河北省能源消費、經濟增長與碳排放關系研究

許永兵++翟佳羽

摘 要：通過模型分析和測算1985-2013年河北省能源消費、經濟增長與碳排放三者之間的關系發(fā)現(xiàn)：三者之間存在長期穩(wěn)定均衡關系，且存在從經濟增長到能源消費與碳排放的單向因果關系。另外，通過建立河北省經濟增長和碳排放之間的脫鉤模型，得出經濟增長與碳排放之間大部分年份呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)?；诖?，應通過調整能源結構、提高能源效率、調整產業(yè)結構等方式實現(xiàn)河北省經濟的綠色發(fā)展。

關鍵詞：能源消費；經濟增長；碳排放

中圖分類號：F124.5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-3890（2016）05-0030-08

一、引言

近年來，河北省經濟快速發(fā)展，2015年地區(qū)生產總值達到29 806.10億元，在全國省級行政區(qū)排名第七。與此同時，能源消費量也在逐年增加，1985—2013年河北省能源消費總量從4 548.85萬噸標煤增長到31 170.36萬噸標煤，增長了5.85倍，年均增長7.12%。在河北省能源消費種類中，煤炭在一次能源消費中的比重一直高達90%左右，石油占9%左右，天然氣等能源的消費比重非常低。伴隨著巨大的能源消費總量及不合理的能源消費結構，河北省的碳排量從1985年的3 310.99萬噸增加到2013年的22 301.82萬噸，增加了5.74倍。河北省在經濟發(fā)展的同時，能源消費和碳排放量也同步增長，產生了嚴重的環(huán)境問題。為了實現(xiàn)河北省經濟綠色發(fā)展，有必要對河北省能源消費、經濟增長、碳排放三者的關系進行深入研究。

二、河北省能源消費、經濟增長、碳排放現(xiàn)狀分析

（一）能源消費現(xiàn)狀分析

1.能源消費總量分析。河北省能源消費總量呈現(xiàn)持續(xù)上漲趨勢（見圖1）。能源消費總量由1985年的4 548.85萬噸標煤增長到2013年的31 170.36萬噸標煤，增長了5.85倍，年均增長速度為7.12%。從整體形勢上看，能源消費總量在1985—1999年緩慢上漲，能源消費增長率呈現(xiàn)波動趨勢，年平均增長率為5.42%；從2000—2005年呈快速增長趨勢，年平均增長率為12.12%，這與我國進入新世紀經濟快速發(fā)展的大環(huán)境相吻合；2006—2008年能源消費增速放緩，年平均增長速度為5.64%，主要由于我國為舉辦奧運會在節(jié)能、減排方面做出了相關努力，河北省為此也采取了相關措施，能源消費在一定程度上受到抑制；2009—2013年能源消費緩慢上升后又逐漸下降，年平均增速為5.11%，這與河北省進行產業(yè)結構調整密不可分。

與全國進行對比，1985—2013年河北省平均能源消費增長率為7.12%，而全國為5.97%，且大部分年份河北省能源消費增長率高于全國，波動幅度較大，2013年河北省占全國能源消費總量比重達到8.31%?？傮w來看，河北省能源消費總量大，增長速度快。

2. 能源消費強度分析。能源消費強度是指單位GDP所使用的能源量，體現(xiàn)了能源利用的經濟效益。由圖2可以看出，河北省能源消費強度總體呈現(xiàn)下降趨勢，表明河北省能源經濟效率越來越高。與全國比較來看，從1985—2013年全國的能源消費強度一直低于河北省，全國能源消費強度的平均值為5.13噸/萬元，然而河北省卻高達7.17噸/萬元，河北省能源消費強度與全國平均水平比較仍有較大差距，說明河北省能源效率有待進一步提高。

3. 能源消費結構分析。1985—2013年河北省煤炭在能源消費中的比重一直高達90%左右，而石油、天然氣、電力消費只占很小一部分，而全國的能源消費結構中煤炭占比在70%左右，石油、天然氣等能源相對河北來說占比較高。由圖3與圖4可以看到，2013年河北省相對于全國來說，劣質能源例如煤炭占比較高，相對全國高出了23個百分點，然而，例如天然氣、電能等清潔能源占比相對較少，河北省與全國相比少了11個百分點。由此看來，河北省的能源消費結構不合理，應該改善能源消費結構，加強清潔能源的使用。

