技術創新、產業結構調整對能源消費影響的實證分析

摘要 在產業結構調整、減少能源消費、提高能源效率的過程中，技術創新是關鍵因素。本文在現有研究的基礎上引入技術創新要素，建立技術創新、產業結構調整對能源消費影響的分析框架。通過假設建立了技術創新、產業結構調整對能源消費影響的計量模型，運用中國的數據進行了實證分析。研究結果表明，專利授權量增加能夠節約能源消費，第一產業、建筑業、批發與零售業等能源消耗較少產業的產值比重增加能夠減少能源消費。研究結論認為，基于技術創新的產業結構升級、優化和經濟增長方式轉變，是經濟增長和能源消費脫鉤的重要途徑。

關鍵詞 技術創新；產業結構調整；能源消費；計量模型

中圖分類號 F407.2 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)03-0108-06

改革開放以來，中國經濟持續快速增長，與之相應中國能源的需求也穩步增加，從1985年的60 894萬t標準煤增加到2005年的223 319萬t標準煤，增幅近3.7倍。隨著人口增加、工業化和城鎮化進程的加快，特別是重化工業和交通運輸業的快速發展，能源需求量大幅上升，經濟發展面臨的能源制約和環境壓力將更加嚴峻。因此，從定量的角度研究經濟增長與能源消費之間的關系具有重要的現實意義。

目前，學術界對經濟增長與能源消費定量研究的重點是經濟增長與能源消費的互動關系。Yang（臺灣，2000）、韓智勇等（中國、2004）、Lee（美國，2006）、Mahadevan和AsafuAdjaye（澳大利亞、日本、瑞典等，2007)［1～4］等的研究表明經濟增長與能源消費之間存在雙向因果關系；Masih A.M.M.和 Masih R（馬來西亞、新加坡、菲律賓，1996）、Altinay 和 Karagol（土耳其，2004）［5～6］的研究則表明兩者沒有因果關系；林伯強等運用協整和誤差修正模型揭示中國能源消費與經濟增長之間的長期均衡關系和短期波動關系［7～8］。國內外學者進行的有益探索，已經取得了一些很有價值的研究成果，但是在新的歷史階段，節能減排已經被提到了新的高度，能源消費的研究還需要繼續深入，不僅要了 解經濟增長與能源消費之間的因果關系，而且要分析經濟發展與能源消費之間的內在機理，為節能減排工作提供政策建議。

近年來，隨著我國進入重化工業加速發展階段，人們開始不斷深化經濟發展和能源環境之間的認識。我國長期形成的經濟結構不合理、經濟增長質量不高的問題依然存在，能源和資源短缺、環境污染、生態失衡成為國家工業化、現代化越來越嚴重的制約因素，所以轉變經濟發展方式是貫徹科學發展觀的中心環節，而產業結構調整又是經濟發展方式轉變的重點。通過產業結構調整一方面可以降低高能耗產業比重，減少能源消費，減輕環境壓力；另一方面可以提高知識密集型產業比重，增強創新能力，提高能源效率。

產業結構調整對能源消費影響研究的結果表明，產業結構的變化會直接影響能源的消費需求、改變能源的消費結構［9～11］，然而，在產業結構調整、減少能源消費、提高能源效率的過程中，技術創新是關鍵因素。技術創新不僅能夠通過新的生產組合直接提高能源效率，影響能源消費，還會通過新技術發展新興產業，改造傳統產業，優化產業結構等方式間接影響能源消費。但是技術創新作為影響能源消費的重要因素，一直沒有得到學界的重視，未被納入到現有的分析框架中。本文試圖建立技術創新、產業結構調整對能源消費影響的分析模型，通過實證分析中國技術創新、產業結構調整對能源消費的影響。

1 技術創新、產業結構調整與能源消費分析模型

中國經濟的快速增長伴隨著能源消費的急劇增加，在經濟增長的過程中，技術創新與產業結構調整對能源消費將會產生怎樣的影響，是急需要解決的現實問題。本研究在經濟增長與能源消費、產業結構調整與能源消費模型的基礎上，引入技術創新因素，建立新的分析框架(見圖1)。

