山东省化石能源消费碳排放与经济增长关系研究

苏瑛

摘要：基于山东省1980-2015年时间序列数据，通过协整分析、格兰杰因果关系检验和脉冲响应分析，研究了山东省化石能源消费碳排放与经济增长之间的关系。结果表明，山东省碳排放与经济增长之间存在长期协整关系，且伴随着经济增长，碳排放量会有不断上升的趋势；通过格兰杰因果关系检验发现经济增长到碳排放的单向因果关系，说明山东省实施节能减排政策是推动经济长期稳定增长的重要举措。

关键词：碳排放量；经济增长；协整分析；格兰杰因果关系检验；脉冲响应分析

中图分类号：F2文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.33.016

0引言

正如 Fare（2001）指出，世界上沒有不冒烟的工厂，没有排放，收入的增加是不可能的，排放是重要的生产投入过程。山东省是化石能源消费大省，能源对山东省经济增长与社会发展具有重要的制约作用，而根据IPCC第四次评估报告，碳排放增加的主要来源便是化石能源燃烧。化石能源是指由古动物、植物遗体变化形成的能源，主要有煤、石油、天然气等。目前，山东省在工业化和城市化进程中面临的环境问题日益显著，人们开始反思目前的经济发展方式，对于现阶段山东省经济增长与碳排放之间的作用机制，经济增长是否会加剧环境的污染，实施节能减排政策是否会降低经济发展效率等，都是值得探究的实际问题。

1碳排放与经济增长关系研究综述

关于碳排放与经济增长之间的关系研究可以分为两类：（1） 对碳排放的库茨涅茨曲线进行检验： Selden 和 Song通过研究发现碳排放与经济增长之间存在倒U型 的CKC曲线关系；Galeottia 和 Lanza 研究了经济增长、技术进步与环境污染三者之间的关系，发现碳排放与经济增长之间的CKC曲线，并且根据曲线的特征提出了经济的最优增长路径；张修、王广凤对河北省1981-2012年数据对碳排放与经济增长进行了研究，认为河北省碳排放与经济增长之间呈现倒“U”型CKC曲线的关系；（2） 研究二氧化碳排放与经济增长之间的因果关系： Dinda认为之前绝大多数文献忽略了环境污染与经济增长之间的双向作用机制，Dinda 和 Coondoo 通过对88个国家1960-1990年 88 的面板协整分析，得出了一些国家的人均碳排放量与人均收入之间存在双向格兰杰因果关系的结论；王忠禹利用LYQ脱钩模型对京津冀地区1995-2014年碳排放与经济增长关系进行了研究，得出京津冀地区碳排放与经济增长以弱脱钩状态为主，原因在于能源利用率不断提高；郑义、秦炳涛基于中国1970-2010年数据，对中国碳排放与经济增长关系进行了格兰杰因果检验，认为碳排放与经济增长之间存在双向格兰杰因果关系，短期内实现有效节能减排，要以降低经济发展速度为代价。

本文基于协整理论思想，选取山东省1980-2015年时间序列数据，通过建立计量经济学模型来研究山东省碳排放与经济增长关系，为山东省经济节能减排提出合理化建议。

2变量选取

2.1碳排放计算

由于目前山东省没有碳排放量的直接检测数据，因此大部分的测算研究都是以能源消费量为基础进行测算得来。本文选用ORNL提出的方法对碳排放量进行测算，计算碳排放量公式：

CE=∑ni=1C=Ci*Ei

其中：CE为碳排放总量，Ci为各类能源的消费量，i = 1，2，3，分别表示煤炭、石油和天然气，Ei为我国各类化石能源的碳排放系数，取值采用国家发展和改革委员会能源研究所、美国能源部、中国工程院等多个机构所测的平均值。

2.2数据来源

本文数据来源于2016年山东省统计年鉴，碳排放量根据历年统计年鉴能源平衡表中各类能源消费量与消费比重结合公式计算，单位万吨；对于地区生产总值的测算，全部换算为以1978年为基期价格水平的计算值，以剔除通货膨胀的影响。以上计算出的碳排放总量和地区生产总值两变量分别用 CE 和GDP表示，为降低数据波动性，将 CE 和GDP取对数，记为 lnCE 和 lnGDP。

2.3研究路径

主要研究碳排放量与GDP 之间的关系。利用 ADF 的单位根检验确定lnCE和lnGDP数据平稳性，平稳后进行协整分析与残差分析，检验二者之间的长期均衡关系，通过建立脉冲响应函数与格兰杰因果关系检验，准确把握二者之间作用力方向，为下一步经济发展与环境保护提供参考依据。

