劉亞錚,張昭,李延芳

（中南大學(xué)商學(xué)院，湖南長沙410083）

一、問題的提出

隨著經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，氣候變化已成為人類所面臨的影響深遠(yuǎn)的問題，氣候變化的重要原因是二氧化碳(C O2)排放量的逐年增長。二氧化碳是吸熱性很強(qiáng)的溫室氣體，隨著其排放量日益增加，引發(fā)了全球變暖等一系列問題。僅2007年，中美兩國的二氧化碳排放量分別為6533.0和5832.2百萬噸，位居世界前兩位。調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式已成為必然趨勢。

關(guān)于碳排放與經(jīng)濟(jì)增長成為目前研究的熱點(diǎn)問題，近年來有不少國內(nèi)外學(xué)者對此進(jìn)行了研究。P a r e s h KN等(2010)通過研究43個發(fā)展中國家C O2排放量與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)對于中東和南亞國家，從長期看，C O2排放量下降會提高國民收入。N i c h o l a sA p e r g i s等(2010)研究了南美 9個國家1980~2005年能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)能源消費(fèi)對經(jīng)濟(jì)增長都有促進(jìn)作用，而能源消費(fèi)量的增長將導(dǎo)致碳排放增加。A h m e t(2012)從環(huán)境可持續(xù)發(fā)展角度研究了213個國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長對環(huán)境的壓力，通過研究這些國家1970~2008年的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)收入與環(huán)境壓力之間有很強(qiáng)的關(guān)系。Y.f.H u a n g和T e r r y B a r k e r(2012)研究了超過80個國家關(guān)于減少C O2排放量的清潔發(fā)展機(jī)制(C l e a n D e v e l o p m e n t M e c h a n i s m)項(xiàng)目的長期影響，提供了清潔發(fā)展機(jī)制項(xiàng)目有利于C O2排放量減少的證據(jù)。此外，趙濤(Z h a o T a o)和劉釗(L i u Z h a o)等(2011)基于長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)(L E A P)模型研究了中國低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，探究了人均G D P、能源消費(fèi)、能源結(jié)構(gòu)和C O2排放量四個變量之間的關(guān)系。S.S.Wa n g和D.Q.Z h o u等(2011)基于中國1995~2007年的數(shù)據(jù)，研究了C O2排放量、能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)三者之間有協(xié)整關(guān)系，C O 2排放量將在較長的時間里不會下降并且會制約中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與我國其他地區(qū)相比要相對落后，但改革開放以來，尤其是西部大開發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施十多年以來，西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)得到較快發(fā)展，但隨之而來的也是二氧化碳排放量的逐年上升，并因此引發(fā)一系列環(huán)境問題。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以陜西省為例，基于協(xié)整理論和向量誤差修正模型(V E C M)對陜西省二氧化碳排放量和經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系進(jìn)行探究，以期為相關(guān)政府部門制定政策提供參考依據(jù)。

二、變量、研究區(qū)間及方法選擇

（一）樣本數(shù)據(jù)說明及來源

實(shí)證研究的時間跨度為1978~2011年，以G D P反映陜西省的經(jīng)濟(jì)增長，數(shù)據(jù)均來自陜西省歷年統(tǒng)計(jì)年鑒，G D P為以陜西省1978年不變價(jià)格調(diào)整后的實(shí)際G D P，單位為億元。由于我國現(xiàn)行的統(tǒng)計(jì)年鑒中并沒有公布每年的碳或二氧化碳的排放量，但公布了每年的能源消費(fèi)狀況(單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤)，據(jù)此可以計(jì)算出每年的碳或二氧化碳的排放量。能源消費(fèi)數(shù)據(jù)均來自《新中國60年統(tǒng)計(jì)資料匯編》和陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒 （2010~2012）。

