城市化与中国碳排放的实证研究

易艳春，高玉芳

（1．湖北师范学院 经济与管理学院，湖北 黄石435002；2．武汉大学 经济与管理学院，湖北 武汉 430072）

城市化与中国碳排放的实证研究

易艳春1，高玉芳2

（1．湖北师范学院 经济与管理学院，湖北 黄石435002；2．武汉大学 经济与管理学院，湖北 武汉 430072）

中国的经济增长模式正从外需增长转向内需增长，而内需增长的核心是建立在城市化基础上的，城市化已成为中国经济持续增长的另一引擎。为反映城市化对CO2排放的影响，利用STIRPAT模型研究1978—2010年期间不同发展阶段的东中西区域城市化对于碳排放的影响与效应。研究发现：对处于不同发展阶段的三个样本，城市化水平对各省碳排放均为正相关关系，说明中国经济在快速增长阶段城市化的推进带来了碳排放的增加，但这种正相关的关系并不显著，因城市化的进程会引起环境问题，进一步的城市化则慢慢消除了环境问题；无论是东部、中部还是西部地区，人均收入与碳排放、碳强度与碳排放的关系显著为正。鉴此，减排的重点在于降低碳强度，并可通过技术进步和能源结构的变迁减少碳排放。

城市化；经济增长；碳排放；面板数据

一、引 言

气候变化和温室气体排放问题已引起全世界的共同关注，而作为最主要的温室气体，CO2占全球温室气体排放的76．7%，中国已超过美国成为世界第一大二氧化碳排放国，2011年约占世界总排放量的30%以上。在2009年12月的哥本哈根气候会议中，中国政府许下了到2020年单位GDP减排40%～45%的承诺。针对目前中国所处的发展阶段，中国的增长模式正从全球化外需增长转向城市化内需增长。改革开放30年，出口增长一直是拉动中国经济快速增长的最重要的引擎，而金融危机后欧美等外部市场萎缩，外部市场不会容忍中国以两位数的出口增长来拉动中国自己的经济增长，必须转向内需增长。中国经济从外需增长转向内需增长，其核心是建立在城市化基础之上，城市化将接替国际贸易成为中国持续增长的另一引擎，中国城市化进程正在进行且呈现加速的趋势，而城市化进程中高耗能的特点对CO2排放有明显的影响：一方面，城市化加速了能源的消耗和污染物的产生；另一方面，相比农村地区，城市有更多的机会实现规模经济和更有效的资源利用。因此，城市化的发展模式对于可持续发展尤为重要。

近些年，城市化与碳排放的关系已得到了广泛的关注和研究。Aldy用时间序列数据和STIRPAT模型检验了城市化对巴基斯坦碳排放的影响，研究发现两者是正相关关系［1］；在面板数据方面，Parikh和Shukla利用43个发展中国家的面板数据对城市化发展、能源消耗和温室气体排放问题进行了实证研究，结果表明发展中国家城市化进程的发展导致了能源消耗和温室气体排放的增加［2］；Jorgenson利用1975—2000年39个不发达国家的数据，采用固定效应模型对城市化与碳排放的关系进行了实证考察，结果表明城市化发展与东道国的碳排放显著正相关［3］；Phetkeo和Shinji利用STIRPAT模型研究了99个国家自1975—2005年的面板数据，将处于不同发展阶段的国家分成不同的组，发现城市化对处于各种收入水平国家的碳排放的影响均为正，而且对于中等收入国家的影响最为明显［4］；Martínez和Maruotti利用1975—2003年的数据分析了城市化对于发展中国家碳排放的影响，研究结果显示这些国家城市化与碳排放呈倒“U”型的关系［5］。

国内研究方面，林伯强和刘希颖运用全国层面的时间序列数据，对中国城市化发展不同阶段的碳排放影响因素和减排策略进行了研究，结果表明城市化进程的加速带来了中国碳排放量的增加［6］；孙慧宗和李久明对中国城市化和二氧化碳排放进行了协整分析，发现二者之间存在长期稳定的均衡关系，二期滞后时城市化是碳排放的格兰杰原因［7］；肖周燕运用1949—2007年的数据进行研究，发现城市化与二氧化碳排放并不存在长期均衡关系，但改革开放前后城市化和二氧化碳排放量都呈现出长期稳定的比例关系，即二氧化碳排放随着城市化水平的提高而不断提高，且改革开放前后城市化水平对二氧化碳排放影响存在差异［8］；宋德勇和徐安采用STIRPAT模型分析城镇碳排放及区域差异的影响因素，结果表明城镇碳排放是中国碳排放的主体［9］；李楠等人从人口结构角度探讨碳排放问题，结果发现中国的CO2排放与城市化的进程存在密切关系，人口的城市化率对碳排放的正向影响最大［10］。

