李國璋 江金榮 周彩云

(蘭州大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000)

全要素能源效率與環(huán)境污染關(guān)系研究＊

李國璋 江金榮 周彩云

(蘭州大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000)

能源與環(huán)境問題已成為世界焦點(diǎn),回顧文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),已有研究大多單獨(dú)從能源或環(huán)境問題進(jìn)行分析,對能源與環(huán)境特別是能源效率與環(huán)境污染之間關(guān)系的研究較少。能源效率與環(huán)境污染之間存在著密切的聯(lián)系,對兩者關(guān)系進(jìn)行更為深入、全面的研究顯得十分必要。本文首先利用DEA方法和環(huán)境污染治理成本法分別測算了我國1989-2007年的全要素能源效率和環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失;在初步評判兩者關(guān)系的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過協(xié)整和ECM模型得到本文的結(jié)論:我國的全要素能源效率與環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失之間存在長期均衡關(guān)系,前者是后者的Granger原因;同時(shí),全要素能源效率的短期波動對于降低環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失具有明顯的作用,這種作用大于長期波動的影響。這意味著全要素能源效率的提高對減少環(huán)境污染具有重要作用,節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)離不開能源效率的作用。

全要素能源效率 環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失 DEA ECM

30年的改革開放,使我國經(jīng)濟(jì)總體上取得了年均9.8%的高速增長率,創(chuàng)造了世界的奇跡,但在經(jīng)濟(jì)快速增長、國民收入大幅增加的同時(shí),能源和環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻。一方面,高速的經(jīng)濟(jì)增長意味著對能源的高度需求以及由此產(chǎn)生的能源供需矛盾;有關(guān)研究表明,我國已經(jīng)成為世界第二大能源消耗國,到2020年我國石油的進(jìn)出口缺口將達(dá)到2億t;同時(shí),與世界其他國家相比,我國能源利用效率低下,資源浪費(fèi)嚴(yán)重,2007年,我國單位G DP能源消耗為印度的2.2倍,美國的4.3倍,德國的7.7倍,日本的11.5倍。另一方面,正是由于這種“高投入、低效率”的增長模式進(jìn)一步加劇了我國的環(huán)境污染,據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國已是世界第二大溫室氣體排放國。

1 研究背景

面對日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題,我國政府分別從宏觀和微觀層面開展了一系列節(jié)能減排實(shí)踐,大力倡議新能源技術(shù)的研發(fā)和使用,并在“十一五”規(guī)劃綱要中明確提出了“萬元G DP能耗降低20%,主要污染物的排放總量減少10%”的約束性指標(biāo)。這說明隨著環(huán)境的進(jìn)一步惡化,我國政府已意識到能源效率的提高與否對于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要的意義。另一方面,考慮到經(jīng)濟(jì)增長的慣性,短期內(nèi)通過減少能源消耗來降低環(huán)境污染的途徑是行不通的。因此在這種情況下,提高能源效率將成為節(jié)能減排的最佳途徑。

