碳交易试点政策对区域碳强度的影响研究

谌莹 梁燕芬

摘   要：随着中国应对气候变化战略全面铺开，碳市场的建设和完善成为了解决气候问题的重要手段。本文通过理论分析碳交易作用的原理，对变量进行单位根稳定性检验和协整检验，随后将碳交易试点政策的实施构造一次准自然实验，基于 2000—2019年（20年间）中国 31 个省市数据构建多时点模型研究碳交易试点政策对区域碳强度的影响。研究表明：总体上，碳交易试点政策对区域碳强度有显著的抑制作用，在经过平行趋势检验和安慰剂稳健性检验后，上述结果依然成立。进一步分析表明，碳交易试点政策对区域碳强度产生负向作用在经济发达地区更为显著。

关键词：碳达峰；
碳中和；
经济发展；
产业调整

DOI：10.3969/j.issn.1003-9031.2023.06.002

中图分类号：
F832.5；

X196       文献标识码：A     文章编号：1003－9031（2023）06－0013－13

一、引言

2015年178个缔约方针对气候问题共同签署《巴黎协定》，明确表明长期目标是将全球平均气温较工业化时期上升幅度控制在小于2℃以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内，由此国际社会必须在2050年达到“碳中和”。在统一科学共识的前提下，各国要加强合作以推进国际气候行动和提高全球气候治理的有效性，努力来构建零碳、公平、包容和具有气候韧性特点的全球经济体系。中国作为最大的发展中国家和碳排放国，随着经济发展，环境问题日益加剧，如何实现低碳目标和可持续发展成为当务之急。

国内碳交易试点工作大致分为两个阶段推进，阶段一：2011—2017年，开展碳交易试点准备工作。2011年国家发改委宣布在7个省市启动碳排放权交易试点，2013年深圳排放权交易所、上海环境能源交易所、北京环境交易所、广州碳排放权交易所、天津排放权交易所相继启动，随后2014年湖北碳排放权交易所和重庆碳排放权交易所开始交易，2016年福建碳排放交易所交易启动，2017年国家发改委启动全国碳排放权交易市场。阶段二：2017至今，推进全国碳交易市场建设，在“双碳”目标指引下，加快建设和完善全国碳排放交易市场。截至2020年，我国碳交易市场成交量达4340.09万吨，成交额达到12.67亿元。然而，相比西方发达国家的碳交易市场，我国在碳强度管理、碳交易品种、基础建设和运营管理等方面还存在一定差距。碳交易政策能否有效降低碳强度和关于碳交易市场政策效果差异原因，目前学术界还没有统一的结论。本文根据现有研究成果并结合碳交易试点数据，采用理论分析和实证分析来研究碳交易试点政策对区域碳强度的影响，并研究各试点地区的政策效果差异原因。

二、文献综述

欧盟碳市场（EU-ETS）是全球最早成立、规模最大与交易最为活跃的碳交易场所，因此早期的研究资料几乎都以EU-ETS为样本。自2013年国内建立碳交易市场，有关中国碳市场的研究文献和调查数据逐渐增加，纳入研究的变量也呈增长趋势。目前，学者对国内碳交易政策是否对碳强度有作用还未有统一的看法。已有文献对碳交易与碳强度关系的研究方向集中在减排能力、政策建议和研究方法等方面。

在研究减排能力方面，有的学者认为中国碳市场在降低成本和碳减排上都有最优的成本效益和碳减排效果（Zhang et al.，2013；
Liu et al.，2017）；
有学者通过仿真模拟发现实施碳减排政策对当地经济产生较小的负面影响，影响程度与碳配额高度相关（宋德勇，2019；
张俊荣，2016）。在实证研究上，有的学者以试点区域（Hu et al.，2019）、京津冀区域（张俊荣等，2016）、珠三角区域（任松彦等，2016）、划分区域（臧萌萌，2021）等面板数据对碳强度效果进行测量，发现试点地区的碳排放总量下降，不同的区域、行业、国家存在明显的差异。但也有学者持有相反的观点，Zhang et al.（2019）认为碳交易不能降低试点地区的碳强度，碳交易机制之所以发挥作用，是因为是某些必要条件成立，如企业排放供给过大。

