崔凱麗，胡 俊，宋馬林

(安徽財經(jīng)大學統(tǒng)計與應(yīng)用數(shù)學學院，安徽蚌埠233030)

引言

在全球持續(xù)變暖這個氣候大背景的作用下，極端天氣頻繁出現(xiàn)，尤其極端高溫與強降水天氣明顯增多。隨著人類經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及能源消費的不斷增加，溫室氣體排放加劇了所引發(fā)的全球氣候變暖、生態(tài)系統(tǒng)惡化以及極端天氣等問題正嚴重威脅著人類的生存與發(fā)展。經(jīng)研究證實，日最高溫度每上升一度，天氣便會引起很大的變化，將直接影響人類的活動。正因如此，近20年來國際社會多次召開全球性會議，試圖找出協(xié)調(diào)世界各國經(jīng)濟增長、能源消費與溫室氣體排放的利益平衡點。

與此同時，中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展以及能源消費的快速增長導(dǎo)致了CO2排放量的急劇增加，2011年以來各地短時間內(nèi)強降雨導(dǎo)致交通設(shè)施等全部癱瘓，以及好多地方的重干旱導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。因此，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟增長與能源消費以及CO2排放三者的矛盾與沖突已成為當前中國政府當局面臨的重大挑戰(zhàn)，在此背景下，實現(xiàn)中國經(jīng)濟增長與節(jié)能減排的雙贏局面具有重要的現(xiàn)實意義。本文通過對經(jīng)濟增長與節(jié)能減排的長期關(guān)系運用定量分析的方法研究并得出結(jié)論。為經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定增長、資源合理開發(fā)并能優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)提供依據(jù)。最終使得經(jīng)濟又好又快發(fā)展，樹立科學發(fā)展理念，走“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”發(fā)展路徑。

一、實證分析

(一)原數(shù)據(jù)處理

本文用人均國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)作為衡量經(jīng)濟增長的變量，包括人口因素在內(nèi)的國內(nèi)生產(chǎn)總值能夠更好地反應(yīng)經(jīng)濟的增長;用CO2排放量和能源消費量作為衡量節(jié)能減排的變量，節(jié)能就是減少能源的消費，減排就是減少CO2的排放量;用固定資產(chǎn)投資作為控制變量，因為改革開放以來，固定資產(chǎn)投資快速穩(wěn)定增長，是經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展的主要推動力量，同時消耗著大量的能源。數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》，處理原數(shù)據(jù)。人均國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)用1978年為基期的定基GDP 平減指數(shù)進行調(diào)整。由于各個單位不同數(shù)據(jù)大小不一，為避免變量可能存在的異方差性，對所有變量取自然對數(shù)，再對它們進行標準化處理以消除不同變量量綱不同的影響。經(jīng)過調(diào)整后的變量分別以Y(人均GDP)、O(CO2排放量)、E(能源消費量)表示。

圖1 經(jīng)濟增長和節(jié)能減排的總體關(guān)系

(二)經(jīng)濟增長與節(jié)能減排的總體關(guān)系

從圖1 中可以看出，人均GDP，CO2排放量以及能源消費量從1980年到2008年都在持續(xù)增加，只是增加的速度不同，其中CO2排放量和能源消費量基本上完全一致，由此可見，減少能源消費就能減少CO2的排放量，從而可以抑制溫室效應(yīng)。人均GDP 在1997年以前以較快的速度增長，與此同時，CO2排放量和能源消費量也在持續(xù)增長，經(jīng)濟的增長是以能源的消耗為代價的，在1998年到2004年前后，能源的消費量減少，導(dǎo)致經(jīng)濟的逐漸放緩，人均GDP 增速明顯下降，而在2005年以后能源消費增加，進而帶來經(jīng)濟增長速度增加，但是，此時消耗同等能源帶來的經(jīng)濟增長的速度明顯不如1997年以前，說明只靠消耗能源已經(jīng)不能帶來經(jīng)濟的持續(xù)增長。由此可見，為了保護環(huán)境而進行節(jié)能減排不會給經(jīng)濟增長帶來很大的波動，我們必須通過其他方法來促進經(jīng)濟增長。

