能源强度与碳调整：阈值估计与结构异质性

《Structural Change and Economic Dynamics》：Energy Intensity and Carbon Adjustment: Threshold Estimates and Structural Heterogeneity

　　摘要
脱碳政策通常假设能源效率的提高会以大致相似的方式转化为各经济体的碳强度降低。本研究考察这种关系是否随工业生产能源强度的变化而变化。利用2000-2021年间拥有足够可比数据的三十五个经济体的面板数据，分析采用面板阈值方法研究工业能源强度与碳绩效之间的关系。在候选阈值两侧，估计关系均为正，但在较高能源强度水平上较弱。然而，国家聚类自助法推断不拒绝无非线性的原假设，似然比剖面表明阈值位置存在相当大的不确定性。因此，估计边界被解释为候选分割，而非统计上确定的结构性断点。在候选阈值上下方的观测值中，绿色技术活动表现出显著不同的关联，尽管其高于阈值时的估计关联在统计上不显著。动态敏感性分析表明碳绩效具有显著持续性，但在考虑过去的碳绩效后，没有提供稳健证据表明能源强度斜率差异持续存在。总体而言，结果表明工业能源强度与碳绩效之间的关系存在异质性，但不支持结构机制之间的明确划分。这限制了对结构锁定的有力主张，并表明碳调整可能取决于生产背景。

引言
能源转型政策的框架中存在着持续的乐观情绪：能源效率的提高将转化为更低的碳强度。碳定价、效率标准和绿色创新计划都已被以不同方式用于减少经济活动的能源和碳需求。这一逻辑也支撑了大量关于能源效率、技术变革和排放的实证文献（Ang, 2006; Acemoglu et al., 2012; Calel & Dechezleprêtre, 2016）。然而，效率改善与碳结果之间的关系既不是自动的，也不是均匀的。经济增长与碳排放之间的绝对脱钩在不同国家和时期仍不均衡（Peters et al., 2017; Haberl et al., 2020; Gbadeyan et al., 2024; IEA, 2024）。在能源密集型工业系统中，碳绩效的调整也可能受到长寿命资本、现有基础设施、学习过程和网络效应的制约，这些因素使既有能源系统难以替代（Fouquet, 2010; Haberl et al., 2020; Goldstein et al., 2023; IEA, 2023）。这引发了一个更具体的问题：在不同生产结构的经济体中，能源强度与碳绩效之间的关系是否保持稳定？

本研究通过将工业能源强度视为不仅是技术效率指标来考察这一问题。单位工业增加值能耗可能还反映了能源使用发生变化所在的生产结构的特征。因此，实证问题是工业能源强度与碳绩效之间的关系是否在观察到的能源强度分布中有所变化。采用面板阈值框架从数据中估计潜在机制边界，而非先验施加（Hansen, 1999）。重要的是，阈值位置的估计与阈值存在的统计证据区分开来。这一区分在宏观面板中尤为重要，因为各国国内观察值不太可能随时间独立。

分析涵盖2000-2021年间拥有足够可比数据的三十五个经济体。基准阈值设定确定了工业能源强度中的候选边界，在估计阈值两侧具有不同的系数大小。阈值位置和系数模式在替代样本和逐国排除估计中相对稳定。然而，国家聚类自助法推断在主要设定中不拒绝无非线性的原假设，估计的阈值位置存在相当大的不确定性。因此，实证证据更清楚地支持能源强度水平之间的异质性，而非支持两个统计上不同的结构机制之间的明确划分。

本研究做出三项贡献。首先，它将工业能源强度视为碳调整结构性约束的潜在指标，而非假设其与碳绩效的关系在其分布中是恒定的。其次，它区分了候选阈值的估计和阈值存在的推断。这在实证上很重要：条件点估计显示相对稳定的模式，而国家聚类推断提供的证据较弱，不足以表明估计边界代表离散的结构性断点。第三，分析考察绿色技术活动与碳绩效之间的关联是否在候选阈值上下方的观测值中有所不同。绿色技术活动与候选阈值上方的低碳强度相关，但在阈值下方则不然，尽管这一结果被解释为条件异质性，而非技术本身改变了潜在结构机制的证据。

