我国区域能源消费、环境污染与经济增长的关系研究

作者简介：马博，云南财经大学统计与数学学院硕士研究生。

摘要：Apergis and Payne（2009）提出了能源消费与经济发展的四大假说，即增长性假说、保护性假说、反馈性假说和中性假说，认为不同国家和社会的能源消费与经济增长之间存在着单向因果关系、双向因果关系或弱相关关系。Grossman and Krueger（1991）提出的环境库兹涅兹曲线（Environmental Kuznets Curve，EKC）假说认为环境污染与经济增长之间存在着倒U型关系。本文以上述假说为理论依据，将能源消费、环境污染与经济增长的关系纳入到一个整体的框架之中进行静态理论分析，并利用我国东、中、西部地区各省级行政单位的面板数据建立动态面板模型对各区域内三者之间的动态关系进行了实证研究。结果表明，（1）我国东部地区的经济发展水平已经越过ECK曲线的拐点，处于EKC曲线的第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段；而我国中西部地区的经济发展水平仍然处于EKC曲线的第Ⅰ阶段；（2）我国东部地区的经济增长在逐渐摆脱对能源的依赖，而能源消费仍然是中西部地区经济增长的重要驱动力；（3）经济发展方式的转变在西部地区得到了更为显著从而实现西部经济的跨越式发展。

关键词：区域；能源消费；环境污染；经济增长；动态面板模型；系统广义矩估计

1.引言

能源消费、环境污染和经济增长三者构成既相互统一又相互矛盾的有机系统。经济发展过程中产生的能源消耗问题和环境污染问题关系到人类社会未来的发展，由能源消耗所引发的非可再生能源资源的枯竭以及由环境污染所引发的全球气候变暖问题将是人类在二十一世纪面临的最大挑战，而经济发展却又是解决能源消耗问题和环境污染问题的根本途径。

根据党的十八大提出的全面建成小康社会的要求，我国年均GDP增长率务必保持在7%以上的水平。为了实现这一目标，仍处于工业化发展初期的我国仍然需要将能源视为重要的生产要素来驱动经济快速发展，能源消费量必然会伴随着经济水平的迅速增长而大幅提高，这将会大大减少我国的能源资源储备，加剧能源消费与经济增长之间的矛盾。而伴随经济发展和能源消费量的大幅增加所产生的环境污染问题也是不言而喻的。随着党的十八大将生态文明建设纳入到中国特色社会主义建设，环境污染问题得到了空前的重视，节能减排的约束性指标必然也会与经济增长和能源消费产生尖锐的矛盾。

因此，对能源消费、环境污染和经济增长三者的内在因果关系进行研究是我国政府和学术界探索在保持经济高速增长的同时减少能源消耗和环境污染的可持续发展道路的重要基础性研究工作。同时，鉴于我国各地区经济发展水平和资源禀赋差异比较明显，因此本文将所研究的30个省级行政单位划分为东、中、西部地区①，分别研究各区域内能源消费、环境污染和经济增长三者之间的动态关系，以期为我国相关领域的政策制定和经济发展方式的转变提供更加令人信服的理论依据。

2.理论整合与重构

Grossman and Krueger认为环境库兹涅兹曲线（Environmental Kuznets Curve，EKC）可以从经济增长对环境污染的两个方面来解释：经济发展意味着扩大化再生产会产生更大规模的经济活动和资源需求，因而会对环境产生负的规模效应；但同时经济发展又通过技术效应（环保新技术的使用）和结构效应（产业结构的升级和优化）减少了环境污染、改善了环境质量。这三类效应共同决定了经济增长与环境污染的倒U型曲线关系[1]。

Apergis and Payne（2009）整合能源消费对经济发展的不同作用方式提出了能源消费与经济发展关系的四大假说[2]。（1）增长性假说认为存在着从能源消费到经济增长的单向因果关系，这意味着该经济是能源依赖型经济，应该采取更加积极的能源政策驱动经济发展；（2）保护性假说，认为存在着从经济增长到能源消费的单向因果关系，这意味着政府适时地实施节能政策会减少能源消费量，但不会影响实际的产出；（3）反馈假说，认为能源消费和经济增长很可能存在双向因果关系，应该积极提高能源利用效率；（4）中性假说，认为能源消费对经济发展的影响很小或甚至没有，经济发展也不会对能源消费产生影响。

