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能源轉(zhuǎn)型能否降低PM2.5 污染?

2024-11-21 00:00:00侯建朝陳靜靜
統(tǒng)計與管理 2024年10期
關(guān)鍵詞:長三角地區(qū)污染

摘 要: 能源轉(zhuǎn)型和大氣污染防治是中國實現(xiàn)綠色發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措, 也是生態(tài)文明建設(shè)重要內(nèi)容, 厘清二者關(guān)系并實現(xiàn)二者協(xié)同治理對于美麗中國建設(shè)具有重要理論意義和政策涵義。本文以長三角地區(qū)41 個城市為研究對象, 測度城市能源轉(zhuǎn)型水平, 采用面板固定效應(yīng)和門檻效應(yīng)模型考察能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5污染的影響。研究發(fā)現(xiàn), 能源轉(zhuǎn)型能有效改善PM2. 5 污染, 這一結(jié)論在各種穩(wěn)健性檢驗下仍成立, 且此效應(yīng)在不同類型城市之間均得到驗證。技術(shù)創(chuàng)新是能源轉(zhuǎn)型釋放減少大氣污染紅利的重要機(jī)制, 即能源轉(zhuǎn)型隨著技術(shù)創(chuàng)新達(dá)到一定的門檻值后, 對改善PM2. 5 污染表現(xiàn)出積極影響。研究結(jié)論推動了對減少大氣污染動因以及能源轉(zhuǎn)型改善PM2. 5污染的機(jī)制、效應(yīng)和地區(qū)差異等的理解。

關(guān)鍵詞: 能源轉(zhuǎn)型; PM2. 5污染; 長三角地區(qū)

基金項目: 國家社會科學(xué)基金項目“數(shù)字經(jīng)濟(jì)對能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的驅(qū)動機(jī)制和治理對策研究” (23BJY196)

中圖分類號: F206; X511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

文章編號: 1674-537X (2024) 10. 0092-11

一、引言

美麗中國建設(shè)是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的重要目標(biāo), 與人民福祉、強(qiáng)國建設(shè)、民族復(fù)興休戚相關(guān)。大氣污染防治作為美麗中國建設(shè)重要內(nèi)容, 受到中國政府高度重視。從黨的十八大部署深入堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn), 到黨的十九大報告提出著力解決突出環(huán)境問題, 再到黨的二十大報告強(qiáng)調(diào)深入推進(jìn)環(huán)境污染防治, 表明中國政府在深入持續(xù)推進(jìn)大氣污染防治中的堅定決心與堅強(qiáng)意志。黨的十八大以來, 全國空氣質(zhì)量得到極大改善。自2012 年至2021 年, 單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗累計下降約26. 4%, 全國地級以上城市空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比率達(dá)到87. 5%。然而2023 年上半年全國空氣質(zhì)量出現(xiàn)反彈現(xiàn)象, PM2. 5 濃度增加了6. 2%, 同時優(yōu)良天數(shù)比率下降了3. 2 個百分點。因此, 仍然必須清醒地認(rèn)識到, “三廢” 達(dá)標(biāo)排放等環(huán)境污染整治任務(wù)依然非常艱巨, 當(dāng)前我國在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面仍然面臨一些未能根本緩解的結(jié)構(gòu)性問題和源頭性、趨勢性壓力。因此, 必須繼續(xù)深入打好環(huán)境污染防治攻堅戰(zhàn), 加快向綠色低碳方向發(fā)展并堅持將綠色低碳發(fā)展視為解決生態(tài)環(huán)境問題和應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)的治本之策, 事關(guān)廣大人民群眾的切身利益。

