減排目標約束對經濟增長影響的理論探討
目前我國能源的總量不足和結構偏差已經成為經濟可持續發展的瓶頸，使我國面臨能源短缺和環境約束的雙重壓力。在能源和環境的雙重壓力下，如何實現經濟增長和碳排放目標的雙贏，成為我國現階段面臨的重要問題和亟待研究的課題。為實現我國的經濟增長和碳減排目標，必須系統研究能源、經濟和碳排放之間的內在關系，揭示三者之間的相互作用機制。
經濟、能源和碳排放之間相互影響，相互制約。經濟發展需要相應的能源消費，能源消費又必然帶來一定的碳排放，減排目標會約束能源消費水平，能源消費水平又制約經濟發展。我國對2011～2020年期間的經濟發展和碳排放量都制定了詳細的發展目標，并寫入了長期發展規劃。而要實現我國的經濟發展目標和碳減排目標，必須正確認識和把握能源消費、經濟增長和碳排放三者的內在關系，從而制定科學的發展戰略。
中國能源消費、經濟增長與碳排放之間具有怎樣的內在聯系，減排目標約束對經濟增長的影響程度如何，經濟發展和減排目標能否實現，又應該如何處理三者之間的內在關系呢?本文將系統、定量研究中國能源、經濟和碳排放之間的相互作用關系，為準確理解我國能源消費、碳排放與經濟發展的關系，制定科學碳減排目標及政策提供參考和數據支持，促進經濟、能源和環境的協調發展。
一、文獻綜述
能源、經濟和環境(3E)的關系問題一直是國內外學者研究的熱點問題，其中，環境狀況的代表是碳排放情況，該問題的研究方法及成果主要體現在以下幾個方面：
1、關于碳排放與經濟發展關系的研究
環境波特假說認為，節能減排能使環境質量和生產效率同時得到提高，社會和經濟發展目標都能得到滿足。Mohr(2002)基于離散技術變化中的“干中學”一般均衡框架推導支持了波特假說的結論，該模型顯示，由于內生技術的改變使得波特假說具有存在的可能;Cerin(2006)的研究也支持了波特假說，該學者基于科斯的產權交易成本理論發現了雙贏的私人動機，但這種動機的產生需要公共支持。另一些學者對此提出了批評，他們認為，如果這樣的雙贏機會存在，就不需要政府額外對節能減排施加成本了。如Feichtinger等(2005)的研究認為，在考慮非線性效應和學習效應的情況下拒絕波特假說;陳文穎等(2004)設計了六種二氧化碳減排情景，應用 MARKAL-MACRO模型進行模擬分析，定量描述了各種減排情景下對GDP影響的時間模式;陳詩一(2009)設計了一個基于方向性距離函數的動態行為分析模型，對中國工業2009～2049年期間節能減排的損失和收益進行模擬分析，預測結果支持了環境治理可導致環境和經濟雙贏發展的環境波特假說。
2、關于能源消費與經濟增長關系的研究
國內外學者進行了大量實證工作，但迄今為止還沒有形成共識，分歧與爭議依然存在。Kraft， J & Kraft，A.(1978)利用美國1947～1974年的數據，發現存在從GNP到能源消費之間的單向因果關系;Akarca & Long(1980)研究認為，如果把時間間隔改為2年，Kraft-Kraft的研究結論就值得懷疑。其他學者也利用不同的時間間隔和不同的研究方法證實或反駁了Kraft-Kraft的研究結論。同時，不同的國家、同一國家不同的時間間隔所得到的結論也不相同。Ugur & Ramazan(2003)通過對16個國家能源消費與GDP因果關系的研究發現，在這些國家中，兩個時間序列值是不平穩的，但一階差分是平穩的，其中有七個國家變量之間存在平穩線性協整關系;汪旭暉、劉勇(2007)利用1978～2005年中國的能源消費和GDP數據研究發現，我國能源消費與GDP之間存在長期穩定的均衡關系，并且存在從能源消費到經濟增長的單向因果關系;馬超群等(2004)利用我國1954～2003年的GDP和能源消費數據研究發現，GDP分別于能源總消費、煤炭消費之間存在協整關系，而 GDP與石油、天然氣和水電之間不存在協整關系;楊文培(2005)探討了能源發展與經濟增長的互動關系，認為二者互為動因。
目前對環境波特假說進行檢驗的文獻較多，但尚未有一致性的結論，這與不同學者采用的分析數據、研究對象的治理體制、所處的地理環境等因素有關，但缺乏一個公認的、合理的分析環境保護與經濟增長聯系的理論框架是其根本原因。同時，大多學者注重于研究能源、經濟和環境中的某一種關系，對三者之間的相互關系及影響程度研究的文獻相對較少。
