郑慕强

东盟五国能源消费、经济增长与碳排放
——基于环境库兹涅茨曲线的实证研究

郑慕强

基于环境库兹涅茨曲线构建能源—经济—碳排放关系的碳排放模型，采用面板协整检验和面板因果关系检验方法，对东盟五国1971～2007年能源消费、经济增长与碳排放三者关系进行实证分析。结果表明，能源消费与经济增长之间在短期和长期均存在单向的格兰杰因果关系。另外，能源消费与二氧化碳排放之间在短期和长期也都存在单向的格兰杰因果关系。

东盟五国；能源消费；经济增长；碳排放；环境库兹涅茨曲线

自从人类社会产生以来，能源便与人类息息相关，是人类社会存在和发展的物质基础，无论对发达国家还是发展中国家来说，能源都是促进整个国家经济社会发展的重要因素。因此，近年来世界上几乎所有的国家都把能源作为国家的重要战略资源，能源也是事关每一个国家经济社会稳定和可持续发展的重要因素，是经济增长的重要源泉。东盟五国（印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、新加坡和泰国）是世界经济增长的热点地区之一，是全球重要的制造业生产与出口基地，也是世界能源消费的重要国家。1971～2007年的36年间，东盟五国国内生产总值（GDP）增长36.81倍，创造了经济起飞的奇迹。同时，东盟五国的能源消费已由1971年的7340万吨油当量，增长到2007年的43396万吨油当量，增长近5倍，成为世界上石油和天然气消费量前列的国家。同时，二氧化碳排放量也由1971年的近6千万吨，增长到2009年的近6.2亿吨，增长近10倍。据国际能源署《2009年世界能源展望》预测，在2007～2030年间，东盟国家总的二氧化碳排放量的年均增长速度为3%，该地区二氧化碳排放量占全球总排放量的比例将由2009年的3.5%上升到2030年的5%，东盟国家将成为世界上碳排放较多的地区之一。因此，怎样协调好能源、经济以及碳排放是东盟五国未来经济发展所面临的挑战。

目前，探讨能源、经济和碳排放两两关系的研究虽不少，但同时考虑三者之间关系的研究不多，特别是针对一个地区的实证研究则更少。因此，本文基于环境库兹涅茨曲线构建三者关系的碳排放模型，对东盟五国1971～2007年能源消费经济增长与二氧化碳排放三者之间的关系进行实证检验，直接探索能源—经济—环境三者之间协调发展关系以及两两直接的关系，对于该地区对三者关系进行协调发展以及同处发展中国家的中国具有重要的理论价值和现实意义。

一、文献回顾

（一）经济增长与碳排放关系

20世纪末，由于世界范围内环境问题的出现，使得学者开始关注经济快速增长与环境加速恶化之间的关系。著名的环境库兹涅茨曲线（EKC）为研究经济增长与碳排放之间的关系提供了分析工具和理论支持。Grossman和Krueger（1991）首先提出了环境库兹涅茨曲线，许多学者对EKC所表现的环境污染与经济增长之间的倒U型假说关系进行了验证。[1]EKC假说认为，环境质量指标与经济增长之间不是存在单纯的正负相关的线性关系，而是呈现倒U形的曲线关系，也就是一个国家或地区环境质量是随着经济的增长先恶化后改善，即“先发展经济，后治理环境”。

EKC假说自1990年代被提出以来引起了环境经济学家之间很大的争论，Lopez（1994）认为链接这些争论的关键是EKC（环境与经济增长的倒U型关系）的存在需要满足一定的条件：消费的边际效用不变或者减少、污染的边际负效应提高、污染边际损害不变或提高、边际减排成本提高。[2]Cole等（1997）以及Stern和Common（2001）等的研究结论则都支持存在EKC曲线的研究假说。[3-4]不过，kaufmann等（1998）以及Richmond和Kaufmann（2006）都发现不存在EKC的曲线关系。[5-6]近期，相关研究表明经济增长和环境污染之间的倒U型关系得到模型和数据的支持。[7-8]Lean和Smyth（2010）对东盟五国二氧化碳排放、电力消费与产出之间关系的研究，结果表明存在东盟国家CKC①CKC是环境的库兹涅茨曲线的二氧化碳排放形式。曲线。[9]各国经济基本上沿袭了“先发展经济，后治理环境”的发展道路，二氧化碳排放量是随着经济发展出现先上升后下降的情况。但是，二氧化碳的排放量到底在什么时候会到达最高点，这就是一个难于回答的问题，可能不同国家、不同阶段和不同外部因素影响是不一样的，Lean和Smyth（2010）认为东盟五国CEC曲线的拐点已出现。[9]

