河北省能源消费、经济增长与碳排放关系研究

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摘 要：通过模型分析和测算1985-2013年河北省能源消费、经济增长与碳排放三者之间的关系发现：三者之间存在长期稳定均衡关系，且存在从经济增长到能源消费与碳排放的单向因果关系。另外，通过建立河北省经济增长和碳排放之间的脱钩模型，得出经济增长与碳排放之间大部分年份呈现弱脱钩状态。基于此，应通过调整能源结构、提高能源效率、调整产业结构等方式实现河北省经济的绿色发展。

关键词：能源消费；经济增长；碳排放

中图分类号：F124.5 文献标识码：A 文章编号：1003-3890（2016）05-0030-08

一、引言

近年来，河北省经济快速发展，2015年地区生产总值达到29 806.10亿元，在全国省级行政区排名第七。与此同时，能源消费量也在逐年增加，1985―2013年河北省能源消费总量从4 548.85万吨标煤增长到31 170.36万吨标煤，增长了5.85倍，年均增长7.12%。在河北省能源消费种类中，煤炭在一次能源消费中的比重一直高达90%左右，石油占9%左右，天然气等能源的消费比重非常低。伴随着巨大的能源消费总量及不合理的能源消费结构，河北省的碳排量从1985年的3 310.99万吨增加到2013年的22 301.82万吨，增加了5.74倍。河北省在经济发展的同时，能源消费和碳排放量也同步增长，产生了严重的环境问题。为了实现河北省经济绿色发展，有必要对河北省能源消费、经济增长、碳排放三者的关系进行深入研究。

二、河北省能源消费、经济增长、碳排放现状分析

（一）能源消费现状分析

1.能源消费总量分析。河北省能源消费总量呈现持续上涨趋势（见图1）。能源消费总量由1985年的4 548.85万吨标煤增长到2013年的31 170.36万吨标煤，增长了5.85倍，年均增长速度为7.12%。从整体形势上看，能源消费总量在1985―1999年缓慢上涨，能源消费增长率呈现波动趋势，年平均增长率为5.42%；从2000―2005年呈快速增长趋势，年平均增长率为12.12%，这与我国进入新世纪经济快速发展的大环境相吻合；2006―2008年能源消费增速放缓，年平均增长速度为5.64%，主要由于我国为举办奥运会在节能、减排方面做出了相关努力，河北省为此也采取了相关措施，能源消费在一定程度上受到抑制；2009―2013年能源消费缓慢上升后又逐渐下降，年平均增速为5.11%，这与河北省进行产业结构调整密不可分。

与全国进行对比，1985―2013年河北省平均能源消费增长率为7.12%，而全国为5.97%，且大部分年份河北省能源消费增长率高于全国，波动幅度较大，2013年河北省占全国能源消费总量比重达到8.31%。总体来看，河北省能源消费总量大，增长速度快。

2. 能源消费强度分析。能源消费强度是指单位GDP所使用的能源量，体现了能源利用的经济效益。由图2可以看出，河北省能源消费强度总体呈现下降趋势，表明河北省能源经济效率越来越高。与全国比较来看，从1985―2013年全国的能源消费强度一直低于河北省，全国能源消费强度的平均值为5.13吨/万元，然而河北省却高达7.17吨/万元，河北省能源消费强度与全国平均水平比较仍有较大差距，说明河北省能源效率有待进一步提高。

3. 能源消费结构分析。1985―2013年河北省煤炭在能源消费中的比重一直高达90%左右，而石油、天然气、电力消费只占很小一部分，而全国的能源消费结构中煤炭占比在70%左右，石油、天然气等能源相对河北来说占比较高。由图3与图4可以看到，2013年河北省相对于全国来说，劣质能源例如煤炭占比较高，相对全国高出了23个百分点，然而，例如天然气、电能等清洁能源占比相对较少，河北省与全国相比少了11个百分点。由此看来，河北省的能源消费结构不合理，应该改善能源消费结构，加强清洁能源的使用。

4. 河北省与其他省份能源消费情况比较。图5显示了华北各省份能源消费情况，从能源总量来看，2012年河北省在华北各省份中能源消费总量最大，达到了30 250万吨标准煤；从能源消费强度来看，河北省能源消费强度小于内蒙古与山西，为1.14吨/万元，但与北京、天津相比仍有很大差距，北京和天津的能源消耗强度分别为0.40吨/万元与0.64吨/万元；从能源消费弹性来看，2012年河北省能源消费弹性系数（能源消费增长率与经济增长率的比值）大于北京，小于其他三个省（市）。从整体来看，河北省属于能源消费大省，虽然能源利用效率在不断改善，但仍有很大的提升空间。

