能源消耗、经济增长和碳排放之间的关联分析——基于亚太八国面板数据的实证研究，本文主要内容关键词为：经济增长论文,亚太论文,八国论文,面板论文,能源消耗论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
全球气候持续变暖严重威胁到人类的生存和健康，气候变暖的原因除了自然因素影响以外，主要与人类活动中排放
的程度密切[1]。1997年《京都议定书》的签订旨在限制发达国家温室气体的排放量，2009年的哥本哈根气候谈判会议要求发展中国家承担减排义务，抑制气候变化成为目前国际社会面临的重大问题。为此，能源消费和经济增长、温室气体排放之间的因果关系成为近年来国际上的热点研究问题。特别是国际气候谈判中关于发展中国家是否应该承担减排义务的争论，使得这一问题的研究成为影响国际关系的重要方面。不少学者应用时间序列分析和面板数据模型，对三者的关联和相互作用进行单位根检验、协整分析和误差修正。已有的研究成果虽多，但由于选择的计量方法的差异，以及研究对象发展水平和时间跨度的不同，研究结果尚存分歧和差异。
梳理已有的相关研究，我们发现在经济增长、能耗和温室气体排放三类变量中，其因果关系既有单向的，也有双向的，既有短期的，也有长期的。单向关系中既有正向的，也有反向的（参见下页表1）。即便是同一个国家的相近时间段，结论也不尽一致[2-3]。准确揭示解释变量间的作用方向，不仅需要选择适宜的分析方法，还应考虑研究对象在发展阶段上的特点。
依据“全球气候变化主要是发达国家工业革命以来大量排放温室气体所致，而且发达国家具有应对气候变化的能力”这一事实[18]，要求发达国家在现有基础上逐渐减少排放，为发展中国家争取更多的排放空间。另一方面，发达国家在哥本哈根气候谈判中也要求发展中国家承担减排义务。作为发展中的大国，中国正处在快速工业化和城市化进程之中，环境污染与经济增长之间产生了复杂的关联[19]，其中人均的排放处于全球的73位，但排放总量已居全球前列[20]，进一步的发展还需要较大的排放空间，这就面临着国际上要求减排的巨大压力。在发展与减排的两难情势下，我国需第一坚持“共同但有区别的责任”原则，第二在积极实施节能减排战略的同时，通过借鉴国际经验，在国际气候谈判中寻求主动。本文选取了亚太地区八个国家作为对象，从面板单位根检验、协整检验、格兰杰因果检验到面板模型的参数估计，从宏观视角分析能源消费与经济增长、碳排放三个变量之间的内在关联和变化趋势，比较发达国家与发展中国家之间的差异，为我国低碳经济发展道路寻求借鉴。
二、亚太八国经济、能耗与排放概况
本文选取亚太地区的八个国家，其中包括四个发达国家：澳大利亚、新西兰、日本和韩国；四个发展中国家：中国、泰国、印度尼西亚和印度；2008年人口总量30.07亿，经济总量133030.54亿美元，土地面积2343.5万平方公里，不仅在亚太地区而且在全球都占有重要的份额。近半个多世纪以来，亚太地区经济快速发展。位于西南太平洋地区的澳大利亚和新西兰，是继欧美之后的发达国家；位于东亚的日本在1960年代开始崛起，较早进入了发达国家之列；韩国则从1970年代开始出现高速增长，很快进入发达国家的行列；中国、印尼、泰国和印度四个东南亚国家为新兴的工业化经济体，特别是中国和印度两个人口大国经济的快速、稳定增长，成为全球最富活力的经济体，改变了世界经济的格局。
能源是人类进步和社会发展的物质基础，经济增长需要能源作动力。在一定的技术发展水平上，经济规模越大，能源需求越多，碳排放量也就越高。尽管技术的进步能够降低单位经济产出的能耗和温室气体排放，但节能技术的较高成本影响了它的应用。从表2可以看出，发达国家在技术上是拥有优势的，四个发达国家的能耗强度低于四个发展中国家。
表2 亚太八国能耗、经济增长和碳排放的基本概况
注：能源单位为油当量。
三、数据和方法
（一）数据来源
本文采用原始数据来源于《BP世界能源统计年鉴》、《国际统计年鉴》、世界银行在线数据库等。样本采用年度数据，选取了1971-2005年间的人均总能耗、人均GDP和人均排放量，其中GDP使用以2000年为基期的不变价。
（二）面板数据模型