在碳交易政策建议上，不少学者发现虽然试点地区碳强度呈现下降趋势，但是碳市场存在活跃度较低、制度还不够完善，配额不合理等问题，提出尽快完善碳信息披露制度法律法规（Zhang et al.，2017；
孙振清等，2018；
谭柏平，2020）；
Chen（2012）考虑中国经济转型背景，结合 SBM-DDF-AAM分析理论机制，认为国内将长期处于低碳发展初级转型阶段，对此各地方需要因地制宜，出台措施平衡经济发展和环境保护；
Zhou et al.（2019）认为国内各省减排量应该与地区经济发展成正比，提议政府要发挥碳排放交易的协调作用。

在研究方法上，早期有的学者用CGE模型输入环境数据、经济条件、社会数据等进行情景模拟分析（Li et al.，2017；
刘宇等，2013；
吴力波等，2014）。随着试点地区和数据体量的增加，研究方法变得更为丰富，部分学者采用AI仿真、问卷調查、博弈、案例分析等定性或定量方法（张海军等，2020）。在实证研究中更多是采用双重差分法，发现试点地区碳强度总量得到抑制（陈林和万攀兵，2019；
徐军委等，2022；
吴茵茵等，2021）。其他学者研究方法各有特色，涉及AIM-Enduse模型（Ang and Tang，2012）、multi-agent 模型（汤铃等，2011）、合成控制法（胡榕霞等，2019）、DEA模型（梁劲锐等，2017）、PSM-DID等来增强结论的可信度，研究重点在碳交易政策对碳减排和碳强度的影响。

综上所述，学者们对碳交易从多个维度分析，其成果也颇为丰富，通过对现有文献梳理，在研究角度上，以往学者更多从碳交易制度、经济效果、管控力度等视角来分析我国碳交易机制并提出完善国内碳市场的建议，偏向总体的减排情况，鲜有以综合视角考虑国内试点地区本身的内在差异性，对区域减排潜力、地区差异关注不足。在研究方法上，主要采用合成控制、双重差分等方法分析碳交易政策对于碳强度的影响，部分研究在采用 DID、PSM-DID 等方法时缺乏必要的平行趋势检验、安慰剂检验等步骤，数据处理过程还待完善，特别国内试点区域开放时间不同，不能简单使用普通DID方法。现有文献鲜有将试点区域自身存在的差异纳入考虑。鉴于此，本文在现有研究结论的基础上，采用多期双重差分模型，试图探究碳交易试点政策对碳强度的影响，并进一步分析试点地区政策效果差异的原因。

三、理论分析与研究假设

碳交易试点政策对碳强度产生影响主要表现为以下三个效应。

1.技术创新效应

碳交易政策的技术创新效应遵循 “弱波特假说”。一般情况下，企业投资绿色技术创新具有较大风险，不属于企业的传统领域。在碳排放限额约束下，一旦碳排放超出配额会增加企业成本。在利润最大化的原则下，企业势必会为降低排放成本，投入资金和人力开展减排技术创新活动，提高企业能源增效意识，倒逼企业对自身生产工艺、决策环节、设施设备、研发投入、人员架构、技术等进行优化，激发企业开发低碳技术动力，推动减排技术创新。

随着试点城市减排效应越发明显，环境政策强度收紧，为技术创新、技术改进等营造了良好的社会风气。低排放、低能耗的高新企业规模不断扩大，迫使企业紧跟时代脚步，加快绿色转型，增加对绿色技术的投入，为绿色技术的广泛应用奠定了良好的基础，最终达到减排效果。这些行为不但提高企业的生产力，也能抵消由执行碳交易政策带来的成本，换而言之，就是能够给企业带来补偿，提高产品的质量和提升盈利能力，甚至可以把多余的排放额度出售，获得市场竞争优势，形成良性循环。

2.能源结构效应

按照对环境影响程度，能源可以分为清洁能源与非清洁能源，非清洁能源特点是在使用过程中会产生CO2、SO2等污染物。下面从两个方面来探讨碳交易试点政策是如何通过能源结构效应影响碳强度的。

