趙建輝

（中國地質(zhì)大學 （北京）地球科學與資源學院，北京100083）

能源作為經(jīng)濟增長的重要因素，在促進經(jīng)濟增長的同時，會產(chǎn)生大量的溫室氣體。溫室氣體中排放量最多，影響最大的是二氧化碳。20世紀中期以來，隨著溫室氣體的濃度不斷增加，造成了許多極端氣候和嚴重的生態(tài)問題。國際社會普遍認為減少溫室氣體尤其是二氧化碳排放是解決全球氣候生態(tài)問題的最佳途徑。

改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)展取得了舉世矚目的成就，已經(jīng)躍居為世界第二大經(jīng)濟體。但長期以來我國經(jīng)濟一直是粗放發(fā)展模式。根據(jù)德國可再生能源研究所研究報告，2011年中國二氧化碳排放量居世界第一，為89億t，遠遠高于位居第二位美國的二氧化排放量，其排放量為60億t。我國在參與《聯(lián)合國氣候變化框架公約》活動時遭到的壓力越來越大，若處置不當將影響我國的國際形象和地位。

根據(jù)國外相關(guān)研究表明能源價格對碳排放量的影響較為顯著。但我國能源價格在較大程度上受政府行政指令的干預，對碳排放量影響如何，需作進一步研究。另外能源作為經(jīng)濟發(fā)展過程中的一種重要原材料，其價格的上漲對國民經(jīng)濟各個方面都會產(chǎn)生影響。因此，應該對能源價格變動引起的社會經(jīng)濟問題予以高度重視。本文主要對能源價格、碳排放量和經(jīng)濟增長三者之間的關(guān)系進行探討，以便制定相關(guān)政策。

1 國內(nèi)外研究概述

國內(nèi)外有關(guān)能源價格、碳排放量和經(jīng)濟增長之間關(guān)系的研究，主要分為以下三個方面。

1.1 能源價格對宏觀經(jīng)濟的影響

1973年的石油危機，使國外學者開始研究能源價格對經(jīng)濟發(fā)展的沖擊。具有代表性的是Gisser和 Goodwin（1986）［1］，二人研究表明美國經(jīng)濟和石油價格之間存在負相關(guān)關(guān)系；Darby（1982）［2］、Burbidge和 Harrison（1984）［3］發(fā)現(xiàn)除美國之外的其他國家經(jīng)濟和石油價格之間也存在負相關(guān)關(guān)系；Jones和Leiby（1996）［4］通過實證分析發(fā)現(xiàn)石油價格和GNP之間的彈性系數(shù)約為－0.05；Hamilton和 Herrera（2004）［5］、Hamilton（2005）［6］研究發(fā)現(xiàn)幾乎每次經(jīng)濟衰退之前都有石油價格飆升的現(xiàn)象。

國內(nèi)學者楊柳、李力（2006）［7］對我國能源價格變動對通貨膨脹和經(jīng)濟增長的影響進行了實證分析，研究表明三者之間存在長期均衡關(guān)系，短期內(nèi)能源價格變動對我國經(jīng)濟增長有負方向沖擊；胡宗義等（2008）［8］發(fā)現(xiàn)提高能源價格都能顯著降低能源強度，能源價格的提高對會經(jīng)濟帶來較大的負面影響。

1.2 經(jīng)濟增長對碳排放量的影響

對于經(jīng)濟增長和碳排放量之間關(guān)系最具有代表性的研究成果是環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）。美國經(jīng)濟學家Gene Grossman和Alan Krueger（1991，1994）將庫茲涅茨曲線應用于環(huán)境領(lǐng)域的分析中，通過對多個國家的水污染和環(huán)境污染變動情況進行追蹤，得到隨著GDP的增加環(huán)境污染會先惡化后改善，從而提出了“環(huán)境庫茲涅茨曲線（EKC）”。國外學者 Hill和 Magnani（2002）［9］研究表明存在倒 U型的EKC，收入水平的拐點接近收入分配的上端。Neumayer（2002）［10］研究表明存在倒 U 型 EKC，并且轉(zhuǎn)折點在GDP價值范圍外。Birgit Friedl和Michael Getzner（2003）［11］對奧地利的環(huán)境庫茲涅茲曲線進行檢驗，研究表明國內(nèi)生產(chǎn)總值和二氧化碳排放呈 N 型關(guān)系。Hiroki Iwata等（2010）［12］通過實證分析也證明了倒U型的EKC的存在。