該分析框架中各要素之間的關系相對比較復雜，首先產業結構升級和優化是促進經濟增長的重要途徑，產業結構調整一定程度上會影響綜合經濟發展；其次新經濟增長理論和知識經濟的研究已經達成共識，技術創新是促進經濟增長的核心動力，所以技術創新也會影響經濟發展；最后正如上文所言，技術創新也會促進產業結構升級和優化。此外，很多文獻已經闡述了經濟綜合發展和產業結構調整會影響能源消費，技術創新不僅直接影響能源消費，而且還間接通過產業結構調整和經濟發展影響能源消費。為了清晰地反映各種因素對于能源消費的影響，這里首先將各種因素進行單獨分析，然后再考慮因素之間的協同作用。基于上述分析提出基本假設，進而建立技術創新、產業結構調整與能源消費的基本模型。

H1：經濟綜合發展促進能源消費。根據現有實證研究結果，經濟增長是形成能源消費的重要原因［12～14］ 。技術創新和產業結構調整協同作用的效果就是經濟的綜合發展，所以這里假設經濟綜合發展促進能源消費。經濟發展對于能源消費的影響主要由經濟發展模式所決定，以能源和資源消耗驅動的經濟發展模型，能源消費和經濟增長之間的相關性很高；以創新驅動的經濟發展模型，能源消費就會和經濟增長脫鉤。具體模型如式（1）所示，EC表示能源消費，GDP表示經濟綜合發展。

H2：技術創新節約能源消費。1968年羅馬俱樂部提交的研究報告《增長的極限》認為，全球的增長將會因為糧食短缺、能源枯竭、環境破壞等原因達到極限，并且預測1992年石油將被消耗怠盡，而避免世界崩潰的最好方法是限制增長，即“零增長”的結論。實踐表明羅馬俱樂部的預言沒有實現，其主要原因就是技術進步在改變能源消費結構、提高能源效率等方面發揮了重要作用。能源消費的增加不僅是需求拉動的結果，還涉及到能源生產效率、能源消費效率、能源市場價格等多方面的原因。技術創新在轉變經濟增長方式、能源生產方式和能源消費方式中發揮著無可替代的作用。技術創新可以通過改造傳統技術、引進新技術，提高能源生產和消費效率，減少能源消費，還可以通過開發可再生新能源，替代傳統化石能源，影響能源市場價格和能源消費結構。除此之外，通過產業結構調整的間接影響也很顯著，這里主要考慮直接影響。具體模型如式（2）所示，IN表示技術創新。

H3：產業結構升級、優化減少能源消費。由于不同的產業(或行業)能源消費水平不同，在產業結構中，如果能源消費水平高的產業比重大，整個國民經濟的能源消費量就會提高。反之，能源消耗的水平則會下降。中國過去幾次大規模的產業結構調整使能源消費水平發生了很大波動。產業結構升級和優化是經濟增長方式轉變的重要表現，同時也是減少能源消費的重要手段。但是產業結構升級和優化不是自發行為，經濟發展階段和技術創新水平是兩個重要影響因素。任何一個國家的產業結構都難以逾越其特定的經濟發展階段，所以產業結構的升級自身就體現了經濟發展，自然會影響到能源消費。具體模型如式（3）所示，IP表示產業發展，IP/GDP表示產業結構。

[WTBX]EC=α+β3IP/GDP[WTBZ]（3）

H4：經濟增長、技術創新和產業結構調整協同影響能源消費。在單因素分析的基礎 上，還要考慮各因素的協調效果。經濟增長、技術創新和產業機構調整是整個經濟系統運行的不同側面，三者存在一定程度的互動關系，其協同機理相對比較復雜，難以簡單判斷影響結果。從運行機理上看，經濟增長從需求總量上對能源消費的影響比較模糊，技術創新從技術上節約能源消費，產業結構升級和優化從需求結構上減少能源消費。經濟增長、技術創新和產業結構調整三者協同影響能源消費，具體模型如式（4）所示。

