碳排放权交易政策试点的减排效果及其微观机制

梁昊光, 王 垚

(中国科学院中国现代化研究中心,北京100190)

全球气候变暖是近年来人类生存与发展的重要威胁之一。我国是全球最大的发展中国家,积极参与全球气候治理。在2020年第75届联合国会议上,我国表示二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和[1]。碳交易的概念源自1997年《京都议定书》,具体是指各国通过排放贸易、履约机制、清洁发展机制等3种交易机制来实现对应的减排目的,并在“共同但有区别”的原则下进行碳交易。该协议认为市场机制是解决气候变化和温室效应的的重要途径,是实现“双碳”目标的有效工具。2011年,我国按照“十二五”规划纲要关于“逐步建立碳排放交易市场”的要求,在北京、天津、上海、重庆、湖北、广东、深圳等7个省(市)先后开始了碳排放权交易试点[2]。我国碳排放权交易的实施大致经过了理论探索阶段(2005—2012年),政策试点阶段(2013—2020年)和全国统一碳市场(2021年以后)3个阶段。本文采用2003—2019年全国30个省份(港澳台地区及西藏除外,下同)的面板数据,运用多期双重差分法及DID动态模型,对碳排放权交易政策试点的减排效果及其微观机制进行检验,以验证省域视角下政策试点的碳减排效果,为环境规制政策的制定提供依据。同时,阐释微观机制作用于微观主体的减排约束和激励效果,为相关部门建立健全碳排放权交易系统、建立全国统一碳交易市场提供借鉴。

一、制度背景和理论分析

(一)制度背景

从2013年试点政策实施以来,我国碳排放权交易主要以配额交易为主。政府首先确定一个地区碳排放上限,并确定碳排放权交易规则,企业通过市场机制进行交易,获得碳排放配额[3]。若企业的排放量高于初始配额,就需要从碳交易市场上买入额度;若企业的排放量低于初始配额,就可以在碳交易市场上出售多余的配额,最终达到二氧化碳排放总量控制,并实现碳减排的目标[4]。政策试点是政府按照“以点带面”的逻辑制定并实施政策的工作方法[5]。目前,我国已在北京、天津、上海、重庆、湖北、广东、深圳等7个省(市)设立了碳交易市场。这些碳交易市场各有特色,但基本框架一致,都是政府根据地区经济发展的需要确定碳排放总量上限,根据一定的规则将碳排放配额分配给相关企业。同时,建立管控企业碳排放的监测、报告及核查机制,并设立履约与违约行为的奖惩机制[6]。碳排放权交易政策试点为全国统一碳市场的建立进行了有益的探索并提供了丰富的实践经验。