4. 河北省與其他省份能源消費情況比較。圖5顯示了華北各省份能源消費情況，從能源總量來看，2012年河北省在華北各省份中能源消費總量最大，達到了30 250萬噸標準煤；從能源消費強度來看，河北省能源消費強度小于內蒙古與山西，為1.14噸/萬元，但與北京、天津相比仍有很大差距，北京和天津的能源消耗強度分別為0.40噸/萬元與0.64噸/萬元；從能源消費彈性來看，2012年河北省能源消費彈性系數(shù)（能源消費增長率與經濟增長率的比值）大于北京，小于其他三個省（市）。從整體來看，河北省屬于能源消費大省，雖然能源利用效率在不斷改善，但仍有很大的提升空間。

（二）河北省經濟增長現(xiàn)狀

1. 河北省經濟總量分析。近些年，河北省經濟取得飛速發(fā)展，按1985年價計算，河北省實際GDP由1985年的396.75億元增長到2013年的7 727.24億元，增長了18.48倍。由圖6可以看到，大部分年份河北省GDP增長率高于全國，總的來說，河北省在此期間經濟發(fā)展速度高于全國的平均速度。

2. 河北省產業(yè)結構現(xiàn)狀。從圖7可以看出，河北省第一產業(yè)呈現(xiàn)逐年下降趨勢，從1985年的30.33%下降到2013年的12.37%；第二產業(yè)占比穩(wěn)中有升，由1985年的46.44%上升到2013年的52.16%；第三產業(yè)增幅較大，由1985年的23.23%增長至2013年的35.47%?？偟膩砜?，河北省的三次產業(yè)結構比由1985年的0.31∶0.46∶0.23變?yōu)?013年的0.12∶0.52∶0.36。雖然在29年間產業(yè)結構發(fā)生了巨大變化，但第二產業(yè)仍占比最大。

3. 河北省與其他省份經濟增長比較分析。由圖8、圖9可以看出，2004—2013年，河北省的地區(qū)生產總值一直處于五省市中第一的位置，但是人均GDP在五省市中排名比較靠后，十年間河北省人均GDP均排在第四位，僅僅高于山西省人均GDP，并且與北京、天津相比人均GDP的差距非常大。

（三）碳排放現(xiàn)狀分析

1. 碳排放測算方法。在本文中碳排放主要是指化石能源的碳排放，計算碳排放所涉及的能源包括煤炭、石油、天然氣、水電和其他能源五類。水電和其他能源中的風能、太陽能通常被視為零碳能源，不需要計算碳排放量，而其他能源中的生物質能等由于數(shù)據(jù)缺失，暫時忽略不計。因此本文中碳排放量的計算公式為：C=∑Ci=∑Ei×ηi。其中，C表示碳排放量，Ei表示第i種能源的消耗量，ηi表示第i種能源的碳排放轉換系數(shù)。本文中碳排放系數(shù)利用國家發(fā)改委公布的碳排放系數(shù)進行碳排放測算，煤炭、石油、天然氣的碳排放系數(shù)分別為0.747 6、0.582 5和0.443 5。

通過以上公式可以計算河北省1985—2013年各年份的碳排放量（見表1）。

2. 碳排放總體分析。如表1所示，1985—2013年，河北省碳排放總量呈現(xiàn)快速上升，從3 310.98萬噸上升到22 301.82萬噸，上升了5.74倍，29年間的年平均增長速度達到了7.05%，高于全國同時期5.54%的增長速度，碳排放增長過快問題突出。碳排放強度是衡量單位GDP的碳排放指標[1]，由圖10得出，河北省碳排放強度總體呈現(xiàn)下降趨勢，由1985年8.35噸/萬元GDP下降到2013年2.89噸/萬元GDP，下降了65.39%。雖然河北省的碳排放強度在不斷下降，但大部分年份碳排放的下降率均小于GDP的增長率，并沒有實現(xiàn)碳絕對減排。從橫向來看，河北的碳排放強度明顯高于全國的碳排放強度。

