中國(guó)碳生產(chǎn)率與能源效率實(shí)證研究

汪 行 范中啟

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083)

中國(guó)碳生產(chǎn)率與能源效率實(shí)證研究

汪 行 范中啟

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院，北京市海淀區(qū)，100083)

提高碳生產(chǎn)率問(wèn)題已成為我國(guó)“十三五”時(shí)期低碳政策關(guān)注點(diǎn)，而能源效率的提高有助于碳生產(chǎn)率的提高?；赩AR模型對(duì)碳生產(chǎn)率與能源效率之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系展開研究，結(jié)果表明：從長(zhǎng)期來(lái)看，碳生產(chǎn)率與能源效率之間的變動(dòng)呈現(xiàn)正向關(guān)系且二者之間存在長(zhǎng)期穩(wěn)定的協(xié)整關(guān)系，能源效率對(duì)碳生產(chǎn)率有較強(qiáng)的促進(jìn)作用且影響效果顯著。研究結(jié)果對(duì)制定科學(xué)的能源政策和碳減排政策提供了借鑒和參考。

碳生產(chǎn)率 能源效率 協(xié)整檢驗(yàn) 脈沖響應(yīng)分析 方差分解

AbstractChina's efforts to improve carbon productivity have become the focus of low-carbon policy during "13th Five-year Plan" period, and the improvement of energy efficiency contributes to the improvement of carbon productivity. Based on VAR model, the dynamic relationship between carbon productivity and energy efficiency was studied. The results showed that there was a positive relationship between the change of carbon productivity and energy efficiency in the long-term run, and there was a long-term stable correlation between these two. Energy efficiency had significantly strong effect on carbon productivity. The research results provide reference for the formulation of scientific energy policy and carbon emission reduction policy.

Keywordscarbon productivity, energy efficiency, correlation test, impulse response analysis, variance decomposition

1 引言

隨著全球氣候變暖、能源短缺等問(wèn)題的加劇，如何減少以CO2為主的溫室氣體的排放、提高能源效率受到了大家的廣泛關(guān)注。麥肯錫咨詢公司研究表明，中國(guó)應(yīng)以提高能源效率和碳生產(chǎn)率作為核心，減少碳排放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)逐步脫鉤。因此，如何處理好中國(guó)碳生產(chǎn)率與能源效率之間的互動(dòng)關(guān)系就顯得格外重要，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳減排具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。

提高碳生產(chǎn)率是控制溫室氣體排放、提高能源效率、穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的根本手段，碳生產(chǎn)率也逐漸成為發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo)。近年來(lái)，學(xué)術(shù)界從三個(gè)方面就碳生產(chǎn)率影響因素進(jìn)行了分析。一是采用面板數(shù)據(jù)模型展開的實(shí)證分析。彭文強(qiáng)等(2012)運(yùn)用東、中、西部面板數(shù)據(jù)模型發(fā)現(xiàn)，東、中、西三個(gè)地區(qū)碳生產(chǎn)率呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)；張成等(2013)采用面板數(shù)據(jù)模型，對(duì)1995-2011年中國(guó)30個(gè)省市的人均GDP與碳生產(chǎn)率的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸。二是采用指數(shù)分解法進(jìn)行考察。Beinhocker等(2008)采用Divisia指數(shù)分解對(duì)碳生產(chǎn)率與碳強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)；路正南等(2015)運(yùn)用Laspeyres分解方法研究了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與碳生產(chǎn)率之間的關(guān)系；范曉莉(2015)則采用向量自回歸模型對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳生產(chǎn)率之間的關(guān)系展開研究。三是采用DEA模型開展的實(shí)證研究。曹珂等(2014)采用DEA的方法研究了碳排放變動(dòng)的驅(qū)動(dòng)因素；張巍鈺(2014)基于中國(guó)各省市2004-2012年的面板數(shù)據(jù)，采用DEA-Malmquist的方法分析了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)區(qū)域碳生產(chǎn)率的影響。

綜上所述，學(xué)術(shù)界對(duì)碳生產(chǎn)率與能源效率之間關(guān)系的研究，在研究方法上，以計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法為主，從靜態(tài)角度反映二者之間的關(guān)系，鮮有研究涉及二者的短期及長(zhǎng)期關(guān)系分析；在研究?jī)?nèi)容上，以協(xié)整分析和格蘭杰因果檢驗(yàn)為主。文獻(xiàn)中關(guān)于我國(guó)碳生產(chǎn)率與能源效率長(zhǎng)期均衡關(guān)系的實(shí)證研究還很少，本文將對(duì)此進(jìn)行研究，探究碳生產(chǎn)率和能源效率之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制。本文在借鑒國(guó)內(nèi)外最新研究成果的基礎(chǔ)上，選擇1953-2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，研究中國(guó)碳生產(chǎn)率與能源效率之間的短期動(dòng)態(tài)和長(zhǎng)期均衡關(guān)系；并進(jìn)一步對(duì)模型結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，研究提高碳生產(chǎn)率和能源效率的對(duì)策，為實(shí)現(xiàn)2020年碳減排目標(biāo)提供合理的依據(jù)。