盡管我國的能源與環(huán)境問題引起了更多學(xué)者的關(guān)注,由此引起的相關(guān)研究也比較豐富,但大多數(shù)研究只是單獨(dú)針對能源或環(huán)境進(jìn)行探討,對能源與環(huán)境特別是能源效率與環(huán)境污染之間關(guān)系的研究較少,已有研究大致可分為兩類:定性研究:張慧勤等[1]論述了我國能源結(jié)構(gòu)與大氣環(huán)境污染的發(fā)展趨勢,重點(diǎn)指出采用型煤技術(shù)以減少環(huán)境污染的可行性。李京文[2]基于對1949-1993年我國能源和環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析,認(rèn)為我國能源利用效率低下,同時(shí)由于煤炭的比重過大,使得能源消耗對環(huán)境的污染比較嚴(yán)重。朱光俊等[3]在分析我國能源特點(diǎn)及能源利用對環(huán)境的影響基礎(chǔ)上,闡明了加速實(shí)施潔凈煤技術(shù)和節(jié)約用煤技術(shù)是解決我國能源與環(huán)境污染問題的關(guān)鍵技術(shù)。國涓[4]考察了我國1989-2002年能源消費(fèi)與環(huán)境污染的關(guān)系,得到的結(jié)論是我國大氣環(huán)境污染與能源結(jié)構(gòu)、消費(fèi)量和能源效率等有著密切的關(guān)系。定量研究:Zhang[5]計(jì)算了化石能源占總能耗的比重、化石與非化石能源消耗的比例、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)規(guī)模對中國CO2排放的作用;于峰等[6]通過面板回歸測算了我國經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源結(jié)構(gòu)變動、生產(chǎn)率提高、環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新與推廣對我國SO2排放的影響程度。曾波等[7]通過灰色關(guān)聯(lián)理論分析了我國的能源消費(fèi)和環(huán)境質(zhì)量存在內(nèi)在灰色關(guān)聯(lián),得出優(yōu)化和調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是改善環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵。楊永華等[8]利用最優(yōu)控制理論分析了能源使用與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系,指出提高能源效率有利于減少能源的使用量以及減緩生態(tài)系統(tǒng)的惡化。李從欣等[9]通過協(xié)整檢驗(yàn)和ECM模型得到了能源消費(fèi)增加導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量的惡化,能源消費(fèi)與環(huán)境污染之間存在長期均衡關(guān)系,并認(rèn)為應(yīng)通過提高能源利用效率和調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等途徑以減少環(huán)境污染。

上述研究存在以下不足:環(huán)境污染的影響因素眾多,但對于哪些因素是影響環(huán)境污染的關(guān)鍵因素,以上文獻(xiàn)未能明確指出。雖然多數(shù)研究都意識到提高能源效率可以減少環(huán)境污染,但對兩者仍缺乏具體的實(shí)證研究,從而未能對兩者之間的關(guān)系作出明確的解釋。以上研究所涉及的能源效率都是指能源強(qiáng)度(其計(jì)算表達(dá)式為:能源強(qiáng)度=能源消費(fèi)/G DP),能源強(qiáng)度作為一種單要素指標(biāo)不能夠全面地反映能源效率與環(huán)境污染之間的關(guān)系,而基于DEA的全要素能源效率,而全要素生產(chǎn)率則是衡量單位總投入的生產(chǎn)率指標(biāo)。剛好可以彌補(bǔ)這一缺陷。大多數(shù)研究都是以單個(gè)環(huán)境污染指標(biāo)作為環(huán)境污染變量,缺乏對環(huán)境污染的綜合評價(jià)。

本文試圖從以下幾個(gè)方面對上述文獻(xiàn)進(jìn)行拓展:利用DEA方法和環(huán)境污染治理成本法測算中國1989-2007年的全要素能源效率和環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失;通過協(xié)整檢驗(yàn),以期對全要素能源效率和環(huán)境污染之間的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)行分析。本文以下內(nèi)容分別為:全要素能源效率的變動與環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的測算;全要素能源效率與環(huán)境污染關(guān)系的實(shí)證分析;結(jié)論與啟示。

