广西能源消费、碳排放与经济增长关系的实证研究

阳瑾瑜

（广西大学　商学院，广西　南宁　530004）

随着经济快速增长，能源的需求量不断增加，人类活动对生态环境的影响逐渐扩大。以罗马俱乐部为代表的“增长极限论”和以熊彼得为代表的技术创新学派将人类活动与资源和环境之间关系的争论推向高峰，研究经济增长与资源消费、环境问题之间的关系，对国家和地区经济政策制定具有重大的指导意义。特别是在化石能源匮乏的广西壮族自治区，能源的供需矛盾非常突出，环境问题也亟待解决，同时还要保持经济的快速稳定发展，这类问题的研究可以为经济的可持续性发展提供建议。本文在能源经济理论的基础上，运用向量自回归（Vector Autoregression，VAR）模型，研究广西能源消费、碳排放和经济增长三个变量之间的长期格兰杰因果关系和短期影响。文章还利用实证分析结果对广西能源政策制定提出建议。

一、文献综述

结合能源经济和环境经济等领域的理论，学者们对能源、环境与经济增长之间的关系进行了大量的研究。但是，由于研究的国家或地区的不同，研究的时间阶段不同，以及使用的计量经济分析方法不同，得出的结论存在差异，提出的政策建议也根据实证结果验证的关系给出[1]。这些研究主要集中于三个方面：能源消费和经济增长的关系，经济活动对自然环境的影响，以及资源、环境和经济活动的整合研究。

第一类研究者们关注经济活动与能源消费之间的因果关系。这类研究的结论可以分为四种情况。第一，从经济增长到能源消费的单向因果关系。也就是说这一经济是非能源依赖型经济，节能政策对于经济产出没有显著的影响或者甚至没有负面影响[2]。在对美国、法国和德国的格兰杰因果关系检验均支持这一假设[3－5]。第二，从能源消费到经济增长的单向因果关系。这一类型的经济是能源依赖型经济，能源消费的降低可能对经济增长产生负面影响[2]。菲律宾（1950年至1976年）的能源消费是经济增长的格兰杰原因是较早支持这一假设的研究之一[6]。另外，Stern采用VAR模型研究美国的数据，发现1947年至1990年间存在从能源消费到经济增长的单向因果关系[7]。第三，经济增长与能源消费之间存在双向因果关系。也就是说该经济体是经济增长与能源消费相互依赖型的[2]。在对日本、加拿大和美国的研究中均发现这一双向因果关系[4]。第四，经济增长与能源消费之间不存在因果关系，也就是说，经济增长与能源政策之间没有必然的联系。在学者们对工业化国家的研究中均找到了支持这一假设的依据，例如美国、意大利和英国等[4；6]。

第二类研究主要关注经济活动和碳排放之间的关系。这类研究主要受到1955年提出的环境库兹涅茨曲线假说的影响。库兹涅茨曲线是依据推测和经验提出的，关于经济发展与收入差距变化关系的倒U字形曲线假说，是发展经济学中重要的概念[8]。而美国经济学家Grossman和Krueger则首次实证研究了环境质量与人均收入之间的关系，为之后经济活动与环境问题之间的线性和非线性关系研究奠定了基础[9]。这类研究的研究结论与第一类研究类似，同样是不确定的，或者与特定的国家或地区相关。

第三类研究结合前两类研究，提出一个整合的研究框架，能源消费、碳排放和经济增长三者之间的关系进行梳理。在这个新的研究领域，但研究结果也出现了较大的分歧。在对中国（1981年至2006年，1952年至2012年）的研究中发现，GDP与能源消费、碳排放之间存在双向因果关系[10]，原煤消费对经济增长和碳排放有显著的影响[11]。但是，Wang等的研究结果发现中国（1990年至2012年）碳排放对经济增长和能源消费的影响并不显著，能源消费对碳排放有单向的因果关系，尽管经济增长和能源消费之间存在双向因果关系[12]。

综上所述，对于能源消费－环境影响－经济增长的研究热点，学者们并未达成一致的结论。并且，随着经济形势的变化，这三者之间的关系可能也会动态的产生变化。学者们大多以不同国家和地区的面板数据进行研究，而较少以区域为研究对象进行研究。由于中国各区域经济发展水平和能源消费行为存在巨大的差异[2]，区域的能源消费－环境影响－经济增长也是能源经济研究重要课题。本文以广西区域发展情况作为研究对象，研究其能源消费、碳排放和经济增长之间的因果关系，提出更有意义和针对性的政策建议。

二、实证检验结果与分析

本文选取1995年至2015年广西相关数据进行计量分析。其中，经济增长和能源消费的数据均来自广西区统计年鉴[13]。碳排放量是基于《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和《中国省级温室气体清单编制指南》提供的计算方法和碳排放系数来估算的[14]。