3计量结果分析

3.1数据稳定性检验

利用ADF单位根检验，分别对lnCE与lnGDP变量的原序列和一阶差分序列做单位根检验，根据AIC与SC最小原则确定滞后阶数，检验结果如表1，变量数据原序列的ADF检验t统计值明显大于显著性为10%的临界值，原序列非平稳，对原序列一阶差分平稳性检验，发现在1%显著性水平上为平稳序列，说明变量为一阶单整的，进而可以检验变量之间是否存在长期协整关系。

3.2协整检验与残差分析

数据平稳性检验通过后，采用E-G两步法对lnCE与lnGDP进行协整分析，得到碳排放量与经济增长关系式：

InCE=0.552660InGDP+4.372822

分析模型回归结果，R2=0.9795，说明变量之间具有很强的解释作用。协整方程表明，GDP每上升1%，导致化石能源消费碳排放量上升0.5526%，弹性相对较大，山东省经济增长伴随着较高的碳排放量。进一步对协整结果的残差序列进行单位根检验，若残差序列平稳，说明二者之间存在协整关系。根据表2可知，残差序列在5%置信水平上为平稳序列，即山东省碳排放量与经济增长之间存在长期均衡关系。

3.3格兰杰因果关系检验

通过协整分析得出碳排放量与经济增长之间具有长期稳定关系，但是变量协整并不表示变量之间存在因果关系，因此用格兰杰因果关系检验确定二者之间的因果关系，检验结果如表3所示。格兰杰因果关系检验表明山东省经济增长是碳排放量的格兰杰原因，但是碳排放量不是经济增长的格兰杰原因。endprint

3.4广义脉冲响应分析

文章最后通过建立变量一阶差分的广义脉冲函数，对变量之间变化规律和影响进行分析，得到以下结果：第一列图为碳排放量一阶差分单位脉冲引起对自身以及对GDP一阶差分反应图，变量自身脉冲响应呈现不断下降趋势，第8期回归平稳0值；其对lnGDP的脉冲响应也呈现不断下降规律，说明碳排放量对GDP的影响会随着时间变化不断下降。第二列图为GDP一阶差分单位脉冲引起的对自身和碳排放量一阶差分反应图。对人均碳排放量一阶差分第一期响应值为0，但第二期后，其影响值呈上升趋势，到第6期回归平稳，说明短期内山东省经济增长过程中会伴随着碳排放量的增加。

4结论与建议

山东省碳排放量与GDP时间序列数据均为一阶单整，变量之间存在长期的协整关系，GDP变动1%会导致碳排放量变动0.5526%。通过格兰杰因果关系检验，发现山东省经济增长与碳排放之间存在单向因果关系，表现为山东省经济的快速增长，导致碳排放量的持續上升，但是碳排放量的增加并未导致经济的快速增长。脉冲响应分析表明随着经济增长，山东省碳排放量呈现出逐渐上升趋势，因此山东省应实施节能减排和政策，保证经济健康发展。面对日益严峻的环境，应做好以下两点：

（1）调整产业结构，转变经济增长方式。山东省是制造业大省，对能源依赖程度高，通过不断调整三次产业结构，大力发展第三产业，改变产业格局，引进低能耗、低污染新工艺，对于减少碳排放量具有积极意义。

（2）减少传统能源的使用，调整能源消费结构。传统能源的使用是碳排放的主要来源，山东省能源消费主要以传统能源为主，现阶段环境污染形势日益严峻，随着新能源不断被发现，地热能、风能、潮汐能等都可以逐渐替代传统能源。

参考文献

[1]SELDEN T，SONG D. Environmental quality and development： is there a Kuznets curve for air pollution emission？[J]Journal of Environment Economics and Management，1994，27（2）：147162.

[2]Galeotti M，Lanza A. Desperately Seeking Environmental Kuznets [J].Environment Modelling &Software，2005，20（11）13791388.

[3]Dinda S.，Coondoo D.Income and Emissions： A Panel Based Cointegration Analysis [J].Ecological Economics，2006，57：167181.

[4]张修，王广凤.河北省碳排放、能源消费与经济增长的实证研究——基于VAR模型[J].产业与科技论坛，2017，16：8990.

[5]王忠禹.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，2017，269：8292.

[6]郑义，秦炳涛.能源消费、碳排放与经济增长的关系研究——基于中国（1970-2010年）ARDL模型的实证分析[J].科研管理，2016，8：130138.endprint