我国经济增长、对外贸易与碳排放的动态关系研究——基于协整检验和VAR模型

赵丽炯

(中州大学，河南 郑州450044)

我国经济增长、对外贸易与碳排放的动态关系研究
——基于协整检验和VAR模型

赵丽炯

(中州大学，河南 郑州450044)

针对我国经济增长、对外贸易与碳排放的动态关系，运用协整检验和VAR模型对我国1990～2013年年度数据进行实证分析。结果表明:从长期来看，我国经济增长、对外贸易与碳排放有着长期稳定的均衡关系;从短期看，经济增长、对外贸易与碳排放分别以-0.827、-0.043、-0.028的修正幅度进行调整;碳排放是经济增长的Granger原因，对外贸易与碳排放之间互为双向因果关系;碳排放和对外贸易对经济增长均产生正向冲击作用;经济增长对碳排放的正向响应时间较长且趋于平稳，而对外贸易对碳排放的冲击波动较大;经济增长对对外贸易的冲击保持稳定，而碳排放对对外贸易的反应敏感性较强。因此必须从转变经济增长方式、优化对外贸易结构等方面促进经济增长、对外贸易与碳排放的协调发展。

经济增长;对外贸易;碳排放;VAR

1 研究背景

改革开放以来，我国经济取得了举世瞩目的成就，我国国内生产总值从1978年的36424.2亿元，到2014年的636463亿元，年均增长率达到9.83%，稳居世界第二的位置。而对外贸易在国民经济发展中发挥了重要的拉动作用。加入世界贸易组织以后，我国进出口贸易量迅猛发展，成为仅次于美国的世界第二大贸易国，第一大出口国。2014年，我国进出口总额达4.30万亿美元，同比增长3.4%，其中出口2.34万亿美元，进口1.96万亿美元，贸易顺差3824.6亿美元，同比扩大47.3%［1］。对外贸易的快速增长除了促进经济的飞速增长还伴随着生态环境的不断恶化，如气候变暖、环境污染等，特别是全球气候变暖对世界各国的经济、社会和环境造成了严重影响，而二氧化碳的排放是造成全球气候变暖的主要原因之一。作为世界第二大经济体，我国是全球第一大二氧化碳排放国。2014年11月14日，清华大学发布的《中国与新气候经济》报告指出，在全球经济一体化的进程，我国对外贸易与二氧化碳排放成正比例增长。我国约1/4的二氧化碳排放是为了生产满足其他国家消费产品而导致的。由此可见，我国对外贸易中隐含碳排放的转移量随着贸易规模的扩大而不断增加，给我国的环境造成巨大压力。同时，也给我国经济发展带来制约作用。在对外贸易活动中，许多国家以保护环境为由，设置各种贸易壁垒，如绿色壁垒、碳关税等，从而对我国的对外贸易活动的展开产生消极影响。我国政府也非常关注环境污染的治理，在2009年哥本哈根气候大会上，我国政府提出发展绿色经济和低碳经济，在2014年公布的《国家应对气候变化规划(2014-2020年)》中，确定了二氧化碳减排目标，即到2020年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%到45%。在此背景条件下，经济增长、对外贸易、碳排放如何协调发展，已成为我国亟待解决的重大课题。

2 相关文献综述

理论界关于经济增长、对外贸易与碳排放关系的研究过程中，早期的文献要么关注经济增长与碳排放的关系，要么关注对外贸易与碳排放的关系，直到最近几年有少量的文献关注三者之间的关系。

在经济增长与碳排放关系的研究中，学者们从不同的角度进行了考察。一方面集中于对著名环境库兹涅茨曲线(EKC)假说的的验证，从现有文献来看，对EKC假说的验证并未得到统一的结论。Apergis［2］(2009)、李国志［3］(2010)、魏下海［4］等(2011)等的研究结果表明碳排放与经济增长之间存在倒U型的关系。易艳春［5］(2011)、杨嵘等［6］(2012)、等人的研究发现碳排放与经济增长之间存在?“N”形关系。Azomahou et al.［7］(2006)、王中英等［8］(2006)等学者认为碳排放与经济增长之间存在线性关系。另一方面集中于二者因果关系的研究。Sajal Ghosh［9］(2010)和Lean et al.［10］(2010)分别对印度和东南亚地区5个国家的研究中也得出类似的结论。杨子晖［11］(2010)对中国、印度等发展中国家的二氧化碳排放与经济增长关系研究，结果表明二氧化碳排放到经济增长的非线性Granger因果关系。赵爱文等［12］(2011)则认为碳排放与经济增长之间互为双向因果关系。刘倩［13］(2012)分析全球15个主要温室气体排放国家的碳排放与经济增长之间的关系，结果表明中国在1960-2007年间，碳排放与经济增长之间不存在因果关系。

