能源碳排放與經濟增長
——基于陜西省的實證檢驗

閆樹熙，郭利鋒，溫志鵬

(1.榆林學院 數學與統計學院， 陜西 榆林 719000;2.中部戰區空軍保障部機場營房處， 北京 100005)

能源碳排放不但涉及環境，而且涉及經濟。世界各國經濟不斷增長和發展，能源消費量連續攀升，致使碳排放量大幅增加，從而引發溫室效應已成為全球最為關注的問題之一[1]。伴隨著經濟的快速增長，我國能源消費和能源碳排放量一直并將長期處于增長的狀態[2]?？茖W地研究和界定能源消費、碳排放與經濟增長之間的關系不僅對控制和改善溫室效應具有深遠意義，而且對進一步提高能源利用效率、促進經濟和環境協調發展也有著重要的現實意義。韓智勇等[3]基于我國22年的能源消費與GDP時序數據，利用協整分析和格蘭杰因果關系檢驗方法，研究兩者間的數量關系，得出它們的格蘭杰因果關系是雙向的，但兩者之間并沒有協整關系。李賢明等[4]基于1978—2006年我國碳排放量與GDP的時序數據，采用線性分析和因子分析方法，研究兩者間的關系，結果表明：中國的GDP增長使得碳排放量加劇。萬慶等[5]結合脫鉤關系的評價模型分析得出：湖北省能源消費、碳排放與GDP三個變量間呈現弱脫鉤狀態。宋德勇等[6]對中國碳排放波動狀況進行了多方面分析，得出影響中國碳排放不斷起伏的最重要因素是經濟增長模式的差異，表明轉變經濟增長模式是徹底減少我國碳排放的有效途徑。

陜西省是我國廣袤西北的東大門，能源資源富集，是國家重要的能源產業一體化大省。憑借豐富的能源資源優勢，陜西省逐步形成了以煤炭為主的能源消費結構和以火電為主的電源結構以及以重型工業為主導的經濟發展格局?！笆濉逼陂g陜西省社會經濟發展邁入了歷史快車道，截至2015年，經濟總量由落后省份躍升至全國第15位，但與此同時，能源碳排放逐步加重[7]。目前，梳理和查閱國內文獻資源，定量研究陜西省社會經濟發展進入最好歷史時期背景下能源碳排放與經濟增長關系的文獻尚未可見，且作為我國西部欠發達省份，長期以來，陜西省的能源消費模式一直以碳為主線，煤炭資源對整個陜西的經濟發展起著無法替代的作用?；谝陨纤?本文定量分析和檢驗陜西省能源碳排放與經濟增長關系，厘清兩者間的最新動態運行特征，以期為陜西省促進區域社會平衡充分發展、實行節能減排和發展低碳經濟提供一定的量化信息與參考依據。

1 能源碳排放的計算與數據預處理

為探究陜西省能源碳排放與經濟增長的運行特點和數量關系，選取年度國內生產總值(GDP，單位為億元)作為經濟增長指標變量，數據見圖1)。能源碳排放量(CE)沒有直接數據，需要通過能源消費量(單位為萬t標準煤)加以計算。目前為止，并沒有測算碳排放量的統一標準，在此采用業界慣用的公式進行計算：

能源碳排放量=含碳能源消費量×碳排放系數

(1)

式中含碳能源主要指煤炭、石油和天然氣，各含碳能源的碳排放系數由于不同國家和相關部門采用的標準不同而略有差異。本研究選取國家發展和改革委員會能源研究所制定的能源碳排放系數進行計算，煤炭、石油和天然氣的碳排放系數分別采用0.747 6、0.582 5和0.443 5。根據陜西省統計年鑒發布的煤炭、石油和天然氣年度消費量數據，再依據以上相應的排放系數，代入式(1)即可算得陜西省1990—2015年期間的年度能源碳排放量(CE，見圖2)。