（二）研究方法

大量研究表明，能源消費(fèi)對經(jīng)濟(jì)增長有促進(jìn)作用，西北地區(qū)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，化石能源占有很大比重，能源消費(fèi)的增加將導(dǎo)致二氧化碳的排放量也會增加，因而二氧化碳排放量與西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長狀況隨時間有相同的變化趨勢。在本文的研究中，首先基于協(xié)整理論研究二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間是否存在長期穩(wěn)定的均衡關(guān)系，并通過向量誤差修正模型對估計(jì)結(jié)果進(jìn)行修正。然后通過G r a n g e r檢驗(yàn)，探究二氧化碳的排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間的因果關(guān)系，并通過脈沖響應(yīng)分析和方差分解分析研究二氧化碳的排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間的相互影響向關(guān)系和影響程度。所有分析通過E v i e w s 6.0實(shí)現(xiàn)。

三、實(shí)證研究

(一)C O2排放量的估算

利用陜西省1978~2011年的能源消費(fèi)及其構(gòu)成可以估算出該省每年C O2的排放情況。由于從陜西省歷年能源消費(fèi)構(gòu)成可以看出，水電等非化石能源所占比例僅3%左右，因此將其造成的C O2排放量忽略，這里僅考慮由煤、石油和天然氣產(chǎn)生的C O2排放量。由擴(kuò)展的K a y a恒等式[7]可得：

其中，C O2表示二氧化碳排放總量，Ci即第i種能源造成的C O2排放量，Ei為第i種能源消費(fèi)量，φi為第i種能源的C O2排放系數(shù)。

由于統(tǒng)計(jì)年鑒中各種化石能源的消費(fèi)量都是以標(biāo)準(zhǔn)煤衡量的，根據(jù)各種能源占能源消費(fèi)總量比例可以計(jì)算出以標(biāo)準(zhǔn)煤衡量的各種能源消費(fèi)量，再除以相應(yīng)的折標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)，就是各種能源的實(shí)際消費(fèi)量：

上式中，E為能源消費(fèi)總量，ωi為第i種能源所占比例，λi為第i種能源的折標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)。將(2)式代入(1)式，即可得到，C O2的排放量：

ωi在統(tǒng)計(jì)年鑒中已經(jīng)給出。根據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》(G B/T2589—2008)可查得煤、石油和天然氣的折標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)分別為：0.7143、1.4286和1.3300千克標(biāo)準(zhǔn)煤/千克。根據(jù)《省級溫室氣體清單編制指南》(發(fā)改辦氣候〔2011〕1041號)可查得煤、石油和天然氣的C O2排放系數(shù)分別為：1.9003、3.0202和2.1622千克二氧化碳/千克(k g-C O2/k g)。因此可以計(jì)算出陜西省1978~2011年二氧化碳排放總量，結(jié)果如表1。

表1中，陜西省每年的二氧化碳排放量除個別年份(1998~2000年)有所降低外呈增長趨勢。從1978~2011年，陜西省的年二氧化碳排放量增長了8倍左右。

表1 陜西省1978～2011年CO2排放量

陜西省1978~2011年二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長隨時間變化的趨勢如圖1所示。顯然二者具有相同的變化趨勢，并且都是有趨勢的、非平穩(wěn)的。在之后的分析中，為盡可能地消除宏觀經(jīng)濟(jì)變量可能存在的異方差性，分別對陜西省二氧化碳排放量和經(jīng)濟(jì)增長取對數(shù)，記作l n C O2和l n G D P。

圖1 陜西省能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長隨時間變化的趨勢

(二)單位根檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)二者之間是否存在協(xié)整關(guān)系，先對其平穩(wěn)性進(jìn)行檢驗(yàn)，因?yàn)橹挥衅椒€(wěn)的數(shù)據(jù)才能進(jìn)行回歸分析和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，否則可能出現(xiàn)偽回歸，使分析失效。平穩(wěn)性檢驗(yàn)的方法較多，有A D F法、P P法、K P S S法等。本文采取A D F法進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證估計(jì)結(jié)果的有效性。結(jié)果如表2。

表2 單位根檢驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，經(jīng)過取對數(shù)后的l n G D P序列和l n C O2序列均為非平穩(wěn)序列，而其一階差分序列Δl n G D P和Δl n C O2在10%顯著水平上均是平穩(wěn)的。這說明序列l(wèi) n G D P和l n C O2均為一階單整序列。

