河南省碳排放與經濟增長分析
——基于EKC 模型和Tapio 脫鉤模型

王曉英

(鄭州大學商學院，河南 鄭州 450001)

0 引言與文獻綜述

經濟快速發展的同時帶來了嚴重的環境污染問題。 隨著能源的大量使用，許多國家尤其是發展中國家和一些新興的工業化國家大大增加了以二氧化碳為代表的溫室氣體排放。 碳排放問題一直以來都是世界所關注的熱點領域，出于國際上節能減排的可持續發展需要，我國也在積極承擔環境保護的責任與義務。 我國已提出在2030 年之前實現碳達峰，完成碳排放與經濟增長的徹底脫鉤。 河南省作為中部地區的人口大省以及能源大省，在節能減排方面承接著國家戰略規劃目標實現的嚴峻任務。 該背景下，本文圍繞河南省碳排放與經濟增長進行了一系列的實證分析，以期提供相關參考。

對碳排放與經濟增長的關系研究主要分為定性分析和定量分析，定性分析中最為流行的是環境庫茲涅茨曲線(EKC)的相關研究。 美國經濟學家Grossman 和Kruecer[1]最早提出關于環境污染與人均收入的理論，后來經過Panayoyou[2]的發展，借用了庫茲涅茨的倒“U”型曲線，形成了環境庫茲涅茨曲線。 該曲線揭示了環境污染與GDP 之間的動態關系，認為碳排放會隨著經濟增長呈現出先增后減的趨勢，即倒“U”型走勢。 國內學者也對兩者的關系進行了大量研究:一些學者討論了全國碳排放與經濟增長的關系[3-4]；還有研究者從區域異質性的視角來討論EKC 曲線[5]；此外，也有許多省域層面的研究[6-7]。 定量分析的研究主要是指運用對脫鉤理論動態地分析兩者之間的關系，在環境領域，“脫鉤”被用來形容經濟增長與資源消耗或環境污染耦合關系的破裂。 Tapio[8]在研究歐洲交通運輸、溫室氣體排放與經濟增長的脫鉤關系時首次提出了以彈性分析為特點的Tapio 模型，得到了廣泛的應用。

1 河南省2001—2020 碳排放概況

本文采用IPCC(政府間氣候變化專門委員會)在《2006 年國家溫室氣體排放清單指南》中所推薦的碳排放估算方法進行測算，具體測算公式為:

其中CE 表示總碳排放量(萬噸碳)；Ei表示能源i的消費量(萬噸標準煤)；Ci表示能源i對應的碳排放系數(萬噸碳/萬噸標準煤)。 本文選取煤炭、石油、天然氣和電力四種化石能源為代表進行測算，能源碳排放系數使用IPCC 公布的系數。 以2001—2020 年為區間，得到四種化石能源每年的能源消耗量，計算得到碳排放總量(見表1)，數據來源于《河南省統計年鑒2021》。

表1 2001—2020 河南省碳排放總量

2 河南省碳排放與經濟增長的EKC 分析

2.1 模型構建與變量說明

EKC 主要呈現出倒“U”型，但是根據各地情況不同，也會出現線性關系、“N”型、倒“N”型等形式，模型設定如下:

式中CE 和GDP 分別代表碳排放量和地區生產總值；時間區間為2001—2020(t＝2001，2002，…，2020)；β0為截距項，β1、β2、β3為待估參數；β1、β2、β3的值與正負反映出碳排放與經濟增長的不同相關關系與曲線形式；εt表示隨機擾動項。

2.2 實證分析——碳排放與經濟增長的EKC模型

2.2.1 單位根檢驗

為了避免時間序列數據出現偽回歸的現象，首先對兩個變量進行單位根檢驗。 檢驗前對兩個變量取對數處理以消除異方差等問題，記為lnCE 和lnGDP，對其進行ADF 檢驗，滯后階數根據SIC 準則確定。 檢驗結果見表2。 可以看出，原始序列lnCE 和lnGDP 以及一階差分后的序列ΔlnCE 和ΔlnGDP 均為不平穩序列；而經過二階差分后的序列Δ2lnCE和Δ2lnGDP 為平穩性變量。 由此序列lnCE 和lnGDP 均為二階單整I(2)序列，滿足后續協整分析的條件。

表2 單位根檢驗結果

2.2.2 協整檢驗

lnCE 和lnGDP 的單整階數相同，滿足協整分析的前提，為了分析兩者之間的長期均衡關系，進行協整檢驗。 本文運用E-G 兩步法，首先對上述兩個變量進行最小二乘回歸(OLS)估計，然后生成殘差序列，對該殘差序列進行單位根檢驗，結果如表3 所示。 查MacKinnon 專用臨界值表可以得到C(0.05)＝-3.546 6小于-2.138 078，拒絕原假設，殘差序列平穩，因此碳排放和GDP 之間存在長期穩定的均衡關系。

