基于STIRPAT扩展模型的福建省CO2排放影响因素研究

陈可嘉 梅赞超

(福州大学管理学院，福建福州 350108)

基于STIRPAT扩展模型的福建省CO2排放影响因素研究

陈可嘉 梅赞超

(福州大学管理学院，福建福州 350108)

传统STIRPAT模型只把人口数量、经济增长、技术水平三个因素作为环境影响的决定因素，忽视了其它重要因素，为了更全面地分析CO2排放的影响因素，有必要在STIRPAT基本模型中引入变量城市化水平、产业结构、能源消费结构等。实证结果表明：人口、产业结构、能源消费结构是福建省CO2排放的最主要正向影响因素，城市化水平次之，经济增长带来的影响要小于其他正向因素。技术水平的提升能够抑制CO2排放增加，但这种抑制作用要远小于其他正向作用因素。

CO2排放；影响因素；福建省；STIRPAT扩展模型

一、模型、变量和数据

(一)模型

Ehrlich和Ehrlich最早提出了IPAT模型: I=P×A×T，用来反映环境影响(I)与人口数量(P)、经济增长(A)、技术水平(T)三个因素之间的关系。［7］Dietz和Rosa将IPAT模型改写为随机形式，提出了环境影响随机模型(Stochastic Impacts by Regression on Population，Affluence，and Technology，STIRPAT)，即:I=aPbAcTde。［8］显然，IPAT模型是STIRPAT模型当a=b=c=d=e=1时的特殊形式。

虽然STIRPAT模型比IPAT模型的应用范围更广，但仍只把人口数量、经济增长、技术水平三个因素作为环境影响的决定因素，忽视了其它重要因素，如城市化、产业结构、能源消费结构等的影响。［9］为了更全面地分析CO2排放的影响因素，我们在STIRPAT基本模型中引入变量城市化水平(U)、产业结构(IS)、能源消费结构(ES)，建立福建省CO2总排放和人均排放的STIRPAT扩展模型(1)和(2):

将等式两边同时取自然对数，得到对数化的STIRPAT扩展模型(3)和(4):

其中，αi(i=1-6)、βt(t=1-5)为各解释变量的弹性系数，α0、β0为常数项，ε为随机误差项。

(二)变量与数据获取

模型(1)～(4)中各变量的单位、符号与含义如表1所示。

CO2总排放(I):以煤炭、石油和天然气三种主要一次能源消费作为CO2总排放的测算依据。第t年CO2总排放It的计算公式为:

表1 变量描述

CO2人均排放(IP):将测算得到的CO2总排放除以总人口。

总人口(P):福建省总人口数量。

城市化水平(U):城镇人口占总人口的比例。由于2000年前福建省统计年鉴中只统计农业与非农业户籍人口，未统计城镇人口和农村人口，因此，1982-1999年的城市化水平参考周一星和田帅以“五普”数据为基础对我国分省城市化水平数据修补结果［10］，2000-2010年的城市化水平则采用福建省统计年鉴中统计的城镇人口占总人口的比重。

人均GDP(A):以1978年为基期，根据平减指数调整为不变价人均GDP。

能源强度(T):能源消费总量除以不变价GDP。

产业结构(IS):第二产业产值占三大产业总产值的比例。

能源消费结构(ES):煤炭消费量占能源消费总量的比例。

以上变量选取1982-2010年数据，若无特别说明，均来自《福建统计年鉴-2010》。

二、实证分析

(一)模型估计

表2 OLS估计结果

表3 岭回归估计结果

(二)结果分析

从表3的结果可以发现，总人口、城市化水平、人均GDP、产业结构、能源消费结构对于福建省CO2总排放具有正向促进作用，城市化水平、人均GDP、产业结构、能源消费结构同时也是福建省CO2人均排放的促进因素，而能源强度所代表的技术水平则能够抑制福建省CO2总排放和人均排放的增加。对于CO2总排放而言，各因素的影响程度依次为总人口、产业结构、能源消费结构、城市化水平、人均GDP、能源强度，弹性系数分别是1．63%、1．43%、1．19%、0．66%、0．22%、-0．15%;而CO2人均排放影响因素的弹性系数依次为产业结构1．50%、能源消费结构1．22%、城市化水平0．73%、人均GDP 0．24%、能源强度-0．20%。

人口是影响福建省CO2总排放的最主要因素，居民生产生活所消费的能源是造成福建省CO2总排放急剧增长的最大驱动力。要降低人口对环境的压力，除了控制人口规模，还必须调节人口行为。在人口增长较为稳定的福建省，积极引导居民消费模式向“低碳型”转变是重要的政策路径。

福建省城市化水平一直高于全国平均水平，2010年福建省和全国城市化水平分别为57．08%和49．95%。一些学者的研究表明城市化对中国CO2排放增长的促进程度要小于经济增长［13］［14］，但本文的研究结果认为福建省城市化进程对CO2总排放与人均排放的影响程度大于经济增长，这意味着福建省必须提升城市化进程的质量。

