徐 鋮

國(guó)家稅務(wù)總局稅務(wù)干部學(xué)院國(guó)際稅收教研部 江蘇揚(yáng)州 225007

自1978年改革開放以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了飛速發(fā)展，但同時(shí)對(duì)能源的需求大大增加，導(dǎo)致了巨大的能源消耗，特別是以煤炭為主的化石燃料(圖1)消耗呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。從全球來看，人類對(duì)化石燃料的使用是造成二氧化碳排放量劇增的最主要的原因之一。目前我國(guó)的二氧化碳排放量仍位居世界前列，與能源消耗相關(guān)的土地開發(fā)、空氣污染、水污染、土壤污染以及對(duì)陸地、海洋的間接影響等，也同時(shí)給自然環(huán)境造成了破壞。

圖1 我國(guó)1978—2017年能源消耗情況

當(dāng)前，我國(guó)已意識(shí)到了環(huán)境污染的嚴(yán)重后果，并把投資可再生能源放在了優(yōu)先地位，重點(diǎn)解決水污染和空氣污染問題。由于二氧化硫排放量的90%來自化石燃料，因此減少空氣污染的關(guān)鍵在于倡導(dǎo)、推廣可再生能源的使用。另外，從國(guó)家戰(zhàn)略層面看，過度使用化石燃料會(huì)增加國(guó)家對(duì)進(jìn)口能源的依賴，轉(zhuǎn)向使用可再生能源可以減少這種依賴。特別是以石油為主的化石能源通常來源于政局不穩(wěn)定的國(guó)家，減少進(jìn)口化石能源依賴還能起到間接緩解地緣政治緊張的作用。1978到2017年的40年間，我國(guó)化石能源和可再生能源的消耗都有快速增長(zhǎng)，但隨著鼓勵(lì)外資直接投資能源行業(yè)的政策出臺(tái)，投資向可再生能源的導(dǎo)向越來越明顯（圖2）。商務(wù)部2017年發(fā)布的《外國(guó)投資產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄》將可再生能源列為鼓勵(lì)投資領(lǐng)域，允許外國(guó)在中國(guó)設(shè)立獨(dú)資企業(yè)。因此，研究外資直接投資（FDI）、可再生能源消耗（RENE）、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)（GDP）和二氧化碳排放（CO2）四者間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，對(duì)于改善我國(guó)能源生產(chǎn)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文將采用1979年至2017年間的數(shù)據(jù)，通過小波分析框架對(duì)我國(guó)的外資直接投資、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、可再生能源消費(fèi)和二氧化碳排放四者之間的關(guān)系進(jìn)行全面的定量分析。

圖2 我國(guó)的能源和相關(guān)投資構(gòu)成 (2005—2017)

一、文獻(xiàn)綜述

研究各種環(huán)境—經(jīng)濟(jì)變量之間的關(guān)系關(guān)乎國(guó)家未來的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。世界各國(guó)都有大量文獻(xiàn)采用不同的方法對(duì)環(huán)境—經(jīng)濟(jì)變量，如外資直接投資、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、可再生能源消費(fèi)以及二氧化碳排放等進(jìn)行了研究。

Omri A等人利用54個(gè)國(guó)家的面板數(shù)據(jù)研究了外資直接投資、碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的因果關(guān)系，指出除了北亞和歐洲以外，外資直接投資和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、外資直接投資與二氧化碳排放之間存在雙向關(guān)系[1]。彭紅楓等利用抽樣面板數(shù)據(jù)因果檢驗(yàn)法探討了中國(guó)的二氧化碳排放、外資直接投資與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系，認(rèn)為以上變量之間存在單向和雙向關(guān)系[2]。張傳國(guó)研究了外資直接投資減少二氧化碳排放的情況，其人口、富裕和技術(shù)對(duì)環(huán)境影響的STIRPAT模型（隨機(jī)影響回歸模型）顯示，外資直接投資增加了中國(guó)的二氧化碳排放量[3]。邵燕斐采用空間誤差模型和空間滯后模型研究FDI對(duì)中國(guó)CO2排放量的影響。結(jié)果顯示外資直接投資在地理上的集聚有助于降低中國(guó)的CO2排放量[4]。張寬基于中國(guó)制造業(yè)2003—2014年27個(gè)細(xì)分行業(yè)面板數(shù)據(jù)，運(yùn)用雙向固定面板模型和可行廣義最小二乘法（FGLS）考察了外資直接投資、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源消費(fèi)和能源結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放的影響，指出外資直接投資對(duì)碳排放具有顯著的正向影響，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和碳排放之間存在顯著倒U型關(guān)系。但外資直接投資和二氧化碳排放關(guān)系的研究結(jié)論并不統(tǒng)一[5]。Olivier Joseph Abban等人基于1995—2015年的數(shù)據(jù)研究外國(guó)直接投資、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和碳污染之間的關(guān)系，指出變量之間存在雙向因果效應(yīng)，環(huán)境污染因外國(guó)直接投資的增加而加劇了[6]。

