京津冀能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長與碳排放關(guān)系研究

程海森+++馬婧+++樊昕曄

摘要：文章以27種能源終端消費(fèi)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)1997年-2015年京津冀能源消費(fèi)碳排放量進(jìn)行核算，然后采用脫鉤理論兩兩探討能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長、碳排放之間的關(guān)系，最后建立系統(tǒng)模型定量分析三者之間的關(guān)系，以期得到科學(xué)、客觀的研究結(jié)果，為京津冀同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)增長提供有益參考。

關(guān)鍵詞：碳排放核算；脫鉤；經(jīng)濟(jì)增長；能源消費(fèi)

快速的經(jīng)濟(jì)增長加大了能源消費(fèi)的壓力，大量的能源消費(fèi)帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。京津冀地區(qū)作為區(qū)域整體協(xié)同發(fā)展改革引領(lǐng)區(qū)與生態(tài)修復(fù)環(huán)境改善示范區(qū)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)增長的兩項(xiàng)目標(biāo)無疑是一項(xiàng)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，為此，京津冀地區(qū)必須長期關(guān)注能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長與碳排放，深入辨析三者之間的定量關(guān)系，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展道路。

一、 文獻(xiàn)回顧

很多專家從不同角度對(duì)能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長和碳排放進(jìn)行過研究。王仲瑀（2017）根據(jù)IPCC提供的碳排放計(jì)算公式，對(duì)一次能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)的二氧化碳排放進(jìn)行核算。彭佳雯等（2011）對(duì)中國經(jīng)濟(jì)增長與能源碳排放從全國和地區(qū)等層面進(jìn)行脫鉤分析。武紅等（2011）通過脫鉤分析，得出脫鉤程度受宏觀經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和技術(shù)進(jìn)步等因素的影響而變動(dòng)的結(jié)論。孫瑜（2012）利用面板數(shù)據(jù)的分析方法，對(duì)長三角地區(qū)的能源消費(fèi)、碳排放和經(jīng)濟(jì)增長之間的兩兩關(guān)系以及三者關(guān)系，通過建立誤差修正模型和向量自回歸模型進(jìn)行實(shí)證研究。

這些研究成果對(duì)于京津冀區(qū)域內(nèi)能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長與碳排放問題的研究奠定了良好的基礎(chǔ)，為此，本文擬從碳排放量核算開始，首先對(duì)1997年～2015年京津冀三地的能源消費(fèi)碳排放量進(jìn)行核算，然后采用脫鉤理論探討能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長、碳排放兩兩之間的關(guān)系，最后建立系統(tǒng)模型定量分析三者之間的關(guān)系，以期得到科學(xué)、客觀的研究結(jié)果，為京津冀同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)增長提供有價(jià)值的參考。

二、 碳排放量核算

本文參考《能源消耗引起的溫室氣體排放計(jì)算工具指南》、《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》和《IPCC指南》中二氧化碳排放因子的測(cè)算方法，查找1997年～2015年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中的北京市、天津市和河北省三地的能源平衡統(tǒng)計(jì)表（實(shí)物量），以《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中列明的能源種類，選取原煤、洗精煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、其他煤氣、煤矸石、其他焦化產(chǎn)品、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、石腦油、潤滑油、石蠟、溶劑油、石油瀝青、石油焦、液化石油氣、煉廠干氣、其他石油制品、天然氣和液化天然氣共計(jì)27種能源的終端能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)，估算京津冀地區(qū)的能源消費(fèi)碳排放量。

具體計(jì)算公式為：

C=Ei×Ci

式中，C表示能源消費(fèi)碳排放量（萬噸），Ei表示第i種能源的消費(fèi)量（萬噸燃料或億立方米燃?xì)猓珻i表示第i種能源的碳排放系數(shù)（萬噸/噸燃料或萬噸/噸燃?xì)猓?/p>

在實(shí)際能源消費(fèi)過程中，碳元素并不能完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放出去，但未氧化比例相對(duì)較少，因此，為簡化計(jì)算，本文假設(shè)燃料均100%被氧化。

