生态资源、能源环境绩效与经济发展的关系探讨

　　内容摘要：当前，我国生态环境问题频发，已经成为阻碍经济持续发展的重要障碍。因此，本文以“能源 - 环境 - 经济” 的“3E”系统理论为出发点，构建环境约束下的能源经济发展模型，通过误差修正模型探究了我国能源消费与经济发展之间的关系，并得出无论长期还是短期能源消费促进经济发展的结论。短期内，经济发展会造成资源浪费与效率低下，从而引发生态环境问题，但是随着经济进一步发展，人们意识的提升和生产水平的提高，使得经济发展在长期内重新恢复生态平衡，进而达到经济持续发展目的。

　　关键词：能源环境 经济发展 “3E”系统 区域经济

　　能源作为现代经济的发展基础，是人类生存以及实现经济可持续发展的重要保障，而环境作为能源的载体，不仅为经济发展提供能源，同时还为人类提供生存空间。因此，只有保证生态系统稳定，才可以保证环境持续为人类发展提供能源，从而达到社会经济持续发展。自改革开放以来，我国经济实现了跨越式发展，人民生活水平显著提高。但是，我国经济发展方式主要依靠高开采、高消耗以及高污染的粗放式发展，导致我国经济发展虽然保持了较高的增长率，可同时也付出了生态环境破坏以及资源大量浪费等代价。资源枯竭与环境恶化等问题的频现，使得我国传统式的粗放发展方式受到严重阻碍，经济发展与生态环境之间的矛盾日益突出。目前，我国能源消耗方式所引发的环境污染问题已经造成的经济损失占当期 GDP 总量的 2% 至 3%，并且能源的消费速度要明显快于 GDP 增长速度，可以说生态问题以及能源约束已经成为我国经济持续发展的重要瓶颈之一。因此，在我国经济转型发展的背景下，政府高度重视能源问题和生态环境问题，并提出了保护生态环境和资源节约的基本国策，有关能源(Energy)、环境(Environment)和经济(Ecconomy)协调发展的“3E” 问题逐渐受到社会广泛关注。

　　学术界最早对能源、环境和经济之间的关系研究采用的二元研究方法，即将能源和经济及环境和经济作为研究对象，并逐步建立了能源经济学以及环境经济学。然而，随着研究的不断深入，研究人员发现如果只采用二元研究方法很难形成系统的研究体系。因此，学者们开始将能源、环境以及经济三个变量放在一个系统内进行研究，从而构建了能源 - 环境 - 经济的三元系统，即“3E”系统。此后，国内外学者对“3E”系统进行了系统性研究。Lenzen(2002)首次建立了“3E”系统评价体系，为“3E”系统的运作效果提供了评判依据和标准。Lazzaretto(2004)则从系统动李 博 1 博士生 李海波 2 (1、河北工业大学经济管理学院 天津 300401 2、郑州大学西亚斯国际学院 郑州 451150)中图分类号：F015 文献标识码：A 力学角度出发，将“3E”系统作为一个复杂的大型系统，而能源、环境以及经济因素是所要研究的大型系统中的子系统，并采用系统动力学方法探究了单一系统变动对整个系统的影响及优化方式。

　　能源 - 环境 - 经济的基本理论和模型

　　(一)能源 - 环境 - 经济共生系统

　　能源 - 环境 - 经济共生系统示意图如图 1 所示，其中经济系统是共生系统的核心与关键，能源系统和环境系统都是为了发展经济而存在的。严格来说，能源系统包含在环境系统内，但同时隶属于经济系统，能源系统价值的实现需要经济发展来实现。同时，能源系统可以决定现代社会的生产、交换以及消费等环节，是现代经济发展的重要保障，因此能源系统又隶属于经济系统。环境系统是能源系统的存在基础，是经济系统的存在空间，起到连接作用。环境系统承载能源系统，为经济发展提供动能，将自然资源转化成经济社会中的新产品。同时，经济发展过程中使用能源资源后所排放的废弃物或者污染物会重新回到环境系统中，从而形成完整的闭合循环系统。但是需要指明的是，一旦能源开采速率超过自然系统的再生速率时，必将导致资源紧缺，而向环境系统排放的废弃物与污染物超过环境系统的净化能力时，必将引发生态环境问题，从而破坏系统的平衡性，对经济发展造成阻碍。

