环境规制对我国天然气消费影响研究——基于技术创新的中介效应检验

李宏勋,李 艺

(中国石油大学(华东)经济管理学院,山东 青岛 266580)

2012年,党的十八大将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业总体布局,强调绿色发展,政府通过制定排污标准、健全环保法律、推行相关政策等环境规制手段减少企业污染物的排放。能源的使用也会造成污染物的排放,且不同类型能源的生产与使用在很大程度上影响了污染物的排放种类及数量,煤等高污染能源所排放的污染物远远超过天然气等清洁能源。因此,我国《“十三五”能源规划》中提出要深入推进能源革命,推动能源生产利用方式变革,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,并决定在“十三五”时期,非化石能源和天然气占全部能源消费的比重要分别提高2.6%和1.9%,降低煤炭的消费比重,推动能源结构调整。增加天然气消费占比、促进能源结构调整不仅在政策方面受到了重视,在实际中同样具有可行性。国家统计局及《中国统计年鉴》的相关数据显示,天然气作为一种清洁能源,其消费总量自2000年开始逐年增加,2000年天然气消费总量的绝对值为3 233.21万t标准煤(占比2.2%),2018年为36 192万t标准煤(占比7.8%),总体呈上升趋势。此外,我国天然气探明储量虽然占全球的比重较小,但在近几年一直呈增长趋势,2018年更是新增6 999亿m3,远超过2017年5 557.79亿m3的增长量,为天然气消费的增长提供了保障。但是在环境规制不断加强的背景下,天然气作为清洁能源,环境规制强度将如何影响其消费总量,政府是否可以通过环境规制手段影响能源转型进程,企业又该如何根据环境规制强度对天然气消费量的关系应对政府所出台的环境规制措施来合理变动天然气消费量,对于这些问题的研究具有重要的现实意义及理论意义。

1 文献回顾

1.1 环境规制与能源消费

在已有文献中,孙早等[1]将研究视线放在了环境规制与能源消费的关系上,其研究表明,我国的环境规制政策不仅能直接降低能源消费,还能通过倒逼技术创新、提高外资进入门槛间接降低能源消费,但环境规制通过倒逼产业结构调整并没有对降低能源消费起到积极作用。周肖肖等[2]的研究结果则显示,环境规制对能源消费的影响并不是一成不变的,而是呈现倒“U”型关系,越过一定的门槛后,环境规制才对人均能源消费量起抑制作用,具有节能效应。Li等[3]对环境规制进行了分类,其研究结果表明,环境规制中的经济调节手段对能源消耗具有直接影响,能够减少能源消耗,而法律和环境监管的“反弹效应”则会使企业产生新的能源需求,增加能源消费,且东、中、西部均如此。

1.2 环境规制、技术创新与能源消费

环境规制可以促进企业的技术创新,不过不同的环境规制类型对技术创新的影响作用不同,命令控制型环境规制对技术创新的影响不显著,市场激励型和自愿型环境规制可以促进企业的技术创新[4]。张平等[5]对环境规制则有不同的分类,认为费用型环境规制对企业的技术创新具有“挤出效应”,环境规制会挤占企业在科研方面的投资,反而不利于技术的发展,而投资型环境规制可促进企业的技术创新,支持“波特假说”。但有学者[6-8]认为环境规制对技术创新具有U型影响,环境规制水平较低时会抑制技术发展,而环境规制强度越过拐点后,则会促进技术进步,且滞后一期的影响更为显著[8]。刘晓剑等[9]的研究则表明研发投入对能源消费具有负向影响。分地区来看,在东部地区和西部地区,技术创新在初期会抑制能源消费的上涨,但该抑制作用到后期则不再显著,而西部地区对能源消费的负向影响则是长期性的[10]。

通过上述分析可以发现,不管是环境规制对能源消费、技术创新的影响效应还是技术创新对能源消费影响的研究,结论并不完全一致,且研究的变量均是能源整体,而环境规制是否会抑制天然气消费则不明确,虽然一般认为环境规制强度加大,天然气消费会随之增加,但二者到底是一种怎样的关系,依然不能确定。为解决该问题,需将能源具体到天然气,进一步探讨环境规制对天然气消费总量的影响效应。

