湖北碳排放与经济增长关系的实证研究

王礼刚

(湖北文理学院 管理学院，湖北 襄阳 441053)

随着联合国气候变化框架公约第17次缔约方会议在南非德班落幕，加紧应对气候变化、践行低碳发展已经成为全球关注焦点和世界各国共识. 中国作为目前世界上最大的发展中国家，是世界上温室气体排放量最大的经济体之一，随着快速的工业化和城市化进程，中国对能源的需求也在不断增长，相应的温室气体排放在未来还要继续增长. 湖北作为国家发改委“五省八市”低碳试点之一，地方政府高度重视此项工作，专门成立了低碳试点工作领导小组和应对气候专家委员会，出台了《关于加强应对气候变化能力建设的意见》、《关于发展低碳经济的若干意见》、《湖北省应对气候变化行动方案》等指导性文件. 通过目标分解、责任考核、淘汰落后产能、抓工业与建筑等重点领域节能措施，2010年万元GDP能耗强度为1.183吨标准煤，超额完成“十一五”20%的目标. 目前，湖北人均碳排放较低，具有发展低碳经济的资源禀赋优势[1]，但也存在着一些低碳发展短板，比如：湖北和其他低碳试点省市相比，碳生产力水平较低，经济增长方式依然较为粗放，且缺乏适应低碳发展的法律制度基础、协调机制、技术标准和资金投入. “十二五”期间，湖北作为国家重要的老工业基地，节能减排压力较大，实现低碳发展的形势较为严峻. 因此，在“十二五”乃至未来更长时期，加大对碳排放与经济增长关系命题的研究力度，对于加快把湖北建设成为促进中部地区崛起的强劲支点和实现湖北经济、社会和生态环境的协调发展有着重要意义.

1 文献综述

探讨碳排放与区域经济增长的关系已成为国内外全球气候变化和低碳研究的焦点问题，目前国内关于碳排放与区域经济增长关系的研究，主要集中在四个方面：第一，王中英、王礼茂[2]，巴曙松[3]从时间序列角度，通过计量经济方法进行经济增长与碳排放相互影响的对比分析，认为中国过分依赖投资的经济增长方式和以第二产业为主的经济结构在很大程度上是导致温室气体排放量增加的主要原因；第二，王锋[4]

等从驱动因素角度，通过指数分解和结构分解方法，分析经济与碳排放变化的驱动因素；第三，易艳春、宋德勇[5]等从经济学投入产出的角度，分析碳排放产生的部门，模拟和预测碳排放与经济增长变化；第四，郑长德[6]等从空间计量经济学的角度，分析我国各省域碳排放在空间分布上的自相关性，以及各省域碳排放对经济增长的影响程度. 已有研究结果显示：经济增长与能源消费、资本存量以及劳动力之间存在着长期稳定的均衡关系，碳排放(能源消费)对经济增长起到十分重要的推动作用. 此外，一些学者还对湖北能

源消费量和经济增长的数据进行了定量分析，提出或评价相应的低碳政策. 如张立阳、吴庆华[7]采用协整和格兰杰因果分析方法，分析了湖北能源消费与经济增长关系，结果显示：存在着从能源消费到经济增长的单向因果关系，即湖北经济增长是建立在能源消费的基础之上.

近年来，碳排放与经济增长关系的命题也受到了国外学者的广泛关注，并展开了深入的实证研究，得到三种不同结论：第一，碳排放与经济增长之间存在强相关关系. 如Selden等[8]运用面板模型分析方法，考察了人均GDP和边际碳排放量之间的动态关系，发现全球经济增长可能会带来年均碳排放以1.8%速度增长的趋势；第二，碳排放与经济增长二者之间关系十分微弱或没有明显的相关关系. 持这种观点的主要有Michael Grubb等[9]，研究了以英国和美国为代表的早期工业化国家人均碳排放量在1950—2000年50年间基本未发生改变，而人均GDP却增长了近3倍，而且在20世纪80年代之后，由于受到全球能源价格的频繁波动，人均GDP 与碳排放量增长之间呈现出较弱的关系；第三，较难判断碳排放与经济增长之间的绝对关系. Michael Grubb、Lucy Butler, Olga Feldman[10]通过对OECD国家过去20年的碳排放与人均GDP统计数据的研究，发现碳排放与经济增长二者之间关系复杂，二者关系根据时间和地点的不同而发生不同性质的改变. 此外，不少西方学者还对环境污染与经济增长之间关系进行了定量分析，所关注的焦点是非洲、葡萄牙、美国等区域经济体中人均能源使用量和人均真实GDP之间的互动影响关系，采用的方法主要是协整检验和格兰杰因果检验.

