甘肅省碳排放與經濟增長動態演進分析

王禮剛

摘要：根據1985-2010年甘肅省相關統計數據建立VAR模型，本文運用協整檢驗、脈沖響應函數和方差分解等方法，對甘肅省碳排放與經濟增長的動態演進關系進行實證研究。研究結果表明：在較短的滯后期內，甘肅省經濟增長是導致其碳排放增加的Granger原因；從長期來看，甘肅省碳排放與經濟增長之間存在均衡關系，碳排放的增加是甘肅省經濟增長的重要動因之一，碳排放量波動對來自于經濟增長的沖擊影響較小，其經濟增長在很大程度上依然是以碳排放作為基礎。

關鍵詞：碳排放；經濟增長；VAR；脈沖響應函數；方差分解

中圖分類號：F061.5 文獻標識碼：B

隨著聯合國氣候變化框架公約第17次締約方會議在南非德班落幕，加緊應對氣候變化、踐行低碳發展已經成為全球關注焦點和世界各國共識。甘肅發展低碳經濟既是國內外大背景的要求，更是自身經濟發展的必然選擇和實現可持續發展的必由之路。甘肅省先后出臺了一系列促進節能減排、發展低碳經濟的政策措施，并加大敦煌水資源合理利用與生態保護、石羊河流域防沙治沙及生態恢復規劃等項目的實施力度。

2009年12月，《甘肅省循環經濟總體規劃》獲得國務院正式批復。目前，甘肅省經濟發展過程中高耗能、高排放、資源依賴性的特征比較突出，全省既面臨著轉變發展方式、進行經濟結構調整的壓力，也面臨著資金短缺的困擾，低碳發展的形勢較為嚴峻。因此，在“十二五”乃至未來更長時期，加大對甘肅省碳排放與經濟增長關系命題的研究力度，對于全面落實國家新一輪西部大開發戰略和實現全省經濟、社會和生態環境的協調發展有著重要意義。

一、文獻綜述

目前，國內關于碳排放與區域經濟增長關系的研究，主要集中在四個方面：第一，王中英、王禮茂[1]（2006）、巴曙松（2010）從時間序列角度，通過計量經濟方法進行經濟增長與碳排放相互影響的對比分析，認為中國過分依賴投資的經濟增長方式，和以第二產業為主的經濟結構在很大程度上是導致溫室氣體排放量增加的主要原因；第二，王鋒等[2]（2010）從驅動因素角度，通過指數分解和結構分解方法，分析經濟與碳排放變化的驅動因素；第三，易艷春、宋德勇等（2011）從經濟學投入產出的角度，分析碳排放產生的部門，模擬和預測碳排放與經濟增長變化；第四，鄭長德等[3]（2011）從空間計量經濟學的角度，分析我國各省域碳排放在空間分布上的自相關性，以及各省域碳排放對經濟增長的影響程度。已有研究結果顯示經濟增長與能源消費、資本存量以及勞動力之間存在著長期穩定的均衡關系，碳排放（能源消費）對經濟增長起到十分重要的推動作用。此外，一些學者還對甘肅省碳排放和經濟增長的數據進行較為簡單的定量分析，提出或評價了相應的低碳政策。李端（2010）選取甘肅人均生產總值、碳排放總量為指標，對1994-2008年間的碳排放與甘肅經濟增長進行相關性分析和回歸分析，得到結論為：甘肅省經濟增長與碳排放的關系既不是“倒U型”，也不是“N型”，而是線性圖。

綜上所述，前人研究為碳排放與區域經濟增長問題奠定了良好基礎，但是這些研究基本集中在國家或若干跨省區域層面上，可能由于相關數據的缺失，有關我國生態環境較為脆弱地區及甘肅省碳排放與經濟增長動態演進關系的實證研究較為少見。在研究方法上，現有研究多以描述性方法或傳統的時間序列相關分析為主，且對碳排放指標的選取以及具體的建模形式還有著不同見解。本文借鑒以往研究成果，根據1985-2010年甘肅省相關數據建立VAR模型，通過協整檢驗、脈沖響應函數和方差分解等方法，對甘肅省碳排放與經濟增長的動態關系進行計量分析并提出對策建議，以期為甘肅省科學制定低碳發展整體方案和管理指南提供若干有借鑒意義的理論與實證基礎。本文的結構安排如下：第三部分是指標選擇、數據來源和模型構建；第四部分是實證結果及對結果的分析，最后是本文的結論和對策建議。

二、指標選擇、數據來源和模型設定

（一）指標選擇和數據來源

1.經濟增長水平。本文主要采用地區生產總值來衡量甘肅省經濟增長水平，其數據來源于歷年《新中國六十年統計資料匯編》、部分數據來源于歷年《甘肅統計年鑒》公布的當年地區生產總值，以1985年為基期，單位為億元，用GRP表示地區生產總值。為了消除價格波動給地區生產總值計算帶來的影響因素，本文采用生產總值指數平減甘肅省1985-2010年的地區生產總值。

