区域能源碳排放与旅游经济增长的耦合机制——以长株潭为例

王兆峰，孙 姚

（湖南师范大学 旅游学院，湖南 长沙 410081）

能源是人类生存、经济发展和社会进步的物质基础，能源消费推动经济发展方式的改变，经济增长反推能源结构的调整[1]。国内经济的快速发展促使能源依赖不断加深，环境问题也愈发突出。2015年我国煤炭的消费量高达 19.2亿吨油当量，全球占比达50%。2013年，我国二氧化碳排放量为102.49亿吨，全球占比达28.6%[2]。针对突出的环境问题，我国政府制定了一系列的政策法规，大力倡导绿色发展，可持续发展理念。十九大报告中，习近平指出要像对待生命一样对待生态环境。体现了生态文明在国家发展中的重要地位以及国家对于环境问题的重视和治理环境问题的决心。

旅游经济增长与碳排放研究是近年来国内外学者研究的热点问题：国外学者Becken对新西兰旅游业的能源消耗进行了测算并发现旅游交通是能源消耗的主要来源[3]；Gǒssling S通过实证分析证明，酒店业的级别与服务水平与碳排放量有着直接关系[4]；Qureshi等研究了37个国家的80个旅游城市的可持续旅游，能源，健康和财富之间的动态联系[5]。国内相关研究中：石培华研究分析了中国旅游业碳排放与能源消耗的估算等问题并对旅游业减排政策提出相关建议[6]；王凯通过自下而上法测算了中国旅游业的CO2的碳排放量并将其与旅游经济进行了耦合关系研究[7]；潘植强基于面板数据分析了30个省市的旅游业碳排放强度的分布状况及其驱动因子[8]。

综上所述，已有的能源碳排放与旅游经济增长研究区域多是集中在国家，省级等较大尺度上，区域和市级以下的尺度相对较少且多以碳排放量的测算为重点研究内容。其次，现有研究大多是分析能源碳排放与国民经济之间的相互关系，在大众传统观念中，旅游业是资源消耗少，环境污染轻的绿色产业和无烟产业，因而对旅游产业发展与能源碳排放的关系研究较少。基于此，研究在通过脱钩模型分析长株潭城市群能源碳排放与旅游产业经济增长间的脱钩关系，同时引入了协整关系检验和格兰杰因果关系检验，以期能更加全面和细致的分析区域能源碳排放与经济增长之间的关系，为区域节能减排和发展低碳旅游提供科学参考依据。

一、研究方法与数据来源

（一）能源碳排放的估算方法

碳排放测算方法主要有模型估算法和物料衡算法[9]。模型估算法主要是建立相关数学模型对碳排放量进行测算，如投入产出模型[10]、Logistic 模型[11]、生命周期模型[12]等。物料衡算法主要是对生产过程中所使用的物料进行定量分析，该方法下又主要分为以技术分类和以详细燃料分类为基础的估算法。依据数据的可获取性和计算方法的可行性，本文先是采用单位GDP能耗的转化公式估算出各市州以及长株潭地区能源消耗总量的碳排放量，再结合碳排放系数法估算出能源消耗的碳排放量，具体公式如下：

其中，T代表能源消耗总量，E为单位GDP能耗，G为地区生产总值，C为能源碳排放量，P为碳排放系数，依据涂华等对标准煤二氧化碳排放的计算[13]，取标准煤二氧化碳排放系数为2.54Co2/Ce。

（二）脱钩指数

碳排放脱钩是经济增长与温室气体排放之间关系不断弱化乃至消失的理想化过程，即实现经济增长基础上，逐渐降低能源消费量。当前，主要有两种模型适用于脱钩分析：一是基于期初值和期末值的脱钩模型即OECD脱钩指数模型[14]；二是Tapio针对交通容量与 GDP的脱钩问题提出Tapio脱钩状态分析模型[15]。本文主要是依据OECD脱钩指数模型对长株潭区域能源碳排放与旅游产业经济增长的进行脱钩分析。首先对能源碳排放数据和旅游收入总额数据进行归一化处理：

式中，Ci为末端年的能源碳排放值，C1为起始年的能源碳排放值；Ri为末端年的地区旅游收入总额，R1为起始年的地区旅游收入总额。

脱钩指数计算公式为：

其中Di为脱钩指数，Yi为归一化后的能源碳排放量，Gi为归一化后的旅游收入总额。依据Vehmas，陆钟武[16]等的脱钩划分方法，其类型从正负两个方面可划分为弱脱钩、强脱钩、衰退性脱钩、扩张性负脱钩、强负脱钩和弱负脱钩等六种类型。实现经济低碳化发展的最理想类型是强脱钩状态，而强负脱钩类型最为不利。脱钩指数越小，则越有利于旅游经济的可持续发展。

