我国能源消费碳排放影响因素实证分析.docx

1、我国能源消费碳排放影响因素实证分析 提要 基于向量误差修正模型（ VEC），利用 1978 2013 年时间序列数据，把人均 GDP、对外贸易依存度、能源消费总量、碳排放强度等 4个变量和碳排放总量纳入统一框架中分析动态关系。通过 Johansen协整分析、 VEC外生性检验及脉冲响应分析，得出结果：（ 1）各变量与碳排放总量之间存在长期协整关系；（ 2） VEC 模型中误差修正系数为 -0.315，短期内各变量对碳排放总量的弹性均为正；（ 3）对各变量施加一个单位的正冲击，碳排放总量对其响应均为长期正效应，说明减排政策效果显现需要很长一段时间。鉴于此，我国 应积极实行绿色 GDP，优化产业结

2、构，提升非化石能源比例，调整出口贸易结构。 关键词：能源消费碳排放；影响因素； Johansen 协整分析； VEC 模型；脉冲响应函数 中图分类号： F206 文献标识码： A 收录日期： 2015 年 9 月 10日 一、引言 改革开放以来，随着我国经济的快速发展，资本大量投入的同时能源消费也快速增长。 1978 年我国能源消费总量为 57， 144 万吨标准煤，到 2013年能源消费总量为 375， 000 万吨标准煤，在能源消费总量中石油、天然气、煤炭三大化 石型能源占 90%以上。由于化石能源的二氧化碳排放系数都很高，这就造成了化石能源不仅在开采过程中而且在使用过程中也会带来环境的破

3、坏。目前，中国已经成为世界第一大温室气体排放国， 2010 年 CO2 的排放量为 82.87 亿吨，占同年全球排放总量的 24.65%。 2009 年哥本哈根全球气候大会前夕，中国政府宣布到 2020年单位 GDP碳排放强度将比 2005年下降 40% 45%的目标，并采取切实措施减缓碳排放。所以，在加快经济发展的同时也要考虑到二氧化碳的减排问题，有必要对我国化石能源消耗碳排放的影响因素进行研究，探讨我国碳 排放的关键影响因素，进而提出促进我国碳减排的政策启示，对于我国顺利完成 2020 年碳减排目标，促进我国经济、资源、环境和谐发展具有非常重要的意义。 本文通过建立协整模型和 VEC 模型

4、，参考文献里的因素指标，选取人均GDP、能源消费总量、对外贸易依存度、碳排放强度四个因素指标，分别代表经济效应、能源结构效应、出口规模效应、技术效应，对我国 19782013 年间的化石能源碳排放量影响因素进行实证分析，并据此对中国的碳减排行动提出可行性的政策建议。 二、数据整理与模型设计 （一）数据的来 源与处理。本文使用的数据以官方的直接统计数据为基础整理测算，为保证数据的有效性和准确性，参照已获得研究成果学者的数据处理方法。根据中国碳排放实际情况以及国内外研究现状，本文选用人均 GDP（ per capital GDP， PG，元）、对外贸易依存度（ foreign trade depe

5、ndence degree， TD， %）、碳排放强度（ Carbon emission intensity，CI， t 碳 /万元 GDP ）、能源消费总量（ total energy consumption， TE，kgce）、碳排放总量（ Total Carbon Emissions） 5个变量，来构建关系模型。人均 GDP 指标：衡量经济发展程度和人民生活水平，以 1978 年为基期进行换算消除物价因素影响；对外贸易依存度指标：中国实际进出口贸易额与 GDP 的比值；碳排放强度指标：碳排放总量与 GDP（ 1978=100）的比值。人均 GDP、出口额、进口额、 GDP 和历年能源消费

