京津冀能源消费、经济增长与碳排放关系研究

程海森+++马婧+++樊昕晔

摘要：文章以27种能源终端消费量数据为基础，对1997年-2015年京津冀能源消费碳排放量进行核算，然后采用脱钩理论两两探讨能源消费、经济增长、碳排放之间的关系，最后建立系统模型定量分析三者之间的关系，以期得到科学、客观的研究结果，为京津冀同时实现节能减排与经济增长提供有益参考。

关键词：碳排放核算；脱钩；经济增长；能源消费

快速的经济增长加大了能源消费的压力，大量的能源消费带来严重的环境问题。京津冀地区作为区域整体协同发展改革引领区与生态修复环境改善示范区，同时实现节能减排与经济增长的两项目标无疑是一项严峻的考验，为此，京津冀地区必须长期关注能源消费、经济增长与碳排放，深入辨析三者之间的定量关系，贯彻落实科学发展观，走可持续发展道路。

一、 文献回顾

很多专家从不同角度对能源消费、经济增长和碳排放进行过研究。王仲瑀（2017）根据IPCC提供的碳排放计算公式，对一次能源消费量数据的二氧化碳排放进行核算。彭佳雯等（2011）对中国经济增长与能源碳排放从全国和地区等层面进行脱钩分析。武红等（2011）通过脱钩分析，得出脱钩程度受宏观经济趋势、产业结构、能源消费结构、经济发展模式和技术进步等因素的影响而变动的结论。孙瑜（2012）利用面板数据的分析方法，对长三角地区的能源消费、碳排放和经济增长之间的两两关系以及三者关系，通过建立误差修正模型和向量自回归模型进行实证研究。

这些研究成果对于京津冀区域内能源消费、经济增长与碳排放问题的研究奠定了良好的基础，为此，本文拟从碳排放量核算开始，首先对1997年～2015年京津冀三地的能源消费碳排放量进行核算，然后采用脱钩理论探讨能源消费、经济增长、碳排放两两之间的关系，最后建立系统模型定量分析三者之间的关系，以期得到科学、客观的研究结果，为京津冀同时实现节能减排与经济增长提供有价值的参考。

二、 碳排放量核算

本文参考《能源消耗引起的温室气体排放计算工具指南》、《省级温室气体清单编制指南》和《IPCC指南》中二氧化碳排放因子的测算方法，查找1997年～2015年《中国能源统计年鉴》中的北京市、天津市和河北省三地的能源平衡统计表（实物量），以《中国能源统计年鉴》中列明的能源种类，选取原煤、洗精煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、其他煤气、煤矸石、其他焦化产品、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、石脑油、润滑油、石蜡、溶剂油、石油沥青、石油焦、液化石油气、炼厂干气、其他石油制品、天然气和液化天然气共计27种能源的终端能源消费量数据，估算京津冀地区的能源消费碳排放量。

具体计算公式为：

C=Ei×Ci

式中，C表示能源消费碳排放量（万吨），Ei表示第i种能源的消费量（万吨燃料或亿立方米燃气），Ci表示第i种能源的碳排放系数（万吨/吨燃料或万吨/吨燃气）。

在实际能源消费过程中，碳元素并不能完全转化为二氧化碳释放出去，但未氧化比例相对较少，因此，为简化计算，本文假设燃料均100%被氧化。

碳排放系数的计算公式为：

Ci，mass=Ci×10-6×HVi

式中，Ci，mass表示第i种能源的碳排放系数，Ci表示第i种能源基于热值的碳含量值，HVi表示第i种能源的低位发热量，10-6表示克和吨的转换因子。

计算结果如图1所示，可以看出，1997年～2015年京津冀整体能源消费碳排放量呈现增长态势，能源消费碳排放量由1997年的6 792.94万吨增加到2015年的22 707.88万吨，年均增长率为6.56%，1997年～2003年增长幅度较小，从2004年开始，增加趋势明显，其中2006年增长率达到22.54%。北京市在19年间变化平稳，从2012年呈现略下降的趋势，这与北京的产业结构密不可分。天津市2011年的增长率23.43%最大，年平均增長率为5.87%，天津市从2010年能源消费碳排放量大于北京市，在此之前均小于北京市。河北省变化趋势与京津冀地区整体相似，年均增长率为8.08%，而且河北省的能源消费碳排放量远远高于北京市和天津市的总和。