2.碳排放量。目前，關于碳排放量的計算方法各異，主流的計算方法為IPAT方法，但因難以體現技術進步影響、不能確定各地區減排責任等原因，IPAT方法存在一定的不足[4]。本文主要借鑒其他兩種方法，即Kaya恒等式模型法和碳化學燃燒公式法來核算碳排放量[5]。

第一，Kaya碳排放恒等式模型法。由日本能源經濟學家茅陽一（Yoichi Kaya）[6]在1989年聯合國政府間氣候變化委員會（IPCC）會議上率先提出。Kaya恒等式通過一種簡單的數學公式將人類活動產生的碳排放量與經濟、政策和人口等因子建立起聯系。Kaya碳排放恒等式為：

在式（1）中，C為碳排放量；Ci為第i種能源的碳排放量；E為一次能源的消費量；Ei為第i種能源的消費量；Y為國內生產總值GDP；P為人口數量。式（1）的右側將主要碳排放驅動力分為乘法因子，而左側對應于二氧化碳排放量。根據式（1），碳排放量主要是由人口、生活水平、能源使用強度（即為Ei與E的比值）和能源的碳排放強度（即為Ci與Ei的比值）決定的。

第二，碳的化學燃燒公式法。根據碳的化學燃燒公式：C+O2=CO2，可得碳在完全燃燒后，碳的燃燒值約為34 070kj/kg，而每噸標準煤釋放的熱量為7 000千卡，即約為29 302kj，這就可以粗略的計算出每噸標準煤完全燃燒釋放出的二氧化碳。

考慮以上兩種碳排放量計算方法，并結合構成標準煤的元素，還有氮、硫、磷、氟、氯、砷等和不完全燃燒因素，因此采用這兩種方法計算出的每噸標準煤的碳排放系數介于2.277和2.72之間，本文取兩者的算術平均數作為每噸標準煤的碳排放系數，為2.499[3]。碳排放量主要來自于《新中國六十年統計資料匯編》、《甘肅統計年鑒》的“能源消費總量及構成（單位：萬噸標準煤）”所列舉的甘肅省數據乘以2.499，得到的數據即為碳排放量“Carbon”。

（二）VAR模型的設定

傳統的經濟計量方法是以經濟理論為基礎來描述變量關系的模型，但經濟理論通常并不足以對變量之間的動態關系提供一個嚴密的說明，而且內生變量在方程兩端都可以出現使得估計和判斷變得更加復雜。為了解決這些問題，1980年西姆斯（C.A.Sims）[7]將VAR模型引入到經濟學中，推動了經濟系統動態性分析的廣泛應，VAR模型常用于預測相互聯系的時間序列系統及分析隨機擾動對變量系統的動態沖擊，從而解釋各種經濟沖擊對經濟變量形成的影響。

在式（2）中，yt是包含碳排放、經濟增長這兩個內生變量的列向量，xt是d維外生變量列向量，p是滯后階數，T是樣本個數。k×k維矩陣Φ1，…，Φp和k×d維矩陣H是帶估計的系數矩陣。εt是k維擾動向量，它們之間相互同期相關，但不與本身的滯后值相關且不與式（2）右邊的變量相關[8]。

三、實證研究

（一）平穩性檢驗

計量分析采用Eviews7.0軟件，為了確保變量的平穩性，先對單個變量運用標準的ADF方法進行單位根檢驗，最佳滯后階數由SIC準則確定。為了消除在計量分析中可能出現的異方差等因素，對1985-2010年甘肅省GRP、碳排放量Carbon取自然對數值，分別計為lnGRP、lnCarbon。檢驗結果如表1所示，從表1中可以看出lnGRP、lnCarbon的一階差分在5%的顯著性水平下都是平穩的。

（二）Granger因果關系檢驗

Granger因果關系檢驗實質上是檢驗一個變量的滯后變量是否可以引入到其他變量中。如果某個變量受到其他變量的滯后影響，則稱它們具有Granger因果關系。為了較為清楚地解釋甘肅省碳排放與經濟增長之間的Granger因果關系，可對序列lnGRP和lnCarbon進行滯后長度為4期的Granger因果關系檢驗，檢驗結果如表2所示。結果顯示在滯后長度為2期時，經濟增長在5%的顯著性水平下拒絕原假設，說明甘肅經濟增長對其碳排放具有較為顯著的Granger影響，即存在從序列lnGRP到序列lnCarbon的較為顯著的單向因果關系。