國內(nèi)學者杜婷婷等（2007）［13］通過實證分析發(fā)現(xiàn)碳排放和經(jīng)濟增長之間是三次曲線方程關(guān)系。胡初枝（2008）［14］通過因素分析模型發(fā)現(xiàn)碳排放和經(jīng)濟增長之間呈現(xiàn)“N”型關(guān)系。付加鋒等（2008）［15］研究了單位GDP的二氧化碳排放量與人均GDP之間關(guān)系，研究表明兩者之間存在EKC。任重、周云波（2009）［16］對環(huán)渤海地區(qū)人均GDP和工業(yè)廢氣排放量之間的關(guān)系進行研究，研究表明兩者之間呈現(xiàn)整體向上的倒“N”型的曲線特征。林伯強、蔣竺均（2009）［17］用時間序列分析方法研究了二氧化碳排放量，并對我國未來二氧化碳排放量進行預測。韓玉軍、陸旸（2009）［18］對165個國家進行實證分析，研究表明收入水平不同的國家其EKC也不同。

1.3 能源價格對碳排放量的影響

研究能源價格對碳排放量影響的學者較少。祝婧然（2011）［19］初步探究能源價格波動對中國碳排放量的調(diào)節(jié)作用，能源價格會對碳排放量產(chǎn)生不同程度的調(diào)節(jié)作用。何凌云、林祥燕（2011）［20］研究發(fā)現(xiàn)：我國能源價格通過影響經(jīng)濟結(jié)構(gòu)進而作用于碳排放的路徑存在阻滯，而能源價格通過經(jīng)濟總量和能源效率對碳排放產(chǎn)生有效的通向和反向調(diào)節(jié)。

由此可見，國內(nèi)外學者僅是對三個變量兩兩之間的關(guān)系進行研究，但在現(xiàn)實生活中三者之間的關(guān)系是一個系統(tǒng)，本文利用計量經(jīng)濟學中的協(xié)整、VAR模型以及脈沖響應函數(shù)對三者之間的動態(tài)關(guān)系進行分析。

2 實證分析

2.1 變量選擇和預處理

本文采用1953～2011年我國相關(guān)經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行實證分析，樣本數(shù)據(jù)均由歷年《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《新中國五十五年統(tǒng)計資料匯編》相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)整理和計算而得。選取能源價格、碳排放量和國內(nèi)生產(chǎn)總值三個指標，分別用EP、CL和GDP表示。由于我國目前沒有專門公布的能源價格，本文采用原材料、燃料、動力購進價格指數(shù)來表示能源價格。由于我國目前沒有碳排放量的官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)，本文采用因素分解法，將碳排放量的影響因素分為規(guī)模、結(jié)構(gòu)和技術(shù)三個方面，碳排放量的計算公式為

式中：C表示碳排放量；E表示能源消費總量；Ci表示第i種能源的碳排放量；Ei表示第i種能源的消費量；Si表示第i種能源在能源消費總量中所占比重；Fi表示第i種能源的排放系數(shù)（強度）。各類碳源排放系數(shù)如表1所示。

表1 各類碳源排放系數(shù)

為消除時間序列異方差的影響，我們分別對變量EP、CL和 GDP取對數(shù)，記為 LEP、LCL和LGDP。利用Eviews軟件，我們可以得到三個變量LEP、LCL和LGDP的變化趨勢圖如圖1所示。

圖1 1953～2011年LEP、LCL和LGDP的變化趨勢圖

從圖1我們可以看出，LCL和LGDP這兩個變量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，說明這兩個變量的時間序列數(shù)據(jù)都是非平穩(wěn)序列，而LEP沒有明顯的趨勢，初步判斷LEP是平穩(wěn)序列。對變量LCL和LGDP進行一階差分，一階差分后的序列變化趨勢如圖2所示。

從圖2中可以看出LGDP和LCL一階差分后兩個序列沒有明顯的上升或下降趨勢，因此初步判斷LGDP和LCL兩個的一階差分為平穩(wěn)序列。

2.2 實證分析

2.2.1 平穩(wěn)性檢驗

大多數(shù)宏觀經(jīng)濟時間序列是非平穩(wěn)序列，本文采用Dickey ＆Fuller（1981）提出的ADF檢驗來對三個變量進行平穩(wěn)性檢驗，由AIC和SIC準則來確定滯后階數(shù)，檢驗結(jié)果如表2所示。

