京津冀能源消費、經(jīng)濟增長與碳排放關系研究

程海森+++馬婧+++樊昕曄

摘要：文章以27種能源終端消費量數(shù)據(jù)為基礎，對1997年-2015年京津冀能源消費碳排放量進行核算，然后采用脫鉤理論兩兩探討能源消費、經(jīng)濟增長、碳排放之間的關系，最后建立系統(tǒng)模型定量分析三者之間的關系，以期得到科學、客觀的研究結果，為京津冀同時實現(xiàn)節(jié)能減排與經(jīng)濟增長提供有益參考。

關鍵詞：碳排放核算；脫鉤；經(jīng)濟增長；能源消費

快速的經(jīng)濟增長加大了能源消費的壓力，大量的能源消費帶來嚴重的環(huán)境問題。京津冀地區(qū)作為區(qū)域整體協(xié)同發(fā)展改革引領區(qū)與生態(tài)修復環(huán)境改善示范區(qū)，同時實現(xiàn)節(jié)能減排與經(jīng)濟增長的兩項目標無疑是一項嚴峻的考驗，為此，京津冀地區(qū)必須長期關注能源消費、經(jīng)濟增長與碳排放，深入辨析三者之間的定量關系，貫徹落實科學發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展道路。

一、 文獻回顧

很多專家從不同角度對能源消費、經(jīng)濟增長和碳排放進行過研究。王仲瑀（2017）根據(jù)IPCC提供的碳排放計算公式，對一次能源消費量數(shù)據(jù)的二氧化碳排放進行核算。彭佳雯等（2011）對中國經(jīng)濟增長與能源碳排放從全國和地區(qū)等層面進行脫鉤分析。武紅等（2011）通過脫鉤分析，得出脫鉤程度受宏觀經(jīng)濟趨勢、產(chǎn)業(yè)結構、能源消費結構、經(jīng)濟發(fā)展模式和技術進步等因素的影響而變動的結論。孫瑜（2012）利用面板數(shù)據(jù)的分析方法，對長三角地區(qū)的能源消費、碳排放和經(jīng)濟增長之間的兩兩關系以及三者關系，通過建立誤差修正模型和向量自回歸模型進行實證研究。

這些研究成果對于京津冀區(qū)域內(nèi)能源消費、經(jīng)濟增長與碳排放問題的研究奠定了良好的基礎，為此，本文擬從碳排放量核算開始，首先對1997年～2015年京津冀三地的能源消費碳排放量進行核算，然后采用脫鉤理論探討能源消費、經(jīng)濟增長、碳排放兩兩之間的關系，最后建立系統(tǒng)模型定量分析三者之間的關系，以期得到科學、客觀的研究結果，為京津冀同時實現(xiàn)節(jié)能減排與經(jīng)濟增長提供有價值的參考。

二、 碳排放量核算

本文參考《能源消耗引起的溫室氣體排放計算工具指南》、《省級溫室氣體清單編制指南》和《IPCC指南》中二氧化碳排放因子的測算方法，查找1997年～2015年《中國能源統(tǒng)計年鑒》中的北京市、天津市和河北省三地的能源平衡統(tǒng)計表（實物量），以《中國能源統(tǒng)計年鑒》中列明的能源種類，選取原煤、洗精煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、其他煤氣、煤矸石、其他焦化產(chǎn)品、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、石腦油、潤滑油、石蠟、溶劑油、石油瀝青、石油焦、液化石油氣、煉廠干氣、其他石油制品、天然氣和液化天然氣共計27種能源的終端能源消費量數(shù)據(jù)，估算京津冀地區(qū)的能源消費碳排放量。

具體計算公式為：

C=Ei×Ci

式中，C表示能源消費碳排放量（萬噸），Ei表示第i種能源的消費量（萬噸燃料或億立方米燃氣），Ci表示第i種能源的碳排放系數(shù)（萬噸/噸燃料或萬噸/噸燃氣）。

在實際能源消費過程中，碳元素并不能完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放出去，但未氧化比例相對較少，因此，為簡化計算，本文假設燃料均100%被氧化。

碳排放系數(shù)的計算公式為：

Ci，mass=Ci×10-6×HVi

式中，Ci，mass表示第i種能源的碳排放系數(shù)，Ci表示第i種能源基于熱值的碳含量值，HVi表示第i種能源的低位發(fā)熱量，10-6表示克和噸的轉(zhuǎn)換因子。

計算結果如圖1所示，可以看出，1997年～2015年京津冀整體能源消費碳排放量呈現(xiàn)增長態(tài)勢，能源消費碳排放量由1997年的6 792.94萬噸增加到2015年的22 707.88萬噸，年均增長率為6.56%，1997年～2003年增長幅度較小，從2004年開始，增加趨勢明顯，其中2006年增長率達到22.54%。北京市在19年間變化平穩(wěn)，從2012年呈現(xiàn)略下降的趨勢，這與北京的產(chǎn)業(yè)結構密不可分。天津市2011年的增長率23.43%最大，年平均增長率為5.87%，天津市從2010年能源消費碳排放量大于北京市，在此之前均小于北京市。河北省變化趨勢與京津冀地區(qū)整體相似，年均增長率為8.08%，而且河北省的能源消費碳排放量遠遠高于北京市和天津市的總和。

