中国能源消费与绿色经济增长关系实证研究——兼论环境污染的影响

梁坤丽，赵康杰

（1.晋中学院 经济管理学院，山西 晋中 030619；2.山西财经大学 资源型经济转型协同创新中心，山西 太原 030006）

随着中国经济的快速发展，能源消费量也在日益增加，目前中国已经成为全球能源消费量最大的国家。根据国家统计局在2018年初公布的数据，中国在2017年能源消费总量大概为44.9亿吨的标准煤。中国多煤、缺油、少气的能源资源禀赋特点，决定了中国的能源消费主要是以煤炭为主，由此产生的二氧化硫等污染物被排放大气中，导致了环境问题不断恶化，如此必然制约经济的可持续发展。如何有效地协调能源消费、环境污染与经济绿色发展三者之间的关系，是当前中国政府重要的工作之一。

一、文献综述

国外学者在能源消费、环境污染以及经济增长方面已经进行了较为深入的研究，如Cleveland以美国近一百年的经济数据作为研究样本进行研究，结果发现，美国过高的能源消费量对美国长期经济增长具有一定的抑制作用[1]890-897。Masihand Masih通过构建实证分析模型，对韩国和希腊两个国家的能源消耗与经济增长之间的关系进行分析，并且将能源利用效率和能源价格作为两个控制变量加入模型，研究得出的结论和Cleveland截然相反，即韩国和希腊两国的能源消费量与经济增长之间存在正向的相关关系[2]417-440。Shyamal Paula等利用格兰杰因果关系检验和协整关系检验，对印度在1950—1996年能源消费与经济增长的关系问题进行研究，结果表明印度的能源消费和经济增长之间存在长期稳定的均衡关系，并且二者互为格兰杰原因[3]75-102。Scrimgeour、Fatai和Les Oxley首先对澳大利亚和新西兰两个国家的环境污染与经济增长之间的关系进行了格兰杰因果关系检验，然后印度、印尼和菲律宾的相关数据作为参照样本进行对比分析，结果表明环境污染是制约经济增长的关键因素[4]977-983。Sofien Tiba和Anis Omri分析了1978—2014年美国环境污染与进出口贸易之间的关系，进一步证实了环境污染不利于美国产品的出口，从而抑制美国的经济增长[5]1129-1146。Ping-Yu Chen等以1993—2010年全球188个国家的相关数据为样本进行研究，结果证实能源消费和二氧化碳排放之间存在长期均衡关系，虽然二者与经济增长都具有正向相关关系，但是却是导致环境恶化的主要原因[6]420-431。

在国内学者的研究中，宋香荣等构建了包括能源、环境与经济增长三个变量的计量模型，实证检验了三者之间的相关关系。同时以全国经济发展数据为基础建立了3E评价指标体系，横向比较了新疆地区与全国其他各省市的差别[7]7-11。甄国红和刘海东验证了吉林省能源消耗总量、煤炭消耗量、石油消耗量、天然气消耗量与经济增长之间存在长期的平衡关系[8]105-112。窦睿音和刘学敏利用中国1985—2014年的数据，通过格兰杰因果关系检验证实了黑龙江、山西、辽宁、吉林等省份的能源消耗与经济增长之间存在动态均衡关系[9]164-170。林美顺利用全国各省市近年来的经济数据建立了3E评价指标体系，横向比较了贵州省与其他各省市之间的差异，并建立了能源、环境与经济的计量模型研究分析了三者之间的因果关系。该文在宏观方面的研究非常详细透彻，但仍是缺少微观方面的研究[10]3-21。曹金龙和陈洁赟运用面板数据协整理论、平稳性检验、协整检验、Granger因果关系检验以及回归分析研究分析了中国华东地区七个省市的经济增长与电力能源消费之间的长期均衡关系[11]60-64。杨晓玉和周丹收集了吉林省近四十年能源消费和经济增长的数据，检验了吉林省能源消费和经济增长之间存在长期因果关系[12]57-60。郑丽琳等为了弥补传统灰色关联度算法的不足，对此进行了改进与升级，然后利用改进后的灰色关联度算法，分析了某地区能源—经济—环境系统协调关系[13]18-26。

二、绿色经济增长核算

(一)绿色经济增长核算体系

绿色经济增长是衡量绿色经济可持续发展的核心指标，是在现有国民经济产出的基础上，扣除了由于自然资源消耗和环境污染等因素引起的经济成本。因此，为了核算绿色经济增长，首先需要引入两个虚拟部门：能源恢复部门和污染治理部门，进行简单的计算之后编制出绿色经济增长表[14]116-120。绿色经济增长表中主要包含以下五部分：

