能源碳排放與經(jīng)濟增長
——基于陜西省的實證檢驗

閆樹熙，郭利鋒，溫志鵬

(1.榆林學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院， 陜西 榆林 719000;2.中部戰(zhàn)區(qū)空軍保障部機場營房處， 北京 100005)

能源碳排放不但涉及環(huán)境，而且涉及經(jīng)濟。世界各國經(jīng)濟不斷增長和發(fā)展，能源消費量連續(xù)攀升，致使碳排放量大幅增加，從而引發(fā)溫室效應(yīng)已成為全球最為關(guān)注的問題之一[1]。伴隨著經(jīng)濟的快速增長，我國能源消費和能源碳排放量一直并將長期處于增長的狀態(tài)[2]。科學(xué)地研究和界定能源消費、碳排放與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系不僅對控制和改善溫室效應(yīng)具有深遠意義，而且對進一步提高能源利用效率、促進經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展也有著重要的現(xiàn)實意義。韓智勇等[3]基于我國22年的能源消費與GDP時序數(shù)據(jù)，利用協(xié)整分析和格蘭杰因果關(guān)系檢驗方法，研究兩者間的數(shù)量關(guān)系，得出它們的格蘭杰因果關(guān)系是雙向的，但兩者之間并沒有協(xié)整關(guān)系。李賢明等[4]基于1978—2006年我國碳排放量與GDP的時序數(shù)據(jù)，采用線性分析和因子分析方法，研究兩者間的關(guān)系，結(jié)果表明：中國的GDP增長使得碳排放量加劇。萬慶等[5]結(jié)合脫鉤關(guān)系的評價模型分析得出：湖北省能源消費、碳排放與GDP三個變量間呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)。宋德勇等[6]對中國碳排放波動狀況進行了多方面分析，得出影響中國碳排放不斷起伏的最重要因素是經(jīng)濟增長模式的差異，表明轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長模式是徹底減少我國碳排放的有效途徑。

陜西省是我國廣袤西北的東大門，能源資源富集，是國家重要的能源產(chǎn)業(yè)一體化大省。憑借豐富的能源資源優(yōu)勢，陜西省逐步形成了以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)和以火電為主的電源結(jié)構(gòu)以及以重型工業(yè)為主導(dǎo)的經(jīng)濟發(fā)展格局?！笆濉逼陂g陜西省社會經(jīng)濟發(fā)展邁入了歷史快車道，截至2015年，經(jīng)濟總量由落后省份躍升至全國第15位，但與此同時，能源碳排放逐步加重[7]。目前，梳理和查閱國內(nèi)文獻資源，定量研究陜西省社會經(jīng)濟發(fā)展進入最好歷史時期背景下能源碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系的文獻尚未可見，且作為我國西部欠發(fā)達省份，長期以來，陜西省的能源消費模式一直以碳為主線，煤炭資源對整個陜西的經(jīng)濟發(fā)展起著無法替代的作用?；谝陨纤?本文定量分析和檢驗陜西省能源碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系，厘清兩者間的最新動態(tài)運行特征，以期為陜西省促進區(qū)域社會平衡充分發(fā)展、實行節(jié)能減排和發(fā)展低碳經(jīng)濟提供一定的量化信息與參考依據(jù)。

1 能源碳排放的計算與數(shù)據(jù)預(yù)處理

為探究陜西省能源碳排放與經(jīng)濟增長的運行特點和數(shù)量關(guān)系，選取年度國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP，單位為億元)作為經(jīng)濟增長指標變量，數(shù)據(jù)見圖1)。能源碳排放量(CE)沒有直接數(shù)據(jù)，需要通過能源消費量(單位為萬t標準煤)加以計算。目前為止，并沒有測算碳排放量的統(tǒng)一標準，在此采用業(yè)界慣用的公式進行計算：

能源碳排放量=含碳能源消費量×碳排放系數(shù)

(1)

式中含碳能源主要指煤炭、石油和天然氣，各含碳能源的碳排放系數(shù)由于不同國家和相關(guān)部門采用的標準不同而略有差異。本研究選取國家發(fā)展和改革委員會能源研究所制定的能源碳排放系數(shù)進行計算，煤炭、石油和天然氣的碳排放系數(shù)分別采用0.747 6、0.582 5和0.443 5。根據(jù)陜西省統(tǒng)計年鑒發(fā)布的煤炭、石油和天然氣年度消費量數(shù)據(jù)，再依據(jù)以上相應(yīng)的排放系數(shù)，代入式(1)即可算得陜西省1990—2015年期間的年度能源碳排放量(CE，見圖2)。