2 环境规制对天然气消费的作用路径

2.1 直接作用路径

为了实现我国经济长久持续的发展,政府提出了能源结构转型升级、提高天然气消费占比的目标,而实现这个目标的手段之一就是进行环境规制。政府通过命令控制型环境规制手段,要求相关企业必须使用绿色生产技术,限制企业的污染物排放量。通过环境税费、排污权交易等市场激励型环境规制手段使企业的自身盈利与环境保护贯穿到一起。环境规制手段的加强,使得企业的排污成本、治理成本增加,为了提高自身效益,企业会减少煤、石油等高污染能源的消费数量,天然气作为一种相对清洁、安全可靠、经济实惠、使用范围广、并且储量较大、能量转化速度快、便于运输的能源,自然而然地会获得企业青睐,天然气的消费数量也随之增加。据此研究提出以下假设:

H1a:命令控制型环境规制对天然气消费具有正向影响。

H1b:市场激励型环境规制对天然气消费具有正向影响。

2.2 间接作用路径

环境规制还可通过技术创新对天然气消费产生影响。市场激励型环境规制的加强使得企业的污染要素成本增加,净利润减少,为了获得长期的经营效益,企业会积极投入研发工作,获得更高效、更绿色的生产技术,以此来应对环境规制。命令控制型环境规制也会强制性的要求企业使用环保的生产方式,企业为了不违背规章制度更需要不断创新生产技术。因此,环境规制能够倒逼企业进行技术创新。生产技术的创新以及绿色生产技术的使用,可促使企业实现能源需求结构的转变,将对煤炭、石油的需求转化为对天然气的需求,从而增加天然气的消费数量。根据上述分析,研究提出以下假设:

H2a:命令控制型环境规制在技术创新的中介效应下对天然气消费产生正向影响。

H2b:市场激励型环境规制在技术创新的中介效应下对天然气消费产生正向影响。

3 研究设计

3.1 变量选择与数据来源

被解释变量:天然气消费量(TRQ),使用各省、市、自治区的天然气消费总量(亿立方米)进行衡量。

解释变量:由于自愿型环境规制较难衡量,因此选择命令控制型环境规制(CERS)及市场激励型环境规制(MERS)进行分析。命令控制型环境规制的数据处理借鉴孙瑞华等[11]与Naughton[12]的文章,污染物选择废水、废气和固体废弃物3种,将工业三废的排放总量除以各省工业增加值,得到单位工业增加值所对应的各污染物排放量,对单位工业增加值的各污染物排放量采用均值化的方法进行无量纲处理,并对其进行加总,再对加总后的单位工业增加值的排污量取倒数,以此来衡量命令控制型环境规制强度,市场激励型环境规制则使用各省单位工业增加值对应的排污费征收金额的倒数来衡量。

中介变量:技术创新(TC)。技术创新选择各省发明专利授权量与各省年末人口数的比值来衡量。

控制变量:产业结构(IN)、对外开放度(OP)、人口数量(POP)、城镇化率(UR),产业结构用各省第三产业增加值与地区生产总值的比值表示,对外开放度选择外商投资企业货物进出口额与地区生产总值的比值表示,人口数量选择各地区年末人口数来衡量,城镇化率用非农业人口占总人口的比重表示。

数据来源:依据2006—2015年的30个省份(西藏、香港、澳门及台湾地区除外)的面板数据进行研究分析,其中工业废水排放总量、工业废气排放总量和工业固体废弃物排放总量的数据来源于《中国环境统计年鉴》,地区工业增加值、第三产业增加值、各地区生产总值、天然气消费总量、GDP、外商直接投资、城镇化率、发明专利授权量以及年末人口数的数据来源于相关年份的《中国统计年鉴》。 对各变量的描述性统计分析见表1。

表1 变量的描述性统计

观察表1可知,大多数变量的离散程度较小,天然气消费量、技术创新、对外开放度的标准差相对较大,导致这个结果的原因有2种可能,第1种是区域之间发展差异较大,对于东部地区来说,人才聚集、交通便利、经济发达,技术创新速度、对外交流程度以及能源消耗数量均大于西部地区以及中部地区,导致标准差较大;第2种可能是不同年份之间差距较大,我国近几年经济发展迅速,带动各行各业的技术创新,能源消耗也随之增加,并且成立了自贸区,更是促进了国与国之间的交流,不断提高对外开放程度,使得数据在不同年份间差距较大。另外,对数据取对数之后,数据之间的差距较小,便于之后的计算。

