二氧化碳排放、产业结构升级和经济高质量增长间关系研究——基于长江经济带11省市样本数据

胡孟颖 ,刘德志，1b，胡雅洁

（1.安徽财经大学a.统计与应用数学学院；b.数量经济研究所，安徽蚌埠 233000；2.滁州学院经济与管理学院，安徽滁州 239000）

0 引言

经济新常态下，中国经济高质量发展是对经济社会发展各方面的长期要求，是当前和今后发展的主题.在经济高质量发展的要求下，不仅要合理利用现有资源，还要注意减少以二氧化碳排放为主的环境污染.

早在2015年的《巴黎协定》中，我国就对二氧化碳减排做出了庄严承诺[1].在2021 年的中央财经委员会第九次会议上，习近平总书记再次强调要将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设布局.控制碳排放量、采取措施进行抵消已经排放的二氧化碳，对实现绿色低碳转型、走经济高质量发展之路具有重大意义.

因此，本文选取长江经济带11 省市为研究对象，并将其划分为不同的区域，将二氧化碳排放、产业结构转型升级以及经济高质量增长纳入PVAR 模型，以研究各省市二氧化碳排放、产业结构转型升级与经济高质量增长之间的动态变化关系，以期为长江经济带各区域制定碳减排政策以及推动经济高质量增长提供参考和借鉴.

1 文献综述

碳排放与产业结构之间的关系很早就有学者进行了研究.蔡荣生等[2]对碳排放和产业结构升级调整间的关系进行分析，结果表明降低碳排放强度有助于产业结构进行升级，产业结构升级与低碳经济发展相辅相成；孙丽文等[3]基于中介模型对产业结构升级、技术创新与碳排放间的关系进行了实证研究，发现产业结构升级不仅可以促进碳减排，还可以通过技术创新来间接对碳排放产生影响；芦风英等[4]对碳排放转移和产业结构调整进行了研究，发现优化产业结构、提升节能减排技术能够降低中国与世界主要国家之间的碳排放转移数量，有助于促进被转移国家的碳减排进程；张翱祥等[5]从碳排放效率与产业结构优化耦合协调的角度出发，研究两者的关系以及影响因素，结果表明，碳排放效率与产业结构合理化、高级化间的耦合度都处于中度失调和中度协调之间，人力资本对碳排放效率与产业结构优化协调发展起促进作用，环境规制、能源结构则起抑制作用.

关于碳排放与经济增长之间的关系，徐斌等[6]运用非参数可加回归模型，从线性和非线性角度考察了清洁能源发展对二氧化碳减排与区域经济增长的影响，结果表明，从线性角度来说清洁能源发展并没有对二氧化碳排放减少和区域经济增长产生显著作用，但是从非线性角度来说，清洁能源发展对各区域的碳减排和经济增长在不同发展阶段有不同程度的影响；李世祥等[7]从普通面板和空间面板两个角度出发，研究了贫困地区碳排放与能源对经济增长的约束效应，发现经济增长的能源约束趋强而碳排放约束趋弱，加入空间影响之后经济增长的总尾效要比普通面板的总尾效低，也就是说要素的空间流动与优化配置产生了正向溢出效应；王帅[8]运用向量自回归模型分析了能源使用绿色化、碳排放与经济增长的关系，发现能源使用绿色化可以降低碳排放量并促进经济增长，并且能源使用绿色化对经济增长的贡献呈现“U”型，碳排放对绿色化和经济增长的贡献均较大.

关于面板向量自回归模型研究不同变量间的动态关系，黄凌云等[9]从制造业角度出发，建立PVAR模型，对技术进步路径对双向外商投资的互动发展进行了实证分析，结果表明技术引进、模仿创新和自主创发这三种技术进步路径抑制了双向外商投资间的互动关系；廖凯诚等[10]分析了政府经济投资效率与社会投资效率的动态关系，发现东部地区社会投资效率变动会带来政府经济投资效率的变动，中部地区两者无互动关系，西部地区两者互相影响；李言等[11]实证检验了中国政府税收努力与税收收入之间的关系，发现税收持续增加会推动税收收入增加，在分税制改革前和所得税收入分享体制改革后税收收入也会持续增加.

虽然现有文献的研究成果很丰富，但是研究二氧化碳排放、产业结构转型升级与经济高质量增长之间动态关系的文献却较少.因此，在吸收和借鉴前人研究成果的基础上，本文尝试进行以下拓展：建立PVAR 模型，将变量纳入同一研究框架，分析二氧化碳排放、产业结构高级化、产业结构合理化与经济高质量增长之间的影响效应.本文的研究结果可以为长江经济带不同区域制定碳减排政策，拉动经济高质量增长提供相关借鉴，为保护生态环境做贡献.

