我国可再生能源技术专利、碳排放与经济增长的关系研究——基于VAR模型的实证分析

2012~ 9 sci⋯ ⋯ d 。⋯ mh doi：10．3969／j．issn．1000—7695．2012．09．006 我国可再生能源技术专利、碳排放与经济增长的关系研究 — — 基于VAR模型的实证分析 杨忠敏 (河北师范大学商学院，河北石家庄 050024) 摘要：应用向量 自回归 (VAR)模型，对我国可再生能源技术专利、CO 排放与 GDP之间的动态关系进行 实证 分析。结果发现，我国可再生能源技术专利、CO 排放与 GDP之间存在长期关系，可再生能源技术专利的增加 并没有降低 CO 排放 ，GDP的增加导致 CO2排放量的上升。 关键词：可再生能源技术专利；碳排放；GDP；VAR模型 中图分类号：F124．5；F206 文献标识码：A 文章编号：1000—7695(2012)09—0022—06 Studies on Interactions of Renewable Energy Technology Patents， CO2 Emissions and Economic Growth in China——Empirical Analysis Based on VAR M odel YANG Zhongmin (Business College，Hehei Normal University，Shijiazhuang 050024，China) Abstract：By applying a vector auto regression model(VAR)，the paper analyzes the dynamic relationships among renew- able energy technology patents，CO2 emissions and GDP in China．The results show that there are long—term relationships among three variables．The increase of renewable energy technology patents has not reduced CO2 emissions and increase of GDP has led to rise of CO2 emissions．The results of this study enrich energy technology innovation theories and provide some implications for renewable energy technology policy making． Key words：renewable energy technology patents；CO2 emissions；economic growth；VAR model 1 引言 面对全球气候变暖和日趋严峻的资源环境约束， 降低温室气体排放、减缓大气变暖进程已引起了各 国高度关注。随着能源消费和二氧化碳排放量的增 长，中国受到能源安全和缓解气候变化压力的影响。 目前，中国经济增长较快，如果维持目前的经济技 术水平，不采取措施，到2020年我国可能会面临47 亿吨的CO 排放缺口 。而且，面对国际上要求中 国减排呼声的高涨，中国政府在2009年哥本哈根世 界气候大会承诺 2020年单位 GDP碳排放要在 2005 年的基础上下降40％ ～45％的目标。因此，中国面 临着巨大的减排压力。 许多学者探究了影响碳排放的主要因素：产出 规模、产业结构、能源消费结构以及技术管理水平 等_2 j。徐国泉、王伟林等认为中国的经济发展水 平、以煤为主的能源消费结构、工业化水平的提高 和人 口增长是驱动20年来中国碳排放快速增长的主 要因素 l3 J。Wei等认为能源技术创新在降低碳排放 方面起着重要作用，清洁技术对中国降低碳排放有 负向影响 ；而 Hu and Huang认为中国能源效率 的提高和清洁技术的发展并未对碳排放增长产生抑 制作用 J。不一致的研究结论 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明进一步研究能源 技术对碳排放的影响是必要的，本文将从能源技术 专利的角度来研究这个问题。 专利常用于度量创新活动的产出，Popp等认为 能源技术专利直接反映了能源技术创新活动的绩效 和能源技术的发展水平 l8 J。二十多年来，我国核能 和可再生能源技术发展较快，从 1985年至 2009年 水电、核电和其他能发电等清洁能源消费量增长了 57．2％[91；相应地，可再生能源技术专利的数量也 大幅增加，2008年比1985年增加了75倍 ⋯。