碳交易試點政策與高耗能制造業碳減排的關系研究*

賈曉霞 張婉麗

一、引言

2011 年，國家發展改革委辦公廳印發《關于開展碳排放權交易試點工作的通知》，批準北京、上海等七省市開展碳交易試點工作，標志著我國碳交易進入試點階段。制造業在我國國民經濟中占據著重要的地位，據國家統計局數據顯示，2020 年我國制造業能源消費總量占全社會能源消費總量的56.13%。其中五大高耗能行業能源消費量占全社會能源消費總量的44.09%，占制造業能源消費總量的78.55%。因此，作為碳排放的制造主體，高耗能制造業的節能減排已然成為當下一項艱巨的任務，而在“雙碳”目標的引導下，碳交易試點政策作為我國環境保護和低碳發展的關鍵戰略部署，作為政府的一種市場激勵型環境規制政策，對高耗能制造業的節能減排具有重要的政策干預價值。

已有文獻探究了碳交易市場建立前后的碳排放效率評價（王勇和王穎，2019）、碳交易政策對能源利用效率的影響（朱金鶴和孫樂，2022）、試點政策效果的城市異質性（成瓊文和楊玉婷，2023）等。在能源消耗增長與碳排放尚未脫鉤的當前，有研究發現，高耗能行業多處于產業鏈上游，其產品作為下游產業的投入要素，對能源消費端的影響具有傳導性、交互作用性（姜宛貝等，2020）。換言之，面對國家“3060”戰略目標的緊迫挑戰，高耗能制造業順應新常態下供給側結構性改革不可避免形成了兩條主線：高耗能體系的要素調整、上下游業務供給能力匹配。前者在形式與過程上關注低碳轉型，針對高耗能制造業在能源消費結構上進行改變，如從化石能源轉向綠色能源；后者在內容和質量上強調降碳升級，針對高耗能制造業在能源利用率上進行提升，如降低上下游間的能源浪費。由此，加強對碳交易試點政策與高耗能制造業碳減排關系的探究，與世界范圍內正在經歷的向可持續發展的第三次能源轉型有關。本輪能源轉型并非自發性變革，而是一個受控過程，其轉型的根本動力不僅是生產力的進步，還是為了解決經濟增長與日益惡化的環境、氣候和安全問題之間的矛盾（何建坤，2014）。全球化石能源生產與消費區域不均衡現象近年來不斷加劇，增加了能源安全保障的難度。尤其是亞太地區，能源消費量占全球的比重從1965 年的12.0%上升到了2019 年的44.1%（British Petroleum，2020）。

隨著碳排放權交易體系（ETS）的持續推進，評估ETS 減排效應的文獻日漸增多。王文軍等（2018）認為減排潛力、碳配額松緊度、經濟波動幅度和碳價水平這四個因素會對ETS 減排有效性產生影響。韓慶豐等（2023）將ETS 試點政策劃分為五個階段，立足于工業行業角度發現其在不同階段碳的減排效果有顯著差異。張楠（2023）基于碳交易價格的測算，采用Bai-Perron 方法和R/S 分析方法對碳交易市場的運營和效率進行分析，得出市場運營效率和趨勢各不相同的結論。李雪陽和袁小慧（2023）指出低碳行業通過利用綠色清潔能源、提升能源利用效率以實現碳排放系數變化率和綠色增加值系數變化率的提升。

區別于既有研究，本文的邊際貢獻為：（1）在研究視角方面，目前以高耗能制造業的能耗增長與碳排放之間的脫鉤為調整對象已經積累若干成熟的發展模型（Camarero et al.，2013；Mariana，2016）。在該主線上相關研究仍在延續，碳強度詮釋得更加細致，高耗能環節的碳足跡考慮得更加全面（Mussini and Grossi，2015）。但如何改主要關注高耗能制造業的直接排放，而直接碳排放并不能覆蓋各制造業間上下游關聯網絡的間接排放（Peters et al.，2011）。這就是該主線上的研究瓶頸，即重視制造業生產側的低碳轉型，但對追蹤高耗能制造業從生產側到消費側的降碳升級方面力有未逮。（2）不同學者往往高度概括性研究碳交易對企業的影響機制，本文選擇碳排量占比超一半的主力軍為樣本對象，厘清碳排放交易政策對高耗能制造業碳減排的驅動機制及作用路徑，不僅有利于揭示高耗能制造業低碳轉型和降碳升級的選擇傾向，而且對豐富和理解我國能源轉型實踐中政策干預的驅動力量本身也有貢獻。