表3 殘差序列的ADF 檢驗

2.2.3 格蘭杰因果檢驗

接下來，為了探究碳排放量與經濟增長之間的關系，在通過單位根檢驗的基礎上對兩者的對數序列做格蘭杰因果關系檢驗，結果見表4。 可以看出，河南省的經濟增長是碳排放的格蘭杰原因；而河南省的碳排放不是經濟增長的格蘭杰原因，碳排放與經濟增長之間存在單向的格蘭杰因果關系。

表4 格蘭杰因果關系檢驗結果

2.2.4 EKC 模型分析

根據以上的檢驗結果可以知道lnCE 和lnGDP均為二階單整序列，協整檢驗證明兩者之間存在長期穩定的均衡關系，并且lnGDP 是lnCE 的單向格蘭杰原因，滿足EKC 模型的條件。 為了進一步判斷數量關系和具體趨勢，本文運用最小二乘法進行回歸分析，分別建立兩個變量之間的線性、二次型和三次型回歸方程，結果如表5 所示。 從回歸結果可以看出，三個方程的p值均小于顯著性水平5%，模型顯著，但是三次模型調整后的可決系數為0.99，大于線性模型和二次模型，說明三次模型的擬合效果最好，因此選取三次模型作為河南省碳排放和經濟增長的分析模型，最終回歸方程如下:

表5 EKC 模型估計結果

其中β1＞0、β2＜0、β3＞0，說明河南省的碳排放與經濟增長之間呈現“N”型曲線。

3 河南省碳排放與經濟增長的脫鉤分析

3.1 脫鉤彈性指數構建及說明

本文采用彭佳雯等[9]的做法，建立三個脫鉤彈性指數，分別為碳排放與GDP 的脫鉤彈性指數e(CE，GDP)、能源消費與GDP 的脫鉤彈性指數e(EC，GDP)和碳排放與能源消費的脫鉤彈性指數e(CE，EC)，各脫鉤彈性指數表達式如下:

其中，CE、GDP 表示碳排放和經濟增長，EC 代表能源消費。 用碳排放對經濟增長的彈性e(CE，GDP)來表示河南省環境污染與經濟發展的脫鉤狀態；接著基于恒等式對該指數進行因果鏈分解，將其分解為能源消費與經濟增長的彈性e(EC，GDP)和碳排放與能源消費的彈性e(CE，EC)。e(EC，GDP)能夠反映能源消費在碳排放與經濟增長之間起到的中介作用；e(CE，EC)可以視為減排脫鉤指標。 Tapio 定義了八種脫鉤狀態，如表6 所示。

表6 Tapio 模型脫鉤狀態判斷標準

3.2 結果分析

經計算得到的脫鉤指數結果如表7 所示，除了2001—2005 年為擴張性連接狀態外，河南省經濟增長與碳排放均呈現出弱脫鉤的狀態。 即2001—2005年，GDP 增長、碳排放增加，但是由于此時的經濟增長較碳排放增加張力不足，所以脫鉤關系沒有建立，可以看作脫鉤與負脫鉤之間的過渡狀態。 進入2005 年以后，一直到2020 年，中間三個階段，河南省碳排放與經濟增長長時間都處于弱脫鉤的狀態，即總體上經濟增長的同時碳排放也在增加，但是碳排放增加的速度要小于經濟增長的速度。 其中，2005—2010 年的脫鉤最為顯著，碳排放的GDP 彈性達到了0.343，這可能與我國“十一五”時期提出強制性節能減排指標有關，2010 年之后，GDP 增速持續放緩，同時在省政府對節能減排的一系列文件發放與工作部署之下，碳排放與能源消費的增長率也大幅度下降，到最近的五年期僅為0.6%和1.8%，可以看到河南省的低碳化舉措的實行具有明顯的成效。

表7 河南省碳排放、能源消費與經濟增長的相關脫鉤分析結果

4 結論

本文運用IPCC 測算法對河南省2001—2020 年河南省工業碳排放進行了測算，運用環境庫茲涅茨(EKC)模型和Tapio 脫鉤模型對河南省碳排放與經濟增長之間的關系進行了定性和定量的分析，研究結論如下:

第一，運用EKC 模型對河南省碳排放與經濟增長之間的關系進行定性的實證分析，發現兩者之間存在長期穩定的均衡關系，并且有著單向的格蘭杰因果關系以及兩者之間呈現出“N”型關系。

第二，運用Tapio 脫鉤模型對河南省碳排放與經濟增長之間的關系進行定量的測度，結果發現河南省碳排放與經濟增長在2000—2005 年處于擴張聯結狀態，而2005—2020 年整體上處于弱脫鉤的狀態。

對此，本文提出以下建議:

第一，繼續優化調整能源消費結構，推動能源結構多元化、清潔化發展，改變“高碳化”的特征，推進電氣能源的普及使用。

第二，優化產業結構，保持“三二一”產業結構的轉型方向，實現產業結構的合理化和高級化，同時促進低碳經濟與高質量經濟。

第三，立足實際情況，在不同的階段予以合適的政策，支持低碳體系、綠色經濟的發展。