长江中游地区产业结构优化对碳排放影响的实证分析_李圆圆.pdf

第 33 卷第 1 期广东石油化工学院学报Vol 33No 12023 年 2 月Journal of Guangdong University of Petrochemical TechnologyFebruary 2023长江中游地区产业结构优化对碳排放影响的实证分析李圆圆(安徽文达信息工程学院 商贸学院，安徽 合肥 230000)摘要:“双碳”目标要求我国积极转变产业结构，实现经济和生态协调发展。选择长江中游三个省份 20102020 年的数据分析产业结构优化对碳排放的影响，从规模效应、结构效应和技术效应三个角度，探究产业结构优化升级对碳排放水平的非线性影响。研究发现:产业结构合理化能够显著抑制区域碳排放，不同经济发展水平、能源消费结构和技术水平下，产业结构合理化指标的减排效应存在差异。因此，长江中游地区应该积极优化产业结构，推进产业资源合理配置，改善能源消费结构，推动区域经济和生态协同发展。关键词:产业结构;资源配置;能源结构;碳排放中图分类号:F124 3文献标识码:A文章编号:2095 2562(2023)01 0080 052020 年，习近平总书记在重要国际会议中宣布中国“双碳目标”，于 2030 前达到二氧化碳排放峰值，在 2060 年前实现碳中和。2021 年政府工作报告、“十四五”规划和 2035 年远景目标纲均提出，“十四五”期间要加快发展产业转型，优化产业结构，实现经济高质量发展、生态环境高水平保护。目前普遍认为产业结构优化能够显著降低碳排放水平。李国平和吕爽从碳排放规模和碳排放强度分析，认为优化产业结构能够推动“双碳”目标的实现1;原嫄等综合多个国家的行业和环境数据，发现服务业份额的上升也会造成碳排放的增加2。这是因为碳排放不仅和产业结构有关，还受人口规模、经济增长、技术水平、能源结构、城镇化水平等因素影响3。龚海林等分析发现产业结构对碳排放的影响在不同经济状态下呈现“U”型分布4。崔和瑞等通过动态面板模型和系统矩估计方法研究发现人均 GDP 与产业结构对碳排放强度具有显著正向效应5。张宏艳等运用汉森提出的门槛模型分析不同能源结构下产业结构对碳排放强度的影响，发现产业结构具有非线性减排作用6。“十四五”对长江中游城市群的定位是先进制造业基地，这意味着重点发展资源密集型产业，将面临产业、经济和环境之间的矛盾，解决该矛盾对实现我国减排承诺十分关键。基于此，构建面板回归模型探究产业结构对碳排放的作用路径，运用门槛回归模型分析不同经济状态下产业结构优化的减排效应。1产业结构对碳排放作用路径分析学者将经济增长对环境的作用划分为规模效应、结构效应和技术效应7。产业结构的优化升级是实现经济高质量增长的必备条件，而经济的增长也能推动资源配置合理化、产业结构高级化和科学技术的提高，因此，本文认为产业结构对环境的作用也可以从规模效应、结构效应和技术效应三个角度展开。规模效应是产业结构变化对碳排放最直接的影响作用。产业结构升级会造成社会经济规模扩大，导致资源投入量不断扩张，但不同的经济发展阶段导致的环境效应存在明显差异。正如著名的环境库兹涅兹曲线，经济增长对环境的影响并非是完全线性的，是呈“倒 U”型分布。经济发展早期，随着各类生产要素投入的增加，污染物的排放会迅速上升，此阶段规模效应对环境的影响是负面的，但在拐点右侧，经济增收稿日期:2022 12 02;修回日期:2023 01 05基金项目:安徽省高校优秀青年人才支持计划一般项目(gxyq2021051)作者简介:李圆圆(1987)，女，河南温县人，硕士，讲师，研究方向为国际贸易以及电子商务。长达到一定水平，规模效应将会减少环境污染。这是因为经济发展后期生产要素由能源转变成技术、人才、信息等，生产要素也逐渐流入更高效的生产部门，不会造成大量碳排放。结构效应是指三大产业能源消费结构和能源消费需求存在明显的差异。不同产业碳排放强度完全不同，造成不同地区、不同阶段的能源需求结构以及能源投入产出比不尽相同。经济发展早期，产业中第一产业占比较高，占据主导地位的农业对于能源的需求小，此时碳排放总量处于较低的水平。工业化初期重经济轻环境的观念以及落后的生产模式造成了我国粗放型的生产模式，该阶段碳排放强度和碳排放总量均处于较高水平。随后产业结构向第三产业转移，产业对资源和能源的依赖程度小，该阶段碳排放强度低，碳排放量小。可见产业结构变化引导社会能源需求的变化。产业结构对碳排放的第三方面影响是技术效应。一方面，技术进步在产业内部影响碳排放;另一方面，技术进步在产业结构间作用碳排放。