　　(二)能源与经济关系及环境与经济关系

　　1. 能源与经济关系。能源与经济发展之间存在相互依托、相互依靠的关系，表现为能源会促进经济增长，经济增长会促进能源发展。具体而言，在能源促进经济发展方面：第一，能源会推动经济扩张与升级。能源提供经济发展动力，且能源提供的数量和质量将决定经济发展程度。例如，煤炭能源取代原始的木头、石油能源取代煤炭能源，经济生产与发展效率显著提升，使经济规模迅速扩张。第二，能源决定人类生活水平质量。当前，人类生活高度依赖能源资源，从家庭能源使用到公共事业能源使用都离不开能源，且社会经济发展水平越高、居民生活水平越高的地区对能源的依赖性越高。第三，能源会推动社会科技进步，有利于创造新型业态。纵观世界经济发展可知，每一次的产业革命都与能源发展息息相关。例如，煤炭的大量使用使蒸汽机的应用成为可能，石油、天然气等能源的使用促使交通产业发展迅猛。在经济增长促进能源发展方面：第一，经济增长为能源发展提供广阔的市场。经济增长会促使社会生产的产品增多，一方面企业在生产时会使用大量能源，另一方面消费者在使用产品时同样会使用大量能源，从而拓展了能源市场。第二，经济增长为能源开采提供了必要的资金支持和技术支持。能源开采离不开开采基础设备以及人力资源等要素的投入，尤其是某些存储在深海内或者较深的地下资源，需要更高的技术以及设备进行开采。

　　2. 环境与经济关系。环境为人类提供生存与发展空间，是经济发展的必要条件之一。经济发展的最终目的是提升人类生活质量和水平，然而在经济发展过程中所造成的环境污染问题无法及时解决，将会阻碍经济进一步发展。因此，环境与经济之间存在相互制约、相互促进发展关系。具体表现为：第一，环境对经济的正向促进作用表现在环境会为经济增长与发展提供必要的能源，如果环境保护措施得当，使得经济发展所消耗的能源少于自然环境的能源再造速度，将形成良好的生态经济发展循环。环境对经济的互相阻碍作用表现在一旦造成生态破坏，能源等资源必将缺乏，因此经济发展动能不足，同时治理生态环境的花费较高，会在一定程度上削弱经济发展成果。第二，经济发展对环境的正向促进作用表现在经济发展到一定水平时，环保技术也将提升，而先进的环保技术将有效地保护生态环境甚至是升级生态环境，更利于生态系统的稳定。经济发展对环境的负相影响表现在过度开采、肆意破坏、导致生态系统不可逆现象和引发多种自然灾害。第三，经济增长与环境保护之间的关系。西方学者库兹尼茨使用了 “环境库兹尼茨曲线”解释了经济发展与环境保护之间的关系(见图 2)，即在经济发展初期，人类使用资源较少，对环境破坏程度低，此时经济发展处于低水平，环境退化指数也处于低水平;当经济逐渐发展时，人类对资源的使用逐渐增加，对生态环境的破坏也呈现出上升态势，此时经济增长，环境退化指数也在增长;而当经济发展达到一定水平后，经济结构将发生调整，“三高”产业将逐渐朝向知识型和服务型产业转型，同时人们生态保护意识和生态保护技术的提升，环境问题逐渐消失，此时经济继续增长而环境退化指数降低。

　　(三)能源约束下经济增长模型模型假设：第一，能源作为生产要素参与生产，且生产函数表达式为 Y(t)=BF(K，AL，R)，其中符号 K 和 L 分别表示资本和劳动，符号 R、A、B 分别表示能源、学习能力和技术水平。由于技术 A 和资本成正比，因此生产函数表达式可以改写为 Y(t)=BF(K，KL，R);第二，将生产函数转换成科布道格拉斯生产函数表达形式 Y(t)=BKα(KL)βR(1-α-β)，其中符号 α、β、(1-α-β) 为弹性系数，则人均生产函数表达式为 Y(t)=BKα(KL)βE(1-α-β)，其中 E=R/L;第三，假设劳动增长率为 n>0，因此在 t 时期的劳动力表达式为L0ent，其中 L0 为第一期劳动力存量，因此人均资本累计方程为 k`=Bkα+βLβE(1-α-β)-c-(n+δ)k，其中 δ 表示折旧率;第四，人均能源存量方程表达式为 s`=(σ-n)s-E，其中 σ 为环境能源再生率;第五，个人消费时间偏好 ρ，个人效用函数为 u(c)=lnc。因此，模型要解决的是在人均资本累计方程和人均能源存量方程的约束下，个人效用最大化问题