我们 仔细分析有关我国碳排放影响因素的文献，发现几 乎没有探讨可再生能源技术专利对碳排放影响的研 究。因此，分析中国可再生能源技术专利与 CO 排 放的关系，对于丰富能源技术创新理论、制定能源 收稿日期：2011—11—08。修回日期：2012-02—19 基金项目：河北省教育厅项目 “河北省新能源汽车产业发展环境及影响因素研究”($201 1 1 12) 杨忠敏等：我国可再生能源技术专利、碳排放与经济增长的关系研究——基于 VAR模型的实证分析 23 技术政策具有重要的参考意义。本文在综合考虑经 济增长因素的情况下，将可再生能源技术专利、CO： 排放与GDP三者放在一起构建了向量自回归模型，利 用中国1985--2008年的时序数据进行实证分析，以探 讨中国可再生能源技术专利是否有助于降低碳排放。 2 研究方法和数据来源 2．1 研 究方法 本文选取 1985—2008年间的中国可再生能源技 术专利、CO：排放和 GDP数据，建立向量 自回归 (Vector autoregression，VAR)模型，在对指标变量 进行平稳性检验的基础上运用协整理论研究二者的 长期均衡关系；同时，对指标变量之间的长期均衡 关系进行 Granger因果检验，并利用脉冲响应函数来 分析中国可再生能源技术专利、CO 排放和 GDP之 间的相互影响机制，进而分析结论并提出政策建议。 首先，构建 VAR模型探讨我国可再生能源技术 专利、CO：排放和 GDP的动态关系。VAR模型不需 要做任何先验性约束，把系统中的每一个 内生变量 作为系统中所有内生变量的滞后期的函数来构造模 型，从而将单变量 自回归模型推广到由多元时间序 列变量组成的 “向量”自回归模型，避免了划分解 释变量和被解释变量的主观随意性问题。VAR模型 的数学表达式如下： p Y +~／3jy + + ( ) 其中：Y 是内生变量向量，X是外生变量向量， ， p 一1，pt一2，⋯，p 一j，， 一1， 一2，⋯， 一i是 待估参数，内生变量和外生变量分别有 P和 r阶滞 后期， 是随机扰动项。考虑到数据和方程平稳性 的需要，对变量进行 自然对数变换，变换后的变量 分别用 lnPATENT、lnCO 和lnGDP来表示。 第二，进行协整检验。协整检验的目的是为了 确定变量间的长期均衡关系，它仅对已知非平稳的 序列有效，所以进行协整检验之前需要先对 VAR模 型中每一个序列进行单位根检验。然后，本文运用 Johansen检验法判断变量间是否存在协整关系，并 进一步确定相关变量之间的符号关系。Johansen检 验法是以VAR模型为基础的检验回归系数的方法， 能够有效地进行多变量协整检验。 第三，Granger因果检验。Granger因果关系是 一 个特定的当期变量与另一变量之间所有过去信息 之间的关系，即若一个变量x的滞后值在对另一个 变量 Y的解释方程式中是显著的，那么就称 A是 B 的 “格兰杰原因”。Granger因果检验可以更准确地 研究经济变量之间的相关关系，避免虚假 回归。该 检验对于滞后项有很强的敏感性，通常需要对不同 的滞后长度进行检验，以确信结论是稳健的，而不 依赖于模型。 第四，脉冲响应函数分析。由于VAR模型中的 系数难以逐一解释，所以研究者通常利用脉冲响应 函数 (Impulse Response Function，IRF)描述一个内 生变量对来 自另一内生变量的一个单位误差冲击所 产生的响应，即随机误差项上一个标准差大小的信 息冲击对内生变量的当期值和未来值所带来的影响， 可提供系统受冲击所产生响应的正负方向、调整时 滞、稳定过程等信息。 2．2 数据的取得 中国专利 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 从 1985年开始，因此本文数据范 围涉及 1985--2008年时间段。可再生能源包括风 能、太阳能、地热、海洋能、水电、生物质和废弃 物 】¨l J，本文可再生能源技术专利是指可再生能源 技术中与节能减排相关的专利。可再生能源技术专 利数据来源于中华人民共和国知识产权局专利数据 库 (SIPO)，根据国际专利分类表 (IPC)查得相关 分类进而获得相关数据。由于中国没有关于 CO：排 放的直接 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 数据，因此本文采用的 CO：排放数据 来 自 EIA (Energy Information Administration) 引。 GDP是国内生产总值，是衡量一个国家 (或地区) 综合实力的重要指标，GDP数据均来源于各年 《中 国统计年鉴》。