤炭资源决定其在工业发展过程中的过度能源消耗以及高碳排放，加之近年来经济发展较快，劳动人口增长较快，从而增加了对能源资源的需求，故碳排放对其经济增长的约束效应较大。

碳排放对9省（区）经济增长的约束效应较为显著，且存在明显的地域差异。从碳排放约束类型的空间分布来看，经济增长中的碳排放尾效值较大的省（区）主要分布在黄河流域中上游，而四川省、中下游的河南以及山东等省在经济发展过程中受到的约束效应较小。黄河流域中上游省（区）经济总量较小，发展缓慢，尚未能力与条件去借鉴上海、北京等城市的清洁发展模式，而四川、河南、山东三省由于经济发展相对较好，已经具备资金、技术等条件去提升能源利用效率，促进经济增长方式由粗放低效向集约高效转变，从而呈现出碳排放尾效值较大的省（区）主要位于黄河流域中上游的特征。

4 结论与政策建议

4.1 结论

本文首先利用黄河流域9省（区）2005～2018年能源消费总量数据估算了黄河流域的碳排放总量，在此基础上构建经济增长中的碳排放尾效模型，来分析在低碳、绿色发展背景之下，碳排放约束对黄河流域经济增长的影响，从而根据研究结果针对性地提出政策建议，促进黄河流域碳排放早日达到峰值，从而向“碳中和”目标迈进，推动黄河流域生态保护和高质量发展。本文研究结果如下：

①研究期间黄河流域尚未达到“碳达峰”状态。2005～2018年黄河流域碳排放总量不断上升，但增长速率在不断下降，表明黄河流域目前已经致力于走低碳、绿色发展之路。从空间角度来看，沿黄9省（区）碳排放总量均呈上升趋势，其中山东省碳排放总量最高、河南省次之，总体来看，碳排放量较高的地区主要分布在黄河中下游地区，呈现出与经济发展正相关的态势。

②2005～2018年黄河流域经济增长中的碳排放尾效值为3.25%，表明在碳排放受到限制的情况下，黄河流域经济增长速度较无碳排放约束的情况下平均每年降低了3.25个百分点。从时间演变趋势来看，得益于产业结构调整、能源利用效率提升以及人口外流，黄河流域碳排放对经济增长的约束效应呈不断下降趋势。

③黄河流域经济增长中的碳排放尾效存在显著的地域差异。研究期间宁夏、内蒙古、陕西属于强约束地区，青海、甘肃、山西、四川、河南、山东属于高约束地区，其中宁夏经济增长中的碳排放尾效最大，四川省最小。整体上来看，在碳排放受到限制的情况下，沿黄9省（区）经济增长均会受到较大影响，且从空间角度来看，约束效应较强的区域主要位于黄河中上游地区。

4.2 政策建议

为早日促成黄河流域碳排放量达到峰值，破解经济发展与碳减排之间的矛盾，在黄河流域生态保护和经济高质量发展的战略背景下，结合上述研究结果，提出以下政策建议。

①转变经济发展方式，促进经济增长由粗放低效向集约高效转变。研究期间，由于国家政策倾斜，大量资金流入黄河流域，助推该区域经济发展，造成黄河流域以及9省（区）资本产出弹性较大，经济发展方式较为粗放。今后黄河流域应在发展过程中提高技术水平，不断开放创新，将经济增长转移到依靠技术进步上来，走集约化发展道路。

②优化能消费结构，提高清洁能源消费占比，提升能源利用效率。目前黄河流域碳排放产出弹性较高，经济增长较为依赖能源资源的投入。为了在不损害经济发展的条件下，降低碳排放总量，黄河流域应降低能源消费中的化石能源占比，与此同时通过引进绿色生产技术，提高能源利用效率。

③调整产业结构，助推传统产业转型升级。黄河流域当务之急是要大力发展现代服务业，提升第三产业在地区生产总值中的比例。然后是调整第二产业内部结构，降低工业产值占比，针对一些耗能大、产出小的重化工业则可责令其关闭。此外还要延长工业以及制造业价值链，改变以往工业制成品等初级加工模式，走绿色、低碳发展之路。最后在产业发展过程中，促进一二三产业融合发展，借此来弥补三次产业在经济发展过程中的短板，提升黄河流域经济增长韧性。

④注重经济增长与碳减排之间的协调发展，避免“一刀切”政策。目前黄河流域经济增长与碳减排之间的矛盾较为突出。在低碳发展背景下，碳减排政策将会对流域内经济发展造成一定的冲击。故在制定政策时，需注重与地区发展实际相结合，不搞“一刀切”，使碳减排政策符合各省（区）经济发展，避免落入“低碳陷阱”。此外由于流域内部碳排量以及经济增长中的约碳排放束效应存在显著的区域差异，黄河流域可以推进碳排放交易权试点工作，从而优化流域内企业能源消费结构，提高能源利用效率，达到黄河流域碳减排目的。