能源消费、碳排放与经济增长的统计分析

胡宗义，刘亦文，黄多

(湖南大学，湖南长沙410079)

能源消费、碳排放与经济增长的统计分析

胡宗义1，刘亦文2，黄多3

(湖南大学，湖南长沙410079)

统计分析研究结果表明:建国以来，特别是自改革开放以来，我国经济速度加快，能源消费总量、碳排放量与经济增长都近似呈指数增长趋势，我国能源消费结构尚存优化空间，煤炭在能源消费结构的比重过大，石油、天然气与水电、风电和核电所占的比重较小。我国制定节能减排政策的总方针应为适度控制能源消费总量和经济增速，提高碳排放的减排控制目标。

能源消费;碳排放;经济增长

一、引言

能源是现代经济社会发展的三大支柱(能源、材料和信息)之一，人类社会的一切活动都离不开能源，从衣食住行到文化娱乐，都直接或间接消耗着一定数量的能源。近年来，能源的战略发展已经成为世界各国普遍关心的问题之一。不仅因为能源是人类社会存在和发展的物质基础，而且事关国民经济社会的稳定发展。而全球变暖问题也在更多重要的全球会议中被提上议程，各国积极主动地采取各种节能减排行动。从经济学的角度分析，能源是经济增长的重要投入要素，在投入生产，推动经济发展的过程中，也产生了大量的温室气体，特别是二氧化碳的排放。“温室效应”给全球生态环境带来的影响已毋庸置疑，这一问题的解决亟待全球各国的通力合作。在《京都协议书》中明确规定了发达国家具有减排的义务，2009年哥本哈根会议上也就发展中国家是否承担减排义务也展开了激烈的讨论。温室气体排放已成为我国参与国际竞争中不可回避的问题。我国作为最大的发展中国家和联合国常任理事国之一，理应承担起大国责任，顺应国际社会发展趋势，走低碳经济发展道路，与其他各国协同努力解决世界环境问题。既能为积极营造良好的外部与内部发展环境提供有利条件，也能实现我国经济增长的顺利转型，实现又好又快的可持续发展。在缓和能源与环境的双重压力下，更积极争取环境外交的主动权，“绿化”内外部发展环境，为新一轮的经济增长提供契机。

在改革开放的浪潮中，我国社会经济都得到了巨大发展，创造了“中国奇迹”。1978年我国GDP总值约为1.72万亿元，到2010年就达到了25.37万亿元，增长了近14.7倍。但是奇迹的背后是以消耗了大量的能源和破坏生态环境为代价。从数据上来看，我国能源消耗从1978年的57144万吨标准煤到2010年的307987万吨标准煤，已经成为了名副其实的能源消费第一大国。二氧化碳排放从1978年的3.98亿吨增长到2010年的20.75亿吨。国际能源署《2007年能源展望》中预测，自2000年后的三十年里，我国碳排放将以4.2%的增长速度位列各国首位，成为碳排放第一大国。我国能源消费、碳排放与经济增长出现了同步高速增长的局面，因此，发展低碳经济，实现节能减排对我国能否实现可持续发展至关重要。我国能源禀赋的主要特点是“富煤、贫油、少气”，加上现阶段节能减排技术和再生能源的开发不足，能源消费总量和碳排放量还在节节攀升。中央政府已经将控制碳排放工作制定了清晰量化的目标，即到2020年我国GDP的单位碳排放要在2005年的基础上下降40%～50%。然而目前我国高能耗和高排放产业所占的比重较大，产业结构重型化的情况下势必造成高能耗和高碳排倾向。粗放型的经济增长方式导致了“煤荒”、“油荒”、“拉闸限电”等情况发生频繁，这将制约我国经济的进一步增长。在发展低碳节能的经济和保护环境的双重压力下，研究我国能源消费、碳排放和经济增长之间的关系有利于可持续发展目标的实现。

二、能源消费的统计分析

(一)能源的界定及其分类

目前约有20多种关于能源的定义。如《大英百科全书》中“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量。”;《科学技术百科全书》:“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源。”;我国《能源百科全书》:“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”简单来说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。

