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李海偉，曹予凝
（天津商業大學經濟學院，天津300134）
摘要：通過非線性自回歸分布滯后模型（NARDL），研究1990—2019年我國綠色技術創新、環境績效追求對生物質能消費在長短期內的不對稱作用。實證結果表明，綠色技術創新、環境績效追求分別在長期與短期內對生物質能消費產生不對稱影響。長期內，綠色技術創新的增加對生物質能消費產生正向促進作用。短期內，國家對環境績效的追求顯著促進生物質能消費增長，但對提升環境績效熱情的降低將會使生物質能消費出現更大的負向反彈。同時，結果表明市場化不利于生物質能發展。政府應加強在生物質能市場的主導作用，推行有利于低碳發展和綠色技術創新的政策措施。
20世紀中葉以來，工業化和人類活動的擴張對自然環境造成的影響逐漸顯露，煤炭、石油、天然氣和人工化學制劑的大量使用造成惡性環境污染事件頻發。出于氣候保護考慮和對化石能源可開采總量下降的擔憂，各國開始尋求可再生能源替代化石能源使用的可能性。作為可再生能源中重要組成部分，生物質能利用植物、微生物、動物及三者產生的廢棄物制成的液體燃料、固體燃料、電能與燃氣可有效降低能源使用過程中可能造成的環境損失[1]。憑借資源豐富、分布廣泛、便于存儲、污染排放小等優點，現代生物能源在2020年提供了全球最終需求能源總量的5.6%，占可再生能源消費的47%[2]。
目前，得益于迅速發展的農業生產與鄉村振興政策，我國已成為世界最大的生物質能電產國。根據EPSDATA的數據，2020年我國有1.67億公頃土地用于作物播種生產，其中69.7%用于種植谷物、豆類、薯類等糧食作物，年產量約為6.7億噸，據農業農村部統計，2020年全國秸稈資源總量為8.56億噸，可收集資源量7.22億噸，秸稈綜合利用率達87.6%，但其中仍有約0.89億噸秸稈未被有效利用，參照各類作物秸稈平均折標準煤系數計算，剩余秸稈包含能源約相當于0.46億噸標準煤[3-5]。然而，由于從不同地區收集作物難度大、能量轉換效率低、轉換與存儲成本高、農村青壯年勞動力不足等問題，生物質能原材料并未得到有效利用[6]，出于便捷考慮，農民常常以直接焚燒的方式對生物廢料進行處理，這不僅損耗了一部分生物質能原材料，同時也對環境造成了污染[7]。
改進相關技術似乎是進一步提升生物質能利用效率的有效方式，全球生物能源伙伴關系（GBEP）制定可持續指標時考慮的基本原則中包含生物質能原材料可獲得性、生產轉換效率、經濟可行性等話題，這些都可以通過綠色技術創新從投入與產出兩方面加以優化，并將各環節發展方式轉為環保導向[8]。在此基礎上，應注意環境績效追求同樣是各國廣泛應用可再生能源的重要基礎。1997年《聯合國氣候變化框架公約》下第一部具有法律效力的國際公約《京都議定書》簽訂后，各國均開始重視溫室氣體排放控制。2005年，我國通過第一部《中華人民共和國可再生能源法》，2020年，我國在七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。同年，于氣候雄心峰會上宣布：到2030年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右。政府對提升環境績效、降低二氧化碳排放量的追求可促進可再生能源發展規劃，并進一步達成雙碳目標，從而在目標激勵與可再生能源使用間形成正向反饋機制。
基于以上背景，研究通過非線性自回歸分布滯后模型（NARDL）拆分綠色技術創新與環境績效追求的正負沖擊，并分別探究二者變化在不同時間區間內對我國生物質能使用的影響。與以往研究不同，本文在設計綠色專利代表變量時以世界知識產權組織（WIPO）對綠色專利的分類為標準，通過計算國家知識產權局專利數據庫中相關專利在總專利中占比衡量綠色技術創新水平，而沒有直接使用可能會忽略除污染防治以外其他可利用的專利數量的環境相關專利數占比作為綠色技術創新的代表變量。同時，選擇對生物質能單一可再生能源進行探究，有利于更好理解我國在此方面進行綠色布局的考慮并為未來發展制定相應政策。
1文獻綜述
1.1綠色技術創新與生物質能消費
