李志學　徐程程　張民剛

【摘 要】 文章通過面板數(shù)據(jù)模型構(gòu)建了我國二氧化碳排放量影響因素的模型，并收集2005年至2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，具體分析了能源消費強度、能源消費結(jié)構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新對我國二氧化碳排放總量的影響情況。結(jié)果表明，我國近年來碳排放總量增高是由于我國能源的高速消費引起的，而能源消費結(jié)構(gòu)的改善和技術(shù)創(chuàng)新的投入可以在很大程度上降低由經(jīng)濟增長帶來的碳排放。由此得出，降低能源消費強度、優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)以及加大技術(shù)創(chuàng)新力度是降低碳排放量的必然選擇。

【關(guān)鍵詞】 能源消費強度； 能源消費結(jié)構(gòu)； 技術(shù)創(chuàng)新； 面板數(shù)據(jù)模型； 碳排放

一、引言

我國能源總量豐富，品種齊全。但由于人口眾多，人均能源分配量僅為世界平均水平的一半。從幾種常用的能源來看，儲量較大，煤炭儲量為1.5萬億噸，居世界第三位，石油為70億噸，居世界第六位，天然氣為33.3萬億立方米，居世界第十六位，而水力資源及水電均居世界第一位。然而，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，能源消費總量也在逐年攀升，能源消費結(jié)構(gòu)的不合理、較低的能源利用效率、清潔能源以及可再生能源的開發(fā)和利用遠遠不足導致的碳排放總量也已經(jīng)躍居世界第一。目前我國的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)仍以高能耗和高碳排放產(chǎn)業(yè)為主，據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，1990年中國重工業(yè)比重為50.6%，而2008年重工業(yè)比重已經(jīng)上升到65.1%。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化造成高能源消費傾向和碳偏好，2000—2008年我國能源消費年均增長達9.1%，其中煤、石油等化石能源消費比重超過九成，在沒有發(fā)生重大技術(shù)革命的情況下，鎖定效應(yīng)將會導致中國未來10—15年對高能耗和高碳排放經(jīng)濟模式的依賴。

減少碳排放總量，合理開發(fā)利用有限能源的途徑之一即提高能源利用效率，降低對化石能源的消耗。美國2008年8月公布的新能源法案中宣布將對使用節(jié)能電器和節(jié)能建材的居民減免稅收，歐盟在2005年提出了節(jié)能的新目標，到2020年節(jié)約能耗20%，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省在擬訂的國家能源新戰(zhàn)略中也提出要爭取在2030年之前將GDP的能耗減少30%。途徑之二即優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)。煤炭作為主要的消費能源，是二氧化碳排放的主要來源，有必要尋求其他低碳排放能源替代煤炭。途徑之三即加大技術(shù)創(chuàng)新投資的力度，開發(fā)利用清潔能源、可再生能源和低碳能源。

中國是僅次于美國的第二大碳排放國，控制二氧化碳排放，實現(xiàn)2020年的國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放強度在2005年的基礎(chǔ)上下降40%～45%的目標是中國作為簽署《京都議定書》成員國之一應(yīng)遵守的“共同但有區(qū)別原則”所承擔的責任。本文通過對全國30個地區(qū)的碳排放影響因素進行分析，探究能源消費強度、能源消費結(jié)構(gòu)以及技術(shù)創(chuàng)新與碳排放的關(guān)系，找出這些因素對碳排放的貢獻程度以及存在的差異，從而探索一條節(jié)能減排的可行之路。

二、文獻綜述

縱觀現(xiàn)有研究，國外C.Hendriks等人建立了世界主要國家包括火電、煉油、氣體處理等9個行業(yè)共14 641個企業(yè)的二氧化碳的排放源數(shù)據(jù)庫，并預測了2010—2012年全球二氧化碳排放狀況；Nobuko（2004）分析了日本1985—1995年期間二氧化碳排放量變化的影響因素；Ang（2009）將內(nèi)生經(jīng)濟增長理論與環(huán)境理論相結(jié)合，研究了1953—2006年中國碳排放量的影響因素，指出能源消費、收入和對外開放度與碳排放呈正向關(guān)系，研發(fā)強度、技術(shù)轉(zhuǎn)移等技術(shù)因素與碳排放負相關(guān)。

