产业集聚是否促进了低碳发展

乜敏　赵洪海

摘要：产业集聚是否促进了低碳发展？基于1990—2010年中国制造业的有关数据构建制造业空间集聚指数（EG），构建产业集聚与碳排放强度的计量经济模型；基于协整理论、误差修正模型和Granger因果关系检验等方法的研究结果表明：产业集聚程度与碳排放强度具有长期稳定的均衡关系，产业集聚程度为碳排放强度的单向格兰杰原因。

关键词：产业集聚；低碳；碳排放强度；Granger因果检验

中图分类号：F127 文献标识码：A 文章编号：1003-3890（2013）06-0070-06

产业集聚现象无论是在发达国家还是发展中国家都普遍存在，产业集聚程度较高的地区，一般都具有较强的发展活力，并对经济发展产生较大的贡献。随着全球经济的发展，温室效应越来越严重，而我国是全球范围内的二氧化碳排放大国。2009年11月26日我国正式宣布关于降低二氧化碳排放目标，计划将于2020年实现碳排放强度即单位国内生产总值的二氧化碳排放量在2005年的基础上降低40%～50%。因此我国在经济发展的过程中承担着较大的节能减排压力，基于此，本文将对产业集聚对碳排放强度的影响进行研究。

一、产业集聚对碳排放强度影响的理论分析

对于产业集聚的研究大约可以追溯到19世纪，马歇尔提出产业集聚理论，将产业集聚定义为产业区，而最早提出集聚经济这一概念则是在韦伯的《工业区位论》中。随后越来越多的经济地理学者也注意到集聚这一外部规模经济形式。Scott等（1992）指出大量的产业集聚存在于当今的世界经济版图之中，创造着世界的绝大多数财富[1]。有人将生产活动中的递增规模收益定义为产业集聚。国内学者也对产业集聚的概念进行了界定。首先在国内提出小企业集聚概念的是仇保兴（1999），他指出小企业集群是一种比层级组织灵活，比市场稳定的产业组织形态，它是由相互独立又相联系的小企业通过分工协作在市场化的条件下建立的[2]。

随着产业集聚理论的不断发展与完善，20世纪50年代之后越来越多的研究集中在产业集聚与经济增长关系的探讨中。Ciccone（2002）采用就业密度作为衡量经济集聚程度的指标，用劳动生产率衡量经济增长，对欧洲5个国家628个Nuts-3区的数据进行分析，得出产业集聚有利于区域的经济增长[3]。Brulhart等（2008）通过对全球105个国家的1960—2000年的数据以及欧盟16个国家的1975—2000年的数据进行分析来探讨经济集聚与经济增长率的关系。在处理全球数据时，通过系统的广义矩估计处理集聚内生性问题，最终得出城市化与经济增长具有正向关系；在处理欧盟国家的数据时，运用泰尔指数作为度量经济集聚的指标，采用差分的广义矩估计消除集聚的内生性，得出在国民收入水平不断提高的前提下，制造业的集聚程度对经济增长的正向作用将会逐渐减弱，而金融业集聚程度对经济增长的促进作用将会不断加强[4]。周兵等（2003）对我国产业集聚的区域差异进行分析，在西部设备制造业数据的基础之上，计算出其产业集聚空间基尼系数，与西部经济增长数据进行OLS回归分析，得出区域人均产业集聚、企业总产值集聚及企业单位数集聚指标均与区域经济增长具有正相关关系[5]。刘修岩（2009）通过对产业空间集聚与经济增长之间互动关系的研究进行梳理，指出产业的空间集聚和经济增长是一个相伴而生、难以分离的过程，二者之间存在着高度的相关性[6]。雷鹏（2011）指出产业集聚可以提高区域生产效率，激发企业创新能力，提升区域竞争力进而对区域经济发展产生积极影响[7]。