我国可再生能源技术专利、CO 排放 和GDP增长率变化情况如图 1所示，1985年以来， 可再生能源技术专利与 GDP的增速明显快于 CO 排 放的增长速度，2007年至2009可再生能源技术专利 的增速明显快于 GDP的增长速度。 图 1 中国可再生能源技术专利、 CO 排放和 GDP增长率变化情况 数据来源：中华人 民共和国知识产权局专利数据库、Energy Information Administration网站、《中国统计年鉴》(2010) 3 实证分析 3．1 单位根检验 为防止伪回归的产生，在建立 VAR模型之前， 必须检验序列的平稳性。本文利用 ADF和DFGLS单 位根检验法对各变量进行平稳性检验。如表 1所示， 我们可以得知各变量的原始值都是非平稳的，而进 行一阶差分之后都是平稳序列。因此我们认为各变 量的水平值都是 I(1)时间序列，可以进一步检验 变量之间的协整关系。 24 杨忠敏等：我国可再生能源技术专利、碳排放与经济增长的关系研究——基于 VAR模型的实证分析 表 1 ADF和 DFGLS单位根检验结果 注 ：⋯ 、” 、 分别表不在 1％ 、5％ 、10％水平 F显著。 3．2 VAR模型的建立 在单位根检验的基础上，我们建立以中国可再 生能源技术专利、CO 排放和 GDP为因变量，这些 变量的滞后值为自变量的VAR模型，建立如下方程 模型： InPATENT~=o‘1+∑p1 nPATENT,一 +∑ lInCO2 +∑Ⅲ InGDP~一 (2) 3=1 {=l t I lnC02f= 2+∑p lnPATENT +∑T 2 lnCO2 +∑∞2 InGDP~ +“2 (3) l l k--1 InGDP~= 3+∑p 3 1nPATENT, J+∑T 3 lnC02 +∑口 inGDP~ +“ (4) J=l T=1 tl 考虑到本文数据规模较小，同时 VAR模型滞后 期过大会导致自由度减小，直接影响模型参数估计 量的有效性，将最大滞后期定为 3。为了确定 VAR 模型的最优滞后阶数，我们根据 LR、FPE、AIC、 Sc和 HQ等标准进行确定。如表 2所示，经检验， 将 VAR的最优滞后阶数确定为 2阶，即建立 VAR (2)。对该模型进行平稳性检验，特征根均在单位 圆内，模型平稳 ，可以作进一步的分析。 表2 VAR模型最优滞后期 0 1 2 3 LogL LR FPE AIC SC HQ 一 17 6405 76．0339 98．o207 104．7372 NA 0 0014 1 9658 l5l 6632 4．57e一07 —6．0985 29 3158 1 42e一07 一7．3353 7．0364 2．o9e一07 —7．1178 2．115O 一 5．5016 — 6．2908 一 5．6257 3．3 Johansen协整检验 表 3 Johansen协整检验结果 注 ： ’、”、’分别表不在 l％ 、5％、10％显著性水平 F拒绝原假设。 单位根检验的结果表明，VAR模型中的所有变 量序列都是 I(1)，即它们具备构造协整方程的必 要条件，因此，对上述各个变量之间做长期的协整 分析。本文采用 Johansen检验法判断变量之间是否 存在协整关系，此方法适合在多变量的VAR模型中 进行协整检验，并进一步确定相关变量之间的符号 关系。在由以上建立的 VAR (2)模型基础上进行 协整检验，选取滞后阶数为 2，采用协整方程和 VAR模型都有线性趋势项的检验方式，结果如表 3 所示。我们发现，特征值迹检验在 5％显著性水平 下，最大特征值检验在 10％显著性水平下都表明， VAR模型变量之间存在 1个协整关系。这说明中国 可再生能源技术专利、CO 排放和 GDP之间具有长 期稳定关系。 表4 标准化后的协整方程 协整关系如表 4所示，由于我们对所有变量进 行了对数化处理，则该协整关系中的系数表示为弹 性，圆括号内的数字表示参数估计值的标准误差， 方括号内的数字表示 t检验统计量。表 4的检验结 果表明，在 5％的显著性水平下，有唯一的协整方 程，将其标准化后即可得到协整方程为： LnCO2=一54．7801+2．8555LnPATENT+5．6401LnGDP一1．2236t (5) 协整方程 (5)表明，从长期来看，可再生能 源技术专利与 CO 排放之间存在显著的正向关系， 意味着现有可再生能源技术专利没有起到降低碳排 放的作用，当LnPATENT每增加 1％时，LnCO：排放 上升 2．86％，这可能与我国专利制度不完善、可再 生能源技术专利转化率低等原因有关。CO 排放与 GDP在长期内存在显著的正向关系，当 LnGDP每增 加 1％时，LnCO，{j}放增加 5．54％，说明 GDP的快 速增长导致了 CO，排放的增加。