二、理論分析與假設提出

（一）碳交易政策對高耗能制造業碳減排的影響

碳交易本質上是由政府主導，并結合市場調節效應，對企業碳排放行為進行約束的一種環境規制制度。首先政府設定碳排放總量目標，然后將目標層層分解到不同等級主體。相關主體的碳排放量如果超出限額則需要從政府或市場上購買。當市場上的碳價高于企業的邊際減排成本時，企業會選擇改善生產設備、工藝、技術等降低碳排放量，將富余的碳排放配額拿到市場上售出獲利；當市場上的碳價低于邊際碳減排成本時，相關企業可以選擇在碳交易市場上買進碳排放配額（黃向嵐等，2018）。其中，相關部門對碳配額的管控、分配與限制會對減排效果產生影響，當配額的供給低于需求時，碳交易機制能夠促進減排（王文軍等，2018），不同碳排放權交易試點的碳減排效果存在差異（王為東等，2020）。

新古典理論認為，由于存在成本效應，環境規制會增加企業的成本，如企業生產過程中購買使用減排設備、員工技能培訓、完工后污染物處理、回收利用等，均在一定程度上導致企業績效的降低和創新能力的削弱。與前者不同的是，波特假說理論認為環境規制會產生“創新補償”效應，即適當的環境規制可以促使企業進行創新，比如對生產技術進行的創新，更新改進生產設備、生產工藝等。低碳技術創新將會提高企業的碳排放效率，將多余碳配額進行出售，帶來增量收益（Romero and Jayme，2012），從而抵消由環境保護間接帶來的增量成本，給企業帶來更多的利潤，如此企業便有更大的意愿和能力加大對研發創新的投入，隨著創新投入的增加，企業在生產制造環節的創新能力不斷提高，碳減排效率提升的同時，降低了碳強度，形成良性循環。此外，綠色技術創新還能改變以化石能源為依賴的消耗路徑（張修凡和范德成，2021），推動綠色低碳制造，實現碳減排?？梢娞冀灰渍咄ㄟ^引導優化資源配置，激發企業的創新動力，推動其實現碳減排的目標（張曦和郭淑芬，2020）?；诖?，本文提出以下假設：

H1：碳排放交易制度能夠有效降低高耗能制造業碳排放量。

（二） 碳交易政策影響高耗能制造業碳減排的作用路徑

作為能源消費大國，長期的三高模式無疑是我國“雙碳”道路上的絆腳石，影響著高質量發展目標的實現。以市場手段促減排的碳交易被寄予厚望，朱金鶴和孫樂（2022）認為考慮成本效應和替代效應，碳交易政策中碳配額和碳價格的出現會倒逼高耗能制造業減少對化石能源的需求，轉而采用清潔能源或綠色環保原材料進行生產制造，即利用成本效益原則推動高耗能體系要素的調整，促進能源消費結構向清潔能源轉變，進而使其碳排放量低于配額，達到環保要求。從消費側角度看，成瓊文和楊玉婷（2023）認為碳交易政策可以促使消費主體轉換其能源消費結構，從而實現碳減排。李健旋（2023）提出各國的能源消費結構和經濟發展結構，直接關系到各國碳排放數量和排放強度，進而影響著實現碳中和的進程與路徑。

除了通過改善能源消費結構降低高耗能制造業碳排放量，碳交易政策還可以通過影響能源利用效率作用于高耗能制造業碳減排。碳交易政策對能源利用效率的促進作用可以歸納為由兩個途徑實現：（1）激勵約束機制。在利潤最大化目標激勵和碳交易政策帶來的碳價約束下，企業會充分利用自身獲得的碳排放配額實現降本增效，有利于企業從粗獷型轉為集約型（朱金鶴和孫樂，2022）。同時，倒逼企業通過技術創新提升產能，將多余的碳配額出售獲利，實現綠色低碳轉型，提高能源利用效率。（2）資源優化配置。對于那些污染嚴重、生產率低的高污染企業來說，其創新補償效應小于成本效應，導致缺乏創新動力，無法負擔配額成本，最終退出市場。資源要素進而流向能源利用效率高、污染小的企業，即優勝劣汰，帶動整個行業綠色技術進步和能源利用效率提高（朱金鶴和孫樂，2022）。能源利用效率越高意味著在完成同樣產量的條件下，企業可以消耗更少的能源，碳排放量也隨之減少?；诖?，本文提出以下假設：

