能源價格對碳排放調節(jié)影響的Granger檢驗及層級回歸分析

范如國，吳 洋,2

（1.武漢大學 經(jīng)濟與管理學院，武漢 430072；2.內蒙古工業(yè)大學 管理學院，呼和浩特 010051）

0 引言

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，碳排放不可避免地會出現(xiàn)一定幅度的增加。因此，如何控制和減少中國碳排放已成為國內外學者討論的熱點問題之一。

關于碳排放影響因素的研究國內外已有不少成果。Wang、徐國泉、郭朝先[1-3]等采用對數(shù)平均權重迪氏分解法（LMDI）分別對我國碳排放、人均碳排放進行了因素分解；Fan[4]等采用適應性加權迪氏分解法（AWD）對我國1980～2003年影響碳排放強度因素進行分解，研究表明中國CO2的排放總量在上升，但是碳排放強度在下降。G.P.Hammond[5]等對英國1990～2007年碳排放影響因素進行分解，結果表明能源強度是碳排放減少的主要因素。Knapp[6]等運用Granger因果檢驗研究了全球二氧化碳排放量和全球人口之間的因果關系，表明人口是二氧化碳排放量增長的原因，但二者之間不存在長期協(xié)整關系。鄭長德[7]等采用空間計量經(jīng)濟學的方法對我國各省份的經(jīng)濟增長與碳排放之間的關系進行了分析，結果表明我國各省份的碳排放在空間分布上表現(xiàn)出一定的空間正相關性，并且經(jīng)濟增長與碳排放呈現(xiàn)出正相關關系，高碳排放的地區(qū)多處于經(jīng)濟發(fā)達的沿海地區(qū)。

對相關文獻進行總結發(fā)現(xiàn)，影響碳排放的因素主要有經(jīng)濟增長、能源結構、能源強度、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步等。現(xiàn)有方法都是將這些因素作為獨立變量進行研究，比較各因素對碳排放的影響。然而，影響碳排放的各種因素是相互關聯(lián)、相互作用的。現(xiàn)有研究大多忽略了這一點。此外，我國碳排放增加背后的主要驅動因素是經(jīng)濟增長帶來的能源消費量的增長，但長期以來我國的能源效率低下，相比歐美等發(fā)達國家，我國的能源效率明顯偏低，這一情況除了和我國粗放式的經(jīng)濟發(fā)展方式有關外，能源價格偏低也是一個重要的原因。能源價格不僅對經(jīng)濟增長、能源效率有直接的影響，對能源結構、技術進步等也產(chǎn)生間接的作用。因此本文將進一步研究能源價格及其他因素與碳排放之間的關系，探尋我國節(jié)能減排的方向。

1 能源價格對碳排放影響的調節(jié)效應及假設

如果因變量和自變量的關系是變量M的函數(shù)，稱M為調節(jié)變量，也說明變量M對于自變量對因變量的影響具有調節(jié)效應[8]。因此本文將調節(jié)效應引入到碳排放研究中，將能源價格作為調節(jié)變量，研究能源價格對GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構以及技術進步與碳排放關系的調節(jié)效應。

碳排放是一個能耗問題，由于對能源消費的需求而產(chǎn)生了碳排放。中國中長期的經(jīng)濟增長對能源的高需求導致碳排放增加。能源效率的提升有助于能源強度的下降，能源強度下降碳排放也會相應減少。我國的能源結構長期以煤炭為主，煤炭的能源效率相對石油、天然氣而言比較低，如果提高石油和天然氣在能源結構中的比例，優(yōu)化能源結構，能源的整體利用效率提高，會對碳排放起到抑制作用。同樣，技術進步也是提高能源效率、降低能耗的一個主要途徑。產(chǎn)業(yè)結構因素在現(xiàn)有研究中也表明可以對碳排放起到抑制作用，據(jù)此本文提出假設：

H1:GDP增長對碳排放具有促進作用。

H2：能源強度下降、能源結構優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化、技術進步對碳排放具有抑制作用。

我國碳排放持續(xù)增加除經(jīng)濟增長導致能源消費增長引起外，能源效率低下也是一個主要原因。能源效率低一方面是技術水平偏低引起的，另一方面，能源價格偏低也是主要原因。能源價格偏低會使能源消費企業(yè)不注重提高對能源效率的利用率，導致能源消費量增加，碳排放增長。原鵬飛、杭雷鳴[9,10]的研究表明，能源價格上升能在一定程度上降低能源強度并優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構。據(jù)此，提出以下假設：

