长江经济带碳排放、产业结构和环境规制的影响机制研究

庞庆华 周未沫 杨田田

（河海大学企业管理学院， 常州 213022）

引言

随着工业化和城市化的进程不断加快，长江经济带内各省市发展不断加快的同时也带来了区域内生态环境的不断恶化。在“共抓大保护、不搞大开发”战略导向下，如何协调好长江经济带经济发展和环境保护之间的关系，对实现节能减排、产业升级和环境保护的整体目标有着重要的作用，对长江经济带的绿色可持续协调发展有着重要意义与价值。

在碳排放和产业结构这两者之间，大多数学者对碳排放量的影响因素进行研究，论证产业结构是影响碳排放的重要因素之一。Brannlund 等［1－5］利用LMDI、Kaya 恒等式等模型对产业结构和碳排放量之间的关系进行研究，发现产业结构的优化升级会引起能源消费结构及效率的变化，可以有效地抑制碳排放的增长，甚至会减少碳排放量；Talukdar 等［6－8］利用面板模型、方差分解、STIPAT等模型进行研究，发现不同产业之间碳排放效率差异较大，不同产业内的变化对节能减排的作用程度及效果是不一样的。在环境规制和碳排放之间关系的研究中，大多是研究环境规制对碳排放产生作用及影响程度，Zhu 等［9－11］利用Tobit 模型分析了环境规制和碳排放及生态效率之间的关系，结果发现环境规制对节能减排有着重要的作用，提高环境标准可以有效降低污染物的排放；王雅楠等［12－15］研究发现环境规制强度的提高并没有产生明显的绿色效应，甚至会带来污染物排放的加剧情况。在产业结构和环境规制的关系研究中，传统观点认为在其他条件不变的情况下，当环境规制强度有所提升的时候会挤占企业的生产性投资金额或者提高企业生产成本，进而对企业产生影响，然而不断有学者对传统观点提出质疑，认为环境规制政策的合理设置会促进企业升级转型，Dou等［16，17］研究发现环境规制对产业转移和产业结构升级转型有明显的正向促进作用，肖兴志等［18－20］发现环境规制强度对产业结构的升级促进作用有明显的区域差异性。

综述所示，已有研究对碳排放、产业结构和环境规制两两之间的关系和影响机制取得诸多成果。然而，现有研究对三者之间的关系及影响机制还未涉及。碳排放和产业结构及环境规制之间存在一定程度上的相互影响关系，在降低碳排放的目标下，必然会带来相关政策的变化，从而带来产业结构和环境规制的变化，而产业结构和环境规制的变化也会对生产生活活动产生影响，引起碳排放量的变化。另外在研究对象上，目前国内外学者对于长江经济带三者影响机制的研究也较为少见。本文以长江经济带为研究对象，从三者协调发展的视角对该区域的碳排放、产业结构和环境规制互相之间的影响机制进行研究，为推动长江经济带绿色协调发展提供一定的思路。

1 变量选取及数据来源

1.1 变量选取

1.1.1 碳排放

本文采用《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》（下文简称IPCC（2006））介绍的方法对长江经济带11 个省市的二氧化碳排放量进行测算，参照IPCC（2006）清单指南中提供的各种燃料的缺省碳含量及每种燃料的缺省CO2排放因子，采用《中国能源统计年鉴》 中统计的8 类最终能源数据进行计算。

因为统计数据中各种燃料的单位需要转化为普通的能量单位，所以这里引入中国能源统计运用的低位发热值，计算公式如式（1）所示。

其中，EFi为燃料i的建议碳排放系数，OXIDi为i种化石燃料的氧化率，EFCO2，j为每单位能量的燃料i的缺省碳排放因子，EFCO2，j等于燃料i的缺省碳含量∗44／12，NCVi为《中国能源统计年鉴》提供的单位质量或单位体积的燃料i的净热值。

化石燃料的碳排放计算公式如式（2）所示。

其中，P为化石燃料燃烧的CO2排放量，Fi，j，y是化石燃料的活动强度，也就是在y年份中我国各省市j所消耗的燃料i的数量，EFi是通过公式计算的燃料i的碳排放系数。

