中國能源消耗、二氧化碳排放與經濟可持續(xù)增長

胡玉瑩

（南開大學 城市與區(qū)域經濟研究所，天津 300071）

改革開放以來，我國經濟取得了令人矚目的高速增長，1979-2008年年均增長率達9.8%。但同時也帶來了一系列問題，其中關鍵問題之一就是經濟增長的高消耗與“高碳”。如改革開放期間，只占GDP40.1%的工業(yè)消耗了全國67.9%的能源，排放出全國83.1%的二氧化碳。[1]目前，一方面，我國正處于工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化快速發(fā)展階段，重化工業(yè)發(fā)展迅速，大規(guī)?；A設施建設不可能停止，能源需求的快速增長一時難以改變；另一方面，雖然我國已基本形成以煤炭為主、多種能源互補的能源結構，但一次能源生產和消費的65%左右仍然為煤炭，電力結構中，水電占比只有20%左右，火電占比高達77%。[2]伴隨低碳經濟日益成為未來經濟的發(fā)展方向，上述兩方面促成的經濟發(fā)展與高消耗、“高碳”之間的兩難沖突業(yè)已凸現(xiàn)，如何協(xié)調好兩者之間的關系，已成為政府和學界普遍關注且亟待解決的重大課題。

一、文獻綜述

關于能源、環(huán)境與經濟增長問題的研究文獻大致可以分為理論研究和實證研究兩個范疇。理論研究始于經濟學家們?yōu)榛貞洼敵鰢M織和羅馬俱樂部的“增長極限論”，將能源、資源以及污染問題引入到傳統(tǒng)的新古典模型中。如Keeler、Spence和Zeckhauser（1971）、Stiglitz（1974） 等運用Ramsey模型分析環(huán)境資源約束與經濟增長的關系。[3-4]隨后部分學者基于內生增長理論，通過將資源環(huán)境或污染引入生產函數(shù)，把環(huán)境質量引入效用函數(shù)，根據(jù)不同的內生增長機制的假設，研究生態(tài)環(huán)境與長期經濟增長之間的關系，獲得了不少具有創(chuàng)新性的結論。如Bovenberg和Smulders（1995）在羅默模型基礎上將環(huán)境因素引入生產函數(shù)；Scholz和Ziemes（1996） 的模型分析；Ligthart和Ploeg（1994）、Stokey（1998） 以及Chen、Lai和Shieh（2003） 通過擴展AK模型對環(huán)境污染外部性與經濟持續(xù)增長問題的研究；Robson（1980） 將不可再生資源納入Uzawa模型的分析；Aghion和Howitt（1998）、

收稿日期：2009-11-16

基金項目：“985”工程南開大學國家哲學社會科學區(qū)域經濟學創(chuàng)新基地資助項目（105212200K7007）

作者簡介：胡玉瑩，南開大學博士研究生，主要從事區(qū)域經濟與產業(yè)經濟研究。Grimaud和Rougé（2003）等將環(huán)境污染和有限的不可再生資源引入新熊彼特模型中，考察了環(huán)境資源的限制對可持續(xù)發(fā)展的影響。[5-12]值得注意的是，國外理論研究較少關注政府的環(huán)境政策對長期經濟增長的影響，且已有研究文獻的結論也不盡一致，甚至截然相反。國內學者在借鑒前人研究成果的基礎上，對環(huán)境與經濟增長之間的理論研究不斷進行深入探索。如彭水軍（2008）構建內生化勞動供給和人力資本積累的動態(tài)增長模型，系統(tǒng)地分析在污染外部性約束條件下，家庭內生化勞動休閑決策和人力資本投資影響長期經濟增長與環(huán)境污染的動力。[13]李詠濤等（2009）通過一個微觀靜態(tài)模型分析了經濟增長和環(huán)境之間的關系，從消費和環(huán)境污染之間的技術角度關聯(lián)直接解釋環(huán)境庫茲涅茨曲線。[14]