1.能源使用有：煤炭、石油、天然气；

2.能源恢复部门有三个：煤炭、石油和天然气恢复部门；

3.将传统投入产出表中所涉及的42个细化部门合并为六大部门：农业、工业、建筑业、商业餐饮业、货运邮电业、非物质生产部门；

4.污染治理部门有三个：废水、废气、固体废弃物治理部门；

5.污染物排放：废水、废气、固体废弃物。

（二）绿色经济增长核算

传统的经济增长仅仅是对社会所创造财富价值的一种正面反映，而这种财富所导致的环境恶化、资源浪费以及污染严重等负面影响并没有得到反映。绿色经济增长就是在传统产出的基础上引入了能源消费与环境污染这两个概念，它所反映的就不再仅仅是社会财富，而是考虑了能源消费与环境污染这两个因素。可以从两种角度核算产出，第一种就是从产出的角度来核算，将投入产出表第二象限各个部门的最终产品进行加总得到，第二种是从投入的角度来核算，将投入产出表第三象限各个部门的增加值进行加总得到，这是传统产出的核算方法[15]69-74。可以在这种核算方法的基础上进一步利用绿色经济增长表核算出绿色经济增长，文章借鉴了李玲的研究方法，选择煤和二氧化硫为例对中国2017年的绿色经济增长进行核算[16]95-98。煤炭消费结构与二氧化硫排放量如表1、表2所示：

由于煤燃烧产生的污染物主要是二氧化硫和一氧化碳，所以在此选择二氧化硫为计算对象，煤炭中硫可分为两部分，一部分叫做可燃性硫，它燃烧之后会释放出二氧化硫，另一部分是不可燃性硫，顾名思义不可以燃烧直接归为灰尘。根据相关化学方程式，可以得到以下关系：

其中，GSO2代表二氧化硫产生量，B代表煤炭消耗量，S代表煤炭中硫含量。当前，中国煤炭中的79%用于直接燃烧，而根据有关数据统计，煤中含硫量平均为0.0136502。以此为基础，得到以下公式：

表2 二氧化硫排放量 单位：万吨

根据商务部公布的数据，中国煤炭使用补偿费为5元/吨，二氧化硫完全治理费为485元/吨，以这些数据为基础进行计算，计算公式如下：

表3 绿色经济增长 单位：亿元

根据表3进行计算，可以得出总产出中大约存在0.69%的虚值。在考虑了煤炭燃烧所释放的二氧化硫等污染物对环境造成的影响之后，可以得出如下结论：2017年国民生产总值中，大约有0.69%的产出是在牺牲了自然环境的基础上获得的，即存在0.69%的负面效益。根据上述计算过程以及方法，可以进一步计算出2008—2017年中国的绿色经济增长，计算结果如表4所示：

表4 2008—2017年中国绿色经济增长 单位：亿元

根据表4可以得知，中国绿色经济增长数值随着总产出的增加而增加。而在近10年的产出中，虚值比例是逐年下降的，与10年前的虚值比1.32%相比，近三年的虚值比均未超过0.7%。产生这种现象的原因是：虽然10年以来产出和煤炭消费都呈现增长的趋势，但是煤炭消费增长速度小于产出的增长速度，所以在此基础上计算出来的产出的虚值比在缓慢下降。同时，在某种程度上也表明了中国近年来所采取的向绿色、环保、低碳方向发展的政策起到了一定的作用，为了创造生产总值而付出的环境成本在不断降低。

三、实证分析

（一）变量说明与数据来源

本文选取了2008—2017年中国经济发展与能源消费相关数据作为研究样本，数据主要来源于2008—2017年《中国统计年鉴》《中国工业统计年鉴》《中国环境统计年鉴》等。同时为了克服数据波动对实证结果的影响，所有变量数据均已作对数化处理。变量具体说明如下：

1.能源消费指数（LENERGY）：能源消费量，单位为万吨标准煤；

2.环境污染指数（LGAS）：工业废气以及烟尘粉尘排放量，单位为亿立方米；

3.绿色经济增长指数（GDPL）：绿色国民生产总值，单位为亿元。

（二）平稳性检验

对中国 2008-2017 年的 GDPL、LGAS、LENERGY进行平稳性检验，利用AIC最小化的原则确定出滞后期，检验结果如下表5所示：

表5 平稳性检验结果

根据表5中的平稳性检验结果，可以得知GDPL、LGAS、LENERGY三个变量的原始序列均不平稳，但是当通过差分处理，序列都变平稳，即可以建立协整模型。

（三）协整检验

协整检验就是为了研究它们之间的长期稳定关系，经过前文的平稳性检验，得到GDPL、LGAS、LENERGY这三个变量可能存在协整关系的结论。接下来将对GDPL、LGAS、LENERGY这三个变量平稳的二阶差分序列进行协整检验，检验所呈现出来的结果如下：