（二）能源消费、经济增长与碳排放关系研究

进入21世纪以后，国际上许多能源和环保机构开始寻求合作来构建能源、环境和经济三元系统框架，并开始对其综合平衡、协调发展和相互影响制约问题进行研究。目前，探索能源消费、经济增长与碳排放三者关系的研究大部分都是基于发达国家或地区，Ang（2007）、Soytas等（2007）与Soytas和Sari（2007）分别以法国、美国和欧盟为样本进行研究[10-12]。也有少数以发展中国家或地区为研究对象，Pao和Tsai（2010）使用面板协整方法，采用1971～2005年数据，对金砖四国（巴西、中国、印度和俄罗斯）能源消费、总产出与碳排放动态关系进行研究，结果表明能源消费与碳排放以及能源消费与总产出之间都存在长期双向的格兰杰因果关系，同时存在从碳排放到总产出以及从能源消费到总产出的单向格兰杰因果关系。[13]Lean和Smyth（2010）对东盟五国1980～2006年间二氧化碳排放、电力消费与产出之间关系进行实证研究，表明从电力消费到经济增长以及碳排放到经济增长都存在长期单向的格兰杰因果关系，从碳排放到电力消费则存在短期的格兰杰因果关系。[9]多数相关研究基于单个国家数据的国别研究，如Ang（2007）对法国[10]、Ang（2008）对马来西亚[14]、Halicioglu（2009）对土耳其[15]以及Zhang和Cheng（2009）对中国的研究[16]。少数采用面板数据对多个国家进行研究，[9][13]结论都表明三者之间两两存在一定的因果关系，具体是单向或是双向关系，是长期或是短期关系都不一致。

二、模型、方法与数据

本文参考Apergis和Payne（2010）对欧洲国家面板数据的研究[17]与Lean和Smyth（2010）对东盟五国电力消费、碳排放与经济增长关系的实证分析[9]，采用以下理论模型来探索能源消费、GDP以及碳排放之间的长期关系。

其中，CO2为二氧化碳排放情况，GDP人均国内生产总值，GDP2为人均国内生产总值的平方，EC为人均能源消费量；i=1,...N表示东盟各国，i=1,...T表示时间（1971～2007年）；β1、β2和β3分别表示国内生产总值、国内生产总值的平方以及能源消费对二氧化碳排放的弹性系数。下面的研究式（1）称为碳排放模型。

变量之间有协整关系只能告诉我们变量之间长期存在因果关系，但不知道因果关系的方向。面板协整检验只能分析变量之间是否存在长期均衡关系特征，而在确定变量之间协整关系后，我们将使用面板因果关系检验来探讨变量之间的短期波动。因此，首先采用面板单位根检验，分析变量是否是平稳的；接着，使用面板协整检验，研究变量之间的关系；最后，运用面板因果关系检验，探索变量之间引起与被引起的关系。

本文实证研究的数据为东盟五国1971～2007年间的面板数据，包括人均二氧化碳排放量（LCO2）、人均能源消费量（LEC）以及人均国内生产总值（LY）。所有数据均来自世界银行的世界发展指标数据库（World Development Indicators Database，2000）。另外，在进行协整检验之前方程两边各变量均采用自然对数的形式。

二氧化碳排放量：二氧化碳排放量是指最终能源消费所产生的二氧化碳排放数量，单位为千吨。

经济增长：一般而言，衡量国民经济整体产出指标应该是按可比价格计算的国内生产总值，采用以2000年为基准年的GDP数据，单位为千万美元。

能源消费：能源消费是指最终能源产品的消费量，单位为千吨油当量。

三、实证检验结果

（一）面板单位根检验结果

表1是东盟五国碳排放模型面板单位根检验结果。①取对数形式可以减弱异方差的影响，使分析的数据更平稳；采用前面所提出的五种方法对碳排放模型各变量进行单位根检验，检验回归式中包含常数项与同时包含常数项和趋势项两种情况（表1只列出后者）。对四个变量原值进行检验时，检验结果都表明不能拒绝“存在单位根”的原假设；当对其进行一阶差分再进行检验时，检验结果均显著地（都在1%的水平上显著）拒绝“存在单位根”的原假设。可见，东盟五国碳排放型模型的四个变量都是一阶单整过程I（1）。由于面板数据的不平稳性，直接应用最小二乘法估计可能导致伪回归，所以必须要分析相关变量的协整关系，进而分析理论模型的长期关系。

