江苏能源消耗的碳排放估算及趋势检验

江苏能源消耗的碳排放估算及趋势检验
马珩;孙涛
【摘要】在文献综述及现状分析的基础上，对江苏经济发展中的能源消耗碳排放量进行了估算，并对江苏省经济增长与碳排放量之间的关系进行了实证研究。

研究结果表明：江苏省经济增长与能源消耗碳排放量之间的关系呈现弱“N”型变化趋势，说明随着江苏经济的快速增长，环境治理投资存在明显不足。

需要进一步增加环境污染治理投资，制定长期的环境治理投入计划，重点控制大型污染源，利用新的技术与工艺提高环境治理效果，最大限度地减少能源消耗中的碳排放量，促进江苏经济增长与能源消耗碳排放量之间的关系向倒“U”型转化。

%On the basis of literature review and current situation analysis , this paper estimated the carbon emission amount from energy consumption in the economic development of Jiangsu province , and carried out the empirical research on the relationship be-tween the economic growth and carbon emission amount in Jiangsu province .The research results showed that the relationship be-tween the economic growth and carbon emission amount from energy consumption in Jiangsu followed the weak changing rule of letter“N”, which meant that the environmental governance investment was obviously insufficient along with the rapid growth of Jiangsu provincial economy .Therefore, in order to promote this relationship to change towards inverse “U” type, it is necessary for Jiangsu province to furt her increase environmental pollution governance investment , formulate long-term environmental control investment plan, emphatically control large
pollution sources , use new technologies to enhance environmental governance effect , and minimize carbon emission in energy consumption .【期刊名称】《江西农业学报》
【年(卷),期】2014(000)001
【总页数】5页(P97-101)
【关键词】碳排放;经济增长;环境库兹涅茨曲线;江苏
【作者】马珩;孙涛
【作者单位】南京航空航天大学经济与管理学院，江苏南京211106;南京航空航天大学经济与管理学院，江苏南京211106
【正文语种】中文
【中图分类】F740
0 引言
国内外的实践证明，经济增长与碳排放有密切的关系，但由于各区域经济增长的模式及其状况存在较大差异，其影响的程度与规律也有很大的不同。

在国外，对于经济增长与碳排放的研究较早，Shafik[1]的研究表明，安全饮水和卫生状况会随着人均GDP的增长而改善，但固体废弃物和碳排放量却相反，它随着经济增长而恶化;Selden等[2]研究了4种重要的空气污染物(S02、C02、NO2和 SPM)的排放问题，表明这 4 种污染物与人均收入之间都呈现倒“U”型的关系。

Grossman等[3]对多个国家的环境质量指标数据进行了分析，研究表明环境质量不会随着经济增长而一直恶化，其恶化表现仅出现在经济发展初期，经济发展到一定程度后，环
境质量指标呈现出稳定改善的结果。

Perman等[4]收集了74个国家31年的硫排放和GDP增长的面板数据，综合分析并检验了环境EKC假说，其结论并不支持该假说。

国内学者对经济增长与碳排放关系研究的结果不尽相同，江苏省是长江三角洲的重要组成部分，也是我国经济增长较快的经济区域之一，其经济增长与碳排放之间的关系至今尚无有效的研究结果。

谭丹等[5]分析了我国东、中、西部地区碳排放现
状及其关联性，并利用实证研究的方法研究了它们之间的关联程度;朱永彬等[6]通
过对我国历史数据的拟合，发现存在环境EKC曲线。

施美霞等[7]研究了我国各省碳排放量与人均实际工资之间的关系，发现其并没有很好地符合环境EKC假说，
并且发现各省的碳排放量与人均工资之间的关系各不相同，应重点关注几个碳排放较大的省份。

魏下海等[8]基于我国2000～2007年省际面板数据对我国碳排放环
境库兹涅茨曲线进行了估计和检验，研究表明人均GDP与人均碳排放量之间呈现出鲜明的倒“U”型曲线关系;王圣等[9]研究了江苏沿海地区经济增长与碳排放之
间的关系，结果表明江苏沿海地区不符合库兹涅茨曲线，而是呈现为三次曲线关系。