本文其余部分组织如下。第2节阐述概念框架和假设。第3节介绍数据和实证策略。第4节报告实证结果，包括阈值估计、绿色技术分析和稳健性检验。第5节讨论研究结果及其结构性解释。第6节考虑政策影响。第7节得出结论。

章节片段
能源强度作为结构性指标
碳绩效，以单位能源的二氧化碳排放量（CO?/E）衡量，并非仅由工业系统层面的技术效率决定。它还反映了能源投入的构成、既定的生产过程以及能源供应和使用所依赖的基础设施。这些特征随时间发展并可能嵌入生产系统，使碳结果部分依赖于现有的技术和制度配置（

样本与变量
数据集涵盖2000-2021年间的35个经济体。国家覆盖范围由分析所需的工业能源、排放和结构变量是否足够完整且可比的数据决定，而非通过先验的能源强度阈值。因此，样本代表了一个受数据约束的经济体群体，具有大量工业活动和不同程度的能源强度，而非正式定义的人口

线性基准
表1报告了使用与基准阈值设定相同的618个观测值和控制变量，工业能源强度与碳绩效之间的混合OLS和双向固定效应估计。一旦考虑到持续的国家特征和共同年份效应，估计关联发生显著变化。在混合OLS中，工业能源强度与单位能源碳强度负相关（β=-0.075），

来源：作者计算
图1使这种不确定性可见。尽管似然比剖面在τ? = ?1.641处达到最小值，但可允许阈值范围内的其他几个部分也低于95%临界值。因此，估计阈值不应被解释为精确定位的结构边界。

来源：作者计算
图2提供了更严格的检验，即表观机制分离是否能与抽样变化区分开来。观测统计量完全位于自助法分布内，且低于90%临界值。因此，估计系数模式与候选阈值周围的一些参数异质性一致，但证据不足以确定离散的结构性断点。随后以估计阈值为条件的结果为

来源：作者计算
表3考察绿色技术活动与碳绩效之间的关联是否在估计阈值上下方的观测值中有所不同。在阈值下方，绿色技术活动与碳强度正相关（β = 0.0019，p = 0.004）。在阈值上方，估计的总效应变为负值（β = ?0.0022），但在统计上无法与零区分（p = 0.171）。两个条件效应之间的差异为负

平均效应之外的异质性调整
结果提供了能源强度与碳绩效之间关系异质性的证据，但证据强度取决于所使用的推断形式。阈值估计器在ln(E/VA) = ?1.641处识别出一个候选断点。以该估计阈值为条件，能源强度系数在候选阈值两侧均为正，下方为0.177，上方为0.133。这些系数之间的差异较小且统计上

政策影响
结果支持在应用关于能源效率、技术活动和碳绩效之间关系的统一假设时要谨慎。线性基准本身就说明了这一问题：一旦控制国家和年份异质性，能源强度与碳绩效之间的估计关系会发生显著变化。阈值设定进一步识别了能源强度分布中的差异，尽管正式的

结论
本研究考察了工业能源强度与碳绩效之间的关系是否能由同质线性设定充分表示。利用2000-2021年间35个拥有足够可比数据的经济体的数据，阈值估计器在ln(E/VA) = ?1.641处识别出一个候选阈值，估计的能源强度系数在阈值下方为0.177，上方为0.133。这些系数之间的条件差异弱显著

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在撰写本工作期间，作者使用DeepL和Claude进行语言支持并提高可读性。使用这些工具后，作者根据需要审查和编辑内容，并对发表文章的内容承担全部责任。

资金
本研究未获得任何公共、商业或非营利部门资助机构的具体资助。

数据可用性
本研究使用的数据可从OECD绿色增长指标和世界银行世界发展指标公开获取。未使用任何专有数据。

未引用的参考文献
Geels, 2011, Geels, 2024, Capoccia and Kelemen, 2007

CRediT作者贡献声明
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Ipek Akad
访问研究员，曼彻斯特联盟商学院（AMBS），曼彻斯特大学，曼彻斯特，英国