（二）河北省经济增长现状

1. 河北省经济总量分析。近些年，河北省经济取得飞速发展，按1985年价计算，河北省实际GDP由1985年的396.75亿元增长到2013年的7 727.24亿元，增长了18.48倍。由图6可以看到，大部分年份河北省GDP增长率高于全国，总的来说，河北省在此期间经济发展速度高于全国的平均速度。

2. 河北省产业结构现状。从图7可以看出，河北省第一产业呈现逐年下降趋势，从1985年的30.33%下降到2013年的12.37%；第二产业占比稳中有升，由1985年的46.44%上升到2013年的52.16%；第三产业增幅较大，由1985年的23.23%增长至2013年的35.47%。总的来看，河北省的三次产业结构比由1985年的0.31∶0.46∶0.23变为2013年的0.12∶0.52∶0.36。虽然在29年间产业结构发生了巨大变化，但第二产业仍占比最大。

3. 河北省与其他省份经济增长比较分析。由图8、图9可以看出，2004―2013年，河北省的地区生产总值一直处于五省市中第一的位置，但是人均GDP在五省市中排名比较靠后，十年间河北省人均GDP均排在第四位，仅仅高于山西省人均GDP，并且与北京、天津相比人均GDP的差距非常大。

（三）碳排放现状分析

1. 碳排放测算方法。在本文中碳排放主要是指化石能源的碳排放，计算碳排放所涉及的能源包括煤炭、石油、天然气、水电和其他能源五类。水电和其他能源中的风能、太阳能通常被视为零碳能源，不需要计算碳排放量，而其他能源中的生物质能等由于数据缺失，暂时忽略不计。因此本文中碳排放量的计算公式为：C=∑Ci=∑Ei×ηi。其中，C表示碳排放量，Ei表示第i种能源的消耗量，ηi表示第i种能源的碳排放转换系数。本文中碳排放系数利用国家发改委公布的碳排放系数进行碳排放测算，煤炭、石油、天然气的碳排放系数分别为0.747 6、0.582 5和0.443 5。

通过以上公式可以计算河北省1985―2013年各年份的碳排放量（见表1）。

2. 碳排放总体分析。如表1所示，1985―2013年，河北省碳排放总量呈现快速上升，从3 310.98万吨上升到22 301.82万吨，上升了5.74倍，29年间的年平均增长速度达到了7.05%，高于全国同时期5.54%的增长速度，碳排放增长过快问题突出。碳排放强度是衡量单位GDP的碳排放指标[1]，由图10得出，河北省碳排放强度总体呈现下降趋势，由1985年8.35吨/万元GDP下降到2013年2.89吨/万元GDP，下降了65.39%。虽然河北省的碳排放强度在不断下降，但大部分年份碳排放的下降率均小于GDP的增长率，并没有实现碳绝对减排。从横向来看，河北的碳排放强度明显高于全国的碳排放强度。

三、河北省能源消费、经济增长与碳排放关系实证分析

（一）河北省能源消费与经济增长的计量分析

1. 数据来源及说明。为了研究河北省能源消费与经济增长的关系，同时考虑到数据的可获取性，本文选取河北省人均能源消费量作为能源消费变量，选取地区实际生产总值作为经济增长变量，样本数据区间为1985―2013年。为了消除价格因素的影响，以1985年为基期，计算历年的实际GDP。1985―2013年河北省人均能源消费量和实际GDP见表2。地区生产总值数据来自2014年《河北省经济年鉴》，人均能源消费量经计算得到，即能源消费总量除以总人口，且数据均来自2014年《河北省经济年鉴》。

2. 实证分析。为了消除数据间可能存在的异方差，对所分析的数据取对数处理，取对数后容易得到平稳的时间序列，且不会改变变量间的长期均衡关系和短期稳定关系。首先对变量进行平稳性检验，单位根检验结果见表3。

由表3可以看出，一阶差分序列在10%的显著性水平下通过了平稳性检验，二阶差分序列在1%的显著性水平均通过平稳性检验，这说明可以对变量进行协整检验。

目前国内常用的协整检验方法主要有两种，一种是由Engle和Granger1987年所提出的EG两步法以及Johansen和Juselius提出Johansen检验法。前者主要是对单方程、双变量进行的。后者主要是对多方程、多变量进行的检验[2]。在此运用E-G两步法检验二者之间是否具有协整关系，利用最小二乘法对LNGDP与LNE进行回归，回归方程如下：