6、总量数据来自中国统计年鉴（ 1996-2014）。 由于我国目前没有对碳排放总量做专门的官方统计，需要根据我国含碳原子能源的消费量及能源排放系数进行估算。本文参考徐国泉的研 究方法，依据扩展的 Kaya 恒等式，利用对数均值迪氏分解法（ LMDI），推导出测算碳排放的公式： TC=iSiFiE 。其中， TC是碳排放总量， E为中国一次能源的消费总量， Fi 为 i类能源的碳排放强度， Si 为 i类能源在总能消费中占的比重。 E（万 t标准煤）和 Si（ %）数据来源于中国能源统计年鉴（ 2013）。对于碳排放强度 Fi 的取值，世界不同研究机构公布的结果不完全相同。为了减少误差，最终以 4

7、个研究机构确定的各类能源消费碳排放系数的算术平均值作为依据，最终取值见表 1，碳排放测算结果见表 2。（表1、表 2） 由于对时间序列进行自然对数变换后，不仅不会影响时间序列的平稳性和协整关系，还可以使数据趋势线性化并能在一定程度上消除异方差，故将各时间序列中的数据进行了自然对数变换，分别用 LNPG、 LNTD、 LNCI、LNTE、 LNTC 表示。 （二）方法与模型 1、平稳性检验和协整检验。对于非平稳变量，由于虚假回归的问题存在，在回归模型中应该避免直接使用非平稳变量，因要进行序列的平稳性检验。如果经济变量间存在协整关系，意味着其存在长期均衡关系。 三、实证结果及分析 （一）序列 AD

8、F单位根检验。在进行协整分析之前需要对变量的平稳性进行检验，即没有随机趋势或确定性趋势，否则在进行最小二乘回归时易产生 “ 伪回归 ” 现象，本研究采用 ADF 检验法对 LNPG、 LNTD、 LNCI、 LNTE、LNTC 序列进行单位根检验。具体的平稳性检验结果如表 3 所示。（表 3） 从表 3 可以看出， LNPG、 LNTD、 LNCI、 LNTE、 LNTC5 个变量原序列是非平稳的，对原序列一阶差分变换后其检验结果表现出 5%的显著性水平下零假设（非平稳序列）被拒绝，检验结果是平稳的，即变量为一阶单整序列。 （二） 滞后期 P确定。本文采用赤池信息准则（ AIC）、施瓦茨准则（

9、 SC）来选择最佳 P值。其原则是在增加 P值过程中使 AIC、 SC的值达到最小。滞后期选择结果见表 4，确定模型中的最佳滞后期 p 为 2，即建立 VAR（ 2）模型。（表 4） （三）协整检验与协整方程的建立。在确定滞后期后，可以进行协整检验。由于变量间可能存在多个协整关系，因此用 Engle和 Granger提出的两步协整方法确定协整方程是不完整的。本文采用 Johansen 提出的基于 VAR模型的检验方法，检验结果见表 5。（表 5） 从 Johansen检验结果表 5来看，第一行 Trace Statistic值为 87.4732，而 5%的临界值为 69.8188， 87.47

10、3269.8188，表明原假设（没有协整关系）不成立。所以在 5%的显著性水平下有一个协整方程，由此可以判断变量之间存在一个长期均衡关系，其协整方程表达式： LNTCt=0.06LNTDt+0.75LNTEt+0.24LNPGt+0.23LNCIt+3.71 从长期看，各个变量与碳排放之间都是正相关：（ 1）对外贸易依存度每增加 1%，碳排放总量增加 0.06%，弹性为 0.06，结合我国对外贸易中出口大于进口的实际情况，说明我国在生产出口产品过程中能够产生大量的碳，出口贸易量的增加使我国替使用国承担了部分的碳排放；（ 2）能源消费总量每增加 1%，碳排放总量增加 0.75%，弹性较大，这主要

11、是由于我国长期以煤炭为主的能源消费结构造成的；（ 3）人均 GDP 每增加 1%，碳排放总量增加 0.24%，弹性较高，这主要是由于我国较长时期以生产能源密集型产品、发展高耗能产业来带动经济增长；（ 4）碳排放强度每增加 1%，碳排放总量增加 0.23%，可见碳排放强度对碳排放总量的影响较强，碳排放强度可以衡量我国 生产过程中节能减排技术，碳排放强度越大节能减排技术越落后。 （四）基于 VEC 模型的变量外生性检验。在建立 VEC 模型的基础上，通过对变量的外生性检验能够进一步揭示各变量之间的动态关系。本文采用Block-Exogeneity-Wald 检验方法来检验各变量对于 VEC 模型的