由圖1和圖2不難看出：1990—2015年陜西省國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP處于逐年增長的狀態(tài)，尤其“十二五”期間，經(jīng)濟增長迅速，能源碳排放量CE與GDP的變化趨勢一致且相似，保持長期增長趨勢，但能源碳排放的增長速度整體略低于經(jīng)濟增長速度。由變化趨勢可以初步判斷兩變量序列非平穩(wěn)序列且可能具有協(xié)整關(guān)系。為降低時序數(shù)據(jù)的異方差性，分別對GDP和CE時序數(shù)據(jù)取對數(shù)，對數(shù)運算后的數(shù)據(jù)序列分別記作LNGDP和LNCE，后面所有分析均基于LNGDP和LNCE序列。

圖1 陜西省1990—2015年GDP原始數(shù)據(jù)

圖2 陜西省1990—2015年能源碳排放量原始數(shù)據(jù)

采用ADF單位根檢驗方法對兩時序數(shù)據(jù)進行單位根檢驗，用Eviews統(tǒng)計軟件分析，結(jié)果如表1所示，其中Δ和Δ2表示對相應(yīng)的變量序列進行1階差分和2階差分。由表1可知：LNGDP和LNCE自身以及它們的1階差分序列的ADF檢驗值都大于各顯著性水平下的臨界值，結(jié)果為不平穩(wěn)序列，但它們的2階差分序列的ADF檢驗值均小于各顯著性水平下的臨界值，顯示2個序列已平穩(wěn)，故兩變量序列LNGDP和LNCE同屬于2階單整序列。

表1 ADF檢驗結(jié)果

檢驗變量ADF檢驗值1%臨界值5%臨界值10%臨界值結(jié)論LNGDP0.104 148-3.711 46-2.981 04-2.629 91不平穩(wěn)LNCE1.078 453-3.724 07-2.982 25-2.632 60不平穩(wěn)ΔLNGDP-2.374 574-3.711 46-2.981 04-2.629 91不平穩(wěn)ΔLNCE-2.144 220-3.724 07-2.982 25-2.632 60不平穩(wěn)Δ2LNGDP-4.608 078-3.724 07-2.982 25-2.632 60平穩(wěn)Δ2LNCE-4.113 320-3.724 07-2.982 25-2.632 60平穩(wěn)

2 能源碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系檢驗

2.1 協(xié)整關(guān)系檢驗

根據(jù)Engle和Granger提出的協(xié)整理論，若存在2個序列的某個線性組合處于穩(wěn)定狀態(tài)，則可以認為這2序列是協(xié)整的，序列間具有協(xié)整性的必要條件是兩個序列具有相同的單整階數(shù)。由前文單位根檢驗可知，LNCE與LNGDP兩個序列為2階單整序列，故可進一步檢驗其協(xié)整關(guān)系。2個變量間的協(xié)整關(guān)系檢驗一般采用E-G兩步法，以LNCE為被解釋變量、LNGDP為解釋變量進行最小二乘回歸估計，結(jié)果如表2所示。

表2 協(xié)整方程回歸估計結(jié)果

變量回歸系數(shù)標準差t統(tǒng)計量P值C4.943 9330.177 17127.904 800.000 0LNGDP0.391 4230.023 77916.461 030.000 0

根據(jù)表2寫出回歸估計方程：LNCE=4.943 933+0.391 423LNGDP+εt，擬合優(yōu)度檢驗系數(shù)R2=0.912 448，方程擬合效果好。F=270.965 7>F0.05(1,24)=4.26也通過顯著性檢驗，說明回歸方程具有較好的解釋意義。接下來對殘差序列εt進行ADF單位根檢驗，如果殘差為平穩(wěn)隨機序列，則可判斷LNCE與LNGDP兩序列間存在協(xié)整關(guān)系。

由檢驗結(jié)果表3可知：殘差序列εt的ADF檢驗統(tǒng)計量為-4.740 69，小于1%、5%和10%顯著性水平下對應(yīng)的臨界值，故殘差序列已平穩(wěn)，即可得出陜西省能源碳排放LNCE與經(jīng)濟增長LNGDP之間具有長期協(xié)整關(guān)系。進而，由協(xié)整方程的估計系數(shù)可以得出，當GDP每增加1億元時平均將會增加0.39萬t標準煤的碳排放量。

表3 殘差序列εt的單位根平穩(wěn)性檢驗

序列ADF檢驗值1%顯著水平5%顯著水平10%顯著水平結(jié)果εt-4.740 69-3.724 07-2.986 225-2.632 604平穩(wěn)

2.2 格蘭杰因果關(guān)系檢驗

Granger因果關(guān)系檢驗用于對變量間的因果關(guān)系進行檢驗，說明變量y在多大程度上能被變量x的過去值解釋。為進一步驗證和分析陜西省能源碳排放與經(jīng)濟增長之間的影響關(guān)系，進行格蘭杰因果關(guān)系檢驗。由于格蘭杰因果關(guān)系檢驗對滯后期數(shù)目選取較為敏感，選取不同的滯后期可能會帶來完全不同的結(jié)果。利用AIC準則選擇最佳滯后階數(shù)為2，檢驗結(jié)果見表4。