2 指标选取与模型设计

2.1 模型构建

2.1.1 回归模型

首先检验碳排放量、产业结构等因素对经济高质量增长的影响，具体模型构建如下：

其中，i为省市，t为年份，HQEG为经济高质量增长水平，CO2 为二氧化碳排放量，AIS为产业结构高级化，ISR 为产业结构合理化，X为控制变量，ε为随机扰动项.控制变量包括环境规制、外商投资总额、城市化程度和R&D经费支出.

2.1.2 PVAR 模型

作为VAR 模型的拓展，PVAR 模型将研究对象拓展到面板数据，既允许个体效应存在差异，也允许时间效应存在差异，扩大了应用范围.本文使用的PVAR 模型的一般形式如下：

其中，yit是包含内生变量的向量，βj为参数矩阵，αi为个体异质性，vit为反应时间趋势的时点效应，μit是随机扰动项并服从正态分布.本文的内生变量为二氧化碳排放、产业结构高级化、产业结构合理化以及经济高质量增长.

2.2 变量选取

2.2.1 碳排放

二氧化碳排放根据IPCC的推荐，结合燃烧的燃料数量以及缺省排放因子来测算，计算公式为：

公式中各变量代表的含义见表1.

表1 IPCC计算公式指南

各类能源的平均低位发热量取自《综合能耗计算通则》（GB∕T2589-2020），单位热值含碳量和碳氧化因子来源于2006年《IPCC国家温室气体清单指南目录》.

2.2.2 产业结构转型升级

借鉴佘硕等[13]对于产业结构转型和产业结构升级，分别用产业结构高级化和产业结构合理化来衡量.

（1）产业结构高级化.

由于第二产业中包含的产业大多为劳动密集型产业，第三产业则主要以技术、知识密集型产业为主，因此可以用第三产业与第二产业产值之比来测算产业结构高级化.

（2）产业结构合理化.

产业结构合理化是指协调各产业间的发展，使得生产要素可以进行合理配置，从而提高经济收益.基于数据可得性，采用泰尔指数来衡量产业结构合理化可得：

其中，i代表产业类型，代表第一、二、三产业的产值占当地总产值的比重，代表第一、二、三产业的就业人数占当地就业人数的比重.当泰尔指数变大时，产业结构合理化水平是下降的.

2.2.3 经济高质量增长

经济高质量发展不仅考虑经济的增长，同时也兼顾经济增长的质量，将发展的平衡性和生态环境也考虑进去，以实现经济高效全面发展.基于此，本文在借鉴以前学者的研究成果基础上，结合“五大发展理念”，选择创新、协调、绿色、开放和共享五项一级指标，下设14 个二级指标，利用熵值法对经济高质量发展进行测度.

2.2.4 环境规制

现有文献中环境规制强度的测算方法有多种，包括利用SBM-DEA 模型或三阶段DEA 进行测算，或者采用各项环境特征的综合指标计算.本文选取二氧化硫排放量、污水厂集中处理率和环境污染投资占GDP 的比重三个指标，利用熵值法测算出环境规制强度的得分.

2.2.5 外商投资总额

外商投资既可以直接促进当地经济增长，也可以通过带来先进的生产管理技术来间接提高经济增长.然而根据“污染避难所”等假说，国外企业倾向于将高污染、高能耗产业向其他国家转移，所以外商投资可能带来环境的破坏，从而拉低经济增长质量.本文以各省市外商投资总额来表示该项指标.

2.2.6 城市化程度

利用城镇人口数与地区总人口数的比值来代表城市化程度.

2.2.7 R&D经费支出

技术的改进与升级有利于经济高质量增长，因此采用R&D经费支出来表示科技投入的资本.

2.3 数据来源与描述性统计分析

本文所采用的数据来源于国家统计局与各省市的统计年鉴.为了剔除价格波动的影响，对相关指标进行了平减；对于少数缺失的数据，则利用线性插补或均值来进行填补.

对每一个变量进行对各变量进行描述性统计分析，结果见表2.可以看出二氧化碳排放的均值为14904.15，标准差为1466.672，表明各省市之间的二氧化碳排放量之间存在较大差异，具有较强的区域性.产业结构高级化和产业结构合理化的标注差分别为0.2214 和0.5630，反映出各地产业结构转型升级也存在一定的异质性.

