能源产能空间集聚的碳排放效应

摘要 能源作为重要生产要素，其空间布局势必对区域碳排放产生影响。在“双碳”目标背景下，随着中国能源生产中心和消费中心逆向分布矛盾日益突出，探究能源产能空间集聚对区域碳排放的影响成为必要。基于2000—2022年中国省级面板数据，采用固定效应模型和中介效应模型，探究了能源产能空间集聚对区域碳排放的影响效应和作用路径，开展了一系列稳健性检验，并基于交互效应模型检验了环境规制和新能源发展水平对能源产能空间集聚碳排放效应的调节作用。结果表明：①全国范围及分区域研究显示，能源产能空间集聚均不利于碳减排。低集聚度区的影响效应最大、集聚度转换区次之、高集聚度区最小。②能源结构、产业结构和能源效率是能源产能空间集聚影响区域碳排放的3条主要路径。③环境规制对能源产能空间集聚碳增效应的调节作用具有显著区域异质性，在全国和高集聚度区对能源产能空间集聚碳增效应具有抑制作用，在集聚度转换区和低集聚度区具有促进作用。④在全国及区域层面，提高新能源发展水平均有助于削弱甚至消除能源产能空间集聚的碳增效应。根据以上研究结论，为保障能源产业高质量发展和“双碳”目标共同推进，一要打造以“电力为核心”的能源互联网，优化化石能源空间布局；二要依托禀赋结构，合理优化能源结构和产业结构；三要充分考虑区域异质性，合理有序提升环境规制强度；四要加快推进新能源技术研发，提升区域新能源装机规模。

关键词 能源产能；空间集聚；碳排放；作用路径；新能源；环境规制

中图分类号 F426. 2 文献标志码 A 文章编号 1002-2104（2024）10-0045-12 DOI：10. 12062/cpre. 20240713

碳排放引起的全球气候变化已成为人类面临的最严重的非传统安全问题，碳减排成为应对气候变化的关键措施。中国作为重要的碳排放国之一，高度重视碳减排工作，已成为全球应对气候变化的重要参与者、贡献者和引领者［1］。据国际能源署（IEA）数据显示，中国2022年碳排放总量约为114. 8亿t，其中，约90% 来自化石能源消费。对此，中国能源发展策略由“粗放型”向“集约型”转变，“绿色、低碳、高效”成为能源高质量发展的重要方向，“基地化”和“集约化”成为推动能源产业高质量发展的重要手段。受能源禀赋空间分布不均影响，加之中东部能源资源衰竭，能源开发重心西移特征日益明显。此外，通过“压缩东部、稳定中部、发展西部”的能源开发战略布局，加速了能源产能在能源富集区的空间集聚。以煤炭为例，内蒙古、山西和陕西3个省份产量占全国总产量的比重由2000年的32. 76%上升至2022年的71. 78%，提升了39个百分点。从能源产业视角看，该集聚现象能够通过规模经济效应和空间溢出效应推动能源产业的集约高效发展，促进绿色技术创新，实现能源产业节能减排。但从区域视角看，该集聚现象也使得能源生产和消费中心逆向分布的矛盾愈加凸显，增加了能源空间配置引致的能源消费量。基于此，能源产能空间集聚的碳排放效应存在不确定性。“十四五”规划明确指出，要通过合理优化配置能源资源，提高能源资源利用效率，切实降低单位国内生产总值能源消耗和主要污染物排放总量，推动生态文明建设实现新进步。因此，探究能源产能空间集聚对碳排放的影响效应和作用机理成为必要。同时，考虑到中国要素禀赋区域差异大，能源产能空间集聚对碳排放的影响也会存在一定差异，详细考察不同区域能源产能空间集聚的碳排放效应，对中国区域低碳发展策略和能源开发战略制定具有重要指导意义。

1 文献综述

在碳排放影响因素相关研究中，专家学者从不同视角、不同维度针对不同研究对象探讨了碳排放的影响因素，整体可概括为规模因素、结构因素和技术因素。随着空间经济理论的发展，关于空间因素对碳排放的影响效应研究日益增加［2-3］。能源作为重要的生产要素和主要的碳排放源，在中国能源空间分布不均衡的情况下，其空间集聚相关研究备受关注。通过梳理现有文献可知，研究主要集中在能源空间集聚水平测度及其影响效应评估两个方面。