創新是推動經濟發展和產業升級的源動力，近年來其在能源方面的貢獻同樣突出。出于降低成本、保護國家能源安全、促進經濟效益、提升能源效率等方面考慮，技術創新能積極顯著地促進可再生能源發展水平提升[9]。需要注意的是，在進行可再生能源使用推廣時，不連貫的政策支持、存在路徑依賴的能源市場結構、市場進入壁壘等因素都可能會對能源結構轉變造成阻礙[10]，能源系統過渡需要在長期內完成，這為綠色技術創新與生物質能消費不對稱關系研究提供了探索空間。
通過梳理相關文獻，本文認為綠色技術創新可以從五方面對生物質能使用產生促進作用。第一，生物質能原材料在地理分布上具有極分散特點，合理的運輸規劃有利于降低生物質能生產成本、提高原材料收集效率。第二，由于生物質能原材料內部堆積密度僅約為煤炭的1/10，長距離運輸與低效材料處理過程可能會使得投入能源大于可產出能源。這對改進相關技術以提高生物質能原材料轉化效率提出了要求[11]。第三，生物質能原材料大部分來自于農村地區，處于中低收入階層的農民很少會以環保為目標購入價格相對較高的生物質能轉換設備。第四，通過對作物基因進行編輯可優化或提升生物質能原材料產出[12]。第五，綠色技術創新能夠增加生物質能周邊產品種類、完善供應鏈、拓寬利用渠道，促進生物質能規模化使用[13-14]。
學界以理論分析的方式對技術創新在可再生能源發展中的作用進行了推斷，但其中包含與化石能源使用相關的技術可能并不利于可再生能源市場的發展。當前不僅缺乏從綠色技術創新角度出發研究其對可再生能源作用的實證分析，對綠色技術創新與生物質能之間關系研究也存在空白。
1.2環境績效追求與生物質能消費
除綠色技術創新外，政府在環境績效方面的追求對促進可再生能源發展的作用也值得思考。二者之間存在雙向因果關系的結論得到部分研究支持，且其關聯性或許與國家發展水平相關。在非洲，低收入、中低收入、中上收入國家碳排放到可再生能源消費之間的單向因果關系始終存在，對于高收入國家，兩者之間的關系則不顯著[15]。
對生物質能單一市場，更有大量研究使用因果分析方法提供了其與環境狀況之間存在聯系的證據，且通常使用CO2排放量作為環境水平代表變量。當前對各因素之間進行因果分析的主要方法為格蘭杰因果關系檢驗。Shah等[16]以亞洲38國為研究對象，研究發現CO2排放與生物質能消費之間存在雙向因果關系，二者間的反饋假說得到證實。該結論在E7國家中再次得到驗證，值得注意的是，不僅二者方向上的相互關系被確認，實證研究結果表明CO2排放水平到生物質能消費的因果關系往往更為顯著[17]。此外，Bibi等[18]使用Bootstrap Full-Sample Causality Test 和 Bootstrap Rolling-Window Causality Test研究美國生物質能消費與CO2排放之間的關系，分別得到從生物質能消費到CO2排放存在單向因果關系與二者間存在雙向因果關系的結論。Shahbaz等[19]使用非參數因果檢驗驗證中東和北非地區生物質能消費與CO2排放之間存在雙向因果關系，確認GDP變化會對生物質能消費產生影響。當然，也有部分學者反對以上結論，僅支持從生物質能消費到CO2排放存在單向關系[20]，且認為這種關系在長短期內表現并不一定一致[21]，或對任何方向上的關系均予以否認[22]。
可以看出，當前研究多聚焦探究生物質能在碳減排背景下的作用，政府為降低碳排放發展生物質能等可再生能源的動機在其中產生的影響未得到應有重視，通過使用因果分析方法，這種動機在研究中得到定性支持，但缺乏定量驗證，因此有必要開展相關研究。
2研究設計
2.1變量選取與數據說明
由于數據可得性，本文采用我國生物質能消費、綠色技術創新、環境績效追求、經濟增長、市場開放程度、主要農作物播種面積的年度數據，時間區間為1990—2019年。其中，生物質能消費為被解釋變量；綠色技術創新、環境績效追求為核心解釋變量，分別用綠色專利占比、二氧化碳排放量表示；其余為控制變量。