H3：能源價格上升對碳排放有抑制作用。

H4：能源價格對于GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構以及技術進步對碳排放的影響具有調節(jié)作用。

根據(jù)以上假設本文構建碳排放影響因素概念模型如圖1：

圖1 碳排放影響因素概念模型

2 變量和數(shù)據(jù)來源

文中所涉及到的變量包括能源價格、GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構和技術進步，并且能源價格對能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步與碳排放之間的關系具有調節(jié)效應，涉及的變量主要包括以上6個因素和能源價格的4個調節(jié)效應，根據(jù)本文模型設計需要，選擇1991～2011年的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

在研究中碳排放的統(tǒng)計數(shù)據(jù)通過能耗和碳排放系數(shù)計算碳排放量；GDP用剔除通貨膨脹因素的實際GDP表示，以1990年為基年；能源強度用一次能源消費總量與當年GDP的比值表示；能源結構用煤炭消費總量占能源消費總量比重表示；產(chǎn)業(yè)結構用第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值之比表示；技術進步用當年就業(yè)人口與GDP的比值表示。我國沒有各類能源的價格數(shù)據(jù)，所以能源價格用燃料、動力購進指數(shù)代替，收集以1990年為基年的數(shù)據(jù)。

需要指出的是，由于GDP、能源價格的數(shù)據(jù)是以1990年為基年，所以本文中碳排放、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步數(shù)據(jù)也和1990年進行比較。例如，能源強度=當年能源強度-1990年能源強度，以此類推。

碳排放系數(shù)來源于國家發(fā)展與改革委員會能源研究所，其余數(shù)據(jù)由《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》整理得到。

3 能源價格對碳排放影響調節(jié)效應的Granger分析

Granger因果檢驗模型可以從統(tǒng)計意義上檢驗變量之間的因果性,對于經(jīng)濟現(xiàn)象中因果關系不明確的事物,可以通過這種方法進行統(tǒng)計意義上的檢驗。本文運用該方法分別檢驗GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步、能源價格與碳排放之間的因果關系，以及能源價格與其他各影響因素之間的因果關系。

Granger因果關系檢驗對于滯后期長度的選擇有時很敏感，不同的滯后期可能會得到完全不同的檢驗結果，本文中，滯后期分別選擇1、2、3采用Eviews6進行檢驗，表1為檢驗結果。

表1 相關變量間的因果關系檢驗

（1）首先分析GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步以及能源價格與碳排放之間的因果關系。從表1可以看出，GDP和產(chǎn)業(yè)結構是碳排放變動的Granger原因，在顯著性水平5%下，解釋力度分別達到了97.26%和97.72%，而能源強度、能源結構、技術進步以及能源價格不是碳排放變動的Granger原因。

（2）分析能源價格和其他變量之間的關系。從表1中可以看出，能源價格是能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構的Granger原因，在顯著性水平5%下，解釋力度分別達到了98.91%、99.64%和97.61%，而能源價格不是GDP和技術進步變動的Granger原因。

4 能源價格對碳排放影響調節(jié)效應的層級回歸分析

層級回歸是回歸分析方法中的一種，層級回歸中各自變量按照邏輯順序分成多層分別加入到模型中，自變量的影響作用越是基礎,其層級等級越高,層級高的自變量可能會影響等級低的自變量。這樣,在進行統(tǒng)計分析時,自變量由高層級到低層級的順序,逐步加入回歸方程,可以說有多少個層級,就要計算相應個數(shù)的回歸方程[11]。

在本文的研究中，層級回歸分析的第一步放入基礎的影響因素，即GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構和技術進步，得到模型1：

第二步放入調節(jié)變量能源價格，得到模型2：

第三步放入調節(jié)變量與預測變量的交互項，得到碳排放影響因素以及能源價格調節(jié)效應的綜合模型，即模型3：

上述三個模型中，Y表示GDP；I為能源強度；E為能源結構；S為產(chǎn)業(yè)結構；T為技術進步；P為能源價格；β7P×Y、β8P×I、β9P×E、β10P×S、β11P×T分別表示能源價格對能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步與碳排放關系的調節(jié)效應，β7~β10表示調節(jié)效應的大小。