2 全要素能源效率的變動與環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的測算

2.1 全要素能源效率的變動

2.1.1 全要素能源效率的界定

目前國內(nèi)外對能源效率的定義爭論不一,采用相對較多的是M.G.Patterso[10]給出的能源效率定義,即能源效率是指用較少的能源生產(chǎn)同樣數(shù)量的服務(wù)或有用的產(chǎn)出。目前已有的能源效率研究文獻(xiàn)主要基于能源強(qiáng)度的比較及其變動的因素分解,隨著能源效率研究的深入,一些學(xué)者[11-14]開始對單要素能源效率產(chǎn)生質(zhì)疑,認(rèn)為單要素能源效率是對能源生產(chǎn)率的描述,能源生產(chǎn)率指標(biāo)只是衡量能源投入與產(chǎn)出之間的一個(gè)比例關(guān)系,而沒有考慮到生產(chǎn)中資本和勞動力等其他投入要素的影響,因此其作為測度能源效率的指標(biāo)具有明顯的缺陷[10]。有鑒于此,Hu and Wang等[12]基于DEA方法拓展了能源效率的定義,提出了“全要素能源效率(total factor energy efficiency,tfee)”的概念,即在既定其他要素投入的前提下,按最佳實(shí)踐,生產(chǎn)一定的產(chǎn)品所需投入的最少能源占實(shí)際能源的百分比。一般來說,全要素能源效率與經(jīng)濟(jì)增長理論中的全要素生產(chǎn)率無關(guān),全要素能源效率特指能源的利用效率。根據(jù)上述研究的結(jié)果,我們采用Hu and Wang的定義,并將全要素能源效率作為能源效率的替代指標(biāo)。為便于行文,下文除特別指明外,所有“能源效率”的概念均指“全要素能源效率”。

2.1.2 變量選擇及數(shù)據(jù)簡單說明

①資本投入。由于該指標(biāo)無法直接從統(tǒng)計(jì)年鑒獲得,本文采用張軍等人[15]的計(jì)算方法,估算了1989-2007年以1952年不變價(jià)格折算的資本存量數(shù)據(jù)。②勞動力投入。以歷年年初與年末就業(yè)人數(shù)的平均值計(jì)算,單位為萬人。③能源投入。以各省區(qū)的消耗能源為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),折算為標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算,單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。④生物能源(Bioenergy)投入。根據(jù)Hu和Wang[12]的研究認(rèn)為,低碳量的可再生能源尤其生物能源是能源投入的重要組成部分,但大多研究未將其涵蓋進(jìn)能源投入范圍。由于生物能源缺乏連貫的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),本文沿用Hu和Wang的研究方法。⑤產(chǎn)出數(shù)據(jù)。以歷年國內(nèi)生產(chǎn)總值(G DP)計(jì)算,單位為億元。

以上數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990-2008)、《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》(2000-2007)、《中國能源五十年:1949-1999》和《新中國五十年統(tǒng)計(jì)資料匯編》。

2.1.3 全要素能源效率變動的測算

Chames、Cooper[16]等人提出了數(shù)據(jù)包絡(luò)分析DEA方法,以評價(jià)具有同質(zhì)投入產(chǎn)出決策單元(decision making units,DMU)的相對有效性。在DEA分析中,測定不同時(shí)期的潛在最小投入或最大產(chǎn)出的技術(shù)前沿水平是對生產(chǎn)效率進(jìn)行進(jìn)一步測算的基礎(chǔ)。我們的測算以投入效率為基礎(chǔ)來進(jìn)行,DEA模型假設(shè)在每一個(gè)時(shí)期t,有N個(gè)決策單元(Decision Making Units,簡稱DMU),每個(gè)決策單元都通過M種投入要素X生產(chǎn)S種產(chǎn)出Y,構(gòu)成生產(chǎn)可能集為:T={(X,Y)|產(chǎn)出Y能用X生產(chǎn)出來};其中,任意評價(jià)單元的投入集和產(chǎn)出集分別表示為:輸入向量則基于投入導(dǎo)向的規(guī)模報(bào)酬不變的DEA模型表示為:

其中θ是標(biāo)量,λ是一個(gè)N×1的常向量,表示每一個(gè)橫截面觀察值的權(quán)重。解出來的θ值即為DMUi的效率值,一般有θ≤1,如果θ=1,則意味著該單元是技術(shù)有效的,且位于前沿上。

王兵等[17]認(rèn)為,為了得到生產(chǎn)率隨時(shí)間變化的Malmquist生產(chǎn)率指數(shù),考慮引入距離函數(shù)(Distance Function)的概念,距離函數(shù)是Farrell技術(shù)效率的倒數(shù),而Farrell技術(shù)效率存在以下等式:其中c和s分別代表規(guī)模報(bào)酬不變和要素強(qiáng)可任意處置。因此在技術(shù)前沿水平下的投入距離函數(shù)可表示為:

張宇[18]將投入距離函數(shù)可以看作某一生產(chǎn)點(diǎn)(xt,yt)向理想的最小投入點(diǎn)壓縮的比例?；谕度氲娜厣a(chǎn)率指數(shù)可以用Malmquist指數(shù)來表示,即:

這兩個(gè)指數(shù)分別測度了在時(shí)期t和t+1的技術(shù)條件下,從時(shí)期t到t+1的技術(shù)效率的變化?，F(xiàn)實(shí)中常用以上兩個(gè)指數(shù)的幾何平均值來計(jì)算生產(chǎn)率的變動。借鑒張宇[18]的研究思路,我們同樣可以用Malmquist指數(shù)的累計(jì)變動率來表示基于投入的全要素能源效率(tfee)累計(jì)變動率,并以此表示能源效率水平的變化。利用DEAP2.1軟件計(jì)算,我們對我國1989-2007年的tfee的累計(jì)變動率進(jìn)行了測算,具體結(jié)果見圖1。

2.2 環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的估算

2.2.1 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)簡單說明

本文參照《公元二○○○年中國環(huán)境預(yù)測與對策研究》[19]報(bào)告中的污染分類估算法,把環(huán)境污染分為大氣、水、噪音和固體廢棄物四大類并分別對其進(jìn)行估算。其中大氣污染主要包括:一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、煙塵及工業(yè)粉塵等廢物,由于目前沒有一氧化碳的數(shù)據(jù),參考其他文獻(xiàn)的研究方法,對其不予考慮。水體污染主要是由化學(xué)需氧量(COD)和氫氮排放引起,其中氫氮排放量極少,經(jīng)濟(jì)損失較小,故對其忽略不記。估算噪音污染損失和固體廢物污染損失時(shí),不設(shè)置二級指標(biāo),直接對其進(jìn)行估算。以上數(shù)據(jù)主要來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》(1990-2008)、《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》(1993-2007)和《中國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》(1990-2008),個(gè)別年份缺失數(shù)據(jù)采用插值法測算。

2.2.2 估算方法的選取

估算環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的方法主要有四種,分別為生產(chǎn)率法、機(jī)會成本法、治理成本法和人力資本法等,國內(nèi)外學(xué)者采用不同方法得到的結(jié)果往往存在較大差異,并且研究結(jié)果大多都是針對某個(gè)年度,無法形成縱向上的比較。劉渝琳,溫懷德[20]采用消除每單位污染所需成本的方法(即治理成本法)近似估算我國1989-2006年的環(huán)境污染損失,從而彌補(bǔ)了“無法縱向比較”的缺陷;其所得結(jié)果與其他方法大體一致,可信度較高,且方法操作簡單明了,因此本文沿用此法并加以改進(jìn)。劉文未考慮固體廢棄物污染,本文認(rèn)為隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步增長,固體廢棄物污染及其所造成的經(jīng)濟(jì)損失不容小視,因此本文在原有方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步涵蓋了固體廢棄物污染損失。

由于環(huán)境污染各項(xiàng)指標(biāo)的形成、危害及其治理方法的不同,其消除成本也不一致。根據(jù)Guenno和Tiezzo[21]的研究,消除大氣污染中各項(xiàng)二級指標(biāo)所需的單位成本,分別為:CO2為0.004 965元/kg(1988年價(jià)格)、SO2為1.101 742元/kg(1988年價(jià)格)、SPM(即懸浮顆粒物,含煙塵和工業(yè)粉塵)為0.617 869元/kg(1988年價(jià)格)。根據(jù)泰國Department of Industrial Works[22]的研究結(jié)果,消除水體污染的單位成本為1.11 663元/kg化學(xué)需氧量排放(1988年價(jià)格)。根據(jù)Daly和Cobb[23]的研究認(rèn)為,隨著經(jīng)濟(jì)的增長,由工業(yè)和交通所產(chǎn)生的噪音污染也將逐漸增加,其污染治理成本可按照G DP的百分之一來估算。由于固體廢棄物污染損失的估算比較復(fù)雜,限于篇幅,我們重點(diǎn)選取了國內(nèi)幾個(gè)有代表性的估算結(jié)果(過孝民、張慧勤[19],鄭易生[24,25],夏光等[26]),其估算結(jié)果分別占總污染經(jīng)濟(jì)損失的1.5%、3.6%、5%、3%,取其平均數(shù)3.275%作為本文中固體廢棄物損失占總損失的比重。

