楊 姣，董 曄

(1.新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054；2.新疆師范大學(xué) 商學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017)

0 引 言

隨著人口總量的增加，工業(yè)化以及城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，能源消耗不斷增加，環(huán)境承受壓力不斷加大。能源消耗以及環(huán)境問(wèn)題在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中備受關(guān)注，新疆在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，能源消耗以及隨著而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益突出[1]。新疆在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)有著穩(wěn)定的關(guān)系，這與我國(guó)總體經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況相類似[2-5]。人類生活、工業(yè)生產(chǎn)所帶來(lái)的能源消耗、環(huán)境污染成為必須要考慮與解決的問(wèn)題，降低能源消費(fèi)、減少環(huán)境壓力對(duì)區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性有積極作用。IPAT及其擴(kuò)展模型如STIRPAT模型在能源消耗、環(huán)境壓力等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[6]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用STIRPAT模型在環(huán)境方面作了大量的研究，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛[7-10]。路冉等在關(guān)于城市土地?cái)U(kuò)張驅(qū)動(dòng)力研究問(wèn)題上，利用STIRPAT模型分析了影響土地?cái)U(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)力及其影響程度[11-13]。在研究不同因素如交通運(yùn)輸、水利工程、建筑等對(duì)碳排放的影響方面，劉興華等利用STIRPAT模型分析了其影響碳排放的強(qiáng)度并在優(yōu)化其結(jié)構(gòu)類型方面做了相關(guān)研究[14-16]。在區(qū)域廢水排放、水環(huán)境污染的驅(qū)動(dòng)力因素的研究中，史芳等基于STIRPAT模型，利用回歸分析方法對(duì)影響水環(huán)境的各因素影響程度進(jìn)行分析[17-18]。汪菲等利用STIRPAT模型分析人口、人均GDP、技術(shù)進(jìn)步等對(duì)能源消費(fèi)碳排放的影響，不同區(qū)域其影響因素的影響程度不同[19-21]。劉書玲等從政府出臺(tái)的環(huán)境制度、法規(guī)以及財(cái)政支出方面出發(fā)，利用STIRPAT模型分析得到環(huán)境規(guī)制對(duì)碳排放起到先促進(jìn)后抑制的影響，政府一般預(yù)算支出對(duì)碳排放的影響很大[22-23]。

綜上所述，學(xué)者利用STIRPAT模型從不同的角度分析了影響能源、環(huán)境污染的各因素及其影響程度。關(guān)于STIRPAT模型在環(huán)境壓力的影響因素分析上，利用普通最小二乘法回歸、嶺回歸等分析方法，為本文研究提供研究途徑與方法參考。因此，本文在以往學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，以能源消耗作為環(huán)境壓力指標(biāo)研究影響新疆環(huán)境壓力的各影響因素及其影響程度?；谛陆┠昴茉聪那闆r，在STIRPAT模型的基礎(chǔ)上，利用lasso回歸方法研究新疆能源消耗的主要影響因素及其影響程度，并提出相關(guān)政策建議，對(duì)新疆經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展有重要意義。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 新疆能源消耗分析

2001年以來(lái)，新疆經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，GDP增長(zhǎng)率多年均在10%以上。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，能源消耗量逐年增長(zhǎng)。能源消耗總量以及占全國(guó)比重詳見(jiàn)圖1。

如圖1所示，2001～2018年，能源消費(fèi)總量由3 496.44萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到18 783.036萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。新疆能源消耗總量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，上升速度經(jīng)歷緩慢-急速-緩慢的過(guò)程。能源消耗占全國(guó)的比重均在2%以上，總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，在近十年間比重增長(zhǎng)較快，2018年能源消耗占比達(dá)到4.05%。

2001～2018年，新疆的能源消耗增長(zhǎng)率如圖2所示。

圖2 2001～2018年新疆的能源消耗增長(zhǎng)率Fig.2 Growth rate of energy consumption in Xinjiang from 2001 to 2018

由圖2可知，2001～2018年期間新疆的能源消耗增長(zhǎng)率一直保持正的增長(zhǎng)率。2003～2005年間、2010～2013年間增長(zhǎng)率均在10%以上，其中2013年增長(zhǎng)率達(dá)到峰值20.7%。2001～2018年間，增長(zhǎng)率最低的年份為2015年，其增長(zhǎng)率為0.07%，2015～2018年增長(zhǎng)率均保持在10%以下?？傮w來(lái)看，新疆的能源消耗總量還是處在一個(gè)較高的水平。

