周翠煙

摘 要 近年來，湖南省的環(huán)境污染形勢嚴(yán)峻，基于能源消耗碳足跡的衡量指標(biāo)，計算出湖南省的能源消耗的碳足跡，然后進(jìn)一步采用STIRPAT模型，對影響湖南省能源消耗的碳足跡的因素進(jìn)行定量分析，并驗證是否存在環(huán)境庫茲涅茨曲線。結(jié)果表明：首先，湖南省能源消耗結(jié)構(gòu)一直變化不大，以原煤、石油為主，其中原煤在能源消耗中所占比重最大。其次，湖南省碳足跡呈上升趨勢。再次，湖南省人均GDP和能耗結(jié)構(gòu)是驅(qū)動碳足跡增長的主要因素，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對碳足跡的影響力也不容忽視。同時，回歸分析表明經(jīng)濟(jì)增長與碳足跡之間不存在環(huán)境庫茲涅茨曲線。

關(guān)鍵詞 能源消耗 碳足跡 STIRPAT模型

一、引言

近年來，學(xué)者們對氣候變暖的關(guān)注有增無減，而人為的二氧化碳的大量排放是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，其中占主導(dǎo)地位的就是能源消耗所排放的二氧化碳。湖南省作為中部地區(qū)的大省，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過程中承接了發(fā)達(dá)地區(qū)的一些高能耗、重污染的產(chǎn)業(yè)。近十年來，原煤消耗量占比居高不下，一直維持在65%左右，能源消費結(jié)構(gòu)一直沒有明顯的改善。此外，原煤、洗精煤、焦炭的消耗量隨著湖南省經(jīng)濟(jì)總量的不斷擴(kuò)大而大幅度增加。這勢必導(dǎo)致二氧化碳排放量的大幅攀升。基于湖南省的能源數(shù)據(jù)，對湖南省的能源消耗碳足跡及其影響因素進(jìn)行研究，有利于湖南省更好地實現(xiàn)“碳減排”。

“碳足跡”的概念源自英國學(xué)者Weidema（2008）提出的“生態(tài)足跡”，“碳足跡”可以理解為人類在消費或者生產(chǎn)一個完整周期中所產(chǎn)生的溫室氣體的量。[1]盧俊宇（2013）等人通過建立碳足跡計算模型對全國能源消耗的碳足跡區(qū)域差異進(jìn)行了分析。[2]徐蓓（2016）則對我國能源消耗的碳足跡空間分布情況進(jìn)行了分析。[3]黃雨生（2016）等人在碳足跡模型的基礎(chǔ)上還加入了碳承載力的計算，對中國大陸30個省份碳足跡的空間分布進(jìn)行了分析。[4]

在研究影響能源消耗的碳足跡的因素中，STIRPAT模型是應(yīng)用得比較多的模型。STIRPAT模型是在IPAT模型的基礎(chǔ)上演變而成的一種隨機模型，它克服了IPAT模型中單位彈性的假設(shè)。[5]現(xiàn)在有學(xué)者為了將該模型更好地應(yīng)用到碳足跡的研究中來，將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)兩個因素也加入到了STIRPAT模型中。[6]黃蕊等人（2016；2013）利用STIRPAT模型，定量分析江蘇省和重慶市能耗碳足跡的影響因素之間的關(guān)系，[7，8]楊紅娟等人（2016）則以云南省為例，[9]吳翠芳等人（2015）是基于對甘肅省的交通碳排放影響因素進(jìn)行了定量分析。[10]

對湖南省的能源消耗的碳足跡的研究文獻(xiàn)較少，趙先超等人（2016）對湖南省能源消費碳足跡的空間差異與動態(tài)演化進(jìn)行了分析，但沒有對其影響作進(jìn)一步分析。[11]吳獻(xiàn)金等人（2012）基于計量模型對湖南省各地市5年的能源消耗及其影響因素進(jìn)行了分析，強調(diào)湖南省在制定節(jié)能政策和能源戰(zhàn)略時空間效應(yīng)對能源消耗的作用，但忽略了重要的能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素。[12]

本文以湖南省為例，用碳足跡的研究方法對湖南省能源消耗的碳足跡的動態(tài)變化過程進(jìn)行分析，同時基于加入了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)兩個因素的STIRPAT模型對影響其能源消耗的碳足跡的因素進(jìn)行了進(jìn)一步的定量分析。同時，驗證湖南省的經(jīng)濟(jì)增長與碳足跡之間是否存在環(huán)境庫茲涅茨曲線，從而為制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)政策提供參考。