(二)理论分析

1.碳排放权交易对地区碳减排的影响。在现代市场环境下,环境规制、生产效率与经济增长的关系始终是环境经济学研究的前沿。Porter等认为,适当的环境规制有利于促使企业主动投入减排技术和绿色创新,从长期来看,这些创新可以提高企业的市场竞争力和生产效率,从而抵消环保投入所带来的成本[7]。张晓敏等认为,促进企业在市场上的盈利能力,可以在较长时间内提高企业的生产效率,促进经济增长,并由此产生了环境波特假说[8]。碳排放权交易是市场化环境规制的重要手段之一。人类在生产生活中排放了过量的二氧化碳,导致了环境污染问题和负外部性效应。根据庇古法则,当企业的生产活动出现负外部性时,政府可以进行适当的干预,干预方式主要有税收、管制等[9]。通过干预,造成负外部性的企业的边际收益等于边际社会成本,从而将外部效应内部化,这就是环境税的理论基础。不同于庇古法则,Coase认为,只要产权界定清楚,就可以建立一个低交易成本的市场,通过市场机制来达到帕累托最优[10],这就是排污权交易机制的直接理论基础。Dales基于科斯理论,将产权的概念进一步运用到污染治理中[11]。Dales给污染物的排放赋予价值,排放污染物的权利可以通过市场方式进行转让,即通过排放权交易把工业生产的二氧化碳排放成本内部化,以解决二氧化碳排放对环境和经济增长的外部性问题,从而达到以市场手段控制污染物排放的效果。碳排放权交易指政府允许企业之间相互交易排放权以使碳排放下降,同时,向排放企业出售碳排放作为产权,从而实现碳排放与排放权的匹配。碳交易政策的提出缓解了一直以来难以解决的经济发展与环境保护的矛盾,调动了地方企业节能减排的积极性,是环境经济学的突破和创新。碳排放权交易政策在我国试点以来,学者们从不同的角度,利用不同的计量方法和模型设计,论证了其对企业减排的影响。沈洪涛、路正南、范丹等通过实证研究发现,碳排放权交易政策显著降低了地区二氧化碳排放量及排放强度,但这种作用主要是通过短期内企业减少产量带来的[12-14]。碳排放权交易政策是否会倒逼企业通过投入绿色创新以实现清洁生产,从而使减排效果长期持续,则具有不确定性。吴力波、张华、郭进等通过实证研究发现,受信息不完全、市场运行效率低下和环境规制强度较弱等的影响,碳排放权交易在促进碳减排上的效果远不如财、税、费等市场调控类环境规制工具[15-17]。涂正革等以二氧化硫排污权的政策作用为例,探讨了以排污权配额为主要手段的环境管制机制在促进减排技术投入和绿色创新方面的效果[18],为进一步完善我国碳交易市场提供了一种可供参考的路径。基于此,本文提出假设H1:碳排放权交易政策试点对地区碳排放量存在抑制作用。

2.碳排放权交易影响地区碳减排的微观机制。碳交易政策是一种市场化的环境规制工具,将二氧化碳排放权的价格作为市场信号,使得具有减排能力的企业获得更高的收益,而难以减排的企业则面临更大的成本压力。本文认为,碳交易政策的实施主要通过以下3个途径实现碳减排:(1)挤出效应。对于高碳企业,减少产量以保证排放量在既定配额内,是企业面对突发性碳排放配额约束时采用的最直接的方式[7,19-20]。此外,企业还可以在碳交易市场购买额外的配额来完成生产目标,但此举会增加企业的成本。总之,碳交易政策的实施对高碳企业产生一定程度的抑制作用。虽然这在短期内可以迅速实现地区减排目标[16,21],但从长期来看,会导致高排放企业向碳排放约束较松的邻地转移,这样对全局的碳减排并没有实际效益[22]。(2)激励效应。Porter等学者认为,虽然短期内企业可能因环境规制带来的额外成本而缩减创新投入,但从长期来看,技术进步可以补偿治污成本,增加企业竞争力[7]。可见,环境规制实际上能促进企业的技术创新,使企业获得更大的收益。从波特效应的框架来看,碳交易政策的实施虽然导致控排企业的减碳成本增加,但企业为了减排主动开展绿色创新,改善生产工艺,降能增效,优先使用清洁能源。从长期来看,能促使地区能源消费结构的清洁化转型,能有效降低碳排放的负外部性,有利于区域碳减排[18]。(3)产业结构升级效应。碳交易政策改变了企业的成本—收益关系,促使企业对生产要素、产品结构、技术水平等进行调整,从而推动产业结构的优化和升级。谭静等认为,在工业化进程中,产业布局不合理或第二产业采取“高能耗,高污染”的发展模式会增加碳排放,使得生态环境继续恶化[23]。孙丽文等研究发现,产业结构优化可使经济发展对能源消耗的依赖度降低,同时加快劳动和资本等生产要素在产业内和产业间的流动[21]。总之,资源的有效配置和使用可以推动区域碳减排,有利于提高生产效率和加快产业绿色转型。基于此,本文提出假设H2:碳排放权交易政策试点通过挤出效应、激励效应和产业结构升级效应等微观机制促使地区碳排放下降。

