生態資源、能源環境績效與經濟發展的關系探討

李博 李海波

內容摘要：當前，我國生態環境問題頻發，已經成為阻礙經濟持續發展的重要障礙。因此，本文以“能源-環境-經濟”的“3E”系統理論為出發點，構建環境約束下的能源經濟發展模型，通過誤差修正模型探究了我國能源消費與經濟發展之間的關系，并得出無論長期還是短期能源消費促進經濟發展的結論。短期內，經濟發展會造成資源浪費與效率低下，從而引發生態環境問題，但是隨著經濟進一步發展，人們意識的提升和生產水平的提高，使得經濟發展在長期內重新恢復生態平衡，進而達到經濟持續發展目的。

關鍵詞：能源環境? ?經濟發展? ?“3E”系統? ?區域經濟

能源作為現代經濟的發展基礎，是人類生存以及實現經濟可持續發展的重要保障，而環境作為能源的載體，不僅為經濟發展提供能源，同時還為人類提供生存空間。因此，只有保證生態系統穩定，才可以保證環境持續為人類發展提供能源，從而達到社會經濟持續發展。自改革開放以來，我國經濟實現了跨越式發展，人民生活水平顯著提高。但是，我國經濟發展方式主要依靠高開采、高消耗以及高污染的粗放式發展，導致我國經濟發展雖然保持了較高的增長率，可同時也付出了生態環境破壞以及資源大量浪費等代價。資源枯竭與環境惡化等問題的頻現，使得我國傳統式的粗放發展方式受到嚴重阻礙，經濟發展與生態環境之間的矛盾日益突出。目前，我國能源消耗方式所引發的環境污染問題已經造成的經濟損失占當期GDP總量的2%至3%，并且能源的消費速度要明顯快于GDP增長速度，可以說生態問題以及能源約束已經成為我國經濟持續發展的重要瓶頸之一。因此，在我國經濟轉型發展的背景下，政府高度重視能源問題和生態環境問題，并提出了保護生態環境和資源節約的基本國策，有關能源（Energy）、環境（Environment）和經濟（Ecconomy）協調發展的“3E”問題逐漸受到社會廣泛關注。

學術界最早對能源、環境和經濟之間的關系研究采用的二元研究方法，即將能源和經濟及環境和經濟作為研究對象，并逐步建立了能源經濟學以及環境經濟學。然而，隨著研究的不斷深入，研究人員發現如果只采用二元研究方法很難形成系統的研究體系。因此，學者們開始將能源、環境以及經濟三個變量放在一個系統內進行研究，從而構建了能源-環境-經濟的三元系統，即“3E”系統。此后，國內外學者對“3E”系統進行了系統性研究。Lenzen（2002）首次建立了“3E”系統評價體系，為“3E”系統的運作效果提供了評判依據和標準。Lazzaretto（2004）則從系統動力學角度出發，將“3E”系統作為一個復雜的大型系統，而能源、環境以及經濟因素是所要研究的大型系統中的子系統，并采用系統動力學方法探究了單一系統變動對整個系統的影響及優化方式。

能源-環境-經濟的基本理論和模型

（一）能源-環境-經濟共生系統

能源-環境-經濟共生系統示意圖如圖1所示，其中經濟系統是共生系統的核心與關鍵，能源系統和環境系統都是為了發展經濟而存在的。嚴格來說，能源系統包含在環境系統內，但同時隸屬于經濟系統，能源系統價值的實現需要經濟發展來實現。同時，能源系統可以決定現代社會的生產、交換以及消費等環節，是現代經濟發展的重要保障，因此能源系統又隸屬于經濟系統。環境系統是能源系統的存在基礎，是經濟系統的存在空間，起到連接作用。環境系統承載能源系統，為經濟發展提供動能，將自然資源轉化成經濟社會中的新產品。同時，經濟發展過程中使用能源資源后所排放的廢棄物或者污染物會重新回到環境系統中，從而形成完整的閉合循環系統。但是需要指明的是，一旦能源開采速率超過自然系統的再生速率時，必將導致資源緊缺，而向環境系統排放的廢棄物與污染物超過環境系統的凈化能力時，必將引發生態環境問題，從而破壞系統的平衡性，對經濟發展造成阻礙。