面板数据(panel data)模型是一类利用平行数量分析变量间相互关系并预测其变化趋势的计量模型。这种模型能够从三维（个体、指标、时间）方向反映研究对象的变化规律和个体特征，较为充分的利用样本所包含的信息。为了证明模型估计的有效性和获取更全面的样本信息，需要进行单位根检验、协整检验和因果关系检验[21-22]。在检验中为了消除时间序列中的不稳定性和异方差现象，还需要将原有数据化成对数形式。
1.面板单位根检验由于宏观数据的非平稳性，有必要在估计面板数据模型之前对数据进行单位根检验。这种检验是基于面板数据的一阶自回归(AR(1))过程：
本文为了增加检验结果的稳定性，利用Levin-Lin-Chu(LLC)的t统计量、Breitung的t统计量、Im-Pesaran-Shin(IPS)的w统计量、Fisher-ADF和Fisher-PP五种方法来进行面板数据的单位根检验。
2.面板协整检验尽管两个或者两个以上的变量中每个都是非平稳的，但它们的线性组合有可能相互抵消趋势项的影响，使该组合成为一个平稳的变量。协整理论的目的在于从两个以上的非平稳时间序列中寻找一种均衡关系。本文采用Kao(1999)提出的ADF检验来检验变量的协整性，这种方法的零假设是没有协整关系，并利用静态面板的回归残差来构建统计量：
式中t，i同(1)式。其中，滞后阶数的选择以保证随机项不存在自相关为原则。另外，协整关系存在的一个重要条件是协整回归方程的残差序列是平稳的，因此还需对残差的平稳性进行检验。残差的回归方程如下：
其检验的方法与单整检验基本相同。
3.格兰杰因果检验变量之间的协整关系只能说明变量之间存在因果关系，但无法知道因果关系方向，有必要进行因果关系检验。本文运用Engle和Granger(1987)提出的基于面板的误差修正模型(VECM)分两步来检验变量之间的因果关系。这种方法的优点在于其提供了解释长期关系和短期调节的途径。
其中，k为滞后阶数，θ为待估参数值，u为未修正的误差项。由于这是一个动态面板数据模型，需要利用工具变量来处理误差项和滞后解释变量之间的关系。当k=2时，满足有关误差项的经典假设，因此把解释变量的3阶、4阶滞后作为工具变量。
四、实证研究
（一）单位根检验结果
利用Eviews6.0软件对八国面板数据的稳定性进行检验，结果见表3。
由表3可知，在五种检验方法中，所有变量的水平值都不平稳。但它们的一阶差分在1%的显著性水平上均拒绝原假设，为1阶单整I(1)。故可以对数据进一步做协整检验。
表3 面板单位根检验结果
注：①单位根检验包含个体截距和趋势项；②零假设为序列存在一个单位根；③***，**，*分别表示在1%、5%和10%的显著水平上拒绝原假设；④括号中数据为伴随概率。
（二）协整检验结果
由于解释变量的不平稳性，可进一步采用Kao(1999)提出的面板协整检验方法对各国的能耗、GDP和排放之间是否存在长期协整关系进行检验（结果见表4）。
表4 能耗与GDP和排放的双变量协整检验结果
注：***、**、*分别表示在1%、5%、10%的显著性水平上拒绝原假设。
由表3可知，无论是发达国家还是发展中国家，总能耗与GDP在10%的水平上显著，与排放在1%的水平上显著，意味着能耗与排放的关联更密切。排放与GDP在10%的水平上显著。这表明两类国家中因变量与解释变量之间存在长期均衡关系。
（三）格兰杰因果检验结果
用(4)-(6)式检验，面板格兰杰因果关系如表5所示。在发展中国家，从能耗到GDP存在短期的格兰杰因果关联，但长期存在反向的关联。能耗到存在长期因果关联，而经济增长与没有显著关联。在发达国家，从能耗到无论短期和长期都有强的因果关联，在能源与GDP之间存在双向关联，GDP到排放也存在长期较强关联，这与文献[11]的结论一致。总之，能耗是排放的原因，而反之不成立，这在发达国家表现的尤为显著。GDP对能耗在二类国家都有较强的影响，对排放只有在发达国家具因果关联。这主要是发达国家较早地使用了大量的能源，能源的消费导致了较多的排放。
表5 面板格兰杰因果检验
注：***、**、*分别表示在1%、5%、10%的显著性水平上拒绝原假设。
（四）面板模型估计结果
基于以上检验，对存在长期因果关联的变量建立面板模型，估计能耗与、能耗与GDP以及
GDP与排放的相关参数。通过Hausman检验可知，应建立固定效应模型。为了直观地反映参数