（三）协整检验和因果检验

协整概念由Engle和Granger等人在20世纪80年代提出，协整关系主要表达两个具有线性增长特征的变量之间稳定的动态均衡关系，也表示多个线性增长量之间相互影响及自身演化的动态均衡关系。检验协整关系的估计模型中Engle-Granger两步法和 Johansen极大似然法是研究者运用较多的两种方法[17]。本文采用的是Johansen极大似然法来检视区域能源碳排放与旅游产业经济增长的协整关系。

格兰杰因果关系检验是一种识别变量作用关系先后次序的分析方法。在时间序列下，若变量X、Y之间过去信息均被包含，则对变量Y的预测效果好于只包含单独过去信息的状态，即变量X对变量Y的预测效果是有促进作用的，则认为变量X是导致变量Y的格兰杰原因。使用此方法，有助于确定能源碳排放量和旅游经济增长两个变量是否存在作用上的先后关系。

（四）研究区域与数据来源

1.研究区域

长株潭城市群位于中国湖南省中东部地区，由长沙、株洲和湘潭三市组成，两两距离之间不足40公里，是中国第一个自觉进行区域经济一体化实验的城市聚集区。经济发展上，长株潭区域是湖南省发展的核心地区。长沙、株洲、湘潭的人均生产总值分别居湖南省的第1、3、2位，日渐成为湖南产业、城市最为密集的区域，区域发展十分快速。长株潭区域旅游资源丰富，主要以韶山毛泽东故居、宁乡花明楼刘少奇故居、湘潭彭德怀故居等为代表的红色旅游区和以岳麓山、昭山风景区等为代表的风景文化旅游区而名闻中外，是湖南省境内国内旅游客源的主要目的地和集散地。长株潭城市群是经国务院批准的全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区，简称“两型社会实验区”， 要建成全国“两型社会”的样板，必须加强减少能源碳排放，大力发展绿色产业。

2.数据来源

基于数据获取的可行性和时效性考虑，本文研究时间维度为2006—2015年，数据主要来源于国家和地方政府统计部门发布的统计年鉴及公报数据。其中：单位GDP能耗，地区GDP产值来自《湖南省统计年鉴》；旅游产业国内收入，创汇收入取自各市统计公报；部分相关数据来源于已有的研究成果。

二、城市群能源碳排放量测算

利用地区统计年鉴数据以及上述提到的公式（1）和公式（2），分别计算了2006-2015年长株潭地区旅游总收入和能源碳排放总量（表1，表2）。

表1 2006—2015年长株潭地区旅游总收入（亿元）

表2 2006—2015年长株潭地区能源碳排放总量（万吨）

2006—2015年间，长株潭地区旅游产业迅速发展，旅游总收入从283亿元增长到1830.7亿元，十年间增长了近6.5倍。在长株潭区域旅游经济发展的过程中，长沙市始终保持着龙头地位，旅游收入占长株潭地区总收入70%以上。但从三市的旅游经济的年平均增长率来看，长沙市旅游总收入的年均增长率为22.4%，株洲为25.6%，湘潭为27.5%，显然，株洲和湘潭旅游总收入的年均增长率都要高于长沙，由此表明未来株洲和湘潭的旅游经济发展仍有较大空间。旅游经济增长的同时，长株潭地区能源碳排放量也在持续增长，但碳排放量的增长速度比旅游总收入的增长速度慢，能源排放量从2006年的24 870.747万吨到2015年46 461.415万吨，增长了约1.9倍,年均增长率为7.8%。2006年到2015年间，长沙、株洲、湘潭能源碳排放量的年平均增长率分别为10%、5.9%、5.7%。从各市能源碳排放占比来看，长沙市的碳排放占比从06年的50%到15年上升到57%，株洲从2006年的26%下降到2015年的22%，湘潭从2006年的24%下降到20%。由此可得，长沙市在长株潭地区的旅游经济和能源碳排放中都占据着重要地位，从未来发展趋势上，株洲和湘潭的旅游经济发展潜力更大，在节能减排的压力上也明显小于长沙市。

三、脱钩分析

（一）相关性分析

本文在进行脱钩指数计算前，为避免因为能源碳放与旅游经济增长之间可能因为关联性大小问题而影响到脱钩结果的正确性，所以首先对能源碳排放与旅游经济这两个变量进行了相关性的检验。

经过stata14.0相关检验，结果显示在95%的置信水平下，长株潭区域能源碳排放与旅游经济变量之间的相关系数为0.76，长沙为0.78，株洲为0.72，湘潭为0.69，说明能源碳排放与旅游经济变量存在强相关的关系。