能源种类繁多，依据不同的划分标准，能源也分为不同的类型。最常用的是根据能源的基本形态分类，分为一次能源和二次能源。一次能源指在自然界现存的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。二次能源指是由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、焦炭及各种石油制品等。对一次能源进一步分类，分为再生能源和非再生能源;再生能源指的是在较短周期内能够再生产的能源，反之就称为非再生能源。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源，而煤、石油和天然气等是非再生能源。其他的分类标准还包括根据能源的性质分为燃料型能源和非燃料型能源;根据能源是否造成污染分为污染型能源和清洁型能源;根据能源的利用技术分为常规能源和新型能源;根据是否进入市场交易分为商品能源和非商品能源。

本文基于数据的可得性，将研究范围与对象限定为在我国应用最广，统计资料详实的四种能源:一次能源“煤炭”、“石油”、“天然气”以及二次能源“水电、核能和风能”。

(二)总量特征及变动趋势

新中国成立以来，特别是自1978年改革开放以后，我国经济速度加快，能源消费总量逐年攀升。

表1 1953～2010年我国能源消费总量及年增长速度

数据来源:《新中国六十年统计资料汇编》及《中国能源统计年鉴2011》。

如上表1所示，我国能源消费总量由1953年的0.54亿吨标准煤增长到1978年的5.71亿吨标准煤，再到2010年的25.37亿吨标准煤，1954～1978年，1979～2010年能源消费年平均增长为11.67%和5.66%。2004年之后，能源消费增长速度有所放缓，但是不断增长的能源消费总量给我国能源供应造成了较大压力。

拟合我国1953～2010年能源消费呈指数增长的趋势，详见图3.1。方程ENERGY=9.0675e0.0619 t，R2=0959(1953年t=1)。这表明我国能源消费总量近似保持指数增长的趋势，到2010年，我国碳排放总量已近达32.5亿吨标准煤，约为1953年的60倍。

图1 1953-2010年我国能源消费总量变化趋势图

(三)结构特征及变动趋势

受到我国能源禀赋的资源，我国能源消费结构中一直以煤炭所占的比例最大。能源结构尚存优化空间。从下图2中可见煤炭比重一直维持在68%以上的水平，尤其是在建国初期1953～1961年间，煤炭所占的比重都高达90%以上，随着我国天然气工业和水电事业的发展，在1961～1971年间，煤炭在能源消费的比重出现下降趋势，1972年之后又开始出现反弹，这主要是经济的快速增长需要大量的煤炭，但能源生产工业发展相对滞后，导致了新能源的供应相对不足，所以煤炭消费又开始了新一轮增长。相比于煤炭，石油、天然气与水电、风电和核电所占的比重较小。其中，在1953～2010年间，天然气与水电、风电和核电消费所占的比重均不断上升。尤其是从1978年之后，我国水电能源消费所占比重逐渐增加，从1978年的3.4%上升到2010年的8.6%。但是增长的速度缓慢，对我国能源消费结构的优化升级作用甚微。

图2 1953～2010年我国各能源消费所占比重累积面积图

结合能源消费总量与能源消费结构数据，计算出各能源实际消耗的绝对值，输出图3，从图中更能进一步看到我国目前已基本形成了“煤炭为基础，多元发展”的能源消费结构。煤炭在能源消费结构的比重过大，既带来了严重的环境污染问题，也给减少温室气体尤其是二氧化碳的排放带来巨大的压力。

图3 1953～2010年我国各能源消费绝对量变化图

三、碳排放的统计分析

碳排放是温室气体排放的简称。二氧化碳是温室气体中最重要的气体，所以为了便于理解，简单地将“碳排放”理解为“二氧化碳排放”。

(一)碳排放量测算方法简介

目前我国还没有碳排放的官方统计数据，所以本文碳排放的数据是基于以下公式:

计算得到的，其中Fi是第i种能源的碳排系数，Ei是第i种能源消费量。本文研究的能源主要是煤炭、石油、天然气和水电、风电和核电。各类能源的碳排系数如下:

表2 碳排系数表

根据我国1953～2010年我国能源消费的相关数据，计算得到本文所需的碳排放数据，并参考了CDIAC中心网站公布的数据(缺失2009年和2010年的数据)，认为计算得到的数据的精确性较好，因为本文的研究注重考察碳排放的年度变化趋势，故忽略该基于统计数据的次优选择可能给研究结果带来的影响。

