基于IPAT方程的昆明市能源消耗預測與分析

[摘 要]選取昆明市2001-2010年經濟發展水平與能源使用數據，采用IPAT模型框架，分析昆明市能源消耗量與人均GDP之間的關系，建立能源消耗模型，并以此為依據，對昆明市“十二五”期間，在不同情境下，能源消耗量與經濟增長定量分析。實證表明GDP年均增長13%，年單位GDP能耗下降4.13%，比較符合昆明實際。昆明正處于工業化和城市化的關鍵時期，要實現既定的目標仍然面臨巨大挑戰，藉此提出相關政策建議，促進昆明經濟與環境協調可持續發展。

[關鍵詞]經濟增長 IPAT模型 技術進步 昆明市

一、 引言

隨著云南橋頭堡建設的啟動實施和深入推進，昆明作為云南政治經濟文化中心，在加快建設的同時也伴隨著出現了一系列的環境和資源問題。由高投入、高能耗、高污染、低效益的“三高一低”粗放型增長方式向高效益、低投入、低能耗、低污染的“一高三低”集約型發展方式轉變，避免“先污染，后治理”，實現經濟與環境保護的雙贏，已成為昆明經濟建設的必要前提。本文借助IPAT模型理論，并運用統計數據，選取2001-2010年昆明市經濟發展與能源數據，探究能源消耗與經濟增長之間的關系，以此確定昆明“十二五”期間經濟增長與能源下降的合理目標，為昆明經濟與環境協調發展提供理論參考。

二、 IPAT模型介紹

IPAT方程是用于形容人類活動對環境影響的成因，是人口、富裕程度和技術因素共同作用的結果。IPAT方程是20世紀70年代由巴里·康門勒，保羅·R·埃利希和約翰·霍爾德倫等人提出的。它認為決定環境影響狀況（I）的因素主要有三種：人口（P）、富裕程度（A）和技術水平（T），并由此建立了四個變量的恒等關系式：I=P×A×T

Waggoner把IPAT模型中的T細分成C和T，并提出了ImPACT等式，即lm=P×A×C×T，并將影響環境的因子（Im）分解為人口（P）、富裕程度（A）、單位GDP能耗C），單位資源的環境壓力負荷（T），并探討因子間變動比率對環境的影響。Dietz和Rose等學者把IPAT模型表示成隨機形式，即I=aPbAcTde，稱之為STIRPAT模型，a為模型的系數，b、c、d為各驅動力指數，e為誤差。通過對人口數量、富裕程度和技術的回歸，分析各驅動力對環境的實際影響。在實際研究中，通常對I=aPbAcTde兩邊取對數，變形成：lnI=lna+blnp+clnA+dlnT+lne.

三、昆明市能源消耗實證分析

（—）模型構建

I=P×A×T

I表示能源消耗，P可以表示一國人口總量，富裕度（A）被認同可用人均GDP來表示（即A=GDP/P），而技術（T）則可用單位GDP的能源消耗表示，即T=I/GDP

根據上述表示，IPAT方程可寫成：I=P·GDP/P·I/GDP=G·T

設基準年的GDP為G0；基準年的單位GDP能源消耗為T0；基準年的能源消耗為I0；

若基準年的能源消耗I0=P0×A0×T0=G0×T0，則基準年以后的第N年的能源消耗為In=Gn×Tn（1）

Gn表示第n年的GDP，g表示GDP的年增長率，

Gn=G0（1+g）n （2）

Tn表示第n年的單位GDP能源消耗，t表示技術增長率，

Tn=T0（1-t）n （3）

由（1）（2）（3）得，In=Gn×Tn=G0（1+g）n·T0（1-t）n=G0·T0（1+g-t-tg）n

令（1+g-t-tg）n=1得1+g-t-tg=1，

即t=g/（1+g）

當t

當t=g/（1+g）時，能源消耗保持不變；

當t>g/（1+g）時，能源消耗呈現逐年下降趨勢。

設單位GDP能耗的臨界值tk=g/（1+g），若在實際經濟運行中，ttk，則能源消耗逐年下降。

（二）數據選擇

現以昆明市為例，根據2000年-2010年昆明統計年鑒，計算出GDP年增長率g，單位GDP能耗的技術增長率t，根據tk=g/（1+g），計算出各年份tk值，以及能源消耗增長率。具體如表一所示

