王春霞，秦 頤，孫明輝，李佳彪

(1.河北北方學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 張家口 075000；2.河北宣鋼 設(shè)備能源部，河北 張家口 075000)

為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展，近年來(lái)河北省大力發(fā)展清潔能源，并取得了顯著成果。2020年，河北省光電發(fā)電量211億千瓦時(shí)，居全國(guó)第一位；風(fēng)電發(fā)電量368億千瓦時(shí)，居全國(guó)第二位。但清潔能源的生產(chǎn)和消費(fèi)占比仍低于傳統(tǒng)化石能源，碳排放量居華北地區(qū)首位?！半p碳”目標(biāo)下，深入發(fā)展清潔能源并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)對(duì)河北省而言任重道遠(yuǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)清潔能源、二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的相關(guān)關(guān)系開(kāi)展了許多研究。在清潔能源與二氧化碳排放的關(guān)系方面，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為清潔能源能夠降低二氧化碳排放[1-3]，但也有人認(rèn)為清潔能源在不同區(qū)域和階段內(nèi)會(huì)發(fā)揮不同的作用。如徐斌等人認(rèn)為，從線性角度看，東中西三大區(qū)域內(nèi)的清潔能源并沒(méi)有降低二氧化碳排放[4]；而任曉航等人則發(fā)現(xiàn)清潔能源在發(fā)展初期會(huì)增加全國(guó)二氧化碳排放，后期才有減排作用[5]。在清潔能源與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系方面，現(xiàn)有研究普遍認(rèn)為清潔能源可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。如Aperigis和Payn以80個(gè)國(guó)家作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)可再生能源消費(fèi)能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)[6]；楊晶發(fā)現(xiàn)清潔能源消費(fèi)的增加能夠推動(dòng)京津冀經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)[7]。但清潔能源對(duì)二氧化碳排放的影響作用仍不明確，有待深入研究。除此之外，現(xiàn)有研究較少以省作為研究對(duì)象將清潔能源、二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)納入一個(gè)分析框架中。因此，文章立足河北省清潔能源發(fā)展現(xiàn)狀，統(tǒng)一探討清潔能源、二氧化碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系，為推動(dòng)綠色低碳發(fā)展提供對(duì)策建議。

一、變量處理與模型建立

數(shù)據(jù)的獲取與處理是模型建立的基礎(chǔ)，該部分主要介紹文中所用變量的來(lái)源與數(shù)據(jù)的處理以及研究的基礎(chǔ)VAR模型。

(一)樣本的選擇與數(shù)據(jù)處理

鑒于數(shù)據(jù)的可得性，文章以1997-2019年河北省數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象。第一個(gè)變量為清潔能源(CE)，利用《河北統(tǒng)計(jì)年鑒》公布的天然氣、一次電力及其他能源在能源生產(chǎn)總量的占比，計(jì)算清潔能源產(chǎn)量。第二個(gè)變量為二氧化碳排放(CO2)，數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)(CEADS)中的省級(jí)碳排放清單。第三個(gè)變量為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)(PG)，以人均GDP表征經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，為消除價(jià)格影響，將數(shù)據(jù)折算成以1997年為基期的不變價(jià)。由于市場(chǎng)尚未公布GDP價(jià)格平減指數(shù)，因此文章參考趙敏在分析上海能源消費(fèi)碳排放時(shí)的做法[8]，用居民消費(fèi)價(jià)格指數(shù)和商品零售價(jià)格指數(shù)的平均值對(duì)人均GDP進(jìn)行折算，數(shù)據(jù)來(lái)自《河北統(tǒng)計(jì)年鑒》。同時(shí)，為了消除可能存在的異方差，對(duì)以上3個(gè)變量作自然對(duì)數(shù)處理，得到LNCE、LNCO2和LNPG。

(二)VAR模型的建立

向量自回歸模型(VAR)由諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者Sims在1980年提出，被廣泛用于研究變量間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。該模型將系統(tǒng)中每一個(gè)變量表示為所有變量的滯后值函數(shù)，滯后期為p的VAR(p)模型的數(shù)學(xué)表示如下：

yt=Γ0+Γ1yt-l+…+Γpyt-p+εt

(1)

其中，yt是同期變量合成的列向量，Γ0、Γ1…Γp為待估系數(shù)向量，εt為白噪聲向量。因?yàn)槲恼卵芯壳鍧嵞茉?、二氧化碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)3個(gè)變量之間的關(guān)系,所以yt的具體表達(dá)式為[LNCEt、LNCO2t、LNPGt]T。