金磚國家經濟增長與生物質能消費之間的雙向因果關系曾在研究中被發現[23]，這是由于當經濟增長到達拐點后，隨著人均收入的進一步增加，政府傾向于以部分經濟收益為代價緩解國內環境問題，以保障居民生活水平全面提升、承擔國際氣候保護責任，經濟增長與環境水平的關系具體表現為環境庫茲涅茨曲線。同時，生物質能作為一種經濟效益較弱的可再生能源，在發展過程中產量極依賴農林作物、生產生活廢料等供應數量與能量轉化效率，需要政府持續以稅收補貼、國家投資、政策推進等方式進行扶助。考慮到以上幾點，選取經濟增長（GTH）、市場開放程度（MAK）、主要農作物播種面積（AREA）為控制變量，探究綠色技術創新（GI）、環境績效追求（E）對我國生物質能消費（BEC）的不對稱作用。各變量計算方式與來源見表1。
考慮到變量單位并不統一，以對數形式對所有變量進行標準化。表2為相關變量的描述性統計結果，所有數據的變化都相對均勻，Jarque-Bera檢驗結果表明變量均符合正態分布，生物質能消費、環境績效追求、經濟增長為負偏斜，其余為正偏斜。所有變量的時序圖見圖1。
2.2模型構建
3實證分析
3.1單位根檢驗
為保證數據平穩性，使用Zivot-Andrews[25]方法對變量進行單位根檢驗，結果見表3。現實生活中，在受到經濟政策、自然災害、重大公共衛生事件等外部沖擊情況下，經濟社會受到持續影響，變量的條件概率分布可能會表現出隨時間變化的特征，其穩定性無法得到有效保證，Zivot-Andrews檢驗可以在結合結構斷點的同時對變量進行平穩性驗證。結果表明，經濟增長在零階和一階中均表現出平穩狀態，市場開放程度、主要農作物播種面積為零階單整，其余變量均為一階單整。結構斷點分別出現在1997、2003、2008等年份附近，考慮分別為亞洲金融危機、SARS公共衛生事件以及世界金融危機的影響。以上檢驗結果符合NARDL模型對變量在一階及其以下達到平穩的建模要求。
3.2實證結果
使用AIC信息準則進行回歸變量滯后階數選取，NARDL模型回歸結果與檢驗結果見表4。由表4可知，模型擬合優度為0.9166，調整后的擬合優度為0.8859，也即綠色技術創新、環境績效追求、經濟增長、市場開放程度以及主要農作物播種面積可以在88.59%的水平上解釋生物質能消費變化。邊界協整檢驗中F值為6.6822，在1%水平下顯著，證明雖然各變量平穩階數并不統一，但在樣本時間區間內，變量之間存在長期相關性，且協整變量數為7。同時，LM檢驗、Breusch-Pagan-Godfrey檢驗與RESET檢驗結果表明回歸不存在序列相關、異方差與設定偏誤。圖2表明模型在5%顯著性水平下穩定。
短期內，環境績效追求與其一期滯后項帶來的正沖擊會導致中國生物質能消費水平上升，而負沖擊會對生物質能消費產生抑制作用，且無滯后影響，這為眾多研究中關于二氧化碳排放量與生物質能消費之間存在因果關系提供了實質性證據。值得注意的是，就作用力度而言，環境績效追求的負沖擊作用遠大于正沖擊，且負面效果顯現所需時間小于正沖擊，這證實了環境績效追求對生物質能消費不對稱作用的存在，追求環境水平提升過程中可引致的生物質能消費增長緩慢，但若不對國家碳排放水平加以限制，生物質能市場發展將受到更大影響。同時，綠色技術創新的正負沖擊均無法對生物質能消費在短期內產生顯著作用。
以上情況出現的原因可能有三個方面，第一，中國對于生物質能使用有強烈的減排目標導向，在研究時間區間內這種導向并未形成常態化，一旦當前環境績效水平達到目標或政府對完成目標的積極性出現下降，生物質能使用熱情會迅速降低。第二，即使政府強化碳減排目標導向，迫于基礎設施建設完善程度和地方對相關政策的施行速度，環境績效追求在生物質能發展方面的促進作用并不能立刻體現。第三，在中國減排目標實現過程中，為了更快實現碳中和、碳達峰的目標，政府可能致力于發展其他更好推廣的可再生能源，并在如太陽能與風能等領域投資上產生偏向。但隨著可再生能源市場的發展，對于所有可再生能源的退補卻以差別較小的方式進行，這一點也與中國可再生能源現實發展情況相吻合。與此相比，綠色創新技術對比環境績效追求產生的作用并不顯著。同時，市場開放程度零期及一期滯后變量均在1%水平下對生物質能消費產生顯著的正向作用。在兩期內，市場開放程度變動分別推動了生物質能使用增長約0.3%，考慮到市場開放程度變量的計算方式，這代表當前國家生物質能市場仍需要以政府為主導推動發展，個人與企業在推動生物質能發展方面仍有乏力表現。
