双碳背景下陕西能源消耗与经济增长脱钩关系研究——基于Tapio 脱钩模型

张宝凤

（延安大学经济与管理学院， 陕西 延安 716099）

0 引言

能源消耗量不断上升已经成为全球性的问题，不仅影响产业结构，而且对经济的发展产生着制约作用，节能减排逐渐成为大多数国家的共识。作为我国的能源生产与消费大省，陕西省主要依靠资源要素禀赋的经济发展方式，并没有得到根本性的改变。随着经济社会的不断发展，陕西省的能源消费量和碳排放量都在不断增加，想要如期实现双碳目标，面临着极大的压力。本文通过探讨陕西省能源消费与产业结构、经济增长之间的关系，为陕西省的经济发展制定科学有效的政策，实现陕西省能源产业安全、健康、持续发展的战略目标。

根据统计年鉴可知，2021 年，陕西省的省内GDP仅占当年国内GDP 的2.6%左右，省内人均生产总值更是低于当年的全国平均水平。通常情况下，能源消耗与经济增长之间总是直接挂钩的，地区高质量发展的目标之一就是实现二者的脱钩。随着双碳目标的提出，脱钩问题成为学者们争相研究的热点问题。陕西省作为能源大省，肩负着低碳试点重要省份的责任，能源消耗与经济增长的脱钩关系对其长远发展有着极其重要的现实意义。

1 相关理论

1.1 脱钩

“脱钩”（decoupling）这一概念是经济合作与发展组织（OECD）在2002 年提出的，主要用来模拟、描述和证实经济增长与环境质量降低之间的关联程度。“脱钩状态”意味着在经济社会发展过程中，物质财富的增加伴随着资源损耗的减少[1-2]。因此，建立了两个指标体系：相对脱钩（relative）与绝对脱钩（absolute）。相对脱钩即弱脱钩，指在发展过程中，资源消耗或者环境恶化的速度比经济增长的速度小。绝对脱钩即强脱钩，指的是在实现经济发展的同时，能源消费量在减少、环境质量有所改善，此时经济发展状态是绝对低碳的，如图1 所示。

图1 资源消耗与经济增长的脱钩类别

2005 年，Tapio 在脱钩状态判定过程中引入了脱钩弹性的概念，由于Tapio 脱钩模型的稳定性和准确性都较高，故此方法得到较为广泛的应用。Tapio 脱钩模型同时考虑到了两类指标，即总量变化和相对量变化。Tapio 脱钩模型对于脱钩类型的划分更为详细，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、扩张连结和衰退连结八种状态，具体如表1 所示。

表1 Tapio 脱钩状态比照图

在参考现有脱钩研究的基础之上，对比OECD 模型与Tapio 脱钩模型的优缺点，考虑数据的易得性，本文将利用Tapio 脱钩模型研究陕西省能源消耗与经济增长的脱钩状态。能源消耗脱钩弹性指数（ID）等于能源消耗增长率除以经济增长率，其计算公式如下：

式中：ΔE为t年相对于基年的能源消耗总量变化率，%；ΔPGD为t年相对于基年的GDP 总量变化率，%。

1.2 情景分析法

情景分析法是在假定一种现象或者趋势将会持续到未来的前提下，对预测对象可能出现的情况或产生的后果做出预测的方法。作为一种对未来发展趋势的预测手段，该方法于20 世纪70 年代首次被正式提出，克服了单一情景分析的缺陷，解决了不确定因素对决策产生的影响问题，对政策制定者而言操作性更高。因此，被众多学者广泛应用于能源消费与CO2排放领域[3-4]。

本文综合考虑政策、环境等不可量化的因素对陕西省双碳目标实现的影响，分析并预测经济社会与能源消费的发展趋势。将脱钩理论与IPAT 模型相结合，设计了未来陕西省发展的9 个情景，以求为经济的可持续发展、能源的高效利用和双碳目标的顺利实现提供合理的建议。

2 陕西省能源消耗与经济增长概况

2.1 陕西省能源消耗概况及影响因素分析

分析陕西省能源消耗现状可从两个方面着手：能源消耗总量、能源消耗总量的结构与强度。其中，能源消耗总量还包括人均能源消耗总量。能源消耗总量的结构用能源消耗的具体构成来表示，能源消耗强度则用单位GDP 能耗来表示（相关能源数据来自于《陕西能源统计年鉴》）。