(三)單位根檢驗

本文采用ADF 方法對各變量進行單位根檢驗，來確定變量的單整階數(shù)，其檢驗結(jié)果如表1。檢驗的原假設(shè)為存在單位根，由表可知:原序列所有的結(jié)果不能拒絕原假設(shè)，即不平穩(wěn);當對原序列進行一階差分后所有的結(jié)果在不同的顯著水平上拒絕原假設(shè)，即平穩(wěn)。因此，我們可斷定各序列均為一階單整序列，即非平穩(wěn)的I(1)過程。故可以進行協(xié)整檢驗。

表1 單位根檢驗

(四)協(xié)整分析

利用Johansen 協(xié)整檢驗進行檢驗經(jīng)濟增長與節(jié)能減排之間是否具有長期均衡關(guān)系。

表2 Johansen 協(xié)整檢驗

表3 能源消耗量和CO2 排放量的Granger 因果檢驗

由上述結(jié)果可以看出有3 個協(xié)整關(guān)系，即人均GDP 和CO2排放量以及能源消費量存在長期均衡關(guān)系，又可見能源消耗量和CO2排放量互為因果關(guān)系，且長期趨勢基本一致。故可以建立人均GDP 和能源消費量之間的可變參數(shù)狀態(tài)空間模型。

二、可變參數(shù)狀態(tài)空間模型

工程控制領(lǐng)域的需要產(chǎn)生了卡爾曼濾波，在以后的一段時間的發(fā)展，慢慢產(chǎn)生了標準的形式，即出現(xiàn)了狀態(tài)空間模型，并應(yīng)用到經(jīng)濟領(lǐng)域中。狀態(tài)空間模型是分析經(jīng)濟現(xiàn)象隨時間變化的規(guī)律中，除了包含可觀測的變量外，還加入不可觀測變量的模型。這些不可觀測的時間變量統(tǒng)稱為狀態(tài)變量，包括理性預(yù)期、長期收入、測量誤差及不可觀測的循環(huán)要素與趨勢等。它可以分析狀態(tài)隨時間化的規(guī)律，還可以驗證所選狀態(tài)是否反映觀測變量的真實情況。狀態(tài)空間模型是在狀態(tài)給定情況下建立的模型，狀態(tài)向量的選擇通常需要建模前考慮。它既要能描述系統(tǒng)變化過程的所有信息，又要包含盡可能少的元素。下面建立一個線性狀態(tài)空間模型。其包含兩個方程:狀態(tài)方程(或稱轉(zhuǎn)移方程)和信號方程(量測方程)。

xt是p ×1 維的狀態(tài)向量(可包含不可觀測變量);yt為q ×1 維的觀測向量;dt為p ×1 維的向量，僅影響確定性的狀態(tài)向量期望值;ct為q × 1維向量，僅影響確定性的可觀測變量值;它們可以包含先決變量的線性組合或非線性組合等。p × p維矩陣Ft稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣;q × p 維矩陣Ht稱為載荷陣。p×1 維向量wt稱為狀態(tài)噪聲，q×1 維向量vt稱為觀測噪聲，它們之間相互獨立，均服從0 均值的高斯分布，且，其中，Qt為關(guān)于wt的p×p 維的對稱方差矩陣，Rt為關(guān)于q × q 維對稱方差矩陣，Gt為關(guān)于向量vt和wt的p ×q 維的協(xié)方差矩陣，當vt和wt獨立時，Gt為0。

