我国能源结构对低碳经济的作用关系及作用机理探讨

王韶华，于维洋，张 伟

(1.燕山大学经济管理学院，河北 秦皇岛 066004；2.东北大学秦皇岛分校经贸学院，河北 秦皇岛 066004)

我国能源结构对低碳经济的作用关系及作用机理探讨

王韶华1，于维洋1，张 伟2

(1.燕山大学经济管理学院，河北 秦皇岛 066004；2.东北大学秦皇岛分校经贸学院，河北 秦皇岛 066004)

为探讨能源结构对低碳经济的作用机理，根据对低碳经济和能源结构内涵的理解，将碳强度作为低碳经济的核心要素，系统剖析能源结构对低碳经济的作用关系，进而运用通径分析测算能源结构对其的总影响、直接影响和间接影响，明确了作用机理。结果表明:能源供给结构对碳强度的作用较小；能源消费结构是碳强度增长的主要推动因素，总作用效应为0.919，其中直接效应为－0.189，间接效应为1.108。在此基础上，通过岭回归方法构建能源消费结构预测模型，并据此得出，为实现减排承诺，应将煤炭消费 (去除发电用煤)占能源总量的比重调整为26.89%～27.87%。

低碳经济；碳强度；能源结构；通径分析

1 能源结构对低碳经济的作用关系分析

1.1 低碳经济和能源结构的概念界定

(1)低碳经济的概念。低碳经济越来越成为政治和经济问题，因此低碳经济的内涵也不断延伸[1－3]，无法形成准确的定义。对低碳经济的理解应把握两个方面:一是低碳经济是相对于以高碳排放化石能源为基础的高碳经济而言的。因此低碳经济实现的重点在于调整能源结构，降低能源消费的碳排放强度；二是低碳经济是在不影响经济发展目标的前提下，寻求降低二氧化碳排放的一种可持续经济发展模式。因此，本文认为，低碳经济是相对于高碳经济而言的，是一种以低能耗、低排放、低污染为特征的可持续经济发展模式，其实质就是利用技术进步和制度创新转变能源利用方式，提高能源效率，优化能源结构，以达到促进经济发展的同时，降低二氧化碳排放的目标。

(2)能源结构的概念。能源结构指能源总生产量或总消费量中各类一次能源、二次能源的构成及其比例关系[4]。能源结构分为能源供给结构和能源消费结构。各类能源产量在能源总生产量中的比例，称为能源生产结构；各类能源消费量在能源总消费量中的比例，称为能源消费结构。

能源结构系统是一个较复杂的系统，涉及社会经济生活的方方面面，不仅受到经济系统的影响，尤其在低碳经济背景下，还受到节能和碳排放的约束，追求经济－能源－环境的协调发展[5－6]。基于低碳经济的能源结构优化是指在遵循能源发展规划的基础上，以社会经济的可持续发展以及经济－能源－环境的协调发展为前提，合理配置各能源品种的消费比例，以达到提高能源利用效率的同时，降低二氧化碳排放的目标。

1.2 能源结构对低碳经济的作用介质分析

能源结构主要通过能源总量、经济总量、产业结构、人口等4个介质对低碳经济产生影响。

(1)第1个介质:能源总量。低碳经济系统的稳定运行离不开充足的能源支撑，能源投入是经济发展的重要保障。有能源消耗，必然就会产生碳排放，但是消耗相同数量的能源，其配置方式，即能源结构不同，产生的碳排放也会有很大差别。一般来说，单位煤炭的碳排放量最大，石油、天然气次之。可见，以煤为主的能源结构必然导致消耗同样能源的碳排放量和污染物偏高。能源结构反映了能源投入的配置方式，能源结构的变动将通过改变能源效率影响能源投入，进而影响低碳经济的发展。因此，不同的配置形式即可形成相应的能源总体效率。