第一，促使微观企业减少非清洁能源的消费总量。在碳交易试点政策的施行过程中，企业将降低非清洁能源的需求和消费量、优化能源消费结构。政府制定碳配额的总量控制目标和分配方案，对各排放企业分配碳排放额度，企业能通过市场自由交易来调节排放企业之间的碳排放配额余缺，随着政策收紧，未来将逐年缩小配额总量实现全体减排目标。另外，化石燃料价格上行对企业的发展带来了成本压力，促使企业降低对石油、煤炭等非清洁能源的依赖程度，转而大力发展太阳能、风能、海洋能等清洁能源，逐步建立完整的新能源和可再生能源技术开发路线，打造低碳绿色发展新格局。

第二，企业提高能源的利用效率和转化率。能源强度指国内生产总值每变动一单位所引起能源的变动量，是衡量能源利用率优劣的重要指标，企业能源强度越高，间接表明其能源利用效率和转化率越低。随着参与碳排放权交易的企业越来越多，为了不影响正常生产和经营，企业会提高能源利用率和转化率、降低企业能源强度、抑制不合理的能源消费，这是企业实现能源利用优化的过程，也是推动全社会能源消费优化的实现。

3.产业结构升级

产业结构包含产业内部生产要素、产业类型、产业与时空的各种关系，下面从两个传导途径来探讨碳交易试点政策是如何通过产业结构升级影响碳强度。

第一，引导社会资源流向，优化生产要素配置。在环境规制的条件下，直接作用劳动力、资本、技术等生产要素流向污染少、资源投入低且收益高的企业，限制污染较重的企业进一步扩大，如果企业拒绝承担环境保护责任，不履行相应的环保义务，则可能面临支付罚款和社会谴责，甚至要求停业。同时，企业遵循碳交易政策，披露企业碳减排信息等行为，也将助力企业内部可持续性发展，推动企业的生产、经营、管理等一系列过程进行绿色化转型。

第二，推动社会产业布局、产业链条和产业组织的优化升级。重点排放企业参与碳排放交易要付出时间、资金和人力，间接提高了企业的生产和交易成本，将倒逼企业转换生产方式，向节能减排的方向发展。同时，碳交易试点政策还起到了促进产业提高效率、绿色转型变革，促进当地传统产业的绿色改造和升级的作用。

基于以上理论和机制分析，本文提出以下两个假说待实证检验：

假说1：实施碳交易政策后，试点区域相比非試点区域的碳强度发生显著变化，碳交易政策将有效降低试点区域碳强度。

假说2：碳交易试点政策对区域碳强度影响程度可能与当地技术创新、能源结构、产业结构密切相关。

四、实证设计

（一）模型设定

由于试点区域开放碳交易的时间不同，针对衡量同一政策在不同对象、不同时间实施后的效果研究可以采用多时点DID模型，该模型能够有效避免内生性问题，且能把政策影响和其他影响剥离开来。因此，可以把碳交易试点政策作为一项准自然实验，采用多期DID模型研究碳交易试点政策对区域碳强度的影响。上海市、北京市、广东省、天津市在2013年内陆续开放碳交易（深圳市碳交易指标几乎都纳入广东省碳排放交易），2014年湖北省和重庆市的碳交易市场启动，2016年福建省启动碳交易市场，将上述七个试点省市作为处理组，其余的23个省市为控制组（西藏由于数据缺失严重，本文未纳入）。在保证其他因素不变的条件下，在模型加入个体和时点效应，多期DID模型如下：

Ciit =a0+ a1didit+ a2∑Zit+？谆i+rt+？着it  （1）

其中，i代表地区，t代表时间，Ci是公式中的因变量，是指二氧化碳强度，did=treati *postit，treat代表是否作为处理组，treati=1为处理组，包括上海市、北京市、广东省、天津市、湖北省、重庆市、福建省；
treati=0为控制组，包括其余23省级行政区。postit为政策实施年份，当i代表上海市、北京市、广东省、天津市且t？叟2013，postit=1；
当i代表湖北省和重庆市且t？叟2014，postit=1；
当i代表福建省且t？叟2016，postit=1；
此外，postit=0，Zit为控制变量，包括人口聚集程度、经济发展水平、能源情况、技术水平、能源升级、产业结构；
？谆i代表个体效应；
rt表示时间效应；
？着it为随机扰动项。由此可知，如果碳交易试点政策能够显著降低本地的碳强度，则a1显著为负。

