基于IPAT理論的中國能源消耗與反彈效應(yīng)

邵慶龍

(西班牙巴塞羅那自治大學 環(huán)境科學與技術(shù)研究所，巴塞羅那 08193)

1 模型與數(shù)據(jù)

1.1 模型設(shè)定

20世紀80年代，西方學者Ehrlich和Holdren等人提出IPAT理論，用于考察環(huán)境壓力的影響因素。在I=PAT公式中，I代表環(huán)境壓力，P代表人口規(guī)模，A代表財富，T代表技術(shù)水平。針對以上釋義，以能源消耗代表環(huán)境壓力（I），年末人口總數(shù)代表人口規(guī)模（P），國民生產(chǎn)總值代表財富（A），能源強度代表技術(shù)水平（T），利用時間序列普通最小二乘法（OLS）進行回歸分析，以探討它們之間的相關(guān)關(guān)系。但是當存在異方差時，普通最小二乘估計法會給誤差方差大的觀測值以較大的權(quán)重，給誤差方差小的觀測值以較小的權(quán)重，導(dǎo)致回歸結(jié)果中方差大的那部分數(shù)據(jù)得到很好的擬合，這樣普通最小二乘估計法不再有效，無法證明回歸系數(shù)與真實值的關(guān)系。因此采用GARCH（1,1）模型，它可以有效解決因異方差存在而導(dǎo)致的估計誤差問題。基于此，針對IPAT模型的不同因素設(shè)定出以下三個模型：

模型1是用年末總?cè)丝冢≒）代表人口P，國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）代表財富A，能源強度（EI）代表技術(shù)進步（T），來探討三者與能源消耗（EC）之間的關(guān)系，方程如下所示：

EC=β0+β1P+β2GDP+β3EI+u

模型2用城鎮(zhèn)人口（CP）和農(nóng)村人口（RP）代替了年末總?cè)丝冢≒），考察兩者對于能源使用的相對影響，方程如下所示：

EC=β0+β1CP+β2RP+β3GDP+β4EI+u

模型3根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)總值支出法，將GDP分解為總投資消費（包括政府消費、居民消費以及投資形成，用CI表示），進口（IM）和出口（EX），以便于進一步考察國內(nèi)投資消費和國際貿(mào)易對能源使用的影響，方程如下所示：

EC=β0+β1P+β2CI+β3IM+β4EM+β5EI+u

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文選取中國1991～2011年的數(shù)據(jù)作為研究樣本，其中能源消耗、能源強度、總?cè)丝凇鴥?nèi)生產(chǎn)總值、進口額和出口額等數(shù)據(jù)來自《中國能源統(tǒng)計年鑒2012》和《中國能源統(tǒng)計年鑒1997～1999》。鄉(xiāng)村人口、城鎮(zhèn)人口、總投資消費等數(shù)據(jù)來自國家統(tǒng)計局官方網(wǎng)站。另外，能源強度全部按照1990年可比價格進行了換算，能源使用量則全部按照發(fā)電煤耗法進行計算。

2 實證研究

2.1 描述性分析

表1是中國1991～2011年間的能源消耗、能源強度、國內(nèi)生產(chǎn)總值與總?cè)丝诘臄?shù)據(jù)。可以發(fā)現(xiàn)，能源消耗量、國內(nèi)生產(chǎn)總值和總?cè)丝诜謩e以年均6.25%、10.41%和0.77%的速度在上升，能源強度則以年均3.84%的速度下降，它們在整體上表現(xiàn)了中國社會、經(jīng)濟和環(huán)境的宏觀狀況。

圖1是1991～2011年間中國能源消耗和能源強度變化的趨勢圖，通過對比可以清楚的看出在能源強度持續(xù)降低的同時，能源消耗也在快速增加。在此期間，能源強度下降了2.23倍，能源消耗增加了3.35倍，說明技術(shù)進步雖然降低了能源強度，卻沒能減少能源的使用量，反而導(dǎo)致了進一步的增加，說明在一定程度上存在著“反彈效應(yīng)”。中國能源消耗與能源強度的具體相關(guān)程度可通過下一節(jié)的回歸分析得到體現(xiàn)。

2.2 回歸分析

這部分考察哪些因素影響了中國能源消耗的增加，以及這些因素的影響程度，表2是相關(guān)回歸分析結(jié)果。模型1考察了能源消耗與總?cè)丝凇DP和能源強度之間的關(guān)系，回歸結(jié)果表明三者都與能耗增加呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。其中，人口是最主要的推動因素，單位人口的變動會使得能耗同向變動13.77665個單位；能源強度的回歸系數(shù)為0.6653118，反映了圖1中能源消耗與能源強度的走勢關(guān)系，即能耗量隨著強度的下降而上升；GDP的相關(guān)系數(shù)最低，它對能耗量的影響程度僅為能源強度對能耗量影響程度的1/18。模型2對模型1進一步分解，將人口因素劃分為城鎮(zhèn)人口和鄉(xiāng)村人口兩部分，結(jié)果顯示兩者都對能源消耗呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)關(guān)系，且鄉(xiāng)村人口的相關(guān)系數(shù)要略高，說明鄉(xiāng)村地區(qū)的人口變動對總體能源的使用產(chǎn)生了更大的影響。類似的，能源強度對能耗的影響仍為GDP對能耗影響的18倍左右。模型3對模型1中的GDP按照支出法進行了分解，劃分為總投資消費（CI）、進口（IM）和出口（EM）三個部分。回歸結(jié)果表明，總投資消費相關(guān)系數(shù)最低，這部分總體上對能源使用量影響不大。值得關(guān)注的是，進口和出口對能耗產(chǎn)生了截然相反的顯著影響：進口的相關(guān)系數(shù)為負，說明產(chǎn)品和服務(wù)的輸入可以減少本國能源的使用，在一定程度上輸出了環(huán)境負荷；出口的相關(guān)系數(shù)為正，說明產(chǎn)品和服務(wù)的輸出增加了本國能源的耗費，在一定程度上輸入了環(huán)境負荷。相較而言，出口因素的相關(guān)系數(shù)絕對值更高，對能耗的影響程度更大，中國面臨著更為急迫的環(huán)境輸入壓力。總體來看，人口與能源強度同能源消耗保持著顯著的正相關(guān)關(guān)系，人口及相關(guān)分解因素影響程度最大，能源強度次之，GDP及其分解因素的影響程度最低。

