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河北省教育厅人文社科研究计划项目可行性研究报告
项目名称：河北省碳排放影响因素分解与碳减排对策研究
一、国内外研究现状和发展趋势
<
/p>
1992
年联合国环境与发展大会首次把全球资源环境管理提升到
国家发展战
略高度
,
提出了
“可持续发展”
理念
,
通过了
《联合国气候变化框架公约》
,
明
确提出了控制大气中温室气体浓度上升
,
减少二氧化碳排放是国际社会共同的
责任和义务。
随后国际社会都在为协商和制定二氧化碳减排的国际履约协议而努
力。
“碳减排”不仅涉及到传统的产业结构、工业结构和能源结构的问题
,
而且
涉及人类传统的生方式、
生活方式和消费方式等
,
从本质上触动了人类经济发展
方式变革。
在过去
30
年经济社会的快速发展背后，中国仍未完全摆脱高投入、高污染、
< br>低效益的传统工业化增长模式，
并为此付出了巨大的资源和环境代价。
改革开放
之初的
1978
年，中国能源消费总量是
5.7
亿
tc
e,
到
2008
年则迅速上升到
28.5
亿
tce
。特别是“十五”期间（
2001-2005
年），随着工业化
、城市化进程的加速，
中国能源消费更是呈现前所未有的高速增长态势，在短短
5
年时间中，中国能源
消费增量超过了此前的<
/p>
20
年（
1981-2000
年）的总和。与能源消费快速增长相伴
的是
CO2
排放量的迅速增长，
1978
年中国碳
排放量为
13.8
亿
t CO2,20
07
年上升到
60.1
亿
t CO2
，
1978-2007
< br>年化石能源燃料排放的
CO2
年均增速达到
5.2%
。
1
有研
究表明
,
我国能源消
费产生的
CO2
占我国排放总量的
75
%,
2
目前已位居世界第
二，
3
预计到
2030
年
< br>,
我国
CO2
排放总量很可能
超过美国
,
居世界第一位。
4
联合国气候变化专家工作组的研究结果表明，大气层中
CO2
等温室气体含量
的上升是导致全球气候变暖的主
要原因，
气候变暖会对全球在生态安全、
粮食安
全、
水资源利用、
海岸带低洼地区的人居环境等方面产
生灾难性的影响。
由于气
候变化与能源消费之间的关系密切，<
/p>
气候变化问题已日益成为各国制定能源战略
的重要影响因素，
一些主要发达国家纷纷将减缓温室气体排放作为指导本国能源
战略调
整的重要方向，
重点是限制化石能源消费，
鼓励能源节约和使用
清洁能源。
《联合国气候变化框架公约》
（
UNFCCC
）提出的“将大气中温室气体浓度稳定在
1
防止气候系统受到危险干扰的水平上”已成为国际社会努力
的共同目标。
2009
年
11
月，我国政府首次量化温室气体减排目标：到
2020
年，中国单位国
内生产总值二氧化碳排放将比
2005
年下降
40%-45%
。就河北省而言，国家的二氧
化碳量化减排目标，
即是
对河北省经济发展的严峻挑战，
同时也为河北省进行经
济结构调
整、能源结构调整、产业优化升级提供了机遇。
在能源消费与
经济增长之间的协整性与因果关系的研究中，
1978
年
Kraft,J
和
Kraft,A
在能源经济研究中，发现了美国
GNP
对能源消费
的因果关系。
5
然而，
Akarca
and
Long
指出，如果时间间隔改为
2
年，
Kraft,J
和
Kraft,A
的结论就值得
怀疑。
6
其他一些研究者利用不同的时间间隔和不同技术证实或反驳<
/p>
Kraft,J
和
Kraft,A
的结论。
7
Masih
在对六个亚洲国家能源消费和
GDP
关系的协整检验中发<
/p>
现在印度、巴基斯坦、印度尼西亚三个国家能源消费和
GDP
之间存在协整关系
,
而马来西亚、新加坡、
菲律宾则不存在协整关系。
8
国内的
研究成果主要有，魏一鸣等发现，中国的
GDP
和能源消费两个
时间序
列都是非平稳的，但都是二阶单整序列。对
1978-2
003
年的数据，得到的协整回
归方程为：
GDP = -13 652.663 46 +0.270 519 699
5
·
E +
?
t
（
1
）
因果关系的检验结果是，
在
1%
的显著性水平上拒绝了
“
GDP
< br>不是
E
的
Granger
原因”
的原假设，
表明
GDP
是
E
的
Granger
原因；
同时无法拒绝
“
E
不是
GDP
的
Granger
原因”
的原假设，
这说明
E
不是
GDP
< br>的
Granger
原因。魏一鸣等还进一步分析了各产业
能
源消费与经济增长之间的协整性与因果关系，
结果显示第一产
业、
第二产业、
第
三产业均存在从经济
增长到能源消费的单向
Granger
因果关系。
9
吴巧生，
成金华等分析
了
1979-2002
年中国能源消费与
GDP
的协整关系
,
得出
中国能源消费对
GDP
的广义差分回归模型为：
?