（二）能源與經濟關系及環境與經濟關系

1.能源與經濟關系。能源與經濟發展之間存在相互依托、相互依靠的關系，表現為能源會促進經濟增長，經濟增長會促進能源發展。具體而言，在能源促進經濟發展方面：第一，能源會推動經濟擴張與升級。能源提供經濟發展動力，且能源提供的數量和質量將決定經濟發展程度。例如，煤炭能源取代原始的木頭、石油能源取代煤炭能源，經濟生產與發展效率顯著提升，使經濟規模迅速擴張。第二，能源決定人類生活水平質量。當前，人類生活高度依賴能源資源，從家庭能源使用到公共事業能源使用都離不開能源，且社會經濟發展水平越高、居民生活水平越高的地區對能源的依賴性越高。第三，能源會推動社會科技進步，有利于創造新型業態。縱觀世界經濟發展可知，每一次的產業革命都與能源發展息息相關。例如，煤炭的大量使用使蒸汽機的應用成為可能，石油、天然氣等能源的使用促使交通產業發展迅猛。在經濟增長促進能源發展方面：第一，經濟增長為能源發展提供廣闊的市場。經濟增長會促使社會生產的產品增多，一方面企業在生產時會使用大量能源，另一方面消費者在使用產品時同樣會使用大量能源，從而拓展了能源市場。第二，經濟增長為能源開采提供了必要的資金支持和技術支持。能源開采離不開開采基礎設備以及人力資源等要素的投入，尤其是某些存儲在深海內或者較深的地下資源，需要更高的技術以及設備進行開采。

2.環境與經濟關系。環境為人類提供生存與發展空間，是經濟發展的必要條件之一。經濟發展的最終目的是提升人類生活質量和水平，然而在經濟發展過程中所造成的環境污染問題無法及時解決，將會阻礙經濟進一步發展。因此，環境與經濟之間存在相互制約、相互促進發展關系。具體表現為：第一，環境對經濟的正向促進作用表現在環境會為經濟增長與發展提供必要的能源，如果環境保護措施得當，使得經濟發展所消耗的能源少于自然環境的能源再造速度，將形成良好的生態經濟發展循環。環境對經濟的互相阻礙作用表現在一旦造成生態破壞，能源等資源必將缺乏，因此經濟發展動能不足，同時治理生態環境的花費較高，會在一定程度上削弱經濟發展成果。第二，經濟發展對環境的正向促進作用表現在經濟發展到一定水平時，環保技術也將提升，而先進的環保技術將有效地保護生態環境甚至是升級生態環境，更利于生態系統的穩定。經濟發展對環境的負相影響表現在過度開采、肆意破壞、導致生態系統不可逆現象和引發多種自然災害。第三，經濟增長與環境保護之間的關系。西方學者庫茲尼茨使用了“環境庫茲尼茨曲線”解釋了經濟發展與環境保護之間的關系（見圖2），即在經濟發展初期，人類使用資源較少，對環境破壞程度低，此時經濟發展處于低水平，環境退化指數也處于低水平;當經濟逐漸發展時，人類對資源的使用逐漸增加，對生態環境的破壞也呈現出上升態勢，此時經濟增長，環境退化指數也在增長;而當經濟發展達到一定水平后，經濟結構將發生調整，“三高”產業將逐漸朝向知識型和服務型產業轉型，同時人們生態保護意識和生態保護技術的提升，環境問題逐漸消失，此時經濟繼續增長而環境退化指數降低。

（三）能源約束下經濟增長模型

模型假設：第一，能源作為生產要素參與生產，且生產函數表達式為Y（t）=BF（K，AL，R），其中符號K和L分別表示資本和勞動，符號R、A、B分別表示能源、學習能力和技術水平。由于技術A和資本成正比，因此生產函數表達式可以改寫為Y（t）=BF（K，KL，R）;第二，將生產函數轉換成科布道格拉斯生產函數表達形式Y（t）=BKα（KL）βR（1-α-β），其中符號α、β、（1-α-β）為彈性系數，則人均生產函數表達式為Y（t）=BKα（KL）βE（1-α-β），其中E=R/L;第三，假設勞動增長率為n>0，因此在t時期的勞動力表達式為L0ent，其中L0為第一期勞動力存量，因此人均資本累計方程為k`=Bkα+βLβE（1-α-β）-c-（n+δ）k，其中δ表示折舊率;第四，人均能源存量方程表達式為s`=（σ-n）s-E，其中σ為環境能源再生率;第五，個人消費時間偏好ρ，個人效用函數為u（c）=lnc。因此，模型要解決的是在人均資本累計方程和人均能源存量方程的約束下，個人效用最大化問題，即求解：