國內(nèi)學者田徵利（2010）用2000—2005年遼寧省的能源利用數(shù)據(jù)，分析了遼寧省的能源消費結(jié)構(gòu)和能源消耗強度以及能源利用效率的變動規(guī)律；杜鷗（2011）對碳排放的影響因素進行分析，提出影響我國人均二氧化碳增長率的因素有經(jīng)濟效應(yīng)、能源效應(yīng)、結(jié)構(gòu)效應(yīng)和對外開放效應(yīng)，通過計量經(jīng)濟學的方法建立協(xié)整方程和向量誤差修正模型，分析了變量的長期均衡關(guān)系和短期變動；李武（2011）通過使用普通最小二乘法、平穩(wěn)性檢驗、協(xié)整檢驗等方法，對中國1978—2009年碳排放總量與人均實際GDP、能源效率、能源結(jié)構(gòu)的關(guān)系進行了實證研究。

綜上所述，國內(nèi)外文獻中，理論基礎(chǔ)基本一致，研究對象均為碳排放的影響因素，不同的是分解的因素不同，采取的分解因素的方法也不同。由于影響碳排放的因素非常復雜，如消費偏好、資源環(huán)境狀況、技術(shù)水平和制度保證等，因此，對于碳排放問題必須進行更加深入的研究。

三、研究方法概述、指標選擇和模型構(gòu)建

（一）研究方法概述

面板數(shù)據(jù)模型是一類利用平行數(shù)量分析變量間相互關(guān)系并預測其變化趨勢的計量模型，能夠較充分地利用樣本所包含的信息，從三維（個體、指標、時間）方向反映研究對象的變化規(guī)律和個體特征。此種特征尤其符合本文對中國30個地區(qū)6年來碳排放水平的回歸分析。它克服了簡單的多元回歸模型不能進行時間序列分析模型的缺點，同時也通過對比不同橫截面的值來發(fā)現(xiàn)研究對象之間的區(qū)別。為了評價回歸的結(jié)果和檢驗滯后階的穩(wěn)健性，需要對模型回歸的殘差進行面板的單位根檢驗，如果殘差不是面板單位根過程而是平穩(wěn)過程，那么可以認為參數(shù)估計量不是偽回歸的結(jié)果。為了獲取更全面的樣本信息以證明模型估計的有效性，還需要進行面板數(shù)據(jù)的協(xié)整檢驗，最后再進行回歸分析。

1.面板數(shù)據(jù)的單位根檢驗

美國學者Nelson與Plosser在其研究中曾指出，多數(shù)的宏觀經(jīng)濟時間序列都是不穩(wěn)定的，只有確定了序列的平穩(wěn)性才能進一步對它們進行協(xié)整性分析和因果性檢驗。因此，作為分析的第一步，必須對各時間序列數(shù)據(jù)進行單位根檢驗。面板單位根檢驗是基于面板數(shù)據(jù)的一階自回歸過程：

2.面板數(shù)據(jù)的協(xié)整檢驗

協(xié)整概念是20世紀80年代由恩格爾（Engle）和格蘭杰（Granger）提出的。其基本思想是：盡管兩個或者兩個以上的變量每個都是非平穩(wěn)的，但它們的線性組合有可能受相互抵銷趨勢項的影響，使該組合成為一個平穩(wěn)的變量。因此，在確保時間序列數(shù)據(jù)是同階單整的情況下，筆者運用E-G兩步法來檢驗變量間的協(xié)整關(guān)系及長期因果關(guān)系。