(三)協(xié)整分析

單位根檢驗(yàn)表明，l n G D P序列和l n C O2序列均為一階單整序列，符合協(xié)整檢驗(yàn)條件。協(xié)整檢驗(yàn)的方法有兩種：一種是由E n g l e和G r a n g e r(1987)提出的E-G兩步法；另一種是由J o h a n s e n與J u s e l i u s(1990)提出的基于向量自回歸的協(xié)整檢驗(yàn)方法，常稱作J o h a n s e n檢驗(yàn)。J o h a n s e n檢驗(yàn)不僅能檢驗(yàn)變量之間是否存在協(xié)整關(guān)系還能估計(jì)出協(xié)整向量，要優(yōu)于E-G兩步法[8]。本文選取J o h a n s e n檢驗(yàn)對l n C O2和l n G D P序列之間進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。根據(jù)S C和A I C準(zhǔn)則確定最佳滯后長度為2。結(jié)果如表3。

表3 Johansen協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果

表3中，跡統(tǒng)計(jì)量在5%顯著水平下拒絕原假設(shè)，表明陜西省二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在協(xié)整關(guān)系。根據(jù)J o h a n s e n檢驗(yàn)建立l n C O2和l n G D P序列之間協(xié)整方程如下：

括號內(nèi)為t檢驗(yàn)值。從協(xié)整方程可以看出，陜西省二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在著長期穩(wěn)定的關(guān)系，并且G D P每增加1%時，二氧化碳排放量就會增加0.5700%。

（四）向量誤差修正模型(V E C M)修正估計(jì)

由于回歸變量有很強(qiáng)的趨勢，殘差序列可能存在自相關(guān)，這將導(dǎo)致模型不能被接受運(yùn)用。一般的方法是對序列進(jìn)行差分以消除趨勢，但這種方法會丟失信息。根據(jù)G r a n g e r定理[9]，l n C O2和l n G D P序列是協(xié)整的，因此其短期的非均衡關(guān)系總能由一個誤差修正模型表述。向量誤差修正模型既能反映l n C O2和l n G D P序列長期的均衡關(guān)系，又能建立其偏離長期均衡的誤差修正機(jī)制。V E C M模型估計(jì)結(jié)果如下：

其中長期均衡的誤差修正項(xiàng)為：

誤差修正項(xiàng)的系數(shù)為負(fù)，符合反向修正機(jī)制，即當(dāng)二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長偏離長期均衡關(guān)系時，應(yīng)以19.22%的調(diào)整力度拉回到均衡狀態(tài)。

（五） G r a n g e r因果檢驗(yàn)

從前面的研究可以看出，陜西省二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在協(xié)整關(guān)系。但是在這一關(guān)系背后，是經(jīng)濟(jì)增長引起二氧化碳排放量增加，還是經(jīng)濟(jì)增長以增加二氧化碳排放量為代價(jià)？這就需要檢驗(yàn)二者間的因果關(guān)系。取滯后階數(shù)為2~5，對經(jīng)濟(jì)增長與二氧化碳排放量之間的因果關(guān)系進(jìn)行G r a n g e r檢驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

表4 Granger因果檢驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，至少在滯后5期內(nèi)，二氧化碳排放量不是經(jīng)濟(jì)增長的G r a n g e r原因，即陜西省的經(jīng)濟(jì)增長并非是以增加二氧化碳排放量為代價(jià)的。這是顯而易見的，根據(jù)索羅的經(jīng)濟(jì)增長理論，經(jīng)濟(jì)增長的唯一源泉是技術(shù)進(jìn)步，所以增加二氧化碳排放量不是經(jīng)濟(jì)增長的直接原因。但表4的檢驗(yàn)結(jié)果同時表明，經(jīng)濟(jì)增長卻是二氧化碳排放量的G r a n g e r原因，這是由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們增加了對能源的消費(fèi)，在以化石能源為主導(dǎo)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，能源消費(fèi)的增加勢必導(dǎo)致二氧化碳排放量的增加。因此，在節(jié)能減排的同時，調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)部門的重視。

