中美碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、電力消費(fèi)相互關(guān)系分析

胡 杰,那廣宇，劉奭昕

(1．東北電力設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130021；2．國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

美國(guó)和中國(guó)作為全球第一和第二大經(jīng)濟(jì)體，也是二氧化碳排放量最高的兩個(gè)國(guó)家。根據(jù)2021年兩國(guó)簽署的《中美應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)聯(lián)合聲明》和《中美關(guān)于在21世紀(jì)20年代強(qiáng)化氣候行動(dòng)的格拉斯哥聯(lián)合宣言》，兩國(guó)共同提出應(yīng)對(duì)氣候變化的相關(guān)行動(dòng)與合作任務(wù)。

考慮到2020年新冠疫情影響，全球經(jīng)濟(jì)及碳排放數(shù)據(jù)具有特殊性，本文采用1990—2019年相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)中美碳排放情況進(jìn)行對(duì)比分析，表明我國(guó)碳排放總量始終處于增長(zhǎng)狀態(tài)，碳排放強(qiáng)度較高，碳排放尚未實(shí)現(xiàn)達(dá)峰，而美國(guó)近期碳排放量呈減少狀態(tài)，碳排放強(qiáng)度較低，并已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。通過(guò)散點(diǎn)圖分析中美碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相互關(guān)系，證明中美兩國(guó)CO2排放量與人均國(guó)民收入(GNI)的關(guān)系均基本符合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線，且在達(dá)峰前，兩國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與CO2排放量基本保持正相關(guān)性；通過(guò)Eviews軟件對(duì)中美碳排放與電力能源消費(fèi)占比的Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)分析，證明兩國(guó)電力能源消費(fèi)占比是碳排放量的單向Granger原因。在此基礎(chǔ)上，為促進(jìn)中國(guó)盡早實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰提出有關(guān)電力消費(fèi)方面的建議。

1 碳排放量分析

1.1 碳排放總量分析

2019年，中國(guó)碳排放總量約9876.5×106t，美國(guó)碳排放總量約為4744.5×106t[1]。1990—2019年，中國(guó)碳排放總量年均增速約為5.5%；而美國(guó)在2007年達(dá)到峰值后，碳排放總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。2006年，中國(guó)碳排放總量超過(guò)美國(guó)，成為全球碳排放量最高的國(guó)家。1990—2019年中美碳排放量變化情況見(jiàn)圖1。

根據(jù)歷史碳排放量已達(dá)最高水平且在碳排放量達(dá)峰后5年左右時(shí)間內(nèi)，地區(qū)碳排放量減少10%以上等[2]評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，而中國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。

1.2 碳排放強(qiáng)度分析

2019年，中國(guó)碳排放強(qiáng)度約為1.56 kg/美元(GDP為2000年可比值，下同)，美國(guó)碳排放強(qiáng)度約為0.32 kg/美元[1,3-4]，中國(guó)約是美國(guó)的4.9倍。中國(guó)碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)波動(dòng)性下降趨勢(shì)，美國(guó)碳排放強(qiáng)度下降趨勢(shì)較為平緩，從量值看，中國(guó)與美國(guó)碳排放強(qiáng)度差距較大，可下降潛力巨大。1990—2019年中美碳排放強(qiáng)度變化情況見(jiàn)圖2。

2 電力消費(fèi)分析

2.1 電力消費(fèi)總量

2019年，中國(guó)電力消費(fèi)總量約為71 542.7 億kWh，美國(guó)電力消費(fèi)總量約為41 867 億kWh[5]。1990—2019年，中國(guó)電力消費(fèi)年均增速約為9.1%，近10年由于基數(shù)的增加，年均增速降至7.5%，但仍明顯高于3.1%的全球平均增速；而美國(guó)電力消費(fèi)增速基本保持在1%左右，近10年的平均增速降至0.6%。2011年，中國(guó)電力消費(fèi)總量超過(guò)美國(guó)，成為全球電力消費(fèi)量最高的國(guó)家。1990—2019年中美電力消費(fèi)總量變化情況見(jiàn)圖3。

2.2 電力能源消費(fèi)占比

2019年，中國(guó)電力能源消費(fèi)占比約為26.80%，美國(guó)電力能源消費(fèi)占比約為20.73%[6]。1990—2019年，中國(guó)電力能源消費(fèi)占比基本處于穩(wěn)定提高的狀態(tài)，而美國(guó)電力能源消費(fèi)占比相對(duì)穩(wěn)定，近期基本保持在20%左右。1990—2019年中美電力能源消費(fèi)占比變化情況見(jiàn)圖4。

3 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放量關(guān)系分析

1991年，Grossman等對(duì)二氧化硫和煙2種污染物濃度與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，在國(guó)民收入水平較低的情況下，其濃度隨人均GDP的增長(zhǎng)而增加，而在收入水平較高的情況下，其濃度隨人均GDP的增長(zhǎng)而降低[7]。Panayotou在庫(kù)茲涅茨“倒U字形曲線”假說(shuō)基礎(chǔ)上，首次將環(huán)境質(zhì)量與人均收入之間的關(guān)系稱(chēng)為環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線[8-9](environment kuzents curve，EKC)。

本文利用散點(diǎn)圖對(duì)中美人均CO2排放量[1,10]與人均GNI數(shù)據(jù)[11]進(jìn)行分析，初步論證中美經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放量之間的關(guān)系。由于中國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與CO2排放量基本保持了正相關(guān)性，且擬合優(yōu)度R2很高，擬合程度較好。美國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，達(dá)峰前國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與CO2排放量和中國(guó)情況相似，基本保持了正相關(guān)性，而達(dá)峰后，隨著人均GNI的增加，CO2排放量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。中美兩國(guó)CO2排放量與人均GNI的關(guān)系均基本符合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線。圖5和圖6分別為1990—2019年中美兩國(guó)人均CO2排放量與人均GNI的散點(diǎn)圖。

