城鎮(zhèn)化水平與能源消費碳排放的關系探討

戚曉紅 公維鳳 王傳會

關鍵詞：城鎮(zhèn)化 碳排放 STIRPAT模型 嶺回歸

一、引 言

城鎮(zhèn)化作為一個國家現(xiàn)代化的重要標志，在當前我國全面建成小康社會的決定性階段，對于經(jīng)濟的轉型升級和社會主義現(xiàn)代化的建設發(fā)揮著關鍵作用。在這一背景下，山東省出臺了《山東省新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014～2020年）》，規(guī)劃內(nèi)容主要圍繞勞動力素質(zhì)和城鎮(zhèn)化政策的制定、處理好空間組織的“聚集和均衡的關系”、資源和生態(tài)環(huán)境倒逼城鎮(zhèn)化發(fā)展模式的轉型以及立足于社會發(fā)展多元化、多層次需求轉變社會治理方式等方面展開。從中可以看出，城鎮(zhèn)化的發(fā)展不僅受人口素質(zhì)、地理空間位置和地區(qū)的經(jīng)濟狀況的影響，還會受資源和生態(tài)環(huán)境的影響，即山東省城鎮(zhèn)化的發(fā)展和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展之間有著密切的關系。

山東省作為一個能源消耗大省，加之其產(chǎn)業(yè)結構總體偏重，導致了其碳排放嚴重的現(xiàn)狀。為了加快實現(xiàn)山東省經(jīng)濟的綠色低碳發(fā)展，山東省積極響應國家提出的“十三五”控制溫室氣體排放工作方案，相繼出臺了山東省低碳發(fā)展工作方案。方案指出到2020年，單位地區(qū)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2015年下降20.5%;預計二氧化碳排放在2027年左右達到峰值。因此為了盡早實現(xiàn)減排達峰的目標，圍繞城鎮(zhèn)化水平與能源消費碳排放之間的關系來展開研究，利用修正的STIRPAT模型分析其作用機理，并對山東省的城鎮(zhèn)化建設如何帶動低碳發(fā)展給出了相應的政策建議。

二、文獻綜述

環(huán)境問題歷來是人們關注的熱點話題，經(jīng)濟高速發(fā)展需要消耗大量的能源，因此不可避免地造成了碳排放嚴重等問題。近些年來，世界城鎮(zhèn)化水平與碳排放量基本保持一致的上升，從目前情況而言，兩者還存在加速的態(tài)勢。因此對于二者之間是否存在相關關系以及存在何種關系的討論，國內(nèi)外學者從不同的研究方法和區(qū)域的角度進行了研究。

基于STIRPAT模型，Qian Lv等研究城鎮(zhèn)化對我國貨運碳排放的影響，發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化水平對公路和航空運輸碳排放有積極影響，對部分省份鐵路和水路運輸碳排放有顯著的負面影響，但對鄰近省份有積極影響;趙濤和張思聰研究了包括人口、經(jīng)濟等七種城鎮(zhèn)化因素對碳排放的影響，并將中國分為了高度城鎮(zhèn)化、發(fā)展中城鎮(zhèn)化和城鎮(zhèn)化相對落后的三大區(qū)域，發(fā)現(xiàn)服務業(yè)水平和人口等因素在不同的區(qū)域之間差異明顯?；谕度氘a(chǎn)出分析的因子可逆結構分解方法，Zhen Wang等研究城鎮(zhèn)化和消費模式變化對家庭碳排放增量的影響，發(fā)現(xiàn)城鎮(zhèn)化和消費模式的變化會導致碳排放增加。

根據(jù)所研究區(qū)域的廣度，把城鎮(zhèn)化與碳排放的相關研究中，Xiaoling Ouyang等通過對中日兩國城鎮(zhèn)化階段的影響因素進行了對比研究，建立了CO2排放與GDP、城鎮(zhèn)化水平、能源強度和水泥生產(chǎn)等因素之間的長期均衡關系，并基于格蘭杰因果檢驗來探討變量之間的因果關系;趙紅等運用協(xié)整和格蘭杰因果檢驗方法，實證分析了我國1978—2010 年城鎮(zhèn)化等因素與碳排放的關系，發(fā)現(xiàn)不論是從長期還是短期來看，城鎮(zhèn)化對于碳排放都存在著負向影響，且短期影響效果更為顯著;王鋒等基于2008—2014年中國 30個省份的面板數(shù)據(jù)從人口城鎮(zhèn)化、土地城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟城鎮(zhèn)化三個維度對碳排放及其影響因素進行研究，得出了不同城鎮(zhèn)化維度下，各因素對碳排放的影響存在顯著差異的結論。

綜合之前研究的成果，學者們采用了不同的研究方法對城鎮(zhèn)化水平和碳排放之間的作用機理進行了研究分析，但由于選取的研究方法和研究維度的不同，并未得出一致的結論，且較少有文獻在回歸的基礎上用嶺回歸的方法對模型做進一步的完善。故選取山東省作為研究區(qū)域，將城鎮(zhèn)化水平引入改進的STIRPAT模型中，通過引入城鎮(zhèn)化水平的二次項對城鎮(zhèn)化水平與碳排放量之間是否存在倒U型曲線的關系做進一步探究。

