研发投入、环境管制与中国碳排放强度

(重庆工商大学 长江上游经济研究中心,重庆 400067)

随着全球变暖问题日益严重,世界各国对CO2的排放高度关注。我国作为世界上最大的发展中国家,在经济高速发展的同时对环境造成了一定程度的破坏。近年来,我国大力推进节能减排,增加研发投入,加大环境管制力度等控制碳排放强度。2009年在哥本哈根气候大会上,我国政府承诺到2020年单位GDP碳排放量相比2005年减少40%—45%。《2017全球碳预算报告》指出,我国的碳排放占全球总量的28%,目前我国仍处在工业化、城镇化、农业现代化建设的关键时期,经济发展和环境保护之间的矛盾随着经济下行压力加大进一步突出。如何降低碳排放强度,不仅成为我国能否履行对世界碳排放承诺的重要因素,还是我国寻求生态环境平衡和经济增长可持续发展模式的重中之重。

1 文献综述

产业结构、技术进步和环境管制是对碳排放强度影响较为重要的因素。国外很早就对碳排放进行了研究,如1994年Grossman、Kruegert[1]通过研究发现“三废”排放量降低主要来源于技术进步,并提出了著名的环境库兹涅茨曲线,论证了经济发展与环境污染之间成倒“U”型的曲线关系。Wilson、Oates、Portney认为,地方政府会以放松环境监管来吸引外资,达到地区经济增长的目的,进而提出“污染避难所”的假说。从技术创新角度研究,Gorg等[2]认为外资技术溢出对碳减排具有积极作用;陆文聪等[3]主张技术进步和效率提高是抑制碳排放量增长的主要因素;张翠菊等[4]研究表明,科技经费投资引起的技术进步能显著降低碳排放强度;李小胜等[5]认为技术进步高于技术效率对碳排放强度降低的贡献。从环境管制角度考察,张中元等[6]的研究结果表明,环境管制和FDI溢出效应对碳排放技术进步具有互补效应;刘传江等[7]研究认为,环境规制与碳排放强度存在着“U”型关系;Potre[8]从环境管制对经济发展的影响出发,指出适当的环境管制可激励企业技术创新,进而增强生产力水平,提高经济发展水平。当前,研发投入与碳排放强度的研究还较少。孙建[9]基于内生结构突变模型,研究了我国R&D经费支出和R&D人员投入对碳排放强度的影响,表明两者均对CO2减排具有一定的促进作用,但总体效应不明显;焦建玲等[10]通过研究省际R&D技术溢出对碳排放的影响,得出我国省际R&D投入直接溢出对碳排放强度具有显著的抑制效应,但间接溢出效应很小。

从以上研究可见:①在模型的设定上,现有研究通常采用单方程模型,即将各个影响因子视为一个孤立的问题,未能考虑变量间的相互作用及其传导机制,如张中元等[6]、焦建玲等[10]。②通常对碳排放强度的影响研究未能全面考虑国内外因素的双向作用,忽略了国内研发投入通过低碳技术进步和政府的环境管制对碳排放强度的传导机制,如李小平[5]、刘传江等[7]。基于此，本文从这两个角度出发,通过构建联立方程,将各影响因素系统化,从技术效应、政府监管效应阐明研发投入对碳排放强度可能产生的影响，并明确研发投入与环境管制的反馈关系,分析环境管制在研发投入和外资进入对碳排放强度发挥的重要作用,对政策的制定具有一定的参考意义。

2 理论分析框架

2.1 碳排放强度

2.2 碳排放有关的产业结构与环保技术

工业产业结构的优化和低碳技术进步都有可能使碳排放强度系数下降。为了区分两者对工业碳排放带来的影响效果,分别构造了两者的指标。

(1)

该指标实际上相当于对产业比重以各产业的污染排放强度权重进行加总[13]。Strt值越高,表明我国工业部门中低碳行业所占的比重越高,产业结构的合理性越好。

(2)

Tecj>1,表明该地区的实际污染排放水平低于理论水平,即低碳控制技术水平要优于基准技术水平。随着Tecj值的增大,意味着该地区碳排放控制技术越先进。

2.3 碳排放影响因素分解

根据式(1)、式(2)得到:

(3)