由圖1和圖2不難看出：1990—2015年陜西省國內生產總值GDP處于逐年增長的狀態，尤其“十二五”期間，經濟增長迅速，能源碳排放量CE與GDP的變化趨勢一致且相似，保持長期增長趨勢，但能源碳排放的增長速度整體略低于經濟增長速度。由變化趨勢可以初步判斷兩變量序列非平穩序列且可能具有協整關系。為降低時序數據的異方差性，分別對GDP和CE時序數據取對數，對數運算后的數據序列分別記作LNGDP和LNCE，后面所有分析均基于LNGDP和LNCE序列。

圖1 陜西省1990—2015年GDP原始數據

圖2 陜西省1990—2015年能源碳排放量原始數據

采用ADF單位根檢驗方法對兩時序數據進行單位根檢驗，用Eviews統計軟件分析，結果如表1所示，其中Δ和Δ2表示對相應的變量序列進行1階差分和2階差分。由表1可知：LNGDP和LNCE自身以及它們的1階差分序列的ADF檢驗值都大于各顯著性水平下的臨界值，結果為不平穩序列，但它們的2階差分序列的ADF檢驗值均小于各顯著性水平下的臨界值，顯示2個序列已平穩，故兩變量序列LNGDP和LNCE同屬于2階單整序列。

表1 ADF檢驗結果

檢驗變量ADF檢驗值1%臨界值5%臨界值10%臨界值結論LNGDP0.104 148-3.711 46-2.981 04-2.629 91不平穩LNCE1.078 453-3.724 07-2.982 25-2.632 60不平穩ΔLNGDP-2.374 574-3.711 46-2.981 04-2.629 91不平穩ΔLNCE-2.144 220-3.724 07-2.982 25-2.632 60不平穩Δ2LNGDP-4.608 078-3.724 07-2.982 25-2.632 60平穩Δ2LNCE-4.113 320-3.724 07-2.982 25-2.632 60平穩

2 能源碳排放與經濟增長關系檢驗

2.1 協整關系檢驗

根據Engle和Granger提出的協整理論，若存在2個序列的某個線性組合處于穩定狀態，則可以認為這2序列是協整的，序列間具有協整性的必要條件是兩個序列具有相同的單整階數。由前文單位根檢驗可知，LNCE與LNGDP兩個序列為2階單整序列，故可進一步檢驗其協整關系。2個變量間的協整關系檢驗一般采用E-G兩步法，以LNCE為被解釋變量、LNGDP為解釋變量進行最小二乘回歸估計，結果如表2所示。

表2 協整方程回歸估計結果

變量回歸系數標準差t統計量P值C4.943 9330.177 17127.904 800.000 0LNGDP0.391 4230.023 77916.461 030.000 0

根據表2寫出回歸估計方程：LNCE=4.943 933+0.391 423LNGDP+εt，擬合優度檢驗系數R2=0.912 448，方程擬合效果好。F=270.965 7>F0.05(1,24)=4.26也通過顯著性檢驗，說明回歸方程具有較好的解釋意義。接下來對殘差序列εt進行ADF單位根檢驗，如果殘差為平穩隨機序列，則可判斷LNCE與LNGDP兩序列間存在協整關系。

由檢驗結果表3可知：殘差序列εt的ADF檢驗統計量為-4.740 69，小于1%、5%和10%顯著性水平下對應的臨界值，故殘差序列已平穩，即可得出陜西省能源碳排放LNCE與經濟增長LNGDP之間具有長期協整關系。進而，由協整方程的估計系數可以得出，當GDP每增加1億元時平均將會增加0.39萬t標準煤的碳排放量。

表3 殘差序列εt的單位根平穩性檢驗

序列ADF檢驗值1%顯著水平5%顯著水平10%顯著水平結果εt-4.740 69-3.724 07-2.986 225-2.632 604平穩

2.2 格蘭杰因果關系檢驗

Granger因果關系檢驗用于對變量間的因果關系進行檢驗，說明變量y在多大程度上能被變量x的過去值解釋。為進一步驗證和分析陜西省能源碳排放與經濟增長之間的影響關系，進行格蘭杰因果關系檢驗。由于格蘭杰因果關系檢驗對滯后期數目選取較為敏感，選取不同的滯后期可能會帶來完全不同的結果。利用AIC準則選擇最佳滯后階數為2，檢驗結果見表4。