Bento JP 利用一個(gè)聯(lián)立方程模型展示了能源消耗、外國(guó)直接投資和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的長(zhǎng)期關(guān)系，指出外國(guó)直接投資對(duì)能源消耗存在微弱的負(fù)向影響[7]。Omri A和Kahouli B也采用聯(lián)立方程模型研究能源消耗、外國(guó)直接投資和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)間的相互關(guān)系，其數(shù)據(jù)涵蓋了65個(gè)國(guó)家，結(jié)果顯示三個(gè)變量的相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜[8]。Sebri M和Ben-Salha O研究了金磚國(guó)家可再生能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系[9]。Amri F研究了75個(gè)國(guó)家的外國(guó)直接投資、能源消耗和生產(chǎn)水平之間的關(guān)系，結(jié)果顯示從外國(guó)直接投資到可再生能源和不可再生能源之間的單向聯(lián)系，最終得出可再生能源與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在因果關(guān)系[10]。Salim R等的研究指出，1982至2012年間的外國(guó)直接投資對(duì)中國(guó)能源消耗在短期內(nèi)具有正向效應(yīng)，在長(zhǎng)期內(nèi)具有負(fù)向效應(yīng)。研究還進(jìn)一步分析了外國(guó)直接投資對(duì)不可再生能源的負(fù)面影響[11]。

Salim RA和Rafiq S發(fā)現(xiàn)二氧化碳排放對(duì)可再生能源消費(fèi)有積極影響，在印度和菲律賓，從可再生能源消費(fèi)到碳排放存在單向因果關(guān)系，而在巴西、中國(guó)和印度尼西亞，這兩個(gè)變量存在雙向因果關(guān)系[12]。Rafiq S等指出，在短期內(nèi)可以觀察到二氧化碳排放和可再生能源消費(fèi)之間存在單向因果關(guān)系，而1972—2011年的數(shù)據(jù)表明中國(guó)和印度的兩個(gè)變量存在長(zhǎng)期的雙向因果關(guān)系[13]。Rafiq S等采用1980年至2012年的數(shù)據(jù)證明了22個(gè)城市化新興經(jīng)濟(jì)體的兩個(gè)變量呈現(xiàn)負(fù)向關(guān)系[14]。Jaforullah M和Alan King A 指出美國(guó)1960至2007年的可再生能源消耗與碳排放之間的為負(fù)向關(guān)系，同時(shí)期新興經(jīng)濟(jì)體的可再生能源消耗有所停滯，不可再生能源消耗增加了二氧化碳排放量[15]。邱慶全等利用ARDL模型研究了中國(guó)可再生能源消費(fèi)和能源碳排放之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明從長(zhǎng)期來看，可再生能源消費(fèi)對(duì)能源碳排放具有顯著正向影響關(guān)系，短期內(nèi)影響關(guān)系不顯著[16]。

此外，還有很多基于污染避風(fēng)港假設(shè)研究外資直接投資、能源消耗和二氧化碳排放關(guān)系的文獻(xiàn)。Yildrim E分析研究了76個(gè)國(guó)家的外國(guó)直接投資與人均能源使用量、人均二氧化碳排放量之間的關(guān)系，認(rèn)為阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)、阿曼和莫桑比克支持了污染避風(fēng)港假說，印度、巴拿馬、冰島和贊比亞支持了污染光環(huán)假說[17]。Zakarya GY等指出金磚五國(guó)的外國(guó)直接投資和能源消耗對(duì)碳排放有長(zhǎng)期影響，通過面板因果關(guān)系法和完全修正的普通最小二乘法（FMOLS），支持了污染避風(fēng)港假說[18]。Behera SR和Dash DP考察了17個(gè)南亞和東南亞國(guó)家的外國(guó)直接投資和能源消耗對(duì)碳排放的正向影響，支持了污染避風(fēng)港假說[19]。Montassar Kahia等人對(duì)1980—2012年12個(gè)中東和北非國(guó)家的數(shù)據(jù)采用了多域分析框架的PVAR模型，指出可再生能源、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、外國(guó)直接投資與貿(mào)易對(duì)二氧化碳排放的影響呈雙向因果關(guān)系[20]。

以上研究只是討論了選定的環(huán)境—經(jīng)濟(jì)變量之間的相互關(guān)系，但沒有深挖其內(nèi)涵，不同的數(shù)據(jù)、方法和國(guó)家的變量相互關(guān)系也往往不同。鑒于上述研究沒有討論這些變量在指定數(shù)據(jù)面板中的時(shí)間序列和頻率，即沒有考慮變量的動(dòng)態(tài)變化，本文嘗試進(jìn)行基于時(shí)序特征的小波偏相干和小波重相干分析。

二、數(shù)據(jù)和方法

(一)數(shù)據(jù)來源與選取

研究數(shù)據(jù)包括外資直接投資（FDI）比重、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP，以所有最終產(chǎn)品和服務(wù)的美元價(jià)值計(jì)價(jià))、可再生能源消費(fèi)(RENE)占初級(jí)能源消耗總量的比重(以千克石油當(dāng)量計(jì)量)和二氧化碳(CO2)排放量(以二氧化碳排放的千噸數(shù)計(jì)量)。數(shù)據(jù)來源于年度更新的世界銀行數(shù)據(jù)庫。本文采用二次匹配總和法將年度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為季頻數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)化過程中考慮了季度偏差，因?yàn)閿?shù)據(jù)由低頻向高頻的轉(zhuǎn)換是通過放棄逐點(diǎn)數(shù)據(jù)偏差來實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行實(shí)證分析時(shí)，本文采用了我國(guó)1979第一季度至2017第四季度期間的所有季度數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為自然對(duì)數(shù)差分序列以獲取回歸序列，以使結(jié)論更具可比性。