碳排放权交易政策试点对企业、地区碳减排起到了良好的引导作用,有利于全国统一碳交易市场的建立。但以往的研究多数仅关注碳排放权交易政策对碳减排的整体效应,而忽视了各省(市)之间在经济总量、人口数量和资源禀赋等方面的差异。为了全面厘清碳排放权交易政策的减排驱动效果和微观实现路径,需要进一步进行实证分析。

二、研究方法

(一)样本选择与数据来源

以2003—2019年我国30个省份的数据为基础进行实证研究。数据主要来源于《中国统计年鉴》《中国能源统计年鉴》,以及地方统计局发布的统计资料和中国碳核算数据库。为降低极端值和异常值的影响,本文对所有连续变量进行了1%分位的winsor缩尾处理。

(二)模型构造

由于各地区开展碳排放权交易政策试点的时间和范围不同,为了更好地判断政策试点与地区碳减排的关系,本文采用多期双重差分法进行分析,把北京、天津、上海、重庆、湖北、广东等6个省(市)(因深圳属于广东,故不单独列出)定义为“碳排放权交易政策试点省份”,并设定为处理组,其余省份为控制组。基准模型设定如下:

Y1it=β0+β1Pit×T+β∑Cit+μi+γt+εit

(1)

Y2it=β0+β1Pit×T+β∑Cit+μi+γt+εit

(2)

其中,i表示省份,t表示年份,Y1it表示人均二氧化碳排放量,Y2it表示单位GDP二氧化碳排放量,β0表示截距项。Pit表示政策虚拟变量,若样本是碳排放权交易政策试点城市,则其政策虚拟变量取值为1;反之,取值为0。T表示时间虚拟变量,从样本进行碳排放权交易政策试点的年份开始,取值为1;反之,取值为0。 交互项Pit×T表示碳排放权交易政策试点的效果。β1表示碳排放权交易政策试点对处理组和控制组的净影响,若碳排放权交易政策试点促进了碳减排,则β1显著为正。 ∑Cit表示一组控制变量,β表示控制变量的净影响,μi表示省份固定效应,γt表示时间固定效应,εi,t为随机扰动项。

(三)变量说明

1.被解释变量。选取各省份的人均二氧化碳排放量(碳排放量除以年末人口数)和单位GDP二氧化碳排放量(碳排放量除以地区实际GDP)作为被解释变量。各省份的碳排放数据来自于中国碳核算数据库。

2.控制变量。地区经济发展水平、地区产业结构、能源消费结构、人口状况、城镇化水平、对外贸易水平、居民收入水平等因素都可能对二氧化碳排放量产生一定影响。因此,本文选取以下指标作为控制变量:(1)技术水平。借鉴路正南等的方法[13],用专利申请受理量的对数值来表示。(2)地区产业结构。用各省份第二产业增加值占GDP的比重来表示。(3)能源消费结构。用各省份煤炭消费占能源消费总量的比重来表示。(4)经济发展水平。用各省份的人均GDP来表示。(5)人口密度。用各省份的人口密度来表示。(6)城镇化率。用各省份城镇人口占地区总人口的比重来表示。(7)对外贸易。参考李锴等的方法[24],用各省份境内目的地和货源地的进出口总额来表示。(8)居民收入水平。鉴于收入水平通过影响居民生活方式来影响碳排放[9],本文选取城镇单位就业人员平均工资作为收入水平的衡量标准。主要变量描述性统计结果见表1。

表1 主要变量描述性统计结果Table 1 Descriptive statistical results of key variables

三、实证结果与分析

(一)碳排放权交易的减排效应

根据模型(1)及模型(2)估计碳排放权交易对地区碳减排的效应,具体结果见表2。在控制省份固定效应和时间固定效应后,以人均二氧化碳排放量和单位GDP二氧化碳排放量为被解释变量时, 交互项的系数均显著为负。这表明碳排放权作为一种商品进行流通和交易后,对地区碳排放起到了抑制作用。因此,本文假设H1得到验证。煤炭消费占能源消费总量的比重的系数均显著为正,表明以煤炭为主的能源消费结构不利于碳减排和碳达峰目标的实现。专利申请受理量对数值的系数显著为负,表明环境规制可能导致企业控排成本增加。在减排利益的驱动下,企业主动开展绿色创新,改善生产工艺。在回归结果中,第二产业增加值占GDP的比重的系数显著为正,表明第二产业的迅速发展抑制了人均碳排放的下降,从生产效率的角度来看,其产业附加值不及第三产业,单位产值导致的碳排放居高不下。综上,控制变量的系数大部分显著且符合预期,表明模型构造合理。