江苏是一个经济大省，属于经济快速发展区域，碳排放主要源于工业发展中化石燃料的消耗，两者间一般呈现正相关的关系。

根据有关统计资料，长江三角洲的排污量几乎占全国排污量的1/3，而江苏是长江三角洲排污量最大的省份，因此，研究江苏经济增长与碳排放的关系具有特别重要的意义。

目前的研究仅仅表明了江苏经济增长与碳排放量的一般关系，两者之间更深层次的具体关联状况如何尚无结果。

本文试图利用江苏1990～2010年的相关数据，根据江苏省经济增长中化石燃料
排碳的基本规律，估算基本的排碳规模及其趋势，然后利用估算的数据结合相关经济统计指标进行实证检验，并根据检验的结果提出降低排碳量的对策建议。

1 江苏经济增长过程中能源消耗碳排放量的估算
1.1 能源消耗碳排放估计模型的确定区域环境中的二氧化碳排放，一部分来自自
然界生化活动，另一部分来自人类改造自然的活动[10]。

根据有关研究结果及统计资料，温室气体增加的主要来源是化石燃料的燃烧，占全部碳排放量的95%以上，因此估计各种化石燃料的碳排放量是研究江苏经济增长与碳排放关系的重要内容。

如果一个经济区域内消耗n种不同形式的能源，每种能源的消耗量为Qi，每种形
式的能源具有m种状态，本文将其确定为:生产量、进口量、出口量、库存量及其他，每种状态的实际数量为Zij，与消耗量方向相反的能源形态用“－”表示，应
在消耗总量中扣减，则区域内i种能源的消耗量可以表示为:
由于不同形式能源消耗的排碳量存在很大差异，而不同能源形式均可以折算为标准煤，这对于估算能源消耗的排碳量非常有利。

如果用X表示折算后的标准煤总量，用ωi表示第i种燃料的标准煤折算系数，则有:
用F(C)表示碳排放量，ξi为第i种能源单位标准热值中的碳含量，即潜在碳排放因子。

μi为第i种燃料的固碳率，ψi为第i种能源燃烧的碳氧化率。

由于能源消耗
的实际碳排放量取决于净碳排放量与燃料燃烧过程中的碳氧化率，净碳排放量等于能源消耗中的含碳量扣除固碳量后的差额，因此，能源燃烧的C总排放量可以表
示为:
由于CO2的分子量为44，碳的分子量为12，则可以根据这一比率把能源消耗的
C排放量换算为CO2排放量，β为全部CO2与能源消耗排放CO2的比率，用
F(CO2)表示二氧化碳排放量，则有下式:
1.2 碳排放估算模型参数的确定在排碳量的具体估算过程中，对各种燃料进行了
标准煤的折算，因此，在进行能量转化计算中，使用统一的转换系数，即:每吨标
准煤的发热量为29307.6 MJ，统一的换算系数为:293.076 TJ/10000tce;借鉴《中国能源统计年鉴》附录中的各种能源折算标准煤参考系数，并根据江苏的实际情况对部分内容进行了修正。

能源单位标准热值中的碳含量使用了政府间气候变化专门委员会(IPCC)以及经济合作与发展组织(OECD)的标准，主要参数详见表1。

表1 燃料消耗碳排放量估算模型参数燃料名折算标准煤系数(ωi)潜在碳排放因子(ξi)固碳率(μi)碳氧化率(ψi )原煤0.7143 27.30 0.30 0.980洗精煤 0.9000 25.80 0.30 0.980其他洗煤 0.5253 25.80 0.30 0.980型煤 0.6068 25.80 0.30 0.980焦煤 0.9714 29.50 0.30 0.980原油 1.4286 29.50 0.80 0.990汽油 1.4714 18.90
0.80 0.990煤油 1.4714 19.60 0.75 0.990柴油 1.4571 20.20 0.80 0.990重油
1.4286 21.10 0.50 0.990天然气 1.3300 15.30 0.33 0.995焦炉煤气 6.1417 29.50 0.30 0.995其他煤气
2.8758 29.50 0.30 0.995炼厂干气 1.5714 20.00 0.50 0.995液化石油气 1.7143 17.20 0.80 0.990其他石油制品 1.3107 20.00
0.80 0.990其他焦化产品 1.1540 25.80 0.30 0.980其他能源/25.00 0.50 0.990
1.3 江苏碳排放量的估算结果由于数据来源的限制以及计算的复杂性，因此上文燃料排碳量计算中有关消费量的估算内容，来源于江苏省经济发展过程中的能源消耗状况并作了适当修正(没有考虑库存量及其他)。

