湖南省能源消耗的碳足跡及其影響因素分析

周翠煙

摘 要 近年來，湖南省的環(huán)境污染形勢嚴(yán)峻，基于能源消耗碳足跡的衡量指標(biāo)，計(jì)算出湖南省的能源消耗的碳足跡，然后進(jìn)一步采用STIRPAT模型，對影響湖南省能源消耗的碳足跡的因素進(jìn)行定量分析，并驗(yàn)證是否存在環(huán)境庫茲涅茨曲線。結(jié)果表明：首先，湖南省能源消耗結(jié)構(gòu)一直變化不大，以原煤、石油為主，其中原煤在能源消耗中所占比重最大。其次，湖南省碳足跡呈上升趨勢。再次，湖南省人均GDP和能耗結(jié)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)碳足跡增長的主要因素，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對碳足跡的影響力也不容忽視。同時(shí)，回歸分析表明經(jīng)濟(jì)增長與碳足跡之間不存在環(huán)境庫茲涅茨曲線。

關(guān)鍵詞 能源消耗 碳足跡 STIRPAT模型

一、引言

近年來，學(xué)者們對氣候變暖的關(guān)注有增無減，而人為的二氧化碳的大量排放是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，其中占主導(dǎo)地位的就是能源消耗所排放的二氧化碳。湖南省作為中部地區(qū)的大省，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過程中承接了發(fā)達(dá)地區(qū)的一些高能耗、重污染的產(chǎn)業(yè)。近十年來，原煤消耗量占比居高不下，一直維持在65%左右，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)一直沒有明顯的改善。此外，原煤、洗精煤、焦炭的消耗量隨著湖南省經(jīng)濟(jì)總量的不斷擴(kuò)大而大幅度增加。這勢必導(dǎo)致二氧化碳排放量的大幅攀升?；诤鲜〉哪茉磾?shù)據(jù)，對湖南省的能源消耗碳足跡及其影響因素進(jìn)行研究，有利于湖南省更好地實(shí)現(xiàn)“碳減排”。

“碳足跡”的概念源自英國學(xué)者Weidema（2008）提出的“生態(tài)足跡”，“碳足跡”可以理解為人類在消費(fèi)或者生產(chǎn)一個(gè)完整周期中所產(chǎn)生的溫室氣體的量。[1]盧俊宇（2013）等人通過建立碳足跡計(jì)算模型對全國能源消耗的碳足跡區(qū)域差異進(jìn)行了分析。[2]徐蓓（2016）則對我國能源消耗的碳足跡空間分布情況進(jìn)行了分析。[3]黃雨生（2016）等人在碳足跡模型的基礎(chǔ)上還加入了碳承載力的計(jì)算，對中國大陸30個(gè)省份碳足跡的空間分布進(jìn)行了分析。[4]

在研究影響能源消耗的碳足跡的因素中，STIRPAT模型是應(yīng)用得比較多的模型。STIRPAT模型是在IPAT模型的基礎(chǔ)上演變而成的一種隨機(jī)模型，它克服了IPAT模型中單位彈性的假設(shè)。[5]現(xiàn)在有學(xué)者為了將該模型更好地應(yīng)用到碳足跡的研究中來，將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)兩個(gè)因素也加入到了STIRPAT模型中。[6]黃蕊等人（2016；2013）利用STIRPAT模型，定量分析江蘇省和重慶市能耗碳足跡的影響因素之間的關(guān)系，[7，8]楊紅娟等人（2016）則以云南省為例，[9]吳翠芳等人（2015）是基于對甘肅省的交通碳排放影響因素進(jìn)行了定量分析。[10]

對湖南省的能源消耗的碳足跡的研究文獻(xiàn)較少，趙先超等人（2016）對湖南省能源消費(fèi)碳足跡的空間差異與動(dòng)態(tài)演化進(jìn)行了分析，但沒有對其影響作進(jìn)一步分析。[11]吳獻(xiàn)金等人（2012）基于計(jì)量模型對湖南省各地市5年的能源消耗及其影響因素進(jìn)行了分析，強(qiáng)調(diào)湖南省在制定節(jié)能政策和能源戰(zhàn)略時(shí)空間效應(yīng)對能源消耗的作用，但忽略了重要的能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素。[12]