化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染物是大氣污染物濃度攀升的主要原因(Higginbotham et al. , 2010)[1] 。我國以煤為主的能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)、能源行業(yè)發(fā)展為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供充足動力的同時也排放了大量污染物。隨著中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段, 通過優(yōu)化能源結(jié)構(gòu), 推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型以減少環(huán)境污染, 是正確處理高質(zhì)量發(fā)展和高水平保護(hù)關(guān)系的重要舉措。那么, 能源轉(zhuǎn)型是否使PM2. 5 濃度下降、空氣質(zhì)量得到改善? 如果該效應(yīng)經(jīng)過驗證, 其中的作用機(jī)制又是什么? 能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5 污染的作用有哪些特點和規(guī)律、又具有何種差異? 雖然能源加工轉(zhuǎn)換效率整體提高, 單位GDP 能耗穩(wěn)步下降, 高效節(jié)能技術(shù)不斷推廣, 但準(zhǔn)確評估能源轉(zhuǎn)型對降低PM2. 5 污染的實證研究卻極為缺乏。概括地看, 當(dāng)前有關(guān)能源轉(zhuǎn)型研究主要集中于三方面:一是能源轉(zhuǎn)型的內(nèi)涵及衡量方法( 劉平闊等,2019; 劉司樂等, 2023)[2,3] ; 二是能源轉(zhuǎn)型的特征和實現(xiàn)路徑(劉平闊和盧存禹, 2022; 趙曉麗等,2022)[4,5] ; 三是能源轉(zhuǎn)型技術(shù)( Guo et al. ,2019)[6] 、政策和資源稟賦對能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的驅(qū)動作用( Su et al. , 2023)[7] 以及能源市場(Guo et al. , 2019)[6] 、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)( 鄒璇和王盼,2019)[8] 、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(王帥, 2020)[9] 、城市化水平、環(huán)境規(guī)制和清潔生產(chǎn)比例等因素(Liu etal. , 2020)[10] 對能源消費結(jié)構(gòu)以及能源效率的影響等能源轉(zhuǎn)型子論題。關(guān)于PM2. 5 污染的研究, 現(xiàn)有文獻(xiàn)聚焦于污染來源和污染危害( 楊璽等,2022)[11] 、時空分布特征(Zhao et al. , 2022)[12] 和包括地形氣象層、污染源層、經(jīng)濟(jì)發(fā)展層在內(nèi)的自然和社會經(jīng)濟(jì)因素以及相關(guān)政策對PM2. 5 污染的影響(程中華等, 2019; 周侗等, 2022)[13,14] 。少量文獻(xiàn)雖然關(guān)注到能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染可能產(chǎn)生的影響(Zhang et al. , 2020), 但并未考慮能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5污染的全面影響、內(nèi)在機(jī)制和區(qū)域異質(zhì)性等問題[15] 。

鑒于此, 著重探討長三角地區(qū)能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5污染的影響機(jī)制和效應(yīng)。與現(xiàn)有文獻(xiàn)相比, 全文可能的邊際貢獻(xiàn)在于: 一是研究視角上, 以長三角41 個城市為研究對象, 從更加細(xì)致的空間尺度上研究能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染的影響。二是指標(biāo)衡量上, 構(gòu)建了電力消費規(guī)模、能源結(jié)構(gòu)、能耗強(qiáng)度、綠色發(fā)展4 個層面涵蓋6 個指標(biāo)的能源轉(zhuǎn)型評價指標(biāo)體系, 采用主成分分析法測度長三角41 個城市能源轉(zhuǎn)型水平。三是研究內(nèi)容上, 不僅研究了能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染的線性影響, 而且以理論結(jié)合實證分析了技術(shù)創(chuàng)新對能源轉(zhuǎn)型改善PM2. 5 污染的非線性作用機(jī)制和效應(yīng)。本研究有助于豐富城市能源轉(zhuǎn)型的環(huán)境效應(yīng)研究內(nèi)容, 促進(jìn)長三角地區(qū)綠色發(fā)展, 為科學(xué)合理評價指導(dǎo)城市群能源轉(zhuǎn)型提供理論支撐, 也為中國其他區(qū)域力圖實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和PM2. 5污染的協(xié)同治理提供決策參考。

二、理論機(jī)制與假說提出

深入推動能源革命和加快能源綠色低碳轉(zhuǎn)型是當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要指導(dǎo)性原則, 也是協(xié)同推進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)和社會全面可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵路徑。除了憑借能源生產(chǎn)與消費結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對改善空氣質(zhì)量產(chǎn)生的直接影響外, 能源轉(zhuǎn)型偏向性技術(shù)進(jìn)步還可以通過提高能源利用效率, 改善城市空氣質(zhì)量。然而, 技術(shù)創(chuàng)新、科技創(chuàng)新成果對能源轉(zhuǎn)型技術(shù)的應(yīng)用存在滯后性,且技術(shù)進(jìn)步對污染物排放的影響也存在較大爭議。[16] 技術(shù)進(jìn)步有助于改善能源結(jié)構(gòu)和提高能源效率來減少污染物排放(魏巍賢和楊芳, 2010)[17] ,技術(shù)進(jìn)步也會引致能源回彈效應(yīng), 增加污染物排放(Wu et al. , 2023)。因此, 明晰技術(shù)進(jìn)步在能源轉(zhuǎn)型過程中所發(fā)揮的實際作用, 可以為充分挖掘“技術(shù)紅利” 的重要貢獻(xiàn)、破解城市空氣污染與能源轉(zhuǎn)型協(xié)同增效難題提供必要的經(jīng)驗支持和政策注腳。

