目前我國能源的總量不足和結(jié)構偏差已經(jīng)成為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，使我國面臨能源短缺和環(huán)境約束的雙重壓力。在能源和環(huán)境的雙重壓力下，如何實現(xiàn)經(jīng)濟增長和碳排放目標的雙贏，成為我國現(xiàn)階段面臨的重要問題和亟待研究的課題。為實現(xiàn)我國的經(jīng)濟增長和碳減排目標，必須系統(tǒng)研究能源、經(jīng)濟和碳排放之間的內(nèi)在關系，揭示三者之間的相互作用機制。

經(jīng)濟、能源和碳排放之間相互影響，相互制約。經(jīng)濟發(fā)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(jīng)濟發(fā)展。我國對2011～2020年期間的經(jīng)濟發(fā)展和碳排放量都制定了詳細的發(fā)展目標，并寫入了長期發(fā)展規(guī)劃。而要實現(xiàn)我國的經(jīng)濟發(fā)展目標和碳減排目標，必須正確認識和把握能源消費、經(jīng)濟增長和碳排放三者的內(nèi)在關系，從而制定科學的發(fā)展戰(zhàn)略。

中國能源消費、經(jīng)濟增長與碳排放之間具有怎樣的內(nèi)在聯(lián)系，減排目標約束對經(jīng)濟增長的影響程度如何，經(jīng)濟發(fā)展和減排目標能否實現(xiàn)，又應該如何處理三者之間的內(nèi)在關系呢?本文將系統(tǒng)、定量研究中國能源、經(jīng)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(jīng)濟發(fā)展的關系，制定科學碳減排目標及政策提供參考和數(shù)據(jù)支持，促進經(jīng)濟、能源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

一、文獻綜述

能源、經(jīng)濟和環(huán)境(3E)的關系問題一直是國內(nèi)外學者研究的熱點問題，其中，環(huán)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(xiàn)在以下幾個方面：

1、關于碳排放與經(jīng)濟發(fā)展關系的研究

環(huán)境波特假說認為，節(jié)能減排能使環(huán)境質(zhì)量和生產(chǎn)效率同時得到提高，社會和經(jīng)濟發(fā)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(jié)論，該模型顯示，由于內(nèi)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(chǎn)權交易成本理論發(fā)現(xiàn)了雙贏的私人動機，但這種動機的產(chǎn)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(jié)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(shù)的動態(tài)行為分析模型，對中國工業(yè)2009～2049年期間節(jié)能減排的損失和收益進行模擬分析，預測結(jié)果支持了環(huán)境治理可導致環(huán)境和經(jīng)濟雙贏發(fā)展的環(huán)境波特假說。

2、關于能源消費與經(jīng)濟增長關系的研究

國內(nèi)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(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)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(jié)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(jié)論。同時，不同的國家、同一國家不同的時間間隔所得到的結(jié)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(fā)現(xiàn)，在這些國家中，兩個時間序列值是不平穩(wěn)的，但一階差分是平穩(wěn)的，其中有七個國家變量之間存在平穩(wěn)線性協(xié)整關系;汪旭暉、劉勇(2007)利用1978～2005年中國的能源消費和GDP數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，我國能源消費與GDP之間存在長期穩(wěn)定的均衡關系，并且存在從能源消費到經(jīng)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(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，GDP分別于能源總消費、煤炭消費之間存在協(xié)整關系，而 GDP與石油、天然氣和水電之間不存在協(xié)整關系;楊文培(2005)探討了能源發(fā)展與經(jīng)濟增長的互動關系，認為二者互為動因。

目前對環(huán)境波特假說進行檢驗的文獻較多，但尚未有一致性的結(jié)論，這與不同學者采用的分析數(shù)據(jù)、研究對象的治理體制、所處的地理環(huán)境等因素有關，但缺乏一個公認的、合理的分析環(huán)境保護與經(jīng)濟增長聯(lián)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(jīng)濟和環(huán)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(jié)構為：(1)以能源消費為中介，構建能源消費、經(jīng)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(chǎn)函數(shù)模型，對中國能源消費與經(jīng)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(jīng)濟增長的彈性系數(shù)和貢獻率;(3)根據(jù)經(jīng)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(xiàn)程度;(4)根據(jù)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(jīng)濟增長的貢獻率，分析減排目標約束對經(jīng)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(jīng)濟增長和碳排放之間的內(nèi)在關系及相互影響程度，為我國制定經(jīng)濟發(fā)展目標、碳減排目標和能源發(fā)展戰(zhàn)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(chǎn)函數(shù)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(chǎn)出關系的測度模型，表示為：