2 實(shí)證分析

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

碳生產(chǎn)率(CP)的概念是由Kaya和Yokobori在1993年提出的，即經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出與碳排放量之間的比值。由于統(tǒng)計(jì)年鑒沒(méi)有給出碳排放的數(shù)據(jù)，所以不同學(xué)者采用各種方法進(jìn)行估算。本研究得到的碳排放量為化石燃料消費(fèi)量乘以相應(yīng)的碳排放系數(shù)。由于一次能源消費(fèi)中水電、風(fēng)電、核電所占的比例較小，對(duì)計(jì)算結(jié)果可以忽略不計(jì)，因此本文不將水電、核電、風(fēng)電計(jì)入碳排放量，其中能源碳排放系數(shù)的取值借鑒了國(guó)內(nèi)多篇文獻(xiàn)的研究，采用多個(gè)結(jié)構(gòu)測(cè)算的平均值來(lái)計(jì)算碳排放量，具體計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 各類能源的碳排放系數(shù)

能源效率(EF)，即經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出與能源消費(fèi)量之間的比值。

本文選取的樣本區(qū)間為1953-2014年。為了減少序列的波動(dòng)性且克服數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的異方差問(wèn)題，本文在實(shí)證分析前對(duì)碳生產(chǎn)率和能源效率分別做對(duì)數(shù)變換，記為L(zhǎng)NCP和LNEF，其時(shí)序趨勢(shì)見圖1。由圖1可以看出LNCP和LNEF變動(dòng)方向一致且具有相同的增長(zhǎng)趨勢(shì)，即為不平穩(wěn)的序列。對(duì)碳生產(chǎn)率和能源效率分別做差分處理，記為DLNCP和DLNEF，其趨勢(shì)見圖2。由圖2可以看出DLNCP和DLNEF是平穩(wěn)的。

圖1 LNCP和LNEF的時(shí)序圖

圖2 DLNCP和DLNEF的一階差分圖

2.2 序列平穩(wěn)性檢驗(yàn)

為了保證VAR模型的有效性和合理性，首先采用ADF方法對(duì)LNCP和LNEF的平穩(wěn)性進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 序列的ADF單位根檢驗(yàn)

由表2可知，LNCP、LNEF經(jīng)過(guò)差分后均在5%的顯著性水平上達(dá)到平穩(wěn)且LNCP-I(1)、LNEF-I(1)。

2.3 協(xié)整檢驗(yàn)

由單位根檢驗(yàn)結(jié)果可知，碳生產(chǎn)率與能源效率兩變量原時(shí)間序列不平穩(wěn)，因此不能直接按照傳統(tǒng)的回歸模型來(lái)分析兩個(gè)變量之間的關(guān)系。但LNCP、LNEF均為I(1)的過(guò)程，可以進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。

首先對(duì)序列LNCP和LNEF進(jìn)行OLS回歸，輸出結(jié)果如式(1)：

LNEFt=-0.5275(-31.4003)+0.9416LNCPt(107.1971)+εt

(1)

adj.R2=0.9947S.E.=0.0313F=11491.22DW=0.0493

由協(xié)整回歸可知，變量都顯著，調(diào)整后的R2為0.9947，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)值為11491.22，表明模型擬合度較高且具有很好的解釋力。由于DW值僅為0.0493，表明殘差序列存在自相關(guān)。因此需進(jìn)一步對(duì)殘差進(jìn)行檢驗(yàn)，由LM檢驗(yàn)結(jié)果可知，殘差序列存在自相關(guān)。因此考慮在模型中加入滯后項(xiàng)得到式(2)：

LNEFt=-0.0308(-2.0586)+0.9630LNCPt(101.1534) +0.9480LNEFt-1(34.3788)-0.9146LNCPt-1(-37.5155)+εt

(2)

adj.R2=0.9998S.E.=0.0060F=103118.9DW=1.7078

對(duì)式(2)的εt進(jìn)行ADF檢驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 殘差序列的ADF單位根檢驗(yàn)