（六）脈沖響應(yīng)(I m p u l s e r e s p o n s e)研究

協(xié)整檢驗(yàn)說明陜西省二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在長期的均衡關(guān)系，G r a n g e r檢驗(yàn)研究了這一均衡背后的因果關(guān)系，但還不能說明某一變量受到?jīng)_擊或擾動時，其他變量會有怎樣的動態(tài)反應(yīng)，這就需要對模型系統(tǒng)進(jìn)行脈沖響應(yīng)研究。通過對隨機(jī)誤差項(xiàng)加上一個標(biāo)準(zhǔn)差的沖擊，來分析對由l n C O2和l n G D P構(gòu)成的V A R系統(tǒng)內(nèi)各變量的當(dāng)期值和未來值的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 脈沖響應(yīng)分析結(jié)果

圖2中實(shí)線為響應(yīng)曲線，虛線為由喬列斯基因子分解法(C h o l e s k y F a c t o r i z a t i o n)計(jì)算得到的2倍標(biāo)準(zhǔn)差曲線。上圖為二氧化碳排放量受到經(jīng)濟(jì)增長的一個標(biāo)準(zhǔn)差沖擊時的動態(tài)響應(yīng)，下圖為經(jīng)濟(jì)增長受到二氧化碳排放量的一個沖擊時的動態(tài)響應(yīng)?？梢钥闯觯?jīng)濟(jì)增長的一個擾動對二氧化碳排放量當(dāng)期沒有影響，隨著預(yù)測期數(shù)的增加，經(jīng)濟(jì)增長擾動的影響逐步加強(qiáng)，在第6期后基本保持穩(wěn)定，這說明經(jīng)濟(jì)增長對二氧化碳排放量的影響是持久的。二氧化碳排放量的一個擾動對經(jīng)濟(jì)增長當(dāng)期也幾乎沒有影響，之后逐步增加，在第5期達(dá)到最大后又開始下降，到第10期已經(jīng)很小，顯然長期而言，二氧化碳排放量對經(jīng)濟(jì)增長的影響較小。

(七)方差分解分析

脈沖響應(yīng)函數(shù)研究了不同變量受到一個標(biāo)準(zhǔn)差沖擊時，其他變量的動態(tài)響應(yīng)結(jié)果，但這還不足以說明每一個結(jié)構(gòu)沖擊對內(nèi)生變量變化的貢獻(xiàn)度。方差分解分析是考察和研究預(yù)測誤差的方差構(gòu)成，將其分解為系統(tǒng)內(nèi)各變量的隨機(jī)沖擊所做的貢獻(xiàn)率，以評估每一個變量的誤差方差對模型內(nèi)生變量預(yù)測的相對重要性。對由l n C O2和l n G D P構(gòu)成的V A R系統(tǒng)進(jìn)行方差分解分析，結(jié)果如表5所示。

表5 方差分解結(jié)果

從表5中可以看出，在對二氧化碳排放量的預(yù)測中，第一期預(yù)測值的誤差全部來源于二氧化碳排放量自身，隨著預(yù)測期限的延長，預(yù)測誤差來源中，源自自身的比重越來越低，到第10期已下降到44.6%，受經(jīng)濟(jì)增長卻越來越大，到第10期已上升到55.4%。而對于經(jīng)濟(jì)增長的預(yù)測誤差的來源中，第一期預(yù)測值的誤差也幾乎全部來源于經(jīng)濟(jì)增長自身，隨著預(yù)測期限的延長，預(yù)測誤差來受經(jīng)濟(jì)增長自身影響的比重逐步降低，到第4期后基本穩(wěn)定在65%~70%，受二氧化碳排放量卻逐步增加，到第4期后基本穩(wěn)定在30%~35%?？梢钥闯觯瑹o論是對于二氧化碳排放量還是對于經(jīng)濟(jì)增長，源自經(jīng)濟(jì)增長的影響都起到相對重要的作用。

四、結(jié)論與建議

（一） 結(jié)論

通過對陜西省二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系進(jìn)行研究，可以得出以下結(jié)論：①在陜西省，二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長之間存在長期的均衡關(guān)系，并且當(dāng)二氧化碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長偏離長期均衡關(guān)系時，應(yīng)以19.22%的調(diào)整力度拉回到均衡狀態(tài)。②G r a n g e r因果檢驗(yàn)表明，二氧化碳排放量不是經(jīng)濟(jì)增長的G r a n g e r原因，即陜西省的經(jīng)濟(jì)增長并非是以增加二氧化碳排放量為代價(jià)的，但是經(jīng)濟(jì)增長卻是二氧化碳排放量的G r a n g e r原因。③脈沖響應(yīng)研究和方差分解分析表明，經(jīng)濟(jì)增長的擾動對二氧化碳排放量的影響是持久的，無論是對于二氧化碳排放量還是對于經(jīng)濟(jì)增長，源自經(jīng)濟(jì)增長的影響都起到相對重要的作用。

