碳排放权交易制度对能源效率的影响研究

严复雷 杨雨欣 陈贝贝

[收稿日期：2023-02-27修返日期：2023-05-18

作者简介：严复雷（1975-），男，汉族，甘肃武威人，教授，博士，硕士生导师。研究方向：贸易与金融、环境经济。

杨雨欣（1998-），女，汉族，重庆人，硕士在读。研究方向：绿色金融。

陈贝贝（1999-），女，汉族，四川内江人，硕士在读。研究方向：绿色金融。

基金项目：国家自然科学青年基金项目：农业经营主体的农业面源污染减量化行为研究—基于私人利益与污染价值联结的视角，项目编号：72003158；2023年成都绿色低碳发展研究基地项目：“双碳”目标下碳排放权交易制度助推能源效率提升路径研究，项目编号：LD23YB04。

·感谢匿名审稿人对本文的建议，作者文责自负。]

（西南科技大学经济管理学院  四川绵阳  621010）

【摘要】基于2007—2019年省级面板数据，运用倾向匹配得分（PSM）和双重差分法（DID），探讨了我国碳排放权交易制度对能源效率的影响效果。研究发现：碳排放权交易制度显著提升了能源效率，主要通过促进市场化、削弱资源诅咒的途径提升能源效率。异质性分析表明：相对于东部和中部地区，在西部地区碳排放权交易制度对能源效率的提升作用更强；在绿色创新效率高、环保支出效应高的区域，碳排放权交易制度对能源效率的促进作用更显著。

【关键词】碳排放权交易制度；能源效率；资源诅咒；双重差分法

【中图分类号】F062.2【文献标识码】A【文章编号】1672-4860（2024）03-0051-10

提升能源效率是控制能源消费和减少碳排放的关键[1]。长期以来，高能源消耗的粗放型经济增长模式造成了经济发展与生态环境失衡的局面，2021年，我国能源消费总量达到52.4亿吨标准煤，其中煤炭能源消费占比为56%，较10年前占比下降了12.5%，但消费总量仍处于增长阶段。这说明我国能源消费结构虽在不断优化，但长期依赖以化石能源尤其是煤炭能源为主的局面还未发生根本转变。党的二十大报告指出，要立足我国能源资源禀赋，有计划、分步骤地实施碳达峰行动，如何采取有效措施提升能源效率，是政府和学界共同关注的重要命题。

纵观我国环境治理历程，多种类的环境规制是提高节能减排效率的主要手段[2]，但长期以命令控制型环境规制为主进行环境治理，存在弹性不足、市场手段缺失等多方面问题，并且自主型环境规制手段的实施成本较高，实施对象自我规制的意志力又较差，最终导致环境问题无法得到有效根治。前期经验揭示，我国应当建立环境治理的长效机制，以市场化手段有效解决环境治理问题并实现帕累托最优配置。其中，碳排放权交易制度作为一种市场化改革的政策探索，是实现低碳发展和经济绿色转型的重要市场激励型环境规制手段。2011年10月，国务院正式批复北京、天津、重庆、湖北等7个省市作为碳排放权交易的试点地区，2017年碳排放权交易体系在全国推广，以期通过“谁污染谁付费”的市场原则减少温室气体的排放。我国的碳排放权交易制度作为实现双碳愿景的核心政策之一，在碳减排方面起到了积极作用，但该政策的实施还处于探索阶段，其对能源效率的影响有待进一步探究。在此背景下，运用双重差分法探究碳排放权交易制度对能源效率的影响具有重要意义。

一、文献综述与研究假设

（一）碳排放权交易制度与能源效率的关系

碳排放权交易制度作为一种市场化改革中提出的环境权益交易政策，其实施效果与能源效率的关系一直存在争议。通过梳理文献发现，主要有以下几种观点：一种观点是基于“波特效应”理论，环境规制工具能够促进技术创新[3]，对能源效率的提升具有正向激励作用。薛飞等[4]实证检验了用能权交易制度能通过促进绿色创新技术以及调整产业结构来提升能源效率；罗世华等[5]采用回归控制法得出碳排放权交易制度通过技术创新效应提高全要素能源效率；Zhang Y等[6]评估了碳排放权交易机制的政策效果，其实施对能源效率有直接的积极作用。一种观点是由于能源的稀缺和外部性，环境规制与能源效率呈非线性关系。CHEN Z 等[7] 认为存在“能源回弹效应”，即碳交易市场带来的技术升级虽然使能效提升，但生产产品所需的成本也会下降，因此使得能源需求进一步增多，最终能源消费增加。还有一种观点表示环境权益交易政策由于市场失效、政策实施时间短等因素对能源效率的促进作用并不明显[8]。基于以上文献梳理，本文试图探究碳排放权交易制度与能源效率的关系，提出以下假设：