(二)研究方法

過去的大多數(shù)實(shí)證研究都是基于普通最小二乘法（OLS）、廣義矩量法（GMM）、固定效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)模型、協(xié)整分析等計(jì)算方法，既限制了環(huán)境政策信息的有效性，也限制了對(duì)變量在時(shí)間和頻率上的動(dòng)態(tài)關(guān)系的捕捉。本文采用小波分析框架，探索數(shù)據(jù)的時(shí)間—頻域特征，可以捕捉局部特征。小波分析的主要優(yōu)點(diǎn)之一是能夠有效揭示周期性、趨勢(shì)性和非穩(wěn)態(tài)性演變等經(jīng)濟(jì)、金融領(lǐng)域時(shí)間序列典型特征的潛在過程。小波分析法，特別是連續(xù)小波變換和小波相干性分析，有利于更直觀地理解短期或長(zhǎng)期下的變量的相互關(guān)系，乃至界定相關(guān)性的正負(fù)、變量的滯后或超前，還能準(zhǔn)確地界定導(dǎo)致跨國(guó)經(jīng)濟(jì)周期變化的沖擊的時(shí)間。

1. 小波變換（WT）

小波變換是一種新的變換分析方法，它繼承和發(fā)展了短時(shí)傅立葉變換局部化的思想，同時(shí)又克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點(diǎn)，能夠提供一個(gè)隨頻率改變的“時(shí)間—頻率”窗口，是進(jìn)行信號(hào)時(shí)頻分析和處理的理想工具。它的主要特點(diǎn)是通過變換能夠充分突出問題某些方面的特征，能對(duì)時(shí)間（空間）頻率的局部化分析，通過伸縮平移運(yùn)算對(duì)信號(hào)（函數(shù))逐步進(jìn)行多尺度細(xì)化，最終達(dá)到高頻處時(shí)間細(xì)分，低頻處頻率細(xì)分，能自動(dòng)適應(yīng)時(shí)頻信號(hào)分析的要求，從而可聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)，解決了傅里葉變換的局限性，成為繼傅里葉變換以來在科學(xué)方法上的重大突破。

2. 連續(xù)小波變換(CWT)

連續(xù)小波變換是基于時(shí)間序列x(t)∈L2(R)考 察一個(gè)確定的小波 ψ(.)，即：

連續(xù)小波變換的一個(gè)重要特征是能夠衰減并最終完美地重建時(shí)間序列x(t)∈L2(R)：

而且，連續(xù)小波變換保留了時(shí)間序列的影響，等式可表示如下：

本文以此特征來解釋小波相干性量化兩個(gè)時(shí)間序列之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)的能力。

3. 小波相干 (WC)

檢驗(yàn)兩個(gè)時(shí)間序列之間關(guān)系的雙變量模型被稱為小波相干法。為了更好地解釋小波相干性，小波相干法可以對(duì)時(shí)間和頻率間隔，也就是瞬時(shí)發(fā)生變化的時(shí)間段進(jìn)行分類。修正后的小波相干系數(shù)模型如下：

其中R為平滑工具。小波相干平方系數(shù)為 0≤R2(m,n)≤1。如果該值趨近于0表示存在微弱聯(lián)系，如果該值趨近于1則表示存在強(qiáng)烈聯(lián)系。因此，小波相干平方系數(shù)關(guān)聯(lián)了兩個(gè)變量在各自范圍內(nèi)的平穩(wěn)序列之間的固有線性關(guān)系，等于線性回歸中的相關(guān)系數(shù)的平方。

4. 小波偏相干 (PWC)

小波偏相干是一種運(yùn)用于簡(jiǎn)單相關(guān)理論的獨(dú)特方法，可通過控制第三組數(shù)據(jù)x3的影響，檢測(cè)x1和x2兩組數(shù)據(jù)的小波相干性。因此，x1和x2、x1和x3以及x2和x3之間的相干性可表示為：

在線性關(guān)系理論的基礎(chǔ)上，小波偏相干的偏相關(guān)二次方可以寫成：

接下來，小波偏相干性的范圍從0到1，并且通過排除x3對(duì)時(shí)間和頻率的影響可表示為時(shí)間序列x1和x2之間的偏相關(guān)的平方。小波偏相干性弱表示排除x3的影響時(shí)，數(shù)據(jù)x2對(duì)x1沒有影響，反之亦然。

5. 小波重相干 (MWC)