综上所述，前人研究为碳排放与区域经济增长问题奠定了良好基础，但是基本集中在国家或若干跨省区域层面上，可能由于相关数据的缺失，有关中国低碳建设典型地区——湖北的碳排放与经济增长关系实证研究一直较为少见. 在研究方法上，现有研究多以描述性方法或较为传统的双变量(能源消费和经济增长)时间序列分析为主，且对具体的建模形式还有着不同见解. 笔者在本文中借鉴以往研究成果，根据1980—2010年湖北相关数据，对湖北碳排放、资本存量、劳动力投入量与经济增长关系进行计量分析，得到相关结论并提出对策建议，以期为湖北科学制定低碳发展整体方案和管理指南提供若干有借鉴意义的理论与实证基础.

2 指标选择、数据来源和模型设定

2.1 指标选择和数据来源

经济增长水平 主要采用地区生产总值来衡量湖北经济增长水平，其数据来源于《新中国六十年统计资料汇编》，部分数据来源于2010年、2011年《湖北统计年鉴》公布的当年地区生产总值，以1980年为基期，单位为亿元，用GRP (Gross Regional Product)表示地区生产总值.

碳排放量 目前关于碳排放量的计算方法各异，主流计算方法是人口、财富和技术开发的影响IPAT(Impact Population Affluence and Technology)方法，但由于难以体现技术进步影响、不能确定各地区减排责任等原因，存在一定不足[11]. 笔者主要借鉴其它两种方法，即Kaya恒等式模型法和碳化学燃烧公式法来核算碳排放量[6].

第一，Kaya碳排放恒等式模型法. 由日本能源经济学家茅阳一(Yoichi Kaya)[12]在1989年联合国政府间气候变化委员会(IPCC)会议上率先提出. Kaya恒等式通过一种简单的数学公式将人类活动产生的碳排放量与经济、政策和人口等因子建立起联系. Kaya碳排放恒等式为：

式(1)中，C为碳排放量；iC为第i种能源的碳排放量；E为一次能源的消费量；iE为第i种能源的消费量；Y为国内生产总值GDP；P为人口数量. 式(1)的右侧将主要碳排放驱动力分为乘法因子，而左侧对应于二氧化碳排放量. 根据式(1)，碳排放量主要是由人口、生活水平、能源使用强度(iE与E的比值)和能源的碳排放强度(iC与iE的比值)决定的.

第二，碳的化学燃烧公式法. 根据碳的燃烧化学式：C+O2=CO2可得碳在完全燃烧后，碳的燃烧值约为34 070kJ/kg，每吨标准煤释放的热量为7 000kW，约为29 302kJ，可粗略的计算出每吨标准煤完全燃烧释放出的二氧化碳.

考虑以上两种碳排放量计算方法，并结合构成标准煤的元素还有氮、硫、磷、氟、氯、砷等和不完全燃烧因素. 因此，采用这两种方法计算出的每吨标准煤的碳排放系数介于2.277—2.72，本文取两者的算术平均数2.499作为每吨标准煤的碳排放系数[7]. 碳排放量主要来自于《新中国六十年统计资料汇编》、2010年和2011年《中国能源统计年鉴》、《湖北统计年鉴》的“能源消费总量及构成(单位：万吨标准煤)”所列举的湖北数据(1980—2010年)乘以2.499，得到的数据即为碳排放量“Carbon”.

资本存量 根据Goldsmith[13]在1951年首先提出、被OECD广为应用的账面盘存制原则，即期末结存数=期初结存数+本期增加数-本期减少数，则衡量湖北资本存量的公式为：

其中，tK、1tK-、tI、td分别表示第t年资本存量、第1-t年资本存量、第t年投资、第t年折旧率.考虑到数据的可得性，本文以1980年湖北“全社会固定资产存量”为基期资本存量；以第t年的“固定资本形成总额(单位：亿元)”作为第t年的投资itI. 对于折旧率itd的估算，国内众多学者观点不一，比较有代表性的观点所估算出来的折旧率如表1所示. 取表1中四种估算结果的算术平均值7.65%，作为本文折旧率itd的估算结果；为了消除价格波动给资本存量和投资额计算带来的影响因素，笔者用国内生产总值指数来平减湖北1980—2010年的固定资产投资额. 通过式(2)可计算出湖北1980—2010年的资本存量，以capital表示.

表1 各种折旧率itd的估算结果

劳动力投入量 湖北劳动力使用量，采用1980—2010年的中国统计年鉴中“各地区按三次产业分就业人员数(单位：万人)”指标来衡量，用labor表示.

