西北地區二氧化碳(C O2)排放與經濟增長關系探究——以陜西省為例

劉亞錚,張昭,李延芳

（中南大學商學院，湖南長沙410083）

一、問題的提出

隨著經濟社會不斷發展，氣候變化已成為人類所面臨的影響深遠的問題，氣候變化的重要原因是二氧化碳(C O2)排放量的逐年增長。二氧化碳是吸熱性很強的溫室氣體，隨著其排放量日益增加，引發了全球變暖等一系列問題。僅2007年，中美兩國的二氧化碳排放量分別為6533.0和5832.2百萬噸，位居世界前兩位。調整產業結構，轉變經濟發展方式已成為必然趨勢。

關于碳排放與經濟增長成為目前研究的熱點問題，近年來有不少國內外學者對此進行了研究。P a r e s h KN等(2010)通過研究43個發展中國家C O2排放量與經濟增長的關系，發現對于中東和南亞國家，從長期看，C O2排放量下降會提高國民收入。N i c h o l a sA p e r g i s等(2010)研究了南美 9個國家1980~2005年能源消費與經濟增長的關系，發現能源消費對經濟增長都有促進作用，而能源消費量的增長將導致碳排放增加。A h m e t(2012)從環境可持續發展角度研究了213個國家和地區經濟增長對環境的壓力，通過研究這些國家1970~2008年的數據，發現收入與環境壓力之間有很強的關系。Y.f.H u a n g和T e r r y B a r k e r(2012)研究了超過80個國家關于減少C O2排放量的清潔發展機制(C l e a n D e v e l o p m e n t M e c h a n i s m)項目的長期影響，提供了清潔發展機制項目有利于C O2排放量減少的證據。此外，趙濤(Z h a o T a o)和劉釗(L i u Z h a o)等(2011)基于長期能源替代規劃系統(L E A P)模型研究了中國低碳經濟的發展，探究了人均G D P、能源消費、能源結構和C O2排放量四個變量之間的關系。S.S.Wa n g和D.Q.Z h o u等(2011)基于中國1995~2007年的數據，研究了C O2排放量、能源消費和經濟增長之間的關系，發現三者之間有協整關系，C O 2排放量將在較長的時間里不會下降并且會制約中國經濟的發展。

西北地區的經濟發展水平與我國其他地區相比要相對落后，但改革開放以來，尤其是西部大開發戰略實施十多年以來，西北地區經濟得到較快發展，但隨之而來的也是二氧化碳排放量的逐年上升，并因此引發一系列環境問題。本文在前人研究的基礎上，以陜西省為例，基于協整理論和向量誤差修正模型(V E C M)對陜西省二氧化碳排放量和經濟增長的關系進行探究，以期為相關政府部門制定政策提供參考依據。

二、變量、研究區間及方法選擇

（一）樣本數據說明及來源

實證研究的時間跨度為1978~2011年，以G D P反映陜西省的經濟增長，數據均來自陜西省歷年統計年鑒，G D P為以陜西省1978年不變價格調整后的實際G D P，單位為億元。由于我國現行的統計年鑒中并沒有公布每年的碳或二氧化碳的排放量，但公布了每年的能源消費狀況(單位為萬噸標準煤)，據此可以計算出每年的碳或二氧化碳的排放量。能源消費數據均來自《新中國60年統計資料匯編》和陜西省統計年鑒 （2010~2012）。

（二）研究方法

大量研究表明，能源消費對經濟增長有促進作用，西北地區的能源消費結構中，化石能源占有很大比重，能源消費的增加將導致二氧化碳的排放量也會增加，因而二氧化碳排放量與西北地區經濟增長狀況隨時間有相同的變化趨勢。在本文的研究中，首先基于協整理論研究二氧化碳排放量與經濟增長之間是否存在長期穩定的均衡關系，并通過向量誤差修正模型對估計結果進行修正。然后通過G r a n g e r檢驗，探究二氧化碳的排放量與經濟增長之間的因果關系，并通過脈沖響應分析和方差分解分析研究二氧化碳的排放量與經濟增長之間的相互影響向關系和影響程度。所有分析通過E v i e w s 6.0實現。

