基于IPAT方程的昆明市能源消耗预测与分析

[摘 要]选取昆明市2001-2010年经济发展水平与能源使用数据，采用IPAT模型框架，分析昆明市能源消耗量与人均GDP之间的关系，建立能源消耗模型，并以此为依据，对昆明市“十二五”期间，在不同情境下，能源消耗量与经济增长定量分析。实证表明GDP年均增长13%，年单位GDP能耗下降4.13%，比较符合昆明实际。昆明正处于工业化和城市化的关键时期，要实现既定的目标仍然面临巨大挑战，藉此提出相关政策建议，促进昆明经济与环境协调可持续发展。

[关键词]经济增长 IPAT模型 技术进步 昆明市

一、 引言

随着云南桥头堡建设的启动实施和深入推进，昆明作为云南政治经济文化中心，在加快建设的同时也伴随着出现了一系列的环境和资源问题。由高投入、高能耗、高污染、低效益的“三高一低”粗放型增长方式向高效益、低投入、低能耗、低污染的“一高三低”集约型发展方式转变，避免“先污染，后治理”，实现经济与环境保护的双赢，已成为昆明经济建设的必要前提。本文借助IPAT模型理论，并运用统计数据，选取2001-2010年昆明市经济发展与能源数据，探究能源消耗与经济增长之间的关系，以此确定昆明“十二五”期间经济增长与能源下降的合理目标，为昆明经济与环境协调发展提供理论参考。

二、 IPAT模型介绍

IPAT方程是用于形容人类活动对环境影响的成因，是人口、富裕程度和技术因素共同作用的结果。IPAT方程是20世纪70年代由巴里·康门勒，保罗·R·埃利希和约翰·霍尔德伦等人提出的。它认为决定环境影响状况（I）的因素主要有三种：人口（P）、富裕程度（A）和技术水平（T），并由此建立了四个变量的恒等关系式：I=P×A×T

Waggoner把IPAT模型中的T细分成C和T，并提出了ImPACT等式，即lm=P×A×C×T，并将影响环境的因子（Im）分解为人口（P）、富裕程度（A）、单位GDP能耗C），单位资源的环境压力负荷（T），并探讨因子间变动比率对环境的影响。Dietz和Rose等学者把IPAT模型表示成随机形式，即I=aPbAcTde，称之为STIRPAT模型，a为模型的系数，b、c、d为各驱动力指数，e为误差。通过对人口数量、富裕程度和技术的回归，分析各驱动力对环境的实际影响。在实际研究中，通常对I=aPbAcTde两边取对数，变形成：lnI=lna+blnp+clnA+dlnT+lne.

三、昆明市能源消耗实证分析

（—）模型构建

I=P×A×T

I表示能源消耗，P可以表示一国人口总量，富裕度（A）被认同可用人均GDP来表示（即A=GDP/P），而技术（T）则可用单位GDP的能源消耗表示，即T=I/GDP

根据上述表示，IPAT方程可写成：I=P·GDP/P·I/GDP=G·T

设基准年的GDP为G0；基准年的单位GDP能源消耗为T0；基准年的能源消耗为I0；

若基准年的能源消耗I0=P0×A0×T0=G0×T0，则基准年以后的第N年的能源消耗为In=Gn×Tn（1）

Gn表示第n年的GDP，g表示GDP的年增长率，

Gn=G0（1+g）n （2）

Tn表示第n年的单位GDP能源消耗，t表示技术增长率，

Tn=T0（1-t）n （3）

由（1）（2）（3）得，In=Gn×Tn=G0（1+g）n·T0（1-t）n=G0·T0（1+g-t-tg）n

令（1+g-t-tg）n=1得1+g-t-tg=1，

即t=g/（1+g）

当t

当t=g/（1+g）时，能源消耗保持不变；

当t>g/（1+g）时，能源消耗呈现逐年下降趋势。

设单位GDP能耗的临界值tk=g/（1+g），若在实际经济运行中，ttk，则能源消耗逐年下降。

（二）数据选择

现以昆明市为例，根据2000年-2010年昆明统计年鉴，计算出GDP年增长率g，单位GDP能耗的技术增长率t，根据tk=g/（1+g），计算出各年份tk值，以及能源消耗增长率。具体如表一所示

表一 昆明2001-2010年GDP增长与能源消耗数值

注：表中各项指标由2000―2010年昆明市统计年鉴、昆明市社会发公报中相关数据整理统计而得。

（三）实证分析

1.2001-2010年g值，tk值，t值横向比较分析

根据单位GDP增长率g，运用公式tk=g/（1+g），算出各年份的tk具体值，并与各年份的实际t值作比较，如下图所示。

tk变化较平缓，且与GDP增长率同步整体上升，随着GDP增长率逐年递增，但是t值的变化极不稳定，有正值，有负值，每年的技术水平不尽相同，从2001年到2005年，十五期间，单位GDP能耗有起伏，但是总体维持在负值；从2006年2010年，十一五期间，t为正值，并保持整体上升趋势，但是始终在tk值以下，表明昆明市的经济增长对环境造成的负荷，远远大于技术进步带来的减轻环境符合的比率。

2.2001-2010年GDP增长率与能源消耗增长率分析

根据表一的数据，昆明各年能源消耗增长率与GDP增长率做比较，如图2所示2001年-2003年，GDP增长率与能源消耗增长率处于同步增长状态，经济增长过度依赖于能源消耗；