2.2 模型设定

计量模型采用柯布-道格拉斯生产函数(Cobb-Douglas Production Function)的扩展形式，即把碳排放(能源消费)作为驱动经济增长的一个重要因素. 采用碳排放量、劳动力使用量、资本存量作为解释变量，经济增长作为被解释变量. 构建的面板模型具体形式如式(3)所示：

其中 t = 1,2LT；T表示对湖北的观测时期总数，参数at表示截距项，表示对应于解释变量向量(ln c apitalt、ln l abort、ln c arbont)的系数向量；et表示随机误差项，et相互独立，且满足零均值、等方差为的假设. 式(3)中涉及各变量的描述性结果如表2所示.

表2 各变量的描述性结果

3 实证分析

3.1 平稳性检验

计量分析采用Eviews7.0软件，为了确定变量的平稳性，先对单个变量运用标准的ADF (Augmented Dickey-Fuller 增广的DF)方法进行单位根检验，最佳滞后阶数由施瓦茨信息准则SIC(Schwarz Information Criterion)确定. 为了消除在计量分析中可能出现的异方差等因素，对1980—2010年湖北GRP、资本存量capital、劳动力使用量labor、碳排放量carbon取自然对数值，分别计为lnGRP、lncapital、lnlabor和lncarbon. 检验结果如表3所示. 从表3可以看出，lnGRP、lncapital、lnlabor和lncarbon的一阶差分都是平稳的.

表3 变量的平稳性检验结果

3.2 协整检验

对回归方程的残差进行单位根检验时，一般采用由Engle和Granger提出的EG两步法. 但对两个以上的变量进行协整检验时，EG两步法存在一个较大的欠缺性：解释变量为不同变量时，检验得到的协整向量可能不同. Johansen在1988年及在1990年与Juselius一起提出的一种进行多变量协整检验方法——JJ检验法，该方法对两个以上变量进行检验时还可清楚地判断出协整向量的数目[18]. 检验结果如表4所述.

协整检验表明在1980—2010年的样本区间内，lnGRP、lncarbon、lncapital和lnlabor在5%的显著性水平下存在协整关系，即它们之间存在长期均衡关系.

表4 变量的协整检验结果

3.3 最小二乘回归分析

从以上的检验可知，lnGRP、lncarbon、lncapital和lnlabor之间存在长期的均衡关系. 本文中笔者使用Eviews7.0、OLS (Ordinary Least Square 普通最不二乘法)进行分析，分析结果如表5所示.

从表5中回归结果1的DW统计值来看，随机误差项违背了互相独立的基本假设情况，即会产生序列相关性，模型的预测功能可能会失效. 因此，本文采用广义差分法来克服序列相关带来的各种问题，估计结果如表5中回归结果2所示. 从回归结果2来看，lncarbon、lncapital、lnlabor三个变量都通过了1%显著性水平的检验，而且模型的拟合优度良好. 回归结果2显示，2R为0.998 559，大于99.8%，且高于回归结果1中的0.997 563；同样地，回归结果2中的F统计值和对数似然值也高于回归结果1中的相应值；而在序列相关性检验中，当DW统计值为2左右时，证明该模型不存在自相关[19]. 回归模型2中的DW统计值为2.052 011，表明不存在自相关问题.

表5 最小二乘估计结果

回归结果2中的各回归系数表明，碳排放、资本存量和劳动力投入量都对湖北经济增长产生了显著的促进效应. 其中影响最大的变量为碳排放，回归系数为0.920 502，当湖北碳排放量增加1%，就会导致经济增长0.920 502%；影响较大的变量为劳动力投入，回归系数为0.663 725，即湖北劳动力投入增加1%，就会引起经济增长0.663 725%；资本存量对经济增长的弹性系数为0.493 133，即资本存量增加1%，就会引起湖北经济增长0.493 133%. 由回归结果2可以看出，湖北碳排放量同经济增长之间存在线性相关关系，且这种关系是长期平稳的；湖北经济增长模式仍然保留着相对传统和粗放的痕迹，经济增长对能源消费和劳动力投入的依赖性较强；其资本存量对经济增长的促进作用低于碳排放和劳动力对经济增长的影响，资本要素还未发挥出对经济发展的重要助推器功能.