LECC
?
6
.
96
?
0
.
493
?
LGDPC
?
[
AR
(
1
)
?
1
.
69
]
?
[
AR
(<
/p>
2
)
?
?
0
.
96
]
（
2
）
Granger
因果关系检验的结论是，
，
经济增长是能源消费增长的
Granger
原因
,GDP
水平每提高
1%
，
能源消费水平相应地提高
0.493%<
/p>
。
吴巧生，
成金华还分析了用非
农产业就业比重测定的中国工业化水平与能源密度的协整关系，
结果表明
，
中国
工业化水平提高
1%
，能源密度下降
0.33%
，工业化水平的提高从
长期来看是有利
于提高能源利用效率的。
10
< br>
2
张丽峰利用协整理论
,
检验三次产业
的能源消费与产业发展的协整和因果
关系
,
建立误差修正模型。结果表明
,
三次产业的能源消费弹性是不同的
, GDP
< br>是能源消费的格兰杰因果关系。
11
< br>国内的研究成果也有能源消费与经济增长之间存在
Granger
双向因果关系，
或一些能源种类（如石油、天然气）消费和经济增长之间不存在
协整关系。
王海鹏，
田澎等以电力行
业为研究对象，
分析了中国能源消费、
经济增长间
协整关系和因果关系，
Granger
因果性检验表
明
,
电力消费与经济增长之间存在双
向
因果关系。
12
马超群
,
储慧斌等研究了中国从
1954
～
2003
年间年度
GDP
和能源总消费
以及能源消费各构成部分
(
包括煤、石油、天
然气和水电力等
)
之间的长期均衡
关
系。
研究结果表明
GDP
分别与能源
总消费、
煤炭消费之间存在协整关系
,
而
GDP
与石油、天然气和水电之间
不存在协整关系。
13
在对碳排放影
响因素进行分析时，
常以分解为工具。
分解分析作为研究事物<
/p>
的变化特征及其作用机理的一种分析框架，
近年来在社会经济研究
中得到越来越
多的应用。
目前，
在能源
消费与碳排放分解分析领域常用的分解方法有结构分解
分析（
s
tructural
decomposition
anal
ysis
，简称
SDA
）与指数分解分
析（
index
decomposition
analysis
，简称
IDA
）。其中，
SDA
方法利用投入产出表，以消耗
系数矩阵为基础，
可对各影响因素如产业部门最终需求、
< br>国际贸易等进行较为细
致的分析，其主要方法包括投入产出法、两极分解法等；<
/p>
14
IDA
方法利用产业部
门水平的总和数据，更易进行时间序列分析以及跨国比较，其主要方法包括
Laspeyres
指数分解与
Divisia
指数分解等。
能源和碳排放的分解研究始于
20
个世纪
70
年代。
GREENIN
G
等
采用分
解模
型分析了美国能源和碳排放强度下降的主要原因
,
认为能源结构的调整不是主要
原因
,
天气的变化才是主要原因。
GREENIN
G
等利用碳分解模型对经济合作与发展组织
(OECD) 10
个国家的生
产部门、
货物运输部门、<
/p>
居民终端服务部门、
私人交通部门的碳排放强度进行了
分析
,
认为生产部门碳排放强度下降主要是由能源
消费强度下降引起的
,
同时能
源价格对
碳排放强度有很大的影响
,
货物运输部门碳排放强度提高主要受
交通模
式向碳密集型模式转变的影响
,
居民终端服务部门的能源消费结构、发电燃料构
15
16
3
成以及能源强度对碳排放强度的影响各
不相同
,
私人交通部门能源强度的下降对
碳排放强度的下降贡献最大。
17
18
Ma &Stern
对中国
1971 - 2003
的
CO2
也进行了分解
,
其创新之处在于在能
源结构中引进了生物质能
,
结果表明生物质能占比下降对碳排放减少产生了积极
影响
19
。
近年来，国内以因素分解为工具研究碳排放影响因素的成果也在逐渐增多，
比
较有代表性的有，
中国科学院可持续发展战略研究组选取能源强度、
能源结构、
人均
GDP
、人口四个
碳排放驱动因子，研究中国碳排放随时间的变化规律，得出
的结论是，
< br>自
1995
年以来，
碳排放总量
呈较快增长态势，
尽管技术进步导致的碳
排放下降速度基本上超
过人口增长对碳排放的正贡献作用，