三、拓展的STIRPAT碳排放量模型

本文采用STIRPAT隨機回歸模型，即基于人文和環(huán)境因素的恒等式IPAT改進的多變量非線性模型。其基本形式如下： （1）

式（1）中，I、P、A、T分別表示環(huán)境壓力、人口數(shù)量、富裕程度和技術進步等因素，a為模型的系數(shù)，b、c、d分別為各解釋變量的指數(shù)，e為隨機擾動項。

為了探究城鎮(zhèn)化水平與山東省能源消費碳排放的關系，并結合當前的宏觀經(jīng)濟政策和實際發(fā)展情況，尤其是近幾年來城鎮(zhèn)化水平有所上升的現(xiàn)狀，構建如下的拓展模型，并進一步檢驗城鎮(zhèn)化水平與碳排放之間是否存在倒U型的關系：

是山東省能源消費產(chǎn)生的碳排放量（Mt C）;P為人口數(shù)（萬人）;A為富裕度，用人均GDP表示（元/人）表示;T為能源強度，即能源消費量與GDP的比值（噸標煤/萬元）;U為城鎮(zhèn)化水平，用城鎮(zhèn)人口與總人口的比值表示;、、和分別為彈性系數(shù)，表示當和每變化一單位時，分別引起變化和個單位。

本文通過查找和參閱《山東省統(tǒng)計年鑒》，得到了山東省1996—2019年的相關數(shù)據(jù)，其中包括人口數(shù)、富裕度（人均GDP）、能源強度（能源消費量與GDP的比值）、城鎮(zhèn)化水平等數(shù)據(jù)。

能源消費碳排放量是計算得到的。依據(jù)IPCC碳排放計算方法，結合山東省的實際發(fā)展情況，考慮采用下面的公式計算碳排放量： （3）

其中，表示山東省的碳排放總量，單位是萬噸;表示第i種能源的消費總量，單位是萬噸;表示第i種能源的碳排放系數(shù)，單位是萬噸/萬噸，各種能源的碳排放系數(shù)參照下表，得到的數(shù)據(jù)結果如圖1所示。

四、實證分析

基于以上數(shù)據(jù)，運用最小二乘估計法（OLS法）對STIRPAT模型進行參數(shù)估計，得到公式（4）。由于本文選用的研究數(shù)據(jù)是時間序列數(shù)據(jù)，而經(jīng)濟變量間通常具有相同或者相近的變化趨勢，因此考慮模型可能存在多重共線性，故在回歸模型的基礎上進行多重共線性的檢驗。

本文借助方差膨脹因子法來進行進一步的檢驗。解釋變量的參數(shù)估計量的方差可表示為： （5）

對回歸模型（4）進行了方差膨脹因子檢驗，解釋變量人口數(shù)、富裕度、能源強度、城鎮(zhèn)化水平及它的擴展項的分別為117.247、32.055、13.676、1094.203和699.193，且均大于10，故認為該模型存在較嚴重的多重共線性。

本文利用嶺回歸的方法消除多重共線性，嶺回歸估計原理是通過在相關矩陣中引入一個很小的嶺參數(shù)K（1>K>0），來降低參數(shù)的最小二乘估計中復共線特征向量的影響，從而減少復共線變量系數(shù)最小二乘估計的方法，可以保證參數(shù)估計更接近真實情況。進行嶺回歸估計的關鍵就是嶺參數(shù)的確定，故選用嶺跡法來確定嶺參數(shù)。

通過分析圖2的嶺跡圖，發(fā)現(xiàn)當K值取0.8時，各回歸系數(shù)的嶺估計基本穩(wěn)定。因此選用嶺參數(shù)為0.8，并借助SPSS.25來進行嶺回歸分析，輸入調(diào)用嶺回歸的語法命令，回歸結果為式（6）。解釋變量和的t值分別為7.4368、9.1444、0.3000、6.1674和-4.6749，大部分解釋變量顯著性比之前有所提高。因此拓展的STIRPAT模型為：

通過上表的回歸系數(shù)來看，城鎮(zhèn)化水平、人口數(shù)、富裕度和能源強度各因素與碳排放之間均呈現(xiàn)出一定的正相關，即隨著城鎮(zhèn)化水平的提高、人口數(shù)的增長、富裕度的提高以及能源強度的增加，碳排放量會呈現(xiàn)上升趨勢。同時注意到城鎮(zhèn)化水平的二次項系數(shù)為-0.1635，說明在研究期間內(nèi)，山東省的能源消費碳排放量與城鎮(zhèn)化水平之間存在倒U型曲線的關系。即隨著未來山東省城鎮(zhèn)鎮(zhèn)化水平的不斷提升，碳排放量會在到達一個極值點后開始出現(xiàn)下降趨勢。