三、 脫鉤分析

Tapio脫鉤主要有三個變量：GDP、運輸量和碳排放量，GDP與運輸量之間的脫鉤彈性指標被稱為發(fā)展彈性指標，GDP與碳排放之間的脫鉤彈性指標被稱為排放彈性指標，兩者的乘積則是GDP與碳排放之間的彈性指標。公式為：e（CO2，GDP）=（%？駐V/%？駐GDP）×（%？駐C/%？駐V），其中%V代表交通運輸量的變化率，e（CO2，GDP）表示經(jīng)濟增長與碳排放量的脫鉤彈性。Tapio脫鉤指數(shù)將脫鉤狀態(tài)詳細劃分為擴張負脫鉤、強負脫鉤、弱負脫鉤、弱脫鉤、強脫鉤、衰退脫鉤、增長連結、衰退連結八個類型，如表1所示。

本文基于Tapio脫鉤理論，對京津冀地區(qū)1997年～2015年的經(jīng)濟增長、能源消費與碳排放進行脫鉤分析，提出三個脫鉤彈性指數(shù)，分別為碳排放與能源消費之間的減排彈性指數(shù)ce，能源消費與經(jīng)濟增長之間的節(jié)能彈性指數(shù)eg，碳排放與經(jīng)濟增長之間的彈性指數(shù)cg，其計算公式如下：

通過計算，京津冀地區(qū)1997年～2015年脫鉤彈性指數(shù)及脫鉤類型，如表2。

從減排彈性來看，1997年～2015年京津冀地區(qū)碳排放與能源消費共有5種脫鉤狀態(tài)，分別是1997年的強脫鉤狀態(tài)，表明能源消費增長的同時碳排放量減少，能源消費和碳排放之間達到最佳的狀態(tài)；1998年、2000年～2001年、2005年、2008年、2010年和2013年是弱脫鉤狀態(tài)，能源消費量與碳排放量均增長，但能源消費量的增長速度略大于碳排放量的增長速度；1999年、2009年、2011年和2015年呈現(xiàn)擴張負脫鉤狀態(tài)，能源消費量增長率小于碳排放量增長率；2003年～2004年、2006年～2007年是增長連結狀態(tài)，說明能源消費量和碳排放量的增長率變化一致；而2002年是強負脫鉤狀態(tài)，即能源消費量減少，碳排放量增加，京津冀地區(qū)能源利用效率低，減排工作存在很大問題。endprint

從碳排放與經(jīng)濟增長彈性來看，1997年處于強脫鉤狀態(tài)，經(jīng)濟增長的同時碳排放量下降，是一種最有利的狀態(tài)；2006年和2014年是增長連結狀態(tài)，經(jīng)濟增長率與碳排放量增長率變化一致；其余年份均呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)，GDP和碳排放量同時增加，但GDP增長率略大于碳排放量增長率，表明生產(chǎn)技術有待進一步完善和發(fā)展。

從節(jié)能彈性來看，2001年和2006年為增長連結狀態(tài)；2002年和2014年為強脫鉤狀態(tài)，是低耗能高產(chǎn)出的優(yōu)勢情形，生產(chǎn)技術的發(fā)展，以及關閉高耗能企業(yè)的措施得到顯著成效；其余年份則是弱脫鉤狀態(tài)，2015年脫鉤彈性值是0.009 7，反映了能源利用效率有所改善。

四、 定量分析

本部分采用向量自回歸模型對京津冀地區(qū)經(jīng)濟增長、能源消費與碳排放三者關系進行系統(tǒng)性定量分析。

1. 單位根檢驗。用ADF檢驗對數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢驗，在5%顯著性水平下，lnGDP、lnE、lnC三個變量的二階差分形式，即DDlnGDP、DDlnE、DDlnC的檢驗值均小于臨界值，所以接受原假設，即不存在單位根，為平穩(wěn)序列。因此，京津冀地區(qū)lnGDP、lnE、lnC為二階單整序列。

2. 格蘭杰因果關系檢驗。格蘭杰因果關系檢驗可以用來檢驗某一個變量的所有滯后項是否對其他一個或幾個變量的當期值有影響。從檢驗結果可以看出，在10%的顯著性水平下，能源消費量與碳排放量不存在因果關系；經(jīng)濟增長與碳排放量之間存在著單向因果關系；碳排放與能源消費之間存在者單向因果關系，能源消費量的增加會引起碳排放的增加；能源消費是經(jīng)濟增長的Granger原因，說明能源消費的增加只能單向的對經(jīng)濟增長產(chǎn)生影響。

3. 向量自回歸模型滯后階數(shù)確定。向量自回歸模型是一種非結構化模型，表3中給出了0到3階向量自回歸模型中LR、FPE、AIC、SC、HQ的值，依據(jù)相應準則可以判定建立VAR（1）模型是比較合理的。

