生態(tài)資源、能源環(huán)境績效與經濟發(fā)展的關系探討

李博 李海波

內容摘要：當前，我國生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā)，已經成為阻礙經濟持續(xù)發(fā)展的重要障礙。因此，本文以“能源-環(huán)境-經濟”的“3E”系統(tǒng)理論為出發(fā)點，構建環(huán)境約束下的能源經濟發(fā)展模型，通過誤差修正模型探究了我國能源消費與經濟發(fā)展之間的關系，并得出無論長期還是短期能源消費促進經濟發(fā)展的結論。短期內，經濟發(fā)展會造成資源浪費與效率低下，從而引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題，但是隨著經濟進一步發(fā)展，人們意識的提升和生產水平的提高，使得經濟發(fā)展在長期內重新恢復生態(tài)平衡，進而達到經濟持續(xù)發(fā)展目的。

關鍵詞：能源環(huán)境? ?經濟發(fā)展? ?“3E”系統(tǒng)? ?區(qū)域經濟

能源作為現(xiàn)代經濟的發(fā)展基礎，是人類生存以及實現(xiàn)經濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障，而環(huán)境作為能源的載體，不僅為經濟發(fā)展提供能源，同時還為人類提供生存空間。因此，只有保證生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，才可以保證環(huán)境持續(xù)為人類發(fā)展提供能源，從而達到社會經濟持續(xù)發(fā)展。自改革開放以來，我國經濟實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，人民生活水平顯著提高。但是，我國經濟發(fā)展方式主要依靠高開采、高消耗以及高污染的粗放式發(fā)展，導致我國經濟發(fā)展雖然保持了較高的增長率，可同時也付出了生態(tài)環(huán)境破壞以及資源大量浪費等代價。資源枯竭與環(huán)境惡化等問題的頻現(xiàn)，使得我國傳統(tǒng)式的粗放發(fā)展方式受到嚴重阻礙，經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益突出。目前，我國能源消耗方式所引發(fā)的環(huán)境污染問題已經造成的經濟損失占當期GDP總量的2%至3%，并且能源的消費速度要明顯快于GDP增長速度，可以說生態(tài)問題以及能源約束已經成為我國經濟持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸之一。因此，在我國經濟轉型發(fā)展的背景下，政府高度重視能源問題和生態(tài)環(huán)境問題，并提出了保護生態(tài)環(huán)境和資源節(jié)約的基本國策，有關能源（Energy）、環(huán)境（Environment）和經濟（Ecconomy）協(xié)調發(fā)展的“3E”問題逐漸受到社會廣泛關注。

學術界最早對能源、環(huán)境和經濟之間的關系研究采用的二元研究方法，即將能源和經濟及環(huán)境和經濟作為研究對象，并逐步建立了能源經濟學以及環(huán)境經濟學。然而，隨著研究的不斷深入，研究人員發(fā)現(xiàn)如果只采用二元研究方法很難形成系統(tǒng)的研究體系。因此，學者們開始將能源、環(huán)境以及經濟三個變量放在一個系統(tǒng)內進行研究，從而構建了能源-環(huán)境-經濟的三元系統(tǒng)，即“3E”系統(tǒng)。此后，國內外學者對“3E”系統(tǒng)進行了系統(tǒng)性研究。Lenzen（2002）首次建立了“3E”系統(tǒng)評價體系，為“3E”系統(tǒng)的運作效果提供了評判依據(jù)和標準。Lazzaretto（2004）則從系統(tǒng)動力學角度出發(fā)，將“3E”系統(tǒng)作為一個復雜的大型系統(tǒng)，而能源、環(huán)境以及經濟因素是所要研究的大型系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，并采用系統(tǒng)動力學方法探究了單一系統(tǒng)變動對整個系統(tǒng)的影響及優(yōu)化方式。

能源-環(huán)境-經濟的基本理論和模型

（一）能源-環(huán)境-經濟共生系統(tǒng)