表一 昆明2001-2010年GDP增長與能源消耗數值

注：表中各項指標由2000―2010年昆明市統計年鑒、昆明市社會發公報中相關數據整理統計而得。

（三）實證分析

1.2001-2010年g值，tk值，t值橫向比較分析

根據單位GDP增長率g，運用公式tk=g/（1+g），算出各年份的tk具體值，并與各年份的實際t值作比較，如下圖所示。

tk變化較平緩，且與GDP增長率同步整體上升，隨著GDP增長率逐年遞增，但是t值的變化極不穩定，有正值，有負值，每年的技術水平不盡相同，從2001年到2005年，十五期間，單位GDP能耗有起伏，但是總體維持在負值；從2006年2010年，十一五期間，t為正值，并保持整體上升趨勢，但是始終在tk值以下，表明昆明市的經濟增長對環境造成的負荷，遠遠大于技術進步帶來的減輕環境符合的比率。

2.2001-2010年GDP增長率與能源消耗增長率分析

根據表一的數據，昆明各年能源消耗增長率與GDP增長率做比較，如圖2所示2001年-2003年，GDP增長率與能源消耗增長率處于同步增長狀態，經濟增長過度依賴于能源消耗；

2003年-2005年，能源消耗增長率大于GDP增長率，表明經濟增長過度消耗能源，導致經濟效益低下，生態環境面臨巨大負荷；

2005年-2010年，科技進步作用顯現，能源消耗增長率低于經濟增長率，并呈現不斷下降趨勢，說明十一五期間節能減排，降能降耗成果斐然。

（三）結果預測分析

昆明市2001-2010年，GDP從676.4億元上升到2120.37，年均增長11.48%；能源消耗從880萬噸上升到2179.74萬噸，年均增長9.49%；單位GDP能耗從1.301噸/萬元下降到1.028噸/萬元，年均下降2.6%，表明能源消耗增長的速度小于GDP增長的速度，單位GDP能耗緩慢下降，但是能源消耗總體上升，說明經濟增長給環境帶來的負面效應大于技術進步對環境負荷帶來的正面效應，經濟增長呈現典型的粗放型經濟特征。按照上述分析，按以下情況討論：

Ⅰ t=2.6，g=11.48

按照昆明市2001-2010年期間單位GDP能耗平均下降2.6%，GDP平均每年增長11.48%推測，2015年GDP預期達到3650.23億元，單位GDP能耗0.9012噸/萬元，能源消耗為3289.8萬噸，為2010年能源消耗的1.51倍，能源消耗平均增長7.83%，經濟快速增長，單位能耗緩慢降低，能源短缺問題凸顯。

Ⅱ t=6.24，g=12.7

按照昆明市“十一五”期間（2006年-2010年）單位GDP能耗平均下降6.24%，GDP平均每年增長12.7%推測，2015年GDP預期達到3860.9億元，單位GDP能耗0.698噸/萬元，能源消耗為2696.4萬噸，為2010年能源消耗的1.24倍，能源消耗平均增長4.3%，經濟快速增長，單位能耗平穩降低，屬于比較合理的發展狀態，但是單位節能減排面臨巨大壓力。

Ⅲ t=4.13，g=13

按照昆明市“十二五”規劃綱要目標每年GDP增長13%，則2015年GDP預期達到3906.6億元，實現十二五累計單位GDP能耗下降19%的目標，則每年單位GDP能耗下降4.13%，則2015年單位GDP能耗0.833噸/萬元，能源消耗為3252.9萬噸，為2010年能源消耗的1.49倍，能源消耗平均增長8.3%，比較符合昆明實際經濟情況。