3.2 模型设计

通过中介效应模型可对环境规制对天然气消费的影响以及技术创新的中介效应进行探讨,根据中介效应模型可知,对数据的检验总共分为3个步骤,一是解释变量对被解释变量的直接影响效果;二是检验解释变量对中介变量的影响是否显著,结果显著才可继续进行中介效应分析;三是在直接影响模型中加入中介变量,验证此时的解释变量是否显著,且显著性是否下降。

基于中介效应的检验流程,设定4个模型:

lnTRQ=α0+α1lnERSit+α2lnINit+

α3lnOPit+α4lnPOPit+

α5lnURit+ε,

(1)

α3lnINit+α4lnOPit+α5lnPOPit+

α6lnURit+ε,

(2)

α4lnOPit+α5lnPOPit+α6lnURit+ε,

(3)

α3lnINit+α4lnOPit+α5lnPOPit+

α6lnURit+α7lnTCit+ε,

(4)

4个模型中,i和t分别表示城市以及年份;ERS表示环境规制;为了消除异方差和数据间的较大波动,对各变量均取对数变换。模型(1)检验环境规制变量对天然气消费量的影响,即中介效应的步骤一,并且为了检验环境规制对天然气消费的非线性影响,在模型(2)中加入环境规制的二次项。模型(3)检验环境规制对中介变量技术创新的影响作用,及中介效应的步骤二。模型(4)则是为了检验中介效应中的步骤三,在加入技术创新后,环境规制对天然气消费的影响是否出现显著性下降的情况。

4 实证结果与分析

4.1 面板单位根检验

若对非平稳数据进行回归分析,可能会出现“伪回归”现象,因此需对数据进行单位根检验。选择LLC、ADF-Fisher以及PP-Fisher 3种方法对数据进行平稳性检验,若3种方法出现不同结果,则采用少数服从多数的方法决定是否平稳,具体结果见表2。

表2 面板单位根检验

观察表2可知,除市场激励型环境规制外,所有变量的原始数据都是平稳的,并且所有变量的一阶差分序列都是平稳的,以此可以认为上述变量为同阶单整序列。

4.2 面板协整检验及Hausman检验

为验证变量间是否存在长期均衡关系,通过Pedroni检验和Kao检验进行协整检验,具体结果见表3。

表3 面板协整检验

Pedroni检验和Kao检验的原假设是不存在协整关系,Pedroni检验共包含7个检验统计量,分别是4个组内统计量和3个组间统计量。在7个检验统计量中有4个拒绝原假设,3个不拒绝原假设,根据少数服从多数的原则可以认为变量之间存在协整关系,且Kao检验结果在1%的显著性下拒绝原假设,进一步验证了该结论。在此基础上对变量序列进行Hausman检验,并根据检验结果选择随机效应模型。

4.3 中介效应分析

研究不同类型环境规制对天然气消费的影响作用,以及技术创新在不同类型环境规制影响天然气消费的作用中起到的中介效应,首先将命令控制型环境规制代入模型(1)～(4),得到的结果见表4。

从模型(1)可知,命令控制型环境规制变量对天然气消费具有显著的正向影响,命令控制型环境规制强度每增加一个单位,天然气消费随之增加0.197个单位,在模型(2)中加入命令控制型环境规制的二次项后,一次项的显著性和系数有明显提升,且二次项为1%显著,说明命令控制型环境规制对天然气消费具有U型影响作用,二者之间具有非线性影响关系,初期命令控制型环境规制的加强会抑制天然气消费量的上涨,但越过拐点之后,命令控制型环境规制则对天然气消费具有正向影响作用。当命令控制型环境规制强度较低时,对企业的污染排放行为起不到震慑作用。对于企业来说,违反规章制度的成本远远小于治理污染物的成本,且天然气价格相对较高,企业宁愿使用煤炭等高污染能源也不使用天然气能源,而当命令控制型环境规制强度较高时,企业为了获得长期利益,减少违法成本,则会转变能源需求结构,增加天然气消费量,H1a未得到结果支持。模型(3)中可以看到,命令控制型环境规制的一次项和二次项均对技术创新具有显著正向影响,因此命令控制型环境规制对技术创新的影响也为U型,环境规制实施初期,企业来不及马上转换能源结构,无法及时减少污染物的排放,导致企业的违法成本增加,即使此时的违法成本较低,也挤占了技术创新的研发投入,因此不利于企业的技术创新。而随着命令控制型环境规制强度的增加,企业的违法成本变得难以接受,企业为了自身的长远利益,不得不进行技术创新,采用绿色环保技术,较少污染物的排放,以应对日益加强的环境规制。 将模型(4)与模型(2)对比可知,加入技术创新变量之后,命令控制型环境规制的一次项和二次项系数虽然依旧显著,但显著性有明显下降,且系数大小也有意明显下降,这符合中介效应模型中步骤三的要求,在基础模型中加入中介变量后,核心解释变量的显著性明显下降,且技术创新的系数为1%显著,对天然气消费具有正向影响作用。因此得出结论,即命令控制型环境规制可以通过技术创新的中介效应对天然气消费产生U型影响,H2a未得到结果支持。