2.2.3 環(huán)境污染損失的貨幣化估計(jì)

借鑒劉渝琳,溫懷德[20]的研究方法,我們可以得到關(guān)于環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的貨幣化估計(jì)方程:

上式中EPt為環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失、APt為消除空氣污染的成本(包括消除二氧化碳的成本cCO2、消除二氧化硫的成本cSO2和消除懸浮顆粒物的成本cSPM)、WPt為消除水體污染的成本(主要是消除化學(xué)需氧量的成本cCOD)、NPt為消除噪音污染的成本(以G DP的1%計(jì)算)、SPt為消除固體廢棄物污染的成本(取環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失總量的3.275%來估算)。

根據(jù)以上公式,本文大致估算了我國1989-2008年的環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失總量(ep)及其相對量指標(biāo)值,環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的相對量指標(biāo)為“環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP的比重(epi)”,并取epi作為本文的因變量指標(biāo)。之所以選取epi作為本文的分析對象主要基于以下考慮:在產(chǎn)出不變的情況下,能源效率的提高必然可以減少能源的投入和消耗,進(jìn)而降低環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失;然而結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況,雖然我國的能源效率逐年提高,但由于我國快速增長的經(jīng)濟(jì)仍嚴(yán)重依賴于能源的高投入和高消耗,由此造成的環(huán)境污染及其經(jīng)濟(jì)損失在總量上也相應(yīng)地呈現(xiàn)出遞增的趨勢,這就產(chǎn)生了一個(gè)悖論,為什么能源效率提高反而污染損失卻增加了?通過對原始數(shù)據(jù)的分析,我們發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失雖然在總量上呈遞增趨勢,但其增加速度低于G DP的增長速度,即環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP的比重呈逐年遞減趨勢,這就為本文的研究找到了一個(gè)突破口,也是本文選取epi作為因變量替代變量的原因。環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP比重的具體結(jié)果見圖1。

2.3 全要素能源效率的變動與環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的直觀分析

根據(jù)前文的估算,我們用tfee的累計(jì)變化率來表征全要素能源效率水平的變化,結(jié)合環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP的比重(epi),見圖1。

圖1 我國1989-2007年tfee和epi的變動趨勢Fig.1 The trends of Chinese tfee and epi in 1989-2007)

根據(jù)圖1,我們可以發(fā)現(xiàn):隨著能源效率水平的提高,環(huán)境污染占G DP的比重逐年下降,兩者之間呈反向趨勢,這經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)吻合,說明能源效率與環(huán)境污染之間存在著密切的聯(lián)系,能源效率的提升可以在相當(dāng)程度上減少環(huán)境污染的排放及其造成的經(jīng)濟(jì)損失。進(jìn)一步看,我國全要素能源效率水平的變化總體上比較平穩(wěn),但仍然存在兩個(gè)能源效率明顯增加的時(shí)期:1991-1994年和2005-2007年。從全要素能源效率的增長率角度分析,其中,1991-1994年的年均增長率為6.35%,大大高于前期水平(1989-1991年為1.53%);2005-2007年的年均增長率為5.53%,同樣高于1989-2004的4.15%。與此相對應(yīng)的環(huán)境污染占G DP比重也出現(xiàn)了明顯的變化,同樣存在著兩個(gè)大致相同的時(shí)間段,即在1991-1994年和2004-2007年間,由于全要素能源效率的加速提高,環(huán)境污染損失占G DP比重的相對量同樣出現(xiàn)了加速減少的趨勢,進(jìn)一步驗(yàn)證了前面的觀點(diǎn)。

回顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史,我們對上述兩個(gè)時(shí)間段變動的深層次原因做簡單分析:①1988年《大氣污染防治法》通過施行和1989年第三次全國環(huán)境保護(hù)會議的召開以及全國性范圍內(nèi)環(huán)境污染研究的興起(過孝民、張慧勤[19]1990年的研究是關(guān)于我國環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的開端之作,之后引起了我國政府和學(xué)者對此方面更多的關(guān)注和探討)?？紤]到政策法規(guī)效用的滯后性,因此以上事實(shí)很大程度上解釋了1991-1994年我國全要素能源效率及環(huán)境污染占G DP比重變動的原因,即由于政策和環(huán)保意識的加強(qiáng),從而使得能源效率進(jìn)一步提高,環(huán)境污染占G DP比重加速降低。②國家在“十一五”規(guī)劃中明確規(guī)定“未來5年內(nèi)萬元G DP能耗降低20%、主要污染物排放總量減少10%”的約束性指標(biāo),節(jié)能減排被提升到前所未有的戰(zhàn)略高度。這也恰好給予了2005-2007年我國全要素能源效率及環(huán)境污染占G DP比重加劇變動一個(gè)非常合理的解釋。綜上所述,說明了本文所測算的數(shù)據(jù)比較符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況,具有較好的可信度。

3 全要素能源效率與環(huán)境污染關(guān)系的實(shí)證

通過前文分析,我們從直觀上了解了全要素能源效率變化和環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失存在著密切的關(guān)系,下文擬通過建立計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型來進(jìn)一步考察其更深層次的關(guān)系。模型變量的選擇上,我們以環(huán)境污染占G DP比重(epi)作為模型的被解釋變量,以全要素能源效率(tfee)水平的變化作為解釋變量,并對以上數(shù)據(jù)取對數(shù),分別記為lnepi和lntfee(其一階差分記為ΔlnepiΔlntfee),以避免回歸模型中可能出現(xiàn)的異方差問題。

3.1 單位根檢驗(yàn)

運(yùn)用協(xié)整理論進(jìn)行時(shí)間序列分析之前,應(yīng)進(jìn)行時(shí)間序列的單位根檢驗(yàn),否則進(jìn)行的估計(jì)就有“偽回歸”的可能。本文采用ADF檢驗(yàn)法對變量進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn),ADF檢驗(yàn)過程中滯后項(xiàng)的確定采用SC準(zhǔn)則,檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表1的檢驗(yàn)結(jié)果看,lnepi和lntfee兩變量均為I(1)序列,即兩個(gè)變量原序列不具有平穩(wěn)性,但其一階差分序列Δlnepi和Δlntfee是平穩(wěn)序列,滿足進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)的條件。

3.2 協(xié)整檢驗(yàn)

協(xié)整檢驗(yàn)的方法有Engle Granger兩步法和JJ法,通常情況下前者多用于兩變量間的協(xié)整檢驗(yàn),后者多用于多變量間的協(xié)整檢驗(yàn)。本文采用第一種方法。

首先對lnepi和lntfee進(jìn)行OLS回歸,得到如下回歸方程:

從回歸結(jié)果可以看出,lnepi和lntfee回歸方程的總體檢驗(yàn)F值以及各回歸系數(shù)的檢驗(yàn)值都在1%的顯著水平上通過,擬合優(yōu)度R2也很顯著。

其次,對上述模型的殘差Ut進(jìn)行單位根檢驗(yàn),由于殘差序列的均值為0,所以選擇無截距項(xiàng)、無趨勢項(xiàng)的ADF檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果顯示:

殘差Ut的t統(tǒng)計(jì)量是顯著的,即拒絕存在單位根的零假設(shè),由此認(rèn)為殘差序列是平穩(wěn)序列,進(jìn)而lnepi和lntfee之間存在協(xié)整關(guān)系。從經(jīng)濟(jì)含義上講,我國全要素能源效率與環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失之間存在長期均衡關(guān)系,全要素能源效率的提高可以減少環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)

協(xié)整分析只提供變量間長期關(guān)系的信息,并沒有為變量間的因果關(guān)系和動態(tài)作用特征提供更多的信息,因此在變量之間具備了協(xié)整性的前提下,由于因果關(guān)系檢驗(yàn)對滯后階數(shù)非常敏感,在實(shí)際檢驗(yàn)中,我們對所有滯后情況都進(jìn)行檢驗(yàn)。Granger因果性檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

如表2所示,在短期內(nèi),不論滯后階數(shù)為何值,我國的全要素能源效率均是環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP比重變化的原因,而不存在雙向因果關(guān)系,即環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP比重變化的變化不會引起全要素能源效率的變化。

存在這種單向因果關(guān)系的主要原因是:在保持經(jīng)濟(jì)增長總量不變的前提下,提高能源效率,可以用更少的能源投入,生產(chǎn)同樣的產(chǎn)出,而能源投入的減少,相應(yīng)地降低了污染物的排放,減少環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失。因此,提高我國全要素能源效率對于降低能源消費(fèi)的增長,減少環(huán)境污染及其經(jīng)濟(jì)損失具有重要的意義,節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵是能源效率。這一結(jié)論在很大程度上從實(shí)證角度驗(yàn)證了李京文[2]、國涓[4]、李從欣[8]和楊永華等[9]等人的觀點(diǎn)。

3.4 ECM模型

根據(jù)Granger定理,一組具有協(xié)整關(guān)系的變量具有誤差修正模型(ECM)的表達(dá)形式。在前文協(xié)整檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過建立ECM模型來研究模型的短期動態(tài)和長期調(diào)整特征。下面建立單方程誤差修正模型。

根據(jù)(1)式,我們以其殘差項(xiàng)Ut作為誤差修正項(xiàng)ecm,以lnepi為被解釋變量,lntfee和ecm為解釋變量,利用OLS法進(jìn)行估計(jì),得到如下的誤差修正模型(括號內(nèi)為t統(tǒng)計(jì)值):

被解釋變量的波動可分為兩部分:一部分是短期波動,一部分是長期均衡。模型(2)式中的lntfee部分反映了變量短期波動的影響。根據(jù)誤差修正模型的估計(jì)結(jié)果,短期內(nèi),全要素能源效率水平的變化將引起環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP比重(epi)的反方向變化,如果lntfee提高1%,將引起lnepi減少0.965 012%,可見全要素能源效率的短期波動對環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP比重的影響較大。

在上述模型中,(3)式是滯后一期均衡誤差修正項(xiàng),表示lnepi和lntfee的長期靜態(tài)關(guān)系。誤差修正項(xiàng)的系數(shù)為負(fù)數(shù),說明長期均衡趨勢偏離的收斂機(jī)制在起作用,其大小反映了對偏離長期均衡方程的調(diào)整力度,如上一期偏離越遠(yuǎn),本期修正的量就越大,意味著對偏離長期均衡方程的調(diào)整力度也越大。根據(jù)估計(jì)結(jié)果可知,ecm的估計(jì)系數(shù)為0.346 622體現(xiàn)了對偏離的修正,但是修正力度相對較小,t統(tǒng)計(jì)量值不顯著,這說明我國在制定減少環(huán)境污染政策方面的長期執(zhí)行能力較弱,效果不明顯。

表1 lnepi和lntfee的單位根檢驗(yàn)Tab.1 The unit root test of lnepiand lntfee

表2 lnepi和lntfeer的Granger因果檢驗(yàn)Tab.2 The granger causality test of lnepiand lntfeer