三、實證研究

(一)C O2排放量的估算

利用陜西省1978~2011年的能源消費及其構成可以估算出該省每年C O2的排放情況。由于從陜西省歷年能源消費構成可以看出，水電等非化石能源所占比例僅3%左右，因此將其造成的C O2排放量忽略，這里僅考慮由煤、石油和天然氣產生的C O2排放量。由擴展的K a y a恒等式[7]可得：

其中，C O2表示二氧化碳排放總量，Ci即第i種能源造成的C O2排放量，Ei為第i種能源消費量，φi為第i種能源的C O2排放系數。

由于統計年鑒中各種化石能源的消費量都是以標準煤衡量的，根據各種能源占能源消費總量比例可以計算出以標準煤衡量的各種能源消費量，再除以相應的折標準煤參考系數，就是各種能源的實際消費量：

上式中，E為能源消費總量，ωi為第i種能源所占比例，λi為第i種能源的折標準煤參考系數。將(2)式代入(1)式，即可得到，C O2的排放量：

ωi在統計年鑒中已經給出。根據《綜合能耗計算通則》(G B/T2589—2008)可查得煤、石油和天然氣的折標準煤參考系數分別為：0.7143、1.4286和1.3300千克標準煤/千克。根據《省級溫室氣體清單編制指南》(發改辦氣候〔2011〕1041號)可查得煤、石油和天然氣的C O2排放系數分別為：1.9003、3.0202和2.1622千克二氧化碳/千克(k g-C O2/k g)。因此可以計算出陜西省1978~2011年二氧化碳排放總量，結果如表1。

表1中，陜西省每年的二氧化碳排放量除個別年份(1998~2000年)有所降低外呈增長趨勢。從1978~2011年，陜西省的年二氧化碳排放量增長了8倍左右。

表1 陜西省1978～2011年CO2排放量

陜西省1978~2011年二氧化碳排放量與經濟增長隨時間變化的趨勢如圖1所示。顯然二者具有相同的變化趨勢，并且都是有趨勢的、非平穩的。在之后的分析中，為盡可能地消除宏觀經濟變量可能存在的異方差性，分別對陜西省二氧化碳排放量和經濟增長取對數，記作l n C O2和l n G D P。

圖1 陜西省能源消費與經濟增長隨時間變化的趨勢

(二)單位根檢驗

為檢驗二者之間是否存在協整關系，先對其平穩性進行檢驗，因為只有平穩的數據才能進行回歸分析和統計檢驗，否則可能出現偽回歸，使分析失效。平穩性檢驗的方法較多，有A D F法、P P法、K P S S法等。本文采取A D F法進行檢驗，以保證估計結果的有效性。結果如表2。

表2 單位根檢驗結果

從表2可以看出，經過取對數后的l n G D P序列和l n C O2序列均為非平穩序列，而其一階差分序列Δl n G D P和Δl n C O2在10%顯著水平上均是平穩的。這說明序列l n G D P和l n C O2均為一階單整序列。

(三)協整分析

單位根檢驗表明，l n G D P序列和l n C O2序列均為一階單整序列，符合協整檢驗條件。協整檢驗的方法有兩種：一種是由E n g l e和G r a n g e r(1987)提出的E-G兩步法；另一種是由J o h a n s e n與J u s e l i u s(1990)提出的基于向量自回歸的協整檢驗方法，常稱作J o h a n s e n檢驗。J o h a n s e n檢驗不僅能檢驗變量之間是否存在協整關系還能估計出協整向量，要優于E-G兩步法[8]。本文選取J o h a n s e n檢驗對l n C O2和l n G D P序列之間進行協整檢驗。根據S C和A I C準則確定最佳滯后長度為2。結果如表3。