對式(1)兩邊取自然對數(shù)變?yōu)榫�性形式，可以得到各要素產(chǎn)出彈性的估計回歸模型，表示如下：

根據(jù)以上模型，對我國的能源消費與經(jīng)濟增長的關系進行實證研究，定量分析能源消費與經(jīng)濟增長之間的內(nèi)在關系，并對能源消費、固定資本投入和人力資本投入對經(jīng)濟增長的彈性系數(shù)、貢獻率進行測算和分析。

(2)以能源消費與經(jīng)濟增長的關系為基礎，根據(jù)經(jīng)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(shù)×氣化系數(shù)　　(4)

其中，含碳能源主要包括煤炭、石油和天然氣;碳折算系數(shù)采用國家發(fā)改委能源研究所制定的系數(shù)，為0.67;碳氣化系數(shù)指碳完全氧化成為二氧化碳之后與之前的質(zhì)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(xiàn)程度，并估算碳減排目標約束對經(jīng)濟增長的影響程度，分析碳排放與經(jīng)濟增長的關系。

由此，系統(tǒng)、定量研究能源消費、經(jīng)濟增長和

碳排放之間的相互作用關系，促進能源、經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2、變量與數(shù)據(jù)說明

根據(jù)本文設計的理論框架，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性，對我國1991～2010年期間共20年的投入產(chǎn)出指標之間的關系進行研究。數(shù)據(jù)來源于1992～2011年的《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

模型中的變量及數(shù)據(jù)計算方法說明如下：

(1)總產(chǎn)值。用以1991年為基期的實際生產(chǎn)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(chuàng)的“永續(xù)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(xiàn)有文獻中大部分學者采用歷年就業(yè)人數(shù)表示人力資本的投入，但該數(shù)據(jù)不能反映勞動者素質(zhì)差別對生產(chǎn)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(tǒng)計年鑒》(1991～2011年)中國能源消費總量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)特征如表1所示。

三、能源消費與經(jīng)濟增長關系實證分析

1、平穩(wěn)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(wěn)序列。為降低異方差的影響，分別對GDP和能源投入量取對數(shù)，結(jié)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(jié)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(wěn)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(wěn)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(xié)整分析。

2、協(xié)整分析

從對變量LNGDP和LNE的平穩(wěn)性檢驗結(jié)果來看，二者之間為同階單整的平穩(wěn)時間序列，可以進行協(xié)整檢驗。本文采用E-G(Engle-Granger)兩步檢驗法對LNGDP和LNE進行協(xié)整檢驗，檢驗分兩步進行。

第一步，協(xié)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(jié)果為：

從方程回歸結(jié)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(wěn)序列。仍采用ADF方法進行檢驗，檢驗結(jié)果如表3所示：

從表3的檢驗結(jié)果可以看出，殘差序列為平穩(wěn)序列，存在LNGDP和LNE的平穩(wěn)線性組合，表明經(jīng)濟增長和能源消費量之間存在協(xié)整關系。

3、能源對經(jīng)濟增長的彈性系數(shù)及貢獻率估算

利用SPSS16.0軟件調(diào)入計算整理后的投入產(chǎn)出指標數(shù)據(jù)，采用最小二乘法對式(3)進行回歸分析，回歸分析結(jié)果如表4所示：

從表4回歸的指標參數(shù)可以看出，調(diào)整后的方程擬合優(yōu)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(shù)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(shù)。將相應的回歸后的標準化系數(shù)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(chǎn)出彈性系數(shù)為0.414，人力資本的產(chǎn)出彈性系數(shù)為0.159，能源消費的產(chǎn)出彈性系數(shù)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(chǎn)出彈性系數(shù)之和為1.022，大于1，表明我國經(jīng)濟具有規(guī)模效應。從總體上來講，能源消費的產(chǎn)出彈性系數(shù)最大，反映了我國經(jīng)濟增長對能源投入的依賴。

利用模型回歸分析結(jié)果，根據(jù)式(2)可以得到各要素對中國經(jīng)濟增長的貢獻份額和貢獻率。計算結(jié)果表明，1991～2010年中國經(jīng)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(jié)果表明，能源消費對經(jīng)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(jīng)濟增長。因此，在制定減排目標中，必須考慮經(jīng)濟發(fā)展的承受能力。要維持經(jīng)濟持續(xù)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(jīng)濟的均衡發(fā)展。

