中國煤炭消耗與污染排放的區域差異實證

陳 軍 李世祥

(1．中國地質大學(武漢)馬克思主義學院，湖北武漢430074;2．中國地質大學(武漢)政法學院，湖北 武漢430074)

長期以來，由于“富煤貧油少氣”的資源條件約束，中國形成了以煤炭為主的能源消費結構，煤炭消費在能源消費中的比重長期處于高位。煤炭資源的持續投入與大量消耗，一方面保障了中國加速推進工業化、城市化進程的燃料動力供給，另一方面，煤炭生產、開發與利用過程所導致的污染排放也給中國的低碳發展帶來了嚴重挑戰。轉變經濟發展方式，實現能源尤其是煤炭資源的節約利用，控制污染排放，依然是中國經濟社會可持續發展的突出問題。

經濟發展離不開以煤為主體的化石能源消耗，關于能源消耗和污染排放問題的研究是長期被關注的問題。李京文［1］、李 長 明［2］、雷 明［3］、David G．Streets et al．［4］、Hamilton and Turton［5］、鄭博福等［6］、魏一鳴等［7］、Ugur Soytas et al．［8］、Ang［9］等分別就中國、美國、歐洲等國家和地區的能源消耗和污染排放關系進行了考察，揭示了能源消耗對污染排放的作用。現有的研究為人們進一步明確中國節能減排的現實意義提供了有益的啟示。中國的煤炭消耗過程分布于不同社會發展水平與經濟技術規模的區域之中，煤炭消耗的動力與影響由此也存在著顯著的區域特征，其所導致的污染排放也相應地具有顯著的區域差異?，F有的相關研究對這些特征和差異還缺少深入的論證，尤其是不同區域煤炭消耗所導致的污染排放的分布格局、影響程度以及導致煤炭消耗的經濟動因等問題還缺少系統研究，這在一定程度上模糊了節能減排措施實施的具體性和可操作性。因此，本文從區域煤炭資源消耗的污染排放影響出發，揭示區域經濟發展對煤炭資源消耗的驅動因素，進而探討實現資源節約、控制污染排放的相關對策，為推進中國經濟發展方式的轉變、鞏固節能減排成果提供理論支持。

1 中國煤炭消耗對污染排放影響實證

1．1 指標選擇

中國的大氣污染主要以煤煙型污染為主，其主要污染物是SO2、煙塵和氮氧化物，這一污染狀況與中國以煤為主的能源結構密切相關。與此同時，中國煤礦每年生產的各種廢水、污水已經占到全國廢污水排放總量的25%，以煤炭為主的能源結構還帶來了水污染物的排放不斷增加［10］。大量低效的燃煤設備、傳統的用煤方式和低劣品質的煤炭投入生產過程，是中國污染排放加劇的重要原因。因此，本文將煤炭消費量(單位:萬噸標準煤)作為解釋變量，以工業廢氣(單位:噸)、廢水(單位萬噸)、粉塵(單位:噸)與SO2排放量(單位:噸)作為被解釋變量來考察中國煤炭消耗對污染排放的影響。

1．2 模型設計

本文以第i個區域(省)的煤炭消耗量coali作為解釋變量，分別將第i個區域(省)的廢氣排放量gasi、廢水排放量wateri、粉塵排放量fdusti、煙塵排放量sdusti以及SO2排放量so2i作為被解釋變量，用線性函數形式來擬合煤炭消耗與污染排放諸多變量之間的關系，構造基于面板數據的回歸方程:

由于面板數據存在兩維特征，模型選擇的正誤決定了參數估計的有效性。因此在分析時首先要對模型的設定形式進行檢驗，決定采用混合估計模型、回歸系數相同的固定效應模型還是回歸系數不同面板數據模型。本文采用廣泛使用的協方差分析來檢驗如下兩個假設:

H1:公式(1)中的截距項αi以及斜率βi項在橫截面和時間樣本點是相同的。公式(2)、(3)、(4)和(5)與公式(1)同;