4. 擬合結果。使用1997年～2015年京津冀經(jīng)濟增長、能源消費與碳排放的相關數(shù)據(jù)，擬合得到向量自回歸模型為：

該模型三個方程的R2分別為0.998 257、0.983 964和0.991 769，F(xiàn)統(tǒng)計量分別為2 673.285、286.336 8和562.317 6，模型估計系數(shù)的t統(tǒng)計量在10%的顯著性水平下大部分顯著，模型擬合效果良好。

可以看出，京津冀地區(qū)經(jīng)濟增長與其前一期經(jīng)濟總量關系最為密切，與能源消費和碳排放呈正相關，且相關性較大。能源消費與其前一期能源消費相關性最大，即能源消費受產(chǎn)業(yè)結構影響深遠，與經(jīng)濟增長和碳排放均呈正相關，說明京津冀地區(qū)經(jīng)濟增長確實以能源消耗為主要推動力。碳排放與其前一期碳排放相關性最大，說明減排技術并未有突破性提升，而與經(jīng)濟增長呈正相關，與能源消費呈負相關，這說明京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)結構發(fā)生調(diào)整，節(jié)能措施實現(xiàn)了應有功效。

5. 脈沖響應和方差分解分析。為了進一步研究經(jīng)濟增長、能源消費與碳排放之間的動態(tài)關系，利用脈沖響應函數(shù)來考察他們之間相互沖擊的動態(tài)相應路徑。結果發(fā)現(xiàn)：

（1）當對京津冀地區(qū)的能源消費一個本期的新信息沖擊后，GDP表現(xiàn)正向逐步增加趨勢，且第十期達到最大值。方差分解結果說明能源消費對經(jīng)濟增長的貢獻始終是正向的，這種貢獻一直是緩慢上升的，在第十期達到最大。

當對能源消費一個本期新信息沖擊后，碳排放呈現(xiàn)正向增加，在第七期達到最大。從方差分解的結果看，變化趨勢基本同GDP一致，能源消費對碳排放的貢獻是一個上升的過程。

（2）當對京津冀地區(qū)GDP一個本期新信息沖擊后，能源消費的變化不明顯，從第五期開始呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。從方差分解的結果看，經(jīng)濟增長對能源消費的貢獻從第一期開始逐漸下降，但總體貢獻始終保持正向。

當對GDP一個本期新信息沖擊后，碳排放的先是緩慢增加，第六期達到峰值，第七期有所下降，隨后保持不變，且一直為正向影響。從方差分解圖來看，經(jīng)濟增長對能源消費的貢獻第一期到第三期逐漸增大，第三期達到最大值后，開始緩慢下降，但始終是正向影響。

五、 結論

京津冀地區(qū)是中國北方經(jīng)濟的重要核心區(qū)域，經(jīng)濟發(fā)展總量較大，但人均地區(qū)生產(chǎn)總值較低，尤以河北最為突出，經(jīng)濟發(fā)展的整體水平有待進一步提高。京津冀能源消費結構是以煤炭為主的典型區(qū)域，河北能源消費量約占京津冀地區(qū)整體的70%，能源消費強度明顯高于北京和天津同期水平。在1997年～2015年間，京津冀地區(qū)省域碳排放量存在很大差異，河北占比最大，減排工作的有效實施迫在眉睫。

京津冀地區(qū)的減排脫鉤狀態(tài)并不固定，總體上碳排放量的增長率大于能源消費的增長率，結果不理想。節(jié)能脫鉤彈性以弱脫鉤為主，說明能源消費量和經(jīng)濟增長都處于增加的狀態(tài)，但是能源消費的增長小于經(jīng)濟增長，與最佳狀態(tài)具有一定的發(fā)展空間。

格蘭杰因果檢驗可以發(fā)現(xiàn)京津冀地區(qū)能源消費量的增加會引起碳排放量的增加，又能對經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生影響。通過建立向量自回歸模型可以看出，京津冀地區(qū)經(jīng)濟增長、能源消費、碳排放分別與其前一期相關性最大，經(jīng)濟增長確實以能源消耗為主要推動力，能源消費受產(chǎn)業(yè)結構影響深遠，隨著節(jié)能措施的實施，京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)結構已經(jīng)發(fā)生調(diào)整，但是減排技術并未有突破性提升，碳排放對經(jīng)濟增長和能源消費的依存性依然較大。

參考文獻：

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基金項目：國家社科基金重大項目（項目號：11&ZD157）。

作者簡介：程海森（1983-），男，漢族，山西省應縣人，中國人民大學經(jīng)濟學博士，中國光大集團戰(zhàn)略計劃部、中國社科院金融研究所博士后研究員，研究方向為經(jīng)濟統(tǒng)計、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟；馬婧（1994-），女，漢族，河北省唐山市人，蘭州財經(jīng)大學工商管理學院碩士生，研究方向為經(jīng)濟統(tǒng)計、競爭力評價、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟；樊昕曄（1994-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市人，西南財經(jīng)大學統(tǒng)計學院本科生，研究方向為經(jīng)濟統(tǒng)計。

收稿日期：2017-09-11。endprint