由式(3)可知,工业碳排放强度与工业产业结构和碳治理技术进步成反向关系,即产业结构中低碳产业占比越大,碳治理技术越先进,碳排放强度越低。

2.4 研发投入、环境管制与碳排放强度的影响

新增长理论对技术创新的分析,标志着政府研发投入理论的开端。Romer等学者将政府公共研发视为弥补研发活动“市场失灵”的手段,政府通过调整研发投入来实现经济帕累托最优。研发投入主要通过两方面对碳排放产生影响:一是研发投入通过技术进步影响碳排放强度。根据Grossman、Krueger等[1]的研究,生产技术先进性和产业结构优化程度是影响地区环境污染强度的主要因素。因此,可认为任何影响生产过程中技术状况的因素都可能会对环境污染产生影响。同时,研发投入增加为技术进步带来了资本要素,使科技研发得到更好的发展。二是研发投入可通过环境管制传导,进而对碳排放强度产生影响。大量研究表明,政府的环境管制水平主要受到FDI、研发投入等因素的影响,相反政府的环境管制水平也会影响FDI和研发投入。杨仕辉等[15]通过建立企业环境研发策略与政府环境管制的三阶段博弈模型,证明了不同环境研发策略下环境研发水平(碳减排量)、政策环境管制水平和国家福利具有显著的相互影响关系。综上所述,研发投入对碳排放效率的影响主要是通过技术进步与环境管制等路径实现,因此由方程(6)、方程(7)表达了变量间的传导机制,用以考察研发投入对碳排放的作用机制。

2.5 外资进入

由于碳排放强度依赖于产业结构、环境管制等,所以影响上述变量的因素也将对碳排放产生影响。外资进入往往会影响产业结构和技术进步,因此外资进入被认为是影响碳排放的重要因素。外资进入会通过资本积累进一步影响当地的经济发展,通常存在技术溢出效应,带来当地技术进步。为了考察该效应是否存在,本文将外资引入到技术进步方程。同时,政府的环境监管力度对外资进入也具有重要影响,环境监管力度加大会对进入高污染行业的外资起到抑制作用,政府可能存在放松环境监管来吸引外资。因此，外资至少存在于结构方程、技术方程、经济增长方程和环境管制方程中,以全面考察外资的作用效果。

3 计量模型与变量说明

3.1 联立方程计量模型

考虑到研发投入可能通过技术进步和环境管制对当地碳排放产生影响，流入可能通过产业结构、技术进步、经济增长、环境监管对地区碳排放产生影响,考虑以上因素建立以下联立方程:

lnC=-lnStr-lnTec

(4)

lnStr=c(10)+c(11)×lnPgdp+c(12)×lnPgdp2+c(13)×lnKl+c(14)×lnSup+c(15)×lnFdi

(5)

lnTec=c(20)+c(21)×lnRd+c(22)×lnPgdp+c(23)×lnFdi+c(24)×lnSup

(6)

lnSup=c(30)+c(31)×lnC(-1)+c(32)×lnPgdp+c(33)×lnPgdp2+c(34)×lnStr+c(35)×lnRd+c(36)×lnFdi

(7)

lnPgdp=c(40)+c(41)×lnKl+c(42)×lnC+c(43)×lnFdi

(8)

lnFdi=c(50)+c(51)×lnSup+c(52)×lnPgdp+c(53)×lnPgdp2+c(54)×lnSal(-1)+c(55)×lnMl

(9)

其中,式(4)是由式(3)得出的碳排放强度恒等式,方程(5)是产业结构方程,主要考虑了以下因素对产业结构的影响:①依据环境库兹涅茨曲线效应,引入解释变量人均国内生产总值Pgdp的一次项和二次项;②碳排放行业刺激指标,碳排放的监管程度Sup;③考虑到资源禀赋对产业结构发展起到一定的制约效应,引入资本劳动比KL;④考虑外资进入存在溢出效应,引入外资变量Fdi。方程(6)是碳排放技术进步检验方程,主要考虑各变量对碳排放低碳化技术进步的影响,主要因素包括国内研发投入强度Rd、国民经济发展水平(以Pgdp衡量)、外资进入带来的影响;同时,考虑到环境管制可能倒逼企业加大研发投入,推动低碳技术进步,将Sup纳入方程中。方程(7)是环境管制检验方程,用以检验外资通过政府监管对地区碳排放产生的间接影响。主要解释变量包括初始碳排放禀赋,借鉴Selden等[16]做法,以上一期的碳排放效率lnCi,t(-1)衡量人均国内生产总值的一次项和二次项、地区产业结构变量、外资进入变量FDI。为了考查研发投入效应还引入了国内研发投入强度作为解释变量。方程(8)是经济增长检验方程,根据经济增长理论,人均产出增加主要来自于资本积累,因此将资本劳动力比Kl引入模型;外资进入在一定程度上会以资本积累的方式对经济产生影响,因此引入外资变量Fdi;借鉴陈诗一做法[17],能源消耗被看作为经济活动提供的社会资本服务,经济活动单位在给定相同的投入要素的情况下,可通过对环境的消耗或社会资本服务提升其产出水平,因此将碳排放强度C纳入模型。方程(9)是外资进入方程,该方程用以检验影响外资进入的各相关因素对外资的反馈效应。借鉴曾贤刚的做法[18],模型中解释变量主要包括经济发展水平(Pgdp)、环境规制(SUP)、人均工资水平(Sal)、市场化程度(ML)。