2001～2018年新疆能源消耗相關(guān)影響因素及變化如表1所示。

由表1可知，2001～2018年新疆GDP總量由1 491.60億元增長(zhǎng)到12 199.08億元，總?cè)丝谟? 876.19萬(wàn)人增加到2 158.63萬(wàn)人，增加了182.44萬(wàn)人。人口變化除少數(shù)年份之外均增加30萬(wàn)左右，人均GDP變化除2015年呈負(fù)值之外，其他年份均呈現(xiàn)正值且人均GDP變化較大，單位GDP能耗總體呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)。

表1 2001～2018年新疆能源消費(fèi)因素及其變化

1.2 STIRPAT模型

STIRPAT模型是由York等在IPAT模型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來(lái)的非線性回歸模型，IPAT模型最早由Ehrlich提出[7,24-25]，其標(biāo)準(zhǔn)模型為：

I=P×A×T

(1)

該模型認(rèn)為環(huán)境壓力I是由人口數(shù)量P、富裕程度A以及技術(shù)進(jìn)步T共同作用。該模型中假設(shè)了有三個(gè)驅(qū)動(dòng)力影響環(huán)境壓力，由(1)式可以看出三個(gè)影響因素是乘積形式對(duì)環(huán)境壓力I造成影響，每個(gè)因素對(duì)環(huán)境的影響程度相同，而事實(shí)上各因素對(duì)環(huán)境的影響是不一樣的，因此，IPAT模型是受限制的，故在深入探究環(huán)境壓力的各因素時(shí)，提出了經(jīng)修正擴(kuò)展后的STIRPAT模型，其標(biāo)準(zhǔn)形式為：

I=aPbAcTde

(2)

式(2)中，I、P、A、T所代表的含義與式(1)中各變量相同。a、b、c、d分別為模型系數(shù)與各因素的估計(jì)參數(shù)，e為隨機(jī)誤差項(xiàng)。b、c、d參數(shù)的引入補(bǔ)償了模型的缺陷，式(2)中可以分析各因素變量對(duì)環(huán)境壓力的影響。為減少異方差影響，對(duì)模型兩側(cè)取對(duì)數(shù)，為研究方便，將相對(duì)應(yīng)參數(shù)字母用β表示。式(2)所示模型變?yōu)椋?/p>

lnI=β0+β1lnP+β2lnA+β3lnT+e

(3)

式(3)中，I為新疆環(huán)境壓力，用能源消耗量表示，P新疆總?cè)丝?，A為富裕程度，用人均GDP表示，T為技術(shù)進(jìn)步，用單位GDP的能源消耗表示。β1、β2、β3分別為單位自變量所帶來(lái)的因變量變化的彈性系數(shù)，e為隨機(jī)誤差項(xiàng)。

STIRPAT模型中引入了各影響因素參數(shù)，從一個(gè)多變量的線性模型通過(guò)對(duì)數(shù)處理得到線性方程，能夠反映出各影響因素的影響程度，而且STIRPAT模型經(jīng)過(guò)拓展也可以添加其他影響因素，可以將更多的相關(guān)變量引入模型中。本文是以能源消耗為例研究新疆環(huán)境壓力，只使用了STIRPAT模型中最重要的三個(gè)決定性因素，并沒(méi)有將該模型進(jìn)行拓展。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文的能源消耗數(shù)據(jù)、GDP、人口、來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2002-2019)、《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》(2002-2019)以及《新疆維吾爾自治區(qū)2019年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。

2 實(shí)證分析

2.1 STIRPAT模型分析

2.1.1 ADF檢驗(yàn)

選取時(shí)間序列數(shù)據(jù)，為避免出現(xiàn)“偽回歸”，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)。利用Eviews10對(duì)所選取的所有變量進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 ADF單位根檢驗(yàn)結(jié)果

由表2的ADF檢驗(yàn)結(jié)果可知，所有原始變量均是不平穩(wěn)的，lnI、lnA、lnT經(jīng)過(guò)一階差分后序列變得平穩(wěn)，lnP經(jīng)過(guò)二階差分后變得平穩(wěn)，所有變量符合協(xié)整檢驗(yàn)的條件。

2.1.2 協(xié)整檢驗(yàn)

根據(jù)表2的檢驗(yàn)結(jié)果，各變量滿足協(xié)整檢驗(yàn)條件，本文利用E-G兩步法進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果圖表3所示。

表3 E-G兩步法協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，調(diào)整后的R2為0.99，各變量P檢驗(yàn)值值均為0，通過(guò)協(xié)整檢驗(yàn)。利用Eviews10對(duì)各變量進(jìn)行回歸，將得到的殘差時(shí)間序列進(jìn)行ADF檢驗(yàn)，如表4所示。