　　由方程式(1)和(2)可知，在资源环境约束条件下要想保持经济持续增长需要保持 rk=β/(1-α-β)rL+rE>0;而要保证资源的持续可利用性，需要保证 rE=σ-ρ<0，即 σ<ρ，效用贴现率大于资源再生率。

　　环境约束下能源消费与经济增长耦合关系实证分析

　　耦合分析指两个或者两个以上变量之间的影响作用，因此环境约束下能源消费和经济增长的耦合关系指的是能源消费和经济增长之间的关系。当前，有关能源消费和环境的耦合关系分析的计量方法主要使用脱钩理论，并且认定如果在一定时期内，能源的消耗速度以及环境恶化速度小于经济发展速度则为脱钩，否则为复钩，表达公式为 DF=VEG-VEC，其中 VEG 为经济发展速度，VEC 为能源消耗速度。

　　(一)能源消费与经济发展描述性统计

　　诸多文献使用能源消费弹性系数与能源消费强度代表能源消费和经济发展之间的关系，其中能源消费弹性系数表示能源消费增长与经济增长关系，而能源消费强度表示能源消费量和经济总量关系，而二者的比值为能源消费系数。其中，符号 α 代表能源消费弹性系数，E 为能源消费， G 为经济总量。根据能源消费弹性系数定义可知，当能源弹性系数 α>1 时，表示能源消费速度大于经济增长速度，此时处于工业化发展前期;随着经济的发展，工业化发展达到一定标准时，能源弹性系数将趋向于 1;而随着技术的不断进步，产业结构不断调整趋于合理，能源弹性系数将小于 1，此时处于工业化发展后期。然而，从长远角度来看，经济发展与能源消耗将保持一定的均衡关系，即能源弹性系数α=1。我国 2000年至 2015年能源弹性系数如表 1所示。

　　由表 1 可知，我国能源消费弹性系数波动较大。在 2003 年之前，能源消费弹性系数均小于 1，但是能源消费弹性系数呈现出增长态势，表明该时期我国能源消费比重不断提升;在 2003 年至 2005 年期间，我国能源消费弹性系数均大于 1，表明该时期能源消费迅猛，经济增长主要依靠能源消费支撑;在 2007 年之后受到经济危机影响，我国能源消费弹性系数逐渐下降，能源消费逐渐减少，而在 2012 年之后，能源消费弹性系数已经下降到 2000 年之前水平，该时期的能源消费弹性系数减少的原因在于我国供给侧改革以及产业节能化发展调整的共同影响。

　　(二)能源消费与经济发展的耦合检验

　　根据表 1 可知，历年我国经济增长率以及能源消费率在通过整理可得出，我国能源消费和经济发展之间的脱钩复钩图(见图 3)。根据脱钩理论可知，2003 年、2004 年处于“扩张性”复钩区域，表明该时期内的能源使用率较低，经济发展主要依靠粗放型高耗能产业发展;2005 年位于图像 45 度线上，处于弱脱钩区和扩张性复钩区;其它年份均在 45 度线之上处于弱钩区，表明该时期内经济发展的能源利用效率较高，经济处于转型发展过程。然而，脱钩复钩图表明我国经济发展与能源消耗从未到达过强脱钩状态，说明仍存在若干因素不利于我国经济实现可持续发展。

　　(三)能源消费与经济发展的实证检验

　　由于能源消费和经济发展均为时间序列，因此在对其进行实证分析时，需要进行单位根检验，以防止伪回归问题，具体检验结果如表 2 所示。由表 2 可知，经济发展 y、能源消费量 E、能源效率 EE 原序列均存在单位根，因此分别对其做差分。原序列差分后的 P 统计值均小于 0.05，表示序列均为一阶单整，因此能源消费与经济发展之间存在长期稳定关系，需要建立误差修正模型进行具体分析。