(二)总量特征及变动趋势

我国能源禀赋的最大特点是“富煤、贫油、少气”，所以我国也是世界上少数以煤炭为主要能源的国家之一。自改革开放发展以来，以煤炭为主的能源消费结构与快速的经济发展共同决定了我国碳排放的特点。如下图4所示:

图4 1953-2010年我国碳排放量变化趋势图

拟合我国1953～2010年碳排放呈指数增长的趋势，方程为:CARBON=6604.8e0.06 t，R2=09828(1953年t=1)。这表明我国碳排放保持指数增长的趋势，到2010年，我国碳排放总量已达20.75万吨碳，约为1953年的56.7倍。碳排放的快速增长加重了节能减排的压力。

(三)碳排放强度变化趋势

碳排放强度，即生产单位GDP的二氧化碳排放量。从下图5中可以看出，我国碳排放强度在1953～1960年间呈上升趋势，到1960年达到历史最大值2.85吨/万元;1961～1967年间，逐年下降;1968～1977年有所回升，主要是因为这段时期，我国的GDP增长速度放慢，有些年份出现负增长，但自1978年之后，碳排放强度整体呈下降趋势，2010年达到历史最小值，为0.81吨/万元。2002～2004年间碳排放强度有上升趋势，主要是因为这3年碳排放总值增长速度加快，年平均增长约为13.7%。何建坤等(2004)的研究指出，只有碳排放强度的下降速度超过了GDP增长率，才能真正实现碳排放的绝对减排。目前我国还没有满足这一条件，碳绝对减排还不能实现。

图5 1953～2010年我国碳排放强度变化趋势图

四、经济增长的统计分析

(一)总量特征及变动趋势

经济增长通常指的是在一个较长的时间跨度上，一个国家或地区的人均产出水平持续增加，主要的衡量指标是GDP、GDP增长率和人均收入等。建国以来，我国经济增长不断加快，国内生产总值逐年攀升，如下图6所示:

图6 1954～2010年我国GDP增长图

拟合我国1954—2010年GDP呈指数增长的趋势，方程为:GDP=0.3282e0.072t，R2=09828。(1954年t=1)。这表明我国经济保持指数增长的趋势，到2010年，我国实现GDP突破25万亿大关，约为1954年的57.6倍。

自改革开发以来，我国经济增长率多年保持高位增长，1978—1995年，GDP年均增长率达到了9.88%的高水平，“九五”计划期间，经济增长率出现了不断下降的趋势，1996—2000年，中国GDP年均增长率为8.26%，2001—2010年，经济增长率又出现上升趋势，年均增长率为9.34%。具体变化趋势如下图7:

图7 1954～2010年我国GDP增速趋势图

(二)结构特征及变动趋势

1952—2010年间，我国三大产业占总GDP中的比重也发生了很大的变化，三大产业结构由1952年的51.0:20.9:28.2转变为2010年的10.1:46.8:43.1。如图3.8所示，自1985年后，第一产业和第三产业比重形成了巨大的剪刀差，第一产业的比重自2007年首次低于11%，且仍有不断下降的趋势。自1993年之后，第二产业所占的比重基本上都维持在45%以上的水平，产业结构的重型化将不利于我国节能减排的目标的实现。

图8 1952～2010年我国三大产业结构变化图

综上分析可以看到，我国能源消费、碳排放量与经济增长都近似呈指数增长趋势，我国能源消费结构尚存优化空间，煤炭在能源消费结构的比重过大，既带来了严重的环境污染问题，也给减少温室气体尤其是二氧化碳的排放带来巨大的压力。碳强度整体呈下降趋势，但是其下降率还低于GDP增长率，尚不足以实现绝对减排的目标。而我国经济结构的重型化，加剧了减排压力。

五、结论与政策优化

通过以上研究可以看出:建国以来，特别是自改革开放以来，经济速度加快。我国能源消费总量、碳排放量与经济增长都近似呈指数增长趋势，我国能源消费结构尚存优化空间，煤炭在能源消费结构的比重过大，石油、天然气与水电、风电和核电所占的比重较小。其中，在1953～2010年间，天然气与水电、风电和核电消费所占的比重均不断上升。从1978年之后，我国水电能源消费所占比重逐渐增加。但是增长的速度缓慢，对我国能源消费结构的优化升级作用甚微。我国碳排放强度在1953～1960年间呈上升趋势，1961～1967年间，逐年下降;1968～1977年有所回升，但自1978年之后，碳排放强度整体呈下降趋势，所以碳强度整体呈下降趋势，但是下降的速度还低于GDP增长率，尚不足以实现绝对减排的目标。而我国经济结构中第一产业和第三产业比重形成了巨大的剪刀差，第一产业的比重自2007年首次低于11%，且仍有不断下降的趋势。自1993年之后，第二产业所占的比重基本上都维持在45%以上的水平，产业结构的重型化将不利于我国节能减排的目标的实现。