(2)第2个介质:经济增长。煤炭的廉价、可得性满足了我国经济发展的需要，经济的高速增长以及增长方式的阶段性特征也决定了短期内我国以煤为主的能源结构特征。经济的高速增长伴随着能源和环境资源投入的增加，在其他条件没有改善的情况下，必然带来碳排放的增长。目前，国内外主要通过环境库兹涅茨曲线 (EKC)来分析碳排放与经济发展之间的关系。受时空因素的影响，各位学者在不同时期不同地区得出的结论不尽相同[7－9]，但均证实了碳排放与经济增长之间的密切关系。

(3)第3个介质:产业结构。能源消费的不同组合方式通过各产业的产出水平反映了能源总体利用效率。各产业由于其行业传统特征、产品性质、生产工艺流程、技术水平等的不同对各能源品种的需求也有很大差别，而各能源品种由于其资源禀赋、利用方式、技术水平等差异使得其能源利用效率有高有低，从而决定了各产业的能源消耗强度不同，直接导致碳排放不同，一般来说，以工业为主的第二产业碳排放排放量最大，第一产业次之，第三产业最少。根据工业化发展的一般规律，随着工业化进程的深入，能源消费导致的碳排放量增长速度先上升后减缓，而能源消费导致的碳排放强度则呈倒U型曲线。

(4)第4个介质:人口。人口是低碳经济系统中最基本的因素。能源是人类赖以生存的基础，人口规模直接决定了生活用能总量，包括照明、家电、炊事、采暖降温等[10]，而各项用途对不同能源的利用量及利用方式，也影响了能源结构的变化。人口的规模对碳排放有着明显的影响。过去的研究认为[11]，二者是同比例增长的，即人口增长1%，就会导致排放量增长1%。但 Anqing Shi[12]通过对93个不同国家1975—1996年间人口增长和二氧化碳排放的数据分析，发现人口增长速度是高于二氧化碳排放量的增速的。

2 能源结构对低碳经济的作用机理研究

2.1 方法选取

本文主要通过通径分析就能源结构对低碳经济的作用效应进行研究。

设有自变量x1，x2，x3…xk、因变量y，自变量xi与因变量y标准化后的偏相关系数为piy，自变量xi与xj的相关系数为rij，与因变量y的相关系数为riy，则通径分析的基本模型，即各简单相关系数的分解方程为[13]:

ij反映自变量xi通过自变量xj对因变量y的间接决定系数，可表示为＝2piyrijpjy。由于经济系统的复杂性，系统内部要素之间的关系错综复杂，加之人们认识的局限性，在设定模型时，难免会有所遗漏和误差，因此还应进一步考虑遗漏因素及误差项对因变量的通径效应，即剩余效应pay为:

2.2 数据处理

选取能源消费结构、能源供给结构、能源总量、产业结构、经济增长、总人口、碳强度等因素构建模型。以第二产业产值占总产值的比重反映产业结构，以GDP反映经济发展水平，以煤炭消费 (去除发电用煤)占能源总量的比重表示能源消费结构，以原煤供给占能源总量的比重表示能源供给结构。

设能源总量为x1、能源消费结构为x2、产业结构为x3、GDP为x4、总人口为x5、能源供给结构为x6、碳强度为y。根据历年 《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》可得到1981—2010年能源总量、能源消费结构、产业结构、GDP(1980年不变价)、总人口以及能源供给结构；参考IPCC国家温室气体清单指南中关于碳排放计算公式，碳排放量＝∑第i种能源消费量×碳排放系数，得到历年全国碳排放量。1981—2010年我国能源总量、能源消费结构、产业结构、GDP(1980年不变价)、总人口、能源供给结构以及碳强度等统计数据如表1所示。

2.3 能源结构对低碳经济作用效应的通径分析

基于1981—2010年统计数据，可得到各自变量的直接通径系数为:

p1y＝1.728，p2y＝－0.322，p3y＝－0.075，p4y＝－1.51，p5y＝－1.316，p6y＝－0.155 r1y＝－0.82，r2y＝0.919，r3y＝－0.439，r4y＝－0.829，r5y＝－0.989，r6y＝－0.797由于自变量x3、x6的通径系数较小，没有通过t检验，因此考虑删除自变量x3、x6，重新计算其余变量的直接通径系数，估计得到能源结构对碳强度的作用路径模型图，如图1所示。

