中國經濟增長與節能減排的動態關系研究

崔凱麗，胡 俊，宋馬林

(安徽財經大學統計與應用數學學院，安徽蚌埠233030)

引言

在全球持續變暖這個氣候大背景的作用下，極端天氣頻繁出現，尤其極端高溫與強降水天氣明顯增多。隨著人類經濟的不斷發展以及能源消費的不斷增加，溫室氣體排放加劇了所引發的全球氣候變暖、生態系統惡化以及極端天氣等問題正嚴重威脅著人類的生存與發展。經研究證實，日最高溫度每上升一度，天氣便會引起很大的變化，將直接影響人類的活動。正因如此，近20年來國際社會多次召開全球性會議，試圖找出協調世界各國經濟增長、能源消費與溫室氣體排放的利益平衡點。

與此同時，中國經濟的持續發展以及能源消費的快速增長導致了CO2排放量的急劇增加，2011年以來各地短時間內強降雨導致交通設施等全部癱瘓，以及好多地方的重干旱導致農作物減產。因此，協調好經濟增長與能源消費以及CO2排放三者的矛盾與沖突已成為當前中國政府當局面臨的重大挑戰，在此背景下，實現中國經濟增長與節能減排的雙贏局面具有重要的現實意義。本文通過對經濟增長與節能減排的長期關系運用定量分析的方法研究并得出結論。為經濟持續穩定增長、資源合理開發并能優化生態環境的良性循環提供依據。最終使得經濟又好又快發展，樹立科學發展理念，走“資源節約型、環境友好型”發展路徑。

一、實證分析

(一)原數據處理

本文用人均國內生產總值(GDP)作為衡量經濟增長的變量，包括人口因素在內的國內生產總值能夠更好地反應經濟的增長;用CO2排放量和能源消費量作為衡量節能減排的變量，節能就是減少能源的消費，減排就是減少CO2的排放量;用固定資產投資作為控制變量，因為改革開放以來，固定資產投資快速穩定增長，是經濟持續高速發展的主要推動力量，同時消耗著大量的能源。數據來源于《中國統計年鑒》，處理原數據。人均國內生產總值(GDP)用1978年為基期的定基GDP 平減指數進行調整。由于各個單位不同數據大小不一，為避免變量可能存在的異方差性，對所有變量取自然對數，再對它們進行標準化處理以消除不同變量量綱不同的影響。經過調整后的變量分別以Y(人均GDP)、O(CO2排放量)、E(能源消費量)表示。

圖1 經濟增長和節能減排的總體關系

(二)經濟增長與節能減排的總體關系

從圖1 中可以看出，人均GDP，CO2排放量以及能源消費量從1980年到2008年都在持續增加，只是增加的速度不同，其中CO2排放量和能源消費量基本上完全一致，由此可見，減少能源消費就能減少CO2的排放量，從而可以抑制溫室效應。人均GDP 在1997年以前以較快的速度增長，與此同時，CO2排放量和能源消費量也在持續增長，經濟的增長是以能源的消耗為代價的，在1998年到2004年前后，能源的消費量減少，導致經濟的逐漸放緩，人均GDP 增速明顯下降，而在2005年以后能源消費增加，進而帶來經濟增長速度增加，但是，此時消耗同等能源帶來的經濟增長的速度明顯不如1997年以前，說明只靠消耗能源已經不能帶來經濟的持續增長。由此可見，為了保護環境而進行節能減排不會給經濟增長帶來很大的波動，我們必須通過其他方法來促進經濟增長。

(三)單位根檢驗

本文采用ADF 方法對各變量進行單位根檢驗，來確定變量的單整階數，其檢驗結果如表1。檢驗的原假設為存在單位根，由表可知:原序列所有的結果不能拒絕原假設，即不平穩;當對原序列進行一階差分后所有的結果在不同的顯著水平上拒絕原假設，即平穩。因此，我們可斷定各序列均為一階單整序列，即非平穩的I(1)過程。故可以進行協整檢驗。

表1 單位根檢驗

(四)協整分析

利用Johansen 協整檢驗進行檢驗經濟增長與節能減排之間是否具有長期均衡關系。

表2 Johansen 協整檢驗

表3 能源消耗量和CO2 排放量的Granger 因果檢驗

由上述結果可以看出有3 個協整關系，即人均GDP 和CO2排放量以及能源消費量存在長期均衡關系，又可見能源消耗量和CO2排放量互為因果關系，且長期趨勢基本一致。故可以建立人均GDP 和能源消費量之間的可變參數狀態空間模型。