从我国改革开放30余年发展历程的经验事实可以看出，经济的迅猛发展必然会引起能源消费的增加，能源消费增加又会产生环境污染的问题，而在经济发展初期，资金和技术都是环境污染治理的障碍。因此在这一时期、环境污染量的增长与经济增长同步，体现在EKC曲线的左边；能源消费与经济增长的关系印证了增长性假说，增长性假说的发展状况应该位于EKC曲线左边拐点以下的部分。

在国民经济经历了初期的发展之后，伴随着资本积累的增加，经济发展将会朝着“资源节约、环境友好”的可持续方向发展，这一时期资本积累可以用于搭建环保体系或者发展环保产业、也可以优化升级产业结构使得经济发展进入“边发展，边治理”阶段，经济增长在逐渐摆脱环境污染的困境，环境污染的增长速度随着经济增长由快变慢，当越过EKC曲线的顶点后，环境污染状况便会随着经济增长得到更大的改善，这一时期的环境污染和经济增长的状况可以在EKC曲线顶点两侧得到体现。

当经济发展逐渐向更高水平迈进，经济增长将会对环境治理产生更加积极的规模效应，新能源技术的开发和应用将会大大降低经济增长对能源消费的依赖，此时的能源消费与经济增长的关系印证了保护性假说，位于EKC曲线右边拐点以下的部分。

3.实证分析

3.1变量选择及数据来源及处理

本文选择2004-2012年中国东、中、西部各省级行政单位的相关数据作为研究对象。数据来源于《中国统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》和《中国环境年鉴》。

经济增长：以各省份各年的实际GDP总量（简记为rgdp）表示，实际GDP为各年名义GDP扣除以2004年作为基年的价格变动因素后的实际值。

能源消费：以一次能源消费总量（简记为nyxfl）表示。

环境污染：以工业废水、废气和固体废弃物排放总量（简记为：hjwr）表示。

为克服建立的模型的异方差性，全部数据均进行对数化处理。

3.2动态面板模型的建立与求解

本文构造了包含3个变量的动态面板模型，该模型包含了N个省份T年的数据，同时考虑个体固定效应和时间固定效应，模型如（1）式所示：

yi，t=∑p+1j=1ajyi，t-1+β'（L）xi，t+ηi+t+εi，t，i=1，2，…，N；t=1，2，…，T（1）

其中，yi，t为被解释变量，yi，t-1为被解释变量的滞后项，xi，t是动态面板模型的先决变量，ηi为个体固定效应，t为时间固定效应，εi，t是动态面板模型的随机干扰项。

为考察东、中、西部能源消费、环境污染和经济增长之间动态因果关系，本文针对每个经济区域都构造三个动态面板模型，分别以能源消费、环境污染和经济增长的相应指标作为被解释变量，以另外两个变量的相应指标作为解释变量。

模型检验结果表明9个动态面板模型的Sargan检验的伴随概率P值均大于0.05的显著性水平，说明9个模型的工具变量选择都是合理的。9个模型的二阶和三阶序列相关性检验的伴随概率P值均大于0.05，说明9个模型的随机干扰项均不存在二阶和三阶序列相关性。同时，9个模型整体显著性的Wald统计量的伴随概率P值为0.0000，9个模型联合检验的伴随概率P值为0.0000。综合以上检验说明9个模型的拟合情况较好，可以通过变量的显著性程度来判断能源消费、环境污染与经济增长的动态关系。模型估计结果详见表1。

3.3模型拟合结果分析

（1）我国东部地区存在从能源消费到经济增长的双向因果关系，该关系位于EKC曲线的第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段。

从能源消费到经济增长的单向因果关系体现了传统的能源驱动型经济模式，即能源被视为一种生产要素投入到生产过程中，生产出产品并推动经济增长。而在模型拟合结果中，能源消费的滞后二阶项（p=0.023）的系数为负，说明了在当前东部地区工业化的进程中，能源使用效率得到了有效提升。

而从经济增长到能源消费的单向因果关系则进一步说明了能源使用效率的提升在很大程度上要归功于东部地区加大对能源产业的投资产生了规模效应或者是对能源技术的研发生产出了传统能源的替代产品（如新能源等）。在该单向关系中，经济增长滞后二阶项（p=0.032）的系数为负说明能源产业的规模效应和传统能源替代产业的发展能够在一定程度上降低能源消费从而使东部地区的经济增长正在逐渐摆脱对能源的依赖。