产业集聚现象的大量出现在促进经济增长的同时，对产业集聚区及其周边的环境也造成了一定程度的影响，这一现象引起了国内外学者的关注。研究之初主要将研究重点放在产业集聚与环境污染的关系上。Virkanen（1998）通过对芬兰地区相关情况进行分析，得出造成当地水环境及大气环境遭受重金属污染的最主要原因是在芬兰南部地区形成的工业集聚[8]。Fank等（2001）对欧盟200多个城市密集区的空气质量变化进行研究，发现地区产业规模化集聚对城市密集区空气质量的变化具有重要的影响[9]。侯凤岐（2008）通过研究指出区域经济集聚在促进经济增长及城市化发展的过程中，也带来了环境的恶化，主要表现在：在集聚区域内，集聚使得环境问题日益严重；区域外，由于集聚区域对区域外资源的大量使用，使得经济要素在流通时缺乏相应的生态补偿机制，集聚产生的负环境效应对区域外地区也产生相应的影响，从而导致区域内外同样面临环境问题。而现有环境政策并不能对产业集聚产生有效控制，进而导致环境问题的进一步恶化[10]。李伟娜（2010）从产业集聚的角度出发对中国经济版图的变迁进行了回顾，对不同时间段产业集聚对经济增长及环境的影响进行了分析，得出产业集聚在促进经济增长及区域发展的同时，也带来了许多亟待解决的环境问题[11]。而由于化石燃料大量使用，致使温室气体大量排放，全球气候变暖等问题日益严重，节能减碳的压力越来越大，越来越多的学者将研究的重点从产业集聚与传统环境污染的研究转移到对产业集聚与低碳经济及节能减排问题的研究上。王海宁等（2010）提出了产业集聚可以提高能源效率从而减低碳排放的假说，运用DEA方法测度了全要素能源效率以及产业集聚程度，通过实证分析最终得出产业集聚可以有效提高能源利用效率，产业集聚所带来的好处不仅是经济友好型的，同时也是环境、能源友好型的[12]。王桂新（2012）采用经济密度与就业密度对产业集聚程度衡量，能源利用效率的变化近似替代碳排放量的变化，通过构建计量经济模型分析了城市化进程中产业集聚对城市规模与碳排放关系的影响机制，研究得出在城市规模扩张的过程中，产业集聚程度的提高对产业能源利用效率提高和城市经济低碳发展具有促进作用[13]。李健等（2012）采用区位熵对产业集聚度进行衡量，基于弹性脱钩分析框架，引入产业集聚弹性脱钩因子，对天津石化行业2008—2010年的数据进行分析，得出能源结构和产业集聚度是对二氧化碳排放量不可忽视的影响因素，并指出通过产业集聚来减少碳排放将是我国未来经济发展趋势[14]。本文在以上理论分析的基础上，运用协整理论、误差修正模型和Granger因果关系检验等统计计量方法，对产业集聚程度是否促进了低碳发展进行研究，并对产业集聚的未来发展提出相应的政策建议。

二、数据来源及处理

制造业是我国产业的重要组成部分，相对于其他产业而言，产业集聚趋势较为明显，因此本文研究制造业产业集聚对制造业碳排放强度的影响。本文的样本数据均来自《中国统计年鉴》和《中国工业经济统计年鉴》。在充分考虑统计口径及数据可得性的情况下，选取制造业中20个行业作为研究对象①，并选取1990—2010年为样本数据的时间区间。由于统计年鉴中相关经济数据均为当年价统计数据，因此在进行计算之前，本文对这些数据进行了可比价化。由于我国并未公布GDP价格平减指数，根据本文的研究目的，本文以商品零售价格指数与居民消费价格指数的平均值作为价格指数，且选取1990年作为价格基准年，对数据进行处理。

（一）产业集聚

早期对于产业集聚水平测度方法的研究主要集中在定性分析方面，主要定性分析方法有：波特分析法、区位竞争模型评估法、不完全竞争模型评估法等。随着产业集聚现象的大量出现，越来越多的学者对产业集聚进行研究，测算产业集聚的方法也越来越多，并出现了定量测算方法。目前测算产业集聚的主要方法有：市场集中度（CR）、区位熵、赫芬达尔-赫希曼指数（HI）、空间基尼系数、空间集聚指数（EG）等。其中，EG指数考虑了厂商规模之间的差异，对空间基尼系数进行了修正，并且EG指数本身也是H指数和空间基尼系数的综合运用，由此本文选用EG指数作为衡量中国制造业产业集聚程度的指标。

