中國能源消費、CO2 排放與經濟增長關系的實證研究

王福軍，王福田，寧慶月

(1.福州大學 經濟與管理學院，福建 福州350108;2.山東省泗水縣中冊初級中學，山東 濟寧237213)

自2013 年以來，中國的霧霾現象愈演愈烈。據相關數據統計，中國受到霧霾天氣影響的區域十分廣泛，包括華北平原、黃淮、江淮、江漢、江南和華南北部等地區，區域面積約占國土面積的四分之一，居民生活已經受到嚴重影響。霧霾現象是中國環境污染問題的又一表現，這與中國長期以來粗放型的經濟增長模式和能源消費結構是密切相關的。中國是能源消費大國，世界銀行統計數據顯示中國自2009 年起超越美國，成為世界上能源消費量最多的國家。根據中國統計局最新數據顯示，2013 年，中國的能源消費總量為37.5 億噸標準煤，其中，中國化石能源消費總量占能源總消費量的90.2%。化石能源主要來源于化石燃料的燃燒，而大量的化石燃料燃燒會產生許多空氣污染物，這是導致霧霾現象的主要成因之一。同時，化石燃料的燃燒排放也是二氧化碳排放的主要來源。從2006 年起，中國的二氧化碳排放量便一直居于世界首位。據國際能源機構(IEA)統計，2011 年，中國二氧化碳排放總量為79.996 億噸，約占世界二氧化碳排放總量的四分之一。二氧化碳是主要的“溫室氣體”，溫室效應引起的氣候變化問題同樣嚴峻，只是其影響程度并不如霧霾天氣對人們有如“切膚之痛”的影響來得強烈。

面對能源和環境的雙重威脅，如何有效實現“節能減排”戰略目標是目前亟需解決的重要課題。然而，中國作為一個發展中大國，目前仍處于工業化、城市化進程的加速階段，經濟增長仍以化石能源的大量消耗為主要依托。由此而產生的矛盾是，“節能減排”戰略的實施會否導致經濟的延緩增長?本文旨在通過研究中國能源消費、二氧化碳排放與經濟增長三者之間的關系，以期為國家“節能減排”戰略走向的政策制定提供一定的參考作用。

一 文獻回顧

目前，關于能源消費、二氧化碳排放和經濟增長關系的研究，已成為國內外學者關注的熱點問題。

關于二氧化碳排放與經濟增長之間的關系研究，主要可以分為兩大類:(1)對二氧化碳的庫茨涅茨曲線(The carbon Kuznets curve，簡稱CKC)進行實證檢驗:Selden 和Song、Galeottia 和Lanza 研究認為二氧化碳排放與經濟增長之間存在“倒U型”的庫茲涅茨曲線關系［1-2］，而Agrasand Chapman、Richmondand Kaufmann、He Jie 則認為不存在CKC 關系［3-5］。林伯強和蔣竺均運用中國1960-2007 年數據，對中國CKC 的理論拐點和實證預測進行研究，認為中國二氧化碳庫茲涅茨曲線的理論拐點對應的人均收入是37 170 元，并預計在2020 年左右達到［6］。(2)研究二氧化碳排放與經濟增長之間的因果關系:Dinda 和Coondoo 通過對1960-1990 年88 個國家的面板協整分析，得出了一些國家的人均二氧化碳排放量與人均GDP 之間存在雙向Granger 因果關系的結論［7］;袁富華認為中國二氧化碳排放與經濟增長之間存在雙向因果關系，并利用潛在經濟增長核算方程具體分析二氧化碳排放對經濟增長的影響［8］。

有關能源消費與經濟增長之間的關系研究，主要有:AI-Iriani 采用短期面板因果檢驗方法分析6 個中東國家的能源消費和經濟增長之間的關系，結果表明，兩變量間存在從經濟增長到能源消費的單向因果關系［9］。Narayan 和Smyth 采用面板協整分析方法考察中東國家電力消費與產出的相互影響關系，結果表明，其電力消費與產出之間存在顯著的反饋作用關系［10］。Apergis 和Payne 對1980-2006 年間15 個新興國家的煤炭能源消費與經濟增長的動態關系進行研究，通過面板因果檢驗發現，無論是長期還是短期，兩者間均存在雙向因果關系［11］。吳巧生等通過對1986 ～2005 年間中國東部、中部和西部地區能源消費與GDP 的因果關系研究，發現它們之間的因果關系呈現出十分明顯的區域特征［12］。趙進文和范繼濤采用非線性STR 模型對中國1953-2005 年間的能源消費和經濟增長關系進行分析，結果表明，經濟增長對能源消費的影響具有非線性性、非對稱性和階段性的特點［13］。