（三）VAR模型滯后階數p的確定

VAR模型中一個重要的問題就是滯后階數的確定。在選擇滯后階數p時，一方面欲使滯后階數足夠大，以便能夠完整反映所構建模型的動態特征；另一方面，滯后階數越大，需要估計的參數也就越多，模型的自由度就減少。所以，通常進行選擇時需要綜合考慮，既要有足夠多的滯后項，又要有足夠數目的自由度。這里將采用LR、FPE、AIC、SC和HQ等準則，檢驗VAR模型最佳滯后階數p。表3的結果顯示，在LR和SC評價準則下滯后階數p應為1，而在FPE、AIC和HQ評價準則下滯后階數p應為2。Paulsen（1984）[9]指出AIC評價準則傾向于選擇過大的滯后階數，滯后階數p為2，即VAR（2）。

（四）Johansen協整檢驗

Johansen在1988年及在1990年與Juselius一起提出的，一種以VAR模型為基礎的檢驗回歸系數的方法，是一種進行多變量協整檢驗的較好方法。在滯后階數為2，假設模型中無常數項和時間趨勢項情況下，對lnGRP和lnCarbon進行Johansen協整檢驗。表4給出協整檢驗的結果顯示，根據跡統計量和λ-max統計量都表明，在5%的顯著性水平上lnGRP和lnCarbon之間存在一個協整關系。

從表5可以看出lnGRP對來自lnCarbon的擾動并沒有立即做出反應，lnGRP在第一期的響應為0，隨后這種沖擊對lnGRP的影響緩慢增大，且有發散的趨勢，表明甘肅省碳排放量的擾動沖擊對經濟增長影響的持續時間比較長，且一直為正向效應；lnCarbon對來自lnGRP的響應擾動立即作出了響應，第一期的響應為0.009209，隨后對來自lnGRP擾動的響應有所下降，在第4期左右達到最小值，且為負向的。之后lnCarbon對來自lnGRP的響應緩慢增加，也為負向的，在整個前10期的響應期內，lnCarbon對來自lnGRP擾動的累計響應值為-0.133594，表明在絕大部分響應期內，甘肅省經濟增長對碳排放量會產生抑制作用，這種抑制作用隨著時間的推移是先逐步下降，后略有回升。但總的來看，甘肅省經濟增長會導致碳排放量的緩慢下降，而碳排放量的增加則會在較長時間內推動甘肅省的經濟增長。

本文采用方差分解方法分析VAR模型中的變量lnCarbon、lnGRP產生影響的每個隨機擾動的相對重要性的信息，方差分解的結果如表6所示。結果顯示：從長期來看，甘肅省經濟增長預測方差中有39.54%的部分是由碳排放沖擊所引起的，60.46%的部分是由自身沖擊引起的；在甘肅省碳排放波動的方差分解結果中，碳排放預測方差中只有10.46%的部分是由經濟增長沖擊引起的，89.54%的部分是由碳排放自身沖擊引起的。綜合方差分解的結果可以發現：在前10個預測期中，甘肅省碳排放的波動主要來自于自身，而碳排放沖擊對經濟增長波動的貢獻度較大，且在40%以內。方差分解結果在某種程度上也驗證了脈沖響應函數方法分析的結論。

四、結論與對策建議

本文以甘肅省為研究對象，通過1985-2010年的統計數據，運用VAR模型對碳排放與經濟增長之間的動態演進關系進行了實證研究，得到以下結論：

第一，在較短的滯后期內，存在從經濟增長序列到碳排放序列的較為顯著的單向因果關系，即甘肅省經濟增長是導致其碳排放增加的重要原因，而能源消費所帶來的以CO2為主的溫室氣體排放增加對全省經濟增長的促進作用不顯著。

第二，從長期來看，甘肅省碳排放與經濟增長之間存在長期的穩定均衡關系，碳排放量增加對甘肅省經濟增長產生影響的持續時間比較長，且一直為正向效應，碳排放沖擊對經濟增長波動的貢獻度較大；反過來，甘肅省經濟增長則會導致碳排放量的緩慢下降，但經濟增長沖擊對碳排放波動的貢獻度較小。這表明自20世紀80年代中期以來，甘肅省碳排放與經濟增長有著較為緊密的聯系。隨著甘肅省快速的經濟增長，碳排放量在短期內有所增加，而碳排放量的短期增加對經濟增長的影響不顯著。碳排放與經濟增長雙變量經過短期的微調后，從二者之間的長期動態演進關系來看，碳排放量的增加是甘肅省經濟增長的重要動因之一，甘肅省經濟增長在很大程度上依然是以大量的碳排放作為基礎，而且碳排放量波動對來自經濟增長的沖擊影響較小，說明這種“高速增長、高碳排放”的“雙高”經濟社會發展狀況，在未來一段時間內仍會保持較強的“剛性”。