EG指数将某经济体（国家或地区）划分为M个地理区域，在这一经济体中的某产业拥有N个企业，并分布于这M个地理区域之中，其计算公式为：

EG即为产业空间集聚指数，Si为某产业在区域i的相关指标（产值、就业人数等）占该产业相应指标的比重，xi则表示区域i产业特征指标占经济体相应产业特征指标的比重。G为空间基尼系数，H为赫芬达尔指数，本文以企业就业人数反应企业规模分布。

（二）碳排放强度

本文选取碳排放强度作为衡量低碳发展的指标。在计算碳排放强度前，需先算出碳排放量的值。关于估算化石燃料燃烧所排出碳排放量的方法，IPCC国家温室气体清单（2006）做出了较为详细的介绍。其中较为简单的方法为：先根据能源类型统计其原始计量单位的消费量；之后将其原始计量单位进行统一转化，均转化为通用能源单位TJ；将转化为通用能源单位后的化石燃料的消费量与其单位热值碳含量相乘，得出燃料的含碳量；有些燃料并未参与燃烧，所以并未转化为二氧化碳，所以需减去这一部分碳量；此外由于燃料燃烧的不完全性，最终还需在以上结果的基础上乘以碳氧化率，至此就将得出此种化石燃料的碳排放量。但是在实际研究中，我们可将上述计算过程进行简化，其计算公式如下：

其中，C表示碳排放量，单位为104t，i表示能源种类，Ei表示从原有计量单位转化为以标准煤为计量单位的能源消费量，Ii则为i能源的碳排放系数，其单位为（104t）/（104t标煤）。表1列出了各种能源的折标准煤系数及碳排放系数。

在碳排放量的基础上对碳排放强度进行计算，碳排放强度是指每单位国内生产总值的二氧化碳排放量，碳排放强度的降低则在一定程度上反映出经济增长已进入低碳发展模式。在进行碳排放强度的计算前，先将碳排放总量转化为二氧化碳排放总量，再用二氧化碳排放总量除以增加值，最终得出碳排放强度，记作CPF，其单位为t/104元。

三、实证分析

（一）单位根检验

本文分别用EG及CPF表示衡量产业集聚程度的EG指数与碳排放强度，所用的数据类型为年度序列，为了消除异方差，增加数据的准确性，确保数据的结果显著，分别对两变量的时间序列取对数②，记作LNEG，LNCPF。由计量经济学的原理可知，对时间序列进行建模之前，应对时间序列的平稳性进行检验，只有通过检验，在此基础上所建立的模型才能对解释变量与被解释变量之间的关系进行有效的反应，否则，对非平稳序列进行回归时，将会产生“伪回归”现象，使得模型回归结果有偏差，当变量非平稳时，传统的统计量也将出现偏差。目前单位根检验方法中被普遍认可的方法是ADF检验法，本文将采用的ADF检验法（增广迪基—富勒方法）对LNEG、LNCPF进行平稳性检验。由表2可知，在给定5%的置信水平且未差分情况下，LNEG和LNCPF的ADF统计量均大于5%临界值，存在单位根，为不平稳序列；之后，对LNEG和LNCPF进行一阶差分后再进行ADF检验，此时在给定5%的置信水平下，其ADF统计量均小于5%临界值，表明不存在单位根，为平稳序列。因此，通过单位根检验可知，LNEG和LNCPF为一阶单整序列，即同阶平稳序列，符合协整分析的条件，可进行协整检验及Granger因果检验。

（二）协整检验

如果两个或两个以上序列在经过平稳性检验后发现序列为不平稳的但同时是单整的，在这种情况下可以对序列进行协整检验，检验序列间是否存在长期的稳定关系。协整检验方法根据检验对象可以分为EG两步法和JJ检验。EG两步法是基于回归残差的检验，通过构建OLS模型对残差的平稳性进行检验；而JJ检验法是基于回归系数的检验，以构建VAR模型为前提。本文将采用EG两步法进行协整检验，协整检验可以得出一组非平稳序列的线性组合是否存在协整关系，与此同时也可以通过协整检验来对线性回归方程的假设是否合理进行判断，通过对残差序列进行检验后得出残差序列为平稳的，则说明对于回归方程的设定是合理的，回归方程中解释变量和被解释变量之间存在稳定的均衡关系；如果得出残差序列是非平稳的，则说明回归方程中解释变量和被解释变量之间并不存在稳定的均衡关系，模型的设定有问题，产生“伪回归”。在采用EG两步法对同阶单整变量LNEG和LNCPF进行检验时，先建立LNEG和LNCPF之间的协整方程，用OLS（普通最小二乘法）对方程进行回归，得到结果如下：