表4 命令控制型环境规制对天然气消费影响的面板分析结果

市场激励型环境规制对天然气消费的影响作用以及技术创新的中介效应分析见表5。

模型(1)中,市场激励型环境规制对天然气消费量具有正向影响,市场激励型环境规制强度每增加1个单位,使得天然气消费量增加0.363个单位。在模型(2)中,加入了市场激励型环境规制的二次项,但模型(2)中的一次项和二次项均不显著,说明市场激励型环境规制对天然气消费量不存在非线性影响作用。其一次项能够促进天然气消费量的增长,H1b得到结果支持。市场激励型环境规制的手段包括环境税、排污权交易等,这些对于企业来说是可以通过自身努力进行缩减的成本,并且若不进行改变,企业的污染成本会不断增加,从而减少企业的经营利润。因此当市场激励型环境规制强度增加时,企业为了获得更多盈利,会将能源需求由高污染能源转向天然气,减少污染成本。观察模型(3)可以看到,市场激励型环境规制对技术创新具有正向影响,市场激励型环境规制每增加1个单位,技术创新随之增加0.194个单位,环境税等环境费会对企业的生产经营造成一定负担,为了尽快减轻环境税费,企业会积极进行技术创新。对比模型(4)与模型(2),在基础模型的基础上加入了中介变量技术创新后,市场激励型环境规制的系数由1%显著变为不显著,技术创新的系数在1%的水平下显著,数值为0.657,说明技术创新对市场激励型环境规制对天然气消费量的影响具有中介效用,H2b得到结果支持。

4.4 稳健性检验

为了保证结果的稳健性,选择改变环境规制的衡量指标对结果进行稳健性检验。用各地区单位工业增加值对应的二氧化硫排放量对命令型环境规制进行衡量,市场激励型环境规制用各地区资源税来代替,具体结果见表6。

观察表6可知,命令控制型环境规制对天然气消费具有U型影响作用,并且可通过技术创新对天热气消费产生U型影响,市场激励型环境规制对天然气消费具由正向影响,可通过技术创新促进天然气消费的上涨,核心解释变量及中介变量系数的正负性及显著性水平与表4、表5一致,因此可以断定模型结果具有稳健性。

表5 市场激励型环境规制对天然气消费影响的面板分析结果

表6 稳健性检验

5 结论及对策建议

5.1 结论

基于2006—2015年30个省份的省际面板数据,研究了环境规制对天然气消费的影响作用。首先使用面板数据模型分析不同类型环境规制对天然气消费量的线性及非线性影响,之后在基础模型的基础上加入技术创新变量,研究命令控制型和市场激励型环境规制是否可以通过技术创新对天然气消费产生影响。研究结果表明,命令控制型环境规制对天然气消费具有U型作用,且可通过技术创新对天然气消费产生U型影响;市场激励型环境规制对天然气消费具有正向影响,可通过技术创新对天然气消费产生正向影响,H1a和H2a未得到结果支持,H1b及H2b获得结果验证。

5.2 对策及建议

政府可以继续加大环境规制强度,倒逼企业增加对天然气的使用。政府是命令控制型和市场激励型环境规制的制定主体,可通过制订相关法律法规、完善监督机制、奖赏结合以及积极宣传环保意识等手段加大环境规制强度,各企业为了遵守各项环境规章制度以及减少污染成本,会减少使用煤等污染强度大的能源,降低污染物的排放,增加天然气的消费数量。

企业层面则需加强技术创新,使用绿色生产技术,绿色生产技术即缩小污染种类、减少污染排放的技术,企业使用绿色技术,可以更好地遵循环境规制政策,减少污染排放,转变自身能源需求结构,助力能源革命。