實證研究方面的文獻大致主要有以下幾方面。一是集中考察收入與環(huán)境關系的庫茲涅茨曲線，通過對國家、區(qū)域、省際甚至具體到城市的實際數(shù)據(jù)采用二次或三次函數(shù)進行回歸分析。韓玉軍等（2009）對世界165個國家分組檢驗“環(huán)境庫茲涅茨曲線”的形狀。[15]二是側重于考察能源消費強度或能源利用效率與經濟增長的關系。齊紹洲等（2007）對東西部地區(qū)經濟增長與能源消費強度以及能源消費強度的影響因素進行分析。[16]三是環(huán)境效率的研究。胡鞍鋼等（2008）在考慮了環(huán)境因素的情況下，采用方向距離函數(shù)為表述的全要素生產率模型對省級生產率績效度量中的“技術效率”指標進行重新排名。[17]李靜等（2008）引入SBM模型測算1990-2006年我國各省區(qū)環(huán)境效率值，分析我國區(qū)域環(huán)境效率差異及演進規(guī)律。[18]前兩項研究內容的實證研究方法主要是采用面板數(shù)據(jù)進行計量模型分析，而環(huán)境效率主要采用數(shù)據(jù)包絡分析方法計算全要素生產率。目前，文獻中通常有兩種處理能源、環(huán)境變量的方法，一種是將污染排放與能源一起作為投入要素，與資本和勞動一起引入生產函數(shù)(Ramanathan，2005；陳詩一，2009)；另一種方法是把污染看作非期望產出，與期望產出(GDP)一起引入生產過程 (涂正革，2008)。[19][1][20]

總體來看，國內外學者對資源、環(huán)境與經濟增長的研究理論已有較多深入分析，但由于相關數(shù)據(jù)的缺乏，相關實證研究相對較少，現(xiàn)有的實證研究也大多是采用“三廢”等數(shù)量指標對整體環(huán)境效率進行評價。目前，與低碳經濟相應的碳環(huán)境技術效率研究尚存在一定研究空間?；诖?，本研究擬采用上述第二類處理能源與環(huán)境變量的方法，把資本、勞動、能源作為投入要素，GDP和二氧化碳分別視為期望產出、非期望產出，對我國省區(qū)的碳環(huán)境技術效率和增長方式進行考察。

二、研究方法與數(shù)據(jù)說明

（一）研究方法：處理非期望產出的SBM模型

本文借鑒程丹潤等(2009)采用的方法——處理非期望產出的SBM模型來計算碳環(huán)境技術效率。[21]該模型與傳統(tǒng)CCR和BCC模型的不同之處在于，SBM把松馳變量直接放入了目標函數(shù)中，一方面解決了投入松馳性問題，另一方面也解決了非期望產出存在下的效率評價問題。此外，SBM模型屬于DEA模型中的非徑向和非角度的度量方法，它能夠避免徑向和角度選擇差異帶來的偏差和影響，比起其他模型更能體現(xiàn)效率評價的本質。

依照Tone（2001）[22]提出的SBM模型的處理辦法，非期望產出的SBM模型可寫成：

其中：s表示投入、產出的松弛量，λ是權重向量。目標函數(shù)ρ*是關于s-，sg，sb嚴格遞減的，并且0≤ρ*≤1。對于特定的被評價單元，當且僅當ρ*=1，即s-=0，sg=0，sb=0時是有效率的。如果ρ*＜1，說明被評價單元是無效率的，存在著投入產出上改進的必要性。模型(2)是非線性規(guī)劃，可以通過Charnes和Cooper的轉換辦法進行求解。