H1：碳排放权交易制度对能源效率的提升具有“激励效应”。

（二）碳排放权交易制度通过提高市场化水平推动能源效率提升

碳排放权交易制度源于20世纪学者们提出的排污权交易概念，其核心思想是设定一个地区的最高碳排放量，并将排放二氧化碳的权利分配给行业内的各个企业，超出碳排放配额的企业会向有剩余配额的企业进行碳排放权的交易，因此碳排放额作为一种“商品”进入市场。该政策通过引入市场机制来实现配置效率的提升，故其政策实施效果会受到市场机制的影响[9]。林伯强等[10] 实证检验了我国1997—2009年要素市场扭曲的能源效应，得出要素市场扭曲会阻碍我国能源效率提升。此外，高风平等[11] 指出带有一定行政色彩的碳排放权交易机制，其对能源效率是否能够产生激励作用，取决于二级交易市场的市场化总水平。基于以上文献梳理，本文试图探究碳排放权交易制度是否通过提高市场交易机制的市场化水平来推动能源效率的提升，提出以下假设：

H2：碳排放权交易制度通过市场化推动能源效率的提升。

（三）碳排放权交易制度通过削弱“资源诅咒”推动能源效率提升

在研究矿物出口经济体的可持续发展问题时，学者Auty首次提出“资源诅咒”假说[12]。在此之后，国内外学者对资源诅咒的存在性[13]、发生机制[14]以及破解方法[15]展开大量研究。随着研究深入，国内学者鲁金萍[16]提出了环境领域的广义“资源诅咒”理论，认为资源富集的国家或地区，若对自然资源产生长期的过度依赖，该地区将会陷入环境污染、生态破坏、经济发展滞后等整个系统的不可持续。在广义“资源诅咒”理论基础上，于向宇等[17]将环境规制作为调节变量，得出有效的环境规制能减缓甚至破除我国地区所存在的“资源诅咒”现象。宋德勇等[18]得出环境规制对资源诅咒具有直接和间接两方面的破除效应，即环境规制强度越大，其对资源诅咒的直接破解效应就越强，转化为资源福音。梳理文献发现，鲜有文献在“资源诅咒”理论基础上，本文试图探究作为市场激励型环境规制代表的碳排放权交易制度能否通过削弱“资源诅咒”来推动能源效率提升，提出以下假设：

H3：碳排放权交易制度通过削弱“资源诅咒”进而推动能源效率的提升。

二、研究设计

（一）模型设定

1. 基准模型设定

本文将2011年颁布的碳排放权交易制度作为一次准自然实验，运用双重差分模型（DID）探析碳排放权交易制度对能源效率的影响情况。以2007—2019年30个省份（西藏、香港、澳门、台湾数据缺失）的面板数据为研究样本。具体操作：设定碳排放权交易制度的实验组为参与试点的6个省份，其余24个省份为控制组；碳排放权交易制度的颁布时间为2011年底，考虑到政策执行效果具有滞后性，将2012—2019年设置为政策实施年份。参考相关研究构建DID模型的回归分析，模型如下：

（1）

其中，为被解释变量，即省份在第年的能源消耗强度，用来衡量各省的能源效率水平；为政策分组变量与时间分组变量的交互项，代表实行碳排放权交易制度的虚拟变量；为一系列控制变量；为时间固定效应；为地区固定效应；为随机扰动项。

2. 中介模型设定

根据本文所提出的研究假设H2，本文参考中介效应方法对碳排放权提升能源效率的市场化机制进行检验，以模型（1）为基础，构建的中介效应模型[19]如下：

（2）

（3）

其中，参考史丹等[20]的做法，选取市场化水平（Market）作为中介变量，采用樊纲和王小鲁编制的《中国分省份市场化报告》中市场化进程总得分来表征市场化水平。

（二）变量说明

1. 被解释变量和核心解释变量

本文采用单位地区生产总值能源消耗强度作对数处理来衡量能源效率（）的变动[21]，该指标是一个综合性指标，与能源效率呈负相关，反映一国经济结构与能源效率的变动，具体公式为：