表4 格蘭杰因果關(guān)系檢驗

滯后階數(shù)原假設(shè)F值p值結(jié)論2LNCE不是LNGDP的格蘭杰原因1.1280.341接受原假設(shè)LNGDP不是LNCE的格蘭杰原因18.8960.000拒絕原假設(shè)

在5%顯著性水平下，由檢驗結(jié)果表4可知：對于第1個原假設(shè)，其F統(tǒng)計量為1.128，P值為0.341，大于5%的檢驗水平，故不能拒絕原假，認為LNCE不是LNGDP的格蘭杰原因；對于第2個原假設(shè)，其F統(tǒng)計量的值為18.896，p值為0.000，遠遠小于5%的檢驗水平，故拒絕原假設(shè)，認為LNGDP是LNCE的格蘭杰原因。綜上，檢驗得出陜西省經(jīng)濟增長是能源碳排放的格蘭杰原因，但能源碳排放不是經(jīng)濟增長的格蘭杰原因，兩者間存在由經(jīng)濟增長到能源碳排放的單向格蘭杰因果關(guān)系。

3 結(jié)論與啟示

3.1 結(jié)論

基于能源大省陜西省1990—2015年能源消費量數(shù)據(jù)，計算出能源碳排放量后，經(jīng)平穩(wěn)性檢驗，采用協(xié)整分析和格蘭杰因果關(guān)系檢驗等計量方法，就陜西省能源碳排放與經(jīng)濟增長關(guān)系進行檢驗分析，得出以下結(jié)論：① 陜西省的能源碳排放量和GDP原始時序數(shù)據(jù)都是非平穩(wěn)序列，兩變量序列經(jīng)過二階差分后平穩(wěn)，同屬2階單整序列。② 陜西省能源碳排量與經(jīng)濟增長之間存在長期均衡的協(xié)整關(guān)系，且長期來看，GDP每增加1億元時，平均將增加0.39萬t標準煤的能源碳排放量。③ 經(jīng)濟增長與能源碳排放之間存在由前者到后者的單向格蘭杰因果關(guān)系，陜西省的經(jīng)濟增長促使能源碳排放的不斷加劇。

3.2 啟示及建議

陜西省能源碳排放與經(jīng)濟增長之間存在協(xié)整關(guān)系和具有由經(jīng)濟增長到能源碳排放的單向格蘭杰因果關(guān)系說明：陜西省“十二五”期間經(jīng)濟的快速增長，提高了對本省煤炭、石油和天然氣等優(yōu)勢傳統(tǒng)能源資源的開采開發(fā)和轉(zhuǎn)化利用，也逐步加劇了對上述能源的生產(chǎn)與供應(yīng)需求，致使能源消費結(jié)構(gòu)還以碳為主體，亦即經(jīng)濟的快速增長，伴隨帶來的是能源碳排放的加劇和生態(tài)環(huán)境的逐步惡化，陜西省尚未形成綠色潔凈的能源消費體系和多元協(xié)調(diào)的發(fā)展機制。為促進陜西省區(qū)域社會經(jīng)濟的平衡充分發(fā)展和實現(xiàn)追趕超越發(fā)展目標，“十三五”期間，陜西省實行節(jié)能減排和發(fā)展低碳經(jīng)濟勢在必行，為此給出如下啟示建議：① 采取綠色協(xié)調(diào)和轉(zhuǎn)型發(fā)展的科學(xué)理念，充分利用自身的資源優(yōu)勢，下大力氣調(diào)整和優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，比如，可利用本省不同區(qū)域的自然地理條件，在陜北發(fā)展太陽能和風(fēng)能，在陜南發(fā)展生物質(zhì)能等，著力推進新型能源的集約開發(fā)與綜合利用，向多元化能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從而降低碳消費比例，減少能源碳排放，促進經(jīng)濟和環(huán)境的友好協(xié)調(diào)發(fā)展。② 借助良好的經(jīng)濟和財政支持，發(fā)揮陜西省的科技資源優(yōu)勢，鼓勵低碳技術(shù)創(chuàng)新，讓潔凈煤炭技術(shù)得以快速轉(zhuǎn)換，同時積極發(fā)展節(jié)能環(huán)保、精密制造和信息化管理程度較高的知識與技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，延伸低碳產(chǎn)業(yè)鏈，有效降低碳排放。③ 拓寬和創(chuàng)新經(jīng)濟發(fā)展領(lǐng)域，依托陜西省悠久的歷史文化資源和地處我國中西部結(jié)合地帶的區(qū)位優(yōu)勢，加快發(fā)展旅游業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)、交通運輸物流業(yè)和金融業(yè)等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，促進經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展多元化。④ 加強教育和宣導(dǎo)，牢固樹立能源憂患和節(jié)能環(huán)保意識，養(yǎng)成綠色消費和綠色生活的新型科學(xué)觀念。