表4 格蘭杰因果關系檢驗

滯后階數原假設F值p值結論2LNCE不是LNGDP的格蘭杰原因1.1280.341接受原假設LNGDP不是LNCE的格蘭杰原因18.8960.000拒絕原假設

在5%顯著性水平下，由檢驗結果表4可知：對于第1個原假設，其F統計量為1.128，P值為0.341，大于5%的檢驗水平，故不能拒絕原假，認為LNCE不是LNGDP的格蘭杰原因；對于第2個原假設，其F統計量的值為18.896，p值為0.000，遠遠小于5%的檢驗水平，故拒絕原假設，認為LNGDP是LNCE的格蘭杰原因。綜上，檢驗得出陜西省經濟增長是能源碳排放的格蘭杰原因，但能源碳排放不是經濟增長的格蘭杰原因，兩者間存在由經濟增長到能源碳排放的單向格蘭杰因果關系。

3 結論與啟示

3.1 結論

基于能源大省陜西省1990—2015年能源消費量數據，計算出能源碳排放量后，經平穩性檢驗，采用協整分析和格蘭杰因果關系檢驗等計量方法，就陜西省能源碳排放與經濟增長關系進行檢驗分析，得出以下結論：① 陜西省的能源碳排放量和GDP原始時序數據都是非平穩序列，兩變量序列經過二階差分后平穩，同屬2階單整序列。② 陜西省能源碳排量與經濟增長之間存在長期均衡的協整關系，且長期來看，GDP每增加1億元時，平均將增加0.39萬t標準煤的能源碳排放量。③ 經濟增長與能源碳排放之間存在由前者到后者的單向格蘭杰因果關系，陜西省的經濟增長促使能源碳排放的不斷加劇。

3.2 啟示及建議

陜西省能源碳排放與經濟增長之間存在協整關系和具有由經濟增長到能源碳排放的單向格蘭杰因果關系說明：陜西省“十二五”期間經濟的快速增長，提高了對本省煤炭、石油和天然氣等優勢傳統能源資源的開采開發和轉化利用，也逐步加劇了對上述能源的生產與供應需求，致使能源消費結構還以碳為主體，亦即經濟的快速增長，伴隨帶來的是能源碳排放的加劇和生態環境的逐步惡化，陜西省尚未形成綠色潔凈的能源消費體系和多元協調的發展機制。為促進陜西省區域社會經濟的平衡充分發展和實現追趕超越發展目標，“十三五”期間，陜西省實行節能減排和發展低碳經濟勢在必行，為此給出如下啟示建議：① 采取綠色協調和轉型發展的科學理念，充分利用自身的資源優勢，下大力氣調整和優化能源消費結構，比如，可利用本省不同區域的自然地理條件，在陜北發展太陽能和風能，在陜南發展生物質能等，著力推進新型能源的集約開發與綜合利用，向多元化能源產業結構轉變，從而降低碳消費比例，減少能源碳排放，促進經濟和環境的友好協調發展。② 借助良好的經濟和財政支持，發揮陜西省的科技資源優勢，鼓勵低碳技術創新，讓潔凈煤炭技術得以快速轉換，同時積極發展節能環保、精密制造和信息化管理程度較高的知識與技術密集型產業，延伸低碳產業鏈，有效降低碳排放。③ 拓寬和創新經濟發展領域，依托陜西省悠久的歷史文化資源和地處我國中西部結合地帶的區位優勢，加快發展旅游業、文化產業、交通運輸物流業和金融業等現代服務業，促進經濟和產業發展多元化。④ 加強教育和宣導，牢固樹立能源憂患和節能環保意識，養成綠色消費和綠色生活的新型科學觀念。