由图2可知，能源消费结构对碳强度的直接效应为－0.189，对碳强度增长起直接抑制作用，但在总效应为0.919，起推动作用，原因是其通过GDP和总人口的间接推动作用达到了1.964，抵消了能源消费结构的直接和其通过能源总量的间接抑制作用之和。煤炭的廉价、可得性满足了我国经济发展的需要，使得GDP对煤炭的依赖度较高，在相当长的一段时期内，在我国GDP高速增长，总人口居高不下，管理水平、技术水平等无法短时间内优化升级的情况下，调整能源结构，降低煤炭 (去除发电用煤)比例的同时，一定要控制能源总量，不能因能源结构调整造成能源总量增长，否则不仅不能降低碳强度，反而会使其增长。

能源结构对低碳经济的直接影响并不明显，主要通过能源总量、GDP等对低碳经济产生间接影响。煤炭的廉价、可得性满足了我国经济发展的需要，使得GDP对煤炭的依赖度较高，降低煤炭消费比例，将使GDP降低幅度大于减排幅度，不利于碳强度的降低；而且由于我国各产业落后的生产工艺水平及管理水平、传统的生产方式、牢固的能源利用习惯等，加之资源禀赋差异、技术成熟度等，若无视产业特性，一味地降低煤炭消费比例，用油气、新能源等盲目替代，必然造成极大的能源浪费，还有可能降低各产业产出水平，无法突显能源结构优化对能源效率的推动作用，反而阻碍了低碳经济的发展。

表1 1981—2010年我国碳强度、能源总量、能源消耗结构、产业结构、GDP(1980年不变价)、总人口及能源供给结构等的统计数据

3 碳强度目标下能源结构预测

3.1 模型构建

由图2可知，我国能源消费结构对碳强度降低的抑制作用高达0.919，不利于碳强度的降低。因此，必须优化能源消费结构，而对碳强度目标下能源消费结构进行预测，将有利于增强能源消费结构优化的针对性。

图1 能源结构对碳强度的作用路径模型

图2 能源消费结构对碳强度的作用机理分析图

能源消费结构主要通过总人口、能源总量和GDP对碳强度产生间接作用，各变量间存在共线性现象。为消除共线性对回归结果的影响，选取岭回归分析方法进行拟合[14]。

设碳强度为y、能源总量为x1、能源消费结构为x2、GDP为x4、总人口为x5，其数据如表1所示。为消除各变量间的异方差性，对其做取对数处理。利用SPSS16.0软件对全部变量做岭迹分析，岭迹图和不同K值时决定系数的变化情况如图3和图4所示。

从岭迹图上可以看出当K值到达0.2附近，各参数开始趋于稳定，图4也显示K值超过0.2后决定系数呈现稳定的下降趋势，没有呈现剧烈的波动。取K＝0.2，根据1981—2010年时间序列数据，拟合得到的岭回归方程为:

回归方程调整后的拟合优度达到0.963866，方程拟合效果很好。当α＝0.001时，tα/2(n－k)＝3.725，t统计量都通过了显著性检验。

3.2 能源消费结构预测

(1)能源总量:以中国统计年鉴1995—2010年能源总量数据为原始数列，利用Matlab7.0软件建立GM(1，1)模型:

图3 各自变量的岭迹图

图4 决定系数与K值的线图

据检验，该预测模型达到了较为可信的水平，说明所建立的模型能够客观反映我国能源总量的动态变化趋势。通过该预测模型得到2020年我国能源总量为798714.943万吨标准煤。为提高合理性，本文根据我国的能源资源禀赋，结合笔者构建的灰色预测模型的预测结果，参考王锋，冯根福对未来我国能源总量的估计[15]，将2020年我国能源总量设为45.32～55.77亿吨标准煤。