2.1.1 能源消耗的总量

由图2 可知，陕西省2005—2020 年能源消耗总量和人均能源消耗量总体上是不断增加的，二者的变动趋势大致同步。2005—2012 年增长率较高，在2013年，出现了负增长，2014—2020 年，增速明显放缓。

图2 陕西省2005—2020 年能源消耗总量及人均能源消耗量

2.1.2 能源消耗的结构与强度

在选取指标数据分析陕西省的能源结构时，在充分考虑数据易得性、准确性与完整性的基础上，选取煤炭、石油、天然气和水电这四个指标数据来分析陕西省的能源结构。如图3 所示，在陕西省能源消耗构成的指标中，煤炭所占的消耗比重最大，2005—2020年间，煤炭消耗量所占的比重几乎没有变化，一直高于70%，其次是石油和天然气。石油消耗率总体上呈现下降趋势，占能源消耗总量的比例总体上减少了10.99%，2016 年首次低于10%。天然气燃烧时产生的CO2少于其他化石燃料，造成的温室效应水平较低，消耗比率逐年上升，在2015 年首次实现了10%以上的消耗比率。水电消耗总量所占比率有所增加，占能源消耗总量的比率总体上增加了4.91%。

图3 陕西省2005—2020 年能源消耗结构分布

能源消耗强度用单位GDP 能耗来测度，一定时期内一个国家（地区）单位生产总值消耗的能源越多，能源消耗强度越大，表示能源利用效率就越低。如图4 所示，陕西省2005—2020 年能源消耗强度值逐步降低，由2005 年的1.42 t 标准煤/万元降至2020 年的0.52 t 标准煤/万元。2005—2013 年，能源消耗强度的下降趋势尤为明显，从2013 年开始缓慢降低，2020 年的能源消耗强度仅为2005 年的1/3 左右，表明陕西省的节能工作成效显著。

图4 陕西省2005—2020 年能源消耗强度

2.2 陕西省经济增长概况

陕西省经济增长概况的分析由经济增长总量、经济增长结构和三次产业的产值增长组成。其中，经济增长总量包括GDP 和人均GDP 的增长状况，用产业结构和投资消费来表示陕西省经济增长结构的现状。相关数据来源于《陕西省统计年鉴》（2005—2020年），本节中的GDP 总量及人均GDP 以2005 年不变价格计算而得。

陕西省GDP 总量由2005 年的3 817.15 亿元增长到2020 年的2 6181.86 亿元，是2005 年的6.86倍，经济增长速度明显高于全国水平，如图5 所示。2011 年陕西省GDP 首次突破10 000 亿元，这主要得益于陕西省政府对产业结构调整战略的重视，经济增长对能源的依赖开始逐渐减轻。

图5 陕西省2005—2020 年GDP 总量、人均GDP

陕西省可再生能源电力丰富，属于能源的高梯度区域，与其他第二产业的梯度转移相比，是逆向的。具体来看，陕西省第一产业的贡献率比重近20 年来几乎每年都低于10%，只有2020 年首次突破10%。2015 年之前，第二产业的贡献率一直高于第三产业的贡献率，这由陕西省所具有的资源禀赋所决定，第三产业没有得到足够的重视，也缺少相关的激励措施。随着陕西省供给侧改革的不断深入，第三产业占陕西省GDP 的比例不断上升，自2015 年以来，陕西省第三产业贡献率一直高于第二产业，到2020 年，上升近5 个百分点，如图6 所示。陕西省的产业结构从“二三一”模式转变为“三二一”模式，产业结构朝着更加合理的方向发展，随着工业化需求的不断增加，现代服务业将加速发展。相关资料显示，陕西省三次产业碳排放量分别占碳排放总量的百分比约为2%、57%和38%。结合陕西省的产业结构特点，将三大产业分为低碳产业（第一、三产业）和高碳产业（第二产业），优化产业结构，使经济发展不再依赖高碳产业迫在眉睫。

图6 陕西省三次产业增加值

从产业产值增长来看，陕西省的三次产业在2005—2020 年均保持不断增长的态势。其中，第一产业的增幅较小，第二产业产值增长幅度略高于第三产业。从产业产值增长率来看，三次产业的产值增长率都存在一定幅度的波动，第一产业产值增长率自2010 年开始一直在降低，直至2017 年才开始增长，第二产业产值增长率变动较大，第三产业产值增长率总体上呈下降趋势，如图7 所示。