近年來，一些學者開始將能源消費、二氧化碳排放與經濟增長放在同一研究框架下進行分析。Soytas 等通過美國數據進行實證分析，發現短期收入不是二氧化碳排放的Granger 原因，而能源消費與二氧化碳排放之間則存在著長期的因果關系［14］。Ang 研究發現中國的能源消費越多、收入越高以及貿易開放程度越大，就會導致越多的二氧化碳排放量［15］。Zhang 和Cheng 分析認為長期存在著從GDP 到能源消費、能源消費再到二氧化碳排放的單向Granger 因果關系，但在短期能源消費和二氧化碳排放都不是GDP 的Granger 原因［16］。Jalil 和Mahmud 認為長期二氧化碳排放量取決于收入和能源消費［17］。Soytas 和Sari 認為土耳其的二氧化碳排放與能源消費存在單向Granger因果關系［18］，而Halicioglu 卻發現無論是短期還是長期，二氧化碳排放與收入水平之間均存在著雙向的Granger 因果關系［19］。Lean 和Smyth 采用面板向量誤差修正模型對1980-2006 年間5 個東盟成員國進行研究，結果表明，長期來看電力消費和二氧化碳排放對經濟增長存在著單向影響［20］。與國外研究相比，國內學者在這方面的研究文獻較少。楊子暉采用有序無環圖技術方法，對中國1971 ～2005 年間能源消費、經濟增長和二氧化碳排放的三者關系進行分析，結果表明，中國現階段存在著“經濟增長——能源消費——二氧化碳排放”的動態關系鏈［21］。

二 數據描述與模型設定

本文所選用的經濟變量有:人均實際GDP(單位:元，變量名為Y)，人均二氧化碳排放總量(單位:公噸，變量名為CO2)，人均能源消費總量(單位:千克每石油當量，變量名為EC)。其中，人均二氧化碳排放總量(CO2)、人均能源消費總量(EC)數據直接來自于世界銀行的數據庫;人均實際GDP 是用萬德數據庫中的人均名義GDP 和GDP 平減指數加以計算得出，這些數據均采用對數形式。具體數據如圖1、圖2 和圖3 所示。

圖1 中國1995-2010 年人均實際GDP

圖2 中國1995-2010 年人均能源消費量

圖3 中國1995-2010 年人均CO2 排放量

從圖1-3 中可以看出，1995-2002 年我國人均實際GDP、人均能源消費量和人均二氧化碳排放量的變化趨勢并不顯著。但自從2003 年開始，這三者呈現出逐年快速遞增的趨勢，而且這三者的增長趨勢基本一致。從2003 年到2010 年，中國人均實際GDP 增加了約183.2%，人均能源消費量增加了約69.8%，人均二氧化碳排放量增加了約76.4%。下面就人均能源消費量、人均二氧化碳排放量與人均GDP 之間是否具有某種具體的確定關系進行實證檢驗。

在前文理論分析及經濟變量定義的基礎上，我們將計量模型設定為:

其中:LnY、LnEC 和LnCO2分別表示人均GDP、人均能源消費量和人均二氧化碳排放量的對數;β0表示回歸方程中的截距項;β1、β2分別是Y關于EC 和CO2的彈性，即當人均能源消費和人均二氧化碳每增加1%時，人均實際GDP 增加的百分比;u 表示我們所設定模型的隨機擾動項。

三 實證結果與分析

(一)單位根檢驗

由于非平穩序列可能會產生虛假回歸現象，所以首先對時間序列進行平穩性檢驗，我們采用ADF 單位根檢驗方法對各序列的平穩性進行檢驗，結果見表1 所示。

表1 ADF 單位根檢驗結果

從表1 的檢驗結果中我們可以看出，變量序列LnY、LnEC、LnCO2以及其一階差分后的ΔLnY、ΔLnEC、ΔLnCO2序列都是非平穩的，而其二階差分變量Δ2LnY、Δ2LnEC、Δ2LnCO2序列都是平穩的，這說明文中所有變量是二階單整的，即為I(2)，根據協整檢驗條件，進而可以檢驗這些變量之間是否存在長期的協整關系。

(二)協整檢驗

采用E-G 兩步法將對中國LnY 和LnEC、Ln-CO2進行協整分析。首先對這3 個變量運用OLS回歸方法構造一元回歸模型，然后依據ADF 檢驗方法判斷其殘差是否平穩，如果平穩說明這些變量之間存在協整關系，否則是非協整的。

首先，依據我們所設立的模型形式(1)，對LnY 和LnEC、LnCO2進行OLS 回歸，回歸方程如式(2)所示:

從模型的回歸結果來看，R2=0.9792 表明能源消費、二氧化碳排放對當期的中國經濟增長具有很強的解釋作用，且其指標的回歸結果也很滿意，回歸系數4.787877、-2.550322 分別為中國經濟增長關于能源消費、二氧化碳排放的彈性系數，即這些變量每變化一個百分點，則中國經濟增長變化相應的百分點數。例如，當中國的能源消費每增加一個百分點時，則經濟增長將增加約4.79個百分點，相反，當中國的二氧化碳排放每增加一個百分點時，經濟增長則會下降約2.55 個百分點。這表明能源消費對中國的經濟增長具有推動作用，而二氧化碳排放對中國經濟增長卻有阻礙作用。這與現實相符，工業發展是中國經濟增長的主要動力，而工業發展需要消耗大量的能源;而當某地區的二氧化碳排放過多時會對環境造成嚴重污染，有關部門就會限制二氧化碳排放過多的工業部門生產，這又會對當地的經濟發展造成一定的阻礙作用。