国内外学者关于对外贸易与碳排放关系的研究结果不尽相同。从现有文献来看，大致可分为三种观点。一种观点认为对外贸易会导致碳排放量的增加。任力等［14］(2011)分析了我国东、中、西三大区域对外贸易密度、人均收入与二氧化碳排放量之间的关系，分析表明碳排放随着贸易密度的增加而增长，中部、西部的边际碳排放比东部大。潘雄锋等［15］(2013)通过建立联立方程进行实证分析表明，对外贸易对碳排放的增加有显著的影响，碳排放随着对外贸易的增加而增加。赵建娜等［16］(2014)以中国1990～2012年的碳排放量和对外贸易进出口额为基础进行统计和分析，得出随着中国对外贸易进出口额的不断增长，中国的碳排放量也呈现相似的增长趋势。第二种观点认为对外贸易对二氧化碳的排放起到积极作用。如Dietzenbacher et al.［17］(2007)借助投入产出模型考察得出对外贸易有助于印度环境质量的提升。第三种观点认为对贸易与碳排放之间存在倒U形关系。如许海平［18］(2012)、朱德进［19］等(2013)研究表明随着进出口贸易的增加，碳排放呈现先提高后降低的趋势。

关于我国经济增长、对外贸易与碳排放的关系研究，学术界近几年才有少数几位学者对其进行了研究。张峰等［20］(2011)利用山东省1984～2008年数据实证分析发现，出口贸易是山东省碳排放和经济增长的格兰杰原因，而经济增长不是碳排放的原因。李影［21］(2012)利用ARDL模型对我国1986～2009年碳排放量、出口贸易和经济发展三者之间的关系进行实证分析，研究表明我国出口贸易、经济发展和碳排放存在单向协整关系。李春花等［22］(2014)实证分析了1995～2011年天津市对外贸易和经济增长与碳排放三者之间的关系，结果显示对外贸易依存度和碳排放存在明显的正相关关系，从而验证了“污染天堂假说”。

从现有研究文献来看，经济增长与碳排放、对外贸易与碳排放关系研究结果不尽相同，经济增长、碳排放与对外贸易三者之间关系的研究文献较少，而且数据选取中没有涉及2011年以来的数据，没有分析近几年我国通过实施环境治理、提倡低碳经济等措施以来，三者之间的关系是否发生变化。本文在借鉴前人研究的基础上，基于1990～2013年中国年度数据，采用向量自回归(VAR)模型探讨我国经济增长、对外贸易与碳排放三者之间的动态关系，以期对我国经济发展、对外贸易方针以及节能减排政策的制定提供理论依据和指导，以促进三者之间的协调发展。

3 数据与模型说明

3.1 变量选取

3.1.1 经济增长(GDP)为保证数据的可比性和客观性，本文采用实际国内生产总值(GDP)来反映我国的经济发展水平，即将1990～2013年GDP按当年价计算的数值折算为以1990年不变价格计算的GDP，以消除通货膨胀的影响。单位为亿元。

3.1.2 对外贸易(IE)本文用1990年为基期的全国商品零售价格指数(1990年=100)进行平价计算的实际进出品贸易总额，单位为亿元。

3.1.3 碳排放(TC)由于目前我国还没有碳排放量的直接监测数据，因此需要通过公式进行测算。本文借鉴王建民等［30］学者的研究，提出如下公式对碳排放量进行测算:

式中，TC表示碳排放量，单位为吨;F表示能源消费总量;Si表示第i类能源消费量占总能源消费量的比重，考虑到数据的可获得性，本文只计算石油、煤炭、天然气3种能源的消费比重;Ei表示第i类能源的碳排放系数。对于各类能源的碳排放系数的取值，本文根据日本能源经济研究所、国家发展和改革委员会研究所、中国工程院、DOE/EIA、国家环保局温室气体控制项目和国家科委气候变化项目等6个机构公布的数据，计算平均值作为碳排放系数，石油、煤炭、天然气的计算结果分别为0.5588、0.7226、0.4241。

3.2 数据来源及处理

本文采用我国1990年至2013年的年度数据作为分析的样本数据，样本数据的时间跨度为24年，所有的数据均来自于《中国统计年鉴2014》。为了消除原始数据可能存在的异方差性，对碳排放(TC)、经济增长(GDP)、对外贸易(IE)的数据取对数，分别记为lnC、lnGDP、lnIE。