三、河北省能源消費、經濟增長與碳排放關系實證分析

（一）河北省能源消費與經濟增長的計量分析

1. 數(shù)據(jù)來源及說明。為了研究河北省能源消費與經濟增長的關系，同時考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性，本文選取河北省人均能源消費量作為能源消費變量，選取地區(qū)實際生產總值作為經濟增長變量，樣本數(shù)據(jù)區(qū)間為1985—2013年。為了消除價格因素的影響，以1985年為基期，計算歷年的實際GDP。1985—2013年河北省人均能源消費量和實際GDP見表2。地區(qū)生產總值數(shù)據(jù)來自2014年《河北省經濟年鑒》，人均能源消費量經計算得到，即能源消費總量除以總人口，且數(shù)據(jù)均來自2014年《河北省經濟年鑒》。

2. 實證分析。為了消除數(shù)據(jù)間可能存在的異方差，對所分析的數(shù)據(jù)取對數(shù)處理，取對數(shù)后容易得到平穩(wěn)的時間序列，且不會改變變量間的長期均衡關系和短期穩(wěn)定關系。首先對變量進行平穩(wěn)性檢驗，單位根檢驗結果見表3。

由表3可以看出，一階差分序列在10%的顯著性水平下通過了平穩(wěn)性檢驗，二階差分序列在1%的顯著性水平均通過平穩(wěn)性檢驗，這說明可以對變量進行協(xié)整檢驗。

目前國內常用的協(xié)整檢驗方法主要有兩種，一種是由Engle和Granger1987年所提出的EG兩步法以及Johansen和Juselius提出Johansen檢驗法。前者主要是對單方程、雙變量進行的。后者主要是對多方程、多變量進行的檢驗[2]。在此運用E-G兩步法檢驗二者之間是否具有協(xié)整關系，利用最小二乘法對LNGDP與LNE進行回歸，回歸方程如下：

LNGDP=6.462 0+1.691 21LNE（1）

t=（120.740 4）（25.168 3）

R2=0.959 1 DW=0.172 9

模型回歸結果表明，R2高達0.959 1，模型擬合程度良好，t值也通過了檢驗，但是DW值為0.172 9，說明模型可能存在正自相關，模型有可能存在偽回歸，因此對殘差進行ADF單位根檢驗，判斷二者是否具有協(xié)整關系。

殘差序列的單位根檢驗如表4所示：

檢驗結果表明，在1%顯著水平下，殘差序列是平穩(wěn)的，這表明1985—2013年河北省人均能源消費與經濟增長存在長期均衡關系，即存在協(xié)整關系。

選取滯后期1～5期，對序列LNE與LNGDP進行格蘭杰因果檢驗，判斷因果關系，檢驗結果如表5所示。

從表5的檢驗中可以得到，從滯后3期到5期，在5%的顯著性水平下均拒絕原假設“LNGDP不是LNE Granger原因”，從滯后1期到5期，不能拒絕原假設“LNE不是LNGDP的Granger原因”，說明存在從經濟增長到能源消費的單向因果關系。河北省經濟快速增長，經濟增長依賴各產業(yè)的快速發(fā)展（尤其是高耗能產業(yè)），各產業(yè)迅速發(fā)展，對能源的需求不斷加大，因此經濟增長能引起能源消費的增加。同時也反映出河北省的生產技術水平及能源利用效率的改進處于相對滯后的狀態(tài)。