H2a：碳排放交易制度通過改善能源消費結構推動高耗能制造業低碳轉型，從而實現節能減排。

H2b：碳排放交易制度通過提升能源利用效率推動高耗能制造業降碳升級，從而實現節能減排。

三、研究設計

（一） 模型構建

本文選取2003——2019 年我國30 個?。ㄗ灾螀^、直轄市）①30 個?。ㄗ灾螀^、直轄市）指我國30 個省級行政區，包括22 個?。ê颖笔?、山西省、黑龍江省、吉林省、遼寧省、江蘇省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山東省、河南省、湖北省、湖南省、廣東省、海南省、四川省、貴州省、云南省、陜西省、甘肅省、青海?。?、4 個自治區（內蒙古自治區、廣西壯族自治區、寧夏回族自治區、新疆維吾爾自治區）和4 個直轄市（北京市、上海市、天津市、重慶市）。（不含西藏自治區和港澳臺地區）的面板數據，運用雙重差分法（DID）研究碳交易政策的實施對高耗能制造業碳排放的影響及其作用路徑。在樣本范圍內的碳交易政策試點省市共7 個，分別為北京、天津、上海、重慶、湖北、廣東、深圳，由于深圳市隸屬于廣東省，因此將其并入到廣東省，即將6 個省市作為實驗組，其余24 個省市作為對照組。

由于試點省市在2011 年10 月就被正式批準，因此將2003——2011 年設置為非試點期，2012——2019 年設置為試點期?；诖?，本文構建碳排放交易制度對高耗能制造業碳減排影響的實證模型如下：

式中：Yit表示i省份t年的高耗能制造業二氧化碳排放量。didit=timet×treati，其中timet為時間虛擬變量，即2003——2011 年設定為0，2012——2019 年設定為1；treati為省份虛擬變量，即碳排放交易制度試點省市設定為1，非試點省市設定為0；didit代表政策時間與是否為碳排放交易試點省市的交乘項。controlit是控制變量，包括外商投資（FDI）、產業結構（IS）、研發投入（RD）、環境規制（ER）。γt和μi分別為時間和地點固定效應，εit為隨機擾動項。

（二） 數據說明

考慮到數據的可得性，本文選取2003——2019 年我國30 個?。ㄗ灾螀^、直轄市）（不含西藏自治區和港澳臺地區）的面板數據，碳排放數據來源于中國碳排放核算數據庫中高耗能制造業企業數據；其他數據來源于國家統計局、《中國統計年鑒》《中國工業經濟統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》，受部分年份制造業統計數據缺失的影響，其他數據統計口徑統一為國有及規模以上工業企業。雖然具體數據本身絕對值有所擴大，但因為本文控制變量和中介變量均為相對指標，本文認為并不妨礙樣本數據之間的可比性和系統觀察的探索價值。此外，為排除異常值對實證結果的影響，對數據進行了縮尾處理。

（三）研究變量

1.被解釋變量

高耗能制造業二氧化碳排放量（CO2）。高耗能制造業包括：石油、煤炭及其他燃料加工業，化學原料和化學制品制造業，非金屬礦物制品業，黑色金屬冶煉和壓延加工業，有色金屬冶煉和壓延加工業五個行業。

2.控制變量

（1）外商直接投資（FDI）：作為推動經濟增長動力之一的外商投資對環境產生的影響分為兩個假說：污染光環假說和污染避難所假說。污染光環假說認為發達國家可以通過傳播先進的清潔的生產技術幫助東道國降低碳排放量，提升環保水平。污染避難所假說則認為發達國家為了減少本國的碳排放量，降低環境污染治理成本，將高污染產業轉移到發展中國家，對發展中國家的生態環境產生負面影響。因此，FDI可能導致我國環境污染惡化。由于工業層面省市外商直接投資數據的缺失，采用外商直接投資占GDP 比重衡量外商直接投資水平。

（2）產業結構（IS）：作為碳排放量高、污染程度大的產業，工業部門的產業結構不利于節能減排的進程。本文借鑒李治國等（2022）對產業結構的測度方法，采用工業增加值占GDP 的比重衡量產業結構。

（3）研發投入（RD）：研究表明某些技術研發創新在帶來經濟效益的同時會產生更多的碳排放（Acemoglu et al.，2012），而綠色技術創新卻會緩解環境污染（范丹和孫曉婷，2020）。借鑒白雪潔等（2021）對研發投入的測度方法，本文以各省份研究與發展經費支出的對數值衡量各省份研發水平。

（4）環境規制（ER）：考慮到各省市本身存在環境規制差異對碳減排產生的影響，所以引入此控制變量。以各省市工業污染治理完成投資費用占地區生產總值的比重衡量。

3.中介變量

（1）能源消費結構（ECS）：能源消費結構指能源總消費量中各類一次能源、二次能源的構成及其比例關系?？紤]到我國煤炭消費占一次性能源消費的比例曾一度高達70%，而非化石能源、天然氣等其他可再生能源的消費非常少。這里，用非化石能源消費量占能源消費總量的比重衡量能源消費結構指標。非化石能源消耗占比越大，意味著碳排放越低。