能源-環(huán)境-經濟共生系統(tǒng)示意圖如圖1所示，其中經濟系統(tǒng)是共生系統(tǒng)的核心與關鍵，能源系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)都是為了發(fā)展經濟而存在的。嚴格來說，能源系統(tǒng)包含在環(huán)境系統(tǒng)內，但同時隸屬于經濟系統(tǒng)，能源系統(tǒng)價值的實現(xiàn)需要經濟發(fā)展來實現(xiàn)。同時，能源系統(tǒng)可以決定現(xiàn)代社會的生產、交換以及消費等環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代經濟發(fā)展的重要保障，因此能源系統(tǒng)又隸屬于經濟系統(tǒng)。環(huán)境系統(tǒng)是能源系統(tǒng)的存在基礎，是經濟系統(tǒng)的存在空間，起到連接作用。環(huán)境系統(tǒng)承載能源系統(tǒng)，為經濟發(fā)展提供動能，將自然資源轉化成經濟社會中的新產品。同時，經濟發(fā)展過程中使用能源資源后所排放的廢棄物或者污染物會重新回到環(huán)境系統(tǒng)中，從而形成完整的閉合循環(huán)系統(tǒng)。但是需要指明的是，一旦能源開采速率超過自然系統(tǒng)的再生速率時，必將導致資源緊缺，而向環(huán)境系統(tǒng)排放的廢棄物與污染物超過環(huán)境系統(tǒng)的凈化能力時，必將引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題，從而破壞系統(tǒng)的平衡性，對經濟發(fā)展造成阻礙。

（二）能源與經濟關系及環(huán)境與經濟關系

1.能源與經濟關系。能源與經濟發(fā)展之間存在相互依托、相互依靠的關系，表現(xiàn)為能源會促進經濟增長，經濟增長會促進能源發(fā)展。具體而言，在能源促進經濟發(fā)展方面：第一，能源會推動經濟擴張與升級。能源提供經濟發(fā)展動力，且能源提供的數(shù)量和質量將決定經濟發(fā)展程度。例如，煤炭能源取代原始的木頭、石油能源取代煤炭能源，經濟生產與發(fā)展效率顯著提升，使經濟規(guī)模迅速擴張。第二，能源決定人類生活水平質量。當前，人類生活高度依賴能源資源，從家庭能源使用到公共事業(yè)能源使用都離不開能源，且社會經濟發(fā)展水平越高、居民生活水平越高的地區(qū)對能源的依賴性越高。第三，能源會推動社會科技進步，有利于創(chuàng)造新型業(yè)態(tài)。縱觀世界經濟發(fā)展可知，每一次的產業(yè)革命都與能源發(fā)展息息相關。例如，煤炭的大量使用使蒸汽機的應用成為可能，石油、天然氣等能源的使用促使交通產業(yè)發(fā)展迅猛。在經濟增長促進能源發(fā)展方面：第一，經濟增長為能源發(fā)展提供廣闊的市場。經濟增長會促使社會生產的產品增多，一方面企業(yè)在生產時會使用大量能源，另一方面消費者在使用產品時同樣會使用大量能源，從而拓展了能源市場。第二，經濟增長為能源開采提供了必要的資金支持和技術支持。能源開采離不開開采基礎設備以及人力資源等要素的投入，尤其是某些存儲在深海內或者較深的地下資源，需要更高的技術以及設備進行開采。