本文以湖南省為例，用碳足跡的研究方法對湖南省能源消耗的碳足跡的動(dòng)態(tài)變化過程進(jìn)行分析，同時(shí)基于加入了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)兩個(gè)因素的STIRPAT模型對影響其能源消耗的碳足跡的因素進(jìn)行了進(jìn)一步的定量分析。同時(shí)，驗(yàn)證湖南省的經(jīng)濟(jì)增長與碳足跡之間是否存在環(huán)境庫茲涅茨曲線，從而為制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)政策提供參考。

二、研究方法

（一）能源消耗碳排放量計(jì)算方法

在式（1）中，C為湖南省的能源消耗碳排放量，Ej為終端能源消耗量，j=1，2，...，8為8種主要終端能源：原煤、焦炭、洗精煤、柴油、原油、汽油、燃料油、液化石油氣。αj為第j類能源CO2的排放系數(shù)（每千克第j類能源CO2的排放量）；Nj為第j類能源的CO2排放因子（千焦/千克）；gj為第j類能源的平均低位發(fā)熱量（千焦/千克、千焦/立方米）。

（二）能源消耗碳足跡

按照“生態(tài)足跡”的定義，可將碳足跡定義為吸納人類活動(dòng)排放的二氧化碳而需要的生物性土地面積，以此衡量一個(gè)地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性。目前，接受度較高的是由CarbonTmst提出的計(jì)算方法。他所定義的碳足跡強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品是在整個(gè)過程中直接排放的溫室氣體量。本文依據(jù)他的觀點(diǎn)而提出的能源消耗的碳足跡公式如下：

在（2）式中，P為人口，F(xiàn)CL為碳排放量與林地面積轉(zhuǎn)換系數(shù)的比值，取6.49t/hm2（世界自然基金會），Cf為能源消耗碳足跡

（hm2/人）。

（三）能源消耗碳足跡產(chǎn)值（VCF）

能源消耗碳足跡產(chǎn)值的含義是每單位能源碳足跡所帶來的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通常用人均GDP值和能源消耗碳足跡的比來衡量，它可以一定程度上反映能源的利用是否高效。由其定義可知，當(dāng)能源消耗碳足跡產(chǎn)值越小時(shí)，則說明能源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也小，反之亦然。如果出現(xiàn)能源消耗碳足跡產(chǎn)值很低的情況，說明該地區(qū)的能源效率是有待提高的。

（四）STIRPAT模型

STIRPAT模型是基于IPAT模型提出來的，它是一種擬合回歸模型，可以利用最小二乘法對湖南省能源消耗的碳足跡的影響因素進(jìn)行分析，本文采取的STIRPAT模型不僅包含IPAT模型的人口、人均財(cái)富量和技術(shù)這三個(gè)變量，還將能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也納入了該模型中，使之能提出更有效的政策建議，STIRPAT模型的表達(dá)式如下：

STIRPAT模型的表達(dá)式可視作IPAT一般形式，其中，I表示人類活動(dòng)對環(huán)境造成的影響，P表示人口，A表示人均財(cái)富量，T表示技術(shù)，a，b，c，d為待估參數(shù)，e為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)，在IPAT模型中，a=b=c=d=e=1。STIRPAT模型為多變量的非線性模型，非線性模型在軟件對其進(jìn)行處理時(shí)需要先對數(shù)化處理，由（3）式可得線性化的STIRPAT模型：

（4）式中l(wèi)nI是因變量，lnP、lnA、lnT是自變量，lne是誤差項(xiàng)，lna是常數(shù)項(xiàng)，經(jīng)過處理后的模型是多元線性模型。按照彈性系數(shù)的概念，當(dāng)P、A、T每發(fā)生1%的變化時(shí)，分別引起I發(fā)生b%、c%、d%的變化。結(jié)合湖南省的識記情況，本文將能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為因變量加入到模型中，拓展的模型如下：endprint

在（5）式中，S表示能源結(jié)構(gòu)，F(xiàn)表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。為了考察湖南省是否存在環(huán)境庫茲涅茨倒“U”型曲線，本文將（5）式調(diào)整為：