表6 协整检验结果

根据表6可以得到结论 ：GDPL、LGAS、LENERGY之间存在长期的协整关系，可以进行回归，然后就得到协整方程如下：GDPL=0.005094-0.444544LGAS+0.216941LENERGY R2=0.894404；Adjusted R2=0.788808；F=30.723140

模型（4）的拟合优度为0.89，经过调整后所呈现出的拟合优度是0.79，F检验值是30.72，可以认为模型的拟合程度较好，并且通过了协整关系检验。根据（4）式，中国的产出增长与环境污染之间的相关系数是-0.444544，说明GDPL与LGAS呈现逆向协整关系，即环境污染指数每减少1个百分点，产出指数将增加0.444544个百分点。这样的关系系数表明，从某种程度上来讲环境污染对经济增长的干扰还是非常大的，环境污染速度的加快，必然会导致产出的减缓。中国的产出增长与能源消费之间的关系系数是0.216941，说明GDPL与LENERGY呈现出的是一种正向的协整关系，即能源消耗每减少1个百分点，产出指数也将减少，减少的百分点数是0.216941。这表明能源消耗对经济增长的影响程度也是很大的，能源消耗速度的加快会减缓产出的增长。

（四）误差修正模型

根据协整检验得出了能源消耗、环境污染与绿色经济增长之间存在长期稳定的均衡关系，但是无法判断三者相互影响的程度。为了弥补这个相对来说比较重要的缺陷，就需要建立误差修正模型[17]83-91。该模型不仅能够反映时间序列长期均衡关系，而且还可以得到短期偏离向长期均衡修正的机制。所以文章还需要通过Stata15软件进行误差修正模型的构建，进一步研究能源消费和环境污染当期的变化对产出当期变化的影响，即它们之间的短期波动关系。根据协整关系建立的VEC模型如下：

根据（5）式可以得出误差修正项系数为-1.127097、-1.992243和-0.252994，均小于零，与反向的误差修正机制相符，这说明中国能源消费、环境污染和经济增长之间存在长期均衡的关系。同样，也说明中国能源消费与环境污染的涨幅变化呈现与上期相反的方向，并且在上期偏离均衡位置上，当期的调整幅度也较大。误差修正模型证明了中国能源消费、环境污染与经济增长之间不仅有长期均衡关系，而且还有短期波动关系，它表明了能源消费和环境污染不仅是经济增长的长期约束，也是经济增长的短期限制。

（五）Granger因果检验

前文验证了变量之间不仅有长期均衡关系，还有短期波动关系存在于中国能源消费、环境污染与经济增长中，但是它们之间是否存在因果关系需要进一步的Granger因果检验来得到结论（见表7）。

表7 Granger因果检验

由表7可知，由于LGAS不是GDPL变化的格兰杰原因的伴随概率为0.0086，小于0.05的显著性水平，因此拒绝原假设；GDPL不是LGAS变化的格兰杰原因的伴随概率为0.9352，无法拒绝原假设。这说明LGAS与GDPL之间存在单向的格兰杰因果关系，即环境污染的加重是导致产出下降的格兰杰原因。由于LENERGY不是LGAS变化的格兰杰原因的伴随概率为0.0294，LGAS不是LENERGY变化的格兰杰原因的伴随概率为0.0277，因此都拒绝了原假设。这说明LGAS和LENERGY之间存在双向因果关系，中国能源消耗导致环境恶化已经引起了相关部门的注意和重视，采取了一定的措施政策，比如限制部分能源消耗。

（六）脉冲响应函数

根据中国的能源消费、环境污染以及经济增长建立VAR模型，分别给能源消费和环境污染一个单位大小的正向冲击，得到脉冲响应的函数图1如下：

图1 LGAS冲击引起的GDPL的脉冲响应①纵轴分别代表变量的响应程度；横轴代表滞后期间数（单位：年份）；实线代表脉冲响应函数，即它们分别对冲击的反应；虚线代表正负两倍标准差偏离带。