[WTBX]EC=α+β1GDP+β2IN+β3IP/GDP[WTBZ]（4）

2 模型指標選擇和數據來源

對模型進行實證檢驗，需要確定模型中變量的具體指標和數據來源，本研究選擇的具體指標及其解釋如下：

能源消費指標：能源消費總量是指一定時期內全國物質生產部門、非物質生產部門和生活消費的各種能源的總和，包括原煤和原油及其制品、天然氣、電力，不包括低熱值燃料、生物質能和太陽能等的利用。這里的能源消費指標不僅包括終端能源消費量，還包括能源加工轉換損失量和損失量二部分，也就是通常定量研究使用的指標能源消費總量（萬噸標準煤）（EC）；

綜合經濟指標：經濟發展的直接體現就是產出的增加，但是從不同的角度也會有不同的衡量指標。國家層面主要是采用國內生產總值（GDP）相關指標，產業（企業）層面主要采用產業增加值、產業利潤率等相關指標，個人層面主要采用人均可支配收入、人均消費水平等相關指標。這里主要選擇國家層面的指標，國內生產總值（億元）（GDP）表示經濟增長的總量規模、RD經費支出占國內生產總值比重（%）（RD/GDP）表示技術進步水平和經濟增長質量、人均國內生產總值（元）（AGDP）表示經濟增長的人均規模。

技術創新指標：技術創新過程是一個知識創造、流動、應用和擴散的過程，從具體時間而言很難進行測度。但是人們為了更好地了解創新能力和創新績效，就采用黑箱的方法忽略創新過程，延續生產函數的傳統，從創新的投入和產出兩端測量技術創新。技術創新投入的指標包括RD經費支出和RD活動人員投入；產出指標包括論文、專利、技術市場成交額和新產品產值等，其中專利是核心指標，大量的經驗研究表明論文、技術市場成交額等指標與專利的相關性較高，所以通常采用專利作為技術創新的衡量指標，這里選擇專利授權量和發明專利授權量作為產出指標。技術創新具體指標包括RD經費支出（億元）(RDC)、RD活動人員全時當量（萬人年）(RDP)、專利授權量（件）（Pa）、發明專利授權量（件）（IPa）。

產業結構調整指標：產業結構調整是一個動態過程，所以只能用產業結構指標進行描述。產業結構是指各產業占所有產業的比重，通常衡量產業結構的指標有產值、從業人員數，從業人員數通常用來反映產業結構對于就業和失業的影響，產值指標主要反映經濟結構。所以這里采用各產業產值占國內生產總值的比重反映產業結構。第一產業產值比重（%）（PIP/GDP）、第二產業產值比重（%）（SIP/GDP）、第三產業產值比重（%）（TIP/GDP）、工業產值比重（%）（In/GDP）、建筑業產值比重（%）（Co/GDP）、交通運輸倉儲和郵政業產值比重（%）（TSP/GDP）、批發與零售業（%）（WIT/GDP）。

數據來源：能源消費、經濟綜合和產業結構調整指標數據來自《2006年中國統計年鑒》，技術創新指標數據來自《2006年中國科技統計年鑒》。

3 模型計量結果分析

本研究采用1987-2005年中國能源消費、經濟、技術創新和產業結構的相關數據，運用EVIEWS3.1軟件對模型進行了實證分析。在實證分析之前，考慮到原始數據的單位和量級存在較大的差異，為了避免數據中其他因素的干擾，保證數據的平穩性，對原始數據進行取對數處理。模型實證具體結果如表1、表2、表3所示。