（6）式為本文最終采用的模型。其中，I在這里表示能源消耗碳足跡；P用人口總量表示；A用人均GDP表示；T取單位能源創(chuàng)造的GDP，即能源強(qiáng)度；S取第二產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所占比重；F表示取煤炭占一次能源消耗的比重。

對式（6）中的lnA求一階偏導(dǎo)可得到富裕程度對環(huán)境的彈性系數(shù)EEa：

由于EE為富裕度對環(huán)境的彈性系數(shù)，所以當(dāng)c2為負(fù)數(shù)時(shí)，則表示存在倒“U”形的環(huán)境庫茲涅茨曲線。

三、實(shí)證結(jié)果及分析

本文實(shí)證分析的數(shù)據(jù)來源于湖南省2005～2014年的《湖南省統(tǒng)計(jì)年鑒》，GDP以1996年為準(zhǔn)換算為可比價(jià)。

（一）能源消耗碳足跡及碳足跡產(chǎn)值計(jì)算結(jié)果分析

湖南省能源數(shù)據(jù)以及各因變量的數(shù)據(jù)經(jīng)過單位換算，計(jì)算得到表1。

由統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可知從2005年到2014年，隨著湖南省經(jīng)濟(jì)總量的迅速增加，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展源泉之一的能源消耗總量也由42558577噸上升到61118203噸，其中原煤消耗量占比遙遙領(lǐng)先，常年高達(dá)65%左右。其次，就是焦炭和原油的消耗量，焦炭消耗量也是常年占比11%左右，而原油消耗量的占比由13.3%降到11.4%。由此可知，湖南省能源消費(fèi)總量在增加，但能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)不大。

由表1可以看出，湖南省能源消耗碳足跡經(jīng)歷了先增后減的過程，由2005年的9.74hm2/人持續(xù)上升到2011年的14.41hm2/人后，2012年開始逐漸降低，到2014年湖南省能源消耗碳足跡為12.96hm2/人。2011年之所以會成為能源消耗的碳足跡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這與進(jìn)入節(jié)能減排的“十二五”時(shí)期密不可分，在國家部署和發(fā)布的節(jié)能減排任務(wù)下，“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”成為湖南省節(jié)能減排的重要工作方向?！逗鲜　笆濉惫?jié)能減排綜合性工作方案》中明確提出到2015年，全省每萬元GDP能耗要降到0.983噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比2010年的1.17噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降16%，同時(shí)在整個(gè)“十二五”期間，湖南省要實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源3100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的目標(biāo)。2011年后，湖南省能源消耗的碳足跡的降低表明“十二五”節(jié)能減排的工作方案取得了一定成效。

由計(jì)算出的能源消耗碳足跡和湖南省每年的總產(chǎn)值可得能源消耗碳足跡產(chǎn)值（VCF），湖南省能源消耗碳足跡產(chǎn)值由2005年的987元上升到2014年的2872元，基本呈直線上升，年均增長率為12.7%。2008年能源消耗碳足跡產(chǎn)值相對于2007年增長率為20.3%，2013年能源消耗碳足跡產(chǎn)值相對于2012年增長率為17.8%，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于年均增長率。但能源消耗碳足跡產(chǎn)值增長速度小于GDP增長速度，這意味著能源利用率有了一定提高，但仍然還有繼續(xù)提高的空間。