通过文献回顾可以看出，现有研究存在一些不足：一则，大多数文献没有考虑到中国经济增长的阶段性特征，即城市化过程带来的能源快速增长的刚性问题，故提出的政策建议缺乏现实意义；二则，在面板数据的研究中没有对不同经济发展水平的地区进行分类，没有考虑到不同地域在经济规模、发展水平、技术水平等方面的差异。

笔者的研究试图弥补现有研究的不足：首先，在面板数据的实证研究中，按照中国经济发展水平的差异，将中国样本范围中的28个省分为东、中、西三个区域，利用STIRPAT模型分别研究处于不同发展阶段的区域，城市化对碳排放的影响和效应；其次，将中国现阶段的经济增长特征考虑进来，因中国的增长模式正从全球化外需增长转向城市化内需增长，而城市化具有高耗能的显著特征；第三，考虑到城市化过程带来的能源消费快速增长的刚性问题，中国的低碳转型须兼顾阶段性发展特征，减排政策选择只能从控制碳排放增量入手，谨慎选择碳减排与经济发展之间的平衡点，故本文关于城市化与中国碳排放的实证研究、结论与建议将具有现实的政策意义。

二、实证研究

（一）数据与模型

Dietz和 Rosa提出了随机IPAT等式［11－12］，其中P代表人口规模、A代表人均富裕程度、T指技术水平，并将其模型称为：STIRPAT（Stochastic Impacts by Regression on Population，Affluence，and Technology），即：

其中I是污染程度，即碳排放水平；P指人口，即将人口总数变量用城市化水平来代替；A指经济发展水平，用人均GDP表示；T指技术水平，用能源强度单位即GDP碳排放表示。

为了检验城市化与中国碳排放之间的关系，将式（1）两边同时取对数，即：

其中γi指个体和时间的固定效应，Ii指第i个省的碳排放水平，Pi指城镇人口占总人口的比重，Ait指人均 GDP（1978年不变价），Tit用碳强度表示（1978年不变价），t指年份，ε指随机误差。

样本范围包括28个省，并将28省分别分为东、中、西三个区域。关于中国东、中、西区域的划分，按照中国经济发展水平和地理上的分布特征，可将中国大陆划分为三大地区：东部地区包括北京、天津、河北、山东、辽宁、上海、江苏、浙江、广东、福建、海南11个省和直辖市，东部地区地理位置优越，在改革开放中率先发展起来，在中国经济总量中占据最重要的地位；中部地区包括河南、湖北、山西、湖南、江西、安徽、吉林、黑龙江8省；西部地区包括四川、重庆、云南、贵州、广西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、西藏、内蒙古12个省、自治区。由于现有资料中西藏、湖南、四川数据的缺乏，样本中剔除了西藏，湖南和四川，故包括了全国28个省、市和自治区，其中东部11省、中部7省、西部10省。

关于碳排放的测算，鉴于目前在中国没有CO2排放的监测数据，CO2排放可分为自然排放和人工排放，人工排放是由于人类活动引起的CO2排放，主要包括化石燃料消耗、生物质燃烧等，其中化石燃料消耗所排放的CO2占95%以上，所以目前大部分文献的碳排放的数据是由能源消耗计算得来CO2排放。对中国总的碳排放量采用以下因素分解公式进行估算：

其中E为中国一次能源的消费总量，Fi为i类能源的碳排放强度，Si为i类能源在总能源中所占的比重；Fi的取值见表1。本文取平均值作为各种能源消耗碳排放系数。

表1 各种能源碳排放系数表

（二）模型结果

在估计计量模型之前，先要检验数据的平稳性，如果数据不平稳，模型结果就是伪回归。本文使用四种面板单位根检验方法，即LLC检验、IPS检验、ADF Fisher检验、PP Fisher检验，经检验各变量序列均为同阶平稳序列，且面板数据的Johansen检验表明各变量之间存在协整关系，下面对模型（2）进行回归分析。

先确定面板数据模型的形式。面板数据模型分为变参数模型、变截距模型和不变参数模型三种形式，主要检验如下两个假设：

如果接受假设H2，则模型为不变参数模型，无需进行进一步的检验；如果拒绝假设H2，则需检验假设H1；如果接受H1，则模型为变截距模型；如果拒绝H1，则模型为变参数模型。

根据高铁梅关于模型形式的设定检验方法，利用F检验确定模型的形式［13］，构造两个F统计量：

其中S1为变参数模型的残差平方和，S2为变截距模型的残差平方和，S3为不变参数模型的残差平方和，N为对应的横截面的数量，K为自变量的个数，T为时间跨度。东、中、西部STIRPAT模型形式的F检验结果见表2。