图7 陕西省三次产业产值增长率

3 陕西省能源消耗与经济增长脱钩状态判定

运用Tapio 脱钩模型对陕西省2006—2020 年能源消耗与经济增长的脱钩状态进行评价分析。由表2可知，在2006—2020 年间，陕西省的脱钩状态主要表现为“弱脱钩、强脱钩、扩张负脱钩”三种状态[5]。值得注意的是，2013 年陕西省能源消耗与经济增长的脱钩状态表现为强脱钩，即能源消耗降低的同时经济有所增长，二者实现了绝对脱钩。2015 年作为“十二五”期间陕西省经济运行压力最大的一年，受国际需求不断紧缩、国内经济爬坡过坎、煤炭石油价格不断下跌和自身产业结构不合理等因素的多重影响，陕西省经济形势十分低迷，因此，脱钩状态表现为扩张负脱钩。其余年份均表现为弱脱钩，能源消耗的增长速度低于经济增长速度，表明在大多数年份陕西省对能源消耗总量的控制是有很大成效的。

表2 陕西省2006—2020 年脱钩状态判定

陕西省能源消耗与经济增长的脱钩状态可分为两个阶段：一是不稳定期。2012—2016 年，为陕西省能源消耗与经济增长脱钩状态的不稳定期。在此期间，二者的脱钩状态变动轨迹为“弱脱钩—强脱钩—弱脱钩—扩张负脱钩—弱脱钩”。其中，2012—2014年的脱钩状态是“弱脱钩—强脱钩—弱脱钩”，能源消耗增长率先减少后增加，同时GDP 总量增长率一直在减少。2014—2016 年的脱钩状态是“弱脱钩—扩张负脱钩—弱脱钩”，能源消耗增长率一直在减少，GDP总量增长率先减少后增加。二是稳定期。陕西省能源消耗与经济增长的脱钩状态在2006—2012 年和2016—2020 年这两个时间段均表现为弱脱钩，说明陕西省相关部门对能源消耗量的控制保持在较为良好的水平上。

4 陕西省能源消耗与经济增长未来的脱钩态势

本文基于IPAT 模型预测陕西省能源消耗总量，采用情景分析法预测陕西省2021—2030 年能源消耗与经济增长的脱钩态势[6]。根据陕西省的发展现状以及相关政策，设定9 种GDP 年增速和能源消耗强度发展情景组合设置。

4.1 IPAT 模型

IPAT 模型可以综合反映能源、经济和环境等多个系统的发展情况，扩展性较强。随着“双碳”目标的提出，该模型在相关领域得到了广泛应用。IPAT 模型常用于碳排放预测、能源产业发展等领域的研究，基础公式为：

式中：I为碳排放、能源消耗等对环境的影响；P为人口总量用人口；A为富裕程度用人均生产总值；T为技术要素用单位GDP 的环境负荷。在大部分已有研究中，IPAT 模型中的I为能源消耗总量，T为单位GDP 能耗，G为地区生产总值，则IPAT 模型可以改写成为：

从基期到t期的能源消耗预测模型构建如下：

式中：G0为基期GDP，m为GDP 年增长率，T0为基期的单位GDP 能耗，n为单位GDP 能耗的年下降率。

4.2 情景模式设定与预测

根据陕西省能源消耗现状、经济发展规划以及相关研究的情景模式，本文设定了陕西省的能源消耗情景模式、各情景模式下的GDP 增长率和单位GDP 能耗下降率，代入式（3），计算可得未来能源消耗总量。情景分析需要综合考虑多方面的因素，合理设置情景模式，本文参考《陕西省“十四五”规划和二〇三五年远景目标纲要》中的经济增长目标和能源消耗约束性指标，以陕西省实际发展现状为基础，设定GDP 年增长率及单位GDP 能耗年下降率，对陕西省2021—2030 年经济发展设置A1、A2、A3三种情景，对单位GDP 能耗年下降率设置B1、B2、B3三种情景，具体见表3、表4。表5 为不同情景下GDP 年增速、年节能率和可再生能源年替代率三个变量的相互组合，共9 种。