s.t.k`=Bkα+βLβE（1-α-β）-c-（n+δ）k ; s`=（σ-n）s-E

因此，構造漢密爾頓函數得：

對方程進行一階最優化，整理可得：

λ`2/λ2=ρ-σk`/k=c`/c，為了簡化方程式，令：

c`/c =rc;k`/k=rk;E`/E=rE;L`/L=rL，最終可得：

由方程式（1）和（2）可知，在資源環境約束條件下要想保持經濟持續增長需要保持rk=β/（1-α-β）rL+rE>0;而要保證資源的持續可利用性，需要保證rE=σ-ρ<0，即σ<ρ，效用貼現率大于資源再生率。

環境約束下能源消費與經濟增長耦合關系實證分析

耦合分析指兩個或者兩個以上變量之間的影響作用，因此環境約束下能源消費和經濟增長的耦合關系指的是能源消費和經濟增長之間的關系。當前，有關能源消費和環境的耦合關系分析的計量方法主要使用脫鉤理論，并且認定如果在一定時期內，能源的消耗速度以及環境惡化速度小于經濟發展速度則為脫鉤，否則為復鉤，表達公式為DF=VEG-VEC，其中VEG為經濟發展速度，VEC為能源消耗速度。

（一）能源消費與經濟發展描述性統計

諸多文獻使用能源消費彈性系數與能源消費強度代表能源消費和經濟發展之間的關系，其中能源消費彈性系數表示能源消費增長與經濟增長關系，而能源消費強度表示能源消費量和經濟總量關系，而二者的比值為能源消費系數。其中，符號α代表能源消費彈性系數，E為能源消費，G為經濟總量。根據能源消費彈性系數定義可知，當能源彈性系數α>1時，表示能源消費速度大于經濟增長速度，此時處于工業化發展前期;隨著經濟的發展，工業化發展達到一定標準時，能源彈性系數將趨向于1;而隨著技術的不斷進步，產業結構不斷調整趨于合理，能源彈性系數將小于1，此時處于工業化發展后期。然而，從長遠角度來看，經濟發展與能源消耗將保持一定的均衡關系，即能源彈性系數α=1。我國2000年至2015年能源彈性系數如表1所示。

由表1可知，我國能源消費彈性系數波動較大。在2003年之前，能源消費彈性系數均小于1，但是能源消費彈性系數呈現出增長態勢，表明該時期我國能源消費比重不斷提升;在2003年至2005年期間，我國能源消費彈性系數均大于1，表明該時期能源消費迅猛，經濟增長主要依靠能源消費支撐;在2007年之后受到經濟危機影響，我國能源消費彈性系數逐漸下降，能源消費逐漸減少，而在2012年之后，能源消費彈性系數已經下降到2000年之前水平，該時期的能源消費彈性系數減少的原因在于我國供給側改革以及產業節能化發展調整的共同影響。

（二）能源消費與經濟發展的耦合檢驗

根據表1可知，歷年我國經濟增長率以及能源消費率在通過整理可得出，我國能源消費和經濟發展之間的脫鉤復鉤圖（見圖3）。根據脫鉤理論可知，2003年、2004年處于“擴張性”復鉤區域，表明該時期內的能源使用率較低，經濟發展主要依靠粗放型高耗能產業發展;2005年位于圖像45度線上，處于弱脫鉤區和擴張性復鉤區;其它年份均在45度線之上處于弱鉤區，表明該時期內經濟發展的能源利用效率較高，經濟處于轉型發展過程。然而，脫鉤復鉤圖表明我國經濟發展與能源消耗從未到達過強脫鉤狀態，說明仍存在若干因素不利于我國經濟實現可持續發展。