五、結論與政策建議

通過探究城鎮(zhèn)化水平與能源消費碳排放的關系得出，城鎮(zhèn)化水平是影響碳排放的一個重要因素。模型結果顯示，若保持其他變量不變，城鎮(zhèn)化水平每變化1%，就引起能源消費碳排放量0.3300%的變化。這說明城鎮(zhèn)化水平對碳排放存在著較大的正影響，即隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提升，山東省的碳排放量也呈現(xiàn)出增長勢頭。

為了積極響應“十三五”控制溫室氣體排放工作方案并結合當前的山東省城鎮(zhèn)化建設規(guī)劃，為推動山東省加快實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展，實現(xiàn)全省經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，結合本文的研究結果提出政策建議。

（一）結合山東省城鎮(zhèn)化現(xiàn)狀，開展區(qū)域降碳

城鎮(zhèn)化水平作為評價城鎮(zhèn)發(fā)展程度的一個重要指標，常用城鎮(zhèn)人口占總人口的比重來表示。2005年，山東省的常住人口城鎮(zhèn)化率達到34.16%;2015年，常住人口城鎮(zhèn)化率達到59.02%，同比增長了2.01個百分點;2016年，常住人口城鎮(zhèn)化率達到60.58%，同比增長了1.56個百分點;2019年末人口達到了10070.21萬人，城鎮(zhèn)化率增長至61.51%，同比增長了0.33個百分點。從中可以粗略看出，城鎮(zhèn)化水平一直呈現(xiàn)出增長趨勢，但是同比增長率卻呈現(xiàn)下降的趨勢，其中全省區(qū)域發(fā)展的顯著差異是造成這種現(xiàn)象的一大重要原因。

區(qū)域發(fā)展的顯著差異很大一部分體現(xiàn)在城鎮(zhèn)化水平的差距上，而山東省的東西部地區(qū)城鎮(zhèn)化水平之間就存在著顯著差異， 東部地區(qū)的城鎮(zhèn)化水平遠高于西部地區(qū)的城鎮(zhèn)化水平，這對于山東省整體城鎮(zhèn)化水平的提高產(chǎn)生了非常不利的影響。因此要實施區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略，要保持東部地區(qū)較快的城鎮(zhèn)化發(fā)展速度， 同時也要加快西部地區(qū)的城鎮(zhèn)化建設和發(fā)展， 逐漸縮小地區(qū)差距， 保持東西部協(xié)調(diào)發(fā)展， 實現(xiàn)山東省城鎮(zhèn)化水平的整體提高。

（二）構建合理的城鎮(zhèn)體系，促進非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加快產(chǎn)業(yè)結構轉型

長久以來山東省就是一個農(nóng)業(yè)大省，在經(jīng)濟總量上農(nóng)業(yè)也占據(jù)重要地位，這使得山東省的第一產(chǎn)業(yè)在一段時期一直占據(jù)較大的比例，不利于農(nóng)業(yè)人口向城鎮(zhèn)人口轉移，這也是導致山東省城鎮(zhèn)化水平較低的原因。隨著近年來山東省產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，結構不合理的現(xiàn)狀得到了明顯的改善，實現(xiàn)了從第一產(chǎn)業(yè)占主導到“二、三、一”結構的轉變，但第二產(chǎn)業(yè)占主導會在一定程度上給綠色低碳發(fā)展施加壓力。實現(xiàn)低碳綠色發(fā)展的前提就是要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結構的合理化，而現(xiàn)階段山東省的經(jīng)濟仍然處在轉型發(fā)展的關鍵時期，因此需要通過構建合理的城鎮(zhèn)體系，促進產(chǎn)業(yè)結構的轉型。促進山東省城鎮(zhèn)化發(fā)展的關鍵是發(fā)揮大中城鎮(zhèn)的帶動作用。

（三）實施可持續(xù)城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略，引導山東省走綠色低碳發(fā)展的道路

由于長期以來將經(jīng)濟增長作為城鎮(zhèn)發(fā)展的首要目標，對生態(tài)環(huán)境保護意識匱乏，導致各城鎮(zhèn)犧牲環(huán)境來促進當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。而快速城鎮(zhèn)化會帶來城鎮(zhèn)人口急速增長、資源環(huán)境問題惡化等問題，制約著山東省城鎮(zhèn)化水平的進一步提升，因此迫切需要運用可持續(xù)發(fā)展思想來指導山東省當前的城鎮(zhèn)化進程，實現(xiàn)城鎮(zhèn)化的可持續(xù)發(fā)展。

只有盡快制定相關的政策措施，才能保證山東走一條可持續(xù)發(fā)展的綠色低碳之路。政策的制定，一方面要符合山東省的鄉(xiāng)村振興計劃，確保各城鎮(zhèn)發(fā)展有章可循;另一方面還要加強可持續(xù)發(fā)展科技創(chuàng)新，通過新舊動能轉換來轉變原有的低效發(fā)展模式，進一步促進經(jīng)濟高質(zhì)量低碳發(fā)展。