东部地区不存在从环境污染到经济增长的单向关系说明东部地区的经济增长不再是以牺牲环境为代价，经济增长对环境的破坏得到了一定的控制；同样，东部地区不存在从经济增长到环境污染的单向关系则在一定程度上体现了环保产业在东部地区还尚未形成规模经济。

综上所述，我国东部地区的经济发展水平已经越过ECK曲线的拐点，处于EKC曲线的第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段；东部地区经济发展方式的转变正在逐渐摆脱对能源的依赖；东部地区的经济增长尚未完全摆脱对环境的破坏，环保产业的发展亟待加强。

（2）我国中部地区存在从能源消费到经济增长的单向因果关系，该关系位于EKC曲线的第Ⅰ阶段，这说明我国中部地区的经济发展方式仍然是以能源作为驱动力。

能源消费的滞后二阶项（p=0.014）的系数为负，说明在当前中部地区工业化的进程中，能源使用效率得到了一定提升。但不存在从经济增长到能源消费的单向因果关系则进一步说明了中部地区的能源产业并未形成规模经济，能源使用效率的提升并非来源于能源产业的发展。

与东部地区相同，不存在经济增长和环境污染的因果关系说明了中部地区的经济增长对环境的破坏得到了一定的控制，但环保产业的发展尚未形成规模经济。

综上所述，我国中部地区的经济发展水平仍处于EKC曲线的第Ⅰ阶段，能源仍然是经济增长的重要驱动力；中部地区经济发展方式的转变进展较慢，能源产业和环保产业的规模化发展尚需时日。

（3）我国西部地区存在从能源消费到经济增长的单向关系，该关系位于EKC曲线的第Ⅰ阶段，这说明我国中部地区的经济发展方式仍然是以能源作为驱动力。

从模型拟合结果来看，西部地区的经济发展方式仍然是能源驱动型，从能源消费到经济增长的单向关系上能源消费滞后一阶项（p=0.034）系数为正和从环境污染到能源消费的单向关系上环境污染滞后二阶项（p=0.050）系数为正可以看出西部地区的能源利用效率没有得到明显的改善、能源产业的发展水平还很低下。更为严重的是，西部地区的经济发展进入了“能源消费-经济增长-环境污染”的非良性循环。

但是从经济增长到环境污染的单向关系中可以发现经济增长滞后一阶项（p=0.015）的系数为负，再加上不存在从环境污染到经济增长的单向关系，可以说明环保体系在西部地区已经建立，环保产业已经形成规模经济。同时，从能源消费到环境污染的单向关系上能源消费滞后一阶项（p=0.025）的系数为负可以看出环保产业的发展已经对能源消费产生的环境污染产生了挤出效应，这说明西部地区的经济发展在逐渐摆脱对环境的破坏。

综上所述，我国西部地区的经济发展水平仍处于EKC曲线的第Ⅰ阶段；西部地区能源产业的发展程度较低；环保产业的发展是西部地区的经济发展方式转变的突破点，使得西部地区的经济增长正在摆脱对环境的破坏，同时在一定程度上弥补了能源产业发展的缺陷。

4.结论

根据上文的分析可以看出我国不同区域能源消费、环境污染与经济增长的关系各有其特点，具体而言得出以下几个结论：（1）我国东部地区的经济发展水平已经越过ECK曲线的拐点，处于EKC曲线的第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段；而我国中西部地区的经济发展水平仍然处于EKC曲线的第Ⅰ阶段；（2）我国东部地区的经济增长在逐渐摆脱对能源的依赖，而能源消费仍然是中西部地区经济增长的重要驱动力；（3）经济发展方式的转变在西部地区得到了更为显著的体现，环保产业的发展将会助力西部地区的经济增长逐渐摆脱对环境的破坏，从而实现西部经济的跨越式发展。（作者单位：云南财经大学统计与数学学院）

注解：

①因为无法获得相关的原始数据，本文的研究对象包括除西藏自治区外的30个省级行政单位。东部地区包括12个省和直辖市：辽宁、北京、天津、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南；中部地区包括9个省和自治区：山西、内蒙古、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖北和湖南；西部地区包括9个省、直辖市和自治区：陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、四川、重庆、云南和贵州。

参考文献：

[1]Grossman G.M.and A.B.Krueger.（1991）Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement.NBER Working Papers，No.W3914.

[2]Apergis N.and J.E.Payne.（2009）CO2 Emissions，Energy Usage，and Output in Central America. Energy Policy，8，3282-3286.