LNEG，对其平稳性进行检验，进而判断变量LNEG和LNCPF间是否存在协整关系。由表3残差单位根检验结果可知，残差序列在给定5%置信水平且未差分的情况下，ADF统计量为-2.057 0，小于5%置信水平临界值-1.960 1，拒绝了存在单位根的原假设，残差序列为平稳序列，进而表明解释变量LNEG与被解释变量LNCPF之间存在协整关系。由方程的回归结果可知，产业集聚程度的长期弹性系数为-2.917 2，表明我国制造业产业集聚程度每增加1%，碳排放强度将降低2.917 2%，进一步表明从长期来看，我国制造业产业集聚程度与碳排放强度之间存在稳定的负相关关系。

（三）误差修正模型

以上协整检验表明制造业产业集聚程度与制造业碳排放强度间是长期稳定的，但是如果这一系统受到外部影响时，可能会偏离长期均衡点，因此为弥补长期静态模型的不足需建立短期动态模型。误差修正模型既能表明制造业产业集聚程度与制造业碳排放强度的长期均衡关系，又能说明短期偏离长期均衡时的修正机制，因此本文建立误差修正模型考察其短期波动情况。通过不断调整，剔除不显著变量得到如下误差修正模型：

由以上估计结果可知，该误差修正模型的拟合优度较好，不存在序列相关性。从短期来看，较稳定的长期趋势与短期的相对波动共同决定了制造业碳排放强度的变动，短期内制造业产业集聚程度每增长1%，同期制造业碳排放强度将降低0.690 6%。从长期来看，协整关系起到了引力线的作用，将非均衡状态调整回均衡状态，误差修正系数反映了对非均衡状态的调整力度，当短期波动偏离长期均衡时，将以0.227 0的调整力度将非均衡状态调整回均衡状态，且误差修正系数为负，符合误差反向修正机制。

（四）格兰杰（Granger）因果关系检验

协整检验及误差修正模型分析结果得出，制造业产业集聚度与制造业碳排放强度之间具有长期稳定的关系，但无法确定这种均衡关系是否具有因果关系，本文运用Granger因果关系检验法对制造业产业集聚程度与制造业碳排放强度之间的因果关系进行检验。首先进行滞后期数的确定，由表4可知，AIC准则、SC准则和HQ准则均在滞后期为4时达到最小，因此选取滞后阶数4作为Granger因果关系检验的最优滞后期数。

在确定最优滞后阶数后，对LNEG和LNCPF进行格兰杰因果关系检验，检验结果如表5所示。

由表5的检验结果可知，制造业产业集聚程度与制造业碳排放强度具有单向格兰杰因果关系：制造业产业集聚度是制造业碳排放强度的格兰杰原因，制造业碳排放强度不是制造业产业集聚程度的格兰杰原因。

四、结论及政策建议

（一）主要结论

1. 协整检验结果表明，制造业产业集聚程度与制造业碳排放强度具有长期稳定的均衡关系，其协整关系系数为负，表明制造业产业集聚程度的提高将促使制造业碳排放强度的降低，我国制造业产业集聚程度每增加1%，制造业碳排放强度将降低2.917 2%。

2. 误差修正模型则表明，从短期来看，制造业产业集聚程度与制造业碳排放强度之间存在动态调整机制，短期内制造业产业集聚程度每增长1%，同期制造业碳排放强度将降低0.690 6%，小于长期均衡中的变动水平。误差修正系数表明对于非均衡状态的调整力度为22.70%，短期内制造业产业集聚程度对制造业碳排放强度的调节作用具有一定的时滞性。

3. 格兰杰因果关系检验结果显示，制造业产业集聚程度是制造业碳排放强度的单向格兰杰原因，表明制造业产业集聚程度的提高将促进制造业碳排放强度的降低，即产业集聚促进了低碳发展。