时间趋势项的系数 说明我国CO：排放的增加除了与GDP的快速增长有 一 定关系外，还与我国以煤为主的能源消费结构、 能源效率低等因素有关。 3．4 Granger因果检验 由于变量 LnPATENT、LnCO 和 LnGDP均为一 阶单整并且存在协整关系，因此可以进一步进行 Granger因果关系检验，以确定相互之间的因果关 系。表 5的Granger因果关系检验结果表明：首先， 在LnPATENT方程中，在滞后期为 1和 2时，不能 拒绝 CO 排放与 GDP不是可再生能源技术专利的 Granger原因的原假设，而且两者的联合检验也不能 拒绝原假设，表明可再生能源技术专利外生于系统， CO，排放的增加与 GDP的快速增长并没有推动我国 可再生能源技术的发展。其次，在 LnCO 方程中， 在滞后期为 1和 2时，拒绝可再生能源技术专利与 GDP不是 CO，排放的 Granger原因的原假设，两者 的联合检验也拒绝原假设，这说明可再生能源技术 专利增加的同时 CO 排放也增加了，这可能与我国 可再生能源技术专利转化率低有关；另外，我 国 GDP的快速增长导致了CO 排放的增加，这与我国 以煤为主的能源消费结构及能源效率低等因素有关。 最后，在 LnGDP方程中，在滞后期为 1和 2时，不 能拒绝可再生能源技术专利与 CO：排放不是 GDP的 9 { O 嘟 嘶 9 ．1 ． L 杨忠敏等：我国可再生能源技术专利、碳排放与经济增长的关系研究——基于VAR模型的实证分析 25 Granger原因的原假设，而且两者的联合检验也不能 拒绝原假设，表明GDP外生于系统，说明可再生能 源技术专利与 CO：排放的增加并没有推动 GDP的 发展。 表 5 Granger因果检验的结果 注：表中对于每一个方程来说，前两行是关于每一个其他滞后内生变量在特定显著性条件下的卡方统计量，第三行是方程中所有滞后内生变量在显著性条件下 的卡方统计量。 3．5 脉冲响应函数分析 3依据可再生能源技术专利、CO 排放与 GDP之 间的协整关系，建立脉冲响应函数分析当一个变量扰 动项的一个标准差的冲击 (新息)是如何对模型中 其他变量产生动态影响的。图2是基于 VAR模型的 脉冲响应函数曲线，横轴表示冲击作用的滞后期间 数，纵轴代表内生变量对冲击的响应程度。 从 CO：排放的脉冲响应来看，CO 排放对其 自 身的一个标准差新息反应较强，开始效应快速上升， 第 8期达到最高之后趋于平稳状态，维持在比较高位 正效应；对于当期可再生能源技术专利的一个标准差 冲击，CO 排放开始表现为负向变动，第 6期并且由 负变正，直到第 10期达到最高后，进入了长期平稳 状态，始终保持低位正效应；对于当期 GDP的一个 标准差冲击，CO 排放始终保持比较低位的正效应。 从可再生能源技术专利的脉冲响应来看，可再生能源 技术专利对其自身的一个标准差新息反应始终表现为 正效应；对于当期 CO 排放的一个标准差冲击，可 再生能源技术专利开始表现为比较低位的正效应，到 第 8期转为负效应，随后一直保持平稳的微弱负效 应；对于当期 GDP一个的一个标准差冲击，可再生 能源技术专利开始快速下降，到第 3期从正效应变为 负效应，到第 6期后又转为正效应，随后一直保持平 稳的微弱正效应。从 GDP的脉冲响应来看，GDP对 自身的一个标准差新息反应先由正向变为负向，到第 10期后围绕零水平线移动；对于可再生能源技术专 利的一个标准差冲击，GDP的响应开始并不明显， 随后呈现逐渐加速的负效应，直到第 7期出现最低 点，随后缓慢抬升并保持较强的平稳负效应；对于 CO 排放的一个标准差冲击，GDP前5期表现为微弱 的负效应，第 5期后转为正效应，且保持稳定。 总体来看，上述脉冲响应函数结果表明：首先， 可再生能源技术专利和 GDP对 CO：排放的增加有一 定的正效应，意味着可再生能源技术专利的增加并没 有降低 CO 排放，GDP的增加导致了 CO：排放量的 上升，这与前文的协整分析和因果分析相吻合。一方 面可能由于我国专利制度不完善、现有能源技术专利 转化率低，虽然专利数量有大幅增加，但并未真正起 到降低碳排放的作用；另一方面由于在我国经济快速 增长过程中，能源消费以煤炭等化石能源为主，而且 能源效率较低，导致了 CO 排放量的增加。其次， 我国CO 排放的增加对可再生能源技术的推动作用 是非常弱的，GDP的快速增长对可再生能源技术专 利的拉动作用也不明显。最后，从长期来看，GDP 对可再生能源技术专利的冲击的响应是负效应，意味 着我国可再生能源技术专利没有促进 GDP的增长；CO 26 杨忠敏等：我国可再生能源技术专利、碳排放与经济增长的关系研究——基于VAR模型的实证分析 排放的增加在短期内略微地抑制了GDP的增长，但从长 期来看，CO：排放的增加没有影响GDP的增长。 