根据江苏省统计年鉴及能源统计资料，收集了1990～2010年的数据资料，利用上述的估算方法对江苏省主要能源消耗的C及CO2排放量进行了估算，估算结果详见表2。

表2是根据估算模型及有关资料计算得到的江苏省经济增长过程中，能源消耗产生的碳以及二氧化碳排放量的结果，反映了江苏经济增长与碳排放之间的关系，也为本文的实证研究奠定了基础。

表2 江苏主要燃料消耗的CO2及C排放量计算结果年份碳排放总量/万t人均碳排放量/(t/人)CO2排放总量/万t人均CO2排放量/(t/人)1990 1410.712 0.2100 5172.61 0.7701 1991 1449.644 0.2130 5315.36 0.7810 1992 1566.256
0.2278 5742.94 0.8351 1993 1620.431 0.2335 5941.58 0.8563 1994 1743.022 0.2492 6391.08 0.9138 1995 1783.925 0.2533 6541.06 0.9286 1996 1872.717 0.2642 6866.63 0.9688 1997 2173.593 0.3049 7969.84
1.1180 1998 2221.331 0.3100 8144.88 1.1368 1999 2325.592 0.3231 8527.17 1.1847 2000 2486.285 0.3420 9116.38 1.2539 2001 2573.247
0.3505 9435.24 1.2853 2002 2675.430 0.3625 9809.91 1.3291 2003 2991.136 0.4039 10967.50 1.4809 2004 3329.212 0.4479 12207.11 1.6424 2005 3757.462 0.5027 13777.36 1.8432 2006 4341.120 0.5750 15917.44 2.1084 2007 5286.963 0.6934 19385.53 2.5425 2008 6018.769 0.7841 22068.82 2.8749 2009 7048.601 0.9125 25844.87 3.3458 2010 8326.143
1.0585 30529.19 3.8812 2011 9835.240 1.2279 3606
2.53 4.5023
2 江苏经济增长对能源消耗碳排放影响的实证分析
2.1 实证研究数据的收集与确定实证研究是利用已有的数据寻找经济变量之间关系的一种分析方法。

由于区域经济增长过程中不断增加能源消耗，而能源消耗的实际碳排放量无法统计，实证中利用统计方法取得的碳排放量并不是区域经济增长中的实际排放量，因此，本文利用估算的更接近于实际的碳排放量进行实证研究更具有科学性，有关数据详见表3。

在江苏省的经济增长过程中，能源消耗随着GDP的增长而增长，而能源消耗是产生碳及二氧化碳排放的主要来源。

根据计算及统计结果，将江苏省人均GDP与人均C排放量、人均CO2排放量之间的趋势数据在直角坐标系中画出，三者的基本关系详见图1。

从图1中可以看出:江苏省经济增长过程中人均CO2的排放量从2001年开始低于人均GDP的增速，但其排放强度仍然很高，并随着经济的增长而增长;人均C排放量规模的增长速度相对较慢，1996～2005年的这10年相对稳定，说明这一时
期对碳排放的治理效果比较明显;2006年以后随着江苏省人均GDP的快速增长，
人均C排放量也开始呈现出快速上升的趋势，可以看出，江苏省现有的环境治理
措施已经不能满足经济快速增长过程中有效控制碳排放量的要求。