碳排放系數(shù)的計(jì)算公式為：

Ci，mass=Ci×10-6×HVi

式中，Ci，mass表示第i種能源的碳排放系數(shù)，Ci表示第i種能源基于熱值的碳含量值，HVi表示第i種能源的低位發(fā)熱量，10-6表示克和噸的轉(zhuǎn)換因子。

計(jì)算結(jié)果如圖1所示，可以看出，1997年～2015年京津冀整體能源消費(fèi)碳排放量呈現(xiàn)增長態(tài)勢(shì)，能源消費(fèi)碳排放量由1997年的6 792.94萬噸增加到2015年的22 707.88萬噸，年均增長率為6.56%，1997年～2003年增長幅度較小，從2004年開始，增加趨勢(shì)明顯，其中2006年增長率達(dá)到22.54%。北京市在19年間變化平穩(wěn)，從2012年呈現(xiàn)略下降的趨勢(shì)，這與北京的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)密不可分。天津市2011年的增長率23.43%最大，年平均增長率為5.87%，天津市從2010年能源消費(fèi)碳排放量大于北京市，在此之前均小于北京市。河北省變化趨勢(shì)與京津冀地區(qū)整體相似，年均增長率為8.08%，而且河北省的能源消費(fèi)碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于北京市和天津市的總和。

三、 脫鉤分析

Tapio脫鉤主要有三個(gè)變量：GDP、運(yùn)輸量和碳排放量，GDP與運(yùn)輸量之間的脫鉤彈性指標(biāo)被稱為發(fā)展彈性指標(biāo)，GDP與碳排放之間的脫鉤彈性指標(biāo)被稱為排放彈性指標(biāo)，兩者的乘積則是GDP與碳排放之間的彈性指標(biāo)。公式為：e（CO2，GDP）=（%？駐V/%？駐GDP）×（%？駐C/%？駐V），其中%V代表交通運(yùn)輸量的變化率，e（CO2，GDP）表示經(jīng)濟(jì)增長與碳排放量的脫鉤彈性。Tapio脫鉤指數(shù)將脫鉤狀態(tài)詳細(xì)劃分為擴(kuò)張負(fù)脫鉤、強(qiáng)負(fù)脫鉤、弱負(fù)脫鉤、弱脫鉤、強(qiáng)脫鉤、衰退脫鉤、增長連結(jié)、衰退連結(jié)八個(gè)類型，如表1所示。

本文基于Tapio脫鉤理論，對(duì)京津冀地區(qū)1997年～2015年的經(jīng)濟(jì)增長、能源消費(fèi)與碳排放進(jìn)行脫鉤分析，提出三個(gè)脫鉤彈性指數(shù)，分別為碳排放與能源消費(fèi)之間的減排彈性指數(shù)ce，能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長之間的節(jié)能彈性指數(shù)eg，碳排放與經(jīng)濟(jì)增長之間的彈性指數(shù)cg，其計(jì)算公式如下：

通過計(jì)算，京津冀地區(qū)1997年～2015年脫鉤彈性指數(shù)及脫鉤類型，如表2。

從減排彈性來看，1997年～2015年京津冀地區(qū)碳排放與能源消費(fèi)共有5種脫鉤狀態(tài)，分別是1997年的強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，表明能源消費(fèi)增長的同時(shí)碳排放量減少，能源消費(fèi)和碳排放之間達(dá)到最佳的狀態(tài)；1998年、2000年～2001年、2005年、2008年、2010年和2013年是弱脫鉤狀態(tài)，能源消費(fèi)量與碳排放量均增長，但能源消費(fèi)量的增長速度略大于碳排放量的增長速度；1999年、2009年、2011年和2015年呈現(xiàn)擴(kuò)張負(fù)脫鉤狀態(tài)，能源消費(fèi)量增長率小于碳排放量增長率；2003年～2004年、2006年～2007年是增長連結(jié)狀態(tài)，說明能源消費(fèi)量和碳排放量的增長率變化一致；而2002年是強(qiáng)負(fù)脫鉤狀態(tài)，即能源消費(fèi)量減少，碳排放量增加，京津冀地區(qū)能源利用效率低，減排工作存在很大問題。endprint