3.2 指标测算与样本数据

(10)

式中,Ei为第i种能源消耗排放的CO2;Ci为各种能源消费量;NCVi为平均低位发热量;CEFi是碳排放系数;COFi为碳氧化因子;44和12分别是CO2和C分子量;i表示本文选取的8种能源,分别为原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气等8种主要能源。

为了剔除价格因素的影响,相关数据经工业产品出厂价格指数对名义产出进行平减得到实际工业产出Yi,t。①产业结构(Str)。本文选取32个工业行业,基于以上构造的产业结构式来衡量产业结构水平。②低碳技术进步(Tec)。本文借鉴He[11]的衡量方法,并在此基础上引入当地经济发展水平、研发投入等相关因素。③外资变量(FDI)。本文分别选取外资存量数据和流量数据,以反映外资进入的积存效应和涉入程度。除技术进步方程采用流量数据外,经济发展、产业结构、环境管制水平等方程选用存量数据。外资存量指标以《中国统计年鉴》中外商和港澳台投资工业企业固定资产年平均净值余额占规模以上工业企业固定资产年平均净余额的比重衡量;外资流量指标在《中国外资统计》中为外资总产值占该地区总产值的比重。④环境管制水平(SUP)。现有研究中环境管制指标的构建较多,本文借鉴Sonia等[19]的做法,采用GDP/Engery度量环境管制强度。通常,该值越大,表明单位能耗带来的GDP越高,节能减排效果越好。该指标与现有大多使用污染治理投入等表征环境管制指标相比,能更真实地反映政府环境管制政策的实际效果。

控制变量:①资本劳动比(KL)。本文借鉴单豪杰等[20]做法,采用永续盘存法测算地区资本存量,固定资本形成总额以固定资产投资价格指数平减得到实际值,资本存量与就业人口之比定义为KL。②人均实际产出(PGDP)。人均名义GDP经GDP平减指数得出人均实际GDP。③国内研发强度(RD)。该指标以全国研究与实验发展经费内部支出占GDP比重度量。④人均工资(SAL)。以商品零售价格指数平减后的实际城镇职工平均工资度量。⑤市场化程度(ML)。基于樊纲等[21]1997—2009年的市场化指数总得分数据,运用回归方法得到外插值(2010—2015年)。以上控制变量的相关数据来均自相关年份的《中国统计年鉴》和《中国科技统计年鉴》。本文的实证分析基于1997—2016年我国内地地区时间序列数据，相关数据利用相应的价格指数对各名义变量进行平减处理得到实际变量。

4 实证结果与分析

4.1 单位根检验

鉴于变量非平稳性会导致伪回归问题,本文对各变量的平稳性进行了检验。为了检验结果更加准确,采用时间序列数据单位根检验法----ADF-Fisher检验和PP-Fisher检验。结果表明,原变量不能拒绝存在单位根的原假设,而经过一阶差分处理后,在5%的显著水平下拒绝存在单位根的原假设,因此可认为所有变量均为I(1)过程。

4.2 协整检验

通过单位根检验原变量都是非平稳过程,若直接估计方程可能会存在伪回归。因此,在单位根检验的基础上进一步做协整关系检验,若存在协整关系,表明回归结果是可信的。采用Engle和Granger协整检验,从表1中E-G检验结果表明各变量之间存在协整关系。

表1 联立方程模型的回归结果

(续表1)

4.3 联立方程模型估计结果与分析

由于二阶段最小二乘法是单方程估计方法,未考虑残差之间的协方差,因此不是很有效。当方程右边变量与误差项相关并存在异方差,同时残差项相关时,3LSL是有效的方法。三阶段最小二乘法能较好地表证方程间的相关关系,因此选择三阶段最小二乘法对联立方程进行估计。