（三）能源消費與經濟發展的實證檢驗

由于能源消費和經濟發展均為時間序列，因此在對其進行實證分析時，需要進行單位根檢驗，以防止偽回歸問題，具體檢驗結果如表2所示。由表2可知，經濟發展y、能源消費量E、能源效率EE原序列均存在單位根，因此分別對其做差分。原序列差分后的P統計值均小于0.05，表示序列均為一階單整，因此能源消費與經濟發展之間存在長期穩定關系，需要建立誤差修正模型進行具體分析。

根據科布道格拉斯生產函數可知，經濟與要素投入的關系表達式為：Y=f（Kt，Lt，Et）? ，其中Y代表經濟發展，K代表資本要素、L代表人力要素，E代表能源要素。由于本文研究的是能源消耗與經濟發展之間的關系，因此消除價格、人口等其它因素，將表達式進行變形，可得能源消費總量、能源效率以及經濟發展之間的線性關系式：

EE=α+βLn（Y）+γLn（E）+ε

在建立了能源消費與經濟發展之間的線性表達式之后，根據單位根檢驗的一階單整結論，可以建立能源消費與經濟發展之間的誤差修正模型，以探究兩者短期之間的關系，具體表達式為：ΔEEit=β1i（EEit-1-α1LNYit-α2LNEit）+ β2iΔLNYit+β3iΔLNEit+μit

其中符號α表示長期關系，符號β表示短期關系。使用stata對其進行參數估計，同時對變量在PMG（長期不變、短期可變）、MG（長期和短期均變化）、DFE（長期和短期均不變）的條件下進行估計，結果如表3所示。

根據表3可知PMG約束條件下，結果更能通過檢驗。第一，在長期內能源效率與能源消耗并無相關性，而能源效率的提升對經濟發展有顯著提升，即能源效率每提升1%，經濟將會增長0.448%;第二，在短期內能源效率與能源消費成負相關作用，而能源效率與經濟增長呈正相關作用，且能源效率每增長1%，短期內經濟增長0.489%，再一次表明短期內我國經濟發展主要依靠能源消耗。因此，由計量結果可知，我國能源消費與經濟發展之間的關系為：無論長期還是短期，能源消費都對經濟發展具有正向作用，而短期內經濟發展會造成能源浪費、引發生態環境問題;但是在長期內，隨著產業結構的轉型、生產技術的提高以及人們意識的提升，經濟發展將促進能源產業發展，從而達到經濟可持續發展目的。

結論與總結

從理論上來看，能源會推動技術進步，導致經濟增長并提升人們生活水平，而經濟增長同樣會為能源發展提供必要的資金、技術以及市場，二者存在相互依存關系。環境與經濟二者之間則存在相互促進與相互制約關系，一方面環境為經濟發展提供足夠空間，另一方面經濟發展為環境保護提供技術，但是如果經濟發展過于依賴資源，必將導致生態環境系統破壞，造成能源缺失以及自然災害等問題，而治理環境同樣需要花費大量資金，從而阻礙經濟發展。因此，環境與經濟二者之間的關系可以用倒“U”形的庫茲尼茨曲線來解釋。

實證方面，首先利用能源消費彈性系數闡明了我國自2000年至2015年期間能源與經濟發展關系。統計數據顯示，在2003年之前，我國能源消費彈性系數均小于1，但是呈增長態勢，表明我國能源消費日益增多;在2003年至2005年期間，我國能源消費彈性系數大于1，表明該階段我國能源消費迅速增長，能源對經濟增長起到較大作用;在2007年之后，我國能源消費彈性系數不斷下降，并且降低到2000年以下水平，此時的能源消費減少在于我國供給側改革及產業節能化發展。其次，使用脫鉤原理對我國能源消費和經濟發展進行了耦合檢驗。結果表明，在2003年和2004年處于“擴張性”復鉤區域，其它年份處于“弱脫鉤”區。雖然總是存在許多不利于經濟可持續發展的因素，但是隨著技術的發展，經濟發展方式正從“擴張性”區轉向“弱脫鉤”區，經濟正朝向可持續發展方向轉變。最后，誤差修正模型結果表明無論是在長期還是短期內，能源消費都會促進經濟發展。在短期內，經濟發展會造成能源效率低下，造成生態環境破壞，但是隨著經濟不斷發展，產業結構轉型、技術提高和意識提升，經濟的發展將重新促進能源發展與生態平衡，最終達到經濟可持續發展目標。

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