（二）河北省經濟增長與碳排放的脫鉤分析

在本文中使用tapio脫鉤指標，對河北省經濟增長與碳排放之間的關系進行分析[3]（見表6）。

運用因果鏈對脫鉤指標進行分解，將GDP與碳排放量之間的脫鉤彈性表示為減排脫鉤彈性（碳排放量與能源消耗之間的脫鉤彈性）與節(jié)能脫鉤彈性（能源消耗與GDP之間的脫鉤彈性）的乘積，減排彈性的數(shù)學表達式如下：

e（co2，E）=■（2）

節(jié)能脫鉤彈性表達式為：

e（E，GDP）=■（3）

GDP與碳排放之間的脫鉤表達式為：

e（CO2，GDP）=■（4）

將上式相乘可以得到：

e（CO2，GDP）=e（CO2，E）×e（e，GDP）（5）

本文通過河北省1985—2013年的實際GDP（1985年為基期計算得到）、能源消費總量、碳排放總量，計算出河北省碳排放增長率、能源消費總量增長率及實際GDP增長率，進而得出脫鉤值及脫鉤類型（見表7）。

根據(jù)表7，從二氧化碳與GDP整體脫鉤彈性來看，1985—2013年河北省經濟增長與碳排放的脫鉤彈性值大致經歷了四個階段：第一個階段為1985—1993年，這個階段脫鉤彈性值均較高，大部分年份呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)。這一階段工業(yè)發(fā)展仍然是河北省經濟發(fā)展的重心，其中重工業(yè)占有很大的比重。第二階段為1994—1999年，這期間河北省的脫鉤彈性值總體比較小，這一階段主要是由于河北省進行了產業(yè)結構調整，開始大力發(fā)展第三產業(yè)，淘汰了一批技術落后、高耗能、高污染產業(yè)，進而使得碳排放增長速度放緩。第三階段為2000—2005年，這個時期的脫鉤狀態(tài)為擴張負脫鉤或是增長連結狀態(tài)，這個階段河北省經濟加速發(fā)展，工業(yè)尤其是重工業(yè)是其發(fā)展的主導力量，河北省呈現(xiàn)典型的粗放式經濟增長模式[4]。第四階段為2006—2013年，這幾年河北省的脫鉤彈性值呈現(xiàn)逐年下降趨勢，屬于弱脫鉤狀態(tài)，一方面是由于生產技術不斷提高，另一方面是由于迫于環(huán)境壓力而淘汰相關落后產能。

從減排彈性來看，1985—2013年河北省大部分年份碳排放與能源消費的關系處于增長連結狀態(tài)，即減排彈性在0.8～1.2，碳排放與能源消費同步增長。

從節(jié)能彈性來看，1985—2013年河北省大部分年份能源消費與經濟增長的彈性呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)，說明了大部分年份經濟增長速度高于能源消費的速度。且通過圖11可以看到，河北省節(jié)能脫鉤彈性值與經濟增長與碳排放量之間的彈性值非常接近，其兩者的折線圖基本重合，這也說明了河北省的經濟增長與碳排放之間的脫鉤狀態(tài)主要是受產業(yè)結構與能源效率的影響。

（三）河北省經濟增長、能源消費與碳排放三者之間關系的實證分析

樣本區(qū)間為1985—2013年，數(shù)據(jù)來自《河北省經濟年鑒》、國家統(tǒng)計局網(wǎng)站。且采用以1985年為基期的實際GDP作為經濟增長指標gdp；采用人均能源消費量作為能源消費指標e，采用人均碳排放量作為碳排放指標car。

1. 單位根檢驗。為了避免使用非平穩(wěn)的時間序列進行回歸時出現(xiàn)“偽回歸”現(xiàn)象，首先對序列進行平穩(wěn)性檢驗（見表8）。

由ADF檢驗可知，在10%的顯著水平下，三者的一階差分均是平穩(wěn)的，在1%的顯著水平下三者的二階差分均是平穩(wěn)的，因此，可以對變量進行協(xié)整檢驗。

2. 協(xié)整檢驗。對能源消費、經濟增長、碳排放三者之間進行協(xié)整檢驗，由于為多變量之間的協(xié)整檢驗，故在此運用Johansen協(xié)整檢驗法，在做協(xié)整檢驗之前，先要確定其滯后階數(shù)，由表9所示的結果，綜合考慮LR、FPE、AIC、SC、HQ等因素，我們選擇滯后階數(shù)為4期進行分析。