LNGDP=6.462 0+1.691 21LNE（1）

t=（120.740 4）（25.168 3）

R2=0.959 1 DW=0.172 9

模型回归结果表明，R2高达0.959 1，模型拟合程度良好，t值也通过了检验，但是DW值为0.172 9，说明模型可能存在正自相关，模型有可能存在伪回归，因此对残差进行ADF单位根检验，判断二者是否具有协整关系。

残差序列的单位根检验如表4所示：

检验结果表明，在1%显著水平下，残差序列是平稳的，这表明1985―2013年河北省人均能源消费与经济增长存在长期均衡关系，即存在协整关系。

选取滞后期1～5期，对序列LNE与LNGDP进行格兰杰因果检验，判断因果关系，检验结果如表5所示。

从表5的检验中可以得到，从滞后3期到5期，在5%的显著性水平下均拒绝原假设“LNGDP不是LNE Granger原因”，从滞后1期到5期，不能拒绝原假设“LNE不是LNGDP的Granger原因”，说明存在从经济增长到能源消费的单向因果关系。河北省经济快速增长，经济增长依赖各产业的快速发展（尤其是高耗能产业），各产业迅速发展，对能源的需求不断加大，因此经济增长能引起能源消费的增加。同时也反映出河北省的生产技术水平及能源利用效率的改进处于相对滞后的状态。

（二）河北省经济增长与碳排放的脱钩分析

在本文中使用tapio脱钩指标，对河北省经济增长与碳排放之间的关系进行分析[3]（见表6）。

运用因果链对脱钩指标进行分解，将GDP与碳排放量之间的脱钩弹性表示为减排脱钩弹性（碳排放量与能源消耗之间的脱钩弹性）与节能脱钩弹性（能源消耗与GDP之间的脱钩弹性）的乘积，减排弹性的数学表达式如下：

e（co2，E）=■（2）

节能脱钩弹性表达式为：

e（E，GDP）=■（3）

GDP与碳排放之间的脱钩表达式为：

e（CO2，GDP）=■（4）

将上式相乘可以得到：

e（CO2，GDP）=e（CO2，E）×e（e，GDP）（5）

本文通过河北省1985―2013年的实际GDP（1985年为基期计算得到）、能源消费总量、碳排放总量，计算出河北省碳排放增长率、能源消费总量增长率及实际GDP增长率，进而得出脱钩值及脱钩类型（见表7）。

根据表7，从二氧化碳与GDP整体脱钩弹性来看，1985―2013年河北省经济增长与碳排放的脱钩弹性值大致经历了四个阶段：第一个阶段为1985―1993年，这个阶段脱钩弹性值均较高，大部分年份呈现弱脱钩状态。这一阶段工业发展仍然是河北省经济发展的重心，其中重工业占有很大的比重。第二阶段为1994―1999年，这期间河北省的脱钩弹性值总体比较小，这一阶段主要是由于河北省进行了产业结构调整，开始大力发展第三产业，淘汰了一批技术落后、高耗能、高污染产业，进而使得碳排放增长速度放缓。第三阶段为2000―2005年，这个时期的脱钩状态为扩张负脱钩或是增长连结状态，这个阶段河北省经济加速发展，工业尤其是重工业是其发展的主导力量，河北省呈现典型的粗放式经济增长模式[4]。第四阶段为2006―2013年，这几年河北省的脱钩弹性值呈现逐年下降趋势，属于弱脱钩状态，一方面是由于生产技术不断提高，另一方面是由于迫于环境压力而淘汰相关落后产能。

从减排弹性来看，1985―2013年河北省大部分年份碳排放与能源消费的关系处于增长连结状态，即减排弹性在0.8～1.2，碳排放与能源消费同步增长。

从节能弹性来看，1985―2013年河北省大部分年份能源消费与经济增长的弹性呈现弱脱钩状态，说明了大部分年份经济增长速度高于能源消费的速度。且通过图11可以看到，河北省节能脱钩弹性值与经济增长与碳排放量之间的弹性值非常接近，其两者的折线图基本重合，这也说明了河北省的经济增长与碳排放之间的脱钩状态主要是受产业结构与能源效率的影响。