首先，利用靜態(tài)面板的回歸殘差來構(gòu)建統(tǒng)計量：

3.面板數(shù)據(jù)的多元回歸分析

面板數(shù)據(jù)經(jīng)過協(xié)整檢驗后，方可進行回歸分析，其一般形式如下：

（二）指標選擇和模型構(gòu)建

影響碳排放水平的因素有很多，如能源消費強度（能源利用效率）、能源消費結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展水平、人口規(guī)模、技術(shù)創(chuàng)新、城市化率等，而衡量碳排放水平的指標包括碳排放總量、碳排放年比增長量、碳排放年比增長率、人均碳排放量、人均碳排放年比增長量、人均碳排放年比增長率、碳排放強度、碳生產(chǎn)率等，本文在做實證分析時，把中國30個地區(qū)（西藏自治區(qū)能源數(shù)據(jù)缺失，故除外）作為研究對象進行了面板數(shù)據(jù)的回歸分析，這是因為全民施行碳減排運動的時候，各行各業(yè)也在全力節(jié)能減排。如果了解了中國碳排放的大體趨勢，那么在確定減排指標和部署減排任務(wù)的時候就更具說服力了。所以選取能夠顯著代表各地區(qū)碳排放水平的碳排放年比絕對增長值指標作為因變量，并且假設(shè)影響碳排放水平較為顯著的三個變量：各地區(qū)的能源消費強度、各地區(qū)的能源消費結(jié)構(gòu)、各地區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新作為自變量。

能源消費強度（ECI）：各地區(qū)的能源消費總量與各地區(qū)的生產(chǎn)總值之比（噸標準煤/萬元）。

能源消費結(jié)構(gòu)（MT）：各地區(qū)主要能源煤炭的消費總量（噸）。

技術(shù)創(chuàng)新（R&D）：各地區(qū)科學研究與試驗發(fā)展（R&D）經(jīng)費支出（億元）。

碳排放水平（TC）：因為沒有直接的量化指標，本文采用科學估算的方法得出歷年各地區(qū)的消費總量，然后取年比的絕對增長量作為研究指標（噸標準煤）。

參加回歸分析的數(shù)據(jù)為全國30個地區(qū)2005年至2010年的能源消費強度、主要能源煤炭的消費總量、科學研究與試驗發(fā)展（R&D）投資額和碳排放總量。

在確保時間序列變量同階單整的情況下，本文運用Eviews6.0軟件對能源消費強度、能源消費結(jié)構(gòu)、技術(shù)創(chuàng)新以及碳排放分別進行單位根檢驗、協(xié)整檢驗和回歸分析。首先，構(gòu)建能源消費強度、能源消費結(jié)構(gòu)、技術(shù)創(chuàng)新以及碳排放四個時間序列變量的關(guān)系模型（6）、（7）、（8）、（9）；其次，對面板模型進行回歸得到殘差序列εit，并對εit進行單位根檢驗以判斷其平穩(wěn)性。如果ε1it是平穩(wěn)的，則說明能源消費強度和碳排放之間存在長期協(xié)整關(guān)系；如果ε2it是平穩(wěn)的，則說明能源消費結(jié)構(gòu)和碳排放之間存在長期協(xié)整關(guān)系；如果ε3it是平穩(wěn)的，則說明技術(shù)創(chuàng)新與碳排放之間存在長期協(xié)整關(guān)系。

四、數(shù)據(jù)來源及實證分析

（一）數(shù)據(jù)來源

2005年至2010年，中國30個地區(qū)能源消費強度數(shù)據(jù)來自于相應(yīng)年份的《中國統(tǒng)計年鑒》；中國30個地區(qū)能源消費結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來自于相應(yīng)年份的《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》；中國30個地區(qū)技術(shù)創(chuàng)新數(shù)據(jù)來自于相應(yīng)年份的《中國統(tǒng)計年鑒——統(tǒng)計公報》；中國30個地區(qū)的碳排放總量則根據(jù)相關(guān)參考文獻的科學測算方式通過數(shù)據(jù)代入和公式運算得來。

（二）實證分析

在進行面板數(shù)據(jù)單位根檢驗之前，為了消除變量之間量綱和數(shù)量級過大的影響，先使用Eviews6.0軟件對面板數(shù)據(jù)進行對數(shù)處理，然后再進行單位根檢驗、協(xié)整檢驗和回歸分析。結(jié)果如下：

1.單位根檢驗

對于普通序列單位根檢驗來說，ADF檢驗、DFGLS檢驗和PP檢驗三種方法出現(xiàn)得較早，在實際應(yīng)用中也最為普遍。本文采用的LLC（Levin-Lin-Chu）檢驗、IPS（Im-Pesaran-Shin Wstat）檢驗、Fisher-ADF檢驗、Fisher-PP檢驗可以對面板數(shù)據(jù)的不同截面分別進行單位根檢驗，其最終檢驗在綜合了各個截面檢驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，構(gòu)造出統(tǒng)計量，對整個時間序列/截面數(shù)據(jù)是否含有單位根作出判斷。本實證部分所用的軟件為計量經(jīng)濟學分析軟件Eviews6.0。全國30個地區(qū)面板數(shù)據(jù)的原序列單位根檢驗結(jié)果如表1所示：