由表3可知，能源效率與碳生產(chǎn)率之間存在協(xié)整關(guān)系，表明本文構(gòu)建的碳生產(chǎn)率與能源效率的回歸模型是有效的，能源效率短期會(huì)導(dǎo)致碳生產(chǎn)率暫時(shí)偏離平衡位置，但長(zhǎng)期能源效率會(huì)使碳生產(chǎn)率趨于平衡位置，有利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

LNEF=0.9308LNCP+εt

(3)

由式(3)可知，能源效率對(duì)碳生產(chǎn)率具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用(彈性系數(shù)為0.9308)。變量LNCP和LNEF之間存在協(xié)整關(guān)系且協(xié)整向量為(1，-0.9308)。

2.4 脈沖響應(yīng)分析

為了進(jìn)一步分析能源效率與碳生產(chǎn)率之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，利用Cholesky分解法對(duì)能源效率與碳生產(chǎn)率進(jìn)行脈沖響應(yīng)函數(shù)分析，結(jié)果見圖3、圖4、圖5和圖6。

圖3 碳生產(chǎn)率對(duì)自身單位沖擊的響應(yīng)曲線

圖4 能源效率對(duì)碳生產(chǎn)率單位沖擊的響應(yīng)曲線

從圖3、圖4、圖5和圖6的脈沖響應(yīng)函數(shù)曲線可見，當(dāng)碳生產(chǎn)率對(duì)自身單位發(fā)生正向沖擊之后，碳生產(chǎn)率首先受到正向波動(dòng)，為0.005。第2期之后這種影響持續(xù)增強(qiáng)，第3期到第12期出現(xiàn)了碳生產(chǎn)率的快速增長(zhǎng)，到第13期之后這種正向波動(dòng)仍在持續(xù)但增速緩慢，在第20期達(dá)到正向影響最大值，為0.081?？傮w來(lái)看，在短期內(nèi)碳生產(chǎn)率能夠較快影響自身的波動(dòng)；長(zhǎng)期來(lái)看，碳生產(chǎn)率對(duì)自身的影響是正向的，且具有較長(zhǎng)的持續(xù)效應(yīng)。當(dāng)在本期給能源效率一個(gè)正的沖擊，碳生產(chǎn)率在當(dāng)期就受到影響，為0.070，碳生產(chǎn)率一直處于正向波動(dòng)，在短期內(nèi)碳生產(chǎn)率呈快速上升趨勢(shì)，在第4期達(dá)到最高峰值，為0.130，之后碳生產(chǎn)率處于下降的正向波動(dòng)。長(zhǎng)期來(lái)看，提高能源效率有助于碳生產(chǎn)率的提高。當(dāng)在本期給碳生產(chǎn)率一個(gè)正的沖擊，能源效率在當(dāng)期沒(méi)有受到影響，從第2期開始，能源效率開始提高且這種影響持續(xù)增強(qiáng)，并在第20期達(dá)到峰值，為0.073?？傮w來(lái)看，碳生產(chǎn)率波動(dòng)在短期內(nèi)能較快地影響能源效率，即當(dāng)期碳生產(chǎn)率提高對(duì)能源效率影響的正向效應(yīng)明顯，在第20期達(dá)到最大值。當(dāng)能源效率對(duì)自身單位發(fā)生正向沖擊之后，能源效率在當(dāng)期就受到影響，為0.067，之后逐漸上升，該影響在第4期達(dá)到最大值0.127，之后影響程度逐漸下降?？傊?，能源效率對(duì)自身影響是正向的且呈現(xiàn)一定的波動(dòng)性。

圖5 碳生產(chǎn)率對(duì)能源效率單位沖擊的響應(yīng)曲線

圖6 能源效率對(duì)自身單位沖擊的響應(yīng)曲線

2.5 方差分解分析

為了進(jìn)一步準(zhǔn)確解釋碳生產(chǎn)率與能源效率的相互作用過(guò)程與作用程度，利用Cholesky分解法對(duì)碳生產(chǎn)率與能源效率進(jìn)行動(dòng)態(tài)方差分解，結(jié)果如表4所示。

在碳生產(chǎn)率的方差分解過(guò)程中，由于自身使其貢獻(xiàn)率在第1期達(dá)到100%，由于能源效率的作用，碳生產(chǎn)率在各滯后期的方差解釋率呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，直至滯后15期的方差解釋率仍維持在86.40%，可知影響碳生產(chǎn)率最大的因素仍然是其本身。在能源效率的方差分解過(guò)程中，碳生產(chǎn)率對(duì)能源效率起到了極大的推動(dòng)作用，其貢獻(xiàn)率從第1期的0增加到第15期的15%以上，但影響幅度在逐漸變緩。能源效率對(duì)于自身作用的貢獻(xiàn)率由第1期的100%下降到最后1期的84%以下，下降速度也逐漸緩慢，即逐漸趨于平穩(wěn)的態(tài)勢(shì)。