12、外生性。检验原假设为被检验变量不是 VEC模型中各分量的 Granger原因，检验采用？字 2（ p）。表 6 给出了在 5%的显著水平下具有显著性的检验结果，即认为被检验变量是 VEC 系统中特定分量变动的原因。（表 6） 从表 6 可以看出，被 检验变量 D（ LNTC）不是 VEC 模型中碳排放强度、人均 GDP、对外贸易依存度、能源消费总量 Granger 原因被拒绝，且四个变量的联合检验拒绝原假设，因此变量不能被排除，可以用来解释碳排放总量的短期波动。 （五） VEC 模型的构建。通过上述协整检验，变量之间存在长期协整关系，所以我们建立向量误差修正模型（ VEC），模型的滞后期为 p

13、-1。 Engle 和Granger 将协整与误差修正模型结合起来，建立了向量误差修正模型。 VEC模型是含有协整约束的 VAR模型，多应用于具有协整关系的非平稳时间序列建模。建立碳排 放量的 VEC 模型如下： LNTCt= -0.315ECMt-1-0.550LNTCt -1+0.060LNTDt -1+0.735LNCIt -1+0.619LNPGt -1+0.398LNTEt -1+0.036 R2=0.6995 上述模型中， ECM 表示误差修正项，误差修正系数为 -0.315，符合误差修正的反馈机制，当偏离长期均衡的时候，将以 0.315的比率进行调整，以保证碳排放与其他变量之间的

14、长期均衡状态。在其他条件不变的情况下，第 t-1期对外贸易度每增长 1%，第 t期碳排 放量增加 0.06%；第 t-1期碳排放强度每增加 1%，第 t期碳排放量增加 0.735%；第 t-1期人均 GDP 每增加1%，第 t 期碳排放量增加 0.619%；第 t-1期能源消费总量每增加 1%，第 t期碳排放量增加 0.398%；第 t-1 期碳排放量每增长 1%，第 t期碳排放量减少 0.55%。 （六）变量随机波动的动态影响分析。变量的长期均衡和相应的误差修正模型分别描述了长期和短期内这些变量之间的联系。但是要了解各变量变动的动态影响，就要通过脉冲响应函数来分析。由于本文的变量之间存在协整

15、关系，所以使用 VEC模型进行脉 冲响应分析，计算各个变量对 VEC系统分量正交化新息冲击产生的脉冲响应函数。（图 1） 图 1描述了对各影响因素一个单位的正冲击后，碳排放量的变化情况。（ 1）当给 LNCI（碳排放强度）一个单位信息冲击后， LNTC（碳排放量）在第 1期就达到了 0.020，此后逐年增加，到第 8期达到最大的响应水平 0.064，说明 LNTC对 LNCI增加的响应灵敏且反应期长。碳排放强度表征了每生产一单位 GDP所排放的碳，生产一单位 GDP伴随的碳排放越多，相应的节能减排技术越落后；（ 2）当给 LNPG（人均 GDP）一个单位的正冲击后 ，碳排放量在第 1期就开始出

16、现明显的正向反应，与 LNTC 对 LNCI 的响应相似， LNTC对 LNPG的响应在第 5期增加到最大值 0.047，之后正效应一直维持在此水平。由此说明：按照我国目前高能耗、高排放的经济发展模式，人均 GDP的增长会加大碳排放量，并且影响将一直延续。然而，只通过降低经济发展的速度来减少碳排放量不是最好的选择，欲使有效降低碳排放的同时又保持经济高速发展，必须改变现有的经济发展模式，向绿色低碳经济方向转型；（ 3）当给 LNTD（对外贸易依存度）一个单位的正冲击后， LNTC 一直显示正效应，影响强度在第 3期增加到最大值 0.009，此后各响应期的强度逐渐减小，说明在我国对外贸易中出口大于