第三，究其原因主要是土地、廉價勞動力、水、電、煤、氣等生產要素和高投入、低產出的粗放型經濟模式仍主導甘肅省經濟發展，而優質資本、創新、核心技術、自主產權、研發等對經濟增長的貢獻較小。2010年全省單位地區生產總值能耗為1.801噸標準煤/萬元，是全國同期平均水平的2.2倍，萬元工業增加值電耗是全國同期平均水平的2.1倍。2010年全省能源消費總量中，煤炭占能源消費總量比重為67.03%，工業能源消費量占能源消費總量的73.89%[10]。另外，甘肅省是以工農業為主的后發地區，工業是拉動全省經濟增長的主要力量，尤其是以能源和原材料消耗為主的重型工業，如有色冶金、石化、機械、建材等傳統行業，是甘肅經濟發展的重要基礎，是財政收入的主要來源，也是勞動力就業的主要渠道[11]，但這些產業多為高耗能、高排放產業，是甘肅省節能減排的壓力所在，也給本省的低碳轉型帶來了較大的挑戰。

針對以上結論，為推動甘肅省低碳發展再上新臺階，實現經濟增長速度質量效益相協調、人口資源環境相協調，本文提出以下對策建議：

1.重視低碳能源技術的研發和推廣，加快實現能源低碳化。從結論部分中不難看出，碳排放是甘肅省實現經濟增長的重要因素。由于發展高新技術和裝備制造業是甘肅省推進產業結構轉型優化的內在需求，這就使得甘肅省石化、機械、冶金等大型、特大型重工業項目比例持續增長，但這些產業的發展又勢必造成能耗增長需求難以減緩，工業高能耗、低能效的格局短時間很難改變。如果此時一味要求上述所有企業降低能耗，無異于踩了甘肅省經濟前進的“剎車”。因此，在求發展的今天，能源低碳化對甘肅保持經濟高速持續的增長顯得尤為重要。太陽能、風能等可再生低碳能源是朝陽產業，前景廣闊，但也因為技術落后、耗資巨大、電價高等因素制約了它們的發展。要增強低碳能源的競爭力，使其進入甘肅尋常制造企業，就必須重視低碳能源技術的研發和推廣，利用技術創新來不斷降低可再生能源的成本，使其與傳統能源在價格上具有可比性，從而快速推廣使用，成為未來能源消費的主力。

2.建立多元化、多渠道的低碳投融資體系。應對氣候變化、降低碳排放和發展低碳經濟，甘肅省不僅應著力推進能源低碳化，還應充分拓展融資渠道、引導其他要素資源向低碳產業集聚。

首先，多渠道拓展促進全省低碳經濟發展的直接融資途徑。積極通過各類債權融資產品和手段支持低碳產業發展，發揮股權投資基金和創業投資低碳企業的資本支持作用，大力支持資源循環利用企業上市融資。

其次，全面改進和提升支持低碳經濟發展的金融服務。對由國家、省級低碳經濟發展綜合管理部門支持的節能、節水、節材、綜合利用、清潔生產和“零”排放等減量化項目，廢舊汽車零部件、工程機械、機床等產品的再制造和輪胎翻新等再利用項目，以及廢舊物資、大宗產業廢棄物、建筑廢棄物、農林廢棄物、城市典型廢棄物、冶煉廢水、污泥等資源化利用項目，銀行業金融機構應當按照商業可持續原則，綜合考慮信貸風險評估、成本補償機制和政府扶持政策等因素，要重點給予信貸支持，通過動態監測、循環授信等具體方式，積極開發與低碳經濟有關的信貸創新產品。

再次，加大利用國外資金對甘肅省經濟發展的支持力度，支持鼓勵低碳經濟主體申請清潔發展機制項目（CDM）。甘肅省綜合管理部門應積極支持符合條件的低碳經濟項目申請使用國際金融組織貸款和外國政府貸款。相關職能部門還應加強對低碳經濟項目投資企業的輔導，幫助其熟悉CDM項目基本規則和運作流程，同時引導一些潛在企業開展CDM合作，并支持開展相關的方法學研究。

3.低碳示范先行，鼓勵全社會參與。借鑒國內外城市低碳發展的成功經驗，宣傳低碳經濟，開展低碳經濟試點示范工作，全面提高甘肅省各個社會層面的低碳發展意識和能力。重點建設低碳科技示范區、低碳產業示范區和低碳建筑示范區，發展低碳產業研發、低碳化生產和低碳化支撐體系三大板塊的上下游低碳產業鏈條和產業集群。觀念是行動的前提和先導，推行低碳消費方式必須從培養市民觀念入手。除了從消費習慣入手提高社會對低碳產品的認知度，地方政府還應通過財政補貼的方式，大力推廣低碳產品，培育低碳消費市場，形成全社會參與低碳發展的良好氛圍。

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（責任編輯：關立新）