（二）數(shù)據(jù)及變量界定

本文的研究目的是考察在能源消耗、二氧化碳排放約束條件下中國各省經濟的可持續(xù)增長情況。以中國30個?。ㄊ?、自治區(qū)）作為研究樣本，選取30個?。ㄊ?、自治區(qū)）2000-2007年的跨期面板數(shù)據(jù)來測算碳環(huán)境技術效率。①選擇各地區(qū)國內生產總值（GDP）作為期望產出變量，該產出變量通過2000年GDP平減指數(shù)進行調整；二氧化碳（CO2）排放作為非期望產出變量，②以勞動力、資本、能源作為投入變量。其中，勞動力變量采用各省（市、自治區(qū)）的勞動人口，資本變量按照張軍等（2004）[23]的處理方法并進行相應改進。初始資本為以1952年作為初始資本存量核算的2000年的物質資本存量，采用永續(xù)盤存法，當年投資指標使用固定資本形成總額，以固定資本形成指數(shù)作為投資價格指數(shù)，折舊率則基于各省固定資產投資的建筑安裝工程、設備、工器具購置和其他費用三類資產比重，分別按照6.9%、14.9%和12.1%進行計算，而不是采用全國的數(shù)值作為近似估算。能源變量來自于《中國能源統(tǒng)計年鑒》中各省區(qū)的能源消費總量。

為了考察各省區(qū)碳環(huán)境技術效率差距的決定性因素，本文對地區(qū)人均國民生產總值、增長方式、工業(yè)結構、城市化率、技術進步、制度等因素進行模型回歸分析。變量統(tǒng)計描述如表1所示。

1.人均國民生產總值(gdpit)。i表示省份，t表示時期，人均國民生產總值以2000年為基期(以下同)，經過2000年GDP平減指數(shù)進行調整。

2.增長方式(incit)。該指標采用資本存量增長率和GDP增長率的比值來衡量。一個地區(qū)增長模式越是接近集約型，其技術效率的進步就越快；反之，一個地區(qū)增長模式越是接近粗放型，其技術效率的進步就越慢。

表1 投入產出變量與碳環(huán)境技術效率影響因素的統(tǒng)計描述

3.工業(yè)結構(strit)。地區(qū)工業(yè)結構以省份時期工業(yè)總產值中的重工業(yè)比重來表示。

4.城市化率(cityit)。該指標用城鎮(zhèn)人口占總人口的比重來反映。因數(shù)據(jù)缺失，該指標2000-2004年采用非農業(yè)人口占總人口的比重來反映，采用《中國人口統(tǒng)計年鑒》各年數(shù)據(jù)估算；2005-2007年城市化率的數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計年鑒》(2006-2008)。

5.技術進步(rdit)。以地區(qū)的研究與發(fā)展經費支出占國內生產總值的比重作為代理變量，該變量在一定程度上可以反映省際科技進步對改進碳環(huán)境技術效率的作用。

6.制度因素(sysit)。本文制度因素以各地區(qū)對外開放度來表示，即地區(qū)進出口貿易總額（以人民幣表示）與國內生產總值的比重。

表2 各地區(qū)技術效率與排名

三、能源消耗、二氧化碳排放與經濟可持續(xù)增長評價

從社會福利來講，以較低的能源消耗和環(huán)境污染，尤其是減少溫室氣體——二氧化碳排放來實現(xiàn)最大產出，是經濟發(fā)展的最優(yōu)狀態(tài)。同時，它也是可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，符合低碳經濟發(fā)展趨勢。下面本文通過運用SBM模型對不包含二氧化碳(非期望產出)和包括非期望產出的技術效率進行對比分析來評價我國能源消耗、二氧化碳排放與經濟可持續(xù)增長的協(xié)調性。

與忽略二氧化碳排放因素的地區(qū)技術效率排名相比，考慮該因素的排名發(fā)生了一定的變化，如表2所示。一些地區(qū)，如河北、山西、吉林、湖南、廣西都出現(xiàn)了比較明顯的排名進步，其中廣西進步了6名，是進步最明顯的地區(qū)；而遼寧、黑龍江、江蘇、湖北、海南則出現(xiàn)了比較明顯的排名退步，其中遼寧退步了9名，是退步最明顯的地區(qū)。上述技術效率排名的變化反映出各地區(qū)碳環(huán)境因素對產出影響的強弱，即從全國范圍來看，排名進步的地區(qū)二氧化碳排放因素對其影響相對較小，而排名退步的地區(qū)其影響相對較大。