二、可變參數狀態空間模型

工程控制領域的需要產生了卡爾曼濾波，在以后的一段時間的發展，慢慢產生了標準的形式，即出現了狀態空間模型，并應用到經濟領域中。狀態空間模型是分析經濟現象隨時間變化的規律中，除了包含可觀測的變量外，還加入不可觀測變量的模型。這些不可觀測的時間變量統稱為狀態變量，包括理性預期、長期收入、測量誤差及不可觀測的循環要素與趨勢等。它可以分析狀態隨時間化的規律，還可以驗證所選狀態是否反映觀測變量的真實情況。狀態空間模型是在狀態給定情況下建立的模型，狀態向量的選擇通常需要建模前考慮。它既要能描述系統變化過程的所有信息，又要包含盡可能少的元素。下面建立一個線性狀態空間模型。其包含兩個方程:狀態方程(或稱轉移方程)和信號方程(量測方程)。

xt是p ×1 維的狀態向量(可包含不可觀測變量);yt為q ×1 維的觀測向量;dt為p ×1 維的向量，僅影響確定性的狀態向量期望值;ct為q × 1維向量，僅影響確定性的可觀測變量值;它們可以包含先決變量的線性組合或非線性組合等。p × p維矩陣Ft稱為狀態轉移矩陣;q × p 維矩陣Ht稱為載荷陣。p×1 維向量wt稱為狀態噪聲，q×1 維向量vt稱為觀測噪聲，它們之間相互獨立，均服從0 均值的高斯分布，且，其中，Qt為關于wt的p×p 維的對稱方差矩陣，Rt為關于q × q 維對稱方差矩陣，Gt為關于向量vt和wt的p ×q 維的協方差矩陣，當vt和wt獨立時，Gt為0。

卡爾曼濾波是在時刻t 基于所有可得到的信息估計狀態向量的最理想的地推算法，當擾動項和初始狀態向量服從正態分布時，通過預測誤差分解計算似然函數，從而可以對模型中的所有未知參數進行估計，得到新的觀測值，只需利用卡爾曼濾波連續地修正狀態向量的估計。

對經濟增長與節能減排的關系進行可變參數狀態空間模型進行估計，建立一個線性的狀態空間模型，假定初始狀態向量服從均值與方差已知的正態分布，且擾動項相互獨立，利用卡爾曼濾波算法對目前為止的觀測數據估計過去狀態。假設為如下信號方程和狀態方程。

因為Y 和E 分別為人均國內生產總值和能源消費量取對數處理后的數據，因此，αt、βt分別為各個時點上人均GDP 即經濟增長對能源消費量的敏感程度的變參數序列。最終得出以下結果:

@signal y = sv1*e +［var = exp(c(1))］

@state sv1 =sv1(－1)

表4 狀態空間模型卡爾曼濾波估計出的一些統計量

接下來，對狀態空間模型的殘差進行單位根檢驗，結果如下表。

表5 殘差序列的單位根檢驗

綜上所述的各個統計分析，可知狀態空間模型的卡爾曼濾波估計結果是可靠的，下面對狀態空間模型的估計結果進行分析。

長期以來，我國能源的高投入對經濟增長的推動功不可沒，由圖2 可知，能源消費對經濟增長一直以來起正的增長性作用，即能源消費量增加帶來經濟增長的增加，而且能源利用的效率總體上在提高。1980—1983年能源消費彈性一直很小，而與此同時實際的固定資產投資也沒有多大的變化，此時經濟增長的也很緩慢;1984年能源消費彈性激增，帶來了1985年以后的實際固定資產投資的增加以及實際人均GDP 的增加，并且這個增加一直持續到2002年左右，與此同時，單位能源的消耗量帶來經濟增長的增加額度不斷增大，直到達到最大1.4 左右。1978年對外開放后，引進外資、高耗能產業的迅速擴張和高耗能產品的產量大量增長，依靠能源的消耗使得經濟增長。但同時產生了一系列的環境問題，土地荒漠化導致沙塵暴肆虐，工業等垃圾污染了河流土地，洪水干旱等極端天氣頻發，等等。在科學技術水平的發展和人民生活水平的提高，資源短缺、環境污染與生態破壞讓越來越多的人意識關注到環境問題并實施保護措施。而且，當能量消耗到一定時，單位能耗所帶來的經濟增長已經逐漸減少，即僅僅依靠能量消耗帶來產出增加，經濟增長已經不再有效。從圖3 和圖4 中可以看出，當能源消耗彈性在逐漸增加時引起固定投資和人均GDP的增加，但有一定的時滯性。在2003年左右出現瓶頂期，即單位能耗的產出的彈性基本保持不變，經濟也出現緩慢增長。2005年后為了緩解環境的壓力，保護我們賴以生存的地球，使得經濟可以達到可持續發展，國家號召節能減排，建設資源節約、環境友好型社會。在此影響下，2006年萬元國內生產總值能耗進一步降低到1.206 噸標準煤，并且還在逐年下降。進行經濟結構調整，將一系列高污染、高耗能的企業關停并轉，積極扶持低污染、低能耗、高附加值的產業，重點發展新能源、污染較低的高級服務業，使得產業綜合競爭力顯著提高，由圖也可看出在2006年以后人均GDP和固定資產投資額再次出現了增長。因此，隨著我國可持續發展戰略的推進，積極促進能源中介機構、節能服務公司的發展，探索建立國際化能源供應體系和國際能源合作機制，因此節能減排將面臨著較大的壓力。