但是碳排放增长的态
势仍然
主要由经济增长推动，
说明我国还处于从能源消费强度高峰向人均碳排放
量高峰的过渡阶段。
20
徐国泉
刘则渊采用对数平均权重
Divisia
分解法
(Logarithmicmean
weight Divisia method ,LMD),
建立中国人均碳排放的因素分解模型
,
定量分析
了
1995-
2004
年
间
,
能源结构、
能源效率和经济发展等
因素的变化对中国人均碳
排放的影响
,
结果显示经济发展对拉动中国人均碳排放的贡献呈指数增长
,
而
能
源效率和能源结构对抑制中国人均碳排放的贡献率都呈倒“
U
”。能源效率对抑
制中国碳排放的作用在减弱
< br>,
以煤为主的能源结构未发生根本性变化
,
能源效率
和能源结构的抑制作用难以抵销由经济发展拉动的中国碳排放量增长
。
21
朱勤基于扩展的
Kaya
恒等式建立因素分解模型，
应用
LMDI
分解方法对能源消
费碳排放进行因素分解
。对中国
1980
年～
2007
年的能源消费碳排放进行分解分
析，研究结果表明，经济产出效应对我
国该阶段能源消费碳排放的贡献率最大，
达到
152.73%<
/p>
，研究认为，产业结构整体变化对该阶段碳排放增长未能表现出负
效应，
其主要原因是产业规模占
GDP
近半的第二产业的碳排放呈现长期增长态势，
其贡献率抵消了第一、
三产业对碳排放增长的负效应。
目前我国节能减排的重点
在
于调整产业结构、优化能源结构及提高能源效率。
22
胡初枝等通过对我国六部门能源消费数据使用简单的碳排放公式计算得到
的
1990 - 2005
年
CO2
排放量进行了简单平均的因
素分解
,
指出规模和能源强度
是正负两
类最主要的因素
,
并且指出不同产业碳排放差异较大
,
产业结构的变化
4
对碳排放减少有一定影响。
23
谭丹测算了我国工业各行业近十几年来的碳排放量
,
并总结了我国工业行
业碳排放的特征
,
进而运用灰色关联度方法分析了我国工业行业碳排放量与产
业发
展之间的关系。研究结果表明，产业产值与碳排放之间存在着密切联系。
24
郭运功和林逢春对人均
GDP
、人口和能源强度与二氧化碳排放量进行相关性
分析<
/p>
,
并运用对数平均迪氏指数
(LMDI)
法
,
对上海市能源消费导致的碳排放强
度
和二氧化碳排放量进行了结构分解分析。结果表明
,
能源强度和能源结构因素引
起碳排放强度下降
,
但能源强度的下降起主要作用
;
上海市
二氧化碳排放量在不
断的增加
,
其中能
源结构和能源强度因素起抑制作用
,
常住人口和人均
GDP
起促进
作用。
25
二、项目研究内容、目标和创新之处
1.
本项目的研究内容：
（
1
）河北省能源消费与经济增长之间的协整性
与因果关系研究。
（
2
）河北省碳排放影响因素分解研究。
（
3
）河北省碳减排对策研究。
2.
本项目的目标：
建立河北省能源消费与经济增长之间的回归方程，
碳排放与经济增长之间的<
/p>
回归方程，进而确定河北省经济增长与能源消费、碳排放之间“脱钩”的可能与
潜力。
通过对河北省碳排放影响因素模型的分解
，
确定哪些因素对河北省碳排放有
正向的加强影响，
哪些因素有负向的削弱影响，
从而找到实现河北省碳减排的关
键因素，并提出相应的碳减排的对策，这是本项目的重要目标。
3.
创新之处：
< br>将可再生能源纳入能源结构。以往的研究在考虑能源结构这一影响因素时，
通常只
考虑煤炭、石油、天然气这三种化石能源，一般不考虑可再生能源，但随
着可再生能源在
总能源中的比重持续上升，
因此，
将可再生能源纳入能源结构加
以研究是十分必要的。
以河北省碳排
放影响因素作为研究对象。
现有的研究成果主要针对国家层面
的
碳排放影响因素研究，对省、自治区层面的研究相对较少，截止目前，还没有
5
针对河北省碳排放影响因素分解的专门研究。
三、研究方案
本项目设四个子课题。
子课题
1
，河北省能源消费与经济增长之间的协整性与因果关系研究。
子课题
2
，河北省
碳排放与经济增长之间的关系研究。
子课题
< br>3
，河北省碳排放影响因素分解模型研究。
子课题
4
，河北省碳减排对策研究。
下面，分别说明四个子课题的研究方案。
1.