由表10，我們得出河北省能源消費、經濟增長、碳排放的協(xié)整檢驗結果，結果顯示，在5%的顯著性水平下不論是跡檢驗還是最大特征值檢驗，均拒絕沒有協(xié)整關系的原假設。由此，可以得出能源消費、經濟增長、碳排放之間存在著協(xié)整關系。

3. 格蘭杰因果檢驗。協(xié)整檢驗顯示，經濟增長、能源消費與碳排放之間存在長期的協(xié)整關系，我們進一步用格蘭杰因果關系確定變量之間存在何種因果關系（見表11）。

表11顯示，在5%的顯著性水平下，存在經濟增長到能源消費與碳排放的單向因果關系。但能源消費與碳排放之間不存在格蘭杰因果關系，這與我們預期的能源消費帶動碳排放結論有矛盾，這可能是因為計算二氧化碳排放量時并沒有官方數(shù)據(jù)，也沒有確定的計算標準或是與滯后期的長短選取有一定關系，導致了該關系并不明顯[5]。

四、研究結論和對策建議

（一）研究結論

1. 河北省能源消費與經濟增長的關系研究表明，二者存在協(xié)整關系，且存在由經濟增長到能源消費的單向因果關系，說明河北省生產技術水平與能源利用效率水平均較低。

2. 河北省碳排放與經濟增長關系研究表明，GDP與碳排放之間大部分年份呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)，河北應繼續(xù)開展節(jié)能減排工作。

3. 河北省能源消費、經濟增長、碳排放三者關系研究表明，三者間存在協(xié)整關系，存在由經濟增長到能源消費與碳排放的單向因果關系。

（二）對策建議

針對上述研究結論，并結合河北省能源消費與碳排放的現(xiàn)狀，提出以下對策建議。

1. 調整產業(yè)結構，促進產業(yè)轉型升級。目前河北省產業(yè)結構仍是第二產業(yè)占比重較大，產業(yè)大都屬于高耗能、高排放產業(yè)。因此，調整產業(yè)結構，促進產業(yè)轉型升級是減少碳排放根本。第一，削減鋼鐵、水泥、玻璃等過剩產能，促進工業(yè)轉型升級。第二，通過發(fā)展綠色金融、物流、養(yǎng)老、信息、咨詢等服務業(yè)，促進產業(yè)結構從重工業(yè)向服務業(yè)轉變，實現(xiàn)河北省經濟綠色低碳發(fā)展。

2. 調整能源結構，加快發(fā)展非化石能源。調整能源結構即把碳基能源調整為非碳基能源，改變以煤炭為主的能源消費結構。第一，實施“煤改氣”“煤改電”技術改造，增加天然氣等能源的使用。第二，積極開發(fā)利用太陽能、生物質能、風能等清潔能源及可再生能源。

3. 加快節(jié)能減排技術開發(fā)和推廣，推動企業(yè)低碳化發(fā)展。加快開發(fā)節(jié)能減排共性、關鍵和前沿技術，培育建立以企業(yè)為主體、產學研相結合的節(jié)能減排技術創(chuàng)新體系。采取多種方式加快高效節(jié)能新技術、新工藝、新產品和新設備的推廣應用。推動示范企業(yè)低碳化發(fā)展，打造清潔生產園區(qū)，引進節(jié)能減排技術，加快清潔生產園區(qū)的發(fā)展。

參考文獻：

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[2]張在旭.中國能源消費、經濟增長與碳排放關系的互動研究[J].中外能源，2015，20（12）：2034-2038.

[3]孫小祥，楊桂山，徐昔保.無錫市能源消費、經濟增長與碳排放關系研究[J].長江流域資源與環(huán)境，2013（12）：1537-1542.

[4]徐靜靜.河北省經濟增長與碳排放的脫鉤研究[J].石家莊經濟學院學報，2013（6）：56-60.

[5]陳紅梅，寧云才，齊秀輝.中國經濟增長、能源消費與碳排放之間的關系研究[J].科技管理研究，2012，32（10）：198-202.

責任編輯：高鐘庭