1995－2015年，在GDP增长的同时，广西能源消费总量快速上涨，从1995年的2256．52万吨标准煤增加到2015年的9760．65万吨标准煤，增长超过四倍，年均增长率达到7．75%。与全区GDP增速相比，2002年以前（除2000年以外）能源消费总量增长速度远低于GDP增速。而在2002年～2013年十多年间，GDP增速保持在两位数的高位增长，除2002年之外，能源消费增长率也保持在10%左右的高位，特别是2004年能源消费增长率达到了25．9%，可见这一阶段的经济建设是以巨大的能源消耗密不可分的。而近五年来，广西GDP增速有所下降，能源消费总量增速逐年下降，2015年增幅仅为2．6%，年均增长率为5．77%。

此外，以化石能源为主的能源消费结构决定了广西的二氧化碳排放量呈现逐年上升的趋势。多年来，广西能源消费结构中原煤消费在所有能源品种中占比最高。1995－2015年间，原煤所占能源消费总量年均达到53．1%，这一比例在50%左右上下波动，在2015年降到最低，为46%。2015年，石油和天然气在能源消费总量的占比分别为17．7%和1．1%。广西有着丰富的水资源条件，以水电为主的其他能源也是主要能源消费品种，1995－2015年间平均占到了30．8%。尽管在2003年后煤炭消费量和原油消费量猛增，水电和其他能源消费量比例降至30%以下，但近几年又有所回升，2015年上升到35．2%，这是由于核电和风电消费量的增加，新能源生产和消费在广西有了新的进展。本文以消耗化石能源的平均低位发热量、单位热值含碳量和碳氧化率折算二氧化碳排放量。由于广西能源消费逐年增加，且化石能源消费占较高的比重，因此，折算的二氧化碳排放量也呈现逐年递增的趋势。

在建立模型和检验变量之间的关系之前，首先对三个变量：实际GDP（GDP）、能源消费总量（EC）和二氧化碳排放量（CE）取对数形式，分别为：lnGDP、lnEC和lnCE。三个变量的上升趋势基本一致，有可能存在显著的因果关系。

（一）单位根检验

由ADF检验和P－P检验结果可得，lnGDP、lnEC和lnCE均为二阶差分序列，三个变量之间可能存在长期协整关系。也就是说，经济增长、能源消费和碳排放之间可能存在某种长期稳定的均衡关系。在短期内，因为其他因素的影响，这些变量可能偏离均值，但随着时间的推移，将会回到均衡正态[15]。

（二）建立VAR模型

为了研究经济增长、能源消费和碳排放量三者之间的相互关系，以及各变量对其他变量的长期影响和短期影响，建立以下VAR模型：

其中，p_i是方程的滞后阶数，β_ijk，是回归系数，ε_jt是方程的残差。

（三）VAR模型滞后阶数确定和模型参数估计

根据LogL、LR、FPE、AIC、SC和HQ滞后阶数选择标准，确定模型的滞后阶数为3。根据选择的滞后阶数，可以对VAR模型进行参数估计。三个方程估计的R平方值分别为0.9998、0.9968和0.9928，说明模型的拟合效果较好，可以继续进行协整检验。并且，模型的全部特征根都在单位元内，可以进一步做脉冲函数分析。

（四）VAR模型的协整检验

运用Johanson方法进行变量之间的协整关系检验。在选择第三种协整方程的基础上，得到VAR模型的协整检验结果。结果表明，0个协整向量的迹统计量检验和最大特征值同计量检验的统计量分别为49.6268和36.3218，均在1%的显著水平下拒绝原假设。最多1个协整向量的迹统计量检验和最大特征值同计量检验的统计量分别为13.3050和12.0776，均不能拒绝原假设。即，模型在1%的显著性水平上存在1个协整向量，变量之间存在长期的协整关系，可以进行后续的分析。

（五）格兰杰因果关系检验

针对所建立的VAR模型，本文采用Granger Causality／Block Exogeneity Wald Tests检验，对变量之间的因果关系进行分析。检验结果表明，在10%的显著性水平下，可以拒绝“LnGDP不能格兰杰引起lnEC”这一假设，说明lnGDP是lnEC的格兰杰原因。而其余检验结果P值均大于10%，未能拒绝原假设。因此，只有经济增长对能源消费存在显著的单向影响。

（六）广义脉冲响应函数分析

对前文建立的VAR模型进行广义脉冲响应函数分析，以研究VAR模型的内生变量在一定时期内对新息冲击的反应。本文将反应的时间长度设定为20期。在受到冲击后，所有变量在短期波动后均会趋于平稳，说明模型具有收敛性。