（2）能源利用效率（EE）：能源利用效率指一定量的能源投入所帶來的經濟產出量，反映單位能源的經濟效益產出，這里用單位能源的地區生產總值衡量能源利用效率。

變量含義及描述性統計如表1 所示。

表1 變量及描述性統計

四、實證結果分析

（一） 基準回歸結果

如表2 所示，列（1）在未加入控制變量前，30 個省份高耗能制造業碳排放量的核心解釋變量did系數均在1%的顯著性水平下為負，即碳排放權交易制度的實施降低了試點地區高耗能制造業二氧化碳排放量。加入控制變量后，列（2）結果基本不變，表明結果具有穩健性，碳交易制度可以推動高耗能制造業碳減排，假設1 成立。

表2 基準回歸檢驗

控制變量中，研發投入（RD）的回歸系數顯著為正，意味著當前在研發投入方面可能沒有精準地投入到碳減排中，且研發周期較長，可能存在技術路徑依賴，導致綠色技術創新水平提升不明顯，反之因為加大對存在技術路徑依賴領域的投入，導致從整體結果看，能耗和污染有所增加（白雪潔等，2021）。產業結構（IS）的回歸系數顯著為正，因為工業本身屬于高能耗、高排放行業，作為工業大國，我國工業占比一直比較高，在1%的水平上顯著，說明我國當前工業化發展對碳減排有一定的阻礙。外商直接投資（FDI）對二氧化碳排放量（CO2）的回歸系數顯著為負，說明符合污染避難所假說，即某些國家通過對我國進行投資，將污染程度高的產業轉移到我國，導致我國成為其排污、降碳的避難所，阻礙了我國節能減排的進程。環境規制（ER）在10%的水平上顯著為負，表示污染治理投資加大有助于降低高耗能制造業二氧化碳排放量。

（二）高耗能制造業碳減排路徑檢驗

表3 為基于能源消費結構的中介機制檢驗結果。其中列（1）結果顯示碳交易政策對能源消費結構的影響顯著為負，意味著碳交易政策的實施有利于推動高耗能制造業的能源消費結構向清潔化、綠色化轉型。列（2）結果顯示能源消費結構對二氧化碳排放量的影響顯著為負，表明能源消費結構轉型有利于降低高耗能制造業的二氧化碳排放量。綜上可知，碳交易政策可以通過推動高耗能制造業的能源消費結構轉型促使其實現碳減排。

表3 基于能源消費結構的中介機制檢驗

表4 為基于能源利用效率的中介機制檢驗結果。其中列（1）結果顯示碳交易政策對能源利用效率的影響顯著為正，意味著碳交易政策的實施有助于提高高耗能制造業的能源利用效率，降低能源浪費。列（2）結果顯示能源利用效率對二氧化碳排放量的影響顯著為負，表明能源利用效率的提升有利于降低高耗能制造業二氧化碳排放量。綜上可知，碳交易政策可以通過提升能源利用效率實現減排。

表4 基于能源利用效率的中介機制檢驗

根據表3、表4 的回歸結果可知，碳交易政策通過作用于能源利用效率和能源消費結構這兩條路徑實現高耗能制造業碳減排，表明假設H2a 和H2b 成立。為了進一步比較上述兩條路徑在碳交易政策對高耗能制造業碳減排影響的過程中發揮的作用大小，本文結合Sobel 檢驗法測度了能源利用效率和能源消費結構在中介效應模型中的作用，如表5 所示，結果均顯著，表明通過了Sobel 檢驗，中介效應成立，能源消費結構轉型和能源利用效率提升分別發揮了8.96%和58.88% 的作用。參考花馮濤和徐飛（2018）進一步用更加穩健的Bootstrap 法，自主抽樣計算置信區間，結果顯示置信區間均不包括零，更加說明中介效應成立。這表明我國碳交易政策實現高耗能制造業碳減排的主要動力來自能源利用效率提升，而非能源消費結構轉型。

表5 Sobel 檢驗和Bootstrap 檢驗

五、穩健性檢驗

本文從以下三方面進行穩健性檢驗。第一，用平行趨勢檢驗判斷回歸結果是否具有可靠性；第二，通過虛構實驗組的方法進行安慰劑檢驗；第三，采用傾向得分匹配——雙重差分法（PSM-DID）。