二、變量關(guān)系的實(shí)證分析

下文在分析清潔能源、二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上構(gòu)建VAR模型，并作協(xié)整檢驗(yàn)，以分析變量間的動(dòng)態(tài)關(guān)系和長(zhǎng)期均衡關(guān)系，進(jìn)一步應(yīng)用脈沖響應(yīng)函數(shù)和方差分解法深入了解變量間的動(dòng)態(tài)影響路徑與影響程度。

(一)變量的趨勢(shì)分析

河北省清潔能源產(chǎn)量經(jīng)歷了從緩慢上升(1997-2009年)到快速上升(2010-2019年)的過(guò)程(圖1)。由圖1可知，河北省清潔能源產(chǎn)量占比由1997年的1.35%上升到2019年的30.32%，表明該省在清潔能源發(fā)展方面不斷取得成效。二氧化碳排放雖然總體呈上升趨勢(shì)，但2012年后增速明顯放緩，甚至出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象，這說(shuō)明河北省自“十二五”以來(lái)通過(guò)實(shí)施發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、升級(jí)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)以及優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等系列措施降低二氧化碳排放的效果顯著。此外，河北省人均GDP在樣本期內(nèi)也呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的良好態(tài)勢(shì)，但近年來(lái)增長(zhǎng)速度有所下降。

圖1 1997-2017年河北省清潔能源、二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)發(fā)展趨勢(shì)

(二)變量的VAR模型構(gòu)建及檢驗(yàn)

由圖1可知，3個(gè)變量在樣本期內(nèi)總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，具有一定的內(nèi)在聯(lián)系。因此，文章通過(guò)構(gòu)建VAR模型以揭示變量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，并進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)以研究變量間的長(zhǎng)期均衡關(guān)系。

1.平穩(wěn)性檢驗(yàn)

對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行建模的前提是要保證各變量的平穩(wěn)性，以防止模型出現(xiàn)偽回歸的問(wèn)題。因此，文章首先通過(guò)ADF檢驗(yàn)法對(duì)LNCE、LNCO2和LNPG進(jìn)行單位根檢驗(yàn)(表1)。表1顯示3個(gè)變量均為非平穩(wěn)時(shí)間序列，但其一階差分在5%顯著性水平下為平穩(wěn)序列，所以3個(gè)變量均為一階單整過(guò)程。

表1 ADF檢驗(yàn)結(jié)果

2.VAR模型滯后期數(shù)的確定

由于協(xié)整分析對(duì)滯后期比較敏感，因此在作檢驗(yàn)之前要先確定VAR模型的滯后階數(shù)。文章參考LR、FPE、AIC、SC和HQ這5個(gè)信息準(zhǔn)則來(lái)確定最優(yōu)滯后階數(shù)(表2)。可以看出，LR和AIC準(zhǔn)則確定的最優(yōu)滯后階數(shù)為4，F(xiàn)PE、HQIC和SBIC準(zhǔn)則確定的最優(yōu)滯后階數(shù)為1。較大的滯后階數(shù)會(huì)縮小樣本容量，降低模型預(yù)測(cè)精確度。因此，為縮小誤差提高模型精確度，文章設(shè)定最優(yōu)滯后階數(shù)為1。

表2 VAR模型最優(yōu)滯后階數(shù)

為進(jìn)一步驗(yàn)證最優(yōu)滯后階數(shù)1是否合理，文章對(duì)VAR(1)模型的殘差進(jìn)行自相關(guān)檢驗(yàn)(表3)。由檢測(cè)結(jié)果可知，P值大于顯著性水平5%，所以拒絕存在自相關(guān)的假設(shè)，即VAR(1)模型的殘差不存在自相關(guān)，滯后階數(shù)1合理。同時(shí)，VAR(1)模型的系數(shù)矩陣估計(jì)結(jié)果見(jiàn)下式。

表3 VAR模型殘差自相關(guān)檢驗(yàn)

(2)

3.協(xié)整檢驗(yàn)

在確定最優(yōu)滯后階數(shù)1的基礎(chǔ)上，采用Johansen提出的極大似然法對(duì)3個(gè)變量進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn),以確定變量之間是否存在長(zhǎng)期的均衡關(guān)系。從結(jié)果可知，整秩為0的原假設(shè)(37.91>34.55)，接受協(xié)整秩為1的原假設(shè)(15.05<18.17)(表4)。數(shù)據(jù)表明只存在一個(gè)線性無(wú)關(guān)的協(xié)整向量，即清潔能源、二氧化碳和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)存在長(zhǎng)期均衡關(guān)系。

表4 Johansen協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果

在協(xié)整檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步得到標(biāo)準(zhǔn)化后的協(xié)整方程：