表3 Johansen協整檢驗結果

表3中，跡統計量在5%顯著水平下拒絕原假設，表明陜西省二氧化碳排放量與經濟增長之間存在協整關系。根據J o h a n s e n檢驗建立l n C O2和l n G D P序列之間協整方程如下：

括號內為t檢驗值。從協整方程可以看出，陜西省二氧化碳排放量與經濟增長之間存在著長期穩定的關系，并且G D P每增加1%時，二氧化碳排放量就會增加0.5700%。

（四）向量誤差修正模型(V E C M)修正估計

由于回歸變量有很強的趨勢，殘差序列可能存在自相關，這將導致模型不能被接受運用。一般的方法是對序列進行差分以消除趨勢，但這種方法會丟失信息。根據G r a n g e r定理[9]，l n C O2和l n G D P序列是協整的，因此其短期的非均衡關系總能由一個誤差修正模型表述。向量誤差修正模型既能反映l n C O2和l n G D P序列長期的均衡關系，又能建立其偏離長期均衡的誤差修正機制。V E C M模型估計結果如下：

其中長期均衡的誤差修正項為：

誤差修正項的系數為負，符合反向修正機制，即當二氧化碳排放量與經濟增長偏離長期均衡關系時，應以19.22%的調整力度拉回到均衡狀態。

（五） G r a n g e r因果檢驗

從前面的研究可以看出，陜西省二氧化碳排放量與經濟增長之間存在協整關系。但是在這一關系背后，是經濟增長引起二氧化碳排放量增加，還是經濟增長以增加二氧化碳排放量為代價？這就需要檢驗二者間的因果關系。取滯后階數為2~5，對經濟增長與二氧化碳排放量之間的因果關系進行G r a n g e r檢驗，結果如表4所示。

表4 Granger因果檢驗結果

從表4可以看出，至少在滯后5期內，二氧化碳排放量不是經濟增長的G r a n g e r原因，即陜西省的經濟增長并非是以增加二氧化碳排放量為代價的。這是顯而易見的，根據索羅的經濟增長理論，經濟增長的唯一源泉是技術進步，所以增加二氧化碳排放量不是經濟增長的直接原因。但表4的檢驗結果同時表明，經濟增長卻是二氧化碳排放量的G r a n g e r原因，這是由于經濟的發展使得人們增加了對能源的消費，在以化石能源為主導的能源消費結構中，能源消費的增加勢必導致二氧化碳排放量的增加。因此，在節能減排的同時，調整能源消費結構應當引起有關部門的重視。

（六）脈沖響應(I m p u l s e r e s p o n s e)研究

協整檢驗說明陜西省二氧化碳排放量與經濟增長之間存在長期的均衡關系，G r a n g e r檢驗研究了這一均衡背后的因果關系，但還不能說明某一變量受到沖擊或擾動時，其他變量會有怎樣的動態反應，這就需要對模型系統進行脈沖響應研究。通過對隨機誤差項加上一個標準差的沖擊，來分析對由l n C O2和l n G D P構成的V A R系統內各變量的當期值和未來值的影響，結果如圖2所示。

圖2 脈沖響應分析結果

圖2中實線為響應曲線，虛線為由喬列斯基因子分解法(C h o l e s k y F a c t o r i z a t i o n)計算得到的2倍標準差曲線。上圖為二氧化碳排放量受到經濟增長的一個標準差沖擊時的動態響應，下圖為經濟增長受到二氧化碳排放量的一個沖擊時的動態響應?？梢钥闯?，經濟增長的一個擾動對二氧化碳排放量當期沒有影響，隨著預測期數的增加，經濟增長擾動的影響逐步加強，在第6期后基本保持穩定，這說明經濟增長對二氧化碳排放量的影響是持久的。二氧化碳排放量的一個擾動對經濟增長當期也幾乎沒有影響，之后逐步增加，在第5期達到最大后又開始下降，到第10期已經很小，顯然長期而言，二氧化碳排放量對經濟增長的影響較小。