（二）变量界定与数据来源

被解释变量和解释变量。本文的被解释变量为各省市级行政区碳强度（Ci），碳强度计算方式是年度二氧化碳排放总量除以当年的真实GDP，并且进行对数处理，本文解释变量为该地区是否实施碳排放交易试点政策。

控制变量。根据现有研究，碳强度的影响因素主要是人口聚集程度、经济发展水平、能源情况、创新水平、能源升级和产业结构，把这些指标作为控制变量。人口聚集程度（popi）具体为省市人口密度的对数（人/平方公里），人口情况会对当地资源消费量和能源类型产生影响，进而影响碳强度；
经济发展水平（lnpgdp、pgdp2、lnfin）则用人均国内生产总值的对数、人均国内生产总值平方项和国内贷款额度的对数表示；
能源情况用能源强度（tegdp）和总能耗（te）来表示；
创新水平（lntech）为省市发明专利受理数量的对数，科技进步和创新能力的提高能减少资源消费量，从而减低区域经济活动对能源的需求；
能源升级是用各省国有经济能源工业固定资产投资额（gei）和能源工业投资额（gi）的对数，政府越重视能源工业的投资，能够为区域能源升级提供良好的物质基础，推动能源绿色转型；
产业结构（si）用第二产业的比重表示，产业结构能直接影响能源使用，第三产业越发达当地碳强度越低。

本文将采用全国2000—2019年的31个省市平衡面板数据来分析（对数据缺失较大的港澳台、西藏地区不纳入本文研究），二氧化碳排放量根据IPCC准则中给出的能源碳排放系数计算得出，其他数据来自《中国能源统计年鉴》《中国环境统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国区域统计年鉴》，同时，为了避免异方差问题，本文对取值差距较大的变量做取对数处理。

变量描述性统计如表1所示，平均值一栏可以看出经济发展水平、能源情况和创新水平的值相差较大，其中创新水平极值之间相差4倍多，能源情况差距达到10倍，人口密集程度、产业结构的值差距较小。从标准差和极值的数据来看，能源情况和经济发展水平的波动性远远大于其他变量的统计情况。

五、实证结果分析

（一）面板单位根检验

在正式用模型分析时，由于数据的年份和对象都是有限的，年份数量大于对象数量，是短面板数据，为了避免后续研究变量出现“伪回归”“自相关”的现象，在模型构建前采用IPS方法进行面板单位根平稳性检验和pedroni方法进行协整检验，在存在单位根条件下，就对序列采取差分调整，直到序列达到平稳之后对变量进行协整检验。

变量单位根平稳性检验结果如表2所示，人口聚集程度、国内贷款额度、各省国有经济能源工业固定资产投资额和能源工业投资额4个指标对应序列lnpopi、lnfin、lngei、lngi的P值均小于0.5%水平的临界值，表明4个变量是平稳序列即不存在单位根。对不平稳的8个变量进行一阶或者二阶差分后结果如表3所示，差分后都是平稳序列。虽然8个变量在一阶条件下是非平稳序列，根据表4所示，变量通过协整检验，即差分后的变量和原序列存在长期稳定的关系。

（二）平行趋势检验

采用多期DID模型来研究政策效果的前提是要通过平行趋势检验，即证明在政策冲击前对照组和处理组具有共同趋势。下面参照吴茵茵等（2021）和张国健（2019）的思路，采用时间趋势图和动态效应检验来进行平行趋势检验。

处理组和控制组的碳强度lnci年度变动趋势如图1所示，2000—2013年各个省份的碳强度变动趋势基本一致，同一时点上的切线几乎平行，符合平行趋势检验，表示使用多期DID模型是合适的。然而，仅从时间趋势图直观检验处理组和控制组政策发生之前的差异，还不够严谨准确，不能在统计意义上断定它们是否存在本质区别。

于是本文进一步采用事件研究法，建立模型（2）：

本文仅考虑政策冲击前的12年（x<0）、政策发生时（x=0）、政策冲击后的6年（x？叟6），policy是年份虚拟变量year和实验组虚拟变量treat的交互项，其他变量的意义同模型（1），将policy作为解释变量进行回归分析，把2000年作为比较基准来避免产生多重共线性问题，当？茁系数在实施政策前为不显著，则通过检验。碳交易试点的动态趋势如图2所示，碳交易政策启动前1年至前12年中？茁虚拟变量在0值上下波动，且不显著，表明政策冲击前1年到12年期间试点省份和非试点省份之间没有系统性差异；
在政策發生时到冲击后的6年内，碳交易政策对碳强度产生负向效应，满足平行趋势检验假定。