表2 碳排放权交易对碳减排净影响的实证结果Table 2 Empirical results of the net impact of carbon emission trading on carbon emission reduction

(二)稳健性检验

1.平行趋势检验。DID模型的假设前提是:若没有碳排放权交易,则处理组和控制组的人均二氧化碳排放量和单位GDP二氧化碳排放量变化趋于平行。考虑到本文为多期DID模型,碳排放权交易政策试点落地实施时间为2013年。此后,试点区域日益增多。因此,以2013年为时间节点分析试点区域与非试点区域的人均二氧化碳排放量及单位GDP二氧化碳排放量的变化趋势(图1、图2)。从图1可知,2013年以前,试点区域与非试点区域的人均二氧化碳排放量增长基本一致。2013年以后,试点组的人均二氧化碳排放量增长更慢,增幅更小,且与非试点组的差距不断扩大。这说明在碳排放权交易政策试点以后,试点组碳排放得到合理控制。该趋势符合双重差分模型的前提假设。从图2可知,2013年以前,非试点区域与试点区域的单位GDP二氧化碳排放量变化趋势基本平行。2013年以后,试点组的单位GDP二氧化碳排放量下降更快,接近均衡状态。

图1 试点区域与非试点区域人均二氧化碳排放量变化趋势

图2 试点区域与非试点区域单位GDP二氧化碳排放量变化趋势

2.安慰剂检验。本文通过构建虚假试点年份进行安慰剂测试,以考察碳减排的净效应是否仅来自碳排放权交易试点政策。碳排放权交易政策首次试点时间为2013年,此后试点城市日益增多。为了排除远离政策冲击点的相关年份对模型估计的影响,分别以人均二氧化碳排放量和单位GDP二氧化碳排放量为被解释变量,选择政策冲击年份附近的样本来检验模型稳健性。假设2009年和2015年为碳排放权交易政策首次试点时间,进行安慰剂检验。结果显示,更换为假设政策试点年份之后,模型不能得到稳健的结果,即虚拟的政策冲击对各变量影响不明显。对比基准回归可以知道,只有真实的政策试点产生了影响。这证明了本文模型与变量设置的合理性。

(三)影响机制分析

1.挤出效应与激励效应。在碳排放权交易的试点省份,如果企业的碳排放量超过了拟定的配额,就必须从市场上购买碳排放权。若企业不在一定的排放范围内生产,则生产成本增加。企业作为理性的经济人,为了最大限度地获取利益,往往采取与环境监督管理相适应的适当行为[7,25]。为了全面把握碳排放权交易政策试点与企业碳减排之间的关系,需要对内在的影响机理进行探讨。本文借鉴沈洪涛等的做法[12],构建碳减排微观机制效应模型及其变量,以碳排放权交易试点地区配套的碳交易管控企业为样本。处理组6个省(市)的发改委每年会公布碳排放权政策实施后被管控的企业名单。鉴于数据的可用性、可获得性及结果的正确性,本文仅选用首批被管控的上市企业作为研究对象,并剔除金融企业和被取消管制的企业,后续纳入的管控企业不再考虑。最终,处理组样本包括6个省(市)的78家上市公司,样本数共计624家企业。被解释变量选取企业排污费的对数,以度量企业的碳排放水平;解释变量选取企业销售收入,以作产量的近似算法,同时选取化企业绿色专利申请数量的对数,以度量减排技术投入。构建三期滞后的双重差分模型,以此来识别碳排放权交易政策试点对微观企业碳减排的作用机制和动态效应。相比于双重差分模型,滞后的差分模型不仅可以考察政策试点带来的总体效应,还可以考察政策实施一定时间内的动态效应。计算公式具体如下:

Yj=β0+βk∑P×Tk+β4P+β5T+β6∑Ci,t+μ

(3)

用式(3)做2次回归,仅改变被解释变量,Yj在2次回归中分别表示企业排污费的对数、企业绿色专利申请数量的对数。T表示时间虚拟变量,k表示时间虚拟变量T滞后一至三期的期数,取值1～3,用于衡量滞后三期的效应。经检验,在k取值大于3时,系数不再具有统计意义,累积效应在3年后开始下降,这表明影响大约持续3年,随后开始保持稳定。当T=0,表示碳排放权交易实施前;当T=1,表示碳排放权交易实施后,且被管控的企业在纳入管控后的每一年都取值为1。P表示碳排放权交易管控企业名单,当P=1,表示管控企业,即处理组;当P=0,表示非管控企业,即对照组。交互项P×Tk表示碳排放权交易政策,βk表示交互项的估计系数,衡量了碳排放权交易政策实施3年内管控企业碳排放、减排技术投入的动态变化。 ∑Ci,t表示一组控制变量,μ表示随机扰动项,β0表示截距项,β4表示政策效应,β5表示时间效应,β6表示控制变量的净效应。

综合考虑区域经济发展水平、企业性质、公司规模、上市年限、减排技术投入水平、盈利能力、企业获得的环保补贴等因素,从非试点省份的企业中选择对照组样本,最终选取78家企业作为对照组进行检验,具体结果见表3。从回归结果看,企业被纳入管控后,当年排污费有一定的下降,第二年排污费进一步下降,到第三年则相对回升。这表明碳排放权交易政策给企业的生产带来了短期冲击。企业排污费有效反映了生产企业在被纳入碳排放管控后的生产选择。对于高碳企业而言,最直接的碳减排方式是通过减少产量来降低排污费,这表明碳排放权交易政策的实施对高碳企业的生产造成一定的抑制作用。企业绿色专利申请数量在企业被纳入管控的当年有小幅度的下降,第二年和第三年则持续增加。这表明从长期来看,碳排放权交易政策促进了企业的创新投入。企业通过绿色创新、生产工艺改善、清洁能源使用等方式获得了减排收益,体现了碳排放权交易政策的激励效应,进一步验证了环境波特假说。

表3 微观机制实证结果(挤出效应及激励效应)Table 3 Empirical results of the micro mechanism(extrusion effect and incentive effect)

从综合回归估计结果可以看出,在碳交易权落地后,高碳企业的生产和碳排放在短期内受到抑制,体现了试点政策的挤出效应,这一效应促进了地区减排目标的实现。从长期来看,企业通过加大绿色投入、创新减排技术等方式获得减排收益,体现了环境规制的激励效应。但值得注意的是,试点政策亦可能导致高排放企业向碳排放约束较松的邻地转移,这样并没有实质性地促进企业的减排和绿色创新,对全局的碳减排并无助益。

2.产业结构升级效应。根据假设H2,碳交易配额制改变了企业的成本—收益关系,企业对投资要素、产品结构、技术水平等进行相应的调整。企业改善生产工艺、优先使用清洁能源能促进绿色专利技术的投入,并影响各省份第二产业增加值占GDP的比重,形成产业结构升级效应。根据式(3),以各省份第二产业增加值占GDP的比重(地区产业结构)表示地区产业结构升级效应,以专利申请受理量的对数值(技术水平)表示企业的提升效应,并进行检验,具体结果见表4。若产业结构升级效应存在,则应观察到碳排放权交易政策试点后各省份第二产业增加值占GDP的比重和专利申请受理量的对数值有所上升。从表4可知,碳排放权交易政策试点后,推动企业加大绿色技术投入,广泛应用绿色低碳工艺技术装备,使得能源利用效率大幅提高,绿色制造水平全面提升,产业结构升级效应明显。因此,本文假设H2得到验证。限于文章篇幅,略去其他控制变量的回归结果。