1.1.2 产业结构

产业合理化是各产业间平衡协调发展水平的质量反映，一般以结构偏离度作为其评价指标。干春晖等学者［21－23］在研究时引入泰尔指数，在参考相关学者的研究基础下，将该指标进行完善，更好地来衡量区域内各产业产值与就业人数之间的均衡情况，同时在公式中加入时间和地域的维度，计算公式如式（3）所示。

其中，ISIi，t表示t年份i地区的泰尔指数，j表示第j产业。Yij，t与Lij，t分别表示i地区t年份j产业的增加值与就业人口数。泰尔指数越接近于0，表示产业结构越合理。

1.1.3 环境规制

目前研究大多是以环境规制强度指标来衡量环境规制，当前学术界主要是从污染物的排放和污染治理的投入这两个角度进行衡量。单独从污染物的产出或者污染治理投入角度进行衡量，都会有单一化的缺点，因此，本文参照相关学者的研究［24］，以单位污染物所需的治理投入金额对环境规制强度进行计算。计算公式如式（4）所示。

其中，ENVi，t与Ii，t分别表示i省份t年的环境规制强度和污染治理投资总额，分别表示i省份t年污染治理投资额的无量纲化值与平均值，表示i省份t年各污染物排放量的无量纲化值总和，包括废水、固体废弃物、SO2、烟粉尘等，分别表示i省份t年j种污染物的排放量及其平均值。

1.2 数据来源

本文采用的是2005～2017 年长江经济带11 个省市面板数据。其中，碳排放选择根据IPCC（2006）所公布的方法计算的各省市碳排放数据表示，产业结构选择修正后的产业结构合理度表示，环境规制由根据4 种污染物的排放及环境治理投资额所构建的环境规制强度表示。数据来源于《中国能源统计年鉴》、《中国统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》 及国家统计局网站上所公布的数据。

2 PVAR 模型分析

2.1 模型设置

PVAR 模型继承了VAR 模型中不区分内外生变量这一特点，将时间序列中的VAR 模型和面板数据结合起来，通过脉冲响应函数、方差分解获得冲击响应情况，同时允许存在样本间的个体效应差异和不同截面间的时间效应差异。PVAR 模型的一般形式如式（5）：

其中Yi，t为第i个省市第t期的内生变量，p是滞后阶数，Wj是滞后期不同变量的待估系数矩阵，αi是模型的个体固态效应，γi是模型的时间效应，μi，t是模型的随机误差项。为消除模型中的时间效应和个体固态效益，在进行PVAR 模型分析前，需要对数据进行均值差分以消除各个变量的时间效应，然后运用一阶向前差分以消除各变量的个体固态效应。

2.2 实证分析

长江经济带各省市在经济发展、产业结构、技术水平等方面存在相似性，但是也表现出一定的差异性。因此，根据东、中、西部划分方法，本文将长江经济带划分为上、中、下游3 个区域，上游包含3 个省市：上海、江苏、浙江，中游包括4 个省份：安徽、江西、湖北、湖南，下游包括重庆、四川、贵州、云南4 个省市。

2.2.1 数据平稳性检验

在进行PVAR 模型分析前，对数据进行平稳性检验。其中，ΔCO、ΔISI、ΔENV表示各变量的一阶差分。表1 给出了数据平稳性检验结果。

表1 数据平稳性检验

表1 表明，整体上来看，各变量一阶差分的P 值是小于0.05 的，说明在95%的置信水平下拒绝原假设，变量的一阶差分是平稳序列，是可以进行回归分析的。

由上述分析可知，碳排放、产业结构和环境规制都是一阶单整序列。接下来基于面板Pedromi检验、Kao 检验和Johansen 检验分别对面板数据进行协整检验，结果如表2 所示。

从表2 可以看出，面板数据在5%的显著水平下通过了3 种协整检验，表明变量碳排放（CO）、产业结构（ISI）、环境规制（ENV）长期存在稳定的协整关系，所以可以通过面板PVAR 模型分析他们之间的动态变化关系。

2.2.2 脉冲响应分析

从单位根检验结果可知，各区域的各变量都是在一阶差分的情况下达到平稳，在此基础上建立PVAR 模型。在对PVAR 模型滞后阶数的选择时，我们参考AIC、BIC、HQIC 这3 个指数进行选择，数值越小代表滞后阶数越适合。表3 给出长江经济带区域PVAR 模型的滞后阶数选择结果。根据表3 选取符合信息量最小的滞后阶数。