本文研究的思路結構為：(1)以能源消費為中介，構建能源消費、經濟增長和碳排放關系分析的理論框架;(2)基于構建的固定資本、人力資本、能源投入和GDP關系的生產函數模型，對中國能源消費與經濟增長之間的關系進行實證研究，并測算和分析能源消費對經濟增長的彈性系數和貢獻率;(3)根據經濟增長目標對能源消費量進行預測，由能源消費量推算碳排放量，估算我國減排目標的實現程度;(4)根據要素貢獻率模型，分別測算有無減排目標約束下能源消費對經濟增長的貢獻率，分析減排目標約束對經濟增長的影響。由此，在本文構建的理論框架下，實證測量中國能源消費、經濟增長和碳排放之間的內在關系及相互影響程度，為我國制定經濟發展目標、碳減排目標和能源發展戰略提供定量支持。
二、研究設計
1、理論框架
(1)基于Nerlove(1963)改進的C-D生產函數模型，本文構建技術進步、管理水平等綜合要素、固定資本、人力資本和能源投入與GDP產出關系的測度模型，表示為：
對式(1)兩邊取自然對數變為線性形式，可以得到各要素產出彈性的估計回歸模型，表示如下：
根據以上模型，對我國的能源消費與經濟增長的關系進行實證研究，定量分析能源消費與經濟增長之間的內在關系，并對能源消費、固定資本投入和人力資本投入對經濟增長的彈性系數、貢獻率進行測算和分析。
(2)以能源消費與經濟增長的關系為基礎，根據經濟增長目標預測我國2010～2020年期間的能源需求量，并由能源需求量估算碳排放量。碳排放量的測算公式表示為：
=含碳能源消費量×碳折算系數×氣化系數 (4)
其中，含碳能源主要包括煤炭、石油和天然氣;碳折算系數采用國家發改委能源研究所制定的系數，為0.67;碳氣化系數指碳完全氧化成為二氧化碳之后與之前的質量之比，比值標準量為3.67。
(3)在以上研究的基礎上，測量我國碳減排目標的實現程度，并估算碳減排目標約束對經濟增長的影響程度，分析碳排放與經濟增長的關系。
由此，系統、定量研究能源消費、經濟增長和
碳排放之間的相互作用關系，促進能源、經濟和環境的協調發展。
2、變量與數據說明
根據本文設計的理論框架，考慮到數據的可獲得性，對我國1991～2010年期間共20年的投入產出指標之間的關系進行研究。數據來源于1992～2011年的《中國統計年鑒》和《中國能源統計年鑒》。
模型中的變量及數據計算方法說明如下：
(1)總產值。用以1991年為基期的實際生產總值表示，單位為億元人民幣。
(2)固定資本存量。本文采用Goldsmith(1951)開創的“永續盤存法”來估算每年的實際固定資本存量，計算公式為：
(3)人力資本。現有文獻中大部分學者采用歷年就業人數表示人力資本的投入，但該數據不能反映勞動者素質差別對生產效率的影響。本文參照林伯強(2003)、徐國泉等(2007)學者的研究，采用“受教育年限法”來估算1991～2010年中國人力資本存量，單位為：萬人·年。
(4)能源投入。能源投入采用《中國能源統計年鑒》(1991～2011年)中國能源消費總量數據中的煤炭、石油和天然氣化石能源部分(本文所指能源消費均為化石能源部分)，單位為“噸標準煤”。
樣本變量數據特征如表1所示。
三、能源消費與經濟增長關系實證分析
1、平穩性檢驗
本文采用ADF檢驗方法來驗證1991～2010年期間我國能源消費量和GDP是否為平穩序列。為降低異方差的影響，分別對GDP和能源投入量取對數，結果分別表示為LNGDP和LNE。應用 Eviews6.0軟件對LNGDP和LNE的單位根進行檢驗，滯后項的選擇以AIC(Akaike inib criterion)和 SC(Schwarz criterion)最小化為準則。檢驗結果如表2所示：
由表2可知，LNGDP和LNE的ADF絕對值大于顯著性水平為1%的臨界值，為非平穩序列;在 LNGDP和LNE的一階差分下，ADF絕對值均大于顯著性水平為1%的臨界值，LNGDP和LNE的一階差分為平穩序列，中國GDP和能源消費兩個變量為一階單整序列，可以進一步地進行協整分析。
2、協整分析
從對變量LNGDP和LNE的平穩性檢驗結果來看，二者之間為同階單整的平穩時間序列，可以進行協整檢驗。本文采用E-G(Engle-Granger)兩步檢驗法對LNGDP和LNE進行協整檢驗，檢驗分兩步進行。