（4）

其中，为各省能源消耗总量；为地区生产总值。

核心解释变量（）为碳排放权交易试点政策的交互项，表示的系数，通过该系数估计2011年实施碳排放权交易制度后，该政策对各省能源效率的影响：若为负，表示碳排放权交易制度的实施减少了单位地区生产总值能源消耗，提升了试点地区的能源效率。

2. 控制变量

参考岳立等[22]的方法，选取以下指标作为控制变量纳入模型。能源消费结构（），采用煤炭消费量占能源消耗量的比重表征；绿色创新研发水平（），采用绿色专利授权量（）作对数处理来表征绿色创新研发水平；污染物水平（），采用二氧化硫排放量作为衡量污染物水平的指标；经济发展水平（），采用各省的人均生产总值（）作对数处理来表征；政府干预度（），采用政府一般预算支出占地区生产总值的比重表示。

3. 其他变量

本文构建资源诅咒系数作为调节变量，借鉴区域经济学中区域熵的概念，采用能源资源诅咒系数来衡量地区的资源优势与经济发展的偏离程度[23]。实际操作是从能源视角构建各省资源诅咒系数[24]（），采用地区能源资源禀赋与各地区工业增加值占所有地区工业增加值比重的比值表示，具体公式为：

（5）

其中，n=30，表示省份数；为第年省份的资源诅咒系数；为第年省份的一次能源产量；为第年省份的工业增加值。若，说明省份在第年的一次能源生产量比重大于工业增加值比重，出现资源诅咒。

异质性分析部分包括绿色创新效率（）和环保支出效应（）指标。绿色创新效率（）参照韩先锋等[25]的做法，以R&D内部经费支出、R&D全时当量作为资本和人力投入指标；绿色专利授权量作为期望产出指标，采用超越对数型随机前沿模型（SFA）估算出绿色创新效率；环保支出效应（），使用工业污染治理完成投资占地区生产总值的比重来衡量[26]。

（三）数据来源与描述性统计

本文选取中国2007—2019年30个省市的面板数据进行分析。其中，绿色专利授权量数据来源于绿色专利研究数据库（GPRD），R&D全时当量、R&D内部经费支出数据来源于《中国科技统计年鉴》，构建资源诅咒系数的一次能源产量数据来源于各省市统计年鉴，其余变量数据均来自国家统计局（表1）。

表1报告了主要变量的描述性统计结果，其中，单能源要素效率指标差距较大，说明我国区域间能源效率由于地理位置、自然资源、政策等差异存在显著的区域分化现象；资源诅咒系数的平均值大于1，标准差为2.556 1，说明我国存在资源诅咒现象，并且各省市受资源诅咒的程度存在较大差异。

三、实证分析

（一）基准模型回归及平行趋势检验

1. 基准模型估计

本文基于式（1）得出运用双重差分法的碳排放权交易制度对能源效率影响的回归结果（表2），包括政策前后的平均处理效应和考虑政策冲击的动态效应。从平均处理效应得出，的估计系数在1%的显著水平上为-0.098 4，说明碳排放权交易制度显著降低了能源强度，即提高了能源效率，假设H1成立。为更严谨地说明碳排放权交易机制对能源效率的动态影响，引入政策实施2012年以后的动态效应后，碳排放权交易制度动态显著影响能源效率，所有年份的系数均显著为负，并且可以得出碳排放权交易机制的实施对能源效率的激励作用逐年增长，最后系数值在-0.120 0上下波动，说明碳排放权交易制度对能源效率提升起到了持续的积极作用。

2. 平行趋势检验

为进一步验证运用DID模型所得实证结果的有效性，进行平行趋势检验。具体操作：本文将2007—2019年设置为虚拟变量，并将其与实验组虚拟变量相乘，所得双重交互项的虚拟变量对单要素能源效率进行回归，得到平行趋势检验结果（图1）。政策实施之前年份的虚拟变量系数均为正且不显著，说明试点政策实施前实验组与控制组的能源效率不存在显著差异，而实施碳排放权交易制度以后，双重交互项的虚拟变量系数值为负且逐渐显著，说明实证模型满足平行趋势假设。

（二）稳健性检验

1. 安慰剂检验

安慰剂检验的核心思想是虚构实验组或政策实施时间，目的在于检验能源效率的提升在多大程度上受遗漏变量、时间变动以及随机因素等因素的影响。本文选择虚构实验组的方式进行安慰剂检验，若回归所得的核心解释变量系数值依然显著，则说明回归检验结果不稳健，存在偏误。具体操作：在30个省份样本中随机抽取6个样本作为“伪实验组”，剩下的省份作为控制组，并且将该随机过程重复抽样500次，根据模型（1）重新进行回归（图2）。由核密度分布图得出，虚构实验组的估计系数值均集中分布在0附近，绝大部分的p值都大于0.1，回归结果不显著，可见碳排放权交易制度对随机抽样后的样本组合中能源效率的提升作用不显著，本文的实证结果较为稳健，受其他不可观察的因素影响较小。