LNCE=-139.24-4.48LNCO2+21.77LNPG

(3)

從協(xié)整方程可以看出，清潔能源不僅能降低河北省二氧化碳排放量，還可以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。具體而言，清潔能源生產(chǎn)量每增長(zhǎng)1%，二氧化碳排放下降4.48%，人均GDP增長(zhǎng)21.77%。因此，大力發(fā)展清潔能源仍是河北省未來(lái)實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要途徑。

(三)脈沖響應(yīng)分析

基于上述構(gòu)建的VAR(1)模型，用脈沖響應(yīng)函數(shù)對(duì)變量間長(zhǎng)期和短期的動(dòng)態(tài)關(guān)系進(jìn)行分析。文章主要分析二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)清潔能源的脈沖響應(yīng)，以及清潔能源對(duì)二氧化碳和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脈沖響應(yīng)。

1.二氧化碳對(duì)清潔能源的脈沖響應(yīng)分析

圖2為二氧化碳排放對(duì)清潔能源的脈沖響應(yīng)，橫軸代表滯后期，設(shè)定為20期，縱軸代表變量響應(yīng)值(下同)。從圖2可知，外界環(huán)境給清潔能源一單位正向沖擊后，二氧化碳排放開(kāi)始顯示為正響應(yīng)，并經(jīng)歷了一個(gè)先增強(qiáng)后減弱的過(guò)程，在第三期達(dá)到最強(qiáng)。從第四期起，二氧化碳排放對(duì)清潔能源的脈沖響應(yīng)不斷下降，到第十九期開(kāi)始轉(zhuǎn)為負(fù)響應(yīng)。這表明短期內(nèi)清潔能源會(huì)增加二氧化碳排放，長(zhǎng)期才會(huì)有明顯的減排作用。原因可能是由于清潔能源在發(fā)展初期的產(chǎn)量占比仍低于傳統(tǒng)化石能源，因此對(duì)二氧化碳的減排作用并不明顯。隨著清潔能源尤其是一次電力及其他能源的生產(chǎn)技術(shù)日益成熟，生產(chǎn)成本不斷降低，清潔能源將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)能源并占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，對(duì)二氧化碳的減排作用顯著增強(qiáng)。

圖2 LNCO2對(duì)LNCE的脈沖響應(yīng)

2.經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)清潔能源的脈沖響應(yīng)分析

圖3為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)清潔能源的脈沖響應(yīng)圖。從圖3可以看出，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)清潔能源的響應(yīng)值始終為正，并在第六年達(dá)到峰值。從第七期開(kāi)始，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)受清潔能源的正向沖擊開(kāi)始逐漸下降，且下降速度逐漸放緩。這表明清潔能源會(huì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，且短期內(nèi)的促進(jìn)作用更加明顯。這可能是因?yàn)榍鍧嵞茉串a(chǎn)業(yè)在對(duì)傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生“破壞性”效應(yīng)的同時(shí)催生出了新興產(chǎn)業(yè)，為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來(lái)“創(chuàng)造性”效應(yīng)。隨著清潔能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，清潔能源對(duì)經(jīng)濟(jì)的“創(chuàng)造性”效應(yīng)大于“破壞性”效應(yīng)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)明顯。但當(dāng)清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟時(shí)，“創(chuàng)造性”效應(yīng)隨之減小，對(duì)經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)作用減弱。

圖3 LNPG對(duì)的脈沖響應(yīng)

3.清潔能源對(duì)二氧化碳排放的脈沖響應(yīng)分析

圖4為清潔能源對(duì)二氧化碳排放的脈沖響應(yīng)圖。由圖4可以看出，外界環(huán)境給二氧化碳排放一單位正向沖擊后，清潔能源始終顯示正響應(yīng)。響應(yīng)值經(jīng)歷了先增大后下降的過(guò)程，并在第十期達(dá)到峰值。這表明二氧化碳排放的增大一定程度上倒逼了清潔能源的發(fā)展，且這種倒逼作用在短期內(nèi)表現(xiàn)尤為明顯。但當(dāng)清潔能源發(fā)展到一定規(guī)模時(shí)，二氧化碳排放對(duì)清潔能源的影響作用不斷減弱。

圖4 LNCE對(duì)LNCO2的脈沖響應(yīng)