第一步，協整回歸，利用最小二乘法(OLS)估計 LNGDP和LNE之間的回歸方程，并計算非均衡誤差。方程回歸結果為：
從方程回歸結果可以看出，方程的擬合程度較高，t檢驗通過，各解釋變量的影響顯著。式(6)表明，GDP變化率每增加1%，能源消費變化率將增加1.4787%，GDP的增長需要更多的能源投入。
計算殘差：
第二步，檢驗的單整性，即殘差是否為平穩序列。仍采用ADF方法進行檢驗，檢驗結果如表3所示：
從表3的檢驗結果可以看出，殘差序列為平穩序列，存在LNGDP和LNE的平穩線性組合，表明經濟增長和能源消費量之間存在協整關系。
3、能源對經濟增長的彈性系數及貢獻率估算
利用SPSS16.0軟件調入計算整理后的投入產出指標數據，采用最小二乘法對式(3)進行回歸分析，回歸分析結果如表4所示：
從表4回歸的指標參數可以看出，調整后的方程擬合優度接近于1，說明方程擬合較好，方程自變量對因變量的解釋能力較強。各參數都通過了t檢驗，顯著性水平較高，均在0.01以下。D-W值說明，自變量之問不存在自相關關系。因此，1991～2010年間中國GDP及相關投入要素之間的關系可以用該模型表示。
表4給出了標準化和非標準化后的模型回歸系數。將相應的回歸后的標準化系數代入式(1)中，可以得到如下方程：
在該模型中，中國固定資本的產出彈性系數為0.414，人力資本的產出彈性系數為0.159，能源消費的產出彈性系數為0.449，表示固定資本投入每增長1%，GDP將增長0.414%;人力資本投入每增長1%，GDP將增長0.159%;能源消費量每增長1%，GDP將增長0.449%。產出彈性系數之和為1.022，大于1，表明我國經濟具有規模效應。從總體上來講，能源消費的產出彈性系數最大，反映了我國經濟增長對能源投入的依賴。
利用模型回歸分析結果，根據式(2)可以得到各要素對中國經濟增長的貢獻份額和貢獻率。計算結果表明，1991～2010年中國經濟增長中，GDP平均增長率為10.53%，其中，技術進步、管理水平等綜合要素貢獻份額為4.90%，占46.38%;能源消費貢獻份額為3.02%，占28.37%;固定資本貢獻份額為2.22%，占21.34%;人力資本貢獻份額為0.39%，占3.91%。在三個投入要素中，能源消費的貢獻率和貢獻份額最大。
從投入量方面來看，我國能源消費量的年均增長率為6.74%，固定資本投入的年均增長率為5.36%，人力資本投入的年均增長率為2.46%。三要素的投入增長率大小排序與對GDP增長的貢獻率一致。結果表明，能源消費對經濟增長的推動作用明顯，如果控制碳排放量，減少能源投入，將直接影響經濟增長。因此，在制定減排目標中，必須考慮經濟發展的承受能力。要維持經濟持續增長，需要制定合理的減排目標，也需要提高能源效率，盡可能以較少的能源消耗推動經濟的均衡發展。
四、碳排放預測與減排目標約束對經濟增長的影響估算
1、碳排放量預測與減排目標比較
根據本文設計的理論框架，對我國2011～2020年的二氧化碳排放量進行預測。
(1)能源需求量預測。根據黨的十七大報告提出的2020年實現人均國內生產總值比2000年翻兩番的目標，我國GDP在2011～2020年期問需要保持年均7.2%的增長目標。根據能源消費量與經濟增長的協整回歸方程，可以預測2011～2020年期間我國能源消費需求量。
(2)碳排放量預測。根據式(4)估算二氧化碳排放量。預測結果如表5所示：
從能源需求和碳排放預測結果來看，以1991年 GDP可比價格測算，我國單位國內生產總值二氧化碳排量2015年比2010年降低18.35%，2020年將比2005年降低36.03%，單位能耗2015年將比2010年降低18.36%。
中國政府在2009年哥本哈根氣候峰會上承諾，到2020年，二氧化碳排放強度比2005年下降40%～50%，并作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃。我國“十二五”規劃綱要明確規定，單位國內生產總值能源消耗降低16%，單位國內生產總值二氧化碳排放降低17%。從預測結果來看，我國的能源效率有了較大提高，可以基本實現制定的單位GDP能耗目標，但距離實現碳減排目標還有一定難度，我國的碳減排任務還任重道遠，亟待從能源消費結構、科技投入、經濟結構調整、政策支
持和市場調節等方面加大力度，走低碳發展之路。
