能源消费、碳排放与经济增长的关系研究——以湖北省为例

江 威，曾海鹰

（贵州大学 经济学院，贵州 贵阳 550025）

一、引言

2018 年我国国内生产总值已经达到了90 万亿元人民币，但是碳排放量创造了历史新高，中国碳排放量占世界总量的比重同比增长了2.5%，世界各国纷纷要求我国进行碳减排行动。作为负责任的大国，我国承诺到2020 年我国的单位二氧化碳排放量要下降到2015 年的40%～45%。湖北省总面积18.59 万平方千米，占中国总面积的1.94%，总人口大约6 000 万人，是长江经济带的重要节点。2018 年湖北省的国内生产总值高达3.94 万亿元，GDP 增速为7.8%，GDP 总量全国排第七。虽然湖北省经济在快速发展，但也存在着能源消费不合理、污染严重和碳排放量大的问题，2016 年能源消费就达到了12 584.7 万吨标准煤，碳排放量约8 272.3 万吨。在这一系列发展问题之下，湖北省有必要进行碳减排来促进经济健康发展。本文通过实证分析来研究湖北省能源消费、碳排放与经济增长三者之间的关系，针对得出的结论给予该区域碳减排的政策建议，从而促进湖北省经济持续、高效发展。

二、文献综述

（一）能源消费与经济增长关系研究

就研究方法来说，国内外学者主要运用实证分析法来进行研究。如ARDL 模型（Jalil Abdul，2014）[1]、灰色关联法（黄飞，2001）[2]、VAR 模型（张子荣，2018）[3]、面板数据模型（姚树洁和张帅，2019）[4]等方法来探析能源消费与经济增长之间的关系；就研究地域来说，国内外学者的研究主要集中在国家层面和地区层面。Soytas 与Sari（2003）[5]选取印度尼西亚、阿根廷等五国1950—1992 年的数据，来分析经济增长与能源消费之间的相互影响关系。王仲瑀（2017）[6]以京津冀地区作为研究对象，主要利用LYQ 脱钩模型和Granger 因果关系检验模型检验京津冀地区经济增长与能源消费之间是否存在着因果关系。

（二）碳排放与经济增长关系研究

关于碳排放与经济增长关系的研究，国内外学者做出了许多贡献。Michael Tucker（1995）[7]、Azomahoua（2005）[8]分别运用面板数据模型和多元回归模型对多个国家进行研究，结果表明经济增长与碳排放之间呈现出正相关关系。闫树熙等（2019）[9]对我国能源大省陕西省进行研究，选取1990—2015 年能源消费量数据,运用实证对碳排放和经济增长数量关系进行检验。

（三）能源消费、碳排放与经济增长关系研究

随着经济发展所带来的环境问题日益突出，关于能源消费、碳排放与经济增长之间的关系研究也逐渐成熟。周敏（2018）[10]通过实证来研究我国能源消费、碳排放与经济增长三者之间的动态关系，结果表明三者之间存在着长期均衡关系且能源消费对经济增长的影响要大于碳排放。Lean和Smyth（2010）[11]选取东盟五国1980—2006 年的相关数据，采用误差修正模型分析后得出能源、碳排放与经济增长存在着单向影响关系。阳瑾瑜（2017）[12]采用向量自回归模型分析广西省经济增长、能源消费和碳排放之间的关系，结果表明碳排放量与能源消费和经济增长产生了长期因果关系，但是并不显著。

通过以上对国内外相关文献梳理发现:国内外相关研究起步较早、理论分析成熟、模型构建方法多，但是对三者之间动态关系研究却相对较少。基于此，本文将以湖北省作为研究对象来探析能源消费、碳排放与经济增长的相关联系，并对其两两之间到三者间的动态变化做出全面系统的实证分析。

三、湖北省能源消费、碳排放和经济增长的现状分析

（一）湖北省能源消费的现状分析

1.湖北省能源消费总量分析。1992—2016 年湖北省能源消费量从总体上来说是呈上升趋势的，在2012 年之后出现了下降的趋势。从能源消费量的变化的角度来看，其消费量从1992 年的3 657.004 7 万吨标准煤逐渐上升到2016 年的12 584.748 3 万吨标准煤，25 年间能源消费量增长了2.441 3 倍，这些数据说明了湖北省对能源消费量是非常大的且逐年都在提高。而能源消费总量增长率总体变化波动较大，其中2010—2013年波动最大，增长率从2010 年的最大值17.5%降到2013 年的最低值-15%，在这之后又开始缓慢上升。