二、研究方法

（一）能源消耗碳排放量計算方法

在式（1）中，C為湖南省的能源消耗碳排放量，Ej為終端能源消耗量，j=1，2，...，8為8種主要終端能源：原煤、焦炭、洗精煤、柴油、原油、汽油、燃料油、液化石油氣。αj為第j類能源CO2的排放系數(shù)（每千克第j類能源CO2的排放量）；Nj為第j類能源的CO2排放因子（千焦/千克）；gj為第j類能源的平均低位發(fā)熱量（千焦/千克、千焦/立方米）。

（二）能源消耗碳足跡

按照“生態(tài)足跡”的定義，可將碳足跡定義為吸納人類活動排放的二氧化碳而需要的生物性土地面積，以此衡量一個地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性。目前，接受度較高的是由CarbonTmst提出的計算方法。他所定義的碳足跡強調(diào)產(chǎn)品是在整個過程中直接排放的溫室氣體量。本文依據(jù)他的觀點而提出的能源消耗的碳足跡公式如下：

在（2）式中，P為人口，F(xiàn)CL為碳排放量與林地面積轉(zhuǎn)換系數(shù)的比值，取6.49t/hm2（世界自然基金會），Cf為能源消耗碳足跡

（hm2/人）。

（三）能源消耗碳足跡產(chǎn)值（VCF）

能源消耗碳足跡產(chǎn)值的含義是每單位能源碳足跡所帶來的經(jīng)濟(jì)價值，通常用人均GDP值和能源消耗碳足跡的比來衡量，它可以一定程度上反映能源的利用是否高效。由其定義可知，當(dāng)能源消耗碳足跡產(chǎn)值越小時，則說明能源的經(jīng)濟(jì)價值也小，反之亦然。如果出現(xiàn)能源消耗碳足跡產(chǎn)值很低的情況，說明該地區(qū)的能源效率是有待提高的。

（四）STIRPAT模型

STIRPAT模型是基于IPAT模型提出來的，它是一種擬合回歸模型，可以利用最小二乘法對湖南省能源消耗的碳足跡的影響因素進(jìn)行分析，本文采取的STIRPAT模型不僅包含IPAT模型的人口、人均財富量和技術(shù)這三個變量，還將能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也納入了該模型中，使之能提出更有效的政策建議，STIRPAT模型的表達(dá)式如下：

STIRPAT模型的表達(dá)式可視作IPAT一般形式，其中，I表示人類活動對環(huán)境造成的影響，P表示人口，A表示人均財富量，T表示技術(shù)，a，b，c，d為待估參數(shù)，e為隨機擾動項，在IPAT模型中，a=b=c=d=e=1。STIRPAT模型為多變量的非線性模型，非線性模型在軟件對其進(jìn)行處理時需要先對數(shù)化處理，由（3）式可得線性化的STIRPAT模型：

（4）式中l(wèi)nI是因變量，lnP、lnA、lnT是自變量，lne是誤差項，lna是常數(shù)項，經(jīng)過處理后的模型是多元線性模型。按照彈性系數(shù)的概念，當(dāng)P、A、T每發(fā)生1%的變化時，分別引起I發(fā)生b%、c%、d%的變化。結(jié)合湖南省的識記情況，本文將能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為因變量加入到模型中，拓展的模型如下：endprint

在（5）式中，S表示能源結(jié)構(gòu)，F(xiàn)表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。為了考察湖南省是否存在環(huán)境庫茲涅茨倒“U”型曲線，本文將（5）式調(diào)整為：

（6）式為本文最終采用的模型。其中，I在這里表示能源消耗碳足跡；P用人口總量表示；A用人均GDP表示；T取單位能源創(chuàng)造的GDP，即能源強度；S取第二產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所占比重；F表示取煤炭占一次能源消耗的比重。

對式（6）中的lnA求一階偏導(dǎo)可得到富裕程度對環(huán)境的彈性系數(shù)EEa：

由于EE為富裕度對環(huán)境的彈性系數(shù)，所以當(dāng)c2為負(fù)數(shù)時，則表示存在倒“U”形的環(huán)境庫茲涅茨曲線。

三、實證結(jié)果及分析

本文實證分析的數(shù)據(jù)來源于湖南省2005～2014年的《湖南省統(tǒng)計年鑒》，GDP以1996年為準(zhǔn)換算為可比價。

（一）能源消耗碳足跡及碳足跡產(chǎn)值計算結(jié)果分析

湖南省能源數(shù)據(jù)以及各因變量的數(shù)據(jù)經(jīng)過單位換算，計算得到表1。

由統(tǒng)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可知從2005年到2014年，隨著湖南省經(jīng)濟(jì)總量的迅速增加，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展源泉之一的能源消耗總量也由42558577噸上升到61118203噸，其中原煤消耗量占比遙遙領(lǐng)先，常年高達(dá)65%左右。其次，就是焦炭和原油的消耗量，焦炭消耗量也是常年占比11%左右，而原油消耗量的占比由13.3%降到11.4%。由此可知，湖南省能源消費總量在增加，但能源消費結(jié)構(gòu)變動不大。