卡爾曼濾波是在時刻t 基于所有可得到的信息估計狀態(tài)向量的最理想的地推算法，當擾動項和初始狀態(tài)向量服從正態(tài)分布時，通過預(yù)測誤差分解計算似然函數(shù)，從而可以對模型中的所有未知參數(shù)進行估計，得到新的觀測值，只需利用卡爾曼濾波連續(xù)地修正狀態(tài)向量的估計。

對經(jīng)濟增長與節(jié)能減排的關(guān)系進行可變參數(shù)狀態(tài)空間模型進行估計，建立一個線性的狀態(tài)空間模型，假定初始狀態(tài)向量服從均值與方差已知的正態(tài)分布，且擾動項相互獨立，利用卡爾曼濾波算法對目前為止的觀測數(shù)據(jù)估計過去狀態(tài)。假設(shè)為如下信號方程和狀態(tài)方程。

因為Y 和E 分別為人均國內(nèi)生產(chǎn)總值和能源消費量取對數(shù)處理后的數(shù)據(jù)，因此，αt、βt分別為各個時點上人均GDP 即經(jīng)濟增長對能源消費量的敏感程度的變參數(shù)序列。最終得出以下結(jié)果:

@signal y = sv1*e +［var = exp(c(1))］

@state sv1 =sv1(－1)

表4 狀態(tài)空間模型卡爾曼濾波估計出的一些統(tǒng)計量

接下來，對狀態(tài)空間模型的殘差進行單位根檢驗，結(jié)果如下表。

表5 殘差序列的單位根檢驗

綜上所述的各個統(tǒng)計分析，可知狀態(tài)空間模型的卡爾曼濾波估計結(jié)果是可靠的，下面對狀態(tài)空間模型的估計結(jié)果進行分析。

長期以來，我國能源的高投入對經(jīng)濟增長的推動功不可沒，由圖2 可知，能源消費對經(jīng)濟增長一直以來起正的增長性作用，即能源消費量增加帶來經(jīng)濟增長的增加，而且能源利用的效率總體上在提高。1980—1983年能源消費彈性一直很小，而與此同時實際的固定資產(chǎn)投資也沒有多大的變化，此時經(jīng)濟增長的也很緩慢;1984年能源消費彈性激增，帶來了1985年以后的實際固定資產(chǎn)投資的增加以及實際人均GDP 的增加，并且這個增加一直持續(xù)到2002年左右，與此同時，單位能源的消耗量帶來經(jīng)濟增長的增加額度不斷增大，直到達到最大1.4 左右。1978年對外開放后，引進外資、高耗能產(chǎn)業(yè)的迅速擴張和高耗能產(chǎn)品的產(chǎn)量大量增長，依靠能源的消耗使得經(jīng)濟增長。但同時產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問題，土地荒漠化導(dǎo)致沙塵暴肆虐，工業(yè)等垃圾污染了河流土地，洪水干旱等極端天氣頻發(fā)，等等。在科學技術(shù)水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，資源短缺、環(huán)境污染與生態(tài)破壞讓越來越多的人意識關(guān)注到環(huán)境問題并實施保護措施。而且，當能量消耗到一定時，單位能耗所帶來的經(jīng)濟增長已經(jīng)逐漸減少，即僅僅依靠能量消耗帶來產(chǎn)出增加，經(jīng)濟增長已經(jīng)不再有效。從圖3 和圖4 中可以看出，當能源消耗彈性在逐漸增加時引起固定投資和人均GDP的增加，但有一定的時滯性。在2003年左右出現(xiàn)瓶頂期，即單位能耗的產(chǎn)出的彈性基本保持不變，經(jīng)濟也出現(xiàn)緩慢增長。2005年后為了緩解環(huán)境的壓力，保護我們賴以生存的地球，使得經(jīng)濟可以達到可持續(xù)發(fā)展，國家號召節(jié)能減排，建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會。在此影響下，2006年萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗進一步降低到1.206 噸標準煤，并且還在逐年下降。進行經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，將一系列高污染、高耗能的企業(yè)關(guān)停并轉(zhuǎn)，積極扶持低污染、低能耗、高附加值的產(chǎn)業(yè)，重點發(fā)展新能源、污染較低的高級服務(wù)業(yè)，使得產(chǎn)業(yè)綜合競爭力顯著提高，由圖也可看出在2006年以后人均GDP和固定資產(chǎn)投資額再次出現(xiàn)了增長。因此，隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進，積極促進能源中介機構(gòu)、節(jié)能服務(wù)公司的發(fā)展，探索建立國際化能源供應(yīng)體系和國際能源合作機制，因此節(jié)能減排將面臨著較大的壓力。