表2 数据协整检验结果

表3 滞后阶数选择

运用脉冲响应分析，可以预测碳排放、产业结构和环境规制这3 个因素在受到冲击变化后对包括自身的其他变量在未来各期里会产生怎样的影响，能够较好的呈现出各变量之间的动态冲击反应。图1 是碳排放的脉冲响应分析图，给予碳排放一个正向标准差的冲击，观察对碳排放、产业结构和环境规制的影响程度。

从图1 可以看出，对于碳排放量来说，给碳排放一个正向标准差的冲击，碳排放自身反映出一个明显的正向响应，碳排放量的增加存在一个明显的累积，且在当期时达到最大值，随后增长速度逐渐减少，但是在8 期时还存在显著的正向影响值。这说明，碳排放量的增加并不是只会对当期产生影响，其存在一个很明显的影响滞后性。对产业结构来说，碳排放对产业结构的脉冲响应函数95%的置信区间中包含了0，即在5%的置信水平下不能拒绝碳排放对产业结构脉冲响应系数为0 的假设，这说明给碳排放一个正向的刺激，对产业结构并没有显著的影响。对环境规制来说，给碳排放量一个正向冲击，在当期会对环境规制产生显著的负向影响，随后逐渐增大，这个影响只是短期的，在滞后1 期时就已经不显著。这说明当碳排放量增加时，在当期会让环境规制强度减少，但是碳排放量的增加也会对环境规制提出更高的要求，政府会加强对环境保护方面的监管及完善相关的政策，随后环境规制强度会增强。

图1 碳排放脉冲响应分析

图2 是产业结构脉冲响应分析图，反映给予产业结构一个正向标准差的冲击时，对碳排放、产业结构和环境规制的影响程度。

图2 产业结构脉冲响应分析

从图2 可以看出，给产业结构一个正向标准差的冲击，对碳排放和环境规制的影响均不显著，而产业结构合理化指数的增加存在一个上升过程，且在当期影响最大，随后递减，在滞后3 期时还存在显著的正向影响。这说明，产业结构合理化指数的增加并不是只会对当期产生影响，其存在一个很明显的影响滞后性。

图3 是环境规制脉冲响应分析图，反映给予环境规制一个正向标准差的冲击时，对于碳排放、产业结构和环境规制的影响程度。

图3 环境规制脉冲响应分析

从图3 可以看出，对于碳排放量来说，给环境规制一个正向冲击，碳排放量在当期不会产生影响，在1 期时存在最大的正向响应，不过这个影响是短期的，在1 期后95%的置信区间中包含了0，不能说明环境规制强度的变化在长期会对碳排放量产生影响，即碳排放量会随着环境规制强度的增加而增加，但这个增加只是短期的，当企业知道环境规制强度增加时，预计未来的环境规制强度更大，进行能源消耗生产及碳排放会面临更大的成本，从而会增加生产，导致碳排放的短期增加。对于产业结构来说，给环境规制一个正向冲击，产业结构会呈现显著的正向反应，且有明显的滞后效应。在1 期时正向效应达到最大，且在8 期时仍存在显著的影响。环境规制强度的增加对企业产业结构优化升级有很明显的促进作用，且存在长期的影响，环境规制强度增大，激发企业进行技术创新，改善生产工艺流程，继而能够减缓或抵消环境规制给企业所增加的生产成本，产生创新补偿作用，环境规制最终会以“优胜劣汰”的方式来倒逼产业结构进行调整升级。对于环境规制自身来说，环境规制的增加会对自身产生短期的促进作用，即环境规制强度增加会对后期的环境规制强度产生一定的增加作用，其自身发展存在一个惯性作用。

2.2.3 方差分析

为了进一步刻画变量的长期影响程度，通过方差分析，分析不同方程的冲击反应对各个变量波动的方差贡献率的构成，从而评估每个随机扰动项对模型中变量影响程度的重要信息。表4 给出了长江经济带区域的方差分解结果。