小波重相干適用于研究多個(gè)變量與其他任一特定控制變量的相干性。小波重相干可以用以下公式表示：

上面的方程以兩個(gè)不同的預(yù)測(cè)時(shí)間序列x2和x3更好地解釋了時(shí)間序列x1的小波功率。如前所述，小波相干、小波偏相干和小波重相干的統(tǒng)計(jì)顯著性水平是通過蒙特卡洛法估算的。首先對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行AR（1）測(cè)量，并生成大量的備用數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。然后針對(duì)每對(duì)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算功率譜、小波偏相干性和小波重相干性，最后從亮影處選出一個(gè)區(qū)分低功率與高功率區(qū)域的影響域（COI）。

三、數(shù)據(jù)分析和解讀

本文試圖研究外資直接投資、可再生能源消耗、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和二氧化碳排放之間的時(shí)間—頻率因果關(guān)系，以描述統(tǒng)計(jì)法評(píng)估和解讀目標(biāo)變量的單變量特征。

表1為描述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，與其他目標(biāo)變量相比，由于標(biāo)準(zhǔn)差最大，波動(dòng)程度最高，CO2的平均值最大。JarqueBera檢驗(yàn)表明，四個(gè)變量都具有非正態(tài)性，說明了像小波這樣的非線性估計(jì)方法是適用的。

表 1 描述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

圖3為1979年至2017年期間RENE、FDI、CO2和GDP的數(shù)據(jù)變化。從時(shí)間上看，這四個(gè)變量既有平穩(wěn)的區(qū)域，又有突然的峰谷區(qū)域。RENE在2000年之前走勢(shì)平緩，之后則表現(xiàn)出周期性的上升趨勢(shì)。FDI在這一時(shí)期反應(yīng)平緩，但在開始、中間和末尾有一些峰值。CO2的表現(xiàn)比較隨機(jī)，高峰和低谷在一段時(shí)間內(nèi)呈均勻分布態(tài)。GDP同樣呈隨機(jī)的峰谷變化。

圖3 RENE，F(xiàn)DI，CO2，GDP的變化趨勢(shì)

(一)小波變換

由上圖可知，四個(gè)目標(biāo)變量的趨勢(shì)和形狀具有隨機(jī)性，隨時(shí)間變化呈現(xiàn)突然的高峰和低谷，很難發(fā)現(xiàn)任何周期性或階段性的規(guī)律。小波變換正是用來探索這些變量隱藏的趨勢(shì)。小波變換法的多分辨率分析有助于分離和定位原本并不明顯的影響。以下分別為四個(gè)變量的Morlet小波變換結(jié)果。

圖4把FDI的時(shí)間小波變換分析劃分為6級(jí)，顯示了d1至d6級(jí)表示的細(xì)節(jié)分量和s6表示的平滑分量。細(xì)節(jié)分量是按時(shí)間的變化而繪制的數(shù)據(jù)高頻變化，而平滑分量是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的低頻變化。d1顯示了原始FDI數(shù)據(jù)的最高頻率變化，意味著在目標(biāo)時(shí)間段內(nèi)FDI數(shù)據(jù)中頻率最高的變化。同樣，d2至d6顯示了FDI值的變化頻率依次減半的圖形，意味著d2顯示的數(shù)據(jù)變化頻率為d1的一半，以此類推直到d6。值得注意的是，從d1到d6，這些分量隨時(shí)間的變化越來越顯平滑，說明與其他變量的關(guān)聯(lián)趨勢(shì)越來越增強(qiáng)。s6顯示基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的平滑分量，清楚呈現(xiàn)了90年代中期的單峰趨勢(shì)。

圖4 FDI的小波變換分析

圖5 為RENE的細(xì)節(jié)頻率分量和平滑頻率分量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。由圖可知，d1的第一級(jí)細(xì)節(jié)圖在接近末尾時(shí)突然發(fā)生變化。其他細(xì)節(jié)圖也顯示了開始和結(jié)束時(shí)有變化。平滑分量s6呈現(xiàn)出正弦曲線的形狀?？傊琑ENE的變化是在時(shí)間序列的末端出現(xiàn)的。

圖5 RENE的小波變換分析

圖6為d1—d6級(jí)的GDP的小波變換趨勢(shì)。S6顯示GDP從1990年至2005年存在明顯的上升趨勢(shì)。

圖6 GDP的小波變換分析

圖7的CO2也顯示，隨著分析頻率的提高，波形的隨機(jī)性不斷提高。在第2級(jí)、第3級(jí)和第4級(jí)細(xì)節(jié)圖中，波動(dòng)數(shù)量逐漸減少。在第5級(jí)和第6級(jí)細(xì)節(jié)圖中，圖形趨于平穩(wěn)。s6顯示目標(biāo)時(shí)間內(nèi)存在周期性趨勢(shì)。

圖7 CO2的小波變換分析

(二)小波相干

從上述多分辨率分析可以看出，與GDP和CO2相比，F(xiàn)DI的高頻波動(dòng)較小，而GDP和CO2的變化則更為突然。除了2010年末的數(shù)據(jù)外，RENE這一變量也表現(xiàn)出較少的高頻分量。FDI在細(xì)節(jié)層面上表現(xiàn)平滑，其基本趨勢(shì)也如s6所描繪的那樣平穩(wěn)，GDP和CO2一樣呈現(xiàn)出高頻波動(dòng)。