由表1可知，碳排放年水平變量（TC）在LLC檢驗、IPS檢驗和Fisher-PP檢驗的1%的顯著性水平下顯著，在Fisher-ADF檢驗的5%的顯著性水平下顯著；能源消費強度（ECI）在LLC檢驗、IPS檢驗、Fisher-ADF檢驗和Fisher-PP檢驗下均不顯著；能源消費結(jié)構(gòu)，即主要能源煤炭消費量（MT）在LLC檢驗的5%的顯著性水平下顯著，在Fisher-PP檢驗的10%的顯著性水平下顯著，在IPS檢驗和Fisher-ADF檢驗下不顯著；技術(shù)創(chuàng)新（R&D）在LLC檢驗的1%的顯著性水平下顯著，在PS檢驗、Fisher-ADF檢驗和Fisher-PP檢驗下均不顯著。顯著意味著拒絕原假設(shè)，認為原序列具有不同的單位根，表明原序列穩(wěn)定；不顯著意味著接受原假設(shè)，認為原序列具有相同的單位根，表明原序列不穩(wěn)定。由此來看，有些變量在多種檢驗下不顯著，即變量具有不平穩(wěn)性。因此，還要對原序列的一階差分序列進行單位根檢驗，以進一步判斷其穩(wěn)定程度。一階差分序列單位根檢驗結(jié)果如表2所示：

由表2可知，碳排放年水平變量（TC）、能源消費強度（ECI）、能源消費結(jié)構(gòu)即主要能源煤炭消費量（MT）和技術(shù)創(chuàng)新（R&D）在LLC檢驗的1%的顯著性水平下均顯著；碳排放年水平變量（TC）、能源消費結(jié)構(gòu)即主要能源煤炭消費量（MT）和技術(shù)創(chuàng)新（R&D）在IPS檢驗、Fisher-ADF檢驗和Fisher-PP檢驗的1%的顯著性水平下均顯著；能源消費強度（ECI）在IPS檢驗、Fisher-ADF檢驗和Fisher-PP檢驗的5%的顯著性水平下顯著。因此，原序列的一階差分序列是平穩(wěn)的，即所有變量為一階差分平穩(wěn)變量，變量之間存在協(xié)整關(guān)系的可能性。

2.協(xié)整檢驗

變量在滿足一階單整的條件下，通過軟件對數(shù)據(jù)進行協(xié)整檢驗，結(jié)果如表3。

協(xié)整檢驗的原假設(shè)是不存在協(xié)整關(guān)系，如果置信水平P值在10%、5%、1%的情況下，則拒絕原假設(shè)，即存在協(xié)整關(guān)系；如果P值大于10%，則接受原假設(shè)，即不存在協(xié)整關(guān)系。而表3中的結(jié)果顯示，統(tǒng)計量的置信水P值在LLC檢驗、Fisher-ADF檢驗和Fisher-PP檢驗下均低于1%，說明該模型碳排放年水平變量（TC）、能源消費強度（ECI）、能源消費結(jié)構(gòu)，即主要能源煤炭消費量（MT）和技術(shù)創(chuàng)新（R&D）四個變量間存在協(xié)整關(guān)系，即存在長期均衡關(guān)系。

3.回歸分析

面板數(shù)據(jù)的單位根和面板協(xié)整關(guān)系檢驗顯示，在設(shè)定線性趨勢時，變量序列是平穩(wěn)的，并且具有穩(wěn)定的協(xié)整關(guān)系，能夠?qū)γ姘鍞?shù)據(jù)進行空間面板回歸分析。為了確定將空間面板回歸的結(jié)果與傳統(tǒng)的面板回歸結(jié)果進行對比，以及是否存在空間效應(yīng)、是否需要使用空間面板回歸，本文給出面板數(shù)據(jù)回歸的結(jié)果，見表4。