2. 剔除同期政策影响

“十四五”规划明确提出要实施可持续发展战略，大力推进生态文明建设，为此我国一直致力于以“节能减排”为目的的绿色转型。因此，政府除了试点碳排放权交易制度以外，还在不同省市开展了排污权交易政策、节能减排财政政策等多种环保政策的综合示范工作。本文为排除同期其他环保政策对估计结果的影响，剔除河北、内蒙古、陕西、山东等7个煤炭消费大省以及新疆、云南、宁夏等西部地区省份，将分样本根据模型（1）进行重新估计（表3）。如表3列（1）所示，排除其他政策影响后，

核心解释变量的系数值仍在5%的显著性水平下为负，本文的研究结论依然成立。

3. PSM-DID估计

由于样本涵盖全国30个省市，存在地域差异，无法保证碳排放权交易制度实施前后样本个体的特征相同，因此，本文运用PSM-DID来检验实验组与控制组是否存在系统性差异，解决选择偏差问题。实际操作是以绿色创新研发水平、经济发展水平、政府干预度、能源消费结构以及污染物水平5个控制变量作为样本点的具体识别特征来匹配实验组与控制组，采用匹配完成后的样本根据模型（1）进行回归，如表3（2）所示。核心解释变量的系数值仍显著为负，验证了基准回归结果的可靠性。

（三）机制分析

1. 市场化机制

为精准地探究碳排放权交易制度通过何种路径提升全要素能源效率，本文结合基准回归模型和式（2）、式（3）进行中介效应检验，逐步回归结果（表4）。由表4列（2）可知，的系数值在1%的显著水平上为正，表明碳排放权交易机制的实施显著提升了市场化程度，结合表4列（3）和的系数值以及显著性，说明碳排放权交易机制通过提高市场化水平来促进能源效率的提升。相较于行政手段或征税等方式限制碳排放量，政府通过市场化手段进行环境规制更能激励企业的自发性碳减排，通过帮助实现节能减排的企业在市场上获得合理收益。因此，该交易机制的实施提高了碳市场的市场化水平，推动参与主体提高清洁能源的生产技术水平、优化产业结构，进而实现能源效率的提升。

2. 资源诅咒机制

根据提出的研究假设H3，对碳排放权交易制度这一市场激励型环境规制工具在实施过程中是否削弱资源诅咒进而影响能源效率的问题进行考察。其中，通过构建资源诅咒系数衡量各省市受资源诅咒的程度，本文根据调节效应构建如下模型：

（6）

回归结果如表4列（3）所示，重点关注模型（6）中交互项的系数，其在5%的水平上显著为正，验证了碳排放权交易制度的试点可以通过削弱资源诅咒的途径来提高能源效率。碳排放权交易制度的实施，对试点省市的碳排放额进行限制，增加了高能耗、高污染企业的成本，加大了环境规制的力度，激励存在“资源诅咒”现象的地区加快转换粗放型利用资源的模式，提高选冶技术等手段来提升工业生产技术水平，进而削弱资源诅咒，有效提升能源效率。

（四）异质性分析

1. 地区异质性分析

本文样本包括全国30个省市，各省市在政策实施强度、自然资源禀赋等方面存在区域性差异，故推测碳排放权交易制度的实施对能源效率的影响存在地区差异，因此本文根据各省市地理位置将样本划分为东、中、西三个地区，基于模型（1）对分区后样本进行回归（表5）。

如表5所示，东部地区、西部地区的核心解释变量的系数值均在5%的显著性水平下为负，分别是-0.087 0、-0.112 1，中部地区的系数值不显著，但仍然为负，说明该试点政策对东、中、西三个地区的能源效率均有提升作用，其中对西部地区能源效率的正向激励作用最大，其次是东部地区。可能的原因有：第一，西部地区作为资源富集地区，存在较为严重的“资源诅咒”现象，因此碳排放权交易制度通过缓解资源诅咒程度的途径使得该地区的能源效率得到大幅度提升；第二，中部地区包括全国范围内50%以上的资源枯竭型城市，大部分城市存在矿产资源开发过多、能源资源枯竭等问题，这导致中部地区的企业面临能源使用成本高、劳动力与资本不断外流的现状，碳排放权交易制度难以发挥作用，无法显著影响能源效率。