為了避免解釋變量之間的多重共線性，建立單變量回歸模型，具體結果見表1。從表1可以看出，所有的模型擬合度都比較好，F統計量也比較顯著。通過模型1，我們發現能源消費具有顯著的自相關性，前期能源消費量將會影響當期消費量。從結果來看，能源消費量滯后一期和滯后二期對當期的影響較大，但是一期系數為正，二期系數為負。這表明能源消費量的變化受外界的影響比較明顯，自我依賴程度較低，前期對后期的影響時間較短。能源消費不僅受到能源系統自身的影響，需求和供給的大幅度結構性變化都會影響消費變化。

在三個綜合經濟變量中，人均國內生產總值的顯著性水平不高，說明中國的能源消費并沒有隨著人民生活水平的提高而顯著增加。國內生產總值的彈性系數為0.103，大于RD/GDP的彈性系數，這一結果表明我國的經濟規模總量越大、活躍程度越高，對能源的消費需求就越大，但是RD對于能源消費的影響還比較小。基于上述結果我們可以看出，中國的經濟增長方式主要屬于能源和資源推動型，經濟結構不合理的問題依然存在，經濟規模的擴張一定程度上拉動能源消費量的增長，與此同時研發強度對于能源消費的影響很小，表明研發支出在推動產業結構升級和提高能源效率方面的貢獻還比較小。

表2為技術創新對能源消費影響模型的實證結果。從表2我們可以看出，所有的模型都沒有常數項，表現在彈性系數上，能源消費不能獨立于技術創新而存在。也就是說，能源消費自身是技術進步的產物，而能源消費節約也離不開技術創新活動，兩者關系非常緊密。從模型5可以看出，RD經費、人員投入和專利產出對能源消費彈性系數的顯著性水平都比較低，只有發明專利和能源消費水平呈正相關關系。從模型6、7、8、9我們可以得出類似的結論，發明專利與能源消費水平呈正相關關系。根據模型假設，技術創新能力的提升能夠節約能源消費，但是實證結果表明發明專利數對能源消費影響的系數為正（雖然比較小），發明專利數與能源消費同向變動，也就是說技術創新能力提升并沒有節約能源消費。

上述分析表明如果直接考察技術創新與能源消費之間的關系，中國的技術創新對于能源消費的影響還比較小，并且處于技術創新與能源消費的同步上升期。中國在能源領域的技術創新力量還比較薄弱，能源領域技術進步比較緩慢，急需要加強。但是我們應該看到技術創新一方面是直接作用于能源消費領域，提高能源效率，另一方面是通過對產業結構調整和經濟增長的影響，間接影響能源消費。技術創新對于能源消費的間接影響還有待進一步考察。筆者認為隨著技術創新能力的增強，兩者之間的關系應該有一個拐點，呈現技術創新與能源消費脫鉤的情況。

表3為產業結構調整對能源消費影響模型的實證結果。從模型10可以看出，第一產業和第二產業的彈性系數都不太顯著，第三產業比重和能源消費呈正相關關系。從模型11、12可以看出，在有滯后項的情況下，各產業與能源消費的彈性系數都不顯著；在沒有滯后項的情況下，只有交通運輸倉儲和郵政業對應的彈性系數比較顯著。根據模型12，第一產業、建筑業、批發與零售業的彈性系數為負，而工業的彈性系數為正，完全驗證了模型假設。第一產業、建筑業、批發與零售業能源消耗相對較少，所以這些產業的比重上升將會減少能源消費；工業是國家能源消費的重點，工業產值比重對能源消費的彈性系數達到了4.213。這表明中國的工業發展還處于粗放型階段，工業產值增加主要依賴人力、資本和能源投入，知識和技術投入較少，工業整體技術創新能力較弱。

式（5）為模型13，模型的擬合度R2=0.993 ，DW檢驗值=2.16 ，F統計量顯著性水平=0.0000。從式（5）可以看出在多變量協同作用的情況下，各變量的彈性系數有較大變化，其中專利和第三產業的彈性系數為負，即專利授權量增加能夠節約能源消費，第三產業產值比重的增加能夠減少能源消費。這表明技術創新和產業結構調整協同作用的情況，有利于減少能源消費，技術創新通過革新產業設備和改變產品工藝而節約能源，同時也說明中國的技術進步對能源消費間接影響比直接影響更顯著。技術創新在提供優化產業結構、提升產業競爭力的同時也節約了能源消費。