H2:公式(1)中的截距項αi在橫截面和時間樣本點是不同的，而斜率項βi在橫截面和時間樣本點是相同的。公式(2)、(3)、(4)和(5)與公式(1)同。

如果檢驗的結果接受H1，則使用混合估計模型;如果檢驗的結果接受H2，則使用回歸系數相同的固定效應模型;否則就使用回歸系數不同的面板數據模型。檢驗是通過兩個F檢驗進行的。

上面兩式的臨界值分別為F5%［(n－1)，(nT－nk)］、F5%［(n－1)k，(nT－nk－k)］。其中，n為截面個數，k為解釋變量的個數，T表示每個截面的時間點個數。公式(6)和(7)的SSEr和SSEu分別表示約束模型與非約束模型的殘差平方和。

1．3 數據說明

本文使用的數據是1990－2008年中國30個主要省、自治區和直轄市的面板數據。數據主要來源于歷年《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》、《新中國六十年統計資料匯編》以及由咨詢行中國高校財經數據庫和中宏統計數據庫所提供的數據。因為西藏、中國香港、中國澳門和中國臺灣有關各項指標數據不全，本文在選擇觀測樣本時將以上省區刪除。由于重慶1997年從四川分出成為直轄市，本文將重慶市1996年的個別指標所缺失的數據用四川省的各項指標值進行了替代。其他省份個別指標所缺失的數值，運用均值法進行了修補。為了消除數據中存在的異方差，在進行面板數據分析時，本文分別對各個變量的數據進行了對數處理。

另外，目前研究中關于中國的區域劃分，大都采用傳統的東、中、西三大地區的劃分標準，但該方法劃分比較模糊，不便于深入分析地區差異?？紤]到我國的自然資源分布和經濟發展水平，為了研究的方便，本研究把我國劃分為7個大區域，其中東北地區包括遼寧、吉林和黑龍江，華北地區包括北京、天津、河北、內蒙古、山西、山東，華東地區包括上海、江蘇、浙江，華南地區包括福建、廣東、海南，華中地區包括、安徽、江西、河南、湖北、湖南，西北地區包括陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆，西南地區包括廣西、重慶、四川、貴州、云南。各變量取對數后的描述性統計量如表1所示。

1．4 模擬結果

1．4．1 總體結果分析

為了確定模型的具體形式，需要對上述假設進行F檢驗，以決定采用混合估計模型、回歸系數相同的固定效應模型還是回歸系數不同的面板數據模型。根據協方差分析和Hausman檢驗的結果，本文將采用固定效應模型進行估計。另外，對于本文的模型而言，由于截面單元包括了中國30個省(市、區)，顯然不宜視為從一個大總體中隨機抽樣的結果。因此，選擇固定效應方法也更為合適。結合前文選定的模型，為了準確描述煤炭消費對污染排放的影響，本文首先對中國煤炭消耗對污染排放影響的面板數據模型進行了估計，估計結果如表2所示(因篇幅限制，故本文將模型估計結果中各個省份的固定效應截據項估計值省略，但這不影響模型估計的效果，表3同)。

表1 各變量取對數后的描述性統計Tab．1 The descriptive statistics of various variables after taking the logarithm

該表中所有系數的估計值都在1%的顯著性水平上顯著，且符號與預期相符，各個方程修正的判定系數均達到了0．8，模型具有較強的解釋力。除了DW值偏小之外，模型的其它統計量均通過了檢驗①表中DW值小于1，說明殘差存在自相關，在本模型中可能是缺少解釋變量造成的。面對回歸模型中遺漏了解釋變量，一般有以下三種選擇:首先，可以忽略這個問題，承受有偏、非一致性估計量的后果;其次，可以試圖為未觀察到的解釋變量找一個適意的代理變量;再次，可以假定遺漏變量不隨時間變化。在本文中我們選擇了忽略遺漏解釋變量的問題，承受有偏、非一致性估計量的后果。表3、表4和表5中的DW值出現了同樣的情況，均按照該注釋加以說明。。從模型擬合的結果可見，在就全國范圍而言，煤炭消耗每增加1%，則廢氣、廢水、粉塵、煙塵和 SO2排放量將將相應增長1．239%、0．569%、0．662%、0．652% 和 0．832%。顯然，煤炭消耗對廢氣排放的作用較大，對SO2排放的作用次之，對廢水、煙塵和粉塵排放的作用相對較小。這主要是由煤炭資源自身的物理化學屬性及其在生產消費中的使用形式所決定的。然而，盡管煤炭消耗對不同種類的污染排放產生著不同的影響，但是煤炭消耗與污染排放諸變量之間的正向關系卻十分明確。這表明，中國的煤炭消耗是污染排放的主要來源，煤炭消耗量的增加導致了污染排放量相應的增加。