2、減排目標約束對經濟增長的影響估算
假設我國能源消費在2011～2020年期間對經濟增長的產出彈性系數與1991～2010年期間相同，為0.449，利用碳排放預測數據分別計算有無減排目標約束下我國2011～2020年期間的能源消費對經濟增長的貢獻率。
(1)無減排目標約束的能源消費對經濟增長貢獻率估算。根據對我國2010～2020年能源消費需求量的預測數據，我國2011～2020年期間能源消費量平均增長率為4.81%，經濟增長率仍按十六大提出的目標計算，為7.2%。則在無減排約束下能源消費對經濟增長的貢獻率為：
(2)減排目標約束下的能源消費對經濟增長貢獻率估算。根據我國政府承諾的減排約束目標，取到2020年二氧化碳排放強度比2005年下降45%這一中間值，根據碳排放的計算公式式(4)，可以推算我國2010～2020年期間能源消費量平均增長率為3.41%。經濟增長率仍按十六大提出的目標計算，為7.2%。則在減排目標約束下能源消費對經濟增長的貢獻率為：
從以上估算可以看出，在減排目標約束下，2011～2020年期間能源對經濟增長的貢獻率比無減排目標約束減少了8.74%。估算結果說明，實現減排目標短期將對中國經濟發展產生負面影響，在制定減排目標的同時，需要考慮碳減排對經濟發展的沖擊和影響程度，考慮經濟發展的承受能力，兼顧經濟發展。為了實現經濟增長和減排的雙贏目標，需要從提高能源利用效率和改變能源結構等方面進行努力。
五、結論與建議
通過對1991～2010年期間中國能源消費與經濟增長關系的研究，以及在此基礎上對我國2011～2020年的能源消費量和碳排放量的預測和對減排目標約束對我國經濟增長影響的估算，可以得到以下結論及政策建議：
第一，能源消費與經濟增長具有長期均衡關系。通過對能源消費與經濟增長的實證檢驗，結果表明，能源消費與經濟增長之間的具有協整關系，從能源消費與經濟增長的協整回歸方程來看，GDP每變動1%，能源消費將變動1.4787%，能源投入的變化率大于GDP的變化率。協整回歸方程從定量角度為我們提供了一個兩者協調發展和可持續性發展的參照系，要維持經濟增長需要更多的能源投入，因此，在制定經濟發展目標時，要充分考慮能源的供給能力，統籌兼顧二者的關系，實現二者的協調發展。
第二，能源消費在我國經濟增長中發揮了重要作用。在能源消費、固定資本、人力資本三個投入要素中，能源消費對經濟增長的彈性系數、貢獻份額及貢獻率最大，分別為0.449%、3.02%和28.37%。表明我國經濟增長對能源消費具有較強的依賴性，這與我國通過高投入、高消耗促進經濟增長的發展模式有關。人力資本對經濟增長的彈性系數、貢獻份額和貢獻率最少，分別為0.159%、0.39%、3.91%，具有較大的增長潛力。明確了經濟增長對各投入要素的依賴程度，可以為我們制定經濟發展政策及增長目標提供科學的依據。研究結果啟示我們，要增加教育投入，把經濟增長從依賴能源消費轉移到依靠人力資本上來，從而改變我國目前經濟增長依靠能源推動的局面，減輕能源供應和環境保護的壓力，這是未來我國經濟發展模式的必然選擇。
第三，我國實現減排目標面臨巨大壓力。對我國2011～2020年期間的能源消費和碳排放量進行了預測，預測結果顯示，2020年的單位GDP碳排放量將比2005年降低36.04%，2015年的單位GDP能耗將比2010年降低18.36%。預測結果表明，我國的碳排放量距離2009年哥本哈根大會承諾的最低碳減排目標還有一定的差距，2015年的單位GDP能耗可以實現“十二五”規劃目標。從減排目標來看，我國還需要從大力調整能源供應結構、依靠技術進步提高能源效率等方面入手，減少能源消耗，從而減少碳排放，實現減排目標。
第四，減排目標約束對我國經濟增長有負面影響。研究結果表明，在減排目標約束下，能源對經濟增長的貢獻率將減少8.74%。因此，我國在制定減排目標時，應充分考慮對我國經濟發展的影響和承受能力，不能急于求成，科學制定減排目標，實現經濟增長和碳減排的雙贏。
綜上所述，能源、經濟和碳排放之間相互影響、相互制約，在經濟發展中，需要正確理解和明確三者之間的內在聯系，綜觀全局考慮，從而制定科學的發展戰略規劃，實現經濟、環境和能源的協調發展。
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