Ⅳ t=11.5，g=13

按照昆明市“十二五”規劃綱要目標每年GDP增長13%，則2015年GDP預期達到3906.6億元，此時單位GDP能耗增長下降率的臨界值為11.5%，按照這個t值，2015年單位GDP能耗0.558噸/萬元，能源消耗與2010年相同，為2179.74萬噸，屬于理想狀態，在目前的科學技術水平和自然條件下，很難實現。

Ⅴ t=0，g=13

按照昆明市“十二五”規劃綱要目標每年GDP增長13%，則2015年GDP預期達到3906.6億元，假定不實施節能減排，則2015年單位GDP能耗與2010相同，為1.028噸/萬元，能源消耗與經濟增長同步，達到1.84倍，為4016.0萬噸，能源消耗巨大，短缺壓力驟增，不利于經濟的可持續發展。

四、政策建議

根據昆明市2001年-2010年能源消耗與經濟發展計算結果和現階段的經濟發展實際水平，要實現“十二五”經濟發展與單位GDP能耗削減目標任重道遠，因此昆明市應加強環境保護優化經濟發展方式，加快促進經濟方式轉變，促進環境與經濟協調發展。

1.加快產業結構調整和優化

對于現階段昆明市重點能耗行業，一方面提高行業準入門檻，強化節能、環保，嚴格控制高耗能項目立項，另一方面嚴格限制其發展規模，在實施產業結構調整過程中，運用市場調節機制，逐步淘汰，并把生產技術落后、資源能源消耗高、污染嚴重的產業列入淘汰力目錄，加快淘汰落后產能步伐。大力發展循環經濟，推廣清潔生產，在生產過程中實施污染全控制，推廣節能降耗和資源節約利用。逐步調整一、二、三產業結構，大力發展第三產業，特別是高新技術產業，提高傳統工業產品的附加值，鼓勵技術改造，鼓勵民生行業和城市生活垃圾能源化利用，大力發展環保產業，構建節約友好型的發展模式。

2.技術創新與應用

技術進步是節能減排的最主要手段。加強對關鍵技術的支持力度，并組織對重點技術的推廣應用，鼓勵企業大量運用先進成熟的節能減排新技術、新工藝、新設備，推動重點用能企業進行技術改造，大力發展低碳經濟，循環經濟。提高能源的利用效率，保持經濟增長的同時，逐漸降低能源的消耗，減少污染物的排放。

3.倡導節能生活方式，促進新能源的使用

大力倡導綠色環保生活，在全社會形成良好的節約能源的社會風氣，鼓勵綠色生活方式，鼓勵有利于促進低能耗生活、交通的技術、設備的開發應用，提倡公共交通，減少私人交通工具的能源消耗，優先發展公共交通，支持公共交通事業新技術，新裝備開發應用推廣，并在交通規劃中給予公共交通政策傾斜。

參考文獻：

[1] Ehrlich P R1， Holdrens J P1， The impact of population growth [ J ] 1Science， 1971， 171： 1212 - 1217.

[2] 王立猛，何康林.基于STIRPAT模型分析中國環境壓力的時間差異———以1952-2003年能源消費為例[J].自然資源學報，2006，21（6）：862-868.

[3] 徐中民，程國棟，邱國玉.可持續性評價的IMPACTS等式[J]地理學報，2005，60（2）：198— 208.

[4]邱壽豐.循環經濟規劃的生態效率方法及應用—— 以上海為例[D].上海：同濟大學，2006.

作者簡介：柏吉元，男，云南師范大學經濟與管理學院政治經濟學專業2011級研究生，研究方向：人力資源管理。

李正升（ 1979— ） ，男，云南龍陵人，云南師范大學經濟與管理學院講師，云南大學博士研究生，主要從事人口、資源與環境經濟學研究。