(一) 能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5污染的影響機(jī)制

能源轉(zhuǎn)型是指能源生產(chǎn)方式和消費結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性改變, 并深刻影響一國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至世界地緣政治格局(馬麗梅和史丹, 2018)[18] 。人類社會已經(jīng)經(jīng)歷了從薪柴到煤炭再到油氣的兩次重大能源轉(zhuǎn)型, 對世界發(fā)展產(chǎn)生巨大的積極影響, 由此塑造了不同的人類社會文明形態(tài), 但隨之也引發(fā)了大量資源損耗和環(huán)境污染的嚴(yán)重問題。當(dāng)前我國正在進(jìn)行的、以可再生能源和低碳技術(shù)為主導(dǎo)驅(qū)動的第三次能源轉(zhuǎn)型, 實施能源生產(chǎn)側(cè)清潔替代和消費側(cè)電能替代, 能夠有效減少二氧化碳和大氣污染物排放, 降低PM2. 5 污染。在能源供給側(cè), 可再生風(fēng)電和太陽能發(fā)電、先進(jìn)核能、新型儲能、智能電網(wǎng)等一批能源領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)突破及應(yīng)用, 促進(jìn)清潔低碳能源開發(fā)利用, 降低了燃煤發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量的占比, 能夠有效實現(xiàn)減污降碳。在能源消費側(cè), 隨著能源消費革命深入推進(jìn), 積極實施再電氣化, 推動了電能替代, 能源消費結(jié)構(gòu)得到極大改善, 也顯著降低了PM2. 5 和CO2 的污染(Zhanget al. , 2020)[15] 。如2022 年我國新能源汽車保有量達(dá)到1310 萬輛, 同比增長67. 13%; 新能源汽車在市區(qū)廣泛使用, 有效降低了汽車尾氣導(dǎo)致的PM2. 5污染。為此, 提出研究假設(shè)1。

研究假設(shè)1: 能源轉(zhuǎn)型能夠有效改善城市PM2. 5污染。

( 二) 能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5 污染的非線性效應(yīng)

能源系統(tǒng)作為國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中具有特定社會功能的系統(tǒng)之一, 不僅囊括了能源資源與能源生產(chǎn)、儲運、消費相關(guān)的物理設(shè)施、技術(shù)、知識體系, 還涉及到政府部門、企業(yè)、消費者、相關(guān)法規(guī)制度等社會要素, 其涵蓋范圍之廣、影響程度之深, 決定了能源轉(zhuǎn)型必然是一個漸進(jìn)、長期、復(fù)雜的系統(tǒng)過程(李俊江和王寧, 2019)[19] 。能源系統(tǒng)演變的非線性特征導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染的影響可能是非線性的, 即可能會隨某些重要變量到達(dá)一定水平或門檻值之后, 其影響方向或程度產(chǎn)生突變。

技術(shù)是提高生產(chǎn)力的關(guān)鍵要素之一, 技術(shù)創(chuàng)新對提高能源利用效率至關(guān)重要[20] 。由于生產(chǎn)條件變化, 技術(shù)創(chuàng)新從促進(jìn)化石燃料生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新偏向促進(jìn)以可再生能源為基礎(chǔ)的新興技術(shù)創(chuàng)新, 新興技術(shù)的發(fā)展有助于克服新能源設(shè)備利用小時不足問題以及“棄風(fēng)棄光棄水” 等嚴(yán)重限電問題, 為建設(shè)以風(fēng)電、光伏等為主體的新型電力系統(tǒng)打下堅實基礎(chǔ),在能源轉(zhuǎn)型中以技術(shù)領(lǐng)域突破助力提高可再生能源的效率并降低成本, 進(jìn)而對環(huán)境產(chǎn)生正外部性(劉吉臻等, 2021)[21] 。如果新興技術(shù)的發(fā)展跟不上能源轉(zhuǎn)型過程中對可再生能源生產(chǎn)的需求, 就有可能降低社會生產(chǎn)力, 引致化石能源回彈效應(yīng)(Wuet al. , 2023)[17] 。因此, 提出研究假設(shè)2。

研究假設(shè)2: 技術(shù)創(chuàng)新在能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5污染的影響存在非線性門檻效應(yīng)。

三、方法和數(shù)據(jù)

(一) 模型構(gòu)建

為驗證城市能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 濃度的影響, 設(shè)定面板計量模型進(jìn)行實證分析, 基準(zhǔn)回歸模型如下:

PMit = α0 + α1 ETIit + Σ αc ctrlit + μi + δt + εit(1)