4 碳排放與電力消費(fèi)Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)分析

本文通過(guò)協(xié)整理論和分析方法論證中美碳排放與電力消費(fèi)的相互關(guān)系。為消除數(shù)據(jù)的異方差性，使模型更具實(shí)際意義，對(duì)1990—2019年中美碳排放量、電力消費(fèi)量、電力能源消費(fèi)占比3類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，分別用lnCO2、lnPC、lnPCP表示。

4.1 數(shù)列穩(wěn)定性分析

實(shí)施經(jīng)濟(jì)計(jì)量和預(yù)測(cè)的基本前提是樣本數(shù)據(jù)反映的統(tǒng)計(jì)特征具有代表性、可延續(xù)性，均值、方差、協(xié)方差等統(tǒng)計(jì)量的取值在未來(lái)仍能保持不變，稱(chēng)這樣的樣本時(shí)間序列為平穩(wěn)序列。在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，非平穩(wěn)的時(shí)間序列通常均可通過(guò)差分變換的方法轉(zhuǎn)換成為平穩(wěn)序列。在應(yīng)用協(xié)整理論進(jìn)行分析前，需檢驗(yàn)被分析序列變量是否平穩(wěn)[12]。本文應(yīng)用Eviews軟件，采用ADF檢驗(yàn)方法驗(yàn)證數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 中美CO2、PC、PCP數(shù)據(jù)單位根檢驗(yàn)結(jié)果

由表1檢驗(yàn)結(jié)果表明，1990—2019年中國(guó)及美國(guó)的lnCO2序列不平穩(wěn)，但一階差分后能夠滿足相應(yīng)的平穩(wěn)性。中國(guó)的lnPC序列不平穩(wěn)，在一階差分后仍不能滿足相應(yīng)的平穩(wěn)性要求。因此，本文選取中美一階差分后均穩(wěn)定的dlnCO2和dlnPCP序列進(jìn)行Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)。

4.2 Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)

Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)主要用于分析經(jīng)濟(jì)變量之間的因果關(guān)系，從時(shí)間序列的意義上提出了因果關(guān)系的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)定義，“欲判斷X是否引起Y，則考察Y的當(dāng)前值在多大程度上可以由Y的過(guò)去值解釋?zhuān)缓罂疾旒尤隭的滯后值是否能改善解釋程度，如果X的滯后值有助于改善對(duì)Y的解釋程度，則認(rèn)為X是Y的Granger原因”[13]。中美CO2和PCP的Granger因果關(guān)系的檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 中美CO2和PCP的Granger因果關(guān)系的檢驗(yàn)結(jié)果

檢驗(yàn)結(jié)果表明，在滯后階數(shù)(本文為數(shù)據(jù)滯后年數(shù))分別為1、2、3時(shí)，認(rèn)為中國(guó)的dlnPCP不是dlnCO2的Granger原因的假設(shè)概率分別為0.1399、0.0397、0.0438，除滯后階數(shù)為1的情況外，均小于0.05，假設(shè)不能被接受；認(rèn)為美國(guó)的dlnPCP不是dlnCO2的Granger原因的假設(shè)概率分別為0.0364、0.0003、0.0006，均小于0.05，假設(shè)不能被接受。在滯后階數(shù)(本文為數(shù)據(jù)滯后年數(shù))分別為1、2、3時(shí)，認(rèn)為中國(guó)的dlnCO2不是dlnPCP的Granger原因的假設(shè)概率分別為0.1379、0.7465、0.1384，均大于0.05，假設(shè)可以被接受；認(rèn)為美國(guó)的dlnCO2不是dlnPCP的Granger原因的假設(shè)概率分別為0.0834、0.0180、0.0809，除滯后階數(shù)為2的情況外，均大于0.05，假設(shè)可以被接受。上述結(jié)果分析表明，在95%以上的置信水平下，中美兩國(guó)的dlnPCP是dlnCO2的Granger原因。因此，根據(jù)1990—2019年中美兩國(guó)碳排放量和電力能源消費(fèi)占比數(shù)據(jù)分析，電力能源消費(fèi)占比是碳排放量的單向Granger原因。

5 結(jié)論

a.1990—2019年，中國(guó)碳排放總量始終處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，美國(guó)在2007年達(dá)到峰值后，碳排放總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，目前美國(guó)已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，而中國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰；中國(guó)碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)波動(dòng)性下降趨勢(shì)，美國(guó)碳排放強(qiáng)度下降趨勢(shì)較為平緩，中國(guó)與美國(guó)碳排放強(qiáng)度差距較大，可下降潛力巨大。

b.通過(guò)散點(diǎn)圖對(duì)中美人均CO2排放量與人均GNI數(shù)據(jù)的分析，初步證明中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與CO2排放量基本保持了正相關(guān)性，且擬合優(yōu)度R2很高，擬合程度較好；美國(guó)在碳達(dá)峰后，隨著人均GNI的增加，CO2排放量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。中美兩國(guó)CO2排放量與人均GNI的關(guān)系均基本符合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線。

c.中美碳排放量與電力能源消費(fèi)占比存在長(zhǎng)期穩(wěn)定的均衡關(guān)系，且電力能源消費(fèi)占比是碳排放量的單向Granger原因。因此，提高能源消費(fèi)電氣化程度可有效促進(jìn)碳排放量的下降。結(jié)合近期中國(guó)提出的建議以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，建議應(yīng)進(jìn)一步加大電力在能源消費(fèi)終端的利用率，提高清潔能源在電力消費(fèi)中的占比，促進(jìn)用能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改善，盡早實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳達(dá)峰。