1．4．2 分區域估計結果分析

考慮到中國經濟社會發展存在較大的區域差異性，不同地區的煤炭消耗水平可能會對污染排放形成不同的影響，本文還進一步對前文所列七大區域煤炭消耗對污染排放的影響分別進行了考察，以揭示煤炭消耗對中國污染排放在總量與結構上的影響以及這些影響所存在的區域特征。因此，根據協方差分析和Hausman檢驗的結果，運用固定效應模型對變量之間的關系進行了模擬，模型估計結果如表3所示。

在所列的七大區域內，煤炭消耗對污染排放都具有顯著的正向效應。在中國東北地區，煤炭消耗每提高1%，則廢氣、廢水、粉塵、煙塵和 SO2排放量即相應提高1．46% 、0．467% 、0．855%、0．719%、0．711%?？梢?，在這一地區，煤炭消耗對廢氣排放的影響最為突出，對粉塵、煙塵和SO2排放的影響次之，對廢水排放的影響相對較弱;在華北地區，煤炭消耗對廢氣排放的影響最為顯著，其影響系數為1．179%，對煙塵排放的影響次之，其影響系數為0．935%，對廢水、粉塵與 SO2排放的影響系數分別為0．753% 、0．721% 和 0．751%;在華東地區，煤炭消耗每提高1%，則廢氣、廢水、粉塵、煙塵和SO2排放量即相應提高 0．968%、1．749%、1．032%、1．327%、0．723%;煤炭消耗對各項污染物排放的影響均呈現了較為突出的作用;在華南地區，煤炭消耗每提高1%，則廢氣、廢水、粉塵、煙塵和 SO2排放量即相應提高 1．027%、0．233%、0．793%、0．735%、0．514%，煤炭消耗對廢氣排放的影響較大，對廢水排放的作用相對較小;與此同時，在華中地區，煤炭消耗每提高1%，則廢氣、廢水、粉塵、煙塵和SO2排放量即相應提高 0．859%、0．345%、0．233%、0．230%、0．464%;在西北地區，煤炭消耗每提高1%，則廢氣、廢水、粉塵、煙塵和 SO2排放量即相應提高 0．975%、0．687%、0．329%、0．294%、0．748%;在西南地區，煤炭消耗每提高1%，則廢氣、廢水、粉塵、煙塵和SO2排放量則相應提高1．203%、0．487%、0．267%、0．240%、0．338% 。這些區域煤炭消耗對污染排放的影響相對較弱。

表2 全國煤炭消耗對污染排放影響的固定效應模型回歸結果Tab．2 The regression results of the fixed effect model about the impact from the coal consumption on polluting emissions in China

需要強調的是，就單一污染排放而言，煤炭消耗對廢氣排放的影響最為突出，在七大區域內，煤炭消耗對廢氣排放的影響系數在1．46－0．895之間，即煤炭消耗每提高1%，則廢氣排放相應增長1．46% －0．895%。而關于其它污染排放，不同區域煤炭消耗所產生的影響各有不同，但是綜合分析來看，除華東地區之外，這些影響都明顯低于煤炭消耗對廢氣排放的影響，這與全國性總體分析的結果基本一致。另外，就煤炭消耗對污染排放作用的區域特征來看，經濟發達地區如華東、華北、華南地區，煤炭消耗對各項污染排放的影響要相對高于華中、西北、西南等經濟欠發達地區的影響，煤炭消耗對污染排放的正向效應由此展現了較為明顯的自東向西逐漸遞減的特征。