式(1) 中, PMit 為城市i 在t 年的PM2. 5年均濃度; ETIit 表示城市i 在t 年的能源轉(zhuǎn)型水平; ctrlit 為控制變量, γi 為城市個體固定效應(yīng), δt 為時間固定效應(yīng), εit 為隨機(jī)擾動項。

在基礎(chǔ)計量模型中加入被解釋變量的二次項以探索能源轉(zhuǎn)型與PM2. 5 濃度之間的非線性關(guān)系存在局限性, 故采取不需要事先設(shè)定非線性方程具體形式的門檻效應(yīng)模型來更準(zhǔn)確地表示門檻變量與被解釋變量之間的關(guān)系。構(gòu)建如下面板門檻模型:

PMit = β0 + β1 Xit × I(qit £γ) + β2 Xit × I(qit > γ)+ βc ctrlit + μi + εit (2)

PMit = β0 + β1 ETIit × I(qit £γ) + β2 ETIit ×I(qit > γ) + βc ctrlit + μi + εit (3)

式(2)、(3) 中: I ·( ) 為指示函數(shù), 取值1 即滿足括號內(nèi)條件, 否則為0; qit 為門檻變量; 式(2) 中以技術(shù)創(chuàng)新R&D 為門檻變量, 式(3) 選取核心解釋變量能源轉(zhuǎn)型ETI 作為門檻變量; γ 為待估計的門檻值。式(2) 和式(3) 考慮的是單門檻情況, 可以從單門檻擴(kuò)展到多門檻模型。

(二) 變量測度與說明

被解釋變量: PM2. 5 污染。PM2. 5 是諸多有害物質(zhì)的載體和集合體, 能最大限度代表整體大氣污染水平(韋東明等, 2022)[22] , 故以PM2. 5 年均濃度作為被解釋變量。

核心解釋變量: 能源轉(zhuǎn)型。能源轉(zhuǎn)型過程復(fù)雜且多元, 可再生能源利用比例逐漸提高, 電力消費規(guī)模變化便直接反映了能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程; 通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級, 能源利用效率提高, 能耗強(qiáng)度降低、環(huán)境保護(hù)力度加大推動可持續(xù)發(fā)展是實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵途徑和內(nèi)涵要求。因此, 從電力消費規(guī)模、能源結(jié)構(gòu)、能耗強(qiáng)度以及綠色發(fā)展4 個方面、6 個指標(biāo)通過主成分分析法來衡量能源轉(zhuǎn)型水平(ETI) 作為核心解釋變量。

控制變量。參考趙曉麗等(2022)[5] , 從經(jīng)濟(jì)、社會、人口、技術(shù)等多個方面納入控制變量: (1)經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 以人均地區(qū)生產(chǎn)總值的對數(shù)值(lnPGDP) 來衡量; (2) 城市化水平, 以城鎮(zhèn)化率的對數(shù)值(lnur) 來衡量; (3) 對外開放, 采用外商直接投資(FDI) 占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重來衡量;(4) 人口聚集程度, 以人口密度的對數(shù)值(lnpd)來衡量; (5) 技術(shù)創(chuàng)新, 以研究與發(fā)展經(jīng)費支出(R&D) 占地區(qū)生產(chǎn)總值比重來衡量; (6) 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 通過量化各年城市三大產(chǎn)業(yè)占其生產(chǎn)總值的比重來表征產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次系數(shù)(ais), 以數(shù)量層面份額比例上的相對變化來刻畫城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平和演進(jìn)過程。

(三) 數(shù)據(jù)來源及處理

1. 數(shù)據(jù)來源及描述性統(tǒng)計

針對2011-2021 年中國長三角地區(qū)41 個城市展開研究。研究數(shù)據(jù)均來自長三角41 個城市的統(tǒng)計年鑒、《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》、歷年統(tǒng)計公報。

2. 指標(biāo)計算

KMO 和Bartlett 檢驗結(jié)果表明利用主成分分析法對長三角地區(qū)能源轉(zhuǎn)型水平進(jìn)行綜合評價可行(表3)。提取特征值大于1 的, 即兩個主成分的特征值分別為3. 2321 和1. 9990, 其方差貢獻(xiàn)率為0. 5387 和0. 3332, 累計方差貢獻(xiàn)率為0. 5387 和0. 8719 (表4)。這兩個主成分綜合了多個評價指標(biāo)中的大部分信息可視為能源轉(zhuǎn)型評價中的兩個核心維度。進(jìn)一步聯(lián)合分析表明, 主成分能夠解釋評價指標(biāo)的變異和揭示評價指標(biāo)之間的潛在關(guān)系。