圖2 能源消費量對經(jīng)濟影響彈性分析

圖3 能源消費量對實際人均GDP 的影響

結(jié)論與啟示

本文對全國經(jīng)濟增長與節(jié)能減排之間的關(guān)系進行了實證分析，基本結(jié)論如下:從長期總體關(guān)系來看，經(jīng)濟增長與CO2排放量以及能源消費量都在持續(xù)增加，只是增加的速度不同，其中CO2排放量和能源消費量基本上完全一致。通過協(xié)整檢驗可以得知這三者存在長期均衡關(guān)系，尤其通過Granger 因果關(guān)系檢驗得知CO2排放量與能源消費量有高度的因果關(guān)系，再加上兩者的長期趨勢基本上相同，故只選擇能源消費量與人均GDP 建立可變參數(shù)狀態(tài)空間模型。從狀態(tài)空間模型結(jié)果可以看出，能源消費量對經(jīng)濟增長的彈性在逐漸增加，在2002年左右達到最高并開始下降，即每單位能耗帶來的經(jīng)濟增長幅度在增加達到最高后開始下降，說明單純依靠消耗能源帶來的經(jīng)濟增長的趨勢不能一直維持，再加上環(huán)境污染的日益嚴重，國家尋找節(jié)能減排的新路徑迫在眉睫。

圖4 能源消費量對固定資產(chǎn)投資的影響

綜上所述，我們不僅要繼續(xù)保持經(jīng)濟快速增長，又要保護我們的環(huán)境，因此我們要采取一定的措施。首先，應(yīng)對全球氣候變暖，由上文可以看出CO2的排放量與能源消費量基本上一致且互為Granger 因果關(guān)系，而引起的全球氣候變暖的溫室氣體首要的就是CO2的排放，而減少其排放就要從節(jié)約能源開始，減少能源的消費，堅持節(jié)約發(fā)展，情節(jié)發(fā)展、安全發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展真正的又好又快;其次，保持經(jīng)濟持續(xù)增長，可以看出衡量經(jīng)濟增長的重要指標人均GDP 已經(jīng)不能單純依靠消耗能源保持持續(xù)的增長，因此要加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，提高高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在工業(yè)中的比重，按期淘汰高耗能高污染的企業(yè)，并發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，推進企業(yè)清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)廢物等再次利用，從而控制和減少污染物排放，并提高了資源利用率;再次，強化污染防治，強化管理，對煙氣余熱節(jié)能降耗，健全法制和節(jié)能目標責任及評價考核制度，建立節(jié)能減排統(tǒng)計指標體系和監(jiān)測體系，并加強宣傳，全民參與，政府帶頭，共同為節(jié)約能源，保護環(huán)境奉獻自己的力量;最后，積極穩(wěn)妥推進資源性產(chǎn)品價格改革，完善有關(guān)的財政政策，實行有利的稅收政策，拓寬融資渠道，促進金融機構(gòu)的資金及貸款向節(jié)能減排領(lǐng)域傾斜，并對新能源新技術(shù)的企業(yè)在金融市場加以扶持。最終構(gòu)建政府監(jiān)管下的開放、競爭、有序的能源市場體系，并實現(xiàn)經(jīng)濟的穩(wěn)步增長。

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