從面板回歸結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：在全國30個地區(qū)的固定效應(yīng)模型中，能源消費強度（ECI）、能源消費結(jié)構(gòu)，即主要能源煤炭消費量（MT）和技術(shù)創(chuàng)新（R&D）均通過了相應(yīng)的t檢驗；能源消費結(jié)構(gòu)，即主要能源煤炭消費量（MT）和技術(shù)創(chuàng)新（R&D）在1%的顯著性水平下顯著；能源消費強度（ECI）在10%的顯著性水平下顯著，表明這三者對全國各地區(qū)的碳排放水平（TC）有顯著影響。其中能源消費強度（ECI）和主要能源煤炭消費量（MT）與碳排放水平（TC）呈顯著正相關(guān)，對其有很強的驅(qū)動作用，而技術(shù)創(chuàng)新（R&D）與碳排放水平（TC）呈顯著負相關(guān)，對其有抑制作用。

由此可以寫出30個地區(qū)固定效應(yīng)模型的表達式：

五、結(jié)論及建議

通過面板數(shù)據(jù)回歸模型對我國30個地區(qū)的碳排放總量與能源消費強度、能源消費結(jié)構(gòu)以及技術(shù)創(chuàng)新進行實證分析，得出了全國各地區(qū)碳排放總量與其影響因素的關(guān)系。面板數(shù)據(jù)的單位根檢驗驗證了能源消費強度、能源消費結(jié)構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新對碳排放量的影響較為顯著，協(xié)整檢驗的結(jié)果證明了三者對碳排放水平具有長期均衡性，這樣更便于下一步運用面板回歸確定它們之間具體的關(guān)系?；貧w結(jié)果顯示，能源消費強度促進了碳排放水平的增高，以煤炭為主要能源的消費結(jié)構(gòu)也促使了碳排放水平的增高，而技術(shù)創(chuàng)新能力則抑制了碳排放水平的提高。根據(jù)此結(jié)論，可以從降低能源消費強度、調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)和加大技術(shù)創(chuàng)新力度三個方面提出政策性建議。

（一）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低能源消費強度

第二產(chǎn)業(yè)能源消費總量巨大，其對碳排放的影響非常明顯，因此在保證經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定增長的情況下應(yīng)適當優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，增加其在三大產(chǎn)業(yè)中的比重。中國以第二產(chǎn)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將在很長時期內(nèi)一直保持下去，但隨著信息化、知識化的浪潮席卷全球，一國經(jīng)濟增長可以更多地依靠人才和科技創(chuàng)新以及制度的改進不斷提高資源配置效益和產(chǎn)出效益，從而促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級。而明顯地，以服務(wù)業(yè)為主的第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以大大減少對碳排放的需求，并逐步改善人們的消費需求偏好，在降低單位產(chǎn)值的碳排放、降低城市環(huán)境污染的同時增加就業(yè)機會。

（二）優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低煤炭消費總量

中國是以煤類能源消耗為主的能源消耗大國，這一方面是中國的自然社會因素造成的，另一方面與中國的能源利用技術(shù)落后有關(guān)。煤類能源對二氧化碳排放貢獻率最大，每生產(chǎn)一單位能量所釋放出的二氧化碳比石油多29%，比天然氣多80%，因此減少煤類能源所占的份額，增加其他能源形式，尤其是熱、電能源等清潔能源的比重，對于節(jié)能減排和改變能源結(jié)構(gòu)具有非常重要的意義。

（三）加大技術(shù)創(chuàng)新力度，開發(fā)利用新能源

中國需要吸收國內(nèi)外先進的能源利用和碳減排技術(shù)，大力發(fā)展高新節(jié)能技術(shù)，尤其是高耗能的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品方面，如中國的石油燃料加工業(yè)、金屬產(chǎn)品制造業(yè)、機械設(shè)備制造業(yè)等，應(yīng)增加科研投入，創(chuàng)造低能耗的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品，爭取在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)都能夠降低能耗，減少碳排放。開發(fā)新能源尤其是發(fā)展可再生能源，如利用中國的河流和海洋等自然資源發(fā)展太陽能、水能、潮汐能等清潔的能源形式，促進能源結(jié)構(gòu)的多元化，不僅有助于減少碳排放，最為重要的是有助于能源的長期供應(yīng)和能源安全。

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