表2 东部、中部和西部STIRPAT模型形式设定检验结果表

表2中可看出：东、中、西部STIRPAT模型的F2和F1均在5%的显著性水平下显著，可见对三个模型进行模型形式设定检验时均拒绝H2且拒绝H1，故东、中、西部STIRPAT模型均应采用变参数形式，采用变参数模型进行计量分析。横截面的异方差与序列的自相关性是运用面板数据模型时可能遇到的最为常见的问题，此时运用OLS可能会产生结果失真，故为了消除影响，对东、中、西部地区的分析将采用不相关回归方法（Seemingly Unrelated Regression，SUR）估计方程。面板数据回归分析结果见表3～5。

表3、4、5分别显示了东、中、西部的计量研究结果。在三组样本中，人均收入的估计系数为正且弹性大于1，并在99%的水平下显著，说明东、中、西部三地富裕程度的提升都显著增加了该地区的碳排放，这与之前的研究结论是基本一致的，说明经济增长不可避免地带来能源消耗和二氧化碳排放的增加，但弹性并未随着人均CDP的上升而增加，这是产业转移的结果，随着东部地区人力成本的上升和环境管制的严格，能耗型和污染型的加工工业逐渐从较为发达的东部地区向中西部转移。

东、中、西部碳强度对碳排放的弹性接近于1，并且显著为负，说明碳强度每下降1%，碳排放也减少接近于1%，这与之前的研究结论也是一致的，清洁型、环保型技术的应用能显著地减少碳排放，减碳的着力点在于降低碳强度，通过技术进步和能源结构的变迁减少碳排放。

无论是在东部、中部还是西部地区，城市化的系数为正，表明城市化水平的提高会增加中国CO2总排放量。但大多数地区城市化的系数没有通过显著性检验，这可能是由于城市化的进程会引起环境问题，但进一步的城市化则慢慢消除了环境问题。

表4 中部地区变参数模型分析结果表

三、结论与建议

笔者利用STIRPAT模型的面板数据，研究了1978—2010年期间不同发展阶段的省份，城市化对于碳排放的影响与效应。样本被分为三组，即东部省份，中部省份和西部省份，并对总体样本和三个子样本分别进行了分析。结果发现对处于不同发展阶段的这三个样本，城市化对碳排放的影响均为正。目前中国处于城市化快速推进的发展阶段，大规模的农村人口转移至城市，而城市化水平的提高在解决中国发展问题的同时，也带来了二氧化碳排放量的增长，因为这是由城市化进程中高耗能增长的特征带来的，城市人口的人均能源消费大大高于农村人口，农村人口向城市的转移必然带来能源需求和碳排放的压力。因此，中国必须在城市化进程中尽量实现碳减排，实现低碳转型。但研究结果发现这些系数并不显著，这可能是由于城市化的进程会引起环境问题，但进一步的城市化则会慢慢消除环境问题。一则，城市化对碳排放的影响取决于能源结构的变迁，中国各省份从使用高碳能源逐步向低碳能源转变；二则，技术进步也影响了碳排放，各省份致力于能源使用效率的提高，通过技术进步降低了单位能源的碳排放；三则，节能环保的生活方式影响了碳排放，中国通过政策引导提倡低碳生活和低碳消费，通过生活方式的转换减少了碳排放。

表5 西部地区变参数模型分析结果表

无论是在东部、中部还是西部地区，人均收入与碳排放、碳强度与碳排放的关系显著为正。人均收入对人口增长的弹性大于1，而碳强度对碳排放的弹性接近于1，这与之前的研究结论是基本一致的，说明经济增长不可避免地带来能源消耗和二氧化碳排放的增加，而减排的着力点在于降低碳强度，通过技术进步和能源结构的变迁减少碳排放。

本文的研究不仅有利于学术研究，也为政策制定者和城市管理者提供了建议，特别对于城市化正在如火如荼进行的中国。为配合城市化的进程，城市基础设施是必不可少的，但会增加能源消耗，故为限制能源的长期需求，要求建设能源节约的、高效率的、可持续发展的基础设施系统。对于政策制定者来说，迫切需要规划能源政策来提高能源使用效率，发展低碳能源和清洁能源，实现长期内经济发展与环境问题的脱钩。中国现阶段的碳减排战略与政策，必须以城市化这一发展阶段为起点，在城市化的进程中尽量实现碳减排，以实现低碳转型。低碳转型通过提高能源使用效率和改善能源结构来实现。现阶段以节能为主，利用低碳和无碳能源为辅。跨越了城市化发展阶段后，实施发展和利用清洁能源和节能并重的能源战略，并结合城市的规模、资源禀赋、产业、区位和发展阶段等特征选择体现自身优势的低碳城市发展模式。此外，城市化进程也涉及生活方式的选择，通过政策引导提倡节能、环保的低碳生活方式，也是实现碳减排的一个重要方面。