（二）脱钩分析

利用旅游总收入和能源碳排放计算结果，通过上述的公式（3）～（5）可以得出各年份各地区的CO2脱钩指数Di，根据Tapio对脱钩状态的界定对结果进行划分，可以确定长株潭地区2006—2015年间能源碳排放与旅游经济增长的脱钩情况（表3）。

表3 2006—2015年长株潭地区能源碳排放脱钩状况

从区域来看，2006—2015年长株潭地区能源碳排放与经济增长的脱钩类型。除了2010年为强脱钩以外，其余年份均为弱脱钩状态即经济，能耗均为增长状况，但能耗增加的速度小于经济增长的速度。从各市来看，2006—2010年长沙均为弱脱钩，株洲2010年、2013年、2014年和2015年都显示为强脱钩，湘潭2010年为强脱钩，其余年份均为弱脱钩。不论是从区域还是各市情况来看，除株洲有强脱钩的趋势以外，其余地区均已弱脱钩为主，距离最理想的强脱钩状态仍有一定距离。脱钩状况受内部因素和外部因素的综合影响，从长株潭区域脱钩结果来看，区域能源碳排放与旅游经济增长之间的脱钩关系十年间始终为弱脱钩。

图1是2006—2015年长株潭地区能源碳排放与旅游经济增长的脱欧指数变化趋势图。从图中可以看出，脱钩指数的趋势线变化浮动较大，大致可以分为三个阶段：第一阶段2006—2009年，各地区脱钩指数快速下降,阶段后期株洲和湘潭出现反弹现象；第二阶段为2010—2011年，地区脱钩指数先是呈现急速下降达到十年最低值，后又快速反弹；2012—2015年脱钩指数进入平稳缓慢的下降阶段，株洲地区下降速度稍快于其他地区。图中表明，不论是地区还是各市，脱钩指数变化总趋势都呈现下降趋势，其中株洲的脱钩状况最好。

图1 二氧化碳脱钩指数趋势

能源碳排放与旅游经济增长的时间发展方面（图1），2006—2010年是“十一五”规划年间，在此期间，政府首次将节能减排作为约束性指标，2010年是十一五规划的最后一年，环保力度空前加大，根据湖南省发改委统计数据：“十一五”期间，湖南省能源消费年均增长速度为8.89%，经济年均增长速度为14.01%，全省累计节约使用近3 000万吨标煤能源。能源消费弹性系数为0.63，较上一规划期间下降了0.07。总体有效控制了能源消费总量的增长。结合发改委发布的统计数据来看长株潭地区2006—2010年脱钩指数变化，结果符合全省的能源减排情况。2011—2015年是“十二五”规划期间，综合考虑各州市经济发展层次，产业结构特征，环境保护能力，环境承载力和产业布局等因素，将全省节能减排的目标合理分解到各市州，因而从2011年到2015年，长株潭地区以及各市州的脱钩指数进入到一个平稳下降的合理阶段。

旅游经济增长与能源碳排放脱钩空间格局分析（图2）：长株潭区域脱钩指数的空间格局较为集中，由区域北部的长沙市向南部的株洲市，脱钩程度由北向南越来越显著。从区域脱钩的空间差异来看：2006—2010年间区域差异较大，脱钩指数最大的北部长沙市与脱钩指数最小的西南部湘潭市指数分布相差两个区间，株洲市与湘潭市指数分布相差一个区间；2011—2015年区域差异缩小，株洲市与湘潭市脱钩指数分布在同一区间，指数最大的长沙市与另两市只相差一个区间。从图中可以看出，后期的能源碳排放与旅游经济增长脱钩差异并不显著，而空间分布方面相比于前期呈现出一定程度的集聚特征。

图2 长株潭2006—2015年两期能源碳排放与旅游经济增长的脱钩差异

四、协整检验和因果检验

（一）平稳性检验

由于时间序列数据容易存在为回归的问题，因而在进行协整关系检验和因果关系检验之前，有必要进行数据平稳性检验。本文利用计量软件stata14.0对能源碳排放量和旅游总收入进行单位根检验。研究将能源碳排放量（C）为被解释变量，选取旅游总收入(R)作为解释变量。实际分析中，对数变换保留数据原有的性质和相关关系，且具有线性化压缩变量的尺度优势，有助于解决时间序列下的异方差问题。基于此，研究对2006—2015年旅游总收入(R)与能源碳排放量(C)两变量进行自然对数变换，得到时间序列lnC和lnR（表4）。