表4 碳生產(chǎn)率與能源效率的方差分解表

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

(1)由協(xié)整檢驗(yàn)表明，從長(zhǎng)期來(lái)看，碳生產(chǎn)率與能源效率之間存在一種長(zhǎng)期的協(xié)整關(guān)系且協(xié)整向量為(1，-0.9308)，能源效率對(duì)碳生產(chǎn)率的長(zhǎng)期彈性為0.9308。

(2)由脈沖響應(yīng)函數(shù)可以看出，能源效率對(duì)碳生產(chǎn)率的影響在第1期就受到正向的波動(dòng)，之后迅速上升，到第4期達(dá)到最大，而后又迅速下降；碳生產(chǎn)率對(duì)能源效率的波動(dòng)在當(dāng)期沒(méi)有受到影響，從第2期開始，能源效率開始提高且這種影響持續(xù)增強(qiáng)，并在第20期達(dá)到峰值。因此，政府應(yīng)該處理好能源效率與碳生產(chǎn)率之間的關(guān)系，提高能源效率和碳生產(chǎn)率對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型具有理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

(3)由方差分解的結(jié)果可以看到，在碳生產(chǎn)率方差分解過(guò)程中，由于自身作用使其貢獻(xiàn)率在第1期達(dá)到100%，由于能源效率的影響，碳生產(chǎn)率自身的貢獻(xiàn)率呈下降趨勢(shì)，到第15期時(shí)下降為86.40%。在能源效率的方差分解過(guò)程中，碳生產(chǎn)率對(duì)能源效率起到了極大的推動(dòng)作用，其貢獻(xiàn)率在第15期達(dá)到15%以上，但影響幅度在逐漸變緩。因此，國(guó)家在制定能源政策時(shí)應(yīng)加大新能源技術(shù)方面的投資，不斷提高能源使用效率，實(shí)現(xiàn)碳減排的目標(biāo)。

3.2 建議

(1)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)為主攻方向。能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)碳減排具有重要意義，政府部門應(yīng)逐步降低經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)化石能源的依賴，推動(dòng)清潔能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，適當(dāng)調(diào)整對(duì)清潔發(fā)展機(jī)制等環(huán)保類型項(xiàng)目的審批策略，從“粗放型鼓勵(lì)”向需要扶植且效益低的節(jié)能項(xiàng)目?jī)A斜，同時(shí)應(yīng)增加水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能等的使用，進(jìn)而提高碳生產(chǎn)率。

(2)能源效率的提高有助于碳生產(chǎn)率的提高。短期內(nèi)我國(guó)多煤、少油、貧氣的能源結(jié)構(gòu)很難改變，而碳排放主要是由能源過(guò)度消耗引起的。隨著能源效率的提高，會(huì)逐漸減少碳排放，從而促進(jìn)碳生產(chǎn)率的提高；碳生產(chǎn)率的提高，說(shuō)明我國(guó)低碳技術(shù)進(jìn)步與管理水平的提高，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)能源效率的提高。因此，要從根本上提高碳生產(chǎn)率，需調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和發(fā)展低碳技術(shù)。

(3)大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。為了有效解決氣候變暖等問(wèn)題，政府部門應(yīng)出臺(tái)相關(guān)的節(jié)能政策，加大對(duì)能源技術(shù)研發(fā)的投資力度和資金支持，同時(shí)鼓勵(lì)企業(yè)引進(jìn)吸收先進(jìn)的能源技術(shù)，促進(jìn)節(jié)能技術(shù)和新能源技術(shù)的開發(fā)利用，降低能源消耗。

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(責(zé)任編輯 宋瀟瀟)

EmpiricalresearchonChina'scarbonproductivityandenergyefficiency

Wang Xing, Fan Zhongqi

(School of Management, China University of Mining & Technology, Beijing, Haidian, Beijing 100083, China)

TD-9

A

汪行，范中啟. 中國(guó)碳生產(chǎn)率與能源效率實(shí)證研究[J].中國(guó)煤炭，2017，43(9):10-14. Wang Xing, Fan Zhongqi. Empirical research on China's carbon productivity and energy efficiency [J].China Coal，2017，43(9):10-14.

汪行(1989-)，男，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院博士研究生。主要研究方向：能源經(jīng)濟(jì)、計(jì)量經(jīng)濟(jì)。