进一步分析，在碳交易开启当年？茁系数已经在10%的水平上显著为负值，虽然碳交易政策实施前1年以上在10%的水平上并不显著，但根据系数绝对值的大小，政策对于碳减排已经呈现出“预期政策效应”，出现这种情况主要考虑在2011年国家开始碳排放交易试点工作，虽然还未正式实施，但企业和社会根据获得的信息，预期碳交易政策将会启动，进而对生产和生活进行调整，壮大第三产业占比，大力发展低碳经济，特别高排放企业会着力调整产业结构，优化能源利用技术，使得碳减排效应逐渐凸显。事实上，部分研究也发现在2011年后试点地区很多企业预感碳市场的到来，几乎都提早采取措施降低碳强度，而在碳交易政策实施后的1～5年里，碳减排的效应不断加强。

（三）基准回归结果

表5为加入省份和年份固定效应的基准回归结果。表中列（1）和列（2）区别在于是否加入控制变量，回归（1）和回归（2）的DID系数分别为-0.301、-3.31，加入控制变量后系数的绝对值上升，并且都在1%水平上显著为负，由此可以得出，碳交易试点政策能够降低区域碳强度，假说1成立。

（四）安慰剂检验

虽然样本数据通过平行趋势检验且DID回归系数显著，但为了加强研究结论的可信度，排除可能由于实施时间、省份或者其他政策等因素造成产生偏差，需要使用安慰剂检验，基本思路是虚构实验组和政策变量进行对比研究，如果通过安慰剂检验，则说明碳交易试点政策的实施是导致碳减排的重要因素。

首先，根据数据的完整性程度，保留数据最全的一年作为基准，按照省份进行分组，在此基础上随机抽取7个省份样本作为实验组，其余的省份作为控制组样本。其次，根据样本不同随机选取一年作为每个样本的政策实施时间，结合以上两个步骤，构建伪实验组和伪政策实施时间。随后按照模型（1）构建 “伪政策虚拟变量DID”进行基准回归，将随机构建实验组和政策实施时间、基准回归重复500次，根据每次得到的P值、t值、估计系数分布得出图3。图中横轴代表“伪政策虚拟变量DID”的估计系数，纵轴是核密度和P值，水平虚线是显著水平为10%，垂直虚线是模型（1）中DID估计系数-0.214，圆点是P值分布，实线代表核密度。不难发现，大多数DID的估计系数在0值附近，与实际系数-0.214 相比有明显偏离，且大部分P值在10%的水平下不显著。因此，可以得出模型（1）结论受到其他政策或者随机影响可能性比较小，结论有较高的可信度。

六、試点区域异质性

（一）碳强度异质性

按照模型（1）基准回归思路，结合碳市场的试点省份和对应的虚拟变量DID进行回归，可以检验试点区域之间碳强度的差异。本文以重庆试点区域作为比较基准（考虑福建碳市场在2016年才开放交易，数据较少不纳入考虑）回归结果如下表6所示，可以得出：广东碳交易市场对碳强度的负向效应最为强烈，其次是北京和湖北；
天津和上海试点区域对于降低碳强度的效应较小。本文推测碳交易试点政策对区域碳强度产生影响，可能与当地政府干预和市场成熟程度有关。

（二）资源集中程度异质性

经济实力越强，发展潜力越大的区域会产生虹吸效应，聚拢周边资源如人才、劳动力、知识、技术、资本、教育等。虹吸效应使得发达地区拥有更专业的生产能力、先进技术、高端人才，形成资源密集效应，对当地绿色技术开发和改革生产模式升级也能产生引导促进作用。但也有研究表明区域规模越大，越不利于政策发挥作用，因为资源过度聚集也对当地发展产生压力，如可能引发能源消耗上升、碳排放加大、资源过度开发、区域发展不平衡等诸多问题，且对于技术创新、空间优化、专业人才、运作管理的要求更高。对此，我们需要考量发展带来边际收益能否覆盖边际成本。