表4 微观机制实证结果(产业结构升级效应)Table 4 Empirical results of the micro mechanism (industrial structure upgrading effect)

四、结论与对策

(一)结论

本文以碳排放权交易政策试点为切入点,以2003—2019年30个省份的面板数据为基础,采用多期DID模型及DID动态模型进行实证研究。结果发现:(1)相比于未进行试点的区域,碳排放权交易显著促进了试点区域的碳减排,降低了单位产出的能源消耗和人均二氧化碳排放量,且该结论稳健。(2)碳排放权交易政策主要通过3种微观途径达到碳减排的效果。其一,挤出效应。短期内抑制管控企业的生产,从而降低区域碳排放。企业被纳入管控后,对于高碳企业而言,最直接的碳减排方式是减少产量,因此管控后当年排污费用有一定的下降,第二年排污费用进一步下降,到第三年则相对回升。这表明,碳排放权交易政策对企业的生产产生了短期冲击,证明政策的实施对高碳企业的生产造成一定的抑制作用。其二,激励效应。主要通过企业绿色创新、能源结构调整和减排技术投入等途径来实现。企业绿色专利申请数量在企业被纳入管控的当年有小幅度的下降,第二年和第三年则持续的增加。这表明,从短期来看,企业通过减少产量来达到管控标准;从长期来看,企业通过转移生产、调整生产结构、改善生产工艺、降能增效、使用清洁能源等方式获得减排收益,实现了碳排放权交易政策的激励效应。这进一步验证了环境波特假说。其三,产业结构升级效应。碳排放权交易政策实施后,各省份积极推动政策落地实施,推进企业加大绿色技术的投入,促进绿色低碳工艺技术装备投入使用,使得能源利用效率得以提高,各省份第二产业增加值占GDP的比重有所增加,传统产业的绿色制造水平得到提升。

(二)对策

1.完善环境规制体系,扩大低碳城市的试点范围。碳交易市场的建设显著降低了碳排放和单位产出的能源消耗水平。因此,未来应充分利用财政补贴、污染排放费用等环境规制工具,将更多企业、更多区域纳入碳排放管控范围。在政策落地的过程中,根据不同地区、不同行业的精确划分,综合运用行政控制型环境规制和市场调节型环境规制等方法,适度调配碳排放配额,促使碳价始终保持在合理区间;调控手段密切配合、共同发力,鼓励企业持续进行绿色创新和减排技术投入,为低碳经济注入动力,为构建全国统一碳市场打下坚实基础。同时,加强环境制度建设和执法队伍建设,真正将碳排放权交易的相关制度设计落实到位。

2.培育企业环保和绿色创新新业态,为企业提供技术补助和绿色创新的资金支持。一方面,加强政府的财政支持力度,建立稳定的财政性资金投入,提高企业绿色投入的积极性,全面提升企业绿色创新水平,鼓励发展以节能减排技术服务为主营业务的高科技服务企业;另一方面,鼓励企业兼顾“绿色”与“生产”2个方面的需求,发展绿色减排技术等高科技业务,合理配置绿色低碳创新资源,加快绿色科技成果转化,加强绿色技术创新基础设施建设,整合产业链上下游资源,充分集聚和利用绿色技术创新资源。

3.建立健全全国统一的、覆盖所有行业的碳排放权交易市场,促进企业节能减排。以“统一性、开放性、竞争性、有序性、公平性和共享性”为目标,建设真正意义上的全国统一碳市场。通过市场需求引导创新资源的有效配置,发挥超大规模市场效应,丰富应用场景、放大创新收益,吸引更多企业参与碳排放权交易,在更大范围内以更高的效率利用资源。促进跨区域、跨企业之间的联系与合作,构建兼顾各区域技术水平及符合我国国情的碳排放基准线值,实现碳排放的有效控制,从而促进全国范围内环境效益的全面提升,保证碳达峰和碳中和目标的如期实现。