结合本文中得到的研究结论，作者认为我国制定节能减排政策的总方针应为适度控制能源消费总量和经济增速，提高碳排放的减排控制目标。从我国能源消费、碳排放与经济增长之间的长期均衡和短期波动的结论中，可以得到我国节能减排工作的约束条件:能源消费仍然是我国经济增长的重要投入要素，所以在制定节能减排政策的时候，不宜过分压低能源消费总量目标，否则将会影响到我国经济整体的增长;碳排放与经济增长之间存在负相关，应加大控制碳排力度，实现碳减排来促进经济的进一步发展。具体来说，提出以下几点具体建议:

1.推进产业进一步升级，优化产业结构。在加快城市化与工业化的同时，积极转变经济增长方式，逐步淘汰传统的高耗能、高污染、高排放的企业，将经济增长点转向能源消耗低的第三产业，努力发展节能环保产业、新信息技术产业、高分子生物产业、高端设备制造以及新材料产业，培育战略性新兴产业。抓住城乡统筹发展机遇，大力发展生态农业，采取积极的财政政策来促使农业实现产业化经营。

2.构建安全、稳定、经济、高效的能源体系。我国煤炭资源相对丰富，石油、天然气等高效能源占有量小，风能、水能等可再生能源利用更低。可见，我国现有的能源体系表现出能源资源单一、能源使用效率低、能源带来的污染严重的问题。短期内，煤炭在我国能源体系中的地位是不可替代的，构建安全、稳定、经济、高效的能源体系首先要求降低对煤炭资源的依赖，这就要求加快新能源的开发与利用，加大对可再生能源研发的投入，提高风能、水能、生物质能等新能源的利用。石油资源在能源体系中的比例也是不可忽视的，但是现阶段，我国石油的对外依存度非常高，而国内相应的石油储存体系尚未建立，这就要求我国政府积极参与国际新能源体系的构建，保持与石油输出国的良好关系，同时完善石油储存体系的构建。

3.完善能源管理相关制度和提高管理效率。我国能源管理制度上看，很长一段时间内，与能源相关的管理、开发与研究职能分散在不同的部门，严重影响了我国能源管理的统一与协调。可见，我国能源安全主要面临结构性危机和制度性困境两大挑战。这要求我国政府积极参与国际能源安全合作，实现能源供给的多元化;同时，加快石油等不可再生资源的储备体系建设，减缓我国能源衰竭的速度;此外，加快技术进步，推动新能源的研发及利用，努力改变现有的能源消费结构，加大对太阳能、风能、水能、核能、生物质能等可再生能源的开发与利用，减少对煤炭、石油等不可再生资源的依赖。在能源管理制度方面，我国政府应加大对国家能源局的支持，将与能源有关的职能统一于能源局，同时加强对国家能源局的监督，制定完善的能源利用制度，促进我国能源利用结构的调整，推进经济社会可持续发展。

4.引入市场机制，鼓励企业转向低碳生产。市场机制是看不见的手，能够配合政府调控这只看的见手更好地实现经济社会的良性发展。政府调控可以有效地控制能源消费总量和碳排放量，借助市场机制可以促使自发转型。建立良好的市场机制，积极引导企业进行节能低碳生产。例如对企业进行财政补贴、征收碳税、碳市场交易等等。提高市场参与主体的“低碳”意识，自发选择低碳产品，最终实现可持续发展。

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F0

A

1004-3160(2012)04-0080-06

2012-05-06

1.胡宗义，男，湖南宁乡人，湖南大学金融与统计学院教授、博士生导师，主要研究方向:能源环境经济学;2.刘亦文，男，湖南攸县人，湖南大学金融与统计学院博士生，主要研究方向:能源环境经济学;3.黄多，女，安徽安庆人，湖南大学金融与统计学院硕士生，主要研究方向:能源环境经济学。

责任编辑:谭桔华