但是目前也有研究发现技术进步对于碳排放存在反向作用，技术进步促进经济扩张的速度，高速增长的经济反而会产生更多的二氧化碳排放。综上不同区域处于不同的发展阶段，产业结构均存在显著差异，即使处于相同的阶段，规模效应、结构效应和技术效应的作用效果相互抵消，也会造成不同的效果。因此在分析长江地区产业结构变化对碳排放影响时，本文从规模效应、结构效应和技术效应出发，考虑不同阶段的影响。2模型和指标说明2 1指标说明被解释变量:本文参考联合国政府间气候变化专门委员会推荐的部门法进行测算，将经济部门变更为原煤、焦炭、原油、汽油、柴油、燃烧油、天然气、煤油 8 种能源，将能源的消耗量和碳排放因子相乘，之后求和确定总的碳排放量，具体计算如下:CPF=8iEi NCVi CCi COFi4412(1)式中:Ei为第 i 种能源的消耗量;NCVi为平均低位发热量;CCi为单位热值含碳量;COFi为碳氧化率;中间三项的乘积为碳排放因子;4412为碳气化系数。解释变量:根据产业结构优化的内涵，本文分别从合理化和高级化两方面指标出发分解产业结构因素，其中产业结构合理化是指根据三产的发展水平判断生产资料在三产中分配是否合理，不同阶段经济发展水平，社会的需求结构存在差异，地区间的技术、资源等基础条件各有不同，因此地区在不同发展阶段需要合理配置劳动力、资本、自然资源等资料，本研究采用泰尔指数衡量产业结构合理化程度，如公式(2)。TL=ni=1(YiY)ln(YiLi/YL)(2)式中:Y 和 L 分别为生产总值和从业人数;YiY为产出结构;YiLi为第 i 产业的产业效率。指标的大小和资源优化配置程度呈反比，当泰尔指数为零时产业结构最优，此时资源配置最为合理。目前我国经济发展阶段，第三产业迅速扩张，本文采用干春晖等人的方法，采用第三产业的增加值和第二产业增加值的比值衡量产业高级化指标。2 2模型构建不少学者开始构建模型分析人类活动对环境的作用。美国生态学家 Ehrlich 和 Comnoner 于 20 世纪70 年代提出的 IPAT 模型研究的是经济增长和环境的关系，如公式(3)。IPAT 模型将环境反应(I)归结为人口增长因素(P)、人类财富积累(A)和科学技术进步(T)的影响。Dietz 和 ose 等在 IPAT 模型的基础上提出了 STIPAT 模型，研究人类活动对环境的非比例影响。在 STIPAT 模型中，指标的含义和 IPAT 模型相同，但是增加 b、c、d 分别代表人口、财富和技术因素的指数，e 作为随机误差项处理，如公式(4)。I=PAT，I=aPbAcTde(3)lnCPFit=0+1lnTLit+2lnTCit+3lnPOPit+4lnGDPit+5lnTECit+6lnNJit+e(4)18第 1 期李圆圆:长江中游地区产业结构优化对碳排放影响的实证分析式中:i、t 分别为不同地区和年份;CPF 为区域碳排放;TL 和 TC 为产业合理化指标和产业高级化指标;原模型中的 P、A、T 因素分别用区域人口总数(POP)、区域生产总值(GDP)和授权专利数(TEC)代替;同时考虑到能源结构对碳排放的影响，增加了能源结构(NJ)。本文采用门槛回归对原面板数据进行进一步的实证分析。分别从规模效应、结构效应、技术效应分析产业结构对二氧化碳排放的影响，选择 GDP、NJ 和 TEC 作为门槛变量，探讨产业结构对碳排放的非线性减排效应。借鉴 Hansen 的方法建立面板门槛模型，对原面板模型进行改进，建立面板门槛回归模型。lnCPFit=0+1lnXit+1lnIitI(qit)+2lnIitI(qit)+e(5)式中:Xit为原模型中的控制变量;Iit为原模型中的解释变量;git为门槛变量;为门槛变量的取值。3实证分析本文选择长江中游三个省份 20102020 年的数据构建面板模型，数据来源于中国统计年鉴 中国能源统计年鉴 以及各省份的统计年鉴，变量包括碳排放总量(CPF)、产业结构合理化(TL)、产业结构高级化(TC)、国内生产总值(GDP)、能源消费结构(NJ)、人口数(POP)、专利授权数(TEC)。3 1回归分析对面板数据进行回归采用 F 检验选择固定效应或是混合效应模型，利用 LM 检验确定随机效应或是混合效应模型，最后通过 hausman 检验确定使用固定效应或随机效应模型，结果 P 值小于0 05，因此选择固定效应模型。面板回归结果见表 1，解释变量中产业结构合理化指标能够影响区域碳排放，但产业结构高级化指标对区域碳排放的影响并不显著。面板回归只选择产业结构合理化作为解释变量。