2.環(huán)境與經濟關系。環(huán)境為人類提供生存與發(fā)展空間，是經濟發(fā)展的必要條件之一。經濟發(fā)展的最終目的是提升人類生活質量和水平，然而在經濟發(fā)展過程中所造成的環(huán)境污染問題無法及時解決，將會阻礙經濟進一步發(fā)展。因此，環(huán)境與經濟之間存在相互制約、相互促進發(fā)展關系。具體表現(xiàn)為：第一，環(huán)境對經濟的正向促進作用表現(xiàn)在環(huán)境會為經濟增長與發(fā)展提供必要的能源，如果環(huán)境保護措施得當，使得經濟發(fā)展所消耗的能源少于自然環(huán)境的能源再造速度，將形成良好的生態(tài)經濟發(fā)展循環(huán)。環(huán)境對經濟的互相阻礙作用表現(xiàn)在一旦造成生態(tài)破壞，能源等資源必將缺乏，因此經濟發(fā)展動能不足，同時治理生態(tài)環(huán)境的花費較高，會在一定程度上削弱經濟發(fā)展成果。第二，經濟發(fā)展對環(huán)境的正向促進作用表現(xiàn)在經濟發(fā)展到一定水平時，環(huán)保技術也將提升，而先進的環(huán)保技術將有效地保護生態(tài)環(huán)境甚至是升級生態(tài)環(huán)境，更利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。經濟發(fā)展對環(huán)境的負相影響表現(xiàn)在過度開采、肆意破壞、導致生態(tài)系統(tǒng)不可逆現(xiàn)象和引發(fā)多種自然災害。第三，經濟增長與環(huán)境保護之間的關系。西方學者庫茲尼茨使用了“環(huán)境庫茲尼茨曲線”解釋了經濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的關系（見圖2），即在經濟發(fā)展初期，人類使用資源較少，對環(huán)境破壞程度低，此時經濟發(fā)展處于低水平，環(huán)境退化指數(shù)也處于低水平;當經濟逐漸發(fā)展時，人類對資源的使用逐漸增加，對生態(tài)環(huán)境的破壞也呈現(xiàn)出上升態(tài)勢，此時經濟增長，環(huán)境退化指數(shù)也在增長;而當經濟發(fā)展達到一定水平后，經濟結構將發(fā)生調整，“三高”產業(yè)將逐漸朝向知識型和服務型產業(yè)轉型，同時人們生態(tài)保護意識和生態(tài)保護技術的提升，環(huán)境問題逐漸消失，此時經濟繼續(xù)增長而環(huán)境退化指數(shù)降低。

（三）能源約束下經濟增長模型

模型假設：第一，能源作為生產要素參與生產，且生產函數(shù)表達式為Y（t）=BF（K，AL，R），其中符號K和L分別表示資本和勞動，符號R、A、B分別表示能源、學習能力和技術水平。由于技術A和資本成正比，因此生產函數(shù)表達式可以改寫為Y（t）=BF（K，KL，R）;第二，將生產函數(shù)轉換成科布道格拉斯生產函數(shù)表達形式Y（t）=BKα（KL）βR（1-α-β），其中符號α、β、（1-α-β）為彈性系數(shù)，則人均生產函數(shù)表達式為Y（t）=BKα（KL）βE（1-α-β），其中E=R/L;第三，假設勞動增長率為n>0，因此在t時期的勞動力表達式為L0ent，其中L0為第一期勞動力存量，因此人均資本累計方程為k`=Bkα+βLβE（1-α-β）-c-（n+δ）k，其中δ表示折舊率;第四，人均能源存量方程表達式為s`=（σ-n）s-E，其中σ為環(huán)境能源再生率;第五，個人消費時間偏好ρ，個人效用函數(shù)為u（c）=lnc。因此，模型要解決的是在人均資本累計方程和人均能源存量方程的約束下，個人效用最大化問題，即求解：

s.t.k`=Bkα+βLβE（1-α-β）-c-（n+δ）k ; s`=（σ-n）s-E

因此，構造漢密爾頓函數(shù)得：

對方程進行一階最優(yōu)化，整理可得：

λ`2/λ2=ρ-σk`/k=c`/c，為了簡化方程式，令：

c`/c =rc;k`/k=rk;E`/E=rE;L`/L=rL，最終可得：

由方程式（1）和（2）可知，在資源環(huán)境約束條件下要想保持經濟持續(xù)增長需要保持rk=β/（1-α-β）rL+rE>0;而要保證資源的持續(xù)可利用性，需要保證rE=σ-ρ<0，即σ<ρ，效用貼現(xiàn)率大于資源再生率。

環(huán)境約束下能源消費與經濟增長耦合關系實證分析

耦合分析指兩個或者兩個以上變量之間的影響作用，因此環(huán)境約束下能源消費和經濟增長的耦合關系指的是能源消費和經濟增長之間的關系。當前，有關能源消費和環(huán)境的耦合關系分析的計量方法主要使用脫鉤理論，并且認定如果在一定時期內，能源的消耗速度以及環(huán)境惡化速度小于經濟發(fā)展速度則為脫鉤，否則為復鉤，表達公式為DF=VEG-VEC，其中VEG為經濟發(fā)展速度，VEC為能源消耗速度。