17、进口的背后，中国事实上在生产加工产品过程中替国外净排放了显著数量的 CO2等温室气体，这主要与我国出口贸易结构有关，因此要调整出口贸易的比重和结构来控制碳排放；（ 4）当给 LNTE（能源消费总量）一个单位的正冲击后 LNTC 开始逐渐增加，都在后期维持着 0.005的正效应且响应期长。这说明历年来我国以煤炭为主的能源消费对我国碳排放的影响较大，实施控制能源消费总量的效果显现需要很长时间。然而随着经济的发展能源消费总量逐年递增，只控制能 源消费总量并不能达到减排目的。还需要通过调整能源生产和消费结构、加大绿色清洁能源的投入，减少煤炭的消费比重来控制碳排放量。 四、结论与政策建议 （一）主要研究

18、结论。人均 GDP、对外贸易依存度、碳排放强度、能源消费总量和碳排放总量的原始序列具有非平稳性的特征，但是变量之间具有长期稳定的均衡关系。人均 GDP、对外贸易依存度、碳排放强度、能源消费总量对碳排放总量的弹性分别为 0.24、 0.06、 0.23、 0.75。可以看出，变量与碳排放之间都是正相关，能源消费总量对碳排放的长期影响最大。短期内，我国 人均 GDP、对外贸易依存度、碳排放强度、能源消费总量与碳排放总量之间具有动态调整机制，当偏离长期均衡的时候，将以 0.315的比率进行调整保证长期均衡关系的自动实现。在其他条件不变的情况下，外贸易度的短期弹性为 0.06、碳排放强度短期弹性为 0

19、.735、人均 GDP短期弹性为 0.619、能源消费总量短期弹性为 0.398，都滞后 1 期发生。可以看出，碳排放强度在短期内对碳排放的影响最大。脉冲响应分析表明，给每个变量一个单位的正向冲击，我国的碳排放量都会增加，但是响应的强度不同，对碳排放强度和人均 GDP响应较强说明我国 经济发展模式需要向绿色低碳型转变。 （二）政策建议 1、优化产业结构，实行绿色 GDP。政府应该把握好经济发展与环境之间的关系，转变经济发展方式，使经济增长从物质资本驱动型向人力资本驱动型转变，积极推行绿色 GDP，实行低碳经济的发展方式。同时也要优化我国产业结构，引导、鼓励和扶持低碳产业发展，大力发展知识密集型

20、和技术密集型产业，提高低能耗产业在经济结构中的比重，从而实现产业结构的优化，降低能源消耗实现碳减排。 2、优化能源产品结构。逐步降低化石能源在能源结构中所占比重，提升化石能 源质量，不但可以降低 CO2排放，而且对我国能源的可持续供应也具有重要意义。重点提升非化石能源比例，不断加大对核能、水电、太阳能、风能、地热能等非化石能源开发利用的投入，在控制煤炭利用总量的基础上，提高煤炭集中燃烧比例、逐步消减散煤燃烧比例，推进家庭能源中煤炭替代工作。 3、调整出口贸易结构。中国应一方面转变出口增长观念，不只关注出口数额的增长，更要追求实际效益，对于金属产品制造业，化学工业等高能耗高碳排放行业要降低其出口

21、退税率，对炼焦煤气石油加工业能源密集型行业产品要增加其出口关税，削减出口配额以 限制其出口；另一方面应以提高出口产品附加值及技术含量的贸易政策为指导，加大对出口产品的科学技术投入以促进中国出口行业结构的高级化。 主要参考文献： 徐国泉，刘则渊，姜照华 .中国碳排放的因素分解模型及实证分析：1995-2004J.中国人口 ?资源与环境， 2006.16.6. 李湘梅，姚智爽 .基于 VAR模型的中国能源消费碳排放影响因素分析 J.生态经济， 2014.30.1. 许广月，宋德勇 .我国出口贸易、经济增长与碳排放关系的实证研究 J.国际贸易问题， 2010.1. 许士春，习蓉，何正霞 .中国能源消耗碳排放的影响因素分析及政策启示 J.资源科学， 2012.34.1.