2003年-2005年，能源消耗增长率大于GDP增长率，表明经济增长过度消耗能源，导致经济效益低下，生态环境面临巨大负荷；

2005年-2010年，科技进步作用显现，能源消耗增长率低于经济增长率，并呈现不断下降趋势，说明十一五期间节能减排，降能降耗成果斐然。

（三）结果预测分析

昆明市2001-2010年，GDP从676.4亿元上升到2120.37，年均增长11.48%；能源消耗从880万吨上升到2179.74万吨，年均增长9.49%；单位GDP能耗从1.301吨/万元下降到1.028吨/万元，年均下降2.6%，表明能源消耗增长的速度小于GDP增长的速度，单位GDP能耗缓慢下降，但是能源消耗总体上升，说明经济增长给环境带来的负面效应大于技术进步对环境负荷带来的正面效应，经济增长呈现典型的粗放型经济特征。按照上述分析，按以下情况讨论：

Ⅰ t=2.6，g=11.48

按照昆明市2001-2010年期间单位GDP能耗平均下降2.6%，GDP平均每年增长11.48%推测，2015年GDP预期达到3650.23亿元，单位GDP能耗0.9012吨/万元，能源消耗为3289.8万吨，为2010年能源消耗的1.51倍，能源消耗平均增长7.83%，经济快速增长，单位能耗缓慢降低，能源短缺问题凸显。

Ⅱ t=6.24，g=12.7

按照昆明市“十一五”期间（2006年-2010年）单位GDP能耗平均下降6.24%，GDP平均每年增长12.7%推测，2015年GDP预期达到3860.9亿元，单位GDP能耗0.698吨/万元，能源消耗为2696.4万吨，为2010年能源消耗的1.24倍，能源消耗平均增长4.3%，经济快速增长，单位能耗平稳降低，属于比较合理的发展状态，但是单位节能减排面临巨大压力。

Ⅲ t=4.13，g=13

按照昆明市“十二五”规划纲要目标每年GDP增长13%，则2015年GDP预期达到3906.6亿元，实现十二五累计单位GDP能耗下降19%的目标，则每年单位GDP能耗下降4.13%，则2015年单位GDP能耗0.833吨/万元，能源消耗为3252.9万吨，为2010年能源消耗的1.49倍，能源消耗平均增长8.3%，比较符合昆明实际经济情况。

Ⅳ t=11.5，g=13

按照昆明市“十二五”规划纲要目标每年GDP增长13%，则2015年GDP预期达到3906.6亿元，此时单位GDP能耗增长下降率的临界值为11.5%，按照这个t值，2015年单位GDP能耗0.558吨/万元，能源消耗与2010年相同，为2179.74万吨，属于理想状态，在目前的科学技术水平和自然条件下，很难实现。

Ⅴ t=0，g=13

按照昆明市“十二五”规划纲要目标每年GDP增长13%，则2015年GDP预期达到3906.6亿元，假定不实施节能减排，则2015年单位GDP能耗与2010相同，为1.028吨/万元，能源消耗与经济增长同步，达到1.84倍，为4016.0万吨，能源消耗巨大，短缺压力骤增，不利于经济的可持续发展。

四、政策建议

根据昆明市2001年-2010年能源消耗与经济发展计算结果和现阶段的经济发展实际水平，要实现“十二五”经济发展与单位GDP能耗削减目标任重道远，因此昆明市应加强环境保护优化经济发展方式，加快促进经济方式转变，促进环境与经济协调发展。

1.加快产业结构调整和优化

对于现阶段昆明市重点能耗行业，一方面提高行业准入门槛，强化节能、环保，严格控制高耗能项目立项，另一方面严格限制其发展规模，在实施产业结构调整过程中，运用市场调节机制，逐步淘汰，并把生产技术落后、资源能源消耗高、污染严重的产业列入淘汰力目录，加快淘汰落后产能步伐。大力发展循环经济，推广清洁生产，在生产过程中实施污染全控制，推广节能降耗和资源节约利用。逐步调整一、二、三产业结构，大力发展第三产业，特别是高新技术产业，提高传统工业产品的附加值，鼓励技术改造，鼓励民生行业和城市生活垃圾能源化利用，大力发展环保产业，构建节约友好型的发展模式。

2.技术创新与应用

技术进步是节能减排的最主要手段。加强对关键技术的支持力度，并组织对重点技术的推广应用，鼓励企业大量运用先进成熟的节能减排新技术、新工艺、新设备，推动重点用能企业进行技术改造，大力发展低碳经济，循环经济。提高能源的利用效率，保持经济增长的同时，逐渐降低能源的消耗，减少污染物的排放。

3.倡导节能生活方式，促进新能源的使用

大力倡导绿色环保生活，在全社会形成良好的节约能源的社会风气，鼓励绿色生活方式，鼓励有利于促进低能耗生活、交通的技术、设备的开发应用，提倡公共交通，减少私人交通工具的能源消耗，优先发展公共交通，支持公共交通事业新技术，新装备开发应用推广，并在交通规划中给予公共交通政策倾斜。

参考文献：

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[2] 王立猛，何康林.基于STIRPAT模型分析中国环境压力的时间差异———以1952-2003年能源消费为例[J].自然资源学报，2006，21（6）：862-868.

[3] 徐中民，程国栋，邱国玉.可持续性评价的IMPACTS等式[J]地理学报，2005，60（2）：198— 208.

[4]邱寿丰.循环经济规划的生态效率方法及应用—— 以上海为例[D].上海：同济大学，2006.

作者简介：柏吉元，男，云南师范大学经济与管理学院政治经济学专业2011级研究生，研究方向：人力资源管理。

李正升（ 1979— ） ，男，云南龙陵人，云南师范大学经济与管理学院讲师，云南大学博士研究生，主要从事人口、资源与环境经济学研究。