（一）能源消費與經濟發(fā)展描述性統(tǒng)計

諸多文獻使用能源消費彈性系數(shù)與能源消費強度代表能源消費和經濟發(fā)展之間的關系，其中能源消費彈性系數(shù)表示能源消費增長與經濟增長關系，而能源消費強度表示能源消費量和經濟總量關系，而二者的比值為能源消費系數(shù)。其中，符號α代表能源消費彈性系數(shù)，E為能源消費，G為經濟總量。根據(jù)能源消費彈性系數(shù)定義可知，當能源彈性系數(shù)α>1時，表示能源消費速度大于經濟增長速度，此時處于工業(yè)化發(fā)展前期;隨著經濟的發(fā)展，工業(yè)化發(fā)展達到一定標準時，能源彈性系數(shù)將趨向于1;而隨著技術的不斷進步，產業(yè)結構不斷調整趨于合理，能源彈性系數(shù)將小于1，此時處于工業(yè)化發(fā)展后期。然而，從長遠角度來看，經濟發(fā)展與能源消耗將保持一定的均衡關系，即能源彈性系數(shù)α=1。我國2000年至2015年能源彈性系數(shù)如表1所示。

由表1可知，我國能源消費彈性系數(shù)波動較大。在2003年之前，能源消費彈性系數(shù)均小于1，但是能源消費彈性系數(shù)呈現(xiàn)出增長態(tài)勢，表明該時期我國能源消費比重不斷提升;在2003年至2005年期間，我國能源消費彈性系數(shù)均大于1，表明該時期能源消費迅猛，經濟增長主要依靠能源消費支撐;在2007年之后受到經濟危機影響，我國能源消費彈性系數(shù)逐漸下降，能源消費逐漸減少，而在2012年之后，能源消費彈性系數(shù)已經下降到2000年之前水平，該時期的能源消費彈性系數(shù)減少的原因在于我國供給側改革以及產業(yè)節(jié)能化發(fā)展調整的共同影響。

（二）能源消費與經濟發(fā)展的耦合檢驗

根據(jù)表1可知，歷年我國經濟增長率以及能源消費率在通過整理可得出，我國能源消費和經濟發(fā)展之間的脫鉤復鉤圖（見圖3）。根據(jù)脫鉤理論可知，2003年、2004年處于“擴張性”復鉤區(qū)域，表明該時期內的能源使用率較低，經濟發(fā)展主要依靠粗放型高耗能產業(yè)發(fā)展;2005年位于圖像45度線上，處于弱脫鉤區(qū)和擴張性復鉤區(qū);其它年份均在45度線之上處于弱鉤區(qū)，表明該時期內經濟發(fā)展的能源利用效率較高，經濟處于轉型發(fā)展過程。然而，脫鉤復鉤圖表明我國經濟發(fā)展與能源消耗從未到達過強脫鉤狀態(tài)，說明仍存在若干因素不利于我國經濟實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

（三）能源消費與經濟發(fā)展的實證檢驗

由于能源消費和經濟發(fā)展均為時間序列，因此在對其進行實證分析時，需要進行單位根檢驗，以防止偽回歸問題，具體檢驗結果如表2所示。由表2可知，經濟發(fā)展y、能源消費量E、能源效率EE原序列均存在單位根，因此分別對其做差分。原序列差分后的P統(tǒng)計值均小于0.05，表示序列均為一階單整，因此能源消費與經濟發(fā)展之間存在長期穩(wěn)定關系，需要建立誤差修正模型進行具體分析。

根據(jù)科布道格拉斯生產函數(shù)可知，經濟與要素投入的關系表達式為：Y=f（Kt，Lt，Et）? ，其中Y代表經濟發(fā)展，K代表資本要素、L代表人力要素，E代表能源要素。由于本文研究的是能源消耗與經濟發(fā)展之間的關系，因此消除價格、人口等其它因素，將表達式進行變形，可得能源消費總量、能源效率以及經濟發(fā)展之間的線性關系式：