（二）基于STIRPAT模型的能源消耗碳足跡影響因素分析

從式（8）可以得到湖南省的人口對能源消耗碳足跡影響為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

由表2可知人口數(shù)量的系數(shù)為正，說明隨著人口數(shù)量的增加，能源消耗的碳足跡是增加的，控制人口增長對減少碳排放有一定的作用。人均GDP的系數(shù)表明經(jīng)濟(jì)增長對能源消耗碳足跡產(chǎn)生正向影響。這說明隨著經(jīng)濟(jì)的增長，能源消耗碳足跡也將進(jìn)一步增加，經(jīng)濟(jì)總量的增長使得政府企業(yè)增加了減排的支出，該系數(shù)略小于技術(shù)的系數(shù)。可見，想要降低湖南省的能源消耗碳足跡，一定的經(jīng)濟(jì)投入必不可少。技術(shù)的系數(shù)為負(fù)，表明技術(shù)與能源消耗碳足跡成負(fù)相關(guān)，即技術(shù)進(jìn)步有助于能源消耗碳足跡的減少，技術(shù)進(jìn)步能有效提高能源的利用率，減少碳排放。技術(shù)進(jìn)步的系數(shù)是最大的，可見要降低能源消耗的碳足跡就要特別重視技術(shù)進(jìn)步。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)為正，表明第二產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的比重越大，能源消耗碳足跡越多，這與事實(shí)相符。第二產(chǎn)業(yè)主要是工業(yè)制造業(yè)，當(dāng)?shù)诙a(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟(jì)的比重每增加1%，能源消耗碳足跡則會增加0.57%。能源結(jié)構(gòu)的系數(shù)也為正，表明煤炭占一次能源的比重越大，能源消耗碳足跡越大，煤炭占一次能源的比重每增加1%，則能源消耗碳足跡增加0.87%?？梢娔茉唇Y(jié)構(gòu)對能源消耗碳足跡的影響較大。

此外還可以看到（lnA）2的系數(shù)為正，說明湖南省不存在環(huán)境庫茲涅茨曲線，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消耗碳足跡不存在倒“U”形曲線關(guān)系。

四、政策建議

針對上面的分析所得出的結(jié)論，本文提出四個(gè)方面的建議：

（一）建立和完善碳市場機(jī)制

在碳市場建設(shè)初期，保證將規(guī)模以上企業(yè)納入體系中，并加強(qiáng)碳資產(chǎn)管理能力。同時(shí)，為了保障碳市場價(jià)格機(jī)制的正常運(yùn)行，初期碳市場配額分配適量，防止價(jià)格走低，從而失去碳價(jià)格引導(dǎo)企業(yè)節(jié)能減排的作用；其次，豐富投資主體，控排企業(yè)不局限于高排放行業(yè)，讓銀行、證券、基金等專業(yè)的金融機(jī)構(gòu)也參與進(jìn)來，從而增加市場資金流動(dòng)性，以促進(jìn)減排企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，起到激勵(lì)市場主體減排的作用。

此外，為了保障碳市場充分發(fā)揮競爭作用，先建立信息管理制度，充分披露信息。完善碳市場配額分配、交易、排放數(shù)據(jù)等信息管理制度體系。對交易機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)資源整合，保障交易產(chǎn)品和資金自由流動(dòng)。

（二）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

在中國整體經(jīng)濟(jì)增速放緩的背景下，湖南省應(yīng)加快經(jīng)濟(jì)增長方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變的速度，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。同時(shí)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，開發(fā)博大精深的湖湘文化，以成為第三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的新增長點(diǎn)。促進(jìn)第二產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，由資源密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變。

同時(shí)，在引進(jìn)外商投資時(shí)，不應(yīng)降低環(huán)保要求的門檻，而應(yīng)采取別的方式創(chuàng)造良好的投資環(huán)境以吸引外資。

（三）改善能源結(jié)構(gòu)

降低對煤炭的依賴性，首先就得加大對新能源的開發(fā)投入力度。其次，可以充分利用長株潭發(fā)展經(jīng)濟(jì)一體化的優(yōu)勢推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模化經(jīng)營，如風(fēng)能，從而實(shí)現(xiàn)化石能源向可再生能源的轉(zhuǎn)變。endprint

（四）促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步

建立政府、高校、企業(yè)三方合作的模式，政府引導(dǎo)高校實(shí)施重點(diǎn)科技專項(xiàng)，企業(yè)提供實(shí)踐指導(dǎo)，攻克一批能真正應(yīng)用到實(shí)踐中的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成果的高效轉(zhuǎn)化。

此外，政府應(yīng)大力支持以高效節(jié)能產(chǎn)品為主的企業(yè)，孵化一批致力于研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造為一體，具有國際競爭力的環(huán)保企業(yè)。與此同時(shí)，健全知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)體系，給企業(yè)創(chuàng)新提供良好的法律政策環(huán)境。最后，政府可以建立重大節(jié)能技術(shù)示范基地，推廣相應(yīng)技術(shù)，同時(shí)給中小企業(yè)提供技術(shù)和援助。

（作者單位為湖南師范大學(xué)商學(xué)院）

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