(七)方差分解分析

脈沖響應函數研究了不同變量受到一個標準差沖擊時，其他變量的動態響應結果，但這還不足以說明每一個結構沖擊對內生變量變化的貢獻度。方差分解分析是考察和研究預測誤差的方差構成，將其分解為系統內各變量的隨機沖擊所做的貢獻率，以評估每一個變量的誤差方差對模型內生變量預測的相對重要性。對由l n C O2和l n G D P構成的V A R系統進行方差分解分析，結果如表5所示。

表5 方差分解結果

從表5中可以看出，在對二氧化碳排放量的預測中，第一期預測值的誤差全部來源于二氧化碳排放量自身，隨著預測期限的延長，預測誤差來源中，源自自身的比重越來越低，到第10期已下降到44.6%，受經濟增長卻越來越大，到第10期已上升到55.4%。而對于經濟增長的預測誤差的來源中，第一期預測值的誤差也幾乎全部來源于經濟增長自身，隨著預測期限的延長，預測誤差來受經濟增長自身影響的比重逐步降低，到第4期后基本穩定在65%~70%，受二氧化碳排放量卻逐步增加，到第4期后基本穩定在30%~35%?？梢钥闯?，無論是對于二氧化碳排放量還是對于經濟增長，源自經濟增長的影響都起到相對重要的作用。

四、結論與建議

（一） 結論

通過對陜西省二氧化碳排放量與經濟增長之間的關系進行研究，可以得出以下結論：①在陜西省，二氧化碳排放量與經濟增長之間存在長期的均衡關系，并且當二氧化碳排放量與經濟增長偏離長期均衡關系時，應以19.22%的調整力度拉回到均衡狀態。②G r a n g e r因果檢驗表明，二氧化碳排放量不是經濟增長的G r a n g e r原因，即陜西省的經濟增長并非是以增加二氧化碳排放量為代價的，但是經濟增長卻是二氧化碳排放量的G r a n g e r原因。③脈沖響應研究和方差分解分析表明，經濟增長的擾動對二氧化碳排放量的影響是持久的，無論是對于二氧化碳排放量還是對于經濟增長，源自經濟增長的影響都起到相對重要的作用。

(二)建議

陜西省2011年一年的消費結構中，煤、石油和天然氣所占比重分別為71.95%、16.66%和8.51%①，這些化石能源消費的增加將會導致二氧化碳排放量的增加。由之前的研究可知，陜西省的經濟增長與二氧化碳排放量之間的關系一定程度上講是不科學的。因此轉變經濟發展方式、調整能源消費結構是相關政府部門的當務之急。具體而言，筆者認為可以從以下幾個方面著手：

（1）調整產業結構，發展第三產業。在陜西省2011年的能源消費中，第二產業能源消費所占比重最大，為64.55%，而第二產業在G D P中占比僅55.43%，這顯然是不相適應的。同時，陜西省2011年G D P構成中，第三產業占比34.8%，但第三產業能耗僅占總能耗的19.53%。因此，適當調整產業結構，大力發展第三產業，既有利于提高本省的人民生活水平，也降低了對能源的消耗。

（2）調整能源消費結構，開發新能源。由于煤、石油和天然氣的消費占本省能耗比重很大，因此在無法降低能耗的條件下，可適當開發新能源，以彌補化石能源的劣勢。在陜西省2011年的能源消費構成中，水電僅占2.88%，而陜西地處黃河、長江兩大水系之間，水資源在西北地區相對比較豐富，適當開發水能、電能等能源，既能補充經濟發展對能源的需求，又可以降低二氧化碳排放量。

（3）提高節能減排意識，發展低碳經濟。在陜西省2011年的能源消費量中，生活消費能源占13.43%，比重也是比較高的，因此健全節能環保法律、法規和標準，提高節能環保意識也能間接起到減排的效果。另外，發展低碳經濟，加快節能減排技術創新、管理創新和制度創新，也是有利于實現長遠的可持續發展目標的。

注 釋：

①這里及之后相關數據來自陜西統計年鑒（2012），或根據統計年鑒中相關數據計算所得。

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