式（6）為模型14，擬合度R2=0.997，DW檢驗值=2.86，F統計量顯著性水平=0.0000。從式（6）可以看出，在三次產業進一步細化后的產業結構調整綜合模型中，交通運輸倉儲和郵政業對能源消費的彈性系數為負，而批發與零售業的彈性系數為正。其余變量雖然彈性系數有所變化，但是符號沒有改變。該結果和表3分析有所出入，技術創新和產業之間作用機理比較復雜，該結果的解釋有待進一步的深入探討。

4 簡要結論和政策建議

通過上述分析我們可以得出以下簡要結論：

（1）能源消費具有一定的自相關性，前期消費將會影響后期消費，但是影響時間較短。從能源系統自身來看，能源消費應該存在一定的路徑依賴，具有顯著的自相關現象，但是就實證結果而言，目前的能源消費受到眾多系統外因素的沖擊。中國的能源消費不可再生化石能源占絕大多數，可再生能源比例相對較小，這一能源消費結構決定了能源消費量很大程度上依賴國家固有的資源稟賦和國際能源市場的變化，通過技術創新提高可再生能源消費結構是提高能源消費系統穩定性的基本路徑。

（2）經濟增長是拉動能源需求、增加能源消費的重要因素。中國正處于重化工業發展階段，工業仍然是經濟發展的主導，并且仍然是粗放型的工業發展模式，所以經濟規模的擴張，勢必會拉動能源需求、增加能源消費。正如前文所述，經濟結構是影響能源消費的重要因素，當知識密集型產業成為經濟的主導部門，經濟增長將會和能源消費脫鉤，經濟規模的擴展將不會出現能源約束和環境壓力。所以節約能源消費，根本上是要轉變經濟發展方式，將知識作為社會生產的核心要素，建設創新驅動的國家發展模式。

（3）技術創新、產業結構調整對能源消費產生協同作用。技術創新能力提高(專利授權量增加)一定程度上能夠節約能源消費，第一產業、建筑業、批發與零售業產值比重的增加能夠減少能源消費，工業產值比重的增加對能源消費的影響較大。從實證結果來看，技術創新對于能源消費的直接影響并不顯著，但是與產業結構調整的協同作用比較顯著。這充分說明技術創新對于能源消費的影響不僅局限在提高能源效率，而且還體現在很多其他的方面，包括對于經濟發展方式的改變、產業結構調整的影響等。同時也表明，技術創新是經濟增長、產業結構調整與能源消費關系分析的關鍵因素。

據此筆者認為，在中國經濟高速增長的情況下，降低能耗、減少能源消費，使經濟增長和能源消費脫鉤的重要途徑是基于技術創新的產業結構升級和優化，轉變經濟增長方式。首先通過技術創新，把依賴人力、資本和能源投入的外延式發展，轉變為依賴知識和技術的內涵式發展，在工業領域積極倡導并幫助企業來自覺、合理、有效地使用能源，關閉那些嚴重浪費能源的企業和工廠；其次大力發展高新技術產業、現代服務業等知識密集型產業，通過高新技術改造傳統產業，促進產業升級和優化；最后大力扶植和鼓勵節能型企業，要加大和鼓勵對節能技術的投資，直接通過能源技術創新，提高能源使用效率，同時通過立法來監督維護能源合理有序的開發利用。

（編輯：田 紅）

參考文獻(References)

［1］Yang， H. A note on the Causal Relationship between Energy and GDP in Taiwan［J］. Energy Economics， 2000， (22): 309～317.