　　根据科布道格拉斯生产函数可知，经济与要素投入的关系表达式为：Y=f(Kt,Lt,Et) ，其中 Y 代表经济发展，K 代表资本要素、L 代表人力要素，E 代表能源要素。由于本文研究的是能源消耗与经济发展之间的关系，因此消除价格、人口等其它因素，将表达式进行变形，可得能源消费总量、能源效率以及经济发展之间的线性关系式：

　　EE=α+βLn(Y)+γLn(E)+ε

　　在建立了能源消费与经济发展之间的线性表达式之后，根据单位根检验的一阶单整结论，可以建立能源消费与经济发展之间的误差修正模型，以探究两者短期之间的关系，具体表达式为：ΔEEit=β1i(EEit-1-α1LNYit- α2LNEit)+ β2iΔLNYit+β3iΔLNEit+μit

　　其中符号 α 表示长期关系，符号 β 表示短期关系。使用 stata 对其进行参数估计，同时对变量在 PMG(长期不变、短期可变)、MG(长期和短期均变化)、DFE(长期和短期均不变)的条件下进行估计，结果如表 3 所示。

　　根据表 3 可知 PMG 约束条件下，结果更能通过检验。第一，在长期内能源效率与能源消耗并无相关性，而能源效率的提升对经济发展有显著提升，即能源效率每提升 1%，经济将会增长 0.448%;第二，在短期内能源效率与能源消费成负相关作用，而能源效率与经济增长呈正相关作用，且能源效率每增长 1%，短期内经济增长 0.489%，再一次表明短期内我国经济发展主要依靠能源消耗。因此，由计量结果可知，我国能源消费与经济发展之间的关系为：无论长期还是短期，能源消费都对经济发展具有正向作用，而短期内经济发展会造成能源浪费、引发生态环境问题;但是在长期内，随着产业结构的转型、生产技术的提高以及人们意识的提升，经济发展将促进能源产业发展，从而达到经济可持续发展目的。

　　结论与总结从理论上来看，随着农业水资源利用与生态环境保护力度不断加大，能源不断推动技术进步，导致经济增长并提升人们生活水平，而经济增长同样会为能源发展提供必要的资金、技术以及市场，二者存在相互依存关系。环境与经济二者之间则存在相互促进与相互制约关系，一方面环境为经济发展提供足够空间，另一方面经济发展为环境保护提供技术，但是如果经济发展过于依赖资源，必将导致生态环境系统破坏，造成能源缺失以及自然灾害等问题，而治理环境同样需要花费大量资金，从而阻碍经济发展。因此，环境与经济二者之间的关系可以用倒“U”形的库兹尼茨曲线来解释。

　　实证方面，首先利用能源消费弹性系数阐明了我国自 2000 年至 2015 年期间能源与经济发展关系。统计数据显示，在 2003 年之前，我国能源消费弹性系数均小于 1，但是呈增长态势，表明我国能源消费日益增多;在 2003 年至 2005 年期间，我国能源消费弹性系数大于 1，表明该阶段我国能源消费迅速增长，能源对经济增长起到较大作用;在 2007 年之后，我国能源消费弹性系数不断下降，并且降低到 2000 年以下水平，此时的能源消费减少在于我国供给侧改革及产业节能化发展。其次，使用脱钩原理对我国能源消费和经济发展进行了耦合检验。结果表明，在 2003 年和 2004 年处于“扩张性”复钩区域，其它年份处于“弱脱钩”区。虽然总是存在许多不利于经济可持续发展的因素，但是随着技术的发展，经济发展方式正从“扩张性”区转向“弱脱钩”区，经济正朝向可持续发展方向转变。最后，误差修正模型结果表明无论是在长期还是短期内，能源消费都会促进经济发展。在短期内，经济发展会造成能源效率低下，造成生态环境破坏，但是随着经济不断发展，产业结构转型、技术提高和意识提升，经济的发展将重新促进能源发展与生态平衡，最终达到经济可持续发展目标。

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