表1 东盟五国碳排放模型各变量单位根检验结果

（二）面板协整检验结果

在面板单位根检验的基础上，本文接着进行面板协整检验，以检验各个非平稳时间序列之间是否存在协整关系。采用Pedroni（1999）提出的从数据中得出残差构造统计量模型进行协整检验，根据回归残差构造了7个统计量包括Panel统计量、Panel统计量、Panel统计量和Panel统计量（假设不同横截面具有相同的自回归系数），另外3个Group统计量、Group统计量和Group统计量是假设不同的横截面具有不同的自回归系数。如果各个统计量给出的判断结果出现矛盾时，我们将重点考虑Panel统计量、Group统计量和Panel统计量这三个统计量所显示的结果。本文采用以回归残差为基础构造出7个统计量进行面板协整检验，其中除了Panel为右尾检验之外，其余的统计量均为左尾检验。从表2可以看出，除了Panel ρ统计量、Group PP统计量和Panel（常数项检验）不能显著拒绝“不存在协整关系”的原假设外，其他5个统计量都在1%、5%或10%的水平上显著拒绝了“不存在协整关系”的原假设。我们重点考虑的Panel ADF统计量、Group ADF统计量和Panel v统计量都在1%的水平上显著拒绝了“不存在协整关系”的原假设而接受“存在协整关系”的结论。因此，从实证研究结果看，东盟五国能源消费、经济增长与碳排放三者之间存在长期的协整关系。

表2 东盟五国碳排放模型面板协整检验结果

（三）面板因果关系检验结果

变量之间有协整关系只能告诉我们变量之间长期存在因果关系，但不知道因果关系的方向。另外，面板数据的协整检验只能分析变量之间是否存在长期均衡关系特征，而在确定变量之间协整关系后，我们将使用面板因果关系检验来探讨变量之间的短期波动。检验方程中变量都是平稳的，所以本文采用wald F检验来分析碳排放模型中能源消费、经济增长与碳排放之间关系，表3给出东盟五国能源消费、经济增长与碳排放面板短期和长期因果关系检验结果。

首先，存在能源消费到经济增长以及能源消费到二氧化碳排放的短期因果关系，两者都在1%的水平上拒绝“不存在格兰杰因果关系”的原假设。从长期因果关系角度看，存在从能源消费和二氧化碳碳排放到经济增长的面板因果关系以及从经济增长和能源消费到二氧化碳排放的面板因果关系。

表3 东盟五国能源消费、经济增长与碳排放面板因果关系检验结果

四、结论与对策建议

本文实证研究结论表明：（1）能源消费与经济增长之间在短期和长期都存在单向的格兰杰因果关系；（2）能源消费与二氧化碳排放之间在短期和长期也都存在单向的格兰杰因果关系。也就是说，不管是短期还是长期，东盟五国实行限制能源消费政策必将会影响经济的增长，但是不限制能源消费又会对环境造成污染。

中国和东盟五国同属于发展中国家，我国能源经济运行表现出与东盟五国相似的特征：GDP加速增长、能源消费与碳排放增长速度加快、能源与碳排放强度上升、粗放型出口贸易结构突显。特别是“十五”以来，我国能源生产与消费增长速度超过改革开放以来任何一个时期，也超过国民经济增长速度，能源消费强度上升，能源使用效率低下。同时，能源生产与消费对环境的影响严重，环境问题是我国今后经济发展所面临的最大问题之一。另外，我国出口贸易结构中高耗能产品，如水泥、钢铁及其制品等占比重较大，且增长速度快，直接导致了出口贸易带来的能源消费剧增，由此导致碳排放也呈现增加的态势。

因此，借鉴东盟五国能源消费与碳排放的经验与教训，结合我国能源经济发展的现状，笔者提出以下几点建议：第一，协调好能源消费与经济增长、科学合理处理能源投入与经济增长之间的关系。能源投入在很长一段时间内是经济增长必不可少的动力引擎，在短期内怎样提高能源使用效率？中长期内怎样开发替代性新能源？将是国内未来能源战略和经济战略的重点思路。第二，协调好能源消费、经济增长与碳排放之间的关系。加快经济发展方式转变是关键，加强产业结构转型是根本，狠抓出口模式优化是核心。通过经济发展方式转变，实现经济发展方式由粗放型向集约型转型，是提高经济增长质量和增长效益、应对各种经济风险的根本之策。可以说，工业化过程既是产业结构持续调整和升级的过程，也是产业结构从高耗能产业向低耗能产业转移的过程。目前，我国的出口导向型经济中，高耗能和高排放的出口产业占相当比重，因而必须加快出口贸易结构的转型，逐渐提升出口商品的技术含量和附加值。第三，以能源科技创新实现经济的长期增长与环境保护的实现。科学技术是经济增长的原动力，只有不断进行技术创新与研发创造，新能源的开发与清洁能源的使用才能从根本上解决能源需求不断上升与环境保护高要求之间的矛盾。国家和地区应该加大对能源科技创新与研发的投入，鼓励和支持科研院校和研发机构对该领域所进行的创新活动。

[1]Grossman,G.M.,and Krueger,A.B.Environmental Im pacts of A North American Free Trade Agreement[C].NBER Working Paper，1991，3914：Cambridge，MA.