表2 变量描述性统计分析结果

3 实证分析

根据所建立的模型和选取的变量，首先测算了2009—2019 年长江经济带各省市的二氧化碳排放量、产业结构高级化与合理化、经济高质量增长和环境规制等的具体数值；接着分析此期间各地产业结构转型升级、经济高质量增长等因素对二氧化碳排放的影响效应；然后分析了二氧化碳排放、产业结构高级化、产业结构合理化以及经济高质量增长的动态关系.

3.1 二氧化碳排放量的测算

由于长江经济带各省市的二氧化碳排放、产业结构转型升级、经济高质量增长等存在一定的差异性，因此将其划分为上、中、下游3个区域，见表3.

表3 长江经济带区域划分

基于IPCC计算方法测算出二氧化碳排放量，再根据上文的划分来计算上中下游的碳排放量的平均值，结果见图1.从图中可以看出，长江经济带上游地区二氧化碳排放量相对中游地区和下游地区而言处于较低水平，这表明上游地区对碳排放量的控制力度和成果，明显要比中游和下游地区更好.随着时间推移，各地区的二氧化碳排放量也是在不断波动并且有上升趋势的，各地区应当注意监督减排成效.

图1 长江经济带各区域二氧化碳排放情况

3.2 经济高质量增长的测算

由熵值法计算出长江经济带各省市的经济高质量增长具体数值，绘出折线图如图2.可以看出，随着年份的增长经济高质量增长程度也在不断提高，其中江苏、上海、浙江等地的经济高质量增长程度显著高于其他地区，增幅也相对更大，这些地区的经济高质量发展情况良好.四川则从较低的增长水平迅速增长到较高的增长水平，这可能是由于近年来四川更加注重经济发展的质量.

图2 11个省市经济高质量增长水平

3.3 产业结构转型升级、经济高质量增长对二氧化碳排放的影响

3.3.1 全地区固定效应模型回归分析

首先，对全地区的各变量进行单位根检验，检验结构表明数据均为平稳序列.接着进行Hausman检验，确定使用固定效应还是随机效应模型，结果如表4所示，可以看出均值均显著小于0.05，因而本文选择固定效应模型.

表4 豪斯曼检验结果

最后，对上文构建的模型进行固定效应实证检验，结果见表5.本文重点关注产业结构高级化与合理化以及经济高质量增长对二氧化碳排放的影响效应，并在模型中加入了环境规制、外商投资、城市化程度以及R&D 经费支出几个变量.

表5 第（1）列和第（2）列的区别在于，前者使用的是普通标准误，后者使用的则是聚类稳健标准误.由表5 的第（1）列可知，产业结构高级化对二氧化碳排放有显著负向影响，说明产业结构更加高级时，二氧化碳排放量会有所下降.产业结构合理化对二氧化碳排放的影响系数显著为正，有显著正向影响，这是由于上文选取泰尔指数来衡量产业结构合理化水平，泰尔指数数值越大，产业结构越不合理，从而当产业结构趋向于合理时，二氧化碳排放量是在下降的.经济高质量增长对二氧化碳排放也具有显著的负向影响效应，经济高质量增长水平的提高，对减少二氧化碳排放量也是有有益的.

表5 固定效应模型回归结果

在控制变量上，环境规制水平的提高会增加二氧化碳排放量，可能是制定环境政策的时候未准确考量二氧化碳排放问题，这是政府之后在调整或制定环境政策、碳减排政策的时候需要考虑的重要因素.外商投资的增加也会带来二氧化碳排放的显著增加，可能是外商投资带来的环境污染过大，增加了地区的碳排放量.城市化水平也对二氧化碳排放产生显著正向效应，也就是说在城市化进程中，政府应当加大碳减排政策的力度以及对政策后续执行的监督，不能以增加二氧化碳排放量为代价来加快城市化进程.R&D 经费支出提高也会显著增加二氧化碳的排放，不过影响效果要明显小于其他因素，因此在增加科技投入的时候，要考虑经费投向，应当适当加大减排技术的投入.

3.3.2 分区域回归分析

按照区域对长江经济带上中下游各区域分别进行实证检验，表6第（1）列至第（3）列分别为上游地区、中游地区和下游地区的模型实证结果，其中中游地区为随机效应模型，上游和下游地区为固定效应模型.

表6 分区域模型回归结果

由上文可知，分区域的回归与全地区的回归结果有一定的差异，不过下游地区的系数正负与全地区是一致的.这可能与不同地区制定不同的碳减排政策，以及各地区的资源禀赋以及发展现状等有关.