由表1可以看出，湖南省能源消耗碳足跡經(jīng)歷了先增后減的過程，由2005年的9.74hm2/人持續(xù)上升到2011年的14.41hm2/人后，2012年開始逐漸降低，到2014年湖南省能源消耗碳足跡為12.96hm2/人。2011年之所以會成為能源消耗的碳足跡的轉(zhuǎn)折點，這與進(jìn)入節(jié)能減排的“十二五”時期密不可分，在國家部署和發(fā)布的節(jié)能減排任務(wù)下，“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”成為湖南省節(jié)能減排的重要工作方向?！逗鲜　笆濉惫?jié)能減排綜合性工作方案》中明確提出到2015年，全省每萬元GDP能耗要降到0.983噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比2010年的1.17噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降16%，同時在整個“十二五”期間，湖南省要實現(xiàn)節(jié)約能源3100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的目標(biāo)。2011年后，湖南省能源消耗的碳足跡的降低表明“十二五”節(jié)能減排的工作方案取得了一定成效。

由計算出的能源消耗碳足跡和湖南省每年的總產(chǎn)值可得能源消耗碳足跡產(chǎn)值（VCF），湖南省能源消耗碳足跡產(chǎn)值由2005年的987元上升到2014年的2872元，基本呈直線上升，年均增長率為12.7%。2008年能源消耗碳足跡產(chǎn)值相對于2007年增長率為20.3%，2013年能源消耗碳足跡產(chǎn)值相對于2012年增長率為17.8%，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于年均增長率。但能源消耗碳足跡產(chǎn)值增長速度小于GDP增長速度，這意味著能源利用率有了一定提高，但仍然還有繼續(xù)提高的空間。

（二）基于STIRPAT模型的能源消耗碳足跡影響因素分析

從式（8）可以得到湖南省的人口對能源消耗碳足跡影響為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

由表2可知人口數(shù)量的系數(shù)為正，說明隨著人口數(shù)量的增加，能源消耗的碳足跡是增加的，控制人口增長對減少碳排放有一定的作用。人均GDP的系數(shù)表明經(jīng)濟(jì)增長對能源消耗碳足跡產(chǎn)生正向影響。這說明隨著經(jīng)濟(jì)的增長，能源消耗碳足跡也將進(jìn)一步增加，經(jīng)濟(jì)總量的增長使得政府企業(yè)增加了減排的支出，該系數(shù)略小于技術(shù)的系數(shù)。可見，想要降低湖南省的能源消耗碳足跡，一定的經(jīng)濟(jì)投入必不可少。技術(shù)的系數(shù)為負(fù)，表明技術(shù)與能源消耗碳足跡成負(fù)相關(guān)，即技術(shù)進(jìn)步有助于能源消耗碳足跡的減少，技術(shù)進(jìn)步能有效提高能源的利用率，減少碳排放。技術(shù)進(jìn)步的系數(shù)是最大的，可見要降低能源消耗的碳足跡就要特別重視技術(shù)進(jìn)步。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)為正，表明第二產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的比重越大，能源消耗碳足跡越多，這與事實相符。第二產(chǎn)業(yè)主要是工業(yè)制造業(yè)，當(dāng)?shù)诙a(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟(jì)的比重每增加1%，能源消耗碳足跡則會增加0.57%。能源結(jié)構(gòu)的系數(shù)也為正，表明煤炭占一次能源的比重越大，能源消耗碳足跡越大，煤炭占一次能源的比重每增加1%，則能源消耗碳足跡增加0.87%?？梢娔茉唇Y(jié)構(gòu)對能源消耗碳足跡的影響較大。

此外還可以看到（lnA）2的系數(shù)為正，說明湖南省不存在環(huán)境庫茲涅茨曲線，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消耗碳足跡不存在倒“U”形曲線關(guān)系。

