基于VECM新疆工业化、城市化与碳排放关系的实证研究

文/郭辉

【摘要】新疆以重化工业为主导的工业化进程和不断提高的城市化水平所呈现的能源需求特征使得经济持续发展与节能减排陷入两难困境。在估算了1978～2008 年新疆的碳排放总量的基础之上，从工业结构和城市化两方面分析了新疆能源消费引致的碳排放的主要特征，选用协整方法和VECM 研究发现新疆的碳排放与工业化和城市化水平之间存在长期均衡关系：城市化水平和工业总产值占GDP 比重每变动1%，分别带动碳排放总量同方向变动1.516%和3.038%。相比之下，工业产值变化对碳排放总量具有显著影响。减排政策调控的重点应该是从节能和提高清洁能源比重两方面入手，才能在碳排放约束下实现新疆经济的低碳化发展。

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关键词 碳排放；城市化；工业化；新疆；VECM

【基金项目】新疆维吾尔自治区人文社会科学研究基地“新疆宏观经济预警研究基地”一般项目“新疆产业生态系统的最优化模型构建”（010613C05） 资助；同时受新疆维吾尔自治区人文社会科学研究基地“中亚与中国西北边疆政治经济研究中心”重点项目“丝绸之路经济带背景下霍尔果斯经济开发区前景与作用研究”（040314B02） 资助；受国家社科基金项目“丝绸之路经济带框架下中国与俄白哈关税同盟产业链构建研究”（14CGJ019） 资助。

【作者简介】郭辉，新疆师范大学商学院讲师，博士，研究方向：区域经济与可持续发展。

温室气体增加导致全球气候变暖已成为世界各国共同面临的危机和挑战。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Cli?mate Change，IPCC） 研究发现，人类活动是造成温室气体增加的主要原因，其中化石燃料燃烧所导致的碳排放约占总碳排放的95.3%。因此，经济低碳发展的关键就是减少化石能源的消耗。但是，新疆作为中国西部重要的能源储备和生产基地，由于其资源禀赋特征，已逐渐形成了以能源、原材料初级产品为主体的重化工业格局，以能源资源为主导的新疆经济增长伴随的节能减排压力不容忽视。“十一五”时期，新疆单位生产总值能耗累计下降8.99%，改变了“十五”时期新疆单位地区生产总值能耗逐年上升的局面，但这距离国家的能源降耗要求相差甚远。“ 十一五”期间，新疆仅完成国家下达的节能目标的44%（新疆维吾尔自治区信息网）。新疆的工业化发展、城市化进程具有自身明显的地域特色，在对口援疆、承接内地产业转移的大背景下，要因地制宜地制定节能减排政策措施就必须了解新疆各个时期二氧化碳排放量变化的特征、新疆工业布局和城市化发展对碳排放的贡献程度以及各因素对低碳发展的作用。

一、文献综述

碳排放水平不仅能够反映经济发展对能源消费量的依赖程度，同时处于工业化和城市化的不同阶段对碳排放的影响程度也不同。Duro & Pa?dilla （2006） 利用Theil指数分解法，证实了Kaya 因素中引起不同国家间人均碳排放差异的最重要因素为人均收入，其次为能源消费碳强度与能源强度。McCollum et al. （2009）、Yang et al.（2009） 等利用Kaya 恒等式， 通过因式分解方法，将与能源消费有关的温室气体排放与人口、经济发展水平、能源利用效率和单位能源消费等影响因素与碳排放之间建立了相应关系，并给出不同国家及部门实现温室气体减排目标的政策建议。此类文献的共同特点都是借助于Kaya恒等关系来考察碳排放的主要影响因素，分解过程中可以反映出总人口变化对碳排放的影响程度，但是难以度量和反映城市人口变化对碳排放的影响程度。后来， Liu （2009） 利用自回归分布滞后（ARDL） 和因素分解模型（FDM） 研究发现，中国能源需求与各种社会与经济因素特别是与城市化水平之间存在着稳定的长期关系；林伯强等（2010） 针对中国经济增长的阶段性特征和能源消费特征，对Kaya恒等式做出了修正并引入了城市化因素，研究发现现阶段中国城市化发展对能源需求量大且增速快，导致碳排放量增加。从现有文献研究来看，大多数研究都是在国家宏观层面进行分析，对于特定区域的关注较少。因此，本文从当前新疆经济发展阶段所呈现的工业化和城市化特征入手，分析新疆工业能源活动和城市化水平对碳排放的影响。