從碳排放與經(jīng)濟(jì)增長彈性來看，1997年處于強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)碳排放量下降，是一種最有利的狀態(tài)；2006年和2014年是增長連結(jié)狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)增長率與碳排放量增長率變化一致；其余年份均呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)，GDP和碳排放量同時(shí)增加，但GDP增長率略大于碳排放量增長率，表明生產(chǎn)技術(shù)有待進(jìn)一步完善和發(fā)展。

從節(jié)能彈性來看，2001年和2006年為增長連結(jié)狀態(tài)；2002年和2014年為強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，是低耗能高產(chǎn)出的優(yōu)勢(shì)情形，生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以及關(guān)閉高耗能企業(yè)的措施得到顯著成效；其余年份則是弱脫鉤狀態(tài)，2015年脫鉤彈性值是0.009 7，反映了能源利用效率有所改善。

四、 定量分析

本部分采用向量自回歸模型對(duì)京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長、能源消費(fèi)與碳排放三者關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)性定量分析。

1. 單位根檢驗(yàn)。用ADF檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)，在5%顯著性水平下，lnGDP、lnE、lnC三個(gè)變量的二階差分形式，即DDlnGDP、DDlnE、DDlnC的檢驗(yàn)值均小于臨界值，所以接受原假設(shè)，即不存在單位根，為平穩(wěn)序列。因此，京津冀地區(qū)lnGDP、lnE、lnC為二階單整序列。

2. 格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)。格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)可以用來檢驗(yàn)?zāi)骋粋€(gè)變量的所有滯后項(xiàng)是否對(duì)其他一個(gè)或幾個(gè)變量的當(dāng)期值有影響。從檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，在10%的顯著性水平下，能源消費(fèi)量與碳排放量不存在因果關(guān)系；經(jīng)濟(jì)增長與碳排放量之間存在著單向因果關(guān)系；碳排放與能源消費(fèi)之間存在者單向因果關(guān)系，能源消費(fèi)量的增加會(huì)引起碳排放的增加；能源消費(fèi)是經(jīng)濟(jì)增長的Granger原因，說明能源消費(fèi)的增加只能單向的對(duì)經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生影響。

3. 向量自回歸模型滯后階數(shù)確定。向量自回歸模型是一種非結(jié)構(gòu)化模型，表3中給出了0到3階向量自回歸模型中LR、FPE、AIC、SC、HQ的值，依據(jù)相應(yīng)準(zhǔn)則可以判定建立VAR（1）模型是比較合理的。

4. 擬合結(jié)果。使用1997年～2015年京津冀經(jīng)濟(jì)增長、能源消費(fèi)與碳排放的相關(guān)數(shù)據(jù)，擬合得到向量自回歸模型為：

該模型三個(gè)方程的R2分別為0.998 257、0.983 964和0.991 769，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量分別為2 673.285、286.336 8和562.317 6，模型估計(jì)系數(shù)的t統(tǒng)計(jì)量在10%的顯著性水平下大部分顯著，模型擬合效果良好。

可以看出，京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長與其前一期經(jīng)濟(jì)總量關(guān)系最為密切，與能源消費(fèi)和碳排放呈正相關(guān)，且相關(guān)性較大。能源消費(fèi)與其前一期能源消費(fèi)相關(guān)性最大，即能源消費(fèi)受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響深遠(yuǎn)，與經(jīng)濟(jì)增長和碳排放均呈正相關(guān)，說明京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長確實(shí)以能源消耗為主要推動(dòng)力。碳排放與其前一期碳排放相關(guān)性最大，說明減排技術(shù)并未有突破性提升，而與經(jīng)濟(jì)增長呈正相關(guān)，與能源消費(fèi)呈負(fù)相關(guān)，這說明京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，節(jié)能措施實(shí)現(xiàn)了應(yīng)有功效。

5. 脈沖響應(yīng)和方差分解分析。為了進(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)增長、能源消費(fèi)與碳排放之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，利用脈沖響應(yīng)函數(shù)來考察他們之間相互沖擊的動(dòng)態(tài)相應(yīng)路徑。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