三、 脱钩分析

Tapio脱钩主要有三个变量：GDP、运输量和碳排放量，GDP与运输量之间的脱钩弹性指标被称为发展弹性指标，GDP与碳排放之间的脱钩弹性指标被称为排放弹性指标，两者的乘积则是GDP与碳排放之间的弹性指标。公式为：e（CO2，GDP）=（%？驻V/%？驻GDP）×（%？驻C/%？驻V），其中%V代表交通运输量的变化率，e（CO2，GDP）表示经济增长与碳排放量的脱钩弹性。Tapio脱钩指数将脱钩状态详细划分为扩张负脱钩、强负脱钩、弱负脱钩、弱脱钩、强脱钩、衰退脱钩、增长连结、衰退连结八个类型，如表1所示。

本文基于Tapio脱钩理论，对京津冀地区1997年～2015年的经济增长、能源消费与碳排放进行脱钩分析，提出三个脱钩弹性指数，分别为碳排放与能源消费之间的减排弹性指数ce，能源消费与经济增长之间的节能弹性指数eg，碳排放与经济增长之间的弹性指数cg，其计算公式如下：

通过计算，京津冀地区1997年～2015年脱钩弹性指数及脱钩类型，如表2。

从减排弹性来看，1997年～2015年京津冀地区碳排放与能源消费共有5种脱钩状态，分别是1997年的强脱钩状态，表明能源消费增长的同时碳排放量减少，能源消费和碳排放之间达到最佳的状态；1998年、2000年～2001年、2005年、2008年、2010年和2013年是弱脱钩状态，能源消费量与碳排放量均增长，但能源消费量的增长速度略大于碳排放量的增长速度；1999年、2009年、2011年和2015年呈现扩张负脱钩状态，能源消费量增长率小于碳排放量增长率；2003年～2004年、2006年～2007年是增长连结状态，说明能源消费量和碳排放量的增长率变化一致；而2002年是强负脱钩状态，即能源消费量减少，碳排放量增加，京津冀地区能源利用效率低，减排工作存在很大问题。endprint

从碳排放与经济增长弹性来看，1997年处于强脱钩状态，经济增长的同时碳排放量下降，是一种最有利的状态；2006年和2014年是增长连结状态，经济增长率与碳排放量增长率变化一致；其余年份均呈现弱脱钩状态，GDP和碳排放量同时增加，但GDP增长率略大于碳排放量增长率，表明生产技术有待进一步完善和发展。

从节能弹性来看，2001年和2006年为增长连结状态；2002年和2014年为强脱钩状态，是低耗能高产出的优势情形，生产技术的发展，以及关闭高耗能企业的措施得到显著成效；其余年份则是弱脱钩状态，2015年脱钩弹性值是0.009 7，反映了能源利用效率有所改善。

四、 定量分析

本部分采用向量自回归模型对京津冀地区经济增长、能源消费与碳排放三者关系进行系统性定量分析。

1. 单位根检验。用ADF检验对数据进行平稳性检验，在5%显著性水平下，lnGDP、lnE、lnC三个变量的二阶差分形式，即DDlnGDP、DDlnE、DDlnC的检验值均小于临界值，所以接受原假设，即不存在单位根，为平稳序列。因此，京津冀地区lnGDP、lnE、lnC为二阶单整序列。

2. 格兰杰因果关系检验。格兰杰因果关系检验可以用来检验某一个变量的所有滞后项是否对其他一个或几个变量的当期值有影响。从检验结果可以看出，在10%的显著性水平下，能源消费量与碳排放量不存在因果关系；经济增长与碳排放量之间存在着单向因果关系；碳排放与能源消费之间存在者单向因果关系，能源消费量的增加会引起碳排放的增加；能源消费是经济增长的Granger原因，说明能源消费的增加只能单向的对经济增长产生影响。

3. 向量自回归模型滞后阶数确定。向量自回归模型是一种非结构化模型，表3中给出了0到3阶向量自回归模型中LR、FPE、AIC、SC、HQ的值，依据相应准则可以判定建立VAR（1）模型是比较合理的。

4. 拟合结果。使用1997年～2015年京津冀经济增长、能源消费与碳排放的相关数据，拟合得到向量自回归模型为：

该模型三个方程的R2分别为0.998 257、0.983 964和0.991 769，F统计量分别为2 673.285、286.336 8和562.317 6，模型估计系数的t统计量在10%的显著性水平下大部分显著，模型拟合效果良好。