四、碳排放預測與減排目標約束對經(jīng)濟增長的影響估算

1、碳排放量預測與減排目標比較

根據(jù)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(jù)黨的十七大報告提出的2020年實現(xiàn)人均國內(nèi)生產(chǎn)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(jù)能源消費量與經(jīng)濟增長的協(xié)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(jù)式(4)估算二氧化碳排放量。預測結(jié)果如表5所示：

從能源需求和碳排放預測結(jié)果來看，以1991年 GDP可比價格測算，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)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(jīng)濟和社會發(fā)展中長期規(guī)劃。我國“十二五”規(guī)劃綱要明確規(guī)定，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低16%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放降低17%。從預測結(jié)果來看，我國的能源效率有了較大提高，可以基本實現(xiàn)制定的單位GDP能耗目標，但距離實現(xiàn)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(jié)構、科技投入、經(jīng)濟結(jié)構調(diào)整、政策支

持和市場調(diào)節(jié)等方面加大力度，走低碳發(fā)展之路。

2、減排目標約束對經(jīng)濟增長的影響估算

假設我國能源消費在2011～2020年期間對經(jīng)濟增長的產(chǎn)出彈性系數(shù)與1991～2010年期間相同，為0.449，利用碳排放預測數(shù)據(jù)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(jīng)濟增長的貢獻率。

(1)無減排目標約束的能源消費對經(jīng)濟增長貢獻率估算。根據(jù)對我國2010～2020年能源消費需求量的預測數(shù)據(jù)，我國2011～2020年期間能源消費量平均增長率為4.81%，經(jīng)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(jīng)濟增長的貢獻率為：

(2)減排目標約束下的能源消費對經(jīng)濟增長貢獻率估算。根據(jù)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(jù)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(jīng)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(jīng)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(jīng)濟增長的貢獻率比無減排目標約束減少了8.74%。估算結(jié)果說明，實現(xiàn)減排目標短期將對中國經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生負面影響，在制定減排目標的同時，需要考慮碳減排對經(jīng)濟發(fā)展的沖擊和影響程度，考慮經(jīng)濟發(fā)展的承受能力，兼顧經(jīng)濟發(fā)展。為了實現(xiàn)經(jīng)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(jié)構等方面進行努力。

五、結(jié)論與建議

通過對1991～2010年期間中國能源消費與經(jīng)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(jīng)濟增長影響的估算，可以得到以下結(jié)論及政策建議：

第一，能源消費與經(jīng)濟增長具有長期均衡關系。通過對能源消費與經(jīng)濟增長的實證檢驗，結(jié)果表明，能源消費與經(jīng)濟增長之間的具有協(xié)整關系，從能源消費與經(jīng)濟增長的協(xié)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(xié)整回歸方程從定量角度為我們提供了一個兩者協(xié)調(diào)發(fā)展和可持續(xù)性發(fā)展的參照系，要維持經(jīng)濟增長需要更多的能源投入，因此，在制定經(jīng)濟發(fā)展目標時，要充分考慮能源的供給能力，統(tǒng)籌兼顧二者的關系，實現(xiàn)二者的協(xié)調(diào)發(fā)展。

第二，能源消費在我國經(jīng)濟增長中發(fā)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(jīng)濟增長的彈性系數(shù)、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(jīng)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(jīng)濟增長的發(fā)展模式有關。人力資本對經(jīng)濟增長的彈性系數(shù)、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(jīng)濟增長對各投入要素的依賴程度，可以為我們制定經(jīng)濟發(fā)展政策及增長目標提供科學的依據(jù)。研究結(jié)果啟示我們，要增加教育投入，把經(jīng)濟增長從依賴能源消費轉(zhuǎn)移到依靠人力資本上來，從而改變我國目前經(jīng)濟增長依靠能源推動的局面，減輕能源供應和環(huán)境保護的壓力，這是未來我國經(jīng)濟發(fā)展模式的必然選擇。

第三，我國實現(xiàn)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(jié)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(jié)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(xiàn)“十二五”規(guī)劃目標。從減排目標來看，我國還需要從大力調(diào)整能源供應結(jié)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(xiàn)減排目標。

第四，減排目標約束對我國經(jīng)濟增長有負面影響。研究結(jié)果表明，在減排目標約束下，能源對經(jīng)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(jīng)濟發(fā)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(xiàn)經(jīng)濟增長和碳減排的雙贏。

綜上所述，能源、經(jīng)濟和碳排放之間相互影響、相互制約，在經(jīng)濟發(fā)展中，需要正確理解和明確三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，綜觀全局考慮，從而制定科學的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境和能源的協(xié)調(diào)發(fā)展。