基于STIRPAT模型的低碳經濟策略分析：以遼寧省為例

王 煒，馮 雪，高晶晶

(遼寧師范大學數學學院，遼寧大連116029)

目前，碳排放問題是全球關注的熱點，而減少溫室氣體的排放是解決碳排放問題的當務之急。遼寧省作為中國的人口、經濟大省，對降低碳排放，實行低碳經濟發展承擔著重要的責任。保持低碳經濟發展的有效方法是降低碳排放量，一個地區的經濟發展是否穩定、科技是否進步、能源結構是否最優、人口結構是否完善等因素都決定著碳排放量的多少。針對碳排放影響因素國內外學者都有不同的見解，而反應人口各因素對環境壓力的影響的IPAT方程是非常具有代表性的方法之一。2010年2月，朱勤、彭希哲等人在《人口與消費對碳排放影響的分析模型與實證》中通過補充人口結構建立了擴展的STIRPAT模型，使用零回歸方法得出人口結構與居民消費水平對碳排放的影響更加顯著［1］。2011年李楠等在《中國人口結構對碳排放量影響研究》中找出人口結構中五個變量對碳排放量的影響并作實證考察，制定了減少碳排放量的一些相關政策［2］。2011年孫敬水等在《中國發展低碳經濟的影響因素研究》中探討影響低碳經濟的主要因素及其貢獻率，擴展STIRPAT模型并進行實證分析，根據研究結果，制定在保證當前經濟快速發展的前提下減排的若干政策［3］。

由此可知學者們的研究對接下來發展低碳經濟，控制碳排放量，制定減排方案具有指導性意義。本文結合遼寧省自身特點，擴展STIRPAT模型，并分析從1989年到2009年這21年遼寧省人口總數、人口的城市化率、人口年齡結構、第二產業人口占從業人口的比重等因素對碳排放量的影響因素，提出在保證經濟發展的前提下減少碳排放量的一些建議。

一、模型分析

學者們普遍認可了20世紀后期Ehrlich等人提出的不同人文因素對環境壓力產生不同的影響量化模型——IPAT等式，記做如下形式:

其中，I表示環境壓力(Impact)，P表示人口數量(Population)，A表示財富因素(Affluence)，T表示技術(Technology)。等式中二氧化碳的排放=人口×人均GDP×單位GDP的二氧化碳排放量。

作者應用IPAT模型，目的在于找出遼寧省一些影響碳排放的因素，并通過改變一個因素且其他因素保持不變來研究需要解決的問題。從IPAT模型中可以看出P、A、T與I成等比例關系，而現實生活中因素變化不定，并非等比例影響，故成為該模型最大的局限。為了克服該模型的不足，Dietz等建立了 IPAT等式的隨機模型——STIRPAT(stochastic impacts by regression on population，affluence，and technology)模型，即

其中，a為模型的系數，b，c，d為各自變量指數，e為誤差。這里本文引入了各自變量的指數，其目的是分析人文因素在IPAT等式中對環境成比例的影響，轉變為對環境成非比例的影響，從而使IPAT模型在實際生活中有了廣泛的應用。

對上面模型兩邊做對數處理得到如下等式:

根據經濟學中彈性系數的概念可知，方程的回歸系數反映的即是因變量與自變量之間的彈性關系，即維持其他自變量不變時，某自變量變化1%所引起的因變量變化百分比。

為了更加深入的研究遼寧省碳排放的情況，本文經過綜合遼寧省自身特點，把STIRPAT模型又進一步的變形，將人口城市化率、勞動年齡(15～64歲)人口占總人口比重、第二產業人口占從業人口的比重對碳排放量的影響，加入模型中進行分析，則模型可變為:

上式中各變量定義為:I—環境影響，用碳排放總量表示，單位為萬噸碳;Ps—人口總數，單位為萬人;Pc—人口城市化率，單位為%;Pw—勞動年齡(15～64歲)人口占總人口的比重，單位為%;Pi—第二產業人口占從業人口的比重，單位為%;A—財富因素，用人均消費額(人均GDP)表示，用其來體現遼寧省居民生活水準和經濟發展狀況對碳排放總量的影響，單位為人民幣元;T—技術水平，用碳排放強度表示，即單位GDP的碳排放量，單位為噸碳/萬元GDP。

本文把模型擴展后細化了人口結構，針對遼寧省人口多、城市化、工業化的特點使得重點影響碳排放的人口因素的結構得到反映，這樣有利于更好地實施減排措施。

二、統計實證

1.數據來源及檢驗

本文不同能源的碳排放系數均是根據國家制定的標準的碳排放系數得到的。各種能源折換成標準煤的參考系數可以參考《中國能源統計年鑒》等資料，又根據相關資料，通過比較研究最后計算了1989～2009年近21年間遼寧省二氧化碳排放總量。在此文中所使用的其它數據都是來源歷年的《中國統計年鑒》、遼寧省歷年統計局資料以及統計年鑒等。

2.統計實證及結果分析

根據時間序列數據的特性，對數據做對數化處理，處理后的結果并未改變數據的特性卻使數據呈現線性化趨勢轉變，而且在某些方面消除量綱不同和數量級的差異所帶來的影響，因此本文將數據的對數形式作標準化處理得到新的變量，然后用EViews6.0軟件估計未知參數求得回歸系數。對(4)式中每個變量都進行標準化處理變形得到新的模型:

通常情況，對于時間序列運用回歸技術必須是以這些序列是平穩的為前提才可以進行分析，否則直接建模會產生虛假回歸。因此，本文將對時間序列進行平穩性檢驗(即看其檢驗變量間是否存在協整關系)。由檢驗結果可知各變量時間序列均為非平穩的。根據式(5)中各變量數據和EViews6.0軟件得到回歸結果，見表1。根據表中殘差為平穩序列可知各變量之間存在協整關系。

表1 各因素對碳排放總量影響的回歸結果

從總體來看，回歸模型的R2比較接近1，對殘差進行單位根檢驗(ADF檢驗)，可知殘差不存在單位根，是白噪聲序列。從回歸模型的結果可以看出擬合度較好。

由表中統計結果可以看出，遼寧省近21年來碳排放的解釋因素按其影響程度的大小依次為:人均GDP、碳排放強度、人口總數、第二產業占總從業人口的比重，其中人均GDP、碳排放強度、人口總數對碳排放總量有正向影響。從模型的回歸系數來看，對碳排放總量正向影響較大的解釋變量的回歸系數為:=0.100770=1.914815，=1.053904;各影響因素對碳排放總量的貢獻率為:δi=(i=1，2，3)，Σδi=1。其中δ1=0.03，δ2=0.62，δ3=0.35，即對碳排放總量貢獻率最大為的人均GDP，其次為碳排放強度，最后為人口總數。人口城市化率和勞動年齡(15～64歲)人口的比重對碳排放總量有間接影響。

三、結論與對策

2009年，中國政府為了使國家走上低碳經濟轉型和發展之路，特此提出了一個要在2005年的基礎上使2020年單位GDP碳排放(GDP碳強度)下降40%～45%的目標。因此溫室氣體減排是中國“十二五”需要面對的最重要的問題之一。遼寧省作為人口經濟大省又是東北地區老工業基地，響應國家政策，保護氣候，改善空氣質量，創建優美環境，走低碳經濟發展之路是必要的。本文鑒于遼寧省能源消耗量大、二氧化碳排放量大等特點，對影響遼寧省低碳經濟的主要因素分析研究，并對STIRPAT模型進行擴展，且根據1989～2009年遼寧省統計數據利用EViews6.0軟件進行實證研究，分析人口總數、人口城市化率、人口年齡結構、第二產業占總從業人口比重、人均消費額、碳排放強度等因素對碳排放總量的影響，得到以下主要結論:

(1)人口總數、人均消費額、碳排放強度、第二產業占總從業人口的比重對遼寧省碳排放總量存在正向相關性;人口年齡結構、人口城市化率對碳排放總量影響不顯著。

(2)隨著遼寧省城市化和工業化進程的加快，人口總量、人口城市化率、人口年齡結構會給碳減排帶來一定的壓力，因此遼寧省應該在保持人口結構可持續發展的同時嚴格控制對碳排放起到促進作用的人口因素。

(3)碳排放量是與經濟發展水平息息相關的，人均消費水平的持續增長對碳排放總量增加起到主導作用。如果要想減少遼寧省的碳排放總量，那么一定會影響居民的消費水平，這又與社會進步相矛盾。因此，遼寧省政府必須權衡其兩者的利與弊，一方面保證經濟穩步發展，另一方面使得碳排放量呈現下降趨勢，實現兩者雙贏。

結合以上研究，二氧化碳不同于其他污染物，減排在技術方面執行起來會有很大的難度，要發展低碳經濟，減少碳排放并非易事，遼寧省政府需要在宏觀調控上科學布局，制定合理有效的各方面政策，政府部門制定相關決策應考慮:

第一，控制人口數量，嚴格實行計劃生育政策，引導居民學習節能減排、低碳環保。本文研究得出，人口規模對碳排放量的增加具有正向相關性。因此，遼寧省要實現節能減排低碳環保，必須控制人口增長，優化人口結構，提高全民素質;同時政府要多組織群眾參加低碳經濟的活動，引導居民走可持續發展的低碳消費模式。

第二，調整產業結構，加快發展低碳產業。在不影響經濟發展的前提下，采取宏觀調控產業結構，利用低碳技術改造傳統制造業，限制電力熱力生產、煤炭開采、金屬礦業等高碳產業發展，促進國際旅游業的大力發展，這樣可以讓遼寧省借鑒國外的發展經驗，以拉動涉外旅游消費、經濟發展互動，走上良性發展之路。

第三，建立生態工業園區，加強低碳技術創新。遼寧省是以煤炭能源為主要消費模式的工業大省，應該提升能效技術、節能技術、可再生能源和新能源技術、溫室氣體減排技術和潔煤技術，特別是工業領域的高效潔凈燃煤，提高能源利用率，變廢為寶，減少對石油的依賴度，引進國外先進技術和設備，促進低碳經濟的發展。

第四，提升技術開發能力，開發新能源。由于中國在新能源領域的各個方面幾乎都缺少核心技術，因此遼寧省在新能源領域的發展中應大力開展國際合作，學習新技術以加快新能源的發展。在今后的系統開發中可以把重心放在燃料電池和煤炭氣化多聯產技術方面，但在技術交流與引進中，不能盲目投資，立足市場，尋找有誠意的合作方，在技術上把好關，在市場方面做好開發和培養，穩步前進，實現可持續發展。

第五，轉變消費模式，樹立良好綠色形象。遼寧省在快速發展經濟，提高居民工資和生活水平的前提下，向著低碳消費模式轉變，倡導居民食品綠色化。干部到農村基層，培訓農民科學種植，發展有機生態農業，減少化肥、農藥的使用。政府應該倡導人們減少使用私家車，用步行來取代乘車，用公交車取代私家車的綠色出行，感受綠色交通出行對環境改善的作用，努力讓居民慢慢適應環保的生活。

［1］朱勤.人口與消費對碳排放影響的分析模型與實證［J］.中國人口資源與環境，2010(2):98-102.

［2］李楠.中國人口結構對碳排放量影響研究［J］.中國人口資源與環境，2011(6):19-23.

［3］孫敬水.中國發展低碳經濟的影響因素研究——基于擴展的 STIRPAT模型分析［J］.審計與經濟研究，2011(4):85-93.

［4］韓城.基于新能源的遼寧低碳經濟發展研究［J］.生態經濟，2011(1):67-68，77.

［5］徐中民.中國人口和富裕對環境的影響［J］.冰川凍土，2011，33(3):668-675.