可以看出，京津冀地区经济增长与其前一期经济总量关系最为密切，与能源消费和碳排放呈正相关，且相关性较大。能源消费与其前一期能源消费相关性最大，即能源消费受产业结构影响深远，与经济增长和碳排放均呈正相关，说明京津冀地区经济增长确实以能源消耗为主要推动力。碳排放与其前一期碳排放相关性最大，说明减排技术并未有突破性提升，而与经济增长呈正相关，与能源消费呈负相关，这说明京津冀地区产业结构发生调整，节能措施实现了应有功效。

5. 脉冲响应和方差分解分析。为了进一步研究经济增长、能源消费与碳排放之间的动态关系，利用脉冲响应函数来考察他们之间相互冲击的动态相应路径。结果发现：

（1）当对京津冀地区的能源消费一个本期的新信息冲击后，GDP表现正向逐步增加趋势，且第十期達到最大值。方差分解结果说明能源消费对经济增长的贡献始终是正向的，这种贡献一直是缓慢上升的，在第十期达到最大。

当对能源消费一个本期新信息冲击后，碳排放呈现正向增加，在第七期达到最大。从方差分解的结果看，变化趋势基本同GDP一致，能源消费对碳排放的贡献是一个上升的过程。

（2）当对京津冀地区GDP一个本期新信息冲击后，能源消费的变化不明显，从第五期开始呈现逐渐下降的趋势。从方差分解的结果看，经济增长对能源消费的贡献从第一期开始逐渐下降，但总体贡献始终保持正向。

当对GDP一个本期新信息冲击后，碳排放的先是缓慢增加，第六期达到峰值，第七期有所下降，随后保持不变，且一直为正向影响。从方差分解图来看，经济增长对能源消费的贡献第一期到第三期逐渐增大，第三期达到最大值后，开始缓慢下降，但始终是正向影响。

五、 结论

京津冀地区是中国北方经济的重要核心区域，经济发展总量较大，但人均地区生产总值较低，尤以河北最为突出，经济发展的整体水平有待进一步提高。京津冀能源消费结构是以煤炭为主的典型区域，河北能源消费量约占京津冀地区整体的70%，能源消费强度明显高于北京和天津同期水平。在1997年～2015年间，京津冀地区省域碳排放量存在很大差异，河北占比最大，减排工作的有效实施迫在眉睫。

京津冀地区的减排脱钩状态并不固定，总体上碳排放量的增长率大于能源消费的增长率，结果不理想。节能脱钩弹性以弱脱钩为主，说明能源消费量和经济增长都处于增加的状态，但是能源消费的增长小于经济增长，与最佳状态具有一定的发展空间。

格兰杰因果检验可以发现京津冀地区能源消费量的增加会引起碳排放量的增加，又能对经济的发展产生影响。通过建立向量自回归模型可以看出，京津冀地区经济增长、能源消费、碳排放分别与其前一期相关性最大，经济增长确实以能源消耗为主要推动力，能源消费受产业结构影响深远，随着节能措施的实施，京津冀地区产业结构已经发生调整，但是减排技术并未有突破性提升，碳排放对经济增长和能源消费的依存性依然较大。

参考文献：

[1] 王仲瑀.京津冀地区能源消费、碳排放与经济增长关系实证研究[J].工业技术经济，2017，（1）：82-92.

[2] 许永兵，翟佳羽.河北省能源消费、经济增长与碳排放关系研究[J].经济与管理，2016，（5）：30-37.

[3] 姚君.我国能源消费、二氧化碳排放与经济增长关系研究[J].生态经济，2015，（5）：53-56.

[4] 徐如浓，吴玉鸣.长三角城市群碳排放、能源消费与经济增长的互动关系——基于面板联立方程模型的实证[J].生态经济，2016，（12）：32-38.

基金项目：国家社科基金重大项目（项目号：11&ZD157）。

作者简介：程海森（1983-），男，汉族，山西省应县人，中国人民大学经济学博士，中国光大集团战略计划部、中国社科院金融研究所博士后研究员，研究方向为经济统计、产业经济；马婧（1994-），女，汉族，河北省唐山市人，兰州财经大学工商管理学院硕士生，研究方向为经济统计、竞争力评价、产业经济；樊昕晔（1994-），男，蒙古族，内蒙古自治区呼和浩特市人，西南财经大学统计学院本科生，研究方向为经济统计。

收稿日期：2017-09-11。endprint