对于产业结构高级化变量的系数来说，在全地区和下游是显著为负的，在中游则为正数，说明中游地区产业结构向高级化转型的时候会带来二氧化碳排放量的增加.产业结构合理化变量在全地区和中游地区对二氧化碳具有显著正向效应，在上游地区则具有显著负向效应.经济高质量增长变量在全地区、中游地区和下游地区具有显著负向影响，在上游地区则具有显著正向影响，也就是说在上游地区，随着经济高质量增长水平的提高，二氧化碳排放是增加的，这可能是由于该地区碳减排力度大于碳排放力度，所以经济高质量增长水平提高会带来碳排放量的增加.

3.4 PVAR模型分析

在进行PVAR 模型实证之前，需要对数据进行平稳性检验，由上文可知，二氧化碳排放、产业结构高级化、业结构合理化、经济高质量增长均为平稳数据，因此可以通过面板向量自回归模型分析这几个变量间的动态变化关系.

3.4.1 脉冲响应分析

在进行脉冲响应分析前进行滞后阶数的选择，根据AIC、BIC、HQIC 准则确定最优阶数，一般以各准则最小值为原则来选择.根据表7通过各准则的综合考量，选择的滞后阶数为3阶，因此建立PVAR（3）模型.

表7 确定最优滞后阶数

PVAR 模型的脉冲响应模型是在控制其他变量不变的情况下，获得两两变量之间的动态关系.本文得到的脉冲响应图见图3，下面根据图3进行分析.

图3 脉冲响应图

（1）面对来自自身的冲击，前4 期中二氧化碳排放、产业结构高级化、产业结构合理化和经济高质量增长的反应均显著为正，表明在短期内4 个变量均具有一定的自我增强效应.

（2）对来自二氧化碳排放的冲击，产业结构高级化的响应值在第2期的时候显著为负，但之后则无明显反应，这表明在一定期限内二氧化碳排放对产业结构高级化起阻碍作用.产业结构合理化对二氧化碳排放的响应值一直无太大反应，也就是说在响应期内，二氧化碳排放对产业结构合理化并无太大影响.经济高质量增长对二氧化碳排放冲击的响应值在第4 期之前都显著为负，之后变为无明显反应，这说明在短期内二氧化碳排放阻碍经济高质量增长.

（3）关于产业结构转型升级方面，产业结构高级化对产业结构合理化冲击的响应值在前2期为正，2期之后变为负数，但是有上升的趋势；产业结构合理化对产业结构高级化的响应值则一直显著为正.这表明，在一定的响应期内两者相互促进；但是在后几期，虽然产业结构合理化对产业结构高级化发展有推动作用，但是产业结构高级化却会对产业结构合理化产生负面影响.

（4）当经济高质量增长作为响应变量时，首先，当经济高质量增长受到二氧化碳排放冲击，前4 期一直是负向反应，4 期以后则逐步趋向于没有反应，表明短期内二氧化碳排放对经济高质量增长是不利的，但是不利影响会逐步减弱.这可能是由于后期二氧化碳排放伴随着碳减排政策的大力推行，或者后期影响经济增长质量的因素变为其他因素.其次，产业结构高级化对经济高质量增长的响应值一直处于0附近，说明其影响效应较小，这可能是因为长江经济带各省市的产业结构高级化已经处于较高水平，第三产业产值占比较大，从而很难再通过提升产业结构高级化水平来增加经济高质量增长水平.最后，产业结构合理化对经济高质量增长的响应值一直显著为正，但是有下降的趋势，表明产业结构合理化对经济高质量增长有显著推动作用，但是随着时间的推移，产业结构合理化水平不断上升直至达到峰值，从而很难再对经济高质量增长产生促进作用.

3.4.2 方差分析

接下来采用PVAR 的方差来分析每个变量的贡献度从而更加准确地衡量各变量间的动态影响程度，结果见表8.

表8 各变量方差分解结果

由表8可知：

（1）二氧化碳排放对自身的贡献率直至30期都在97%以上，说明长江经济带二氧化碳排放的变动绝大部分都可以由自身解释.二氧化碳排放对经济高质量增长的方差贡献率则一直处于较低水平，说明二氧化碳排放对经济高质量增长影响的直接效应不是很高，可能存在其他间接效应.

（2）产业结构高级化对经济高质量增长的方差贡献率一直处于较低水平，对二氧化碳排放的贡献率却都在27%以上；产业结构合理化对经济高质量增长的方差贡献率大于产业结构高级化，对二氧化碳排放的贡献率也都在27%以上.表明样本期间产业结构合理化对经济高质量增长的促进作用大于产业结构高级化，并且产业结构转型升级对碳排放的影响较大.

（3）经济高质量增长对自身的贡献率一直在84%以上，说明经济高质量增长具有一定的自我增加惯性.