经济增长会引起CO2排放增加，主要是通过工业化的方式，因为工业的快速发展需要消费大量的能源。但是与很多文献的分析结果不同，本文中福建省的经济增长水平并不是促使CO2排放增长的最主要因素。我们认为产生这种差异的主要原因是本文引入了产业结构、能源消费结构两个因素，这两个因素正是CO2排放增加的直接原因，所以它们“分摊”了经济增长的影响。但是决不可因此忽视经济增长对CO2排放增加的推动，若不注意提高经济增长的质量和“清洁程度”，由此引起的CO2排放仍会给生态环境带来沉重的负担。

能源强度代表技术水平，也表征了能源消费和经济增长的关系。技术水平的提高使得能源强度持续降低，也就意味着创造每一单位GDP所消耗的能源不断降低。但目前技术水平的提升对于CO2排放的抑制程度较低，说明福建省在低碳相关技术发展方面还有较大的提升空间。

产业结构是影响福建省CO2总排放的第二因素，也是影响CO2人均排放的最大因素。本文用第二产业产值占三大产业总产值的比例来表示产业结构，从图1可以发现，1982-2010年福建省第二产业产值比例总体呈上升趋势。以CO2排放增长速度出现明显转折的2001年作为分界，1982 -2000年第二产业产值比例年均增长率为0．99%，与此同时，第三产业产值比例年均增长率为2．14%。而2001-2010年第二产业产值比例的年均增长率升高为1．25%，但第三产业产值比例在2001年达到39．7%后就一直在徘徊40%左右，未出现明显增长。这说明第二产业的快速增长抑制了第三产业的发展，从而使得福建省产业结构呈现高碳特征。

能源消费结构反映了能源消费的清洁程度。由于本文采用煤炭消费量占能源消费总量的比例表示能源消费结构，因此这个比例越高，清洁程度就越低。实证结果显示，福建省能源消费结构是促使CO2总排放和人均排放增加的重要因素之一，这与福建省目前以煤炭消费为主导的能源消费结构有很大关系。从图2不难看出，1982-2010年福建省煤炭消费比例虽然有所震荡，但始终高于50%，而石油消费比例更是一路攀升，从1982年的12．8%攀升到2010年的23．6%，几乎翻了一倍。另一方面，相对清洁能源消费比例不升反降或一直处于较低水平。水电消费比例从1982年的26．6%下降为2010年的14．2%，风电消费比例一直在0．5%以下，天然气消费比例在2009年之前仅在0．2%左右，2010年才达到4%。显然，福建省要加快实现能源消费结构向低碳型的优化。

图1 1982-2010年福建省第二、三产业产值比例

图2 1982-2010年福建省主要能源消费比例

三、结论与建议

本文在STIRPAT基本模型中引入变量城市化水平、产业结构、能源消费结构，建立了STIRPAT扩展模型，基于1982-2010年统计数据，应用岭回归方法进行了福建省CO2排放影响因素实证研究。实证结果表明:人口、产业结构、能源消费结构是1982-2010年福建省CO2总排放的最主要正向影响因素，城市化水平次之，经济增长带来的影响要小于其他正向因素。只有能源强度的下降，即技术水平的提高，能够抑制CO2排放增加，但这种抑制作用要远小于其他正向作用因素。对于福建省CO2人均排放，可以得到基本相同的结论。综合以上结论，本文提出如下政策建议:

第一，控制人口活动对环境的影响。除了继续保持人口稳定增长之外，政府要加大对低碳生活的宣传力度，提高公众的低碳环保意识，引导居民消费模式低碳化。同时要提高城市化的质量。［15］一是要制定科学合理的发展规划，避免盲目扩张和重复建设;二是要将低碳生产、低碳消费、低碳资源等指标纳入城市发展的约束性指标;三是推广低碳建筑，在建筑周期内减少化石能源使用并提高能效;四是在条件成熟的地方和部门，推广清洁能源的使用，比如增加配备清洁能源公交车等。

第二，转变经济增长方式，调整产业结构。在今后发展中，要把转变“粗放型”的经济增长方式作为首要目标，大力发展循环经济和建立低碳型的产业结构。政府要出台措施限制高投入、高污染、高能耗、低效率的企业与项目，加速淘汰能耗高、效率低的落后技术与设备，引导、鼓励企业更积极的采取减排提效措施。同时要积极地发展低碳产业、高新技术产业，在信贷政策、税收优惠［16］、人才引进等方面给与政策上的重视与支持。还要加快建立以低碳排放为特征的产业体系，加快产业转型升级，把发展低碳产业作为新的经济增长点。

第三，加强技术投入与研发，优化能源结构。［17］在“十二五”期间，福建省应该充分利用省内外高校与科研院所的人才资源与科研成果，推出鼓励创新、保护知识产权的政策，为节能减排提供充分的技术支持，并广泛地开展跨区域低碳经济合作与技术交流。与此同时，在政策上要加大水电、风电的投资力度与消费比例，并根据本省实际适当地开发太阳能、核能，逐步降低对于煤炭等化石能源的消费。