為進一步評價能源消耗、二氧化碳排放與經濟的可持續(xù)性增長，本文根據(jù)百分制碳環(huán)境技術效率的高低判斷我國各地區(qū)碳經濟發(fā)展并加以分類。如果碳環(huán)境技術效率取值在(90，100]之間，則定義該地區(qū)處于“低碳經濟發(fā)展地區(qū)”，即低能耗、低排放、低污染；定義碳環(huán)境技術效率在(80，90]之間為“中碳經濟發(fā)展地區(qū)”，即能耗、排放與污染較高；如果碳環(huán)境技術效率小于等于80則為“高碳經濟發(fā)展地區(qū)”，即高能耗、高排放、高污染。具體分類如下：

低碳經濟發(fā)展地區(qū)：上海、北京、浙江、福建、廣東、海南、青海、寧夏。

中碳經濟發(fā)展地區(qū)：江蘇、江西、山東、天津、河北、吉林、重慶、陜西、新疆。

高碳經濟發(fā)展地區(qū)：安徽、山西、內蒙古、遼寧、黑龍江、河南、湖北、湖南、廣西、四川、貴州、云南、甘肅。

按照我國區(qū)域的傳統(tǒng)劃分方法，上述分類除青海、寧夏之外，屬于低碳經濟發(fā)展地區(qū)的上海、北京、浙江等6個省區(qū)都位于東部地區(qū)；中部地區(qū)的大部分省份都屬于高碳經濟發(fā)展地區(qū)，如，安徽、山西、黑龍江、河南、湖北、湖南等，而江西、吉林屬于中碳經濟發(fā)展地區(qū)。西部地區(qū)11個省份（不包括西藏）雖然散布于三類碳經濟發(fā)展地區(qū)，但大多數(shù)省區(qū)尚屬于高碳經濟發(fā)展地區(qū)。這表明我國東部地區(qū)不僅表現(xiàn)在產出效率高于中西部地區(qū)，且在考慮碳環(huán)境因素情況下，低碳經濟發(fā)展程度也要高于中西部地區(qū)。

此外，研究發(fā)現(xiàn)，大部分省區(qū)碳環(huán)境技術效率要比不考慮CO2的技術效率低，只有少數(shù)?。ㄊ?、自治區(qū)）前者高于后者，如北京、浙江、福建、上海、青海、寧夏等。以北京為例，不考慮CO2的技術效率為0.92，而碳環(huán)境技術效率為0.96，二者差距的經濟含義為，如果不考慮CO2排放約束，在現(xiàn)有參考技術結構下其產出潛力還有8%，但是，考慮到相關CO2排放環(huán)境管制因素，在現(xiàn)有技術結構下北京產出潛力僅有4%有待發(fā)揮。這表明北京地區(qū)經濟發(fā)展可持續(xù)性較高，符合低碳經濟發(fā)展模式要求。

上述僅僅從區(qū)域角度分析了能源消耗、二氧化碳排放與經濟可持續(xù)增長的狀況，尚未說明碳環(huán)境技術效率差異的決定性因素。只有找到那些影響三者之間關系的因素，才能對政策制定者有所啟發(fā)和借鑒，緩解經濟發(fā)展與高消耗、“高碳”之間的兩難沖突。

四、能源消耗、二氧化碳排放與經濟可持續(xù)增長的影響因素分析

（一）模型設定及估計

根據(jù)環(huán)境技術效率、環(huán)境經濟學的相關理論及二氧化碳排放的特點，影響碳環(huán)境技術效率的可能因素有：人均生活水平高低(gdpit)、經濟增長方式(incit)、工業(yè)化水平(strit)、城市化(cityit)、技術進步(rdit)和制度因素(sysit)等。衡量上述因素的相關具體指標已在前文數(shù)據(jù)和變量界定部分進行了介紹，不再贅述。基于2000-2007年30個?。ㄊ?、自治區(qū)）相關數(shù)據(jù)，本文構建面板數(shù)據(jù)模型檢驗以上幾種因素對各地區(qū)碳環(huán)境技術效率的邊際效應。通過對面板數(shù)據(jù)進行Hausman設定檢驗和F檢驗，結果表明應建立固定效應模型。碳環(huán)境技術效率(ceteit)與其影響因素的計量經濟模型如式(3)所示：