表4 殘差序列ADF檢驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，殘差序列的ADF值為-3.401 097，小于5%顯著性水平下對(duì)應(yīng)的值(-3.098 896)，則人口、人均GDP以及單位能耗等變量間存在長(zhǎng)期均衡關(guān)系，P檢驗(yàn)值為0.029 4，通過(guò)檢驗(yàn)，可以進(jìn)行回歸分析。

2.2 回歸分析

基于STIRPAT模型，運(yùn)用stata16軟件根據(jù)式(3)做多元線性回歸，結(jié)果如表5所示。

由表5所示的多元回歸結(jié)果可以得到回歸方程為：

表5 多元線性回歸結(jié)果

lnI=-6.674+0.966lnP+1.001lnA+0.993lnT

(4)

由表5可知，各自變量的系數(shù)均接近于1，P>t值均為0，但lnA與lnP的VIF值(變量膨脹因子)均大于10，則變量之間存在多重共線性。為解決多重共線性問(wèn)題，本文運(yùn)用lasso回歸。圖3為lasso回歸的系數(shù)路徑圖。

圖3 lasso回歸的系數(shù)路徑Fig.3 Coefficient path of lasso regression

lasso回歸分析估計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)表6。

表6 lasso回歸分析估計(jì)結(jié)果

由lasso回歸所得到各變量之間的關(guān)系式為：

lnI=-6.917+0.980lnP+1.011lnA+0.933lnT

(5)

由式(5)可以看到，各變量系數(shù)均為正值，且接近于1，則影響新疆能源消耗的各因素對(duì)其影響程度均較大，人口、人均GDP、技術(shù)進(jìn)步等影響因素對(duì)新疆能源消耗均存在正相關(guān)關(guān)系，其影響程度之間的差異不明顯。人口每增加1%，能源消耗量增加0.996%，人口的增加會(huì)造成住房、交通等需求增長(zhǎng)，能源消耗也相應(yīng)增加。人均GDP是對(duì)新疆能源消耗影響最大的因素，人均GDP每增加1%，能源消耗量增加1.011%，說(shuō)明新疆的富裕程度并沒(méi)有達(dá)到可以降低能源消耗的水平。新疆近些年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消耗沒(méi)有脫鉤，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，能源消耗量也在增長(zhǎng)。技術(shù)進(jìn)步每增加1%，能源消耗增加0.993%，由此可見(jiàn)技術(shù)的進(jìn)步會(huì)增加新疆能源的消耗。新疆在技術(shù)創(chuàng)新方面有待提高，要加大綠色低碳技術(shù)的發(fā)展。

如表6所示，根據(jù)交叉驗(yàn)證的調(diào)節(jié)參數(shù)的最優(yōu)取值為0.000 817 2，共有3個(gè)非零回歸系數(shù)。相應(yīng)的樣本外R2為0.999 9，變異系數(shù)平均預(yù)測(cè)誤差為0.000 035。公式(5)能夠很好的反映整體的擬合結(jié)果。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文概述了2001～2018年新疆的能源消耗變化情況，基于STIRPAT模型，利用lasso回歸方法對(duì)2001～2018年新疆能源消耗的影響因素進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

(1)新疆的能源消耗總量總體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，占全國(guó)比重總體也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。影響能源消耗的各因素中，人口數(shù)量與人均GDP基本呈現(xiàn)增長(zhǎng)變化趨勢(shì)，單位GDP能效總體呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)。

(2)以能源消耗作為環(huán)境壓力指標(biāo)，研究影響新疆環(huán)境壓力的各影響因素及其影響程度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)新疆能源消耗受到人口、人均GDP、技術(shù)進(jìn)步等的影響，且這些影響因素與能源消耗之間均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。各影響因素中，人均GDP對(duì)能源消耗的影響程度較其他因素程度較高，但總體差異較小，各影響因素與能源消耗之間的比值關(guān)系均接近于1。

3.2 建議

(1)2001～2018年新疆能源消耗量一直呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且新疆能源消耗占全國(guó)能源消耗比重也一直在上升。新疆經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與能源消耗之間并沒(méi)有脫鉤，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)依靠能源的消耗，因此，要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，還要節(jié)約能源，發(fā)展能源技術(shù)。

(2)新疆人口數(shù)量相較于其他省市來(lái)說(shuō)并不多，但人口數(shù)量的增長(zhǎng)對(duì)能源的消耗是具有促進(jìn)作用的，因此，要改變?nèi)藗兊纳罘绞?，引?dǎo)增強(qiáng)人們保護(hù)自然與環(huán)境的意識(shí)，生活中注重環(huán)保，盡可能使用清潔能源。