二、新疆碳排放量的测算及特征分析

（一） 新疆碳排放量的测算

鉴于新疆目前没有关于生产和生活过程中碳排放量的实际监测数据，因此需估算新疆1978～2008年的碳排放量。根据2006年联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC） 为《联合国气候变化框架公约》及《京都协议书》所制定的《国家温室气体清单指南（第二卷）》（能源） 第六章提供的参考方法，碳排放总量可以根据各种能源消费导致的碳排放估算量加总得到。具体如下：

其中， CO2代表估算的二氧化碳排放量，i代表煤炭、石油和天然气三种一次能源，E代表它们的消耗量； NCV 为《中国能源统计年鉴（2007）》附录4提供的中国三种一次能源的平均低位发热量；CEF为IPCC （2006） 提供的碳排放系数； COF 是碳氧化因子[本研究煤炭设定为0.99， 原油和天然气为1。参考郭辉、董晔（2012） 和陈诗一（2009） ]。44和12分别为二氧化碳和碳的分子量。由于能源消耗单位不统一，各种能源折算标准煤系数由《中国能源统计年鉴（2007）》提供。

（二） 新疆碳排放量的总量特征分析

经测算发现，新疆1978～2008年一次能源消费的碳排放量整体呈上升趋势， 从1978 年的2467.211 万吨增加到2008 年的16650.591 万吨，年均增速为5.97%。快速增长的碳排放总量与新疆一次能源结构中不洁净的煤炭所占的比例较高相关。以2000年实施西部大开发为分界点，新疆经济发展与碳排放呈现两阶段特征：1979～2000年，新疆处于经济快速增长、碳排放低速增长阶段，这一阶段GDP年均增速达17.56%，三次产业比重由1979 年的35%、47%、17.2%逐步调整为2000年的21.1%、43%、35.9%。相比于GDP的快速增长，碳排放量并没有相应的高速增长，年均增速仅为5.7%。2001～2008年，凭借能源、矿产资源优势，在国家西部大开发优惠政策的推动下，新疆的经济总量和碳排放水平都呈现了快速增长。GDP 以年均15.9%的增速增长， 尤其是2002～2008年新疆工业生产总值年均实际增长率达到13.8%。在这一阶段，新疆碳排放量增长速度比较快，年均增速达10.6%。

（三） 新疆工业能源活动的碳排放特征

从主要年份新疆能源消费量占比（表1） 发现，工业能源活动和生活能源消费是新疆碳排放的主要来源。从工业分行业能源消费活动来看，原料采掘和加工冶炼工业的能源消费活动占比最高，其次是对环境污染严重的化学原料及制品制造业，最后是电力和热力供应业。2008年，新疆工业能源消费占全年能源消费总量的68.67%。其中，主导产业石油和天然气开采、石油加工、炼焦及核燃料加工业及煤炭开采洗选业的能源消费量占比最高，达到26.04%；其次是黑色金属矿采选、冶炼及压延加工业， 能源消费占比为10.27%；化学原料及制品制造业能源消费占比为9.49% ； 电力、热力供应业能源消费占比为8.65%，这主要与新疆的电力、热力行业采用煤炭消费有关。因此，新疆工业能源消费活动占据主导地位与新疆的轻、重工业不均衡发展高度相关。未来资源消耗高、污染排放强度大的重化工业所占的比例不仅不会大幅降低，反而会有所上升，因为城市化建设和基础设施建设都将对重化工产业形成巨大的需求，这也意味着未来新疆经济发展将产生较大的能源需求和温室气体排放空间。