2.湖北省能源消费强度分析。湖北省能源消强度从1992 年开始一直呈现出下降趋势，具体来说，1992 年能源消费强度为3.36 吨标准煤/ 万元，到2016 年下降到了0.39 吨标准煤/ 万元，年均下降了3.5%。已有研究表明能源消费强度越小，能源经济效率就越高，通过湖北省能源消费强度相关数据分析，我们可以看出湖北省能源经济效率是不断提高的。

（二）湖北省碳排放现状分析

从1992—2012 年湖北省二氧化碳排放量一直处于上升的趋势，1992 年只有2 357.374 5 万吨标准煤，而2012 年增长到了最大值，排放了将近10 000 万吨，此后便不断下降到2016 年的8 272.300 8 万吨。在1992—2016 年的25 年间，湖北省碳排放量增加了2.509 1 倍，年均增长率将近10.036 5%。而碳排放的增长速度随时间变化，其波动幅度较大，与能源消费的走势大致相同。受宏观经济波动及节能减排等政策影响，碳排放量在2013 年出现下降情形，随后基本保持不变。

（三）湖北省经济增长现状分析

改革开放以来，我国经济快速发展，经济总量在世界上的排名不断上升，经济实力不断增强，成为世界上第二大经济体。在此背景之下，湖北省凭借其拥有的独特地理位置、资源优势快速地发展经济，使得经济总量得到了稳定高速的增长。1992 年湖北省的GDP 总值是1 088.39 亿元，到了2016 年全省GDP 达到32 297.9 亿元，25 年间湖北省的GDP 总值增长了近28.674 9 倍。

图1 湖北省碳排放总量与增长率

四、湖北省能源消费、碳排放与经济增长关系的实证研究

（一）脱钩分析

1.脱钩模型

由于总体能源效率的高低基本取决于工业领域能源利用率水平，而湖北省是工业发展大省，其耗能在整体能源消费中比重较大，所以本文通过构建Tapio 脱钩模型时选择了工业总产值作为中间变量。公式为：E==减排脱钩弹性×节能脱钩弹性×产业发展脱钩弹性。公式中的EC、GIO、GDP 分别表示能源消费量、工业总产值、国内生产总值。减排脱钩指标、节能脱钩指标和产业发展脱钩指标分别用来表示碳排放量与能源消费量之间的弹性、能源消费量与工业总产值GIO 之间的弹性以及工业总产值与GDP 之间的弹性。

2.脱钩分析

首先观察湖北省1992—2016 年的减排弹性指标，发现碳排放与能源消费之间大多数年份表现出弱脱钩状态，表明能源消费的速率大于碳排放的速率，说明湖北省的能源利用率整体比较好；1998 年、2000 年、2008 年、2013 年、2015 年和2016 年表现出衰退性脱钩，表明湖北省碳排放量和能源消费量均减少，这可能与国家和当地的节能政策有关。接着由工业节能弹性指标可得，发现能源消费与工业总产值之间大多数年份表现出弱脱钩状态，表明能源消费的速率小于工业经济增长的速率，说明湖北省的能源利用率整体比较好；1998、2000 年、2004 年、2013 年、2015 年和2016年表现出强脱钩状态，表明能源消费减少，工业生产总值却增加，表明政府在节能方面出台了相应政策。然后由工业发展弹性指标可以看出大多数年份工业总产值与实际GDP 之间的工业发展弹性之间都表现出扩展性负脱钩，这表明这些年湖北省的工业对经济增长有促进作用，但是促进作用较小。在2015 年、2016 年两者之间表现出增长连接，表明工业对经济有促进作用，促进作用一般。最后由脱钩弹性指标分析可看出：长期以来湖北省碳排放的增长率要低于经济增长速度，这是由于大多数年份碳排放与经济增长的脱钩弹性都表现为弱脱钩状态，但是2013 年、2015 年、2016 年却为强脱钩，碳排放增长率变为负值，这得益于国家出台相关节能减排政策，很大程度上降低了碳排放量，促进了经济高质量发展。