2 中國煤炭消耗與污染排放區域差異的原因解釋

前文的分析證實了煤炭消耗對污染排放的影響，無論是從全國還是區域層面，煤炭消耗的總量不同，污染排放也相應發生變化。在構建資源節約、環境友好型社會的現實要求下，要實現污染排放的有效控制，必須從根源上把握作為污染排放直接來源的煤炭消耗的動力與特征。現有的研究已經證明了經濟增長與能源消耗的相互關系［11－15］，一方面，能源消耗是促進經濟增長的動力，另一方面，經濟增長也會導致能源消耗的增加。若以煤炭消耗作為考察對象，作為能源消耗的重要組成部分，其發展變化的軌跡與經濟增長必將存在關聯。為了進一步挖掘煤炭消耗變動的原因，進而從邏輯上掌握污染排放區域差異產生的依據，本文從區域經濟發展的視角闡述了煤炭消耗的動因。

表3 分區域煤炭消耗對污染排放影響的面板數據模型估計結果Tab．3 The estimation results of the panel data model about the impact from the coal consumption to polluting emissions in different regions

2．1 區域經濟發展對煤炭消耗的作用模型

區域經濟發展過程是與經濟要素及其分布密切結合的區域發展實體，在資源配置和經濟發展方式上進行集成的過程，其實質是在一定的發展要素基礎上，通過形成既定的發展路徑，推動區域范圍內生產力水平的提高。本文認為，在區域經濟發展的過程中，影響到煤炭消耗的因素主要包括經濟結構、外部環境、開放程度以及能源自身因素等方面。其中，經濟結構包括產業結構和所有權結構，外部環境指政府干預經濟的程度，開放程度指區域發展中外商資本進入的水平。能源自身因素包括能源消費結構、能源稟賦和能源價格等。因此，本文用Cobb-Douglas生產函數的形式來擬合區域經濟發展諸多變量與煤炭消耗之間的關系，得出如下方程:

上式中，coali代表i地區煤炭消耗量;ist代表i地區的產業結構水平，用各省第二產業總產值在本省GDP中所占的比值表示;psi代表i地區的所有權結構，用各省國有工業產值與本省工業總產值之比表示;gii代表地方政府對經濟的參與程度，用地方財政支出(扣除消費性支出)與當地GDP的比例表示;fdii代表i地區經濟對外開放程度，用實際利用外商直接投資額表示;csi代表i地區能源消費結構，用地區煤炭消費量占能源消費比重表示;edi代表i地區的能源稟賦，用各地區能源消費總量與能源產出量之比表示;epi代表i地區的能源價格水平，用原材料、燃料動力購進價格指數表示。εi為隨機干擾項，表示除所列自變量以外其他遺漏變量對煤炭消耗產生的影響。本方程擬合過程中所需的數據與處理方法與前文討論煤炭消耗對污染排放的影響時所采用的數據來源及其處理方法相同。根據協方差分析和Hausman檢驗的結果，運用固定效應模型以全國和分區域數據對公式(8)各變量之間的關系進行了模擬，模型估計結果如表4、表5所示。

2．2 區域經濟發展對煤炭消耗的作用結果分析

2．2．1 全國區域經濟發展對煤炭消耗影響的總體估計

表4的估計結果顯示，就模型設定的變量而言，經濟結構、外部環境、開放程度以及能源自身因素等對區域煤炭資源消耗都產生著顯著影響。經濟結構尤其是產業結構變化是引起煤炭資源消耗的最為重要的因素，其系數為0．737，這意味著工業生產占國民生產總值的比重每提高1%，煤炭消耗將相應上升0．737%。政府干預經濟的程度、能源稟賦、能源消費結構、經濟對外開放程度等因素對煤炭資源消耗也產生正向影響，其影響系數名別為0．611、0．184、0．165和0．091。這一結果的出現具有其內在的含義。本文認為，地方政府干預經濟的程度越高，煤炭資源消耗也相應增加。在中國區域經濟發展的過程中，地方政府強大的財政支出用于投資于基礎設施建設等行業，帶動了煤炭資源的大量消耗。隨著地方政府對經濟參與程度的提高，對民間投資產生了擠出效應，破壞了市場機制的配置功效，從而降低了地方經濟的活力和能源效率，提高了煤炭資源消耗的總量;同時，能源資源越充裕，煤炭資源開采與利用的成本越低，煤炭消耗就更為便捷，其消耗總量也便相應提高;此外，經濟對外開放度的提高會導致大量的外商直接投資的進入，新進資本進入生產領域引起的設施建設和產能增加，帶動了煤炭資源的消耗［16］。盡管FDI的進入一定程度能夠促進先進技術、設備和管理經驗的引進，提高地區的能源效率，但是通過其技術外溢途徑提升能源效率后所節省的煤炭消耗量較其投入生產進而帶動煤炭消耗的增量相比還相對較小;能源消費結構對煤炭消耗呈現了正向作用，這主要來源于煤炭資源消耗與能源結構指標(煤炭消費量占能源消費總量的比重)在數據關系上具有很強的同一性。