表3 江苏经济增长与碳排放相关数据统计年份江苏省总人口/万人江苏省GDP/亿
元人均GDP/(万元/人)人均碳排放量/(t/人)人均CO2排放量/(t/人)1990 6716.45 1416.50 0.2109 0.2100 0.7701 1991 6805.69 1601.38 0.2353 0.2130 0.7810 1992 6877.08 2136.02 0.3106 0.2278 0.8351 1993 6938.58 2998.16 0.4321 0.2335 0.8563 1994 6994.29 4057.39 0.5801 0.2492 0.9138 1995 7043.65 5155.25 0.7319 0.2533 0.9286 1996 7087.96 6004.21 0.8471 0.2642 0.9688 1997 7128.74 6680.34 0.9371 0.3049 1.1180 1998 7164.84 7199.95 1.0049 0.3100 1.1368 1999 7197.59 7697.82 1.0695 0.3231 1.1847 2000 7270.45 8553.69 1.1765 0.3420 1.2539 2001 7341.13 9456.84 1.2882 0.3505 1.2853 2002 7380.97 10631.75 1.4391 0.3625 1.3291 2003 7405.80 12451.80
1.6796 0.4039 1.4809 2004 743
2.50 15512.35 2.0223 0.4479 1.6424 2005 7474.50 18272.12 2.4515 0.5027 1.8432 2006 7549.50 21645.08 2.8943
0.5750 2.1084 2007 7624.50 26018.48 3.4294 0.6934 2.5425 2008 7676.50 30981.98 4.0499 0.7841 2.8749 2009 7724.50 34457.30 4.4744 0.9125
3.3458 2010 7865.99 41425.48 5.2840 1.0585 3.8812 2011 7898.80 49110.27 6.2174 1.2279
4.5023
图1 江苏省人均GDP与碳排放状况的关系
2.2 实证研究模型的确定随着江苏经济的快速发展，能源消耗所产生的人均C排
放量的增长速度虽然低于人均GDP的增长速度，但没有产生倒“U”型变化趋势。

从图1可以看出两者之间的相关性比较强，因此研究两者之间的关系相对简单。

为探索江苏省经济增长对能源消耗中发生的碳排放量影响，本文选择人均C排放
量为因变量，用Rc表示;选择人均GDP为自变量，用G表示;借用环境库兹涅茨曲线(EKC)模型，建立两者之间的实证模型如下:
式(5)中，βi为模型参数，ε为随机误差。

方程参数对研究结果具有重要影响，根
据取值的不同两者之间呈现以下几种关系:
(1)线性关系。

如果实证模型中方程系数:β1≠0，β2=β3=0，则自变量与因变量之
间存在线性关系，模型转变为:RC=β0+β1G+ε，利用这一模型进行实证研究相对
简单，是否属于这种变化趋势需要进行实证检验。

(2)倒“U”型关系。

如果实证模型中，方程系数β1＞0，β2＜0，β3=0，则自变
量与因变量之间存在倒“U”型关系，即实证结果符合环境库兹涅茨曲线(EKC)，
表明研究结果与国外相同。

在这种状态下模型转变为:RC=β0+β1G －β2|G|2+ε，是否属于这种变化趋势需要进行实证检验。

(3)“U”型关系。

如果实证模型中，方程系数β1＜0，β2＞0，β3=0，则自变量
与因变量之间存在“U”型关系，即实证结果与环境库兹涅茨曲线(EKC)的变化趋
势相反。

在这种状态下模型转变为:RC=β0－β1|G|+β2G2+ε，是否属于这种变化
趋势需要进行实证检验。

(4)“N”型关系。

如果实证模型中，方程系数β均不等于零，则自变量与因变量
之间属于三次非线性关系，这种关系常被称为“N”型关系。

在这种状态下模型不发生变化，碳排放量随人均GDP的快速增长而同步增长，然后在很长一段期间内，即使人均GDP增长，人均C排放量也不再增长，甚至有所下降。

这段时间之后，人均C排放量又会随着人均GDP的增长而增长，但其增长速度有明显放缓的趋势。

2.3 实证变量检验以上分析表明，江苏省人均GDP长期处于快速增长状态，随着经济的快速增长，能源消耗产生的CO2排放量和C排放量也呈现增长的趋势，但其增长速度慢于人均GDP的增长速度，特别是C排放量的增长变化趋势较为缓慢。