4 结论与对策

本文采集了湖北1980—2010年相关统计数据，对其碳排放与经济增长之间的关系进行了广义差分法检验，并结合湖北经济社会发展现状，得到结论：1)驱动湖北经济增长的三个变量(碳排放、资本存量和劳动力投入)，对经济增长起着不同的促进效应；2)根据影响强度大小，由强到弱依次为碳排放、劳动力投入、资本存量，资本存量对湖北经济的影响系数相当于碳排放系数的53.57%、劳动力系数的74.30%；3)上述内容在某种意义上说明了以往在消费、投资和出口三驾马车推动经济增长的表面现象下，湖北经济增长在很大程度上依然是以大量的碳排放和劳动力使用作代价；4)究其原因主要是目前土地、廉价劳动力、水、电、煤、气等生产要素和高投入、低产出的粗放型经济模式仍主导湖北经济发展，而优质资本、创新、核心技术、自主产权、研发等对经济的贡献较小，特别是部分高耗能行业投资增速较快. 2010年湖北六大高耗能行业完成投资1 355.78亿元，比2009年增长13.60%. 整体增速虽然不高，但从内部结构看，六类行业中石油加工、炼焦及核燃料加工业增长374.31%，有色金属冶炼及压延加工业增长75.04%，非金属矿物制品业增长46.16%，化学原料及化学制品制造业增长25.30%；2010年湖北单位GDP能耗为1.183吨标准煤/万元，比全国平均水平高出46.81%[20]；2010年湖北原煤消费量仍然是规模以上工业能源消费量中的主体，比例高达63.77%. 这些都不利于整个“十二五”期间湖北单位GDP能耗下降目标的完成，也意味着湖北新的经济增长点依然薄弱，传统的路径依赖仍然存在，经济社会现状可以用“低碳生活、高碳生产”来概括. 另外，湖北正处于工业化中期，汽车、钢铁、有色金属、石油化工、电力、建材、纺织等是湖北的传统支柱产业，这些产业多为高耗能、高排放产业，是节能减排的压力所在，也给湖北的低碳转型带来了较大的挑战.

针对以上结论，为推动湖北低碳发展再上新台阶，把低碳试点与武汉城市圈“两型”社会建设综合配套改革试验区相结合，实现湖北经济增长速度质量效益相协调、资本与劳动力等生产要素使用比例相协调、人口资源环境相协调，提出以下建议：

重视低碳能源技术的研发和推广，加快实现能源低碳化 从表5中可以看出，碳排放是湖北实现经济增长的重要因素. 由于发展高新技术和装备制造业是湖北推进产业结构转型优化的内在需求，使得全省石化、钢铁、核电等大型、特大型重工业项目比例持续增长，但这些产业的发展势必造成能耗增长需求难以减缓，工业高能耗、低能效的格局短时间难以改变. 如果此时一味要求上述所有企业降低能耗，无异于踩了湖北经济前进的“刹车”，因此，在求发展的今天，能源低碳化对湖北保持经济高速持续的增长显得尤为重要. 太阳能、风能等可再生低碳能源是朝阳产业，前景广阔，但因为技术落后、耗资巨大、电价高等因素制约了它们的发展. 要增强低碳能源的竞争力，使其进入湖北寻常制造企业，就必须重视低碳能源技术的研发和推广，利用技术创新来不断降低可再生能源成本，使其与传统能源在价格上具有可比性，从而快速推广使用，成为未来能源主力.

加强政策引导，建立有利于湖北低碳发展的政策体系和市场环境 为促进湖北低碳经济发展，政府可采取强制与激励相结合的政策，认真梳理现有的政策法律规划，出台相应地方法律法规. 一方面，对一小部分长期高污染、高排放、高能耗的产能和行业采取强制措施，对相关企业实行“关、停、并、转”等；另一方面，重视市场机制在促进低碳发展中的作用，充分利用市场手段促进湖北实现“低碳、高增长”的经济发展模式，运用价格、税收、财政、信贷、收费、保险等经济手段对市场主体进行调节，鼓励微观企业走低碳发展之路，大力发展现代金融服务业、现代物流、人才服务、网络信息、服务外包、文化创意设计、非物质材料的交易服务业等资源耗用少、污染排放低与附加值高的新型服务业.