设置门槛变量 q 分别为 lnGDP、lnNJ 和 lnTEC，利用 STATA 16 0 软件分别在自抽样 300 次下进行门槛回归。首先确定门槛回归模型中门槛的个数，之后利用 Bootstrap 法构造似然比检验 F 统计量的渐进分布，得到接受原假设的 P 值，在表 2 门槛效应检验结果中展示了单门槛、双门槛和三门槛的检验结果，从结果中可以看出三个表 1面板回归结果变量系数标准误lnIT03290 094lnTC01680194lnGDP10290 354lnPOP01840 206lnTEC09360 055lnNJ17020 568Constant126821 375F 值9 964注:p 0 01，p 0 05，*p 0 1门槛变量只有单门槛通过检验，因此根据检验结果建立单门槛回归模型，最终回归结果如表 3 所示。表 2门槛效应检验结果门槛变量单门槛F 值P 值5%临界值双门槛F 值P 值5%临界值三门槛F 值P 值5%临界值lnGDP154400 0008 71880000320157644 020058025226lnNJ24 8200 0001109463900177107232 980068711048lnTEC248200 000177337 59010006463110650027335976表 3门槛回归结果解释变量门槛变量lnGDPlnNJlnTEClnTL(q)01410 2170 588lnTL(q )0 35600570102lnGDP1 3970 9810568lnPOP00420 1690 052解释变量门槛变量lnGDPlnNJlnTEClnTEC089408220453lnNJ228917491176Constant123471168411113对上述模型进行稳健性检验，将模型控制变量中的经济变量 GDP 总量变更为区域人均 GDP，面板回归和门槛回归结果的核心变量系数的显著性水平并没有发生改变，因此认为结果较为稳健。3 2回归结果解释选择产业结构合理化和产业结构高级化指标作为解释变量，探究不同产业结构对区域碳排放的作用。面板模型的回归结果得出，产业结构是影响地区碳排放的重要因素，不同产业间要素配置越趋于合理化，减排效应越明显，但产业结构高级化指标不存在减排效应。从回归结果看，地区 GDP、人口数、科学技术28广东石油化工学院学报2023 年水平以及能源结构对碳排放也具有显著影响，地区经济发展水平越高、人口数越大、能源消费中煤炭所占比例越大，碳排放水平越高，技术水平对碳排放具有抑制作用。经济水平对碳排放是促进作用，这可能是由于规模效应的作用，可见我国长江中游地区碳排放强度依旧处于较高水平。门槛回归结果的具体分析如下:(1)以地区 GDP 为门槛变量时，门槛变量为 10 067。不同经济规模下，产业结构合理化对碳排放影响的系数均显著为正值。当区域 GDP 小于 23545 亿元时，产业结构优化对于碳排放的抑制作用较小;当GDP 超过 23545 亿元时，产业结构优化对碳排放抑制作用明显。根据面板回归结果，经济水平提高会加剧环境问题，产业结构内部矛盾更加突出，因此合理配置不同产业的资源对环境会产生突出影响。(2)以能源消费结构 NJ 为门槛变量时，门槛值为 0 3425。地区能源消费中煤炭占比小于 0 710时，产业结构优化明显抑制碳排放;但如果煤炭消费量占比超过 0 710，产业结构优化对于环境无积极作用。煤炭作主要能源时，能源消费结构对于环境的消极影响将超过产业结构优化的积极影响。(3)以技术水平作为 TEC 作为门槛变量时，门槛值为 9 535。和其他研究存在明显差异的是，门槛回归结果显示，当一个地区专利授权量小于 13831 时，产业结构合理化对于碳排放的抑制作用更强。以往的研究认为技术水平高的地区，优化产业结构改善环境的效果更显著，这可以用技术效应理论解释，技术进步可以促进地区产业合理化，进一步减少碳排放。然而，在部分技术水平很高的地区，产业配置已经相对合理，此时无论是优化不同产业间资源配置效率亦或是提高地区技术水平对碳排放的影响均不会很显著。4政策建议通过对长江中游城市群三大省份 20102020 年产业结构和碳排放关系的研究，发现产业结构确实能够调节碳排放，但是调节作用是通过产业结构的合理配置实现的，结构高级化没有影响。同时不同 GDP水平，能源消耗的结构以及科技水平下，产业结构作用有显著的异质性。基于此提出相关建议:(1)制定区域整体规划，合理规划产业结构。优化产业结构需要关注合理化和高级化之间的统筹和协调发展，其中实现资源优化配置是重中之重。