注释:

［1］福建省人民政府：《福建省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，福州：福建人民出版社，2011年。

［2］［13］Fan Y．，Liu L．C．，Wu G．，Wei Y．M．，“Analyzing impact factors of CO2emissions using the STIRPAT model”，Environmental Impact Assessment Review，vol．26，no．4(2006)，pp．377–395．

［3］Liu Y．，“Exploring the relationship between urbanization and energy consumption in China using ARDL and FDM”，Energy，vol．34，no．11(2009)，pp．1846-1854．

［4］李国志、李宗植：《中国二氧化碳排放的区域差异和影响因素研究》，《中国人口·资源与环境》2010年第5期。

［5］［14］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》，《经济研究》2010年第8期。

［6］林伯强、蒋竺均：《中国二氧化碳的环境库兹涅茨曲线预测及影响因素分析》，《管理世界》2009年第4期。

［7］Ehrlich P．R．，Ehrlich A．H．，“Population，Resources，Environment：Issues in Human Ecology”，San Francisco：Freeman，1970．

［8］Dietz T．，Rosa E．A．，“Rethinking the environmental impacts of population，affluence，and technology”，Human Ecology Review，no．1(1994)，pp．277-300．

［9］渠慎宁、郭朝先：《基于STIRPAT模型的中国碳排放峰值预测研究》，《中国人口·资源与环境》2010年第3期。

［10］周一星、田帅：《以“五普”数据为基础对我国分省城市化水平数据修补》，《统计研究》2006年第1期。

［11］卢娜、曲福田、冯淑怡、邵雪兰：《基于STIRPAT模型的能源消费碳足迹变化及影响因素——以江苏省苏锡常地区为例》，《自然资源学报》2011年第5期。

［12］王立猛、何康林：《基于STIRPAT模型的环境压力空间差异分析——以能源消费为例》，《环境科学学报》2008年第5期。

［15］孙慧宗、李久明：《中国城市化与二氧化碳排放的协整分析》，《人口学刊》2010年第5期。

［16］杨君茹、费明胜：《低碳经济对产业竞争的影响及我国的对策》，《科技进步与对策》2011年第24期。

［17］岳超、胡雪洋、贺灿飞、朱江玲、王少鹏、方精云：《1995—2007年我国省区碳排放及碳强度的分析——碳排放与社会发展Ⅲ》，《北京大学学报》(自然科学版)2010年第4期。

［责任编辑:黄艳林］

F206

A

1002-3321(2013)04-0016-05

2011年国务院正式批复的《海峡西岸经济区发展规划》从建设生态文明的高度，指出海峡西岸经济区在加强资源节约利用、加强生态建设和保护、强化环境综合整治的同时，要大力发展循环经济。作为海峡西岸经济区重要组成部分的福建省，在“十二五”规划中明确提出，要把大力发展低碳产业作为实现低碳经济发展的重要途径。［1］要发展低碳经济，关键在于控制CO2排放量。1982年，福建省CO2总排放量为1259．59万吨，人均排放量仅为0．481吨/人，1982-2001二十年间，福建省CO2总排放量与人均排放量的年均增长率分别是7．6%、6．1%。从2001年开始，福建省CO2排放增速明显加快，2010年全省CO2总排放量为19626．61万吨，人均排放量达到了5．315吨/人，2001-2010年均增长率分别上升为 15．4%、11．9%，约是1982-2001年均增长率的2倍。按照目前CO2排放的增长趋势，福建省若不采取积极有效的减排措施，不仅难以完成节能减排目标，还会给生态环境造成越来越沉重的负担。

在研究CO2排放影响因素的文献中，Fan等在全球背景下，研究了人口、城市化、经济发展、技术水平如何影响不同发展程度国家的 CO2排放。［2］Liu分析了人口增长、经济增长、城市化水平对中国CO2排放的影响。［3］李国志和李宗植从中国碳排放的区域差异入手，探讨了人口规模、人均财富、能源强度三个因素如何影响不同区域的CO2排放。［4］林伯强和刘希颖以中国目前所处的城市化阶段为背景，考察了能源消费CO2强度、能源强度、人均GDP、城市化水平等因素对中国CO2排放量的影响。［5］林伯强和蒋竺均研究了人均GDP、工业能源强度、能源结构、工业结构对于中国人均CO2排放的影响。［6］从已有的研究文献来看，由于各学者的视角不同，研究CO2排放影响因素的结论也有所不同。而且，对国家宏观层面的研究较多，对省级层面的研究相对较少。本文结合已有文献的研究成果和福建省的实际情况，研究人口、城市化水平、人均GDP、能源强度、产业结构、能源消费结构对福建省CO2总排放量和人均排放量的影响方式和影响程度，在此基础上，提出福建省CO2减排建议。

2012-11-20

国家自然科学基金项目(61179061，71171057)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-11-0903)

陈可嘉，男，福建福州人，福州大学管理学院副教授、硕士生导师，博士；

梅赞超，男，湖北武汉人，福州大学管理学院硕士研究生。