以線性加權(quán)求和公式可得各年各市能源轉(zhuǎn)型水平指數(shù)(ETI) (圖1), 再計算其方差和極差(圖2)。

從整體上看, 在樣本考察期間, 能源轉(zhuǎn)型水平(ETI) 前8 的高低次序為上海、蘇州、嘉興、寧波、杭州、金華、南京和無錫, 表明近7 年這8 個城市的能源轉(zhuǎn)型水平較高。ETI 排位倒數(shù)的8 個城市依次為舟山、黃山、亳州、淮北、宿州、揚(yáng)州、六安、淮安。除上海外, 浙江與江蘇ETI 相差不大, 安徽最低。從能源轉(zhuǎn)型水平的時空差異來看,2011-2021 年16 個城市均出現(xiàn)較大程度的波動, 且多數(shù)城市能源轉(zhuǎn)型水平指數(shù)呈下降趨勢, 僅南京、無錫、常州、蘇州、連云港、鹽城、揚(yáng)州、宿遷、杭州、寧波、嘉興、紹興、舟山、合肥和蚌埠存在不同幅度的上升趨勢。另外, 除合肥外, 南京、杭州這兩個省會城市和直轄市上海ETI 處于領(lǐng)先地位。能源轉(zhuǎn)型水平的地區(qū)差異化程度在很大程度上受制于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和地區(qū)優(yōu)勢兩大因素。從能源轉(zhuǎn)型水平動態(tài)演變特征來看(圖2), 按長三角各城市能源轉(zhuǎn)型水平(ETI) 的方差由高到低排序可知安慶、金華、嘉興、蘇州、滁州、宣城、麗水和溫州的能源轉(zhuǎn)型水平變化幅度較大, 而南京、揚(yáng)州、舟山、蕪湖、淮北、淮安、杭州、徐州則相對穩(wěn)定。其余城市能源轉(zhuǎn)型存在一定波動。應(yīng)逐步加大轉(zhuǎn)型力度, 形成能源轉(zhuǎn)型穩(wěn)中增長的新局面。

四、實證分析

(一) 基準(zhǔn)回歸結(jié)果

共線性檢驗結(jié)果如表5 所示: 各變量的方差膨脹因子(VIF) 均小于6, 且VIF 的均值為2. 85,故否定了共線性。

在基準(zhǔn)回歸中, 控制城市個體與時間固定效應(yīng)以消除因城市特性和時間趨勢所帶來的潛在偏差,并逐步引入控制變量進(jìn)行回歸。首先, 在排除控制變量的估計結(jié)果中初步觀察到, 核心解釋變量ETI即能源轉(zhuǎn)型的系數(shù)顯著為負(fù), 能源轉(zhuǎn)型能夠改善PM2. 5污染(表6 第(1) ~ (2) 列)。其次, 在原有基礎(chǔ)上依次加入經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)水平、人口城市化水平等層面的控制變量后, 核心解釋變量能源轉(zhuǎn)型水平系數(shù)值發(fā)生變化, 這可能源于相關(guān)影響城市PM2. 5濃度的因素被控制變量吸收所致, 但其影響方向與顯著性均未發(fā)生根本性改變, 假設(shè)1 得到驗證。其可能原因在于, 在能源供給側(cè), 加速研發(fā)、創(chuàng)新和擴(kuò)散清潔能源技術(shù)對于低成本、高質(zhì)量地推動可再生能源的供應(yīng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)布局至關(guān)重要; 在需求側(cè), 能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型對市場主體(企業(yè)、消費者等) 的用能方式(如煤改氣、煤改電等) 和用能結(jié)構(gòu)產(chǎn)生積極影響, 用能更加環(huán)保且高效。由此逐步塑造并建立新型能源供需格局, 降低PM2. 5 排放以改善空氣質(zhì)量。