在经济增长受到一个正的标准差新息冲击下，能源消费的表现为正向响应，并在第四期上升到高峰（0.074），说明在经济增长的同时，需要大量的消耗能源，为能源依赖型经济。碳排放量也一直是正响应，说明经济增长的冲击带来的是二氧化碳排放量的增加。在能源消费总量受到一个正的标准差新息冲击下，在前五期内，经济增长响应均聚集在（-0.001，0.001）的区间内，响应不大，说明能源消费总量变化并不会带来经济增长的变化；随后下降为负值并趋于平稳，说明存在一定的负效应。碳排放量在冲击后初始表现为正向的响应，且达到峰值，说明能源消费总量的上升会带来碳排放量的短期快速增长。在第四期快速降低为负值，说明存在碳减排的调控政策，但是政策的效果存在一定时间的延迟。在碳排放量受到一个正的标准差新息冲击下，经济增长在初期没有响应，随后为负值，在第十期下降到最小值（-0.031）后趋于平稳；能源消费在初期也没有响应，在第二期上升到高峰（0.013）后下降，到第八期到达低谷（-0.042），随后小幅上升趋于平稳。说明短期内，经济增长和能源消费对碳排放量的变化响应都不大，但也存在一定的负效应，经济系统为减少环境的影响，会做出一定的政策响应。

三、结论和建议

从上文的实证检验和分析结果来看，广西的能源消费、二氧化碳排放量和经济增长之间存在长期的协整关系。在格兰杰因果关系的检验中发现，广西的经济增长对能源消费存在单向的显著影响，经济增长会带来能源消费量的增加。但是二氧化碳的排放量与另外两个变量之间均不存在格兰杰因果关系。短期来看，广西的经济增长带来的是能源消费总量的增加，是能源驱动型经济增长。同时，随着能源消费总量的增加，还会带来碳排放量的增加。但是能源消费总量增长对经济增长的影响不大，这与长期的因果关系也是一致的。短期的碳排放量增加，会带来经济增长和能源消费的减少。根据研究结论，本文提出以下建议：

第一，持续改善能源结构，大力推进新能源技术的发展。广西经济增长对能源消费有显著的格兰杰因果关系，在发展经济的同时，需要消耗大量的能源，因此，新能源技术的发展是增加能源供给、减少能源对外依赖性和提高能源安全的必要手段。广西属于“缺煤、少油、乏气”的能源资源匮乏地区，煤炭资源量少质差（低热值、高含硫量），却蕴含丰富的水力、生物质能和海洋能源（海上风能、潮汐能）。尽管广西的水电和其他能源消费在能源消费总量中占据约三分之一的比例，但是全区的能源消费总量远远低于国内其他发达省份。在经济持续高速增长的前提下，要满足日益增长的能源需求，需进一步优化能源结构，从自身的资源条件出发，大力发展新能源和可再生能源。

第二，制定合理的可再生能源发展目标和规划，建立减排长效机制。可再生能源发展目标和规划的制定，是实现从化石能源消费向非化石能源消费转变的重要保障和手段，同时可以降低能源消耗过程中产生的环境影响。目前，广西的水电资源开发已近饱和，水能资源优势已不复存在，丰富的生物质能和海洋能源等可再生能源尚未全面开发，未来能源供需形势将更为严峻。特别是水力资源的季节性特征使得丰水期与枯水期能源供需矛盾突出，逐步开发利用风力资源，可以与水力能源形成优势互补关系。风能发展战略的制定和实施可以扩大可再生能源消费的比例，降低对化石能源的依赖，从根本上解决能源消费和环境变化的问题。可再生能源发展目标和规划的制定和实施还需要结合政府、产业组织和研究机构的知识和力量，合理衡量自然资源禀赋，逐步推进资源开发利用。此外，分布式离网发电技术的发展可以解决能源生产与消费的矛盾，减少基础设施建设的投入，保障可再生能源的实际利用率。

第三，积极开展国内外区域能源合作。在国家“一带一路”战略支持下，广西在中国－东盟开放合作格局中具有重要的战略地位，同时具备国际开发和国内合作的战略优势。在国际开发方面，调整外商直接投资框架，制定电价优惠政策，完善电网基础设施建设，可以在吸引国外发电企业进行可再生能源开发的同时，获得技术转移和技术进步。其次，北部湾城市群的发展规划，是国家促进国内区域间合作的战略框架，合作的区域包括广东、广西和海南三省。可以通过统筹区域内能源消费和生产的协调发展，建立稳定、可靠的能源供给保证体系，有效地提高区域能源安全，解决经济发展带来的环境问题，实现区域经济的可持续发展。此外，可以引进大型能源企业构成集群核心，建立产业园区和新能源产业供应链合作平台，形成整合的新能源产业集群，向上下游中小型企业通过知识传递、信息传递和融资的方式，为区域新能源发展提供完整的价值链和供应链服务，从而提升区域新能源发展的核心竞争力。

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