其次，我們再對上面的回歸方程的殘差u 進行ADF 單位根檢驗，其結果如表2 所示:

表2 殘差序列u 的單位根檢驗結果

從表2 可知，殘差序列u 在5%的顯著水平下拒絕原假設，因此可以確定u 為平穩序列，這表明LnY 和LnEC、LnCO2 之間存在協整關系，即這些變量之間存在長期穩定的均衡關系。這說明中國經濟增長與能源消費、二氧化碳排放這三個時間序列的變動趨勢在長期內是一致的。

(三)Granger 因果關系檢驗

由上述的E-G 協整檢驗結果可知LnY 和LnEC、LnCO2之間存在長期的均衡關系，但不能說明它們之間是否構成因果關系。Granger 因果關系檢驗是從兩個相互聯系的序列中分辨出兩個變量的因果關系，為了明確地分析LnEC、LnCO2分別與LnY 是否存在因果關系，在顯著性水平α =0.1下，對各變量的Granger 因果關系檢驗見表3。

表3 Granger 因果關系檢驗

基于VAR 模型的Granger 因果性檢驗的結果顯示:存在著從經濟增長到二氧化碳排放以及從能源消費到二氧化碳排放的單向因果關系，而經濟增長與能源消費之間存在雙向的Granger 因果性關系。

國內對經濟增長、能源消費、二氧化碳三者之間因果關系的研究結論不盡相同，而且少有將此三者置于同一框架下進行研究的文獻，絕大多數是對其中兩者因果關系進行研究。關于經濟增長與二氧化碳排放之間的因果關系，國內學者得出的結論多以存在“二氧化碳排放”到“經濟增長”的單向Granger 因果關系為主。我們認為，從經濟增長到二氧化碳排放的單向Granger 因果性關系，顯示了中國高排放的經濟增長模式。隨著中國工業化、城市化進程不斷加快，經濟對能源的剛性需求使得二氧化碳排放量持續增加，從而使得由經濟增長到二氧化碳排放的因果關系日益凸顯。而二氧化碳排放對經濟增長的影響可能在短期內并不顯著，但二者在長期中存在協整關系。

對于經濟增長與能源消費之間的因果關系，國內文獻研究結論多以存在“能源消費”到“經濟增長”的單向Granger 因果關系為主。我們認為，中國高速的經濟增長依托于能源的大量消費，同時經濟的快速發展又帶動著能源消費需求的增加。經濟增長與能源消費之間雙向的Granger 因果關系說明了二者之間存在相互促進的關系。

而對于能源消費與二氧化碳排放之間的因果關系，目前國內少有單獨研究者。從能源消費到二氧化碳排放的單向Granger 因果關系，也顯示了中國能源消費的結構。中國以化石燃料為主的能源消費結構，決定了能源消費增加的同時也不可避免地導致二氧化碳排放量的增加。

四 結論

根據實證分析的結果可得出以下兩個主要結論:

第一，從短期來看，能源消費對經濟增長具有促進作用，而二氧化碳排放對經濟增長具有阻礙作用。從長期來看，能源消費、二氧化碳排放與經濟增長之間存在著協整關系，即其三者的變動趨勢在長期內是一致的。

第二，存在從經濟增長到二氧化碳排放以及從能源消費到二氧化碳排放的單向因果關系。另外，經濟增長與能源消費存在著雙向的Granger 因果性關系。

從以上兩個結論可知，在未來長期內，中國能源消費、二氧化碳排放與經濟增長三者之間的相互作用將日益顯著，因此我們對這三者協整關系和因果關系的研究是具有預測意義的。從因果關系來看，能源消費與經濟增長對二氧化碳排放的作用是正向的，即隨著能源消費量的增加、經濟的增長，二氧化碳排放量將上升。這意味著一項致力于“節能”的政策，可能同時收獲“節能”和“減排”的雙重效果。這對中國“節能減排”戰略的推動具有積極意義。Dinda［7］指出，僅存在從經濟增長到二氧化碳排放的單向因果關系，則意味著減少二氧化碳排放不會對經濟增長產生顯著的影響。但是，能源消費與經濟增長之間的雙向Granger 因果關系卻表明，減少能源消費的同時可能延緩經濟的增長。再加之能源消費與二氧化碳排放之間存在的單向Granger 因果關系，可以推斷，“節能減排”戰略在實施的過程中，可能將以犧牲經濟的高速增長為代價。

對于如何在盡可能保證經濟增長的前提下實現碳排放減排目標，林伯強［6］通過對二氧化碳影響因素的分解指出，能源強度因素具有最明顯的碳減排作用，提高能源效率將是一個減少碳排放的主要途徑。而能源強度的改善還將有利于全要素生產率的提高，對經濟增長同樣具有拉動作用。因此，提高能源利用效率可能是“節能減排”戰略實施的重點方向。另外，通過促進清潔能源的發展、改善中國的能源結構也是一條可取的路徑。

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