（二）政策建议

以上研究结论表明产业集聚程度提高将促进碳排放强度的降低，因此可以通过促进产业集聚的形成和发展来降低碳排放强度。本文将以此为基础，提出如下政策建议：

1. 政府指引，避免盲目集聚。产业集聚程度的提高虽然可以促使碳排放强度降低，但产业集聚程度并非越高越好。美国区域经济学家胡佛提出的产业集聚最佳规模论指出产业集聚具有一个最佳规模，产业集聚程度过高，将可能会导致产业集聚区整体效应的降低。政府在产业集聚形成和发展的过程中扮演着重要的角色，因此在提高产业集聚程度的同时，政府应运用城市发展规划、区域基础设施建设、产业布局与发展规划等影响产业集聚发展的方向，使产业集聚的发展与产业结构优化升级、经济结构调整、区域竞争力的提升进行有效结合，避免盲目促进产业集聚，应充分考虑产业集聚区及周围土地资源、人力资源以及环境承受能力等情况，在最佳集聚规模内，适当地提高产业集聚度。产业集聚的形成并不是简单的企业集中，它需要以产业布局为基础，充分发挥市场导向作用及政府辅助作用，遵循产业集聚形成和发展的客观规律，把握不同阶段的发展特征，结合产业集聚区区位优势及资源优势，科学规划、合理布局，只有这样才能形成相互协作、分工有序、具有特色的产业集聚发展格局。

2. 政策支撑，提高集聚程度。政府在政策上的支撑和服务将会对产业集聚程度的提高产生重要影响。首先保障土地优先供给，各地政府将产业集聚区建设用地纳入土地近期利用规划，特别是符合国家相关政策的工业企业的建设用地和进入产业集聚区的待建项目用地要给予保障。建立健全用地控制标准和土地出让价格体制机制，不同的用地控制标准和土地最低出让价格可根据产业集聚区的计划规模确定，并可根据各地区政府的条件，从其地价的留成部分中返还一定的比例给产业集聚区开发主体；同时加大财税扶持力度，财政部门应将产业集聚区基础设施建设的投资列入各级政府投资计划的第一优先级，给予产业集聚区建设资金的有力支持。可加大财税优惠力度，对于集聚区中主导产业的龙头企业或者招商引资项目给予重点扶持，特别是能够提升集聚区中企业核心竞争力的关键技术、共性技术的研究和开发，要认真贯彻执行额度返还、税收减免等相关优惠税收政策，推动产业集聚区的快速健康发展；还应完善金融担保体系，政府要促进资本要素向集聚产业集中，各级金融机构应以产业集聚区的重大基础设施建设和重点产业项目为金融支持的焦点，要优先为产业集聚企业提供担保。

3. 内部优化，集聚区低碳化升级。在通过不断提高产业集聚程度进而降低碳排放强度的过程中，仅依靠形成产业集聚自发产生的低碳效果是远远不够的，应将低碳理念融入到产业集聚发展中，促使产业集聚区内部低碳化升级。首先，从技术层面上鼓励低碳生产技术的研发，重视产业集聚所带来的技术溢出。发挥企业技术创新的主体作用，建立以企业为主体、以市场为导向的技术创新体系，重点推动企业技术创新能力建设，构建以自主创新为理念的基本体制架构，进而通过技术革新提高产品生产过程中能源利用效率，降低能源消耗及原材料的消耗。其次，集聚区企业在自身发展时应建立节能减排目标，开发使用新型能源，改善能源消费结构，注重生产过程中的能源节约。产业集聚区的外部规模经济，以及一些优惠政策等，吸引着相关企业的加入，政府应建立企业低碳考评机制及产业集聚区内企业准入机制，限制高碳企业进入，并建立健全日常监督管理机制，对于企业日常生产进行监督，定期开展由政府主导或自主进行产业集聚区企业节能低碳的评估审查及其对环境影响的评估，与此同时将节能减排、低碳发展的理念融入到产业集聚区内企业的日常生产之中，进而实现产业集聚区内部的低碳化升级。

注释：

①选取的制造业中20个行业为：食品加工业、食品制造业、饮料制造业、烟草制品业、纺织业、造纸及纸制品业、石油化工及炼焦业、化学原料及化学制品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业、金属制品业、普通机械制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业、电子及通讯设备制造业、仪器仪表及文化、办公用机械制造业。

②EG指数为两位小数，为防止取对数后为负，在取对数前已先将其扩大一百倍。

参考文献：

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责任编辑、校对：高钟庭