表4 方差分解结果

对碳排放量来说，碳排放主要是受其自身的影响，但其影响是随着时间逐渐减弱的，大约在80%左右，在20 期的时候，各因素对碳排放量的影响程度趋于稳定状态。产业结构和环境规制对碳排放的影响具有明显的滞后效应。对比来看，环境规制对碳排放的影响程度明显高于产业结构，说明产业结构优化对碳排放的影响还有待提高。环境规制强度的增加对碳排放量的变化有18%左右的影响程度。对于产业结构来说，产业结构受其自身的影响程度最大，但其影响是随着时间逐渐减弱的，在15 期的时候基本上趋于平稳，其自身影响程度大约为95%。碳排放量对产业结构的影响基本上接近于0，环境规制对产业结构的影响远高于碳排放对产业结构的影响，大致稳定在5%。对于环境规制来说，环境规制主要是受其自身的影响，但其影响是随着时间逐渐减弱的，在15 期的时候稳定于82%，各因素对于碳排放量的影响程度也处于稳定状态。碳排放对环境规制的影响在5 期时就稳定在11.4%，而产业结构在20 期时基本稳定在6%。碳排放对环境规制的影响程度明显高于产业结构对环境规制的影响。

整体来看三者之间的关系。碳排放和产业结构之间，产业结构对碳排放的影响较大，产业结构的调整对减排有比较明显的作用，但是碳排放量的变化对产业结构改善影响较小。碳排放和环境规制之间，两者的相互影响作用都比较大，碳排放量的变化会对环境规制强度在长期产生较大的影响，而环境规制强度的变化也会使地区的碳排放产生变化。产业结构和环境规制之间的相互影响作用程度大致相同，一方的变化都会对另一方产生影响。这说明，在长江经济带，碳排放、产业结构和环境规制三者之间的关系是存在多个双向关系的，如何协调好三者之间的关系，促进3 个系统协调发展是很重要的。

为了更好地看出长江经济带碳排放、产业结构和环境规制影响的区域差异性，分别对长江经济带上、中、下游地区的省市进行方差分析，结果如下所示。表5 给出了上游地区的方差分解结果。

从表5 可以看出，长江经济带上游地区碳排放量和产业结构主要受环境规制的影响，而环境规制强度则主要受其自身的影响。这说明，对于在长江经济带上游的4 个省份来说，环境规制强度在三者之间发挥了很大的作用，对其他两个因素的发展也产生了较大的影响。

表5 长江经济带上游地区方差分解结果

对碳排放量来说，碳排放量对其自身的影响是在当期就会显现出来，而产业结构和环境规制强度对于碳排放量的影响存在明显的滞后效应。从影响程度来说，碳排放主要是受环境规制强度的影响，并且环境规制强度对碳排放量的影响逐渐增强，产业结构对其也有较小的影响。产业结构优化升级和环境规制强度对节能减排不会在短期内有明显的效果，但随着时间的发展会越来越大。

对于产业结构来说，在1 期的时候，产业结构主要受自身的影响比较大，但随后，碳排放量和环境规制对其影响越来越大。这说明，环境规制强度对产业结构的影响有明显的滞后效应，但对产业结构发挥着决定性的影响。上游地区可以好好地利用环境规制相关政策及措施倒逼企业淘汰落后产能，引导产业结构优化升级。

对于环境规制来说，环境规制强度的变化主要受其自身的影响，碳排放和产业结构对其影响会随着时间逐渐增大，但是影响比例大致稳定在10%左右，其主要的影响因素还是自身。这说明，在长江经济带上游地区，环境规制强度变化受自身变化影响较大，受碳排放和产业结构影响较小。

表6 给出了长江经济带中游地区方差分解结果。

表6 长江经济带中游地区方差分解结果

从表6 可以看出，长江经济带中游地区碳排放量、产业结构和环境规制强度主要受其自身的影响。对于碳排放量来说，产业结构和环境规制对其影响存在滞后效应，其影响在当期并不会显现出来，在15 期时各因素的影响程度大致趋于稳定，碳排放量变化有58.6%是其自身对自身产生的影响，产业结构有8.4%，环境规制有32.9%。对于产业结构来说，产业结构受其自身的影响程度最大，但其影响是随着时间逐渐减弱的。碳排放量和环境规制对产业结构的影响越来越大，其中碳排放对产业结构的影响高于环境规制对产业结构的影响。在20 期时，产业结构变化受其自身的影响为79.4%，受碳排放的影响为13.6%，环境规制强度对它的影响程度为7.1%。对于环境规制来说，其变化基本上是由自身所决定的，其发展存在明显的惯性作用，其影响程度明显高于上游地区。