（四） 新疆城市化水平与碳排放

新疆经济快速增长会推动城市化，城市化进程会提高能源消费水平。如果用城镇人口占总人口的比重来测试城镇化水平，新疆的城市化率从1978 年的26.07%已上升到2009 年的39.85%。新疆城市化水平与全国相比较低，2000年，新疆城市化水平为33.75%，全国为36.22%，相差2.47个百分点；2008年，新疆城市化水平为39.60%，全国为45.68%，相差6.08 个百分点。改革开放以来，新疆城市经济在国民经济和社会发展中的主导地位已经确立并稳步发展。目前，新疆绿洲城市占全疆面积的1.46%，创造了全疆64%的国民生产总值和70%的财政收入①。新疆城市化水平的提高，说明人口逐渐由农村移居城市工作和生活。城市居民人均能源消费量约是农村居民的3.5～4倍（林伯强等，2010），所以城市人口的不断增加导致大量相关基础设施建设和住房建设相应增加，而不断增加的水泥与钢铁量导致能源消费量也随之增加。新疆城市间的空间分布造成城市经济的快速发展离不开交通运输的支撑（表1）。因此，城市化水平的提高是影响新疆碳排放的又一重要因素。

总体来看，新疆经济发展伴随着城市化过程和经济结构的不断调整，新疆工业化、城市化的发展刺激了含碳能源（化石燃料） 的消费，而含碳能源的消费必将导致碳排放量的增加。新疆主导产业以资源和能源为主，工业能源消费是新疆碳排放的主要源泉，而且由于新疆传统工业占比较大，导致环境污染严重。与此同时，新疆城市化空间分布围绕绿洲布局，城市经济的辐射力和集聚力较弱，并且特大城市仅有乌鲁木齐市，城市发展正向大中城市方向发展。未来，城市化进程的加快必然引致大量的碳排放量。

三、新疆工业化、城市化与碳排放之间的实证分析

本文选取工业总产值占GDP的比重和城市化水平两个因素来考察新疆碳排放量的长期均衡关系。

（一） 数据与变量测量

本研究采用年度数据，由于《新疆统计年鉴》中的能源消费数据截止到2008年，其他数据全部截止到2009 年，故选取数据的样本区间为1978～2008 年。数据主要来自于《新疆统计年鉴》和《新疆五十年》。

从城市化内涵来看，加快城市化进程的本质并不单是城市数量的扩张，而是要真正实现城市和农村人民群众享受现代城市的一切城市化成果并实现生活方式、生活观念、文化教育素质等的转变。目前，确定城市化水平及测度的方法主要有以主要指标来度量城市化水平的单一指标法和多种指标复合度量的综合指标法。单一指标法大多以城市人口比重来衡量某一区域的城市化水平，即以某地区的城市人口占当地总人口的比重来反映城市化水平。这个核算方法被广泛使用，本文也采用这一方法来测度城市化水平。

（二） 单位根检验

城市化水平、工业总产值占GDP的比重和碳排放为典型的时间序列具有显著的趋势和非平稳特征。表2给出各变量水平值的描述性统计。分别将上述变量取对数并简记为Lgy、Lcs和Lc。为避免伪回归，对各变量做ADF 单位根检验，并根据赤池信息准则（AIC） 选取最优滞后期。检验结果表明，所有变量一阶差分后都通过了单位根检验，在样本考察期均为I （1） 非平稳过程，符合协整检验的前提条件，结果见表3。

（三） 协整分析

为了进行协整分析，需建立由LGY、LCS 和LC 构成的VAR 模型。VAR 滞后阶数根据各种准则选定，LR、FPE、AIC、SC以及HQ都选定滞后阶数为2，因此选择VAR的滞后阶数为2。

Johansen协整关系的检验统计量主要有Trace统计量和Max-Eigen统计量。Trace统计量的原假设是存在r个协整关系，备选假设是存在k个协整关系。表4 报告了Johansen and Juselius 协整检验结果。协整估计中假定在VAR （2） 模型中含有无约束截距和无约束趋势项。迹检验和极大特征值检验统计量给出了类似的结果：迹检验说明存在2个协整方程的显著水平为5%，存在1个协整方程的显著水平为1%；极大特征根检验说明存在1个协整方程的显著水平为5%。综合来看，接受有一个协整向量的备择假设。

