能源碳排放与经济增长——基于陕西省的实证检验

闫树熙，郭利锋，温志鹏

(1.榆林学院 数学与统计学院， 陕西 榆林 719000;2.中部战区空军保障部机场营房处， 北京 100005)

能源碳排放不但涉及环境，而且涉及经济。世界各国经济不断增长和发展，能源消费量连续攀升，致使碳排放量大幅增加，从而引发温室效应已成为全球最为关注的问题之一[1]。伴随着经济的快速增长，我国能源消费和能源碳排放量一直并将长期处于增长的状态[2]。科学地研究和界定能源消费、碳排放与经济增长之间的关系不仅对控制和改善温室效应具有深远意义，而且对进一步提高能源利用效率、促进经济和环境协调发展也有着重要的现实意义。韩智勇等[3]基于我国22年的能源消费与GDP时序数据，利用协整分析和格兰杰因果关系检验方法，研究两者间的数量关系，得出它们的格兰杰因果关系是双向的，但两者之间并没有协整关系。李贤明等[4]基于1978—2006年我国碳排放量与GDP的时序数据，采用线性分析和因子分析方法，研究两者间的关系，结果表明：中国的GDP增长使得碳排放量加剧。万庆等[5]结合脱钩关系的评价模型分析得出：湖北省能源消费、碳排放与GDP三个变量间呈现弱脱钩状态。宋德勇等[6]对中国碳排放波动状况进行了多方面分析，得出影响中国碳排放不断起伏的最重要因素是经济增长模式的差异，表明转变经济增长模式是彻底减少我国碳排放的有效途径。

陕西省是我国广袤西北的东大门，能源资源富集，是国家重要的能源产业一体化大省。凭借丰富的能源资源优势，陕西省逐步形成了以煤炭为主的能源消费结构和以火电为主的电源结构以及以重型工业为主导的经济发展格局。“十二五”期间陕西省社会经济发展迈入了历史快车道，截至2015年，经济总量由落后省份跃升至全国第15位，但与此同时，能源碳排放逐步加重[7]。目前，梳理和查阅国内文献资源，定量研究陕西省社会经济发展进入最好历史时期背景下能源碳排放与经济增长关系的文献尚未可见，且作为我国西部欠发达省份，长期以来，陕西省的能源消费模式一直以碳为主线，煤炭资源对整个陕西的经济发展起着无法替代的作用。基于以上所述,本文定量分析和检验陕西省能源碳排放与经济增长关系，厘清两者间的最新动态运行特征，以期为陕西省促进区域社会平衡充分发展、实行节能减排和发展低碳经济提供一定的量化信息与参考依据。

1 能源碳排放的计算与数据预处理

为探究陕西省能源碳排放与经济增长的运行特点和数量关系，选取年度国内生产总值(GDP，单位为亿元)作为经济增长指标变量，数据见图1)。能源碳排放量(CE)没有直接数据，需要通过能源消费量(单位为万t标准煤)加以计算。目前为止，并没有测算碳排放量的统一标准，在此采用业界惯用的公式进行计算：

能源碳排放量=含碳能源消费量×碳排放系数

(1)

式中含碳能源主要指煤炭、石油和天然气，各含碳能源的碳排放系数由于不同国家和相关部门采用的标准不同而略有差异。本研究选取国家发展和改革委员会能源研究所制定的能源碳排放系数进行计算，煤炭、石油和天然气的碳排放系数分别采用0.747 6、0.582 5和0.443 5。根据陕西省统计年鉴发布的煤炭、石油和天然气年度消费量数据，再依据以上相应的排放系数，代入式(1)即可算得陕西省1990—2015年期间的年度能源碳排放量(CE，见图2)。

由图1和图2不难看出：1990—2015年陕西省国内生产总值GDP处于逐年增长的状态，尤其“十二五”期间，经济增长迅速，能源碳排放量CE与GDP的变化趋势一致且相似，保持长期增长趋势，但能源碳排放的增长速度整体略低于经济增长速度。由变化趋势可以初步判断两变量序列非平稳序列且可能具有协整关系。为降低时序数据的异方差性，分别对GDP和CE时序数据取对数，对数运算后的数据序列分别记作LNGDP和LNCE，后面所有分析均基于LNGDP和LNCE序列。

图1 陕西省1990—2015年GDP原始数据

图2 陕西省1990—2015年能源碳排放量原始数据

采用ADF单位根检验方法对两时序数据进行单位根检验，用Eviews统计软件分析，结果如表1所示，其中Δ和Δ2表示对相应的变量序列进行1阶差分和2阶差分。由表1可知：LNGDP和LNCE自身以及它们的1阶差分序列的ADF检验值都大于各显著性水平下的临界值，结果为不平稳序列，但它们的2阶差分序列的ADF检验值均小于各显著性水平下的临界值，显示2个序列已平稳，故两变量序列LNGDP和LNCE同属于2阶单整序列。

表1 ADF检验结果

检验变量ADF检验值1%临界值5%临界值10%临界值结论LNGDP0.104 148-3.711 46-2.981 04-2.629 91不平稳LNCE1.078 453-3.724 07-2.982 25-2.632 60不平稳ΔLNGDP-2.374 574-3.711 46-2.981 04-2.629 91不平稳ΔLNCE-2.144 220-3.724 07-2.982 25-2.632 60不平稳Δ2LNGDP-4.608 078-3.724 07-2.982 25-2.632 60平稳Δ2LNCE-4.113 320-3.724 07-2.982 25-2.632 60平稳