(2)GDP:根据大量文献对我国2001—2020年经济增速的预测[16]，在将其与2001—2010年实际经济增速比较的基础上，依据我国未来经济发展趋势，参考2012年 《政府工作报告》的指导思想，借鉴李善同 (2005年)的研究思路，将2011—2020年的经济增速分成两个阶段进行设定，根据 “十二五规划”目标设2011—2015年经济增速为7%，借鉴王锋，冯根福的中速情景，设2016—2020年为6.3%。以1980年为基期，2020年GDP将达15.3574亿元。

(3)总人口:联合国2008年对我国的人口预测，2020年为14.31亿人；国家人口发展研究战略课题组公布的国家人口发展的战略目标，2020年人口总量控制在145000万以内。综合考虑上述结果，假设2020年我国人口总量为14.5亿。

根据模型 (3)，可得出为实现2020年碳强度在2005年基础上 (3.265吨碳/万元，1980年不变价)降低45%的减排承诺，煤炭消费 (去除发电用煤)占能源总量的比重应调整为26.89%～27.87%。

4 结论

能源供给结构对碳强度的作用效应较小，能源消费结构是碳强度增长的主要推动因素，考虑到煤炭消费对GDP增长的贡献，在相当长的一段时期内，在我国GDP高速增长，总人口居高不下，管理水平、技术水平等无法短时间内优化升级的情况下，调整能源结构，降低煤炭比例的同时，一定要控制能源总量，不能因能源结构调整造成能源总量增长，否则不仅不能降低碳强度，反而会使其增长。

为实现碳强度目标，应重点从优化能源消费结构入手。为实现国家2020年减排承诺，在我国GDP增速降低到7%以下的情况下，应将煤炭消费(去除发电用煤)占能源总量的比重应调整为26.89%～27.87%，相对于2010年的比重降低了约10个百分点。因此，碳强度目标下:①应积极实施节能减排，构建节能减排政府、企业、社会综合互动机制；②提高经济增长质量，应从提高劳动生产率、调整产业结构、发展循环经济等方面切入；③控制人口数量，提高人口素质，稳步推进农业转移人口转为城镇居民，提高农民收入；④加强低碳技术创新，大力发展洁净煤技术。我国要走以电气化为中心的一次能源转化道路，优化终端能源消费结构，提高煤炭利用效率。

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(责任编辑 谭果林)

Influence M echanism of Energy Structure on Low-Carbon Econom y in China

Wang Shaohua1，Yu Weiyang1，ZhangWei2
(1.School of Economics and Management，Yanshan University，Qinhuangdao 066004，China；2.School of Economics and Business，Northeastern University at Qinhuangdao，Qinhuangdao 066004，China)

To effectively investigate the influence mechanism of energy structure on low-carbon economy，with the understanding of low-carbon economy and energy structure，the paper takes the carbon emissions intensity as the core element of low-carbon economy，and systematically analyzes the effect relationship ofenergy structure on low-carbon economy.Then，it calculates the total，director indirect influence of energy structure in the use of the path analysis，to catch the influencemechanism specifically.Results indicate that energy supply structure has subtle effect on the carbon emissions intensity，while total effect of energy consumption structure is0.919，－0.189 by direct，and 1.108 by indirect.Based on this，by the ridge regression method，it builds a prediction model.According to it，the proportion of coal consumption(remove the coal for generating electricity)should be adjusted to 26.89% ～27.87%，to achieve the commitment of energy saving.

Low-carbon economy；Carbon intensity；Energy structure；Path analysis

F224

A

河北省社会科学基金项目 “河北省能源消费结构和产业结构低碳协调的机制与评价研究”(HB14GL008)。

2014－10－12

王韶华 (1986－)，男，河北邢台人，燕山大学经济管理学院讲师，在读博士后；研究方向:能源经济、低碳经济。