圖8詳細(xì)介紹了FDI、RENE、GDP和CO2之間的小波相干性，采用蒙特卡洛法把四種不同的小波劃分為16個(gè)層級(jí)，展示了這些變量在不同層次上的相互關(guān)聯(lián)。如果相干值接近于零，說明目標(biāo)變量之間沒有相關(guān)性。數(shù)值越接近1，說明兩個(gè)變量正相關(guān)性越強(qiáng)。負(fù)數(shù)則表示存在相反關(guān)系。小波相干性分析旨在逐漸增加小波層級(jí)達(dá)到提取數(shù)據(jù)隱藏細(xì)節(jié)的目的。

圖8 FDI，RENE，GDP，CO2的小波相干分析

對(duì)四個(gè)變量之間的不同相關(guān)性可總結(jié)如下:

① FDI和RENE在16個(gè)層級(jí)中不存在任何有意義的關(guān)聯(lián)，變量間不相關(guān)。

② 隨著分析水平的提高，F(xiàn)DI和GDP顯示出很強(qiáng)的正相關(guān)性，意味著這兩個(gè)變量在一定時(shí)期內(nèi)是相關(guān)的。

③ FDI和CO2在更高的小波分析層級(jí)下顯示出一定的相關(guān)性，意味著這兩個(gè)變量在短時(shí)間內(nèi)是相關(guān)的。

④ RENE與GDP、RENE與CO2之間存在微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

⑤ GDP和CO2之間呈正相關(guān)趨勢(shì)，在小波分析中表現(xiàn)一致這意味著這兩個(gè)變量在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)存在相關(guān)性。

總之，F(xiàn)DI與GDP、FDI與CO2、GDP與CO2三對(duì)變量都表現(xiàn)出相關(guān)性。FDI和RENE沒有相關(guān)性。RENE與GDP，RENE與CO2之間呈微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

(三)連續(xù)小波變換

本文利用連續(xù)小波變換的方法研究FDI、RENE、GDP和CO2四個(gè)變量的關(guān)系。在小波能量譜圖中，用顏色來標(biāo)記序列的小波功率即序列的波動(dòng)性，其中紅色和藍(lán)色分別對(duì)應(yīng)高能量（高波動(dòng)）和低能量（低波動(dòng)）。小波能量譜圖中的粗黑線表示由蒙特卡羅方法模擬1 000次得到5%顯著性水平的估計(jì)值，黑線下方區(qū)域是影響錐，代表邊緣效應(yīng)的存在。運(yùn)用小波能量譜作為序列局部波動(dòng)的指標(biāo)，圖中以周期代表頻率，年份代表時(shí)間。

圖9為四個(gè)變量的連續(xù)小波變換分析。彩圖為變量的時(shí)間—頻率分析，其中x軸為時(shí)間，y軸為周期。圖中還畫出了影響域并說明了變換系數(shù)在區(qū)域內(nèi)成立。右側(cè)為小波變換的比例圖，顯示了變量的時(shí)間和頻率定位。橙黃色包圍的紅色區(qū)域是關(guān)注的主要區(qū)域。這些區(qū)域的頻率分量呈現(xiàn)在左側(cè)的周期刻度上，在樣本數(shù)據(jù)中的出現(xiàn)年份在下方的X軸上。四幅圖中都有被圈起來的深紅色區(qū)域。這些被包圍的區(qū)域也表明，這些數(shù)據(jù)信號(hào)的最大能量存在于這些區(qū)域。該圖顯示了1979年至1984年FDI開始的高位穩(wěn)定趨勢(shì)。在1994年和2009年，它顯示出短期的高波動(dòng)行為。RENE在1999年后趨勢(shì)走高，需要特別注意的是2003年在短時(shí)間內(nèi)飆升至高點(diǎn)。2009年，RENE在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了高漲并維持了一段時(shí)間的暴漲。GDP在1983年的產(chǎn)值很高，一直持續(xù)到1999年，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)。CO2在整個(gè)圖表中顯示出高模式，超過了影響域，并跨越了很長(zhǎng)的時(shí)間段。1983年、1989年、1999年、2004年、2008年和2009年前后也出現(xiàn)了一些時(shí)間跨度較短的短峰。在過去的幾十年里，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人民的購(gòu)買力不斷提高，吸引了更多以市場(chǎng)為導(dǎo)向的外國(guó)直接投資進(jìn)入我國(guó)。我國(guó)的FDI的忽上忽下是由于東部和西部地區(qū)不同的FDI的政策調(diào)整導(dǎo)致的。作為最大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)目前還處于快速的工業(yè)化和城市化階段，這也是在目標(biāo)期間CO2較高的原因。我國(guó)雖然已成為可再生能源生產(chǎn)和消費(fèi)的主要國(guó)家之一，但由于調(diào)峰能力不足和市場(chǎng)機(jī)制不完善，可再生能源產(chǎn)業(yè)仍存在瓶頸性問題。