2 能源碳排放与经济增长关系检验

2.1 协整关系检验

根据Engle和Granger提出的协整理论，若存在2个序列的某个线性组合处于稳定状态，则可以认为这2序列是协整的，序列间具有协整性的必要条件是两个序列具有相同的单整阶数。由前文单位根检验可知，LNCE与LNGDP两个序列为2阶单整序列，故可进一步检验其协整关系。2个变量间的协整关系检验一般采用E-G两步法，以LNCE为被解释变量、LNGDP为解释变量进行最小二乘回归估计，结果如表2所示。

表2 协整方程回归估计结果

变量回归系数标准差t统计量P值C4.943 9330.177 17127.904 800.000 0LNGDP0.391 4230.023 77916.461 030.000 0

根据表2写出回归估计方程：LNCE=4.943 933+0.391 423LNGDP+εt，拟合优度检验系数R2=0.912 448，方程拟合效果好。F=270.965 7>F0.05(1,24)=4.26也通过显著性检验，说明回归方程具有较好的解释意义。接下来对残差序列εt进行ADF单位根检验，如果残差为平稳随机序列，则可判断LNCE与LNGDP两序列间存在协整关系。

由检验结果表3可知：残差序列εt的ADF检验统计量为-4.740 69，小于1%、5%和10%显著性水平下对应的临界值，故残差序列已平稳，即可得出陕西省能源碳排放LNCE与经济增长LNGDP之间具有长期协整关系。进而，由协整方程的估计系数可以得出，当GDP每增加1亿元时平均将会增加0.39万t标准煤的碳排放量。

表3 残差序列εt的单位根平稳性检验

序列ADF检验值1%显著水平5%显著水平10%显著水平结果εt-4.740 69-3.724 07-2.986 225-2.632 604平稳

2.2 格兰杰因果关系检验

Granger因果关系检验用于对变量间的因果关系进行检验，说明变量y在多大程度上能被变量x的过去值解释。为进一步验证和分析陕西省能源碳排放与经济增长之间的影响关系，进行格兰杰因果关系检验。由于格兰杰因果关系检验对滞后期数目选取较为敏感，选取不同的滞后期可能会带来完全不同的结果。利用AIC准则选择最佳滞后阶数为2，检验结果见表4。

表4 格兰杰因果关系检验

滞后阶数原假设F值p值结论2LNCE不是LNGDP的格兰杰原因1.1280.341接受原假设LNGDP不是LNCE的格兰杰原因18.8960.000拒绝原假设

在5%显著性水平下，由检验结果表4可知：对于第1个原假设，其F统计量为1.128，P值为0.341，大于5%的检验水平，故不能拒绝原假，认为LNCE不是LNGDP的格兰杰原因；对于第2个原假设，其F统计量的值为18.896，p值为0.000，远远小于5%的检验水平，故拒绝原假设，认为LNGDP是LNCE的格兰杰原因。综上，检验得出陕西省经济增长是能源碳排放的格兰杰原因，但能源碳排放不是经济增长的格兰杰原因，两者间存在由经济增长到能源碳排放的单向格兰杰因果关系。

3 结论与启示

3.1 结论

基于能源大省陕西省1990—2015年能源消费量数据，计算出能源碳排放量后，经平稳性检验，采用协整分析和格兰杰因果关系检验等计量方法，就陕西省能源碳排放与经济增长关系进行检验分析，得出以下结论：① 陕西省的能源碳排放量和GDP原始时序数据都是非平稳序列，两变量序列经过二阶差分后平稳，同属2阶单整序列。② 陕西省能源碳排量与经济增长之间存在长期均衡的协整关系，且长期来看，GDP每增加1亿元时，平均将增加0.39万t标准煤的能源碳排放量。③ 经济增长与能源碳排放之间存在由前者到后者的单向格兰杰因果关系，陕西省的经济增长促使能源碳排放的不断加剧。

3.2 启示及建议

陕西省能源碳排放与经济增长之间存在协整关系和具有由经济增长到能源碳排放的单向格兰杰因果关系说明：陕西省“十二五”期间经济的快速增长，提高了对本省煤炭、石油和天然气等优势传统能源资源的开采开发和转化利用，也逐步加剧了对上述能源的生产与供应需求，致使能源消费结构还以碳为主体，亦即经济的快速增长，伴随带来的是能源碳排放的加剧和生态环境的逐步恶化，陕西省尚未形成绿色洁净的能源消费体系和多元协调的发展机制。为促进陕西省区域社会经济的平衡充分发展和实现追赶超越发展目标，“十三五”期间，陕西省实行节能减排和发展低碳经济势在必行，为此给出如下启示建议：① 采取绿色协调和转型发展的科学理念，充分利用自身的资源优势，下大力气调整和优化能源消费结构，比如，可利用本省不同区域的自然地理条件，在陕北发展太阳能和风能，在陕南发展生物质能等，着力推进新型能源的集约开发与综合利用，向多元化能源产业结构转变，从而降低碳消费比例，减少能源碳排放，促进经济和环境的友好协调发展。② 借助良好的经济和财政支持，发挥陕西省的科技资源优势，鼓励低碳技术创新，让洁净煤炭技术得以快速转换，同时积极发展节能环保、精密制造和信息化管理程度较高的知识与技术密集型产业，延伸低碳产业链，有效降低碳排放。③ 拓宽和创新经济发展领域，依托陕西省悠久的历史文化资源和地处我国中西部结合地带的区位优势，加快发展旅游业、文化产业、交通运输物流业和金融业等现代服务业，促进经济和产业发展多元化。④ 加强教育和宣导，牢固树立能源忧患和节能环保意识，养成绿色消费和绿色生活的新型科学观念。