就控制變量而言, 人均地區(qū)生產(chǎn)總值對PM2. 5污染具有顯著正向影響, 其可能原因在于長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與霧霾污染仍未完全脫鉤。城鎮(zhèn)化率對PM2. 5污染具有顯著負(fù)向影響, 長三角地區(qū)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)在改善城市生態(tài)環(huán)境方面取得了積極成果,城市環(huán)境綠化面積增加, 環(huán)境規(guī)制加強(qiáng)以及環(huán)保意識提升有利于減少霧霾污染。外商直接投資的系數(shù)為負(fù)但不顯著, 這可能與多種因素有關(guān), 外商直接投資既能夠帶來先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和管理經(jīng)驗有助于降低污染排放, 但如果外資主要集中在能源密集型、高污染行業(yè), 則會加劇環(huán)境污染?!拔廴颈茈y所” 假說在當(dāng)前長三角地區(qū)是否成立仍需進(jìn)一步檢驗。人口密度對PM2. 5 污染的負(fù)向影響可能源于人們環(huán)保意識的提高。盡管人口聚集和人類活動強(qiáng)度加大會增加污染排放, 但隨著經(jīng)濟(jì)水平和受教育程度的提高, 人們對環(huán)境質(zhì)量的要求提高, 更加注重環(huán)??沙掷m(xù)的用能及生活方式。故人口密度增大并非長三角地區(qū)PM2. 5 濃度上升的核心原因。技術(shù)創(chuàng)新對長三角地區(qū)PM2. 5污染具有不顯著的正向影響,這可能與創(chuàng)新成果的應(yīng)用時滯以及能源回彈效應(yīng)有關(guān)。盡管技術(shù)創(chuàng)新在理論上有助于減少污染排放,但由于其應(yīng)用于生產(chǎn)實踐需要一定時間, 且新技術(shù)和新產(chǎn)品的出現(xiàn)往往會增加能源消費引致污染物排放反彈, 因此技術(shù)創(chuàng)新的節(jié)能減排效應(yīng)可能被新一輪能源消費和污染物排放所沖擊。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的系數(shù)為正但不顯著, 較大的工業(yè)部門和建筑部門不利于PM2. 5污染的降低, 雖然近年來第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重在降低, 但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級對改善空氣質(zhì)量發(fā)揮出應(yīng)有的積極效果還不夠充分。

(二) 內(nèi)生性與穩(wěn)健性檢驗

1. 內(nèi)生性檢驗

由于遺漏變量可能引致分析結(jié)果產(chǎn)生內(nèi)生性,參考高文靜和楊舒怡(2023)[23] , 選擇工具變量法對內(nèi)生性問題進(jìn)行控制以支持前文分析。考慮到能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5 污染可能存在時滯效應(yīng), 故將能源轉(zhuǎn)型滯后一期并采用兩階段最小二乘法(2SLS) 進(jìn)行估計。表7 第(1) ~ (2) 列顯示,能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5 污染的效應(yīng)仍成立。Kleiber?gen-Paaprk LM 和Kleibergen-Paaprk Wald F 統(tǒng)計量的值分別為4. 282 和77. 850, 通過了工具變量的有效性檢驗。為進(jìn)一步減緩內(nèi)生性、避免因果倒置,將能源轉(zhuǎn)型水平指數(shù)和所有控制變量均滯后一期再對當(dāng)期PM2. 5 濃度進(jìn)行估計( 表7 (3) ~ (4)列)。考慮到能源轉(zhuǎn)型受多種因素的影響, 確實存在未被考慮的因素可能被包含在誤差項中而出現(xiàn)內(nèi)生性, 在雙向固定效應(yīng)基礎(chǔ)上, 將PM2. 5 濃度滯后一期加入模型中利用系統(tǒng)GMM 法估計。無論采取何種估計方法都顯示, 能源轉(zhuǎn)型可以顯著降低城市PM2. 5污染(表7 第(5) ~ (6) 列)。

2. 穩(wěn)健性檢驗

先對所有變量做1%縮尾處理進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗以防由于變量存在較大波動或異常值而影響回歸結(jié)果的準(zhǔn)確性, 在此基礎(chǔ)上采用更換核心變量衡量方法和消除宏觀系統(tǒng)性變化的方法進(jìn)行穩(wěn)健性檢驗。

(1) 更換核心變量衡量方法。為了避免指數(shù)測算方法差異對回歸結(jié)果可能存在的影響, 以熵值法重新測算能源轉(zhuǎn)型水平進(jìn)行回歸分析, 所得與基準(zhǔn)回歸結(jié)果保持一致(表8 第(1) ~ (2) 列)

(2) 消除宏觀系統(tǒng)性變化的影響。在探討能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染的影響時, 需要考慮包括經(jīng)濟(jì)周期、政策調(diào)整等宏觀系統(tǒng)性變化可能帶來的干擾,故加入省份與年份的交互固定效應(yīng), 以捕捉個體在不同年份對宏觀沖擊的異質(zhì)性反映。表8 第(3) ~ (4) 列結(jié)果表明, 即使在宏觀環(huán)境發(fā)生變化的情況下, 能源轉(zhuǎn)型依然能夠顯著降低PM2. 5 污染, 此結(jié)果驗證了前文分析的準(zhǔn)確性, 支持能源轉(zhuǎn)型對改善空氣質(zhì)量有積極作用這一結(jié)論。