圖2 能源消費量對經濟影響彈性分析

圖3 能源消費量對實際人均GDP 的影響

結論與啟示

本文對全國經濟增長與節能減排之間的關系進行了實證分析，基本結論如下:從長期總體關系來看，經濟增長與CO2排放量以及能源消費量都在持續增加，只是增加的速度不同，其中CO2排放量和能源消費量基本上完全一致。通過協整檢驗可以得知這三者存在長期均衡關系，尤其通過Granger 因果關系檢驗得知CO2排放量與能源消費量有高度的因果關系，再加上兩者的長期趨勢基本上相同，故只選擇能源消費量與人均GDP 建立可變參數狀態空間模型。從狀態空間模型結果可以看出，能源消費量對經濟增長的彈性在逐漸增加，在2002年左右達到最高并開始下降，即每單位能耗帶來的經濟增長幅度在增加達到最高后開始下降，說明單純依靠消耗能源帶來的經濟增長的趨勢不能一直維持，再加上環境污染的日益嚴重，國家尋找節能減排的新路徑迫在眉睫。

圖4 能源消費量對固定資產投資的影響

綜上所述，我們不僅要繼續保持經濟快速增長，又要保護我們的環境，因此我們要采取一定的措施。首先，應對全球氣候變暖，由上文可以看出CO2的排放量與能源消費量基本上一致且互為Granger 因果關系，而引起的全球氣候變暖的溫室氣體首要的就是CO2的排放，而減少其排放就要從節約能源開始，減少能源的消費，堅持節約發展，情節發展、安全發展，實現經濟發展真正的又好又快;其次，保持經濟持續增長，可以看出衡量經濟增長的重要指標人均GDP 已經不能單純依靠消耗能源保持持續的增長，因此要加快產業結構調整，大力發展第三產業，提高高技術產業在工業中的比重，按期淘汰高耗能高污染的企業，并發展循環經濟，推進企業清潔生產，實現廢物等再次利用，從而控制和減少污染物排放，并提高了資源利用率;再次，強化污染防治，強化管理，對煙氣余熱節能降耗，健全法制和節能目標責任及評價考核制度，建立節能減排統計指標體系和監測體系，并加強宣傳，全民參與，政府帶頭，共同為節約能源，保護環境奉獻自己的力量;最后，積極穩妥推進資源性產品價格改革，完善有關的財政政策，實行有利的稅收政策，拓寬融資渠道，促進金融機構的資金及貸款向節能減排領域傾斜，并對新能源新技術的企業在金融市場加以扶持。最終構建政府監管下的開放、競爭、有序的能源市場體系，并實現經濟的穩步增長。

［1］楊子暉.經濟增長、能源消費與二氧化碳排放的動態關系研究［J］.世界經濟，2011，(6):100－125.

［2］程 波.經濟增長與能源消費之間的關系［J］.中南財經政法大學研究生學報，2011，(2):80－85.

［3］中國人民大學區域與城市經濟研究所課題組.長三角地區能源消費與經濟增長的實證分析［J］.江淮論壇，2010，(4):21－25.

［4］李曉嘉，劉鵬.中國經濟增長與能源消費關系的實證研究［J］.軟科學，2009，(8):61－68.

［5］譚太平.國內信貸、貨幣供給對經濟增長的動態影像［J］.財經科學，2011，(2):19－25.

［6］高鐵梅.計量經濟分析方法與建模:第二版［M］.北京:清華大學出版社，2009.

［7］易丹輝.數據分析與Eviews 應用［M］.北京:中國人民大學出版社，2008.