表4 变量单位根检验结果†

根据表一可知，对区域和各市的能源碳排放量和旅游总收入两个变量作单位根检验，在5%的显著性水平下各地区的两个变量均未通过显著性检验，即接受“存在单位根”的零假设，所以均为非平稳序列。因此，将各地区的变量进行差分，直至各地区变量在5%的显著性水平下通过平稳性检验，最后结果显示，lnCcs、lnRcs为三阶平稳序列；lnCzz、lnRzz为一阶平稳序列；lnCxt、lnRxt为二阶平稳序；lnCz、lnRz为二阶平稳序列，满足协整检验的条件。

（二）协整关系检验

在协整关系的检验中，除了要进行平稳序列的检验以外，还要考虑滞后阶数的选择。本文在确定序列的平稳性之后，利用stata14.0对序列进行向量自回归模型的建立，依据指标最小化原则，确定滞后阶数。通过模型建立，最后确定长沙地区的能源碳排放与旅游经济的变量的滞后期为1期，株洲为2期，湘潭为1期，长株潭区域为2期。在选取合适的滞后期之后，对各地区能源碳排放量和旅游经济变量进行约翰森协整关系检验，最后通过迹统计量和最大特征跟检验显示长沙，株洲，湘潭和长株潭区域的能源碳排放量和旅游经济变量在5%的水平上存在1组协整关系，即理论上存在长期稳定的依存关系。

（三）Granger因果关系检验

协整关系检验结果表明区域能源碳排放与旅游经济增长存在着稳定的均衡关系，但不能表征二者存在先后作用关系即Granger因果关系。因此，进一步对差分后的平稳序列进行因果关系检验。

表5 Granger因果关系检验†

在5%的置信水平下长沙市的能源碳排放量构成旅游经济增长的原因，株洲市的旅游经济增长构成能源碳排放量的原因，湘潭市的旅游经济增长构成了能源碳排放量的原因（表5），长株潭区域的能源碳排放量构成了旅游经济增长的原因。从区域角度分析，结果显示长株潭区域具有能源碳排放至旅游经济增长的单向性因果关系，即区域能源消耗及其带来的碳排放支撑着旅游经济的增长，这也反应了现有旅游经济增长方式的不足，从而对发展低碳旅游，生态旅游的迫切性和必要性。

五、结论与讨论

借鉴已有的相关研究成果计算2006—2015年长株潭地区能源碳排放量，并利用脱钩模型，协整检验和因果检验方法对其与旅游经济增长的耦合效应与机制进行分析，得出以下结论：

一是长株潭区域能源碳排放与旅游经济发展态势趋同。通过能源碳排放量的测算和旅游经济数据的统计分析结果显示：长株潭区域能源碳排放量持续增长，年增长率为7.8%；旅游经济呈现快速增长趋势，旅游总收入十年间增长了近6.5倍。同时二者的相关性检验结果显示：在95%的置信水平下，区域区域能源碳排放与旅游经济存在强相关的联系。

二是从时间的角度分析脱钩结果来看，除了2010年以外，其余研究样本期内，长株潭地区的能源碳排放与旅游经济的脱钩状况大都维持在弱脱钩状态下，年均脱钩指数为0.238，表明旅游经济增长的同时，能源碳排放量也在同步增长，但旅游经济增长的速度要快于能源碳排放量增长的速度，旅游发展的前景较为乐观，但现处的脱钩程度与强脱钩的理想目标仍有一定差距，且短期内脱离弱脱钩状态进入强脱钩状态仍有较大难度。从空间角度来看，长株潭区域脱钩指数的空间分布格局较为集中，脱钩程度由北向南越来越显著。从区域脱钩的空间差异来看：2006—2010年间区域差异较大，脱钩指数最大的长沙市北部与脱钩指数最小的湘潭市西南部指数分布相差两个区间，株洲市与湘潭市指数分布相差一个区间；2011—2015年区域差异缩小，株洲市与湘潭市脱钩指数分布在同一区间，指数最大的长沙市与另两市的指数分布只相差一个区间。从图中可以看出，后期的能源碳排放与旅游经济增长脱钩差异并不显著，但空间分布方面相比于前期呈现出一定程度的集聚特征。

三是长株潭区域协整关系检验结果表明区域能源碳排放与旅游经济增长间存在稳定的均衡关系，2006—2015年10年间长株潭区域的旅游经济发展与能源碳排放量同步变化，两者变动具有相同的趋势性。从短期的因果关系角度考虑，Granger因果检验表明能源碳排放与旅游经济增长存在着单向因果关系，说明旅游经济发展水平的提高在一定程度上依赖于能源消耗的增加。