EE=α+βLn（Y）+γLn（E）+ε

在建立了能源消費與經濟發(fā)展之間的線性表達式之后，根據(jù)單位根檢驗的一階單整結論，可以建立能源消費與經濟發(fā)展之間的誤差修正模型，以探究兩者短期之間的關系，具體表達式為：ΔEEit=β1i（EEit-1-α1LNYit-α2LNEit）+ β2iΔLNYit+β3iΔLNEit+μit

其中符號α表示長期關系，符號β表示短期關系。使用stata對其進行參數(shù)估計，同時對變量在PMG（長期不變、短期可變）、MG（長期和短期均變化）、DFE（長期和短期均不變）的條件下進行估計，結果如表3所示。

根據(jù)表3可知PMG約束條件下，結果更能通過檢驗。第一，在長期內能源效率與能源消耗并無相關性，而能源效率的提升對經濟發(fā)展有顯著提升，即能源效率每提升1%，經濟將會增長0.448%;第二，在短期內能源效率與能源消費成負相關作用，而能源效率與經濟增長呈正相關作用，且能源效率每增長1%，短期內經濟增長0.489%，再一次表明短期內我國經濟發(fā)展主要依靠能源消耗。因此，由計量結果可知，我國能源消費與經濟發(fā)展之間的關系為：無論長期還是短期，能源消費都對經濟發(fā)展具有正向作用，而短期內經濟發(fā)展會造成能源浪費、引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題;但是在長期內，隨著產業(yè)結構的轉型、生產技術的提高以及人們意識的提升，經濟發(fā)展將促進能源產業(yè)發(fā)展，從而達到經濟可持續(xù)發(fā)展目的。

結論與總結

從理論上來看，能源會推動技術進步，導致經濟增長并提升人們生活水平，而經濟增長同樣會為能源發(fā)展提供必要的資金、技術以及市場，二者存在相互依存關系。環(huán)境與經濟二者之間則存在相互促進與相互制約關系，一方面環(huán)境為經濟發(fā)展提供足夠空間，另一方面經濟發(fā)展為環(huán)境保護提供技術，但是如果經濟發(fā)展過于依賴資源，必將導致生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)破壞，造成能源缺失以及自然災害等問題，而治理環(huán)境同樣需要花費大量資金，從而阻礙經濟發(fā)展。因此，環(huán)境與經濟二者之間的關系可以用倒“U”形的庫茲尼茨曲線來解釋。

實證方面，首先利用能源消費彈性系數(shù)闡明了我國自2000年至2015年期間能源與經濟發(fā)展關系。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在2003年之前，我國能源消費彈性系數(shù)均小于1，但是呈增長態(tài)勢，表明我國能源消費日益增多;在2003年至2005年期間，我國能源消費彈性系數(shù)大于1，表明該階段我國能源消費迅速增長，能源對經濟增長起到較大作用;在2007年之后，我國能源消費彈性系數(shù)不斷下降，并且降低到2000年以下水平，此時的能源消費減少在于我國供給側改革及產業(yè)節(jié)能化發(fā)展。其次，使用脫鉤原理對我國能源消費和經濟發(fā)展進行了耦合檢驗。結果表明，在2003年和2004年處于“擴張性”復鉤區(qū)域，其它年份處于“弱脫鉤”區(qū)。雖然總是存在許多不利于經濟可持續(xù)發(fā)展的因素，但是隨著技術的發(fā)展，經濟發(fā)展方式正從“擴張性”區(qū)轉向“弱脫鉤”區(qū)，經濟正朝向可持續(xù)發(fā)展方向轉變。最后，誤差修正模型結果表明無論是在長期還是短期內，能源消費都會促進經濟發(fā)展。在短期內，經濟發(fā)展會造成能源效率低下，造成生態(tài)環(huán)境破壞，但是隨著經濟不斷發(fā)展，產業(yè)結構轉型、技術提高和意識提升，經濟的發(fā)展將重新促進能源發(fā)展與生態(tài)平衡，最終達到經濟可持續(xù)發(fā)展目標。

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