大力提升资本要素拉动经济发展的水平 资本要素对湖北经济发展的促进作用有较大的提升空间. 应对气候变化、降低碳排放和发展低碳经济，湖北不仅应着力推进能源低碳化和产业结构调整升级，还应充分发挥资本因素在拉动经济发展、引导其他要素资源向低碳产业集聚和转变发展方式中的重要作用. 首先，多渠道拓展促进本省低碳经济发展的直接融资途径，积极通过各类债权融资产品和手段支持低碳产业发展，发挥股权投资基金和创业投资低碳企业的资本支持作用，大力支持资源循环利用的企业上市融资；其次，全面改进和提升支持低碳经济发展的金融服务，对由国家、省级低碳经济发展综合管理部门支持的节能、节水、节材、综合利用、清洁生产和“零”排放等减量化项目，废旧汽车零部件、工程机械、机床等产品的再制造和轮胎翻新等再利用项目，以及废旧物资、大宗产业废弃物、建筑废弃物、农林废弃物、城市典型废弃物、废水、污泥等资源化利用项目，银行业金融机构应当按照商业可持续原则，综合考虑信贷风险评估、成本补偿机制和政府扶持政策等因素，重点给予信贷支持. 并通过动态监测、循环授信等具体方式，积极开发与低碳经济有关的信贷创新产品；再次，加大利用国外资金对湖北经济发展的支持力度，支持鼓励低碳经济主体申请清洁发展机制项目(CDM). 湖北综合管理部门应积极支持符合条件的低碳经济项目申请使用国际金融组织贷款和外国政府贷款，相关职能部门还应加强对低碳经济项目投资企业的辅导，帮助其熟悉CDM项目基本规则和运作流程，同时引导一些潜在企业开展CDM合作，并支持开展相关的方法学研究.

[1] 庄贵阳. 低碳试点城市低碳发展指标比较[J]. 中国建设信息, 2010(21): 36-39.

[2] 王中英, 王礼茂. 中国经济增长对碳排放的影响分析[J]. 安全与环境学报, 2006(6): 88-91.

[3] 巴曙松, 吴大义. 能源消费、二氧化碳排放与经济增长——基于二氧化碳减排成本视角的实证分析[J]. 经济与管理研究, 2010(6): 5-11.

[4] 王 锋, 吴丽华, 杨 超. 中国经济发展中碳排放增长的驱动因素研究[J]. 经济研究, 2010(2): 123-136.

[5] 易艳春, 宋德勇. 经济增长与我国碳排放: 基于环境库兹涅茨曲线的分析[J]. 经济体制改革, 2011(3): 35-38.

[6] 郑长德, 刘 帅. 基于空间计量经济学的碳排放与经济增长分析[J]. 中国人口•资源与环境, 2011(5): 80-86.

[7] 张利阳, 吴庆华. 湖北能源消费与经济增长关系实证研究[J]. 江汉论坛, 2008(12): 58-60.

[8] HOLTZ EAKIN DOUGLAS, SELDEN THOMAS M. Stoking the fires? CO2Emissions and economic growth[J]. Journal of Public Economics, 1995(1): 85-101.

[9] GRUBB MICHAEL, MÜLLER BENITO, BUTLER LUCY. The relationship between carbon dioxide emissions and economic growth: Oxbridge study on CO2_GDP relationship, phase 1 results[R]. Cambridge: University of Cambridge, 2004.

[10] GRUBB MICHAEL, BUTLER LUCY, FELDMAN OLGA. Analysis of the relationship between growth in carbon dioxide emissions and growth in income[D]. Cambridge: University of Cambridge, 2006.

[11] 焦 兵. 西部地区的经济发展模式与碳排放量增长关系的实证研究——基于产业转型及消费升级的视角[J]. 资源科学, 2011(8): 1546-1554.

[12] KAYA Y. Impact of carbon dioxide emission control on GNP growth: inter--predation of Proposed scenarios[C]//The IPCC Energy and Industry Subgroup.Paris: Response Strategies Working Group, 1990.

[13] GOLDSMITH RAYMOND W. A perpetual inventory of national wealth[J]. Studies in Income and Wealth: National of Economic Research, 1951 (14): 5-61.

[14] 王小鲁. 中国经济增长的可持续性与制度变革[J]. 经济研究, 2000(7): 3-15.

[15] 张 军, 吴桂英, 张吉鹏. 中国省际物质资本存量估算: 1952－2000[J]. 经济研究, 2004(10): 35-44.

[16] ALWYN YOUNG. Gold into base metals: productivity growth in the People's Republic of China during the reform period[J]. The Journal of Political Economy, 2000(111): 1220-1261.

[17] 龚六堂, 谢丹阳. 我国省份之间的要素流动和边际生产率的差异分析[J]. 经济研究, 2004(1): 45-53.

[18] 高铁梅. 计量经济分析方法与建模——Eviews应用及实例[M]. 2版. 北京: 清华大学出版社, 2010: 91.

[19] 李子奈. 计量经济学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2001: 63.

[20] 湖北省统计局, 国家统计局湖北调查总队. 湖北统计年鉴2011[M]. 北京: 中国统计出版社, 2011: 9.