为确定江苏人均GDP增长对能源消耗碳排放量的影响，利用扩展的Dickey－Fuller(ADF)单位根检验方法，可以获得变量的单位根的属性。

首先对人均GDP进行检验，其ADF检验结果详见图2。

图2 人均GDP的ADF检验结果
以上检验表明江苏人均GDP的数据序列具有非平稳性。

为保证实证结果的可靠性，再对江苏人均C排放量进行ADF检验，其检验结果详见图3。

2.4 实证结果与分析以上研究表明人均GDP与人均C排放量这2个变量为同阶非平稳序列。

为了验证人均GDP与人均C排放量之间是否存在动态的均衡关系，还需要检验2个非平稳变量是否存在同样的统计趋势，一般通过协整检验来实现。

为了识别这种长期关系，本文采用Engle－Granger的检验方法，即检验人均C
排放量与人均GDP收入之间关系的偏离是否平稳。

如果平稳，则证明两者之间的长期关系成立，否则，就说明两者长期关系不成立。

为使实证的结果有效，分别采用二次与三次的实证模型，通过检验方程系数来判断实证的结果，应用EVIEWS 6.0软件的具体检验结果详见表4。

图3 人均C排放量的ADF检验结果
表4 实证模型参数检验结果模型参数β0 β1 β2 β3 ε(T)二次曲线0.1877 0.1052 0.0115 －0.6814 T=0.9165 1.8526 2.1371 R2=0.8976 A － R2=0.9075
F=109.3116三次曲线 0.1864 0.1083 0.0099 0.0002 0.8261 T=3.2158 3.6502 3.8626 3.4217 R2=0.9897 A － R2=0.9781 F=326.5046
应用EVIEWS 6.0软件对实证模型进行实证检验，从检验结果中可以看出:虽然二
次曲线形式的EKC方程的残差平稳性检验结果表明人均C排放量和人均GDP之
间存在协整关系，但是估计了二次曲线形式的EKC 方程，当α =0.05 时，根据检验结果存在|t|＜tα/2，接受H0:βi=0，故参数估计值均不显著，即说明江苏省经
济增长与碳排放之间既不存在“U”型关系，更不会存在倒“U”型关系;而三次曲
线形式的估计结果存在:|t|＞tα/2，拒绝 H0假设，即βi≠0，参数估计值都非常显著，而且残差平稳性检验结果表明人均C排放量和人均GDP之间存在协整关系。

三次曲线形式的EKC方程确定为:RC=0.1864+0.1083G+0.0099G2+0.0002 G3，这一方程的检验结果详见表4，根据检验结果，模型中系数均不等于零，检验结果显著且拟合度很高。

因此，证明江苏省经济增长与能源消耗碳排放之间存在明显的弱“N”型变化趋势，这与国外的“U”型变化趋势不同，说明江苏省对碳排放的治理措施与力度还不够理想，尚未达到预期的治理效果。

3 结论与建议
国内外的实践证明能源消耗是产生碳排放的主要原因，根据统计资料，我国因能源消耗产生的碳排放量占全部碳排放量的95%以上，经济快速增长区域的这一比例
还要高一些[11]。

江苏省是长江三角洲的重要组成部分，也是全国经济增长速度较快的省份之一，2011年创造了4.911万亿的 GDP，人均6.2174万元。

伴随经济的快速增长，碳排放量也呈现快速增长的趋势，2011年人均CO2排放量达到
4.5023 t，人均C排放量1.2279 t。

为探索江苏经济增长与能源消耗碳排放量之
间的关系，本文在充分调查研究的基础上，收集资料、构建模型，利用实证研究的方法对两者之间的关系进行了探索。

实证研究的结果证明:随着江苏省经济的快速
增长，碳排放量呈现弱“N”型变化趋势，特别是经济增长加速时，难以约束碳排放量的增长，说明江苏省的环境治理还没有赶上经济发展的要求，需要进一步增加环境治理投入。

环境治理是一个需要长期投入的过程，投入过多或投入不足都会产生低效。

本文的研究证明，江苏省的环境治理投入属于投入不足，使得经济增长与碳排放量之间呈现低效的弱“N”型变化趋势。

因此，江苏省环境治理还需要进一步进行规划设计，并制定长期的环境治理投入计划，特别是重点控制大型污染源，利用新的技术与工艺提高环境治理效果，最大限度地减少能源消耗中的碳排放量，促进江苏经济增长
与能源消耗碳排放量之间的关系向倒“U”型转化。

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