3.3 模型构建

本文采用的计量分析方法是由西姆斯在1980年提出的向量自回归模型 (Vector Auto-regression Model，VAR)。VAR模型被广泛应用于对经济系统的动态分析，优点在于预测方便、准确，并且不以严格的经济理论为依据，而是基于数据的统计性质建立模型。笔者将碳排放、经济增长、对外贸易这三个变量作为内生变量建立不含外生变量的非限制VAR模型，滞后阶数为p的VAR模型［23］表达式为:

式中，yt是k维内生变量列向量，p为滞后阶数，T是样本个数。k×k维矩阵Φ1，…，Φp是待估计的系数矩阵。εt是k维扰动列向量。具体到本文实证部分，yt，…，yt-p为内生变量，分别代表lnTC、lnGDP、lnIE。

4 实证分析

4.1 平稳性检验

由于本文使用时间序列数据，为了避免出现 “伪回归”现象，需要对数据平稳性进行检验。本文利用Eviews 7.0计量软件，运用Dickey和Fuller提出的著名的ADF单位根检验法对lnTC、lnGDP、lnIE进行平稳性检验，检验结果如表1所示。从中可知，原序列lnTC、lnGDP和lnIE的ADF统计量在10%的显示水平下均大于临界值，无法拒绝零假设，因此原序列为非平稳的时间序列。但是三个变量的二阶差分序列△2lnTC、△2lnGDP和△2lnIE在1%显著水平上同时达到平稳，表明lnTC、lnGDP和lnIE都是二阶单整I(2)，满足建模前提要求。

表1 ADF单位根检验结果

4.2 VAR模型最优滞后期确定

建立VAR模型第一步也是最关键的步骤是确定最优滞后期，由于滞后期的选择将影响误差项的自相关性，会造成参数的非一致性估计。鉴于此，本文采用LR、AIC、SC、FPE、HQ等指标来确定最优滞后期，其结果见表2，从中可以看出四个指标均选择4为最优滞后期，故建立VAR(4)模型。

表2 VAR模型的滞后期选择

4.3 VAR模型估计

根据所选数据建立VAR模型，考察经济增长、对外贸易与碳排放的动态关系。利用Eviews 7.0对VAR(4)模型进行参数估计和检验，输出结果为:

从以上模型的结果中看出模型的拟合优度较高，达到0.99以上，说明VAR(4)可反映序列的经济意义。为判断建立的VAR(4)模型的稳定性，采用AR根图进行检验，结果如图1所示，模型的所有单位根均落于单位圆内，所以可确定所建立的VAR(4)模型是稳定的。

图1 VAR(4)模型AR图

4.4 Johansen协整检验

由单位根检验可知，lnTC、lnGDP和lnIE序列为二阶单整序列，因此可以通过协整分析来判断变量间是否存在长期稳定协整关系。本文采用Johansen检验法对变量序列进行协整关系检验，检验得到“特征根迹检验”和“最大特征值检验”结果(表3所示)。结果显示，在5%的显著水平下“特征根迹检验”和“最大特征值检验”均拒绝没有协整关系的原假设，即存在协整关系，而“特征根迹检验”和“最大特征值检验”均接受了至多一个的原假设，即存在最多一个协整关系。因此可以得到结论:VAR(4)模型时序变量之间存在且只存在一个协整关系，表明1990年以来我国碳排放与经济增长和对外贸易之间存在长期稳定的均衡关系。

表3 Johansen协整检验结果

4.5 向量误差修正模型(VEC)

从协整检验中可知三个变量之间存在长期的均衡关系，但从短期来看，变量之间可能会出现偏离长期均衡的状态，而向量误差修正模型则可以反映短期偏离长期均衡的修正机制。因此，此部分通过构建VEC模型来反映VAR(4)模型中变量短期偏离的修正机制。根据VAR(4)模型的滞后期为4，可确定VEC模型滞后期为3，模型分析结果见表4。从表4的数据可见，经济增长、对外贸易与碳排放的误差修正系数均为负值，说明模型具备误差修正机制，进一步证明了各变量之间的长期均衡关系。从短期来看，变量短期波动一旦偏离长期均衡，误差修正项将以-0.028的力度调整碳排放的偏离，以-0.043的力度调整经济增长的偏离，以-0.827的力度调整对外贸易的偏离。

表4 向量误差修正模型估计结果

4.6 Granger因果检验

协整分析和向量误差修正模型分别说明我国经济增长(lnGDP)、对外贸易(lnIE)与碳排放(lnTC)之间的长期均衡关系和短期动态关系，但无法解释变量之间存在有经济意义的因果关系。故本文采用Granger因果检验法来检验经济增长(lnGDP)、对外贸易(lnIE)是否碳排放(lnTC)变化的原因，结果见表5。由检验结果可知，在5%的显著水平下，经济增长与碳排放之间存在单向因果关系，即碳排放是经济增长的Granger原因，说明碳排放的增加促进了经济增长。我国经济增长离不开工业的发展，进而带来能源刚性消费，导致碳排放量的增加。而对外贸易与碳排放之间互为Granger原因。随着对外贸易量的不断增长，隐含碳排放量也在不断增加，同时碳排放也促进了对外贸易的发展。