表1 湖北省碳排放与GDP 之间脱钩指标值及其对应状态

（二）能源消费、碳排放与经济增长之间的互动关系

1.变量的选取和数据处理。能源消费、碳排放和经济增长分别用能源消费总量、碳排放量和国内生产总值三个指标来衡量，三者分别记为EC、CC 和GDP。本文对GDP 进行了平减，得到了不变价GDP，也记为GDP，可以忽略价格变动对GDP 的影响。分别对三个变量取自然对数，得到LNEC、LNCC 和LNGGDP，能消除异方差的影响。

2.单位根检验。为了避免出现“伪回归”，需要对原始数据进行平稳性检验。首先通过ADF 单位根检验法对LNPGDP、LNEC、LNCC 这三个原始时间序列做平稳性检验，结果发现LNPGDP、LNEC和LNCC 的原始序列是非平稳的。然后将LNPGDP、LNEC 和LNCC 进行一阶差分后，检验结果表明在5%显著水平下拒绝“存在单位根”的原假设，即一阶差分后的LNPGDP、LNEC 和LNCC 都是平稳的，因此能够进一步对这三个变量进行协整检验。

3.协整检验。本文使用Johansen 协整检验，在Johansen 协整检验之前，先要确定其滞后阶数。根据AIC 最小准则，通过LogL、LR、FPE、AIC、SC 和HQ 的检测结果，最终选择了滞后一阶。对于迹检验结果中，在5%的显著水平下拒绝“没有一个协整关系”的原假设（p 值为0.022 3），即三者之间存在协整关系。对原假设“至多有一个协整关系”的，在5%的显著性水平其p 值为0.315 7，接受“至多有一个协整关系”的原假设，即三者存在一个协整关系。综合两个假设的结论可以得出LNPGDP、LNEC 和LNCC 存在一个协整关系。然后通过最大特征值检验结果可知LNPGDP、LNEC 和LNCC 之间也存在一个协整关系。因此，LNPGDP、LNEC 和LNCC 之间存在一个协整关系。

4.格兰杰因果检验。格兰杰因果检验结果表明，在1%的显著性水平下拒绝“LNEC 不是LNGDP的格兰杰原因”原假设，其P 值为0.000 2，即LNEC与LNPGDP 存在着单向的格兰杰因果关系；而在10%的显著水平下接受“LNGDP 不是LNEC 的格兰杰原因”的原假设，其P 值为0.952 4，即LNPGDP与LNEC 之间不存在因果关系。同理可得，在1%的显著性平下，LNPGDP 是LNCC 的单向格兰杰原因。同时在5%的显著性水平下，LNEC 与LNCC存在双向的因果关系。

五、结论与政策建议

（一）结论

根据1992—2016 年湖北省的数据，对碳排放量、能源消费和经济增长三者进行了描述性统计分析、脱钩分析和格兰杰因果检验。通过实证分析可以得到以下三点结论：第一，湖北省能源消费、碳排放除近两年有所下降之外，总体趋势均是上升的，而经济增长量一直呈现出增长的状态。第二，通过构Tapio 脱钩模型，根据总的脱钩指数发现，湖北省碳排放与经济增长整体上表现为弱脱钩，这说明了经济增长的同时带来了二氧化碳排放量的增加。第三，通过研究能源消费、碳排放和经济增长三变量之间的关系，得出LNGDP、LNEC 和LNCC 序列满足一阶单整且存在协整关系，能源消费会单方向促使经济增长，经济增长会单向促使碳排放量的增加，但是能源消费与碳排放之间存在着双向的促进关系。

（二）政策建议

1.调整能源的消费结构。湖北省能源消费结构不合理主要体现在煤炭和石油等高碳排放能源在能源消费总量中所占的比重过高，而天然气、太阳能、风能、水能等清洁能源所占比重过低。因此，湖北省应不断地调整能源消费结构，向低排放、低污染、高效能的绿色能源转变。

2.提高能源的利用效率。一方面，整顿依靠粗放型增长方式来获得发展的企业，减少甚至淘汰耗能高、排放高但是收益低的相关行业，用行政压力促使其向集约型产业转型，提高能源的使用效率；另一方面，依靠技术进步，提高企业创新能力，升级改造落后的技术与装备，从而达到降低碳排放量的目的。

3.树立节能减排的意识。企业节能减排意识需要法律和道德的约束，国家应该制定相关法律来约束污染环境的非法行为，同时，也可以通过电视、网络、媒体、宣讲会等方式来宣传节能减排的重要性，让节能减排观念深入人心，让企业和群众自觉地树立起节能减排的意识，在生产生活中减少二氧化碳的排放，共同营造绿色低碳的生活环境。