（三）基础条件异质性

北京、上海、广东这3个省份的发展已经经历了经济快速增长时期，步入“高收入”阶段，更多依靠第三产业和高新技术产业来拉动经济增长，而这些产业本身生产运营的过程中碳强度比较低，每增加一单位的碳排放产生的成本已经能够被收益所覆盖，除了经济实力，还有先进绿色科学技术来助力可持续发展，使得碳交易试点政策得效果更加明显。然而天津、湖北还存有能源基地、能源化工基地、有色金属冶炼，甚至面临能源消费习惯等问题，导致降低碳排放更加艰难，并且经济相比下处于中等水平，产业结构以高能耗为主，对高排放企业还有很大的依赖程度，导致碳强度、人均能耗下降相比之下更加缓慢。

另外，我国现有较少有关碳排放的法律法规，试点省份更多以地方和部门的规章制度、规范文件来监管和交易，法律效力层级较低，阻碍碳市场作用的发挥。按照《碳排放权交易管理办法（试行）》应纳入建材、钢铁、有色、石化、化工、造纸、民航等行业。但由于试点省份不同，纳入的行业着重点也有所差异，如广东省对于工业行业的企业考量标准是年碳排放1万吨以上，对宾馆、餐饮、金融、贸易、公共机构等单位和企业的考量标准是年碳排放5千吨以上。而北京针对中国境内注册的企业、事业单位、国家机关及其他单位固定设施和移动设施，以年直接和间接碳排放总和5千吨（含）以上作为纳入标准。根据纳入企业所在产业的比重，北京、上海、广东等试点的第三产业比重较高，而湖北、天津等试点的第二产业更高，可以看出试点区域对于产业类别的管控力度明显不同。

七、结论及政策建议

（一）结论

碳交易试点政策是推动双碳目标实现的有效方法，通过系统、科学、可行的途径把碳排放和经济发展捆绑起来，创造性探索出适合中国特色社会主义的碳市场发展新道路。试点的成功对于国内能源结构、技术创新、产业升级、环境改善都有非常重要的影响。本文的研究结论归纳如下：首先，碳交易试点政策能够有效降低试点区域碳强度。其次，通过理论分析，碳交易试点政策效果主要受到技术创新效应、能源结构、产业升级的影响。随着处理排放成本增加，在利润最大化原则下，会倒逼企业开展绿色技术创新、优化能源结构，长期能推进社会产业结构升级和绿色转型发展。最后，对试点区域碳交易政策效果差异分析表明，政策效果在资源集中程度高、基础条件优、外部环境管制严格的试点区域效果更加明显。

（二）政策建议

第一，建立和完善总量指标体系和配额分配方法体系。要发挥碳市场降低碳强度的作用，需要建立科学化、清晰化的碳排放总量指标体系。总量排放指标不仅考虑当前经济发展水平、减排技术和国家减排政策，还要结合行业发展情况和企业实力来确定，在明确总目标情况下，合理根据各区域、各行业、各企业情况来确定微观排放总量。配额分配应该遵循“从松到紧”，对于参与碳交易的企业，初期给予更多优惠政策，如减税、奖励免费额度、资金支持等吸引更多交易主体，提高碳市场的活跃度。

第二，扩大行业范围和交易主体多元性。目前碳市场覆盖有色、钢铁、电力、石化、化工、建材、造纸和民航等八个高能耗行业，按照我国《国民经济分类》中行业共有97个大类，细分 1381个小类，绝大部分行业还未参与碳交易。接下来要纳入更多行业，同时要推进各行各业绿色改革，特别是电力、能源市场的绿色转型，推进清洁能源的开发，扩大绿色能源使用占比，降低对化石能源的依赖。扩大交易主体的多样性，引入市场机制，制定和完善碳市场准入条件提高碳市场有效性，允许合格投资者参与碳交易，同时不断丰富和优化碳交易产品，提高碳市场的流动性。

第三，深化试点区域碳市场交流和合作。加强试点区域碳市场乃至全球碳市场的链接，学习碳信息数据管理、碳配额分配体系、交易规则、自愿减排机制、核算碳排放、碳含量、减排技术等先进经验，引入绿色生产技术，优化能源消费结构，提升我国碳市场在全球气候治理的影响力。注重碳专业人才的培养和引进，开设碳管理相关专业和服务机构，为全国碳市场的提供人才支撑。

（责任编辑：夏凡）

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