表5 Granger因果检验结果

4.7 脉冲响应分析

脉冲响应函数可以用来描述VAR模型内生变量对由误差项所带来的冲击反应，笔者利用脉冲响应函数分析lnTC、lnGDP和lnIE中某个内生变量的随机误差项上施加一个标准差对另外一个内生变量当期值和未来值所产生的影响程度。分析结果如图2、图3、图4所示。

由图2可知，当在本期给经济增长一个正冲击后，碳排放在第5期达到最高值，之后开始下降，随着时间的推移，逐渐趋于平稳。这说明在短期内经济增长会促使碳排放量的增加，但长期呈现收敛状态，即作用不明显，这也表明近几年来我国政府提出的发展绿色经济和低碳经济、加强环境治理取得一点成效，碳排放有所降低。而对外贸易出现较大的波动，在第1期迅速上升，随后现出两次波峰，在第5期达到峰值后逐渐下降，这说明经济增长对对外外贸具有正向冲击作用。

从图3看出，经济增长对碳排放的冲击反应，在开始时逐渐增加，在第5期达到最大值之后开始下降，但始终为正向冲击，这说明碳排放对经济增长有一定的影响。对外贸易对碳排放的冲击反应，出现多次反复波动，在第6期后转为负响应，表明从短期来看碳排放对对外贸易具有促进作用，从长期来看，碳排放量的增加会抑制对外贸易的发展。

图4显示，经济增长对对外贸易的冲击保持稳定，没有明显剧烈的涨幅变动。而本期给对外贸易一个正冲击后，对碳排放产生正向效应，在第6期左右达到最高值，这说明对外贸易对碳排放具有一定的促进作用。

图2 InTC、InIE对InGDP的脉冲响应

图3 InGDP、InIE对InTC的脉冲响应

图4 InGDP、InTC对InIE的脉冲响应

5 结论与政策建议

本文利用1990～2013年的我国年度时间序列数据，基于VAR模型运用协整检验、向量误差修正模型、Granger因果检验、脉冲响应函数等方法，实证研究了经济增长、对外贸易与碳排放之间的动态互动关系，得出以下结论:

第一，Johansen协整检验结果表明:1990年以来我国经济增长、对外贸易与碳排放之间存在长期稳定的均衡关系。第二，向量误差修正分析表明:短期内经济增长、对外贸易与碳排放分别以-0.827、-0.043、-0.028的修正幅度调整至均衡状态。第三，从经济增长、对外贸易与碳排放的Granger因果检验来看，碳排放与经济增长之间存在单向Granger原因，说明碳排放的增加是促使经济增长的Granger原因。对外贸易与碳排放之间互为因果关系。与发达国家相比，我国对外贸易属于粗放式增长，在国内生产高能耗、高排放及低附加值的产品用于出口，可以说我国对外贸易增长是以资源消耗和环境污染为代价。第四，基于VAR模型的脉冲响应函数分析结果显示:碳排放和对外贸易对经济增长均产生正向冲击作用。经济增长对碳排放的正向响应时间较长且趋于平稳，而对外贸易对碳排放的冲击波动较大，前期为正向效应，后期转负向效应。经济增长对对外贸易的冲击保持稳定，而碳排放对对外贸易的反应敏感性较强。

基于以上研究结果，本文提出以下建议:一方面，转变粗放型经济增长方式，积极发展低碳经济。现阶段拉动我国经济增长，主要依靠以高碳为特征的煤炭、钢铁、电力等为支柱产业，因此，我国必须转变经济增长方式，实现由高碳产业向低碳产业的转变。另一方面，优化对外贸易结构，加快向低碳型对外贸易转移，引进国外先进低碳技术，引导加工贸易转型升级。以此协调好经济增长、对外贸易与碳排放的关系，促进对外贸易的可持续发展，实现经济增长与低碳环保的双赢局面。

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编辑:林军

F7

A

2095-7327(2015)-05-0068-05

赵丽炯(1980-)，女，山西晋中人，中州大学经贸学院讲师，硕士，研究方向:经济管理。

河南省教育厅2014年度人文社会科学研究项目:中原经济区建设背景下河南省产业集群与区域经济发展关系的研究(编号:2014-qn-069)。