本文的研究仅是一个粗浅的结果，而城市化规模的扩张、城市密度、城市人口结构都没有被包括进来，这些因素很可能会影响到碳排放。因此，今后的研究应力求包括这些因素，以扩展城市化效应的研究。

［1］ Aldy J E，Divergence in State－Level Per Capita Carbon Dioxide Emissions［J］．Land Econ，2007（3）．

［2］ Parikh J，Shukla V．Urbanization，Energy Use and Greenhouse Effects in Economic Development：Results from a Cross－Nation Study of Developing Countries［J］．Global Environmental Change，1995（2）．

［3］ Jorgenson Anderw K．Does Foreign Investment Harm the Air We Breathe and the Water We Drink ［J］．Organization Environment，2007（20）．

［4］ Phetkeo Ooumanyvong，Shinji Kaneko．Does Urbanization Lead to Less Energy Use and Lower CO2emissions？［J］．Ecological Economics 2010（70）．

［5］ Martínez－Zarzoso，Maruotti A．The Impact of Urbanization on CO2Emissions：Evidence from Developing Countries［J］．Ecological Economics，2011（70）．

［6］ 林伯强，刘希颖．中国城市化阶段的碳排放：影响因素和减排策略［J］．经济研究，2010（8）．

［7］ 孙慧宗，李久明．中国城市化与CO2排放的协整分析［J］．人口学刊，2010（6）．

［8］ 肖周燕．中国城市化发展阶段与CO2排放的关系研究［J］．中国人口·资源与环境，2011（12）．

［9］ 宋德勇，徐安．中国城镇碳排放的区域差异和影响因素［J］．中国人口·资源与环境，2011（11）．

［10］李楠，邵凯，王前进．中国人口结构对碳排放影响研究［J］．中国人口·资源与环境，2011（6）．

［11］Dietz T，Rosa E A．Rethinking the Evironmental Impacts of Population，Affluence，and Technology［J］．Human Ecology Review，1994（1）．

［12］Dietz T，Rosa E A．Effects of Population and Affluence on CO2Emissions［J］．Proceedings of the National Academy of Sciences USA，1997（1）．

［13］高铁梅．计量经济分析方法与建模Eviews应用及实例［J］．北京：清华大学出版社，2006．

Urbanization and Carbon Dioxide Emissions：Evidence from China

YI Yan-chun1，GAO Yu-fang2
（1．School of Economics ＆ Management，Hubei Normal University，Huangshi 435002，China；2．Economics and Management School，Wuhan University，Wuhan 430072，China）

China＇s economic growth pattern is shifting from external demand growth to internal demand growth．The key of internal demand growth is on the basis of urbanization．Urbanization will become another engine to maintain China＇s sustainable growth．To show the influence of urbanization to carbon emissions，this paper utilized KAYA equation to study the influence of economic growth and urbanization to carbon emissions．This paper used the data between 1978and 2009to study the relationship between carbon emissions，carbon intensity，GDP per capital and urbanization．Johansen Cointegration found that carbon emissions had long term stable relationship with carbon intensity，GDP per capital and urbanization．Carbon intensity had negative influence on China＇s carbon emissions．Urbanization had positive and weak influence on China＇s carbon emissions，which indicates that urbanization increases carbon emissions．While GDP per capital had negative influence on carbon emissions．By causality tests，we found that urbanization is the granger reason of carbon emissions，which is due to the characteristics of high energy-consuming．

urbanization；economic growth；carbon emissions；panel data

F224．0

A

1007－3116（2013）03－0063－05

2012－10－08；修复日期：2013－01－08

教育部人文社会科学研究青年基金项目《FDI、经济增长与我国碳排放关系的实证研究》（12YJC790239）；国家社会科学基金青年项目《大国自然资源优势与产业发展战略选择》（11CJL050）；湖北省教育厅人文社会科学青年项目《FDI与湖北省碳排放的关系研究》（2012G133）；本文受湖北省人文社科重点研究基地“资源枯竭城市转型与发展研究中心”的资助

易艳春，女，湖北广水人，经济学博士，讲师，研究方向：低碳经济；

高玉芳，男，黑龙江哈尔滨人，教授，硕士，研究方向：低碳经济，世界经济。

（责任编辑：郭诗梦）