表3 2021—2030 年陕西省经济发展情景设置

表4 2021—2030 年陕西省能源消耗强度发展情景设置

表5 2021—2030 年陕西省GDP 年增速和能源消耗强度发展情景组合设置

随着各领域研发投入的不断增加、人力资本的持续增长以及通过改革手段使得市场活力不断增强，预计2021—2025 年，拉动陕西经济增长的主要动力是资本积累，全要素生产率对经济的贡献逐步提高，劳动力对经济的贡献依然为负，但对经济增长的负贡献率较“十三五”期间有所收窄，主要受“渐进式”延迟退休政策影响。2026—2030 年陕西省的经济增长速度预计较2021—2025 年会有所为下降，经济逐渐朝着高质量的方向发展。参考《陕西省“十四五”规划和二〇三五年远景目标纲要》中的经济增长目标（2021—2025 年GDP 增速为6%）以及“十三五”规划中经济指标的完成情况，设置2021—2025 年在不同情境下GDP 增速预测值为5%、5.5%和6%，2026—2030 年在不同情境下GDP 增速预测值为4.5%、5%和5.5%。

以国家下达的标准为参照，陕西省“十四五”规划中单位GDP 能耗年下降率为2.4%，即2021—2025年，陕西省单位GDP 能耗年下降率的最低要求为2.4%。以陕西省“十三五”规划中单位生产总值能耗降低指标的完成情况为依据，判定陕西省单位GDP能耗年下降率将会更高。故设置2021—2025 年在不同情境下单位GDP 能耗年下降率预测值为2.4%、4.4%和6.4%，2026—2030 年在不同情境下单位GDP 能耗年下降率预测值为4.0%、6.0%和8.0%，具体如表6 所示。

表6 2021—2030 年陕西省GDP 年增速、单位GDP 能耗年下降率预测参数情景组合

4.3 预测结果及分析

根据各个情景组合的预测参数计算，可得2021—2030 年各年的陕西省GDP 以及能源消耗总量，代入式（1）可得每年的脱钩弹性系数，对应表1 可知2021—2030 年陕西省9 种情景下的脱钩状态，每年的脱钩系数和脱钩状态分别如表7、8 所示。由表8可知，当能源消耗强度维持在较低水平下时，无论经济发展速度高或低，陕西省未来十年能源消耗强度和经济增长之间的脱钩状态都是强脱钩。

表7 2021—2030 年陕西省9 种情景下的脱钩弹性系数

表8 2021—2030 年陕西省9 种情景下的脱钩状态

5 政策建议

从分析结果可知，能源消耗强度对陕西省未来十年能源消耗与经济增长的脱钩状态有着决定性的作用。从2005—2020 年的分析结果可知，陕西省能源消耗强度总体上是小幅度下降的，能源利用效率的提高仍有很大的上升空间。要实现并长期保持能源消耗与经济增长的强脱钩状态，可以从以下几方面着手。

5.1 优化绿色低碳发展区域布局

陕西省的陕北、关中和陕南三个区域的发展现状有很多大的不同，这就决定了陕西省必须坚定地实施主体功能区战略，不断优化省内绿色低碳发展区域布局[7]。陕北地区经济亟须摆脱对资源的过度依赖，创新经济发展模式，实现社会经济的持续健康发展。在双碳背景下，关中地区应全力打造碳达、峰碳中和科技创新产业园。陕南地区应夯实绿色循环发展基础，打造优势产业集群，如绿色食物、生态养生等。

5.2 推动产业结构绿色低碳升级

加快陕西省产业结构绿色低碳转型升级，需针对不同领域和产业分别制定碳达峰、碳中和的实施方案，在结构调整升级过程中严格落实国家产业结构调整指导目录。在双碳目标的背景下，陕西省要抓住机会，推动新一代信息技术、新能源、高端设备等重点产业链的发展，使其发展为具有陕西省特色的产业集群，加强关键技术的研发攻关和产业化。

5.3 着力构建清洁低碳安全高效能源体系

构建清洁低碳安全高效的能源体系，首先要从控制能源消耗总量和能源消耗强度入手，实现能耗双控后，再逐渐向碳排放总量和强度双控转变。在此过程中，要注意加强产业布局调整与能耗控制的衔接，对一些目标完成困难的市（区），可根据实际情况制定出符合长期发展的目标。