在能源空间集聚水平测度方面，主要从能源产能空间集聚和能源产业空间集聚两个维度展开研究。其中，能源产能空间集聚主要关注能源生产能力在空间上的布局，多数研究以煤炭为主的化石能源为研究对象，采用区位熵和基尼系数等方法测度能源产能空间集聚水平［4］。能源产业空间集聚主要关注能源产业体系及其关联要素的空间集聚状态，现有研究以光伏、风电和煤炭等产业为研究对象［5-7］，利用区位熵、基尼系数、HHI指数和市场集中度等模型和方法测度能源产业空间集聚水平［8］。

在能源空间集聚的影响效应评估方面，从资源配置理论可知，改进要素空间配置可以优化产业结构、提高能源利用效率、推动经济高质量发展［9］。多数研究探讨了能源空间集聚对经济增长、产业转型升级和创新绩效的影响效应［10-12］，而经济发展水平、产业结构、能源结构、能源效率和技术创新等因素影响区域碳排放，进一步增加了能源空间集聚对区域碳排放影响的不确定性。

综上所述，能源产业空间集聚将能源勘探、开发、生产、加工、运输和销售等多个环节统一考虑，而能源产能空间集聚则重点关注了生产环节。当前，国家为推动供给侧结构性改革和能源产业高质量发展，将能源产能空间布局作为关键路径。在“双碳”目标下，考虑到产能布局是其他环节空间布局的基础，因此，重点探讨能源产能空间集聚对碳排放的影响效应及影响路径，以期为国家能源产能空间布局提供决策参考，为政府节能降碳提供能源空间配置方案。

2 能源产能空间集聚对区域碳排放影响路径分析

由于碳排放主要源于化石能源消费，因此，选取化石能源为研究对象，主要包括煤炭、石油和天然气等。为探究其区域异质性影响，借鉴张士强等［4］的区域划分方法，根据能源产能空间集聚度，将30个省份划分为能源产能高集聚度区、集聚度转换区和低集聚度区3个组团。高集聚度区是指能源产能空间集聚度始终大于1的省份；集聚度转换区是指能源产能空间集聚度前期大于1，后期小于1的省份；低集聚度区是指能源产能空间集聚度始终小于1的省份。

2. 1 能源结构路径

根据竞争优势理论和区位理论可知，生产要素在空间上集聚时，企业为获得竞争优势，会动态调整要素投入组合，进而改变地区要素结构。能源作为关键生产要素，随着能源产能空间集聚水平不断提高，能源生产中心与消费中心距离不断扩大，而能源消费价格受供销地之间距离影响，长距离运输提高了能源消费中心的用能成本。Fisher等［13］认为企业偏向于利用价格低、易获取的能源，能源价格变动对能源结构有直接影响。在能源产能高集聚度区，化石能源产量大、价格低，易形成“ 以化石能源为主”的能源消费结构。在能源产能低集聚度区，一方面，受能源价格和能源安全等因素影响，政府会控制化石能源的使用量，加快可再生能源开发，推动能源结构多样化［14］；另一方面，较高的能源消费成本，会倒逼该区域节能技术创新与应用，受技术反弹效应的影响［15］，导致化石能源消费量不降反增，抑制能源结构优化进程。综上，在能源产能低集聚度区，能源产能空间集聚是否会强化“以煤为主”的能源结构取决于地区可再生能源替代效应与技术反弹效应二者的综合效应。在能源产能集聚度转换区，由高集聚度逐步过渡为低集聚度，可能会兼有高集聚度区和低集聚度的特征，同时受（或者先后受）以上路径影响，下文在分析影响路径时，不再赘述转换区作用机制。