表7 给出了长江经济带下游地区方差分解结果。

表7 长江经济带下游地区方差分解结果

从表7 可以看出，长江经济带下游地区碳排放、产业结构和环境规制之间存在很显著的关系及影响程度。对于碳排放量来说，碳排放量受其自身的影响比较大，且影响是当期的，而产业结构和环境规制对其影响存在着滞后效应，其在当期不会有明显的影响程度，但随后会逐渐增强。下游地区和中、上游地区不同的是，在下游地区环境规制强度对碳排放的影响程度低于产业结构，产业结构对碳排放的影响在20 期会达到22%。这说明在下游地区，产业结构的变化对碳排放的影响程度会比较大，在节能减排方面会发挥比较好的作用，而下游地区的环境规制强度已经处于较高的状况，企业的准入门槛及环保要求相较于中、上游地区比较高，所以环境规制强度的提升对碳排放量直接影响程度较低。

对产业结构来说，碳排放量和产业结构对其影响是当期产生的，而环境规制存在滞后效应。从影响程度来看，产业结构的变化同时受到三者的共同作用，其中碳排放量的影响最大。碳排放量和产业结构的影响程度都是随着时间的变化而逐渐降低，环境规制强度对产业结构的影响会逐渐增大。在下游地区，产业结构的升级转型往往受到国际环境的影响或者是国家政策的引导而主动做出的选择，受到自身之外的因素影响程度也会较大。

对于环境规制来说，碳排放量对其影响程度最大，在下游地区，各省市对经济发展模式及环境质量有较高的要求，各省市对碳排放量的变化也比较敏感，当碳排放量增加的时候，政府会快速地做出反应并及时制定出相应的措施及方法去解决这一问题。

从表5～7 所呈现的结果可以发现长江经济带上、中、下游的方差分析有着很明显的区域差异，说明在长江经济带区域内，不同区域内3 个因素之间的影响关系有明显的不同。整体来看，长江经济带上、中、下游地区的区域发展差异比较明显，各因素之间的关系及影响程度也有很大的区别。各区域及各省市在制定相关政策的时候需要因时制宜、因地制宜、因势而变，不可一概而论。

3 结论与建议

3.1 研究结论

基于以上分析，本文提出结论如下：

（1）从碳排放、产业结构和环境规制三者之间的关系来看，长江经济带碳排放、产业结构和环境规制之间存在长期均衡关系，且两两之间存在双向动态影响，但是各自的影响程度不同。推动产业结构升级转型和环境规制强度的提升能有效促进节能减排目标的实现，同时节能减排的目标也会提高对产业结构升级和环境保护的需求。此外环境规制强度的变化对产业结构改善也有一定的影响。

（2）长江经济带不同区域内碳排放、产业结构和环境规制三者之间的影响程度不同。从区域来看，下游地区各因素之间协调发展水平较高，节能减排、产业升级和环境规制之间互为发展需求，同时产业结构的变化会受外界因素影响比较大。在中、上游地区，各因素之间相互协调、相互促进的关系仍有很大发展空间，对于实现节能减排目标、改善产业结构有很大的需求，且环境规制强度对碳排放和产业结构的影响程度明显高于下游地区。

3.2 政策建议

根据研究结论，提出如下建议：

（1）长江经济带下游地区应充分利用自身在资金、人才、技术等方面的优势，鼓励技术创新，主动承担起清洁能源技术及节能减排技术的研发，同时加快第二产业与第三产业的融合发展，进一步提高高新技术产业及现代服务业的比重。

（2）长江经济带中游地区的省市要积极主动地利用传统优势，加强对传统工业与服务业的升级改造，淘汰落后产能，优化能源消费结构，大力开发并使用清洁能源，提高能源利用效率，同时，要利用好各个省份自身的特点，积极发展新的经济增长点。

（3）长江经济带上游地区应充分利用“西部大开发”的政策优势，加强要素聚集，针对现有的优势产业做大做强，优先发展生产性服务业，同时也要抓住“一带一路”的重要契机，主动打破地方及区域间的贸易壁垒，促进资源要素在区域间合理地流动与配置，加强地区间的经济联系与合作，吸引外资及先进技术和管理经验等。