圖2 1953～2011年LEP、DLGDP和DLCL的變化趨勢圖

表2 變量LEP、LCL和LGDP平穩(wěn)性檢驗結(jié)果

從表2中可以看出，一階差分后的DLEC和DLCL兩個序列的ADF值均大于各自1%、5%和10%臨界值，并且P值都小于0.05，拒絕單位根假設，說明兩個序列都是平穩(wěn)序列。DLEC和DlCL表示能源消費和碳排放量的增長率。能源價格LEP的ADF值小于5%和10%臨界值，并且P值大于0.05，拒絕單位根假設，說明能源價格是平穩(wěn)序列。因此，DLGDP、DLCL和LEP都是同階單整，即I（0）。

2.2.2 協(xié)整分析

雖然有些時間序列是非平穩(wěn)的，但是它們的某種線性組合卻是平穩(wěn)的，這種線性組合反映了變量之間的長期穩(wěn)定關(guān)系，稱為協(xié)整關(guān)系。因此協(xié)整揭示了變量之間的長期穩(wěn)定均衡關(guān)系，在這一關(guān)系下任何變量的短期偏離最終會回到長期均衡路徑上來。協(xié)整分析要求時間序列變量為同階單整。本文所用的三個變量都是I（0），滿足協(xié)整分析的要求。本文采用Johansen協(xié)整檢驗對三個變量之間的關(guān)系進行分析。Johansen協(xié)整檢驗結(jié)果如表3所示。

表3 變量LEP、DLCL和DLGDP協(xié)整檢驗結(jié)果

通過表3可以看出，在5%顯著性水平下，變量之間沒有協(xié)整關(guān)系、最多有1個協(xié)整關(guān)系、最多有2個協(xié)整關(guān)系的假設都被拒絕，因此三個變量之間存在兩個以上的協(xié)整關(guān)系，也就是說變量之間都互為聯(lián)動效應。

下文建立VAR模型進一步研究三者之間的關(guān)系。

2.2.3 格蘭杰因果檢驗

VAR模型的一個重要應用是分析經(jīng)濟時間序列變量之間的因果關(guān)系。格蘭杰（Granger）因果關(guān)系檢驗實質(zhì)上是檢驗一個變量的滯后變量是否可以引入到其他變量方程中。一個變量如果受到其他變量的滯后影響，則稱它們具有Granger因果關(guān)系。表4顯示了變量LEP、DLCL和DLGDP之間的格蘭杰因果檢驗結(jié)果，滯后階數(shù)根據(jù)AIC和SC準則確定。

從表4中可以看出，能源價格是經(jīng)濟增長的格蘭杰原因，這說明我國能源價格對經(jīng)濟發(fā)展有一定程度的影響；碳排放量與能源價格之間并不存在因果關(guān)系；經(jīng)濟增長是碳排放量的格蘭杰原因，這說明我國經(jīng)濟增長導致碳排放量增多，我國經(jīng)濟是由能源高消費、高污染推動的。

2.2.4 VAR模型

向量自回歸（VAR）是基于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計性質(zhì)建立模型，VAR模型把系統(tǒng)中每一個內(nèi)生變量作為系統(tǒng)中所有內(nèi)生變量的滯后值的函數(shù)來構(gòu)造模型，從而將單變量自回歸模型推廣到由多元時間序列變量組成的“向量”自回歸模型。VAR模型的優(yōu)點主要是該模型中的所有變量都是內(nèi)生變量，避免了在模型構(gòu)建過程中區(qū)分內(nèi)生變量與外生變量而出現(xiàn)指定誤差的問題。

滯后階數(shù)的確定是VAR模型中的一個重要問題。在選擇滯后階數(shù)p時存在一個矛盾：為完整反映模型的動態(tài)性，希望滯后階數(shù)p足夠大，但滯后階數(shù)越大，模型中需要估計的參數(shù)就越多，模型的自由度就會減少。所以在選擇滯后階數(shù)時要綜合考慮，本文采用Lag Length Criteria和Ar Roots Graph來確定滯后階數(shù)，見表5。滯后3階的Ar Roots Graph見圖3。

表4 變量LEP、DLCL和DLGDP格蘭杰因果關(guān)系檢驗結(jié)果

表5 Lag Length Criteria確定滯后階數(shù)

圖3 滯后3階的Ar Roots Graph

通過表5可以看出選擇滯后3階最好。

從圖3可以看出，在滯后3階的情況下，所得單位根都在單位圓內(nèi)，選擇VAR模型滯后階數(shù)為3是合適的，得到相應的VAR（3）模型。下面利用脈沖響應函數(shù)繼續(xù)考察三者之間的聯(lián)動關(guān)系。

2.2.5 脈沖響應函數(shù)