据此，建立VECM（2） 模型，并得到各变量长期协整关系：

上式括号内为t 统计量，系数符号与预期相同。协整向量中各变量前的系数反映了变量之间的长期关系，由于实证模型是双对数模型，各系数表明长期的弹性关系。因此，不难发现新疆碳排放总量、工业产值占GDP的比重与城市化水平的长期弹性关系：城市化水平对经济增长的弹性系数较低（1.516），工业产值占GDP的比重对碳排放的弹性系数较为显著（3.038）。结果表明，上述三个变量在样本期间存在长期均衡关系。当城市化水平和工业产值占GDP的比重每变动一个百分点，分别会带动碳排放总量同方向变动1.516和3.038 个百分点；相比之下，工业产值变化对碳排放总量具有显著影响。

（四） VECM分析

在检验协整关系的基础上，进一步建立将短期波动与长期均衡联系起来的向量误差修正模型（VECM）。由于本文重点关注碳排放水平的方程，所以只列出ΔLc：

在实际产出的短期动态方程中，可决系数是0.77。这表明，短期实际GDP增长率的波动可由本模型中的三个变量的短期变动以及它们之间的长期关系解释77%。向量误差修正模型说明，短期内如果对城市化水平和工业产值占GDP的比重其中之一做出调控，将会引起碳排放总量的显著波动，除非对另一因素做出相应的调整以抵消其冲击，从而保证碳排放总量的平稳。

四、结论及政策建议

（一） 结论

基于新疆1978～2008年碳排放、工业总产值占GDP的比重和城市人口比重的数据，采取协整和VECM模型实证分析，得到以下主要结论。第一，1978～2008年，新疆一次能源消费的碳排放量整体呈上升趋势，这与新疆一次能源结构中不洁净的煤炭所占的比例较高相关。而且，新疆经济发展与碳排放以西部大开发为分界点呈现两阶段特征：1979～2000年，新疆处于经济快速增长、碳排放低速增长阶段；2001～2008 年，新疆处于经济和碳排放同时快速增长阶段。

第二，工业能源活动是新疆碳排放的主要来源，从分行业能源消费活动来看，原料采掘和加工冶炼工业的能源消费活动占比最高，其次是对环境污染严重的化学原料及制品制造业，最后是电力和热力供应业。城市人口不断增加导致大量相关基础设施建设和住房建设相应递增，不断增加的水泥与钢铁消费量则导致能源消费量的增加。因此，城市化水平的提高是影响新疆碳排放的又一主要因素。

第三，协整检验表明，新疆碳排放总量、工业产值占GDP的比重与城市化水平之间存在长期均衡关系。当城市化水平和工业产值占GDP的比重每变动一个百分点，分别会带动碳排放总量同方向变动1.516和3.038个百分点。相比之下，工业产值变化对碳排放总量具有显著影响。VECM说明，短期内如果对城市化水平和工业产值占GDP的比重其中之一做出调控，将会显著引起碳排放总量的大幅波动，除非对另一因素做出相应的调整以抵消其冲击，从而保证碳排放总量的平稳。

（二） 政策建议

综合以上研究结论，对如何降低新疆的碳排放总量，提出以下政策建议：未来新疆的节能减排目标实际上是保障经济发展为前提的，以能源和资源为主的工业化进程仍将发挥支柱作用，政策调控的重点应该是提高清洁能源在能源消费总量中所占的比重，利用高新技术对传统产业升级，提高能源使用效率；同时，城市人口生活质量的提高、贫困人口脱贫都将加大能源的消费量，应通过设置激励政策引导城市化进程中的节能生活模式和消费模式，从节能和提高清洁能源比重两方面入手，才能在碳排放约束下实现新疆经济发展。

注释

①苏军亚：《加快城市化步伐，带动南北疆发展》，《乌鲁木齐晚报》，2010 年3 月5 日(第A04 版)。

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（责任编辑：夏明芳）