图2 LENERGY冲击引起GDPL的脉冲响应

图3 LGAS冲击引起LENERGY的脉冲响应

图4 LENERGY冲击引起LGAS的脉冲响应

图4 LENERGY冲击引起LGAS的脉冲响应

从上面4个图可以得到：1.当对中国环境污染指数给予一个单位正向冲击之后，会导致出现的现象是：产出在前三期下降，从第三期之后产出开始有缓慢增长，在0的上下波动，最终这种影响被时间抵消稳定趋于0；2.当对中国能源消费给予一个单位正向冲击之后，会导致出现的现象是：产出在前三期下降，从第四期后有了上升的趋势，在第七期后这种影响被时间抵消最终稳定于0；3.当对中国环境污染指数给予一个单位正向冲击之后，会导致出现的结果是：能源消费在前两期上升，然后开始下降，在第三期后又开始上升直到第六期后稳定趋于0；4.对中国能源消费给予一个单位正向冲击后，会引起环境污染指数在前三期波动，先上升后下降，然后在第四期之后这种影响被时间抵消最终稳定于0。

(七)方差分解

前文利用脉冲响应函数分析了能源消费、环境污染的冲击引起的产出的变化，下面将运用方差分解的相关知识来分析能源消费、环境污染对产出变动的贡献程度。

图5 环境污染对经济增长的贡献度

图6 能源消费对经济增长的贡献度

从图5和图6可以看出，环境污染和能源消费对经济增长的贡献度均在10%左右，没有超过20%，贡献度相对较小。但同样也说明，在中国的经济增长中大约有20%的份额是由环境和能源贡献的。

四、结论与建议

(一)研究结论

文章选取了2008—2017年中国能源消费与经济增长相关数据作为研究样本，通过协整分析发现，中国能源消费对绿色经济增长具有正向拉动作用，而环境污染和绿色经济增长之间存在负向的协整关系。这说明中国以重工业发展为主的经济增长模式与以煤炭为主的能源消费结构所呈现出来的现象一样，经济增长以环境污染与能源消耗为代价。根据Granger因果检验得出，中国的环境污染和绿色经济增长之间存在单向的因果关系，即环境污染严重是导致经济增长降速的原因，也就说明中国环境的恶化会导致经济的发展缓慢甚至后退，也就是说中国大量的能源消耗导致的环境恶化，引起了有关政府部门的注意采取了相关政策限制能源的使用。经过脉冲响应函数图所显示的内容表明了三者之间的短期关系，可以得到当对环境有一个正向冲击之后，会引起绿色经济增长在前三期下降，从第三期之后绿色经济增长开始有缓慢增长，在零的上下波动，最终稳定趋于零，当对能源消费有一个正向冲击之后，会引起绿色经济增长在前三期下降，从第四期后有了上升的趋势，在第七期后最终稳定于零，但可以看到无论是环境污染还是能源消费，这种受到冲击后对经济的影响都会随着时间而消逝，也就是被时间所抵消；经过方差分解得到环境污染和能源消费对经济增长的贡献度均在10%左右，这两者的贡献度都是比较小的，但也同样说明决定经济增长未来趋势的20%的原因是环境与能源。

(二)政策建议

第一，优化产业结构。中国当前的产业结构中依然以重工业为主，而重工业的发展必然会消耗大量能源并释放二氧化硫等气体污染环境。因此，中国必须调整产业结构，尽可能地加快第三产业的发展，同时降低重工业在国民经济中的比重，支持发展一些高新技术产业和低碳环保耗能少的产业。第二，调整能源消费结构。中国长期以来是以大量的煤炭消费为主，而这样的消费结构不仅会导致一些不可再生资源的耗竭，也会产生大量的污染物排放使环境状况恶化，因此中国需要发展一些新能源：比如水电、风电和太阳能，大力推进一些可再生能源和清洁能源的发展，逐步实现用这些绿色、低碳、环保的能源取代煤炭、石油等低级能源的目标。第三，完善环保制度。目前中国环境方面存在一些不容忽视的问题，生活污水未经处理直接排放，企业污染物处理不合格，垃圾填埋场没有通过环保验收等，存在这样问题的原因主要还是政府相关政策不够完善，实施力度不强，因此中国必须完善环保制度，加强监督，加大惩罚力度，凡是不符合规定的都要受到公平公正的惩罚。第四，注重科技创新。科技创新才是使中国得到可持续发展的唯一途径。努力开发一些绿色低碳技术和绿色低碳产品，逐步推进传统产业技术改善和升级，加强与各个国家的交流，学习引进先进技术，才能进一步促进中国经济健康、可持续发展。