四、政策建議

針對上面的分析所得出的結(jié)論，本文提出四個方面的建議：

（一）建立和完善碳市場機制

在碳市場建設(shè)初期，保證將規(guī)模以上企業(yè)納入體系中，并加強碳資產(chǎn)管理能力。同時，為了保障碳市場價格機制的正常運行，初期碳市場配額分配適量，防止價格走低，從而失去碳價格引導(dǎo)企業(yè)節(jié)能減排的作用；其次，豐富投資主體，控排企業(yè)不局限于高排放行業(yè)，讓銀行、證券、基金等專業(yè)的金融機構(gòu)也參與進(jìn)來，從而增加市場資金流動性，以促進(jìn)減排企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值，起到激勵市場主體減排的作用。

此外，為了保障碳市場充分發(fā)揮競爭作用，先建立信息管理制度，充分披露信息。完善碳市場配額分配、交易、排放數(shù)據(jù)等信息管理制度體系。對交易機構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資源整合，保障交易產(chǎn)品和資金自由流動。

（二）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

在中國整體經(jīng)濟(jì)增速放緩的背景下，湖南省應(yīng)加快經(jīng)濟(jì)增長方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變的速度，實現(xiàn)傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。同時，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，開發(fā)博大精深的湖湘文化，以成為第三產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的新增長點。促進(jìn)第二產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，由資源密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變。

同時，在引進(jìn)外商投資時，不應(yīng)降低環(huán)保要求的門檻，而應(yīng)采取別的方式創(chuàng)造良好的投資環(huán)境以吸引外資。

（三）改善能源結(jié)構(gòu)

降低對煤炭的依賴性，首先就得加大對新能源的開發(fā)投入力度。其次，可以充分利用長株潭發(fā)展經(jīng)濟(jì)一體化的優(yōu)勢推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?jīng)營，如風(fēng)能，從而實現(xiàn)化石能源向可再生能源的轉(zhuǎn)變。endprint

（四）促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步

建立政府、高校、企業(yè)三方合作的模式，政府引導(dǎo)高校實施重點科技專項，企業(yè)提供實踐指導(dǎo)，攻克一批能真正應(yīng)用到實踐中的技術(shù)，實現(xiàn)成果的高效轉(zhuǎn)化。

此外，政府應(yīng)大力支持以高效節(jié)能產(chǎn)品為主的企業(yè)，孵化一批致力于研發(fā)、設(shè)計、制造為一體，具有國際競爭力的環(huán)保企業(yè)。與此同時，健全知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)體系，給企業(yè)創(chuàng)新提供良好的法律政策環(huán)境。最后，政府可以建立重大節(jié)能技術(shù)示范基地，推廣相應(yīng)技術(shù)，同時給中小企業(yè)提供技術(shù)和援助。

（作者單位為湖南師范大學(xué)商學(xué)院）

參考文獻(xiàn)

[1] Weidema BP，Thrane M，Christensen P，elal . Carbon Footprint： A Catalyst for Life Cycle Assessment ？[J]. Journal of Industrial Ecology，2008，2（1）：3-6.

[2] 盧俊宇，黃賢金，陳逸，等.基于能源消費的中國省級區(qū)域碳足跡時空演變分析 [J].地理研究，2013，32（2）：326.

[3] 徐蓓.我國能源消費碳足跡時空遷移及影響因素研究[D].安徽財經(jīng)大學(xué)，2016.

[4] 黃雨生，曲建升，劉莉娜.中國各省份碳足跡與碳承載力差異研究[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)（中文版），2016，32（6）：38-43.

[5] 周國富，宮麗麗.京津冀能源消耗的碳足跡及其影響因素分析[J].經(jīng)濟(jì)問題，2014（8）：27-31.

[6] 賀紅兵.我國碳排放影響因素分析[D].華中科技大學(xué)，2012.

[7] 黃蕊，王錚，丁冠群，等.基于STIRPAT模型的江蘇省能源消費碳排放影響因素分析及趨勢預(yù)測[J].地理研究，2016，35（4）：781-789.

[8] 黃蕊，王錚.基于STIRPAT模型的重慶市能源消費碳排放影響因素研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2013，33（2）：602-608.

[9] 楊紅娟，程元鵬，等.基于STIRPAT模型的云南省能源消耗影響因素分析[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì)（中文版），2016，32（3）：87-91.

[10] 武翠芳，熊金輝，吳萬才，等.基于STIRPAT模型的甘肅省交通碳排放測算及影響因素分析[J].冰川凍土，2015，37（3）：826-834.

[11] 趙先超，滕潔，周躍云.湖南省能源消費碳足跡的動態(tài)演化與空間差異分析 [J].科技導(dǎo)報，2016，34（24）：110-114.

[12] 吳獻(xiàn)金，謝玲淋.湖南省市域能源消耗及其影響因素研究[J].統(tǒng)計與決策，2012（8）：141-144.endprint