圖9 FDI，RENE，GDP，CO2的小波相干性

圖10為FDI、RENE、GDP和CO2之間的小波相干分析，既剖析了逐對(duì)變量之間的關(guān)系，又指出了時(shí)間—頻率尺度上的相干性方向。如圖10a底部所示，F(xiàn)DI和GDP于1990年至2012年的長(zhǎng)期內(nèi)顯示出很強(qiáng)的相干性。在這段時(shí)間內(nèi)，GDP領(lǐng)先于FDI，同時(shí)也有一些小的短期的相干性區(qū)域。這意味著FDI和GDP存在很強(qiáng)的跨周期的相關(guān)性。在1980年到1982年和1992年到1995年兩個(gè)時(shí)間段，前者的FDI領(lǐng)先于RENE，后者的RENE領(lǐng)先于FDI，總體上兩個(gè)指標(biāo)只在短期內(nèi)相互影響，長(zhǎng)期看無任何聯(lián)系。

圖10 FDI，RENE，GDP， CO2的小波相干性分析

FDI和CO2的相干性分析表明兩者有相互影響，并在2008年以后的中長(zhǎng)期內(nèi)表現(xiàn)出顯著的相干性—短期內(nèi)FDI領(lǐng)先CO2，長(zhǎng)期內(nèi)CO2領(lǐng)先FDI。CO2與GDP的相干性分析顯示，1985年至1989年的中短期內(nèi)有較大的相干性區(qū)域(CO2領(lǐng)先)，其他具有較強(qiáng)相干性的區(qū)域?yàn)?999年（CO2領(lǐng)先）、2004年（GDP領(lǐng)先）和2014年（CO2領(lǐng)先）之間。不過這些區(qū)域的持續(xù)時(shí)間很短。另一個(gè)重要的強(qiáng)相干區(qū)域?yàn)?995年至2005年，意味著CO2和GDP在短期、中期和長(zhǎng)期都有協(xié)同運(yùn)動(dòng)，并且有強(qiáng)烈的相互影響。

圖10e為RENE和GDP的小波相干分析。1988年至1992年之間存在短期的高相干性區(qū)域，2004年到2010年存在中長(zhǎng)期的高相干性區(qū)域（RENE領(lǐng)先于GDP）。RENE與GDP之間在中長(zhǎng)期存在較強(qiáng)的相關(guān)性。如圖8f所示，RENE和CO2在1989年和1994年之間，以及1999年到2004年再到2009年之間，有短期的高相干區(qū)域。在1992年和1998年之間也有一個(gè)中期的高相干區(qū)域。圖中這兩個(gè)變量呈交替的超前滯后狀態(tài)?？傊琑ENE和CO2在短期內(nèi)存在較強(qiáng)的相互影響。

(四)小波偏相干與小波重相干

圖11詳細(xì)展示了四個(gè)變量之間的小波偏相干和小波重相干性分析。從一系列的時(shí)間—頻率二維圖可知，紅色的影響域相關(guān)性最強(qiáng)，藍(lán)色區(qū)域不存在相干性或存在弱相干性。這些圖也有助于詳細(xì)了解變量在局部的時(shí)間—頻率位置上的相干性。

圖11a為排除了GDP影響的CO2與FDI之間的小波偏相干性分析。圖11b顯示了考慮GDP影響的CO2和FDI之間的小波重相干性。結(jié)果表明，在排除GDP影響的情況下，CO2和FDI在短期、中期和長(zhǎng)期都有顯著的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。當(dāng)不排除GDP對(duì)CO2和FDI的影響時(shí)，CO2和FDI之間的小波重相干性分析呈現(xiàn)完全不同的情況。1985年至1990年的短期和2000年至2015年的長(zhǎng)期都出現(xiàn)了強(qiáng)烈的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。相似情況也出現(xiàn)在中期和長(zhǎng)期，說明在我國(guó)，GDP對(duì)CO2和FDI之間的聯(lián)系有很大的影響。

圖11c和圖11d為CO2和GDP相對(duì)于RENE的小波偏相干和小波重相干性分析。1985—1990年的短期間，當(dāng)排除RENE的影響時(shí)，CO2和GDP有協(xié)同運(yùn)動(dòng)。自1990年開始，不排除RENE的影響時(shí)，CO2和GDP也有短期內(nèi)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)；就中長(zhǎng)期而言，CO2和GDP的關(guān)系不受RENE影響，存在較長(zhǎng)期的相互作用。如圖11e和圖11f所示，短期內(nèi)CO2和RENE之間的相干性與FDI無關(guān)。1990年到2010年，CO2和RENE間的協(xié)同運(yùn)動(dòng)呈2—3年間隔出現(xiàn)，但從1985年至1989年和2010年至2015年的中長(zhǎng)期來看，F(xiàn)DI對(duì)CO2和RENE之間的協(xié)同運(yùn)動(dòng)有影響。