為避免變量間的多重共線性，本文采用嶺回歸的方法來研究能源價格、GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步與碳排放之間的關系。為消除變量之間量綱和數(shù)量級的差異，對數(shù)據(jù)進行標準化處理。回歸結果如表2。

表2 能源價格對碳排放調節(jié)影響的層級回歸分析

表2中的模型1各自變量進入模型，檢驗GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構和技術進步對碳排放的影響，從分析結果可以看出，GDP與碳排放存在正向關系（β1=0.3807，p=0.0000），統(tǒng)計結果顯著，說明GDP增長對碳排放具有促進作用，H1得到了統(tǒng)計結果的證實；能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步與碳排放均存在負向關系（β2=-0.1112，p=0.0061；β3=-0.0009，p=0.9830；β4=-0.1 492，p=0.0121；β5=-0.1373，p=0.0016），說明能源強度下降、能源結構優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化、技術進步對碳排放具有抑制作用，H2得到了統(tǒng)計結果的證實；但是能源結構未通過統(tǒng)計檢驗，并且能源結構對碳排放的影響比較小，這說明和我國長期以煤炭為主的能源消費結構有關。

模型2，能源價格進入模型，檢驗能源價格對碳排放的影響，結果顯示能源價格與碳排放存在正向關系（β6=0.2417，p=0.0000），H3沒有得到統(tǒng)計結果的證實。

模型3，能源價格通過其他變量的調節(jié)效應進入模型，從分析結果可以看出，能源價格與GDP的調節(jié)效應與碳排放正相關（β7=0.1600，p=0.0000），能源價格與能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步的調節(jié)效應與碳排放負相 關（β8=-0.1036，p=0.0000；β9=-0.0475，p=0.0412；β10=-0.1016，p=0.0024；β11=-0.1124，p=0.0000），說明能源價格對于GDP、能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步對碳排放的影響具有調節(jié)作用，H4得到了統(tǒng)計結果的證實。

5 結論與政策建議

本文運用1991～2011年相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過Granger檢驗及層級回歸方法分析了能源價格對碳排放的影響，在此基礎上給出相關政策建議。具體研究結論如下：

（1）1991～2011年間，GDP對碳排放起到了促進作用，能源強度、產(chǎn)業(yè)結構以及技術進步對碳排放起到了抑制作用。而能源結構對碳排放的影響不論是格蘭杰檢驗還是層級回歸都未通過檢驗。說明近20年來，雖然我國石油和天然氣在能源結構的比例有所提高，但仍難改變我國以煤炭為主的能源結構，所以對碳排放的抑制作用不明顯。

（2）能源價格和其他影響因素的格蘭杰因果檢驗顯示，1991～2011年間，能源價格是能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構的Granger原因。能源價格的上升，會激發(fā)企業(yè)提高能源利用效率，尋求清潔型能源替代高碳排放能源，從而降低能源強度，并且有助于能源結構的調整。能源價格不是GDP和技術進步的Granger原因，GDP是一個國家的經(jīng)濟總量，反映國家的經(jīng)濟實力，而技術進步也和企業(yè)的綜合實力、人力資本等有很大的關系，所以能源價格不是其格蘭杰原因也是顯而易見的。

（3）能源價格上升不會對碳排放起到直接的抑制作用，但是可以通過對能源強度、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構以及技術進步的調節(jié)效應對碳排放起到抑制作用。

因此在能源、勞動力、資本這三要素價格中，能源價格具有現(xiàn)實的意義，合理的能源價格體系可以作為有效的經(jīng)濟杠桿，對碳排放降低起到積極作用。據(jù)此，我們可以提出如下的一些政策建議：

第一，碳排放的影響因素是多樣的，若要保持經(jīng)濟增長同時實現(xiàn)減排目標，應該從多方面入手。激勵企業(yè)使用清潔型能源，調整能源結構。進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，加大技術開發(fā)力度，降低高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)的比重，同時提高資本對能源的替代性，使產(chǎn)業(yè)結構由勞動密集型像資本密集型、技術密集型轉化。

第二，目前我國能源價格以壟斷為主，能源價格偏低也是使得能源效率偏低、技術進步不明顯的主要原因。建立合理的能源價格體系，使能源價格改革作為提高能源效率、激發(fā)技術進步的有效手段。和國際能源價格相比，我國能源價格還有上升的空間，因此能源價格的市場化改革可以作為今后節(jié)能減排的重要政策方向。

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