表4 全國區域經濟發展對煤炭消耗影響的總體估計結果Tab．4 The estimate result of the impact from the national regional economies development on the coal consumption

表4還分別顯示了所有權結構、能源價格與煤炭消耗關系的估計結果。其中，所有權結構對煤炭消耗的作用系數為－0．066，即國有工業總產值在區域工業總產值比重的提高會減少煤炭消耗量。這一結果表明，盡管不同的產權制度會產生不同激勵，從而導致能源消耗數量的變化，但是中國國有工業的發展在改革與創新的努力下，通過轉制搞活、關閉破產等系列措施較好地提高了生產率，所有權結構的改進形成了生產單位節約能源的動力。另外，能源價格對煤炭資源消耗的作用系數為－0．160，這表示能源價格的上漲會導致煤炭消耗數量的下降。這說明以價格為信號的市場機制對中國煤炭資源配置與消耗產生著影響，適度的價格調整將會引起煤炭資源消耗的變動［17］。

2．2．2 不同地區區域經濟發展對煤炭消耗的影響

為了進一步挖掘不同區域經濟發展變量對煤炭消耗的作用，本文還分地區考察了區域經濟發展對煤炭消耗的影響，結果如表5所示。在不同區域，經濟發展對煤炭消耗的作用呈現不同的特征，這種特征主要集中在不同發展變量對煤炭消耗作用系數的差異上。在東北地區，資源稟賦、產業結構、能源消費結構等因素對煤炭消耗的作用較為明顯，其系數分別達到了 0．402、0．377、0，367;而在華北地區，地方政府對經濟的干預程度與產業結構因素對煤炭消耗作用較為明顯，其系數分別達到了0．907、0．841;在華東地區，產業結構和地方政府對經濟的干預程度對煤炭消耗的影響較為顯著，其系數分別為0．993和0．799;在華南地區，產業結構是對煤炭消耗影響較大的因素，其作用系數為1．503，較其他區域而言，這一因素的影響最為突出;在華中地區，地方政府對經濟的干預程度和能源消費結構對煤炭消耗的作用較為顯著，其系數分別為0．760和0．569;在西北地區，產業結構、能源消費結構和地方政府對經濟的干預程度對煤炭消耗的作用較大，系數分別為1．044、0．789 和0．408;在西南地區，產業結構對煤炭消耗的作用最為突出，其系數為0．792。以上分析表明，產業結構、地方政府對經濟的干預程度是影響區域煤炭消耗的主要因素。

當然，所有權結構對區域煤炭消耗也產生著不同的影響。在東北與華南地區，和全國的情況基本相同，這一變量對煤炭消耗的影響系數為負值，意味著這些地區的所有權變動對煤炭消耗產生著一定的抑制作用，這種作用主要通過國有工業轉制、破產等途徑提高能源效率進而減少煤炭消耗量得以實現。而在華北、華東、華中、西北和西南地區，所有權結構對煤炭消耗卻呈現正向作用，這表明在這些地區，國有工業的規模擴張和總量增長是建立在煤炭消耗的基礎之上，屬于資源依賴型增長。另外，通過比較還可以發現，能源價格對煤炭消耗的影響也具有顯著的區域特征。除了華南地區與全國的情形類似即能源價格變化對煤炭消耗產生負向作用，能源價格上漲抑制煤炭消耗之外，東北、華北、華東、華中、西北與西南地區的能源價格對煤炭消耗都產生正向影響，這表明了這些區域煤炭資源消耗的價格剛性，反映了這些地區經濟發展對煤炭資源的依賴［18－19］。在影響區域經濟發展的因素中，本文還將經濟的對外開放程度、能源消費結構和能源資源稟賦納入到了考察視角之類。模型擬合的結果顯示，經濟對外開放程度、能源消費結構和能源資源稟賦對煤炭消耗的作用盡管不如被考察的其他變量突出，但是其在不同區域對煤炭消耗依然產生這正向作用。