(三) 城市異質(zhì)性分析

由于各城市所處發(fā)展階段不同、資源稟賦存在差異, 能源轉(zhuǎn)型對城市PM2. 5 濃度的影響在不同層級的城市之間也可能存在異質(zhì)性, 因此需對此進(jìn)行深入討論。長三角地區(qū)的城市可按照中心與外圍城市進(jìn)行劃分[24] 。在分類回歸檢驗之前, 對中心與外圍城市的能源轉(zhuǎn)型水平和PM2. 5 濃度做趨勢分析和描述性統(tǒng)計說明。

利用趨勢分析法(trend analysis) 對2011-2021年長三角地區(qū)能源轉(zhuǎn)型水平(ETI) 和PM2. 5年均濃度變化(PM2. 5 ) 的空間分布格局進(jìn)行分析, 如公式所示:

式(4) 中, n 為年份跨度( n = 11), i 為年份;Pi 為第i 年的城市能源轉(zhuǎn)型水平指數(shù)(ETI) 或PM2. 5年均濃度(PM2. 5)。斜率為顯著正值表明能源轉(zhuǎn)型水平或PM2. 5年均濃度有增長趨勢, 反之則為顯著下降。

趨勢分析結(jié)果顯示, 2011-2021 年長三角地區(qū)大部分城市的能源轉(zhuǎn)型水平出現(xiàn)輕微下降趨勢, 能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程受阻。41 個城市的PM2. 5 濃度均呈現(xiàn)顯著下降趨勢, 長三角地區(qū)在改善空氣質(zhì)量方面取得了顯著成效(圖3), 其中上升與下降速率均有差異。這一結(jié)果為能源轉(zhuǎn)型水平影響城市PM2. 5 濃度的城市異質(zhì)性檢驗奠定了基礎(chǔ)。由表9 可以發(fā)現(xiàn),中心城市能源轉(zhuǎn)型領(lǐng)先于外圍城市, 兩類城市間的均值相差近0. 5。城市群中不同城市的城市化速度、進(jìn)程、階段差異顯著, 所以其大氣污染濃度也存在空間差異, 中心城市的PM2. 5 濃度均值、最小值與最大值均較于外圍城市更低。

表10 第(1) ~ (4) 列為基于城市異質(zhì)性的估計結(jié)果。中心城市和外圍城市的能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5濃度均有顯著負(fù)向作用, 但外圍城市能源轉(zhuǎn)型對降低PM2. 5 濃度的積極效應(yīng)更強(qiáng)??赡苁且驗椋L三角中心城市作為人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模上的大城市,雖然能源轉(zhuǎn)型水平不斷提升, 但化石能源消費總量并沒有明顯縮減, 從而導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5污染的效應(yīng)小于外圍城市。

(四) 非線性效應(yīng)分析

為了探討能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染的非線性影響機(jī)制, 以面板門檻回歸模型進(jìn)行實證檢驗。先進(jìn)行面板門檻存在性檢驗(表11)。經(jīng)過“自助法”(bootstrap) 迭代300 次, 結(jié)果顯示技術(shù)創(chuàng)新(R&D) 和能源轉(zhuǎn)型(ETI) 門檻變量僅顯著通過了單一門檻, 故分別以R&D 和ETI 為門檻變量, ETI為核心解釋變量建立單門檻回歸模型(表12)。

在以技術(shù)創(chuàng)新(R&D) 作為門檻變量的模型11 中, 當(dāng)技術(shù)創(chuàng)新水平低于門檻值0. 0331 時, 能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染的影響系數(shù)為-0. 124 且在1%水平下顯著, 能源轉(zhuǎn)型會改善城市PM2. 5 污染; 當(dāng)技術(shù)創(chuàng)新水平跨過門檻值0. 0331 時, 能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5污染的估計系數(shù)為-0. 057 但不顯著, 能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5 污染的影響同技術(shù)創(chuàng)新水平的變化而變化, 表現(xiàn)為當(dāng)技術(shù)創(chuàng)新水平跨越臨界點時, 能源轉(zhuǎn)型對有效治霾發(fā)揮正外部性, 假設(shè)2 得到驗證。在技術(shù)創(chuàng)新水平較低時, 技術(shù)創(chuàng)新非系統(tǒng)性以及技術(shù)成熟度較低, 單點技術(shù)的突破及過度應(yīng)用、低成熟度技術(shù)應(yīng)用可能導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)型過程無序和低效, 能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5 污染起不到改善作用。一旦技術(shù)創(chuàng)新超過門檻值, 系統(tǒng)性技術(shù)創(chuàng)新及集成應(yīng)用促使能源轉(zhuǎn)型向有序且高效的方向演進(jìn), 能源轉(zhuǎn)型則對PM2. 5污染起明顯抑制作用。