H e刍pon5e ofLNC02 to CholejkV 0ne S ．D．1nno、启 jo13} ， 一 ～ 一 一 ；声冒-^ == 一 一 一， ， 。 一 ’ ～ ● ， I LNC02 --· LN尸AT ENT - I LNGDP Response of LNP ATE NT to Chole5kv one S ．D ．InnO、，乱 ion5 I LNC0 2 ·一- LNPAlTEN r I I LNGDP Response of LNGDP to Cholesky ORe S．D．1nnovations ^ 、 一 ＼／ 一 一一⋯ — -一一、．-- ．．． ， 一 ＼⋯／ 一’。⋯一 i LNC02 ii —LNPATENT i I LNGDP 图2 能源技术专利、CO：排放 与GDP之间的脉冲响应函数图 4 结论及政策建议 本文选取了 1985--2008年度我国可再生能源技 术专利、CO：排放与GDP数据，依据 VAR模型相关 理论 ，建立了可再生能源技术专利、CO 排放与 GDP 之间的长期协整方程，进行了 Granger因果检验，并 利用脉冲响应函数探讨可再生能源技术专利、CO，排 放与 GDP之间的动态作用机制。通过实证分析，我 们得出如下结论：可再生能源技术专利和 GDP对 CO 排放的增加有一定的正效应，意味着可再生能源 技术专利的增加并没有降低 CO 排放，GDP的增加 导致了 CO 排放量的上升；我国 CO 排放的增加对 可再生能源技术的推动作用是非常弱的，GDP的快 速增长对可再生能源技术专利的拉动作用也不明显； 从长期来看，GDP对可再生能源技术专利的冲击的 响应是负效应；CO：排放的增加在短期内略微地抑制 了GDP的增长，但从长期来看，CO 排放的增加没 有影响 GDP的增长。 上述研究结果表明虽然中国政府已经意识到能源 技术创新是实现节能减排的重要途径，取得了大量可 再生能源技术专利成果，但专利的作用并未显现。为 此，我们提出如下对策建议以更好地发挥可再生能源 技术专利推动节能减排的作用，并有助于政府 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 能 源技术政策。首先，由于大多可再生能源技术是无碳 的或低碳的，因此，政府需要尽快推动能源结构调 整，制定相应的技术推动政策和市场拉动政策促进可 再生能源技术的发展，例如：研发支持、投资刺激、 税收优惠、关税优惠、义务和可交易证 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 等，进而加 快我国可再生能源技术降低碳排放的步伐。其次，继 续完善我国专利制度，设计有效的可再生能源技术专 利转化机制，例如设立专项资金、加强专利产业化专 利代理机构建设、提高预警机制、实施企业专利管理 等，进而提高现有可再生能源技术专利的转化率，加 快它们在高耗能行业的产业化应用。另外，我国专利 授权时间较长也阻碍了可再生能源技术专利的减排作 用，因此，政府应该简化专利授权的程序，缩短专利 的授权时间。第三，在保持经济快速增长的同时，我 国政府应制定环境政策和创新政策，如增加金融投资 和加强环境基础设施等，提高能源效率，降低碳 排放。 参考文献： [1]刘燕华，葛全胜，何凡能，等．应对国际 CO2减排压力的途径 及我国减排潜力分析 [J]．地理学报，2008(7)：675—682 [2]王伟林，黄贤金．区域碳排放强度变化的因素分解模型及实证分 析 [J]．生态经济 ，2008(12)：323 [3]徐国泉，刘则渊，姜照华．中国碳排放的因素分解模型及实证分 析：1995— 2004 FJ]．中国人口 ·资源与环境，2006(6)：158 — 160 [4]WEI W，YANG F．Impact of technology advance on carbon dioxide e— mission in China[J]．Statistical Research[J]．2010 (27)：36 — 44 [5]wu L，KANEKO S，MATSUOKA S．Driving forces behind the stag— nancy of China’S energy —related CO2 emissions from1996—1999： the relative importance of structure change，intensity change and scale 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