2. 绿色创新效率异质性分析

一般而言，绿色创新水平的高低会影响能源效率，有着较高绿色创新水平的地区更加重视能源消费结构的绿色转型以及经济的可持续发展。具体操作是：根据绿色创新效率指标的中位数将样本划分为低绿色创新效率地区和高绿色创新效率地区，再根据模型（1）进行分组回归（表6）。如表6所示，两组绿色创新效率水平下的虚拟变量系数均显著为负，高绿色创新效率地区系数的绝对值更大，表明绿色创新水平高的地区对碳排放权交易制度促进能源效率的效果更加突出。

3.环保支出效应异质性分析

环保支出效应主要指政府为实现经济和生态统筹协调发展而开展的一系列措施，即是一类特殊的环境规制工具，因此环保支出水平会影响地区能源消费结构，进而影响能源效率。本文采用工业污染治理完成投资与GDP的比值作为环保支出效应的代理指标，根据该指标的中位数划分为环保支出效应低的地区和环保支出效应高的地区，再根据模型（1）进行分组回归（表6）。如表6所示，两组环保支出效应水平下的系数值均在1%的水平下显著，低环保支出效应地区的系数值为-0.081 5，高环保支出效应地区的系数值为-0.087 0，其绝对值更大，说明环保支出水平高的地区对碳排放权交易制度促进能源效率的效果更加突出。

结语

本文以能源消耗强度来表征能源效率，借助2007—2019年30个省市的面板数据，运用双重差分模型评价碳排放权交易制度对能源效率的影响，主要结论如下：第一，通过模型（1）的基础回归得出碳排放权交易制度推动能源效率提升，且该政策的实施对能源效率具有长期的激励作用；第二，经过一系列稳健性检验，证明了“碳排放权交易制度对能源效率具有提升作用”这一结论的可靠性；第三，影响机制分析结果表明，碳排放权交易制度通过提高市场化水平、缓解“资源诅咒”现象的途径提升能源效率；第四，异质性分析发现，碳排放权交易制度在西部、绿色创新效率高以及环保支出效应高的地区对能源效率的提升作用更加显著。

因此，本文提出以下政策建议：第一，碳排放权交易制度应顺应市场化改革的潮流，充分发挥自身作为市场激励型环境规制的市场化属性。例如，通过碳补贴、增加交易品种、逐步纳入多种行业等方式使更多的企业参与其中进行交易，并确保竞争机制、供求关系以及市场交易的平稳运行。第二，深入推进创新驱动战略实施。通过发挥碳排放权交易制度的倒逼作用，鼓励企业进行绿色创新技术开发，补贴高科技人才，通过提高绿色创新效率，加快碳排放权交易制度对能源效率的提升。第三，碳排放权交易制度的实施应考虑各个地区的经济发展状况、自然资源禀赋、环保支出效应等个体因素，实行“因地制宜”差异性管理策略。如对于经济发展较好的东部地区，应当充分发挥其“创新补偿效应”，借助其优势来提高其绿色创新效率，进而促进碳排放权交易制度对能源效率的提升作用；对于消费结构以煤炭等化石能源为主的中部地区，碳排放权交易制度的实施效果甚微，政府应当给予一定的补贴，需不断促进其产业结构升级，引进清洁能源，逐渐放大碳排放权交易制度对能源效率的提升作用；西部地区作为资源富集区，应加快碳交易市场在能源资源富集区的建立，并对成本较高的可再生能源行业进行一定的政策补贴，以此鼓励资源丰裕区逐步扩展多能互补的清洁能源基地，实现能源效率的提升，最终推动经济社会发展全面绿色转型。

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Study on the Impact of Carbon Emission Trading System on Energy Efficiency

YAN Fulei， YANG Yuxin， CHEN Beibei

（School of Economics and Management， Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010， Sichuan， China）

Abstract： Based on the provincial panel data from 2007 to 2019， the influence of China's carbon emission trading system on energy efficiency was investigated by using PSM and DID. The result shows that the carbon emission trading system has significantly improved energy utilization efficiency， mainly by promoting marketization and reducing the resource curse. The heterogeneity analysis shows that compared with the eastern and central regions， the carbon emission trading system improves energy efficiency in the western region more significantly. In the regions with high green innovation efficiency and high environmental protection expenditure effect， the carbon emission trading system plays a more prominent role in promoting energy use efficiency.

Keywords： carbon emission trading system， energy efficiency， the resource curse， the double difference method