4 結(jié)論與啟示

與以往大多研究不同,本文同時(shí)借助協(xié)整檢驗(yàn)和ECM模型,進(jìn)一步對能源效率與環(huán)境污染之間的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證研究,得到如下結(jié)論:

從直觀上可以看出全要素能源效率累計(jì)變動率與環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失占G DP比重之間存在反向關(guān)系,即隨著全要素能源效率的提高,環(huán)境污染占G DP比重逐步下降。

通過對全要素能源效率與環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失替代變量間的協(xié)整和Granger因果檢驗(yàn)分析得出:二者之間存在協(xié)整關(guān)系,即全要素能源效率和環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失之間存在長期均衡的關(guān)系,且無論滯后幾期,前者都是后者的格蘭杰原因。

從誤差修正模型的分析中可得出:全要素能源效率水平的短期波動對環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的影響較大,高于其長期波動的影響,說明我國在制定減少環(huán)境污染政策方面的長期執(zhí)行能力較弱,效果不明顯。

以上結(jié)論蘊(yùn)含的政策啟示:

能源效率提高對減少環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失存在積極作用,因此要減少環(huán)境污染物的排放,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)必須要提高能源效率。這意味著我國政府從短期和長期方面都需要進(jìn)一步完善相關(guān)法律法規(guī)的制定,特別從長期上要增強(qiáng)各項(xiàng)政策的執(zhí)行力度,加大人力資本的積累和投入和引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整等一系列措施,從而提高我國的能源效率,有效的減少環(huán)境污染物排放,降低我國的環(huán)境壓力。

影響環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)損失的因素很多,除了能源效率的關(guān)鍵作用之外,離不開其他因素的共同作用?？沙掷m(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn),環(huán)境污染及其經(jīng)濟(jì)損失減少,除了依靠提高能源效率,還需要加快能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型、發(fā)揮能源消費(fèi)政策的引導(dǎo)作用、提高環(huán)保意識的宣傳、加大能源節(jié)約技術(shù)的研發(fā)投入等。

(編輯:溫武軍)

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AbstractEnergy and environmental issues have become the focus of the world.By literature review,we found that most of previous studies just analyzed one of the environmental issues separately,but a few studies were on the relations between energy and environment(especially energy efficiency and environmental pollution).There is a close link between the energy efficiency and environmental pollution,so a in-depth and comprehensive study of the relations is necessary.Firstly,we use the methods of DEA and the cost of pollution clearance to calculate Chinese total factor energy efficiency and economic loss caused by environment pollution in 1989-2007.On the basis of the evaluation of relations between the two,by using the cointegration test and Granger causality test,we draw the conclusions of this article:A long-term equilibrium relationship exists between Chinese total factor energy efficiency and economic loss caused by environmental pollution,and the former is the latter’s Granger cause.And we find that the short-term energy efficiency fluctuation has an obvious impact to reducing economic loss caused by environmental pollution and the impact is bigger than long-term energy efficiency fluctuation caused by environmental pollution economic loss.This means that the improvement of total factor energy efficiency plays an important role in reducing environmental pollution,which is also important to the goals of energy-saving and emission reduction.

Key wordstotal factor energy efficiency;economic loss caused by environmental pollution;DEA;ECM

Relations Between Total Factor Energy Efficiency and Environmental Pollution

LI Guo-zhang JIANG Jin-rong ZHOU Cai-yun
(School of Economic of Lanzhou University,Lanzhou Gansu 730000,China)

F062.1

A

1002-2104(2010)04-0050-07

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.04.009

2009-10-19

李國璋,教授,博導(dǎo),主要研究方向?yàn)橹袊?jīng)濟(jì)增長因素分析。

江金榮,博士,主要研究方向中國經(jīng)濟(jì)增長與能源效率。

＊蘭州大學(xué)第二批學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目行動計(jì)劃(編號:582634)。