推动第三产业发展并不意味着削弱第一产业和第二产业，需要根据长江经济带的本地优势制定区域整体发展规划，避免重复建设和“伪高级化”。(2)建立市场调节为主，政府推动为辅的机制，推动区域经济和生态协同发展。产业结构合理化能有效降低碳排放，实现合理化的本质就是解决资源配置问题。发挥市场自主调节作用，实现产业结构和地区协同发展，达到资源的优化配置，在经济高质量发展的同时达成减排目标。也需借助政策影响，利用政府引导作用激励产业转型、带动技术进步，最终促进长江中游城市群产业布局调整和协同发展。(3)促进能源消费结构的转变。长江中游地带以制造业为主，产业结构对环境的改进受到能源消费结构的抵消。因此一方面根据发展需求保障基本能源供应;另一方面逐渐使用清洁能源，加快大中型石油化工企业技术改造和改扩建工程，建设天然气储备设施，稳步推进新能源和可再生能源的开发与利用。参考文献 1李国平，吕爽“双碳”目标视角下的京津冀产业结构优化研究 J 河北经贸大学学报，2022(2):81 89 2原嫄，席强敏，孙铁山，等 产业结构对区域碳排放的影响 基于多国数据的实证分析 J 地理研究，2016(1):82 94 3丁涵，史璐丽，杨丽华 创新投入、产业结构升级与碳排放的关系研究 基于长江经济带省域的实证分析 J 中国国土资源经济，2022(4):1 14 4龚海林，周子龙 产业结构高级化对碳排放的影响效应分析 基于面板门槛模型的实证分析 J 江西师范大学学报(自然科学版)，2017(4):348 353 5崔和瑞，王浩然，赵巧芝 基于动态面板模型的中国区域碳排放影响因素研究 J 科技管理研究，2019(12):238 244 6张宏艳，王炜 我国产业结构对碳排放影响的门槛效应研究 基于省级面板数据 J 南方论刊，2020(4):41 43 7GOSSMAN G M，KUEGE A B Environmental impacts of a North American free trade agreement Cambridge:Na-tional Bureau of Economic esearch，199138第 1 期李圆圆:长江中游地区产业结构优化对碳排放影响的实证分析An Empirical Analysis of the Impact of Industrial Structure Optimizationon Carbon Emissions in the Middle eaches of the Yangtze iverLI Yuanyuan(School of Business and Trade，Anhui Wenda Information Engineering College，Hefei 230000，China)Abstract:The goal of“double carbon”requires China to actively change the industrial structure and realize the coordinated devel-opment of economy and ecology Based on the data of three provinces in the middle reaches of the Yangtze iver from 2010 to 2020，this paper analyzes the impact of industrial structure optimization on carbon emission，and explores the nonlinear effect of industrialstructure optimization and upgrading on carbon emission level from the perspectives of scale effect，structure effect and technologyeffect The results show that:ationalization of industrial structure can significantly curb regional carbon emissions;under differentlevels of economic development，energy consumption structure and technology，the emission reduction effects of industrial