［2］韓智勇， 魏一鳴，焦建玲等.中國能源消費與經濟增長的協整性與因果關系分析［J］.系統工程，2004，(12):17～21.［Han Zhiyong， Wei Yiming， Jiao Jianling. On the Cointegration and Causality between Chinese GDP and Energy Consumption［J］. Systems Engineering， 2004，(12):17～21.］

［3］Lee， C C. The Causality Relationship Between Energy Consumption and GDP in G-11 Countries Revisited［J］. Energy Policy， 2006， (34): 1086～1093.

［4］Renuka Mahadevan， John AsafuAdjaye. Energy Consumption， Economic Growth and Prices: A Reassessment Using Panel VECM for Developed and Developing Countries［J］. Energy Policy， 2007， (35): 2481～2490.

［5］Masih， A M M， Masih， R. Energy Consumption， Real Income and Temporal Causality: Results from a Multicountry Study Based on Cointegration and Errorcorrection Modeling Techniques［J］. Energy Economics， 1996， (18): 165～183.

［6］Altinay， G， Karagol， E. Structural Break， Unit Root， and the Causality Between Energy Consumption and GDP in Turkey［J］. Energy Economics， 2004， (26): 985～994.

［7］林伯強.中國能源需求的計量經濟分析［J］.統計研究，2001，(10):34～39.［Lin Boqiang. The Econometric Research on Energy Demands of China［J］. Statistical Research， 2001，(10):34～39.］

［8］吳巧生，成金華，王華.中國工業化進程中的能源消費變動——基于計量模型的實證分析［J］.中國工業經濟，2005，(4):30～37.［Wu Qiaosheng， Cheng Jinhua， Wang Hua. Change of Energy Consumption with the Process of Industrialization in China［J］. China Industrial Economy， 2005，(4):30～37.］

［9］史丹.產業結構變動對能源消費需求的影響［J］.數量經濟技術經濟研究，1999，(12):50～52.［Shi Dan. The Effect of Industrial Change on Energy Consumption Demand［J］. Quantitative Technica Economics， 1999，(12):50～52.］

［10］路正南.產業結構調整對中國能源消費影響的實證分析［J］.數量經濟技術經濟研究，1999，(12):53～55.［Shi Dan. The Effect of Industrial Change on Energy Consumption Demand［J］. Quantitative Technica Economics， 1999，(12):50～52.］

［11］史丹，張金隆.產業結構變動對能源消費的影響［J］.經濟理論與經濟管理，2003，(8):30～32.［Shi Dan， Zhang Jinlong. The Effect of Industrial Change on Energy Consumption［J］. Economic Theory and Business Management，2003，(8):30～32.］

［12］Yu， E， Choi， J. The Causal Relationship Between Energy and GNP， an International Comparison［J］. Energy Development， 1985， (10): 249～272.

［13］Cheng， S B， Tin， W L. An Investigation of Cointegration and Casuality Between Energy Consumption and Economic Activity in Taiwan Province of China［J］. Energy Economics， 1997， (19): 435～444.

［14］WoldeRufael， Y. Energy Demand and Economic Growth: the African Experience［J］. Journal of Policy Modeling， 2005， (27): 891～903.

Effect of Innovation，Industrial Change on Energy Consumption

LIU Fengchao SUN Yutao

（Department of Economics， Dalian University of Technology， Dalian Liaoning 116024，China）

Abstract In the process of industrial change，reducing energy consumption and improving energy efficiency，innovation is the key factor. One the basis of existi ng literatures， the paper designs the analysis framework about the effect of technological innovation and industrial structure regulation on energy consumption， and then establishes the econometric model with assumption to do the empirical analysis. The results show that the increase of patents can reduce energy consumption，and the increase of percentage in GDP of the less energy consumption indus tries， such as the primary industry， construction， wholesale and retail trade， can also reduce energy consumption. The conclusion is that the upgrade and optimization of industrial structure and transformation of the economic growth mode based on technology are key ways to solve disharmonious growth in economy and energy consumption.

Key words technological innovation; adjustment of industrial structure; energy consumption; econometric model