估计的意义，面板模型用原始数据分析。
1.能耗与GDP模型估计 用广义最小二乘法(GLS)回归，选择个体固定的变系数模型。其中，(10)式为时间变系数模型，(11)式为个体变系数模型，反映不同情况下人均能耗与人均GDP的变动关系。
成效，但与发达国家相比仍存在不小的差距，节能减排尚有较大潜力。
总之，在面板回归模型中，两类国家的个体固定效应都存在明显的差异，发达国家的个体固定效应更为明显。在个体变系数的模型中，两类国家的
值也明显分为两类，其意义的指向保持了较好的一致性。时间变系数凰说明单位能耗产出的GDP不断增加，但时间固定效应也逐年增加反映了人均排放逐年增大的趋势。
五、结论和政策启示
（一）结论
通过面板数据模型的检验，亚太八国的能源消费、GDP增长和排放三个变量之间存在着长期均衡关系。能耗是排放的原因，而反之不成立，这在发达国家表现的尤为明显。GDP是能耗的原因，在发达国家存在反向关联，而在发展中国家不存在反向关联。在发达国家，GDP到排放存在长期较强关联，而在发展中国家没有关联。这主要是发达国家较早地使用了大量的能源，能源的消费导致了较多的排放。
面板数据模型的参数估计显示，发达国家和发展中国家在个体固定效应和个体变系数上存在明显的差异，表现了两类国家在碳排放的基数、能源利用效率以及单位能耗和单位GDP的碳排放方面的区别。发达国家人均能耗高、碳排放多，但能源利用效率也高、单位能耗的碳排放少，而发展中国家则相反。这说明发展中国家在节能减排方面存在着巨大潜力。
中国的单位能耗对GDP增长的贡献1.77，低于发达国家，而略高于其他三个发展中国家；单位GDP排放的为1.87，高于发达国家，而低于三个发展中国家。这说明中国的节能减排取得了成效，但与发达国家相比仍有较大差距。
八个国家在时间效应上的趋势明显，时间变系数的不断增加，说明技术进步提高了单位能耗的GDP产出。但时间固定效应也逐年增加，反映了人均排放逐年增大的趋势。总起来说，由于能耗总量的过快增长，技术进步的作用难以改变人均排放不断增大的趋势。因此，减缓全球变暖的努力应从转换用能结构、提高用能效率、控制用能总量多个方面入手。
（二）政策启示
将环境库兹涅茨曲线(EKC)假说应用于碳排放和收入的关联，似乎经济增长可以依靠自身解决环境退化问题[23]。但人均排放量最多的仍是发达国家这一事实不支持EKC假说。经济总量大、能源消耗多的必然结果是增加排放。无论是发达国家，还是发展中国家无一例外。需要通过适当的政策干预来打破这种关系。简单地减少能源消耗会损害经济增长，特别是发展中国家的经济增长，因噎废食不可行。另一方面，粗放式发展会加剧全球持续变暖。发达国家通过长期的技术进步，已经降低了单位GDP的能耗和排放，进一步降低人均排放或总排放量成为政策目标。对发展中国家而言，经济增长仍是追求的主要目标，在走向现代化的过程中，仍需大量增加碳排放，就需要慎重地设计能源政策，处理好发展与减排的关系。
目前，发展中国家单位GDP的能耗和单位能耗的排放较高，这是发展阶段上的固有特点，既是压力，也是潜力。目前四个发展中国家的人均GDP与其他三个发达国家（除韩国）1971年的水平相近，但单位GDP的能耗和单位能耗的排放都低于当时的发达国家。可以预期，达到发达国家目前的经济发展水平时，发展中国家的单位GDP的能耗和单位能耗的碳排放也会降低许多。未来在排放总量增加的情况下降低单位GDP的排放量、减缓人均能耗的增长速度，以低于发达国家的排放水平实现经济发展的目标，此后再进一步降低总排放，在国际气候谈判中尽可能争取主动。为此，要积极促进能源结构的转换，开发利用太阳能、风能等绿色能源，逐步减少对化石能源的利用；努力提高能源利用效率，更广泛的应用节能技术，推广清洁发展机制，降低单位GDP的能耗；制定长期的能源技术开发战略，积极与发达国家开展碳汇贸易，引进先进技术加快节能减排。
需要说明的是，本文用计量方法分析了能源消耗、GDP、排放三个变量的关系，没有考虑环境、经济等其他的因素（例如自然条件、产业结构、技术水平和制度保证），所选八个国家国情也不尽相同。
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