通過前面協(xié)整檢驗知，VAR模型中三個時間序列是協(xié)整的，這說明此模型中的三個變量從長期來看具有均衡的關(guān)系，但在短期內(nèi)會受到隨機干擾的影響，這些變量有可能偏離均衡值，但這種偏離是暫時的，最終會回到均衡狀態(tài)。從前面格蘭杰因果檢驗看，能源價格對碳排放量之間不存在因果關(guān)系，對能源價格一個沖擊會影響經(jīng)濟增長，對經(jīng)濟增長一個沖擊會影響碳排放量，并且通過VAR模型的動態(tài)結(jié)構(gòu)傳導給其他所有的內(nèi)生變量。脈沖響應函數(shù)就是用于衡量這種來自隨機擾動項的一個標準差沖擊對變量當前和未來取值的影響軌跡，它能夠比較直觀地刻畫出變量之間的動態(tài)交互作用及其效應。上述建立包含三個內(nèi)生變量的三階VAR模型，經(jīng)過檢驗，模型是顯著的。

圖4給出了2個變量的沖擊對經(jīng)濟增長的影響程度。圖4中，橫軸表示沖擊作用的滯后期間數(shù)（單位：年度），縱軸表示經(jīng)濟增長，實線表示脈沖響應函數(shù)，代表了能源價格和碳排放量對經(jīng)濟增長的沖擊反應，虛線表示正負兩倍標準差偏離帶。

從圖4中可以看出，給能源價格一個標準差的沖擊，經(jīng)濟增長在前4期內(nèi)呈上升趨勢，第4期達到最大值0.0244，從第4期開始逐漸下降，大約到第20期達到均衡狀態(tài)。這說明了能源價格波動會立刻傳導到經(jīng)濟增長上，開始能源價格上升對經(jīng)濟增長具有正效應，隨后效應會逐漸下降直至平穩(wěn)。經(jīng)濟運行實際情況也說明了這一點，能源價格開始上升會帶來溫和通貨膨脹，溫和通貨膨脹會促進經(jīng)濟增長加快，隨后這種影響將逐漸減弱。由于我國能源價格是受政府管制，能源價格對經(jīng)濟增長的影響有限。

圖4 給LEP和DLCL沖擊對經(jīng)濟增長的脈沖響應函數(shù)圖

給經(jīng)濟增長一個標準差的沖擊，在前4期內(nèi)對碳排放量的影響由正效應逐漸下降為負效應，第4期達到最小值－0.0369，隨后開始上升在0軸附近波動。這說明了經(jīng)濟增長的波動會立刻傳導到碳排放量上，開始經(jīng)濟受到?jīng)_擊后碳排放量會下降，隨著時間的推移經(jīng)濟受到的沖擊對碳排放量越來越小。

3 結(jié)論

本文對我國能源價格、碳排放量與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系進行實證研究，主要得到以下結(jié)論。

1）在5%的顯著性水平下，能源價格、碳排放量與經(jīng)濟增長之間存在長期均衡關(guān)系，說明我國能源價格、碳排放量與經(jīng)濟增長之間的相互依存關(guān)系是客觀存在的。

2）格蘭杰因果檢驗表明，能源價格是經(jīng)濟增長的格蘭杰原因，說明能源價格的變化在一定程度上影響我國經(jīng)濟發(fā)展狀況；經(jīng)濟增長是碳排放量的格蘭杰原因，說明我國經(jīng)濟增長主要還是依靠高能耗、高污染的工業(yè)拉動的；能源價格與碳排放量之間不存在格蘭杰原因，說明長期以來我國對能源實行價格管制，對碳排放量的影響并不明顯。

3）通過脈沖響應函數(shù)考察我國能源價格與經(jīng)濟增長之間的動態(tài)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)給能源價格一個標準差的沖擊，經(jīng)濟增長在前4期內(nèi)呈上升趨勢，第4期達到最大值0.0244，然后開始下降，大約到第20期達到均衡狀態(tài)。

4）通過脈沖響應函數(shù)考察我國碳排放量與經(jīng)濟增長之間的動態(tài)關(guān)系，給經(jīng)濟增長一個標準差的沖擊，對碳排放量的影響由正效應逐漸下降為負效應，第4期達到最小值－0.0369，隨后開始上升在零軸附近波動。說明經(jīng)濟增長的波動會立刻傳導到碳排放量上，開始經(jīng)濟受到?jīng)_擊后碳排放量會下降，隨著時間的推移，對碳排放量的影響越來越小。

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