表5 區域經濟發展對煤炭消耗影響的分區域估計結果Tab．5 The estimate result of the impact from the regional economies development on the coal consumption in regions

3 結論與啟示

上述研究表明，要進一步實現節能減排，建立資源節約和環境友好社會，需要以煤炭消耗為依據，并結合引起煤炭消耗變動的經濟因素，從根源上控制污染排放。基于全文的分析，本文得出如下啟示:

第一，作為污染排放產生的直接根源，煤炭消耗的增長給污染減排帶來了強大的挑戰。要現實污染物減排，需要進一步明確和分解不同區域不同污染排放的控制目標，運用全國統一的產品能耗和環保標準，嚴格實施重大投資項目的節能評估和環保審核，完善排放準入制度，形成項目審批、核準和備案的強制性市場進入壁壘。在此基礎上通過有效甄別不同區域煤炭消耗的數量和利用效率，合理選擇區域煤炭資源的投入，在轉變煤炭消費方式、增加煤炭利用效率的基礎上，不斷改善能源結構，形成以傳統能源和清潔能源相結合、并不斷提高清潔能源利用比重的新型能源消費體系，從源頭上減少污染排放。

第二，煤炭消耗的增長主要受到區域經濟發展中的產業結構與政府對經濟干預的影響，要減少污染排放，其直接途徑就是通過區域產業結構的升級減少煤炭消耗的總量，并發揮政府干預在能源消耗上的積極作用。一方面，不同區域要根據經濟社會發展實際調整產業結構，對傳統行業尤其是重型化企業要狠抓節能技術改造升級，堅決淘汰一批技術和裝備落后能耗水平高的企業，運用高新技術和先進適用技術改造和提升傳統產業，不斷提高低耗能、高產出的高新技術產業在國民經濟中的比重，實現由能源依賴型向能源節約型產業轉變;另一方面，要發揮地方政府對經濟干預的積極作用，尤其是要發揮政府在健全統一、開放、競爭、有序的現代能源市場體系，確保市場在國家宏觀調控下對資源配置的基礎性作用，減少其作為經濟活動主體直接參與經濟活動的程度，以減少政府支出對民間投資可能產生擠出效應，從而增強地方經濟的效率與活力，進而減少煤炭消耗。

第三，影響不同區域煤炭消耗變動的因素各不相同，因此，不同區域之間可以根據區位和能源稟賦的實際特點，尋求促進能源產品、服務與管理優化等方面的合作方案，并不斷加速、加強和完善合作機制。對于煤炭消耗低、污染排放少的區域，其在產業結構調整、政府干預經濟的程度、經濟對外開放方式以及能源消費結構等方面所形成的先進管理辦法和成功經驗，可以加強總結，不斷向煤炭消耗大、污染排放高的地區推廣。政府部門要出臺政策，完善能源區域合作的宏觀環境，建立健全有效的區域能源合作統籌管理等職能部門和區域能源合作的技術信息平臺，促進不同區域在能源消耗中的深化合作與優勢互補。

第四，煤炭消耗是導致污染排放的直接因素，工業化與區域經濟發展又必須消耗煤炭等化石能源，因此，現階段中國的能源戰略還必須重點關注煤炭資源的利用方式，將環境約束納入煤炭資源發展規劃。長期以來，中國煤炭以廉價開采為主，其社會成本沒有得到全面考慮。同時，中國的煤炭開采、轉化、發電與終端消費等環節還存在著巨大的清潔化空間，這需要進一步尋求最清潔的方式來獲取使用。隨著現代科學技術的發展，我們可以通過環境友好型的生產技術來提高煤炭開采與利用的效率，進而實現低碳排放。這需要國家將煤炭資源清潔化利用的內容納入能源戰略，也需要政府管理部門完善激勵政策，以促使煤炭清潔化利用為契機，提高產業競爭力，構建起現代煤炭產業體系。

(編輯:于 杰)

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