structurerationalization indicators are different Therefore，the middle reaches of the Yangtze iver should actively optimize the industrialstructure，promote the rational allocation of industrial resources，improve the energy consumption structure，and promote the coordi-nated development of regional economy and ecologyKey words:industrial structure;resource allocation;energy structure;carbon emission(责任编辑:方灵子)(上接第 79 页)3朱景福，李欣，郭东山 求解多右端对称线性方程组的一种极小向后扰动块方法 J 广东石油化工学院学报，2022(4):70 73，78 4朱文跃，顾桂定 多右端项非对称位移方程组的 GMES 种子投影方法 J 计算数学，2003(2):118 120 5顾桂定，朱文跃 多右端项非对称位移方程组的种子投影方法 J 计算数学，2004(2):211 224 6刘皞，李超 多右端线性方程组的块种子投影 方法数值计算与计算机应用 2014(3):221 228 7MOGAN B A restarted GMES methods augmented with eigenvectors J SIAM J Matrix Anal Appl，1995(4):1154 1171 8MOGAN B On restarting the Arnoldi method for large nonsymmetric eigenvalue problems J Math Comput，1996(215):1213 1230 9CHAPMAN A，SAAD Y Deflated and augmented Krylov subspace techniques J Numer Linear Algebra Appl，1997(1):4366 10SAAD Y，YEUNG M，EHEL J，et al A deflated version of the conjugate gradient algorithm J SIAM Journal on Sci Com-put，2000(5):1909 1926 11李欣，朱景福 循环收缩 QM 方法 J 哈尔滨工业大学学报，2009(9):225 227The MINES Seed Projection Methods with DeflationZHU Jingfu，LI Xin，LIN Jingjie(College of Science，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，China)Abstract:In this paper，the numerical solution of real symmetric linear system is studied The seed projection method is a commonmethod，but when the coefficient matrix is a symmetric matrix，the effectiveness of the seed projection method is often reduced TheMINES seed projection method with deflation for solving real symmetric linear system is proposed，and the residual estimation ofthe algorithm is analyzed esults of numerical experiments show the effectiveness of the new methodKey words:real symmetric linear systems;MINES seed projection method;deflated technique;Krylov Subspace(责任编辑:冼春梅)48广东石油化工学院学报2023 年