[2]Lopez，R.The Environment as a Factor of Production：The Effects of Economic Growth and Trade Liberalization [J].JournalofEnvironmentalEconomicsandManagement，1994，(2)：163-184.

[3]Cole，M.A.，Rayner，A.J.，and Bares，J.M.The Environ－mental Kuznets Curve:An Empirical Analysis[J].Environment and Development Economics，1997，(4):433-450.

[4]Stern，K.L，and Common，M.S.Is There An Enviroonmental Kuznets Curve for Sulful[J].Journal of Environment Economics and Management，2001，(2):162-178.

[5]Kaufmann，R.K.，Davidsdottir，B，Garnham，S，and Pauly，P.The Determinants of Atmospheric SO2 Concertrations:Reconsidering the Environmental Kuznet Curve[J].Ecological E－conomics，1998，(2):209-220.

[6]Richmond，A.K.，and Kaufmann，R.K.Is There A Turning Point in the Relationship between Income and Energy Use and/or Carbon Emissions?[J].Ecological Economics，2006，(2):176-189.

[7]Focacci，A.Empirical Analysis of the Relationship between Total Consumption-GDP Ratio and Per Capita Income for Different Metals:The Case of Brazil，China and India[J]. International Journal of Social Economics，2005，(9):612-636.

[8]Ozturk，I.，Aslan，A，and Kalyoncu，H.Energy ConsumptionandEconomicGrowthRelationship:Evidencefrom Panel Data for Low and Middle Income Countries[J].Energy Policy，2010，(3):4422-4428.

[9]Lean，H.H.，and Smyth，R.CO2 Emission，Electricity Consumption and Output in ASEAN[J].Applied Energy，2010，(8):1858-1864.

[10]Ang，J.B.CO2 Emissions，Energy Consumption and Output in France[J].Energy Policy，2007，(3):4772-4778.

[11]Soytas，U.，Sari，R.，and Ewing，B.T.Energy Consumption，Income，and Carbon Emissions in the United States[J]. Ecological Economics，2007，(6):482-489.

[12]Soytas，U.，and Sari，R.Energy Consumption，Economic Growth，and Carbon Emissions:Challenges Faced by An EU Candidate Member[J].Ecological Economics，2007，(6):1-9.

[13]Pao，H.T.，and Tsai，C.M.CO2 Emissions，Energy Consumption and Economic Growth in BRIC Countries[J].Energy Policy，2010，(3):7850-7860.

[14]Ang，J.B.Econmoic Development，Pollutant Emissons and Energy Consumption in Malaysia[J].Journal of Policy Modeling，2008，(3):271-278.

[15]Halicioglu，F.An Econometric Study of CO2 Emissions，EnergyConsumption，IncomeandForeignTradein Turkey[J].Energy Policy，2009，(3):1156-1164.

[16]Zhang，X.P，and Cheng，X.M.Energy Consumption，Ca rbon Emissions，and Economic Growth in China[J].Ecological Economics，2009，(6):2706-2712.

[17]Apergis，N.，and Payne，J.E.The Emissions，Energy Co nsumption and Growth Nexus:Evidence from the Commonwealth of Independent States[J].2010，(1):650-655.

Energy Consumption,Economic Growth and Carbon Emission in Five ASEAN Nations——An Empirical Study Based on the EKC

ZHENG Mu-qiang

A carbon emission model is built based on the EKC for the relationship between energy,economy and carbon emission.With the panel co-integration test and the panel causality test as the test method,an empirical analysis is conducted for the relationship among energy consumption,economic growth and carbon emission in five ASEAN nations from 1971 to 2007.The results show that there is one-way Granger causality relationship between energy consumption and economic growth in both short-term and long-term manner.In addition,there is one-way Granger causality relationship between energy consumption and carbon dioxide release in both short term and long-term manner.

five ASEAN nations;energy consumption;economic growth;carbon emission;EKC

F113.3

A

1673-8616（2012）03-0082-05

2012-03-28

福建省社科规划基金《低碳经济下能源—经济—环境（3E）协调发展状态研究》（2010B054）；汕头大学科研启动基金《东盟五国能源消费、经济增长与碳排放研究》

郑慕强，汕头大学商学院教师、经济学博士（广东汕头，515063）。

[责任编辑：宁春园]