表2 回歸分析結(jié)果

3 結(jié)論與建議

基于前文的分析，得出如下幾點結(jié)論：

(1)人口增長是中國目前能源消耗的最主要動因，農(nóng)村人口相對城鎮(zhèn)人口具有更顯著的影響。在相關(guān)人口政策實施以及生育觀念改變的情況下，中國人口年均增長速度只有0.77%，但由于基數(shù)很大，導(dǎo)致在1991～2011年間中國人口凈增長1.892億人，再加上居民平均生活水平的顯著提升，導(dǎo)致了能源需求的大幅增加。相對于城鎮(zhèn)人口來說，農(nóng)村人口與能耗的相關(guān)性更強，這一方面是因為鄉(xiāng)村人口多于城鎮(zhèn)人口的狀況一直持續(xù)到2010年，鄉(xiāng)村對能源消耗的影響也更大；另一方面，快速的城鎮(zhèn)化進程增加了鄉(xiāng)村居民的通勤距離和頻率，導(dǎo)致能耗的增加。

(2)技術(shù)進步?jīng)]有降低能源使用量，存在著明顯的反彈效應(yīng)。中國在過去20余年的技術(shù)進步與能源強度的降低得益于政府的一系列政策與規(guī)劃。“十一五”規(guī)劃中實現(xiàn)了2010年單位GDP能耗在2005年的基礎(chǔ)上下降了19.1%；在“十二五”規(guī)劃中又提出了到2015年碳強度進一步降低16%的目標；2009年哥本哈根氣候大會上，中國政府也向國際上承諾2020年碳強度比2005年下降40%-45%。這些政策和目標有效地促進了技術(shù)進步和制度創(chuàng)新，提高了能源使用效率并降低了能源強度，但與此同時生產(chǎn)成本和產(chǎn)品價格也在下降，反而刺激了能源需求并導(dǎo)致了能耗的增加，產(chǎn)生了反彈效應(yīng)。

(3)經(jīng)濟增長引起了能源的使用，但是影響遠小于人口增長與技術(shù)進步。一方面，這打破了能源消耗增加與環(huán)境破壞主要是由經(jīng)濟增長引起的觀點；另一方面，GDP雖然以年均10.41%的速度快速增長，但是技術(shù)水平和管理制度得到了很大發(fā)展，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)也進一步優(yōu)化，在“五年規(guī)劃”及其他相關(guān)能源與環(huán)境政策中強制性地淘汰了落后產(chǎn)業(yè)，在總體上降低了單位經(jīng)濟產(chǎn)值所需的能源，這樣對總能耗的影響也就降低了。

(4)出口對能源消耗的影響超過了政府消費、居民消費和投資形成，進口有利于緩解環(huán)境負荷。中國是世界上最大的貨物貿(mào)易國，貿(mào)易依存度接近50%，國際貿(mào)易對中國能源使用量產(chǎn)生顯著影響。

中國存在顯著的反彈效應(yīng)，單純的技術(shù)進步并不能有效地降低能源的使用，甚至有可能進一步刺激能耗的增加。根據(jù)I=PAT公式，在保持經(jīng)濟持續(xù)增長的前提下，單純的技術(shù)進步并不能保證能源使用量的下降，除非人口負增長；在保持人口繼續(xù)增加的情況下，單純的技術(shù)進步也不能保證能源使用量的下降，除非經(jīng)濟負增長。目前，中國的人口增加的狀況在短期內(nèi)仍將持續(xù)下去，GDP也必須保持一定的增長速度，只有技術(shù)進步增長到一定程度，才能抵消其他因素給資源和環(huán)境帶來的負面影響。然而，反彈效應(yīng)的存在阻礙了技術(shù)進步發(fā)揮其效應(yīng)的程度，所以需要技術(shù)進步的相關(guān)配套措施，以降低反彈效應(yīng)帶來的負面影響，例如優(yōu)化國際貿(mào)易結(jié)構(gòu)，降低原材料和初級加工產(chǎn)品的出口，增加服務(wù)業(yè)和其他環(huán)境友好產(chǎn)業(yè)的比例；積極倡導(dǎo)節(jié)能減排，樹立低碳生活的理念，以便于在消費者層面抑制對能源的過度需求，這也是有效降低人口增長帶來負面效應(yīng)的有效手段。

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