五、結(jié)論與啟示

立足于能源生產(chǎn)方式與用能方式極大影響空氣質(zhì)量、引發(fā)霧霾天氣, 產(chǎn)生氣候、環(huán)境、健康等負(fù)面影響這一典型事實, 基于2011-2021 年長三角地區(qū)41 個城市的面板數(shù)據(jù), 測度能源轉(zhuǎn)型水平, 運用面板固定效應(yīng)模型和門檻模型, 實證檢驗了長三角地區(qū)能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5 污染的作用機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn): 第一, 能源轉(zhuǎn)型能顯著降低PM2. 5 污染,這一結(jié)論在更換核心變量衡量方法、消除宏觀系統(tǒng)性變化、工具變量法等系列穩(wěn)健性檢驗后依然成立。第二, 異質(zhì)性分析發(fā)現(xiàn), 外圍城市能源轉(zhuǎn)型對降低PM2. 5 濃度的積極效應(yīng)強(qiáng)于中心城市。第三,技術(shù)創(chuàng)新對能源轉(zhuǎn)型改善PM2. 5 污染存在顯著的門檻效應(yīng), 能源轉(zhuǎn)型對改善PM2. 5 污染具有技術(shù)創(chuàng)新的經(jīng)濟(jì)代價, 當(dāng)技術(shù)創(chuàng)新高于門檻值時, 能源轉(zhuǎn)型對治霾起促進(jìn)作用。鑒于以上分析, 提出以下對策建議。

第一, 深入推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型以充分發(fā)揮其對PM2. 5污染的改善效應(yīng)。由于能源資源稟賦特征制約, 長三角城市能源轉(zhuǎn)型與世界能源轉(zhuǎn)型存在階段和進(jìn)程不同, 是跨越第二次能源轉(zhuǎn)型直接到第三次能源轉(zhuǎn)型。能源轉(zhuǎn)型過程中可能涵蓋如增加油氣生產(chǎn)和消費等過渡技術(shù), 以確保有序轉(zhuǎn)型和能源安全。在能源生產(chǎn)側(cè), 需要加大對太陽能、風(fēng)能、先進(jìn)核能、海洋能等清潔能源開發(fā)利用的政策支持力度, 尤其是對城市屋頂光伏和海上風(fēng)電開發(fā)利用的政策支持, 以改變能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。在能源消費側(cè),在確保能源安全前提下, 加大對天然氣替代、電能替代等政策支持力度, 推動高耗能行業(yè)天然氣替代、電能替代進(jìn)程, 優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)。通過統(tǒng)籌考慮能源轉(zhuǎn)型和能源安全, 有序推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型和PM2. 5污染的協(xié)同治理。

第二, 針對不同類型城市實施能源轉(zhuǎn)型和PM2. 5污染協(xié)同治理策略。研究發(fā)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型對外圍城市的PM2. 5 污染的影響效應(yīng)顯著強(qiáng)于中心城市。針對外圍城市, 需要加快推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程, 在確保能源安全的前提下, 出臺政策支持能源消費側(cè)的電能替代, 并帶動能源生產(chǎn)側(cè)清潔替代, 充分發(fā)揮能源轉(zhuǎn)型對PM2. 5污染的抑制作用。針對中心城市,在推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型過程中, 除了優(yōu)化能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)外, 需要更注重能源效率提升, 出臺政策限制使用化石能源的高耗能行業(yè)發(fā)展, 以抑制化石能源消費總量快速增長。

第三, 有序布局從能源生產(chǎn)、輸配到能源使用全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)創(chuàng)新。在能源轉(zhuǎn)型過程中, 技術(shù)創(chuàng)新始終是關(guān)鍵要素之一。為此, 各城市需要加大對能源技術(shù)創(chuàng)新的政策支持力度, 緊跟世界能源科技發(fā)展大勢, 有序布局整個能源系統(tǒng)基礎(chǔ)共性技術(shù)、能源生產(chǎn)側(cè)清潔低碳利用技術(shù)、能源輸配側(cè)智慧能源技術(shù)、能源消費側(cè)節(jié)能技術(shù)等能源全產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新, 鼓勵對儲能、氫能、分布式電氣化等戰(zhàn)略性前沿技術(shù)協(xié)同攻關(guān)和國際合作, 實現(xiàn)能源發(fā)展從“資源依賴” 轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹夹g(shù)依賴”, 為能源轉(zhuǎn)型和PM2. 5污染協(xié)同治理提供技術(shù)支撐。

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