圖11g和圖11h顯示，排除RENE的影響，除了2009年至2011年存在很短時(shí)間的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)DI和CO2在短、中、長(zhǎng)期都沒有明顯的相干性。但不排除RENE的影響時(shí)，小波重相干性分析顯示1979年至1995年和2010年至2017年的短期內(nèi)，F(xiàn)DI和CO2之間存在協(xié)同運(yùn)動(dòng)。圖11i和11j為不排除CO2影響的情況下，F(xiàn)DI和GDP之間的小波偏相干和小波重相干性的分析。排除CO2影響時(shí)，小波偏相干顯示在中短期不存在明顯的相干性，但在1992年至2005年存在長(zhǎng)期的協(xié)同運(yùn)動(dòng)；不排除CO2對(duì)FDI和GDP關(guān)系的影響時(shí)，小波重相干顯示CO2對(duì)FDI和GDP關(guān)系具有推動(dòng)作用，后兩者在短期和長(zhǎng)期都出現(xiàn)了顯著的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。

圖11k中，1990至2010年的長(zhǎng)期內(nèi)，F(xiàn)DI和GDP不受RENE的影響。圖11l中1979至1995年和2010至2015年的小波重相干性分析可以看出，RENE短期內(nèi)對(duì)FDI和GDP有明顯的影響。在小波偏相干圖(圖11o)中，排除CO2的影響時(shí)，除了2005至2010年GDP和RENE在短期和長(zhǎng)期都沒有顯著的相關(guān)性；不排除CO2的影響時(shí)，圖11p顯示出了相關(guān)性。即1979年至1989年的中短期和1995至2005年的長(zhǎng)期都存在顯著的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。

圖11q和11r是以FDI為控制變量的GDP和RENE的小波偏向干和小波重相干性分析。當(dāng)排除FDI的影響時(shí)，GDP和RENE在零散的短期內(nèi)表現(xiàn)出相干性，在中長(zhǎng)期內(nèi)存在協(xié)同運(yùn)動(dòng)。當(dāng)不排除FDI的影響時(shí)，在1990年到2012年的長(zhǎng)期存在顯著的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。以GDP為控制變量的RENE和CO2之間的小波偏向干和小波重相干性分析顯示，當(dāng)排除GDP的影響時(shí)，如圖11s所示，RENE和CO2在1985年至2010年間出現(xiàn)了一些分散的短期協(xié)同運(yùn)動(dòng)，1995至2000年出現(xiàn)了一個(gè)明顯的中期相干區(qū)域。在不排除GDP的影響時(shí)，除了在1985年至1988年出現(xiàn)一個(gè)新影響域之外，短期內(nèi)也呈現(xiàn)相似的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，2005至2012年則出現(xiàn)了一個(gè)明顯的長(zhǎng)期協(xié)同運(yùn)動(dòng)區(qū)域。

圖11 FDI，RENE，GDP，CO2的小波偏相干和小波重相干性分析

圖11u和圖11v是以CO2為控制變量的RENE和FDI的小波偏向干和小波重相干性分析。圖11w和圖11x則是以GDP為控制變量的小波偏向干和小波重相干性分析。這兩組圖呈現(xiàn)相同的情況。當(dāng)排除CO2和GDP的影響時(shí)（見圖11u和和圖11w），除了少部分短期總體上沒有觀察到顯著的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。不排除CO2和GDP的影響時(shí)，RENE和FDI在短期內(nèi)有顯著的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，在中長(zhǎng)期存在一定的相干性。

(五)結(jié)論分析

本文運(yùn)用小波變換、小波偏相干和小波重相干等方法來分析了我國(guó)的外資直接投資、可再生能源消耗、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和二氧化碳排放四個(gè)變量在時(shí)間—頻率上的協(xié)同運(yùn)動(dòng)情況，也討論了這些宏觀經(jīng)濟(jì)變量之間的超前滯后聯(lián)系。本文按時(shí)間排列的數(shù)據(jù)顯示了四個(gè)變量隨時(shí)間變化發(fā)生的隨機(jī)行為。它們的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為局部的、周期性的、突然的高峰和低谷，并且彼此之間不存在明顯聯(lián)系。這些變量的小波變換揭示了平滑分量中隨時(shí)間變化的重要潛在趨勢(shì)和細(xì)節(jié)參數(shù)描述的高頻變化。小波相干性分析表明，F(xiàn)DI、GDP和CO2在不同時(shí)間都表現(xiàn)出相互關(guān)聯(lián)。RENE與它們未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，只是與CO2呈現(xiàn)微弱的負(fù)相關(guān)性，說明隨著可再生能源市場(chǎng)份額的擴(kuò)大，二氧化碳的排放量會(huì)減少。本文通過連續(xù)小波變換探索時(shí)頻的局部變化，進(jìn)一步研究了這些影響。小波相干變換的結(jié)果證實(shí)了FDI, GDP和CO2三者存在明顯的中短期的顯著關(guān)聯(lián)。小波偏相干和小波重相干分析顯示FDI、GDP和CO2的直接關(guān)系，說明健康的外資直接投資能有效提高可再生能源的使用。如小波偏相干和小波重相干分析所示，除了FDI和GDP對(duì)其他三個(gè)變量有長(zhǎng)期影響，任何兩個(gè)變量之間的關(guān)系都只在短期內(nèi)受到第三個(gè)變量的影響?？傊?，F(xiàn)DI對(duì)所有經(jīng)濟(jì)變量，尤其是GDP具有長(zhǎng)期的推動(dòng)作用。其他經(jīng)濟(jì)變量在中短期內(nèi)都尾隨FDI的趨勢(shì)，最終推動(dòng)以GDP為代表的國(guó)家經(jīng)濟(jì)總量的增長(zhǎng)。能源指標(biāo)—CO2和RENE受到FDI的影響，并且存在相互聯(lián)系。