為了克服序列自相關，模型分析中增加了AR項。本文采用軟件eviews6.0對面板數(shù)據(jù)進行個體固定效應模型分析。固定效應模型估計與檢驗結果詳見表3。由表3可知，人均GDP高低（gdp）it、經濟增長方式（inc）it在1%的顯著水平下通過檢驗；工業(yè)化水平（str）it、城市化（city）it、技術進步（rd）it在10%的顯著水平下通過檢驗；而制度因素（sys）it不具有顯著性。

表3 碳環(huán)境技術效率(ceteit)影響因素的固定效應模型估計結果

（二）估計結果分析

1.生活水平的提高促進碳環(huán)境技術效率的改善

回歸分析結果表明，在控制其他影響因素的前提下，人均產出水平提高1%，環(huán)境技術效率顯著提高26%。該研究結論與環(huán)境庫茲涅茨曲線理論相一致，即當人們的生活水平達到一定階段，便開始關注現(xiàn)實和未來的生活環(huán)境，產生了對高環(huán)境質量的要求，不僅愿意購買環(huán)境友好產品，而且愿意接受嚴格的環(huán)境規(guī)制，減緩環(huán)境惡化。因此，從某種意義上來說，只有發(fā)展才能真正保護環(huán)境。

2.技術進步是提高碳環(huán)境技術效率的重要因素

由模型中技術進步的系數(shù)（2.6422）可見，加大R&D投入，推動技術進步，尤其是環(huán)保技術，對提高碳環(huán)境技術效率至關重要。技術進步一方面可以提高煤炭等傳統(tǒng)能源效率、降低二氧化碳排放，有利于改善碳環(huán)境技術效率；另一方面可以積極推動太陽能、風能、水能、生物能等清潔能源的開發(fā)和普及，提高碳環(huán)境技術效率。如生物質發(fā)電，根據(jù)中國出臺的可再生能源發(fā)展規(guī)劃，到2010年，全國生物質發(fā)電將達到550萬千瓦，生物液體燃料達到200萬噸、沼氣年利用量達到190億立方米、生物固體成型燃料達到100萬噸，生物質能年利用量占到一次能源消費量的1%。

3.增長方式、城市化阻礙碳環(huán)境技術效率的提高

增長方式對碳環(huán)境技術效率的邊際效應為負，這與胡鞍鋼、鄭京海等（2008）[17]所得出的結論相一致，即一個地區(qū)增長模式越是接近集約型，其技術效率的進步就越快；反之，一個地區(qū)增長模式越是接近粗放型，其技術效率的進步就越慢。且中西部地區(qū)的發(fā)展實踐也證明了這一點，增長的粗放型趨向，使其取得了較快增長速度而犧牲了碳環(huán)境技術效率，大部分地區(qū)屬于高碳經濟發(fā)展地區(qū)。

城市化進程的加快意味著現(xiàn)有城市的擴張和新城鎮(zhèn)的建立。城市化的加速首先會引起城市基礎設施建設的發(fā)展提速，而基礎設施建設又會引起鋼鐵、水泥等各種重化工業(yè)產品和建筑材料的巨大需求，這些能源密集型產業(yè)勢必會引致我國能源消耗和二氧化碳排放增多，對碳環(huán)境技術效率產生負面影響。

4.工業(yè)結構重型化導致碳環(huán)境技術效率的降低

2000-2007年，我國正處于工業(yè)化快速發(fā)展階段，重工業(yè)進程日益加快，能源消耗很大?；貧w結果表明，2000-2007年，工業(yè)結構重型化上升1%，碳環(huán)境技術效率顯著下降23%。根據(jù)陳佳貴、黃群慧等(2006)的研究結果，到2004年東部地區(qū)整體進入工業(yè)化后期，上海、北京已進入后工業(yè)化時期，而中西部地區(qū)整體尚處于工業(yè)化初期的后半階段。[24]根據(jù)工業(yè)結構重型化導致碳環(huán)境技術效率降低的模型分析結論，便不難理解東部地區(qū)碳環(huán)境技術效率整體水平較高、尤其是上海和北京碳環(huán)境技術效率名列前茅，而中西部地區(qū)大部分省份碳環(huán)境技術效率較低的現(xiàn)狀。