子课题
1
，河北省能源消费与经济增长之间的协整性与因果关系研究
自从
1969
年美国计量经济学家
Gr
anger
提出因果分析的概念和方法之后，
Granger<
/p>
因果关系的检验方法的有了很大的发展并得到广泛应用，同时，也成为
国际上研究能源消费与经济增长之间关系的一种重要工具。
20
世纪
70
年代以前，
计量经济学中的建模技术基本上都是建立在
“平稳的经
济时间序列”
这样一个前提假设上，
实际的经济社会并不满
足这一基本假设，
在
现实的经济活动中，
大多数宏观经济时间序列都是非平稳的。
而当经济过程非平
稳
的时候，
回归拟合系数在不同的时序条件下具有不同的分布，
从
而由变量间的
统计关系来推断计量经济模型的形式，
就会出现比
较大的偏差，
导致出现伪回归
现象，
同
时，
在利用联立方程模型对经济活动进行建模的时候，
经常出现
很大的
偏差，导致预测的失败。
已有
的研究结果表明，
包括协整检验和因果性检验在内的很多统计检验结果
< br>对序列的平稳性非常敏感，
因此，
作为协整检验和因果关
系分析的第一步，
就是
对能源消费和
G
DP
的时间序列进行平稳性检验。
1
976
年，
Dickey
和
Fuller
建立了对序列平稳性的检验方法，
即
DF
单位根方法，
1979-1980
年间，
他们又对其进行了扩展，
形成了
ADF
检验方法。
由于实际的经济
序列不一定是一个简单的一阶自回归过程，所以，本项目采用
ADF
检验方法对序
列进行单位根检验来判断其平稳性。
在经济运行中，
两个时间序列变量都是随机游走的
，
即它们有着各自的长期
波动规律，
但
他们的某个线性组合却可能是平稳的，
则这两个变量存在协整关系。
其基本思想是，
如果两个或两个以上的时间序列变量是非平稳的，
< br>但它们的某个
6
26
线性组合却表现出平稳性，
则这些变量之间存在长期稳定关系，
即协整关系。
两
个
时间序列变量具备协整关系的必要条件是它们具有相同的单整阶数。
如果已经
判断两个时间序列变量是非平稳的，且都是
d
阶单
整序列，则可以对这两个时间
序列变量进行
OLS
回归，得到协整回归方程。进而通过对协整方程残差是否平稳
的
ADF
检验，来判断两个时间序列之间的协整性。
本项目采用
Granger
因果关系检
验方法来判断河北省能源消费和经济增长之
间的因果性。
其基本
思路是，
在序列变量
X
和
Y
消除了趋势之后
,
如果利
用过去的
X
值和过去的
Y
值一起对本期或未来
Y
值进行预测，
比单用过去
Y
值预测的效果更好，
则表明序列
X
和序列
Y
存在因果关系，称
X
是
Y
的
Granger
原因。
27
如果河北省能源消费和
GDP
具有相同的单整阶数，
则可以建立
GDP
与能源消费
之间的回归方程，
GDP
?
?
0
?
?
1
E
?
?
t
（
3
）
其中，
GDP
为河北省国内生产总值，
E
为河北省能源消费，并通过
OLS
回归得出回
归系数。
对回归方程的残差进行
ADF
单位根检验，如果残差是平稳的
，则说明河北省
能源消费与经济增长之间有长期共同趋势，即存在协整关系。
在存在协整关系的条件下，可以建立下面两个变量模型，进行
Granger
因果
关系分析。
< br>
GDP
t
?
< br>?
0
?
?
?
i
GDP
t
?
i
?
?
?
i
E
t
?
i
?
?
t
（
4
）
i
?
1
i
?
1
m
m
E
t
?
?
< br>0
?
?
?
j
E
t
?
j
?
?
?
j
GDP
t
?
j
?
?
t
（
5
）
j
?
1
j
?
1
m
m
并对β
i(i=1,2,
…
,m)=0,
β
j(j=1,2,
…<
/p>
,m)=0
的原假设分别进行检验。
2.
子课题
2
，河北省碳排放与经济增长之间的关系研究
本项目采用三次
多项式简化模型对碳排放与
GDP
或人均
GDP
之间的关系进行
分析，模型表达式为：
C
t
?
?
?
?
1
X
t
?
?
2<
/p>
X
t
2
?
?
3
X
t
3
?
?
t
(6)
式中，
C
t
代表河北省在第
t
年的碳排放量；
X t
代表
GDP
或人均
GDP
；ε
t
是随机
误差项；α、β
i
（
i
=1,2,
3)
为待估系数，β
i
取不同的值模型具有不同的含义。
7
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