四、對(duì)策建議

研究結(jié)果顯示，外資直接投資在助力我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也一定程度上增加了二氧化碳的排放量。雖然以高濃度的碳排放為代表的經(jīng)濟(jì)模式仍很有吸引力，但對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的嚴(yán)重負(fù)面影響不容忽視。當(dāng)然，外資直接投資也使我國(guó)引入了可再生、更清潔的低碳能源技術(shù)，但與碳排放能源模式相比，所占的市場(chǎng)比重還較小，因此外資直接投資（FDI）給我國(guó)能源帶來的積極影響被碳排放導(dǎo)致環(huán)境負(fù)面影響所抵消。因此，我國(guó)切不能盲目追求外資直接投資帶來的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而忽視其負(fù)面影響，應(yīng)在加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和監(jiān)管的同時(shí)，尋求經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展與外國(guó)投資的平衡。事實(shí)上，隨著外資直接投資而流入的綠色技術(shù)在能源領(lǐng)域被越來越廣泛地應(yīng)用，我國(guó)的二氧化碳排放量已經(jīng)得到了有效控制。

由前文分析可知，我國(guó)需要的是具有充足經(jīng)濟(jì)效益的、可持續(xù)的外資直接投資，從而保證可再生能源的生產(chǎn)和消耗。如何將經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和外資直接投資增長(zhǎng)轉(zhuǎn)化為可再生能源的增長(zhǎng)，是我國(guó)政府和政策決策者們要認(rèn)真考慮的重要問題?；谘芯拷Y(jié)果，本文提出了以下對(duì)策。

一是完善我國(guó)可再生能源的相關(guān)政策。雖然我國(guó)近年來相繼頒布了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》《關(guān)于可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃實(shí)施的指導(dǎo)意見》等一系列可再生能源相關(guān)的法律和政策，但在實(shí)際操作中還存在短板。未來的政策應(yīng)聚焦可再生能源的生產(chǎn)，以及為相關(guān)領(lǐng)域提供更多的投資機(jī)會(huì)和發(fā)展環(huán)境。政府應(yīng)持續(xù)關(guān)注阻礙可再生能源發(fā)展的突出問題，特別是水力、風(fēng)力和光伏發(fā)電市場(chǎng)的停滯和萎縮問題。通過完善可再生能源生產(chǎn)和使用的機(jī)制，加快完善各地區(qū)、各部門的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和政策短板，最終有效解決這些問題。

二是以外資直接投資引導(dǎo)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。長(zhǎng)期以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)非常依賴房地產(chǎn)和出口。我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要目標(biāo)是將經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)力從資本積累轉(zhuǎn)為科技創(chuàng)新。相應(yīng)的，吸引外資戰(zhàn)略也必須起到協(xié)調(diào)和引導(dǎo)的作用，幫助傳統(tǒng)行業(yè)改善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。目前看來，機(jī)械、冶金、石化、塑料、建材等傳統(tǒng)行業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量中仍占很大比重。從可再生能源的角度看，改善目前的能源結(jié)構(gòu)，提高可再生能源的比例，有可能是要犧牲一定的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為代價(jià)的。所以對(duì)于政策制定者來說，必須在保證經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和改善能源結(jié)構(gòu)之間找到平衡點(diǎn)。如前文所述，外資投資戰(zhàn)略的實(shí)施也應(yīng)以能源產(chǎn)業(yè)為重點(diǎn)，鼓勵(lì)我國(guó)企業(yè)吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，加速國(guó)內(nèi)可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力在減少二氧化碳排放的同時(shí)助推經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成健康、可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。

三是我國(guó)各級(jí)政府應(yīng)更重視引導(dǎo)和鼓勵(lì)外資進(jìn)入可再生能源領(lǐng)域，同時(shí)努力向具有可再生能源行業(yè)優(yōu)勢(shì)的國(guó)家和企業(yè)學(xué)習(xí)。根據(jù)國(guó)務(wù)院2018年出臺(tái)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極有效利用外資推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展若干措施的通知》等政策來看，我國(guó)已積極調(diào)整吸引外資的目標(biāo)，重視提高外資的數(shù)量和質(zhì)量，特別是在吸引外資的過程中注意引導(dǎo)優(yōu)質(zhì)的外資和企業(yè)進(jìn)入科研能力和技術(shù)研發(fā)能力相對(duì)較弱的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，以提高相對(duì)國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，能否利用好外資關(guān)系到我國(guó)可再生能源產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展。

綜上所述，今后在制定吸引外國(guó)投資的相關(guān)政策時(shí)，我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步注意發(fā)揮和拓展在可再生能源領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，不斷擴(kuò)大可再生能源市場(chǎng)規(guī)模，提高可再生能源企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，并合理使用和加大能源產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入。