从方程(5)的回归结果看,的系数显著为负,而系数显著为正,表明随着人均收入的增加,环境污染产业占比由低趋高。但当经济达到一定水平后,随着人均收入的进一步增加,环境污染产业占比又由高趋低,证实了“环境库兹涅茨曲线”效应存在。从人均资本劳动比看,资本投入有利于企业产业升级,产业结构更加低碳化。环境管制系数显著为正,表明随着政府环境管制力度加强,会给企业带来产品升级的压力,以达到更高的环境标准。这些压力或动力可能促使企业加大研发投入,更好地优化产业结构,促使产业向低碳化发展。从外资进入的影响看,由于外资往往倾向于进入高耗能、高污染行业,外资进入不利于产业结构的优化。另一方面，随着政府管制力度加强,引导外资进入低污染、科技含量较高的行业。从方程(6)的回归结果看,研发投入强度对低碳技术进步的影响系数显著为正,表明随着研发投入加大,企业研发资金更加充足,研发水平不断提升,技术水平随之提高，外资进入对国内低碳技术进步有着显著的积极影响。外资带来了资本和国外先进的低碳技术,国内企业通过模仿创新和外资进入带来的先进技术,促进了我国低碳技术的发展,证实了外商投资存在技术溢出效应。从环境管制对低碳技术的影响看,环境管制系数为正,表明环境管制加强迫使企业升级产品向低碳化发展,在这样的大环境下低碳产品逐步成为企业产品的竞争力之一,倒逼企业加强对低碳技术的重视,势必使企业投入更多的资源在低碳技术研发上。从方程(7)的回归结果看,人均国内生产总值一次项系数为正,二次项系数为负,且都表现显著,表明政府对环境监管会随着经济的发展呈现出先强化后减弱的非线性特征。产业结构系数显著为正,证实了我国仍广泛存在污染性行业对地区经济增长的“捆绑”效应。政府的环境管制受外资进入的影响情况相对复杂,外资进入引起环境管制弱化,原因可能是我国特殊的政治和财政体制。在重GDP的体制下,各地政府存在以放松环境管制为筹码来争夺外资的动机,或当地政府给与环境管制上的便利来获得外资进入,因此随着外资的进入导致环境管制水平弱化。研发投入系数为负,原因可能是随着研发投入加大,企业产品升级换代更加环保化,政府降低了对当地企业在产品生产过程中带来污染危害程度的预期,进而放松了监管,但这种影响甚微。方程(8)为经济增长方程。从估计结果看,较高的资本积累和较高的外资进入对当地的经济具有明显的促进作用,这可能是由于外资进入带来的溢出作用;碳排放强度与经济发展成正向关系,碳排放强度越低通常反映出生产率水平越高,生产率水平提高,显然可促进经济的持续增长。方程(9)为外资方程。从估计结果看,较高的经济发展水平、较宽松的环境管制、发达的市场化程度、相对低廉的工资所体现的区位优势对吸引外资均有显著的积极作用。但值得注意的是,环境管制对外资进入起反向作用,表明放松环境管制会导致高污染、高消耗外资企业进入。

5 结论与建议

本文通过构建碳排放强度指标和联立方程模型,基于我国1997—2016年时间序列数据,实证研究了研发投入、环境管制对碳排放强度的影响得出以下结论:研发投入在推动低碳技术进步的同时,显著降低了碳排放强度。研发投入与环境管制具有反向影响作用,研发投入加大,加速了企业产品的升级换代,进而降低了政府对企业排污程度的预期。政府环境管制力度降低,但这种作用相对较弱,说明研发投入加大对环境管制的影响作用非常有限。从吸引外资来看,较高的经济发展水平、较宽松的环境管制、较高的市场化程度、相对低廉的工资所体现的区位优势对吸引外资均有显著的积极作用,环境管制加强会阻碍外资进入,但主要体现在流向高污染产业的外资,“污染避难所”效应在我国存在。外资进入在促进产业结构低碳化的同时降低了环境管制水平,说明政府可能存在以放松监管来吸引外资的现象。环境管制加强对外资保护环境方面发挥着重要作用,同时促进了企业对研发投入的加大,是降低碳排放强度的关键。

基于以上研究结论,提出以下建议:①鉴于研发投入通过对低碳技术进步的促进作用降低企业的碳排放强度,政府应增加研发投入,鼓励高校、科研院所与企业合作,实现产学研更好的结合;针对低碳技术研发可能面临资金投入大、研发周期长、商业化成本高和风险大等问题,政府应建立相应的奖励和保障机制。如在专利保护方面,为企业营造良好的外部环境,更好地保障企业的研发成果,降低企业的研发风险,积极推动企业的技术创新,调动企业低碳技术创新的积极性和主动性,促进低碳经济发展。②外资进入主要通过影响产业结构、环境管制、技术水平进而影响碳排放强度。技术水平是外资进入对我国碳排放带来显著促进作用的中间传导机制,政府应制定相应的规则,如补贴和税收优惠政策等,鼓励外资企业利用低碳技术优势更好地发挥示范带动作用,做到国内企业和国外企业同一标准。在产业结构方面应制定准入门槛,限制外资进入高污染行业,实行污染治理企业责任化,严防企业只污染不治理。在环境管制方面,政府应制定监管措施,以地区协同行动为基础,避免部分地方以放松环境监管作为吸引外资的筹码。③加强监管外资进入行业的选择。环境管制虽然在一定程度限制了外资的进入,但这部分外资通常会流入高能耗、高污染产业,不利于经济的健康发展,对环境产生巨大的危害。当前我国正处于产业升级换代时期,政府应加强对外资企业的环境管制,避免外资企业大量进入污染密集型产业。