5.制度因素尚未對碳環(huán)境技術效率改善產生影響

本文以對外開放度衡量制度因素，基于對外開放度高的地區(qū)，市場經濟體系比較健全，經濟活動的透明度較高，政府環(huán)境管制較嚴格。然而本文固定效應模型估計結果中，制度指標未通過顯著性檢驗，即無跡象顯示制度因素對碳環(huán)境技術效率的促進作用。這與我國環(huán)境經濟政策體系不完善緊密相關。目前，我國環(huán)境管理還主要以行政方式為主，至今沒有形成一個獨立完整的政策體系。近些年來，環(huán)境融資、排污交易、清潔生產、生態(tài)補償?shù)拳h(huán)境經濟政策雖取得了一定進展，尤其是東部對外開放度較高的地區(qū)，但是由于環(huán)保部門行政權力有限，法律規(guī)定的處罰額度太低、違法成本低、守法成本高使得排污收費制度在調控企業(yè)經濟活動方面起不到應有的作用。[25]

五、結論及政策建議

本文采用處理非期望產出的SBM模型科學地評價了2000-2007年期間我國30個省（市、自治區(qū)）的能源消耗、二氧化碳排放與可持續(xù)發(fā)展的狀況，并對造成此狀況的影響因素進行了分析，得出以下結論與政策建議。

第一，區(qū)域間能源消耗、二氧化碳排放與經濟可持續(xù)發(fā)展狀況差別顯著。東部地區(qū)能源消耗、二氧化碳排放與經濟可持續(xù)發(fā)展狀況較好，北京、上海、福建、浙江、廣東、海南等處于低碳經濟發(fā)展中。但是，中部和西部地區(qū)碳環(huán)境技術效率普遍較低，特別是中部地區(qū)大部分省份高碳經濟特征明顯。這一結論表明在促進區(qū)域經濟協(xié)調發(fā)展過程中，應注重區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的協(xié)調性。

第二，生活水平和技術進步都會極大促進碳環(huán)境技術效率的改善。只有經濟發(fā)展、技術水平的提高才能真正降低能源消耗、減少二氧化碳排放，促進我國低碳經濟發(fā)展。這要求政府重視教育，提高人力資本投入，加大R&D投入強度，從而推動經濟發(fā)展和技術進步。

第三，工業(yè)結構重型化、粗放式增長方式及城市化阻礙碳環(huán)境技術效率的提高。其中，工業(yè)結構重型化是碳環(huán)境技術效率下降的主要原因。這一結論對于指導中西部地區(qū)經濟增長道路的選擇具有重要作用。中西部地區(qū)在加快調整產業(yè)結構，扭轉增長模式粗放型趨向的同時，需發(fā)揮自身太陽能、風能等清潔能源優(yōu)勢，引進東部地區(qū)及國外先進技術，積極發(fā)展以低碳化能源為代表的低碳經濟產業(yè)。此外，中西部地區(qū)的城市化應該與環(huán)境容量相適應，避免空間擴張式的城市化建設。

第四，制度因素尚未對碳環(huán)境技術效率改善產生顯著影響。本研究的這一結論表明即使在對外開放度較高的東部地區(qū)，其相關的環(huán)境經濟政策還沒有充分發(fā)揮作用。鑒于低碳經濟日益成為未來經濟發(fā)展趨勢和我國面臨的大量碳排放的壓力，建議政府應盡快完善針對二氧化碳排放的環(huán)境經濟政策，通過市場機制來發(fā)揮環(huán)境經濟政策的宏觀調控作用。

注 釋：

①基于能源方面的數(shù)據(jù)缺失，西藏不在本文研究樣本范圍之內。

②二氧化碳排放的具體估算方法參見陳詩一：《能源消耗、二氧化碳排放與中國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展》，《經濟研究》2009年第4期。

：

[1]陳詩一.能源消耗、二氧化碳排放與中國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[J].經濟研究，2009，(4)：41-55.

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