4.清潔能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脈沖響應(yīng)分析

圖5為清潔能源對(duì)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脈沖響應(yīng)圖。由圖5可以看出，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)受外部某一正向沖擊后，初期會(huì)導(dǎo)致清潔能源產(chǎn)量快速增加，并在第二期達(dá)到峰值。后期，清潔能源產(chǎn)量對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的響應(yīng)值不斷下降，甚至在第五期之后出現(xiàn)負(fù)值。這可能是因?yàn)榍鍧嵞茉窗l(fā)展初期進(jìn)入該行業(yè)的門(mén)檻比較高，需要大量資金支持，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)能夠促進(jìn)清潔能源發(fā)展。隨著清潔能源發(fā)展進(jìn)入成熟期，對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的依賴作用逐漸減弱，甚至出現(xiàn)因過(guò)量資金流入導(dǎo)致清潔能源產(chǎn)量下降的情形。

圖5 LNCE對(duì)LNPG的脈沖響應(yīng)

(四)方差分解分析

上述的脈沖響應(yīng)分析是用來(lái)捕捉一個(gè)變量的沖擊對(duì)另一個(gè)變量的動(dòng)態(tài)影響路徑，而方差分解可以用來(lái)描述變量在動(dòng)態(tài)變化中的相對(duì)重要性。因此，文章在VAR模型估計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)清潔能源、二氧化碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)3個(gè)變量進(jìn)行方差分解分析，以說(shuō)明變量間的影響程度。

從清潔能源的方差分解圖可知(圖6)，清潔能源對(duì)自身的貢獻(xiàn)率最大，二氧化碳排放和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)清潔能源的貢獻(xiàn)率不斷上升，但二氧化碳排放的貢獻(xiàn)率要高于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率。這表明二氧化碳排放在很大程度上助推了河北省清潔能源發(fā)展。二氧化碳排放的方差分解圖顯示，清潔能源對(duì)二氧化碳排放的影響程度經(jīng)歷了先上升后平穩(wěn)的過(guò)程，并且大于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響程度，這說(shuō)明發(fā)展清潔能源可以有效降低二氧化碳排放(圖7)。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的方差分解較為復(fù)雜，清潔能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響先增大后減小，并從十一期開(kāi)始小于二氧化碳排放的貢獻(xiàn)率(圖8)。這表明短期之內(nèi)清潔能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)起到了較大的貢獻(xiàn)作用，但長(zhǎng)期作用減弱。

圖6 清潔能源方差分解

圖7 二氧化碳排量方差分解

圖8 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方差分解

三、研究結(jié)論與對(duì)策建議

文章在構(gòu)建VAR模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)、脈沖響應(yīng)分析和方差分解，得到以下研究結(jié)論和對(duì)策建議。

(一)研究結(jié)論

河北省清潔能源、二氧化碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在長(zhǎng)期均衡關(guān)系，發(fā)展清潔能源既可以降低二氧化碳排放，也能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，是實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的有效路徑。脈沖響應(yīng)分析結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了該結(jié)論，并表明短期之內(nèi)二氧化碳和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)清潔能源的影響強(qiáng)度較大，長(zhǎng)期影響減弱。而方差分解分析結(jié)果表明，3個(gè)變量的互相影響程度長(zhǎng)期來(lái)看是趨于平穩(wěn)的。除受自身變動(dòng)影響之外，清潔能源與二氧化碳排放互為第一影響變量。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的第一影響變量短期之內(nèi)為清潔能源，長(zhǎng)期則受二氧化碳排放影響較大。

(二)對(duì)策建議

基于以上研究結(jié)論，文章認(rèn)為大力發(fā)展清潔能源是降低二氧化碳排放和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的有效路徑。鑒于短期內(nèi)清潔能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率較高，且是二氧化碳的第一影響變量，因此要在早期階段提速發(fā)展清潔能源。一是加大對(duì)清潔能源企業(yè)的扶植力度，在政策制定、減免稅收以及資金幫扶等方面下功夫，鼓勵(lì)和引導(dǎo)企業(yè)大力發(fā)展清潔能源。二是加快推進(jìn)核心技術(shù)攻關(guān)，支持水光風(fēng)熱儲(chǔ)多能互補(bǔ)，集成優(yōu)化清潔能源利用，加大綠氫和儲(chǔ)能等清潔能源應(yīng)用示范力度，強(qiáng)化綜合智慧能源融合技術(shù)創(chuàng)新研究。三是建立有效考核機(jī)制，由于二氧化碳排放對(duì)清潔能源起到倒逼作用，因此政府可將碳排放納入地方政府政績(jī)考核，以促進(jìn)清潔能源發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是一項(xiàng)廣泛而深刻的系統(tǒng)變革，對(duì)河北省而言更是貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局以及推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在需要。今后，要快速高效發(fā)展清潔能源，以降低二氧化碳排放，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展。