中国煤炭削减长期碳减排关联的量化：基于Bootstrap ARDL模型的证据

《Gases》：Quantifying the Long-Run Carbon Reduction Associations of Coal Phasedown in China: Evidence from the Bootstrap ARDL Model

　　

中国追求其双碳目标——2030年前碳达峰和2060年前碳中和——关键在于其能源系统的结构性脱碳。利用Bootstrap自回归分布滞后（Bootstrap ARDL）边界检验框架，对1965年至2022年的宏观时间序列数据进行分析，本研究量化了中国二氧化碳（CO₂）排放的长期弹性和短期动态传导机制。实证结果建立了CO₂排放总量、煤炭消费占比、一次能源消费和人均实际GDP之间稳健的长期协整关系。长期弹性量化表明，一次能源消费呈现1.108的弹性规模关联，而煤炭消费占比显示出0.487的显著碳敏感性。这些发现表明，摆脱煤炭依赖的燃料转换是脱碳的关键驱动力，同时需要限制绝对能源规模。相反，人均GDP及其二次项的长期参数在统计上不显著；因此，在本研究使用的设定中，结果未提供倒U型环境库兹涅茨曲线（EKC）的证据，因为GDP项是在控制一次能源规模和燃料结构的条件下估计的。误差修正项（ECT_t?1 = ?0.373，p = 0.004）确认短期失衡以每年37.3%的速度向长期均衡轨迹回调。基于这些实证见解，提出了包含强制煤炭削减、能源增长脱钩和基于市场的排放交易体系（ETS）扩展的政策路线图。

**论文解读：中国煤炭削减的长期碳减排效应——基于Bootstrap ARDL模型的实证分析**

全球变暖与气候变化是21世纪的核心挑战，与全球经济扩张和能源消费激增密切相关。中国作为全球最大的碳排放国和煤炭消费国，约占全球温室气体排放的27%，面临巨大的减排压力。为此，中国提出“双碳”目标：2030年前实现二氧化碳（CO₂）排放达峰，2060年前实现碳中和。煤炭作为碳密集度最高的化石燃料，其消费占比长期高企，因此，实施可控的煤炭削减是达成气候目标的必要条件。然而，现有环境库兹涅茨曲线（EKC）研究在中国情境下结论分歧，多源于样本期、变量选择和方法论的差异；且大量文献假设经济增长会自动改善环境，忽视了主动政策干预的必要性。既有研究很少在统一框架内直接对比燃料结构转变（煤炭消费占比）与能源消费规模对CO₂排放的长期缓解弹性。本研究旨在填补这一空白，量化长期弹性与短期动态传导机制，并检验倒U型EKC假说在中国的适用性。

研究人员利用1965–2022年中国宏观年度时间序列数据，采用Bootstrap自回归分布滞后（Bootstrap ARDL）边界检验框架，证实了CO₂排放总量、煤炭消费占比、一次能源消费和人均实际GDP之间存在稳健的长期协整关系。长期弹性估计显示，一次能源消费的规模弹性为1.108，煤炭消费占比的碳敏感性为0.487；人均GDP及其二次项不显著，不支持倒U型EKC假说。误差修正项（ECT_t?1 = ?0.373）表明短期失衡以每年37.3%的速度向长期均衡调整。这一发现为煤炭削减和能源结构转型提供了量化依据，并强调不能依赖经济增长自动实现脱碳。

本研究的关键技术方法包括：数据来源为Our World in Data（OWID），涵盖1965–2022年中国年度CO₂排放、一次能源消费（太瓦时）、煤炭消费占比（%）和人均实际GDP（2011年不变国际美元），共58个观测值。核心方法是Bootstrap ARDL边界检验，基于Pesaran等（2001）传统ARDL并由McNown等（2018）扩展，通过2000次残差重抽样生成样本特定临界值，克服有限样本尺寸失真。模型采用无约束误差修正模型（UECM）形式，所有变量取自然对数，依据赤池信息准则（AIC）选取最优滞后阶ARDL(2,0,2,2,1)。同时辅以ADF、KPSS和Zivot-Andrews单位根与结构断点检验，以及残差自相关、异方差、设定错误和参数稳定性诊断。

**3.1 单位根与结构断点检验**：通过ADF、KPSS和Zivot-Andrews检验，发现各变量呈现混合整合阶数（I(0)与I(1)），但无一变量为I(2)，满足Bootstrap ARDL方法的前提条件。

**3.2 Bootstrap ARDL模型估计与动态设定**：基于AIC选择ARDL(2,0,2,2,1)最优滞后结构。煤炭消费占比以当期项（Lag 0）进入模型，表明结构性能源政策干预能快速产生脱碳红利；而一次能源消费和人均收入均有两期滞后，反映能源扩张和经济发展的动态滞后影响。

**3.3 协整分析（Bootstrap ARDL边界检验）**：实际F统计量（3.436）超过Bootstrap 5%临界值（2.497），滞后因变量的t统计量（?3.087）超过1%临界值（?2.386），双检验排除了退化情形，确认变量间存在长期协整关系。

**3.4 长期与短期估计**：长期中，一次能源消费弹性为1.108（p < 0.001），表明能源绝对规模扩张历史性地超过了效率改进；煤炭消费占比弹性为0.487（p = 0.044），说明煤炭占比下降1%可带来0.487%的CO₂减排。人均GDP及其二次项不显著，不呈现倒U型EKC。短期误差修正项为?0.373（p = 0.004），每年纠正37.3%的失衡，达到95%收敛需约6.4年。

**3.5 残差诊断与参数稳定性**：Breusch-Godfrey检验确认无残差自相关，Breusch-Pagan检验支持同方差性，Ramsey RESET检验表明线性设定正确；CUSUM检验显示参数在5%显著性水平下稳定，CUSUMSQ在1987–1997年出现暂时波动但不影响长期结构稳定性。

讨论部分指出，一次能源消费弹性（1.108）与煤炭占比弹性（0.487）分别代表规模效应与结构效应，二者不可直接替代，但共同验证了燃料转换和规模控制是深度脱碳的必要互补杠杆。EKC方面，GDP项不显著，计算转折点约74,949美元，超出样本最大值（18,921美元），且二次项系数为正，数学上暗示U型而非倒U型轨迹，因此不支持倒U型EKC。动态上，煤炭占比的短期系数不显著，表明脱碳需要长期政策执行；能源与收入的多期滞后反映了资本惯性和基础设施的长寿命特征。

研究结论部分翻译如下：第一，在协整确认方面，中国CO₂排放总量、煤炭消费占比、一次能源消费和人均实际GDP之间存在稳健的长期均衡关系（F统计量=3.436，p < 0.05）。第二，在弹性量化方面，一次能源消费的长期规模关联为1.108（p < 0.001），煤炭消费占比的碳敏感性为0.487（p = 0.044）。第三，关于环境库兹涅茨曲线，本研究所用设定下未发现倒U型EKC的证据，因为GDP项是在控制一次能源规模和燃料结构的条件下估计的，表明经济发展不会自动带来环境脱钩。第四，在均衡调整速度方面，短期误差修正系数（ECT_t?1 = ?0.373，p = 0.004）意味着短期失衡以每年37.3%的速度向长期均衡轨迹调整。基于此，提出两大政策支柱：系统削减煤炭依赖，以及实现经济增长与能源规模扩张脱钩；并建议通过扩大全国碳排放权交易体系（ETS）、发展绿氢技术和安全扩大核电等补充机制来实施结构性转型。