類似結果在長期回歸中也被發現，市場開放程度與主要農作物播種面積均對生物質能消費產生正向作用，但其效果相比綠色技術創新與環境績效追求并不顯著。綠色技術創新正負沖擊1%的變動在長期內為中國生物質能消費分別做出了同方向0.2045%、-0.7750%的貢獻。這為從綠色技術創新路徑進行生物質能市場擴大與推廣提供了有力支持，且當前中國生物質能市場發展并不需要擔心由于技術增長過快所帶來對化石能源需求增加所導致的反彈效應。環境績效追求的正負沖擊在長期內與短期內表現作用類似，減排目標的逐步實現可能會對生物質能發展造成打擊。
總體來說，影響生物質能消費的因素在長短期內并不一致，短期內主要由環境績效追求支撐，長期內則依靠綠色技術創新推動實現，且二者的作用在規模與方向上均表現不對稱，這一點也在Wald檢驗中得到了證實，環境績效追求與綠色技術創新在短期和長期內的作用對稱性假設分別在5%與1%顯著性水平下被予以否認。考慮由于技術推廣與普及具有一定的不可逆性，相關能量轉化設備與網絡將在長時間內為國家提供生物質能源，但這種具有成本的支持一旦遭受負沖擊可能對生物質能消費產生更大的消極影響。同時，誤差修正項系數表明短期不平衡有向長期均衡進行調整的能力，短期內變量沖擊導致的不平衡在1%顯著性水平下將以73.75%（-0.7375）的速度進行調整并通過波動向長期均衡過渡，且該波動將在每個變量中減小。
4結論與政策建議
本文研究1990—2019年我國綠色技術創新、環境績效追求與生物質能消費之間的不對稱關系。通過建立NARDL模型得到以下結論：綠色技術創新、環境績效追求分別在長期與短期內對生物質能消費產生影響。長期內，綠色技術創新的正（負）沖擊為生物質能消費帶來正向（負向）作用。市場開放程度、農作物播種面積對生物質能消費產生積極作用，經濟增長的表現則相反，但以上控制變量表現在重要程度上均無法與綠色技術創新相比。短期內，國家對環境績效追求會在間隔一期后顯著促進生物質能消費增長，但對提升環境績效熱情的降低將會使生物質能消費出現更大的負向反彈。同時，市場中政府參與程度加深顯著增加生物質能消費，誤差修正項表示短期內變量沖擊導致的不平衡將通過波動以每年73.75%的速度進行調整。
以上結論表明，我國政府對環境績效的追求在短期內可以激勵生物質能發展。同時，政府主導的力量也在其中發揮了重要作用。由于雙碳目標的順利推進與近年來我國政府在太陽能、風能等更便于利用的可再生能源上的政策偏向，減排目標和市場開放水平帶來的作用很難在長期維持。相比其他經濟因素，綠色技術創新可在長期內推動生物質能發展，技術突破會促使我國在更大程度上挖掘生物質能使用潛力、拓展生物質產品使用可能以提升其在能源市場中的競爭力，從而帶動相關產業高速發展。需注意的是，政府追求提升環境績效水平、實現減排目標的舉措需要在長期內堅持，直到能源結構的改善得以穩定，否則環境績效追求與綠色技術創新熱情的下降對生物質能市場產生的負面作用會遠大于正面作用。
基于此，提出以下可能促進我國生物質能發展的政策建議。
第一，鼓勵生物質能相關技術創新，建立地方產學研機制，加強上下游企業創新合作，構建完善的研發體系。在生物質能原材料采集捆扎、轉化效率、存儲、季節性獲取等方面有針對性地進行技術研發，提升生物質能生產效率與可消費數量，重塑生物質能在可再生能源市場中的競爭力，獲取自主知識產權，占領生物質能國際化發展優勢地位。
第二，拓展生物質能投融資渠道，為生物質能領域技術創新提供足夠動力與資金支持。通過政府引導降低生物質能市場進入壁壘，增加政企合作，消除企業在相關領域投資的風險顧慮，攻克生物質能技術難關，構建成熟產業鏈，增加生物質能原材料應用渠道。
第三，堅持政府主導力量，對生物質能市場化進行長期布局。維持生物質能資源采集運輸過程中能源低消耗水平，這是降低生物質能產品生產成本中的關鍵一環。政府應對地方生物質能原材料收集網絡布局提出具體要求，增加相關稅收補貼，明確生物質能原材料資源收集價格，調動農業農村利用生物質能的積極性。區別不同種類可再生能源發展水平，在生物質能補貼退坡方面持謹慎態度，穩步推進生物質能市場化進程。
第四，貫徹實施提升環境績效相關政策并根據實際完成情況對其進行動態調整。在完成經濟增長過程中，確保各階段減排政策的一致性與適用性，避免因環境水平提升帶來的可再生能源利用下降問題，為生物質能行業有序發展提供良好的政策環境。
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