（1）當(dāng)對(duì)京津冀地區(qū)的能源消費(fèi)一個(gè)本期的新信息沖擊后，GDP表現(xiàn)正向逐步增加趨勢(shì)，且第十期達(dá)到最大值。方差分解結(jié)果說明能源消費(fèi)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)始終是正向的，這種貢獻(xiàn)一直是緩慢上升的，在第十期達(dá)到最大。

當(dāng)對(duì)能源消費(fèi)一個(gè)本期新信息沖擊后，碳排放呈現(xiàn)正向增加，在第七期達(dá)到最大。從方差分解的結(jié)果看，變化趨勢(shì)基本同GDP一致，能源消費(fèi)對(duì)碳排放的貢獻(xiàn)是一個(gè)上升的過程。

（2）當(dāng)對(duì)京津冀地區(qū)GDP一個(gè)本期新信息沖擊后，能源消費(fèi)的變化不明顯，從第五期開始呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。從方差分解的結(jié)果看，經(jīng)濟(jì)增長對(duì)能源消費(fèi)的貢獻(xiàn)從第一期開始逐漸下降，但總體貢獻(xiàn)始終保持正向。

當(dāng)對(duì)GDP一個(gè)本期新信息沖擊后，碳排放的先是緩慢增加，第六期達(dá)到峰值，第七期有所下降，隨后保持不變，且一直為正向影響。從方差分解圖來看，經(jīng)濟(jì)增長對(duì)能源消費(fèi)的貢獻(xiàn)第一期到第三期逐漸增大，第三期達(dá)到最大值后，開始緩慢下降，但始終是正向影響。

五、 結(jié)論

京津冀地區(qū)是中國北方經(jīng)濟(jì)的重要核心區(qū)域，經(jīng)濟(jì)發(fā)展總量較大，但人均地區(qū)生產(chǎn)總值較低，尤以河北最為突出，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的整體水平有待進(jìn)一步提高。京津冀能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是以煤炭為主的典型區(qū)域，河北能源消費(fèi)量約占京津冀地區(qū)整體的70%，能源消費(fèi)強(qiáng)度明顯高于北京和天津同期水平。在1997年～2015年間，京津冀地區(qū)省域碳排放量存在很大差異，河北占比最大，減排工作的有效實(shí)施迫在眉睫。

京津冀地區(qū)的減排脫鉤狀態(tài)并不固定，總體上碳排放量的增長率大于能源消費(fèi)的增長率，結(jié)果不理想。節(jié)能脫鉤彈性以弱脫鉤為主，說明能源消費(fèi)量和經(jīng)濟(jì)增長都處于增加的狀態(tài)，但是能源消費(fèi)的增長小于經(jīng)濟(jì)增長，與最佳狀態(tài)具有一定的發(fā)展空間。

格蘭杰因果檢驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)京津冀地區(qū)能源消費(fèi)量的增加會(huì)引起碳排放量的增加，又能對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生影響。通過建立向量自回歸模型可以看出，京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長、能源消費(fèi)、碳排放分別與其前一期相關(guān)性最大，經(jīng)濟(jì)增長確實(shí)以能源消耗為主要推動(dòng)力，能源消費(fèi)受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響深遠(yuǎn)，隨著節(jié)能措施的實(shí)施，京津冀地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生調(diào)整，但是減排技術(shù)并未有突破性提升，碳排放對(duì)經(jīng)濟(jì)增長和能源消費(fèi)的依存性依然較大。

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基金項(xiàng)目：國家社科基金重大項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：11&ZD157）。

作者簡介：程海森（1983-），男，漢族，山西省應(yīng)縣人，中國人民大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)博士，中國光大集團(tuán)戰(zhàn)略計(jì)劃部、中國社科院金融研究所博士后研究員，研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)；馬婧（1994-），女，漢族，河北省唐山市人，蘭州財(cái)經(jīng)大學(xué)工商管理學(xué)院碩士生，研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)、競爭力評(píng)價(jià)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)；樊昕曄（1994-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市人，西南財(cái)經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)院本科生，研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)。

收稿日期：2017-09-11。endprint