（三）河北省经济增长、能源消费与碳排放三者之间关系的实证分析

样本区间为1985―2013年，数据来自《河北省经济年鉴》、国家统计局网站。且采用以1985年为基期的实际GDP作为经济增长指标gdp；采用人均能源消费量作为能源消费指标e，采用人均碳排放量作为碳排放指标car。

1. 单位根检验。为了避免使用非平稳的时间序列进行回归时出现“伪回归”现象，首先对序列进行平稳性检验（见表8）。

由ADF检验可知，在10%的显著水平下，三者的一阶差分均是平稳的，在1%的显著水平下三者的二阶差分均是平稳的，因此，可以对变量进行协整检验。

2. 协整检验。对能源消费、经济增长、碳排放三者之间进行协整检验，由于为多变量之间的协整检验，故在此运用Johansen协整检验法，在做协整检验之前，先要确定其滞后阶数，由表9所示的结果，综合考虑LR、FPE、AIC、SC、HQ等因素，我们选择滞后阶数为4期进行分析。

由表10，我们得出河北省能源消费、经济增长、碳排放的协整检验结果，结果显示，在5%的显著性水平下不论是迹检验还是最大特征值检验，均拒绝没有协整关系的原假设。由此，可以得出能源消费、经济增长、碳排放之间存在着协整关系。

3. 格兰杰因果检验。协整检验显示，经济增长、能源消费与碳排放之间存在长期的协整关系，我们进一步用格兰杰因果关系确定变量之间存在何种因果关系（见表11）。

表11显示，在5%的显著性水平下，存在经济增长到能源消费与碳排放的单向因果关系。但能源消费与碳排放之间不存在格兰杰因果关系，这与我们预期的能源消费带动碳排放结论有矛盾，这可能是因为计算二氧化碳排放量时并没有官方数据，也没有确定的计算标准或是与滞后期的长短选取有一定关系，导致了该关系并不明显[5]。

四、研究结论和对策建议

（一）研究结论

1. 河北省能源消费与经济增长的关系研究表明，二者存在协整关系，且存在由经济增长到能源消费的单向因果关系，说明河北省生产技术水平与能源利用效率水平均较低。

2. 河北省碳排放与经济增长关系研究表明，GDP与碳排放之间大部分年份呈现弱脱钩状态，河北应继续开展节能减排工作。

3. 河北省能源消费、经济增长、碳排放三者关系研究表明，三者间存在协整关系，存在由经济增长到能源消费与碳排放的单向因果关系。

（二）对策建议

针对上述研究结论，并结合河北省能源消费与碳排放的现状，提出以下对策建议。

1. 调整产业结构，促进产业转型升级。目前河北省产业结构仍是第二产业占比重较大，产业大都属于高耗能、高排放产业。因此，调整产业结构，促进产业转型升级是减少碳排放根本。第一，削减钢铁、水泥、玻璃等过剩产能，促进工业转型升级。第二，通过发展绿色金融、物流、养老、信息、咨询等服务业，促进产业结构从重工业向服务业转变，实现河北省经济绿色低碳发展。

2. 调整能源结构，加快发展非化石能源。调整能源结构即把碳基能源调整为非碳基能源，改变以煤炭为主的能源消费结构。第一，实施“煤改气”“煤改电”技术改造，增加天然气等能源的使用。第二，积极开发利用太阳能、生物质能、风能等清洁能源及可再生能源。

3. 加快节能减排技术开发和推广，推动企业低碳化发展。加快开发节能减排共性、关键和前沿技术，培育建立以企业为主体、产学研相结合的节能减排技术创新体系。采取多种方式加快高效节能新技术、新工艺、新产品和新设备的推广应用。推动示范企业低碳化发展，打造清洁生产园区，引进节能减排技术，加快清洁生产园区的发展。

参考文献：

[1]韩h.基于能源消费、经济增长与碳排放关系研究的能源政策探讨[D].北京：中国地质大学，2012.

[2]张在旭.中国能源消费、经济增长与碳排放关系的互动研究[J].中外能源，2015，20（12）：2034-2038.

[3]孙小祥，杨桂山，徐昔保.无锡市能源消费、经济增长与碳排放关系研究[J].长江流域资源与环境，2013（12）：1537-1542.

[4]徐静静.河北省经济增长与碳排放的脱钩研究[J].石家庄经济学院学报，2013（6）：56-60.

[5]陈红梅，宁云才，齐秀辉.中国经济增长、能源消费与碳排放之间的关系研究[J].科技管理研究，2012，32（10）：198-202.