（一）平行趨勢檢驗

在基準回歸分析中，本文識別了碳排放交易政策對高耗能制造業二氧化碳排放量的因果效應。但是對一項政策的有效性進行評估的前提是處理組和控制組滿足平行趨勢假設，即在沒有碳交易政策的干預下，被解釋變量在處理組和控制組均保持相對穩定的變化趨勢，以此才能證明結果的有效性。因此，本文進行了平行趨勢檢驗，圖1 為平行趨勢檢驗結果?？v坐標代表政策時間與是否為碳排放交易試點省市的交乘項（time×treat）系數α1。由圖1 可知，在碳政策實施之前（time＜2012），系數α1的估計值均不顯著（置信區間包含0），說明政策實施之前處理組與控制組碳排放量的變化擁有相同的發展趨勢，不存在顯著差異。政策實施之后系數α1的估計值顯著變大（2012＜time＜2013）且有所保持，存在顯著差異，說明碳交易政策推動了高耗能制造業碳減排進程，平行趨勢通過。

圖1：平行趨勢檢驗

（二）安慰劑檢驗

為了排除其他因素的干擾，確?；貧w結果是由于碳交易政策干擾引起的，在30 個?。ㄗ灾螀^、直轄市）中隨機選取6 個作為偽實驗組，其余作為偽對照組重新進行回歸，并將該過程重復500 次進行安慰劑檢驗，繪制出交乘項（time×treat）系數α1的估計分布圖。如圖2 所示，縱坐標是密度，橫坐標表示系數的估計值，黑點代表回歸結果，由圖可知回歸系數都集中在0 附近，說明模型設定并不存在嚴重的遺漏變量問題（盧盛峰等，2021），即隨機抽樣后的樣本組合對高耗能制造業碳減排沒有產生影響，所以基準回歸結果是穩健的，排除了未知因素的干擾，通過了安慰劑檢驗。

圖2：安慰劑檢驗

（三）PSM-DID 檢驗

碳排放權交易政策試點城市是國家在綜合考慮的情況下選擇的，且省市間具有一定的客觀差異，這就導致在政策實施前樣本中的處理組和控制組可能具有較大的個體差異，為了避免出現樣本選擇偏差，在運用雙重差分法之前有必要先對樣本進行傾向得分匹配來解決這一問題（盧盛峰等，2021），即用PSM-DID 法進行進一步的穩健性檢驗。具體可先進行 Logit 回歸，將控制變量作為協變量，在政策實施前從控制組中匹配到和處理組二氧化碳排放量有相同趨勢的樣本。匹配方法分別運用到最近鄰匹配、馬氏距離匹配和核匹配。然后運用匹配后保留的樣本，根據基準模型進行雙重差分模型回歸。如表6 所示，三種匹配方法中交乘項的回歸系數均顯著為負。由此可見，本文研究結果具有穩健性。

表6 PSM-DID 檢驗回歸結果

六、結論與建議

本研究基于2003——2019 年我國30 個?。ㄗ灾螀^、直轄市）（不含西藏自治區和港澳臺地區）的面板數據，運用雙重差分模型檢驗了碳排放權交易試點政策與試點地區高耗能制造業碳減排的關系。研究結果表明，碳排放交易制度有利于降低高耗能制造業二氧化碳排放量，能源消費結構和能源利用效率都是實現碳減排的有效路徑，然而能源消費結構發揮了8.96%的作用，效果欠佳，能源利用效率則發揮出了58.88% 的作用，效果顯著。鑒于以上研究結論，為不斷完善我國碳排放交易制度，促進高耗能制造業降碳升級，本文提出以下建議：第一，堅持和完善碳排放交易細則，以市場機制實現碳排放權供需均衡調節的目的，避免因權責劃分不清與部門參與積極性低影響政策實施效果。同時在政策細則中兼顧正向激勵與負向激勵，既要有違規成本的負向調節，也要有達到減排標準的正向激勵。第二，從研究結果來看，碳排放交易制度的實施影響高耗能制造業降碳的途徑主要通過降低上下游間的能源浪費，因此，高耗能制造業應緊密追蹤從生產側到消費側的能源利用效率的提升，以綠色資源組合和綠色能力相連接所釋放的價值資源，激活高耗能制造業高端創新資源編排行動。具體可圍繞庫存、設備、系統互聯和排產共享等，鼓勵企業搭建全鏈路、全場景的數據中臺。第三，各地方政府不妨考慮設立綠色技術研發創新基金，為高耗能企業綠色技術創新、污染處理工藝優化等提供融資便利與政策支持，促進污染處理投入由末端向前端的轉移。