3.4.3 格兰杰因果检验

对各变量进行滞后3 期的格兰杰因果检验，结果见表9.

表9 格兰杰因果检验结果

由表9 可知，产业结构高级化与产业结构合理化分别是二氧化碳排放的单向格兰杰原因，而产业结构高级化与合理化之间存在双向格兰杰因果关系，表明两者之间互相影响，并且都对二氧化碳排放产生影响，验证了上文的结果.

4 结论与启示

本文基于长江经济带各省市从2009—2019 年的数据，测算了二氧化碳排放量、产业结构高级化、产业结构合理化、经济高质量增长以及环境规制等变量的具体数值，考察了产业结构高级化与合理化和经济高质量增长等对二氧化碳排放的影响，并检验了二氧化碳排放、产业结构高级化、产业结构合理化、经济高质量增长之间的动态变化关系，得出了以下结论：

（1）在考察期间，长江经济带各省市的二氧化碳排放量在不同区域之间存在一定的差异性，上游地区二氧化碳排放量明显少于中游地区和下游地区.此外随着时间推移，各地区的二氧化碳排放量也是在不断波动并且存在上升趋势.

（2）从产业结构高级化对二氧化碳排放的影响效应来看，总体来说产业结构高级化对二氧化碳排放有显著负向影响，说明随着产业结构高级化水平的增加，二氧化碳排放量会有所下降.但是在中游地区产业结构高级化对二氧化碳排放则有负向影响.

（3）从产业结构合理化对二氧化碳排放的影响效应来看，总体来说，产业结构合理化程度提高会带来二氧化碳排放量的下降.不过在上游地区，随着产业结构合理化程度提高，二氧化碳排放量反而会下降.

（4）经济高质量增长水平的提高，对减少二氧化碳排放量也是有有益的.然而在上游地区，随着经济高质量增长水平的提高，二氧化碳排放是增加的，这可能是由于该地区碳减排力度大于碳排放力度，所以经济高质量增长水平提高会带来碳排放量的增加.

（5）总体来说，环境规制、外商投资总额、城市化程度以及R&D经费支出对二氧化碳排放有显著正向影响.

（6）二氧化碳排放在短期内对产业结构高级化以及经济高质量增长起阻碍作用，对产业结构合理化无太大影响.

（7）在长期产业结构合理化一直对产业结构高级化起推动作用，短期内两者则是相互促进的关系.

（8）二氧化碳排放会对经济高质量增长产生不利影响，产业结构合理化会推动经济高质量增长，产业结构高级化对经济增长的影响不显著，这可能是因为长江经济带各省市的产业结构高级化已经处于较高水平，第三产业产值占比较大，从而很难再通过提升产业结构高级化水平来增加经济高质量增长水平.

上述结论有较强的政策意义，减少二氧化碳排放，对实现碳达峰和碳中和有很大的促进作用.为此，从产业结构高级化、产业结构合理化以及经济高质量增长等因素的角度出发，为减少二氧化碳的排放量提出以下相应的建议：

首先，分区域来看，产业结构高级化与合理化和经济高质量增长等影响因素对二氧化碳排放的影响有所差异，因此在制定碳减排的时候应当针对不同的地域，制定不同的合理政策.

其次，总体来说，产业结构高级化、产业结构合理化以及经济高质量增长水平的提高，会带来二氧化碳排放量的下降，所以应当采取相应的措施适当提升产业结构转型优化水平以及经济高质量增长水平，以期对减少二氧化碳排放量产生一定的促进作用.

第三，从全地区角度来说，环境规制、外商投资总额、城市化程度以及R&D 经费支出对二氧化碳排放则有显著正向影响，因此在制定碳减排政策的时候，需要考虑城市化、经费投向等因素对二氧化碳排放产生的影响效应，不可忽略这些变量的影响效果.

第四，二氧化碳排放在短期内对产业结构高级化以及经济高质量增长起阻碍作用，因此需要注意制定合理的减排目标，保证二氧化碳的排放量不能过大，不然会拉低产业结构高级化程度以及经济高质量增长水平.

第五，合理处置产业结构转型升级之间的关系，适当提高产业结构高级化水平，促进产业结构升级，也要积极提升产业结构合理化水平，促进产业结构转型，完美利用两者相互促进的关系.

最后，由于二氧化碳排放会对经济高质量增长产生不利影响，产业结构转型升级则会对经济高质量增长产生推动作用，因此在制定碳减排政策时要尽量以最小化二氧化碳排放为目标，并且加大产业结构合理化调整力度.