(二)建議

陜西省2011年一年的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤、石油和天然氣所占比重分別為71.95%、16.66%和8.51%①，這些化石能源消費(fèi)的增加將會導(dǎo)致二氧化碳排放量的增加。由之前的研究可知，陜西省的經(jīng)濟(jì)增長與二氧化碳排放量之間的關(guān)系一定程度上講是不科學(xué)的。因此轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是相關(guān)政府部門的當(dāng)務(wù)之急。具體而言，筆者認(rèn)為可以從以下幾個方面著手：

（1）調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。在陜西省2011年的能源消費(fèi)中，第二產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)所占比重最大，為64.55%，而第二產(chǎn)業(yè)在G D P中占比僅55.43%，這顯然是不相適應(yīng)的。同時，陜西省2011年G D P構(gòu)成中，第三產(chǎn)業(yè)占比34.8%，但第三產(chǎn)業(yè)能耗僅占總能耗的19.53%。因此，適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，既有利于提高本省的人民生活水平，也降低了對能源的消耗。

（2）調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，開發(fā)新能源。由于煤、石油和天然氣的消費(fèi)占本省能耗比重很大，因此在無法降低能耗的條件下，可適當(dāng)開發(fā)新能源，以彌補(bǔ)化石能源的劣勢。在陜西省2011年的能源消費(fèi)構(gòu)成中，水電僅占2.88%，而陜西地處黃河、長江兩大水系之間，水資源在西北地區(qū)相對比較豐富，適當(dāng)開發(fā)水能、電能等能源，既能補(bǔ)充經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源的需求，又可以降低二氧化碳排放量。

（3）提高節(jié)能減排意識，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。在陜西省2011年的能源消費(fèi)量中，生活消費(fèi)能源占13.43%，比重也是比較高的，因此健全節(jié)能環(huán)保法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，提高節(jié)能環(huán)保意識也能間接起到減排的效果。另外，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，加快節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，也是有利于實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的。

注 釋：

①這里及之后相關(guān)數(shù)據(jù)來自陜西統(tǒng)計(jì)年鑒（2012），或根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒中相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算所得。

[1] Paresh Kumar Narayan, Seema Narayan. Carbon dioxideemissions and economic growth: Panel data evidence fromdeveloping countries[J].Energy Policy,2010,38(1):661-666.

[2] Nicholas Apergis, James E.Payne. Energy consumption andgrowth in South America: Evidence from a panel errorcorrection model [J].Energy Economics, 2010,32 (6):1421-1426.

[3] Ahmet Atil Asici. Economic growth and its impact onenvironment: A panel data analysis[J]. Ecological Indicators,2013,24(1):324-333.

[4] Yongfu Huang,Terry Barker.The Clean DevelopmentMechanism and low carbon development: A panel dataanalysis[J].Energy Economics,2012,34:1033-1040.

[5] Zhao Tao,Liu Zhao,Zhao Changxin.Research on the prospectsof low-carbon economic development in China based onLEAP model[J].Energy Procedia,2011,5:695-699.

[6] S.S.Wang, D.Q.Zhou. CO2 emissions, energy consumptionand economic growth in China:A panel data analysis [J].Energy Policy,2011,39:4870-4875.

[7] KAYA Y．Impact of carbon dioxide emission control onGNP growth:interpretation of proposed scenarios [R].Paris:IPCC Energy and Industry Subgroup Strategies WorkingGroup，1990．

[8]米國芳，趙濤.中國經(jīng)濟(jì)增長、電力消費(fèi)與碳排放量關(guān)系研究[J].科學(xué)管理研究,2012,30(1):89-91,116.

[9]李子奈，潘文卿.計(jì)量計(jì)經(jīng)學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004:364.