通过梳理能源结构对碳排放影响的研究成果可知，能源结构是碳排放的重要影响因素之一，化石能源消费比重上升将显著增加碳排放，而可再生能源消费比重上升能够有效降低碳排放［16］。能源结构优化是降低碳排放最有效的路径之一［17］，能源结构优化对碳强度降低的贡献率能够达到30%以上［18］。由此，认为能源产能空间集聚通过能源结构对区域碳排放产生影响，且能源结构的中介效应存在区域异质性。

2. 2 产业结构路径

空间经济理论认为要素集聚通过产业空间组织，形成各类产业集聚，并进一步形成循环累积的因果机制，使集聚地吸引更多相关要素和企业，成为区域产业地理中心［19］。在能源产能高集聚度区，一方面，伴随着能源资源大量开发，能源密集型企业向该地区转移［20］，致使其逐步形成以能源产业为支柱的产业体系，进而抑制产业结构优化升级；另一方面，根据“资源诅咒”理论，通过“挤出效应”等抑制当地技术和人才要素集聚，进而抑制产业结构优化升级［21］。综上，能源产能空间集聚不利于能源产能高集聚度区的产业结构优化升级。在能源产能低集聚度区，一方面，因能源供不应求，企业能耗成本较高，易通过倒逼效应和要素替代效应推动地区产业结构优化升级；另一方面，因能源要素的长期匮乏，地区的工业发展受到限制，区域内工业企业规模普遍较小，难以形成规模效应以及产业集聚的正向溢出效应，造成相关资本、劳动力等生产要素流失，致使传统产业改造升级受限，新兴产业无法得到有效培育［22］，进而抑制产业结构优化升级。因此，在能源产能低集聚度区，能源产能空间集聚是否会推动产业结构优化升级取决于倒逼效应与生产要素流失效应的相对强弱。

产业结构是影响区域碳排放的重要因素，各地区产业结构不同，进而在生产过程中产生的碳排放量也不同［23］。陶长琪等［24］认为，提升产业结构优化升级的强度和速度是碳减排的重要举措。其中，增加第三产业比重、降低第二产业比重对碳减排具有正向作用［25］。由此，认为能源产能空间集聚通过产业结构对区域碳排放产生影响，且产业结构的中介效应存在区域异质性。

2. 3 能源效率路径

根据全要素能源效率内涵及相关理论，能源、技术、劳动力等要素存在相互替代作用［26］。在工业化背景下，技术创新是提升能源效率的有效措施［27］；在能源产能高集聚度区，低廉的用能成本促使企业倾向于依赖能源要素投入获取超额利润，进而对劳动力、资本和技术要素产生替代效应，降低能源效率。在能源产能低集聚度区，一方面，为摆脱能源约束，实现可持续发展，技术创新成为必然选择［28］。根据波特假说，能源价格上涨通过倒逼效应提高企业技术创新投入，进而提升能源效率［29］。另一方面，根据遵循成本假说［30］，较高的用能成本压缩了企业利润空间，给企业生产经营活动造成巨大压力，企业缺少足够资金进行生产方式的转变和技术创新，进而抑制能源效率提升。综上，在能源产能低集聚度区，能源产能空间集聚是否会提升能源效率取决于波特效应与遵循成本效应的影响力大小。

能耗碳排放是碳排放的主要来源，能源效率的提升对碳排放具有显著抑制作用［31］，因此，部分地区已将提高能源效率作为碳减排的关键战略［32］。由此，认为能源产能空间集聚通过能源效率对区域碳排放产生影响，且能源效率的中介效应存在区域异质性。

以上分析表明，能源产能空间集聚通过能源结构、产业结构和能源效率对区域碳排放产生影响，其作用效果存在区域异质性，具体作用路径如图1所示。

3 研究设计

3. 1 关键变量测度

集聚效应本质上是一种外部性，Ciccone等［33］通过数理模型规范阐释了产出密度解释集聚外部性的可行性，产出密度能够有效反映规模效应和空间因素。同时考虑到能源产能空间集聚要反映地区间的非均衡性，因此，运用区位熵测度要素及产业空间集聚水平的表达方式［4，34］，利用各省份能源产能密度相对全国平均能源产能密度的集聚程度反映能源产能空间集聚水平。构建能源产能空间集聚测度模型如下：