我國經濟增長\\能源結構與能源消費關系的實證分析

[摘要]經濟增長、能源結構與能源消費的關系是我國在保持經濟增長的同時解決能源供需矛盾，實現能源、經濟與環境可持續發展的重要問題。 文章基于1978年~2007年能源統計數據，對中國經濟增長、能源結構與能源消費進行了因果關系和協整性的研究。發現中國存在單向的經濟增長到能源消費和能源結構的因果關系，以及能源結構和能源消費的雙向因果關系。短期與長期中能源結構對于能源消費的影響都要大于經濟增長對于能源消費的影響。

[關鍵詞]經濟增長;能源結構;能源消費;協整性

[中圖分類號] F206[文獻標識碼] A [文章編號] 1673-0461(2010)05-0010-05

一、引言

能源作為世界經濟發展必不可少的要素之一，其對經濟的推動作用日益明顯和重要。我國改革開放后經濟的高速發展帶動能源消費以較快的速度增長。中國的能源消耗已經占到了世界總量的15%，相當于美國能源消耗量的70%。如果繼續以目前的速度增長，中國的能源消耗量將在7年內翻一番，并取代美國成為世界上最大的能源消耗國。中國能源消費量的大幅增長并不完全是由經濟的高速增長所帶動的，我國的能源消費結構也是一項重要的影響因素。我國的能源稟賦具有多煤、少油、少氣的特點，中國一次能源生產和消費結構中，煤炭比重分別高達76%和68.9%，是世界上煤炭比重最高的國家。雖然解放以來我國能源結構有所改善，天然氣、石油、水電比例逐步提升，但煤炭依舊是我國最主要的能源品種。經濟增長帶動能源消費，能源消費得越多就自然更多地消耗我國儲量最多且成本較低的煤炭，而煤炭又是一次能源中熱值最低污染最大的能源品種，且我國的煤炭利用以燃燒為主，在每年消費的煤炭中，有80%以上是直接燃燒。這樣的能源消費結構導致我國能源效率與發達國家甚至一些發展中國家有著較大的差距，產生了能源消費居高不下，污染嚴重等問題。本文采用協整理論研究了中國1978年～2007年經濟增長和能源消費結構及能源消費間的關系，并對我國能源問題提出了相關的政策建議。

二、文獻回顧

許多學者對中國經濟增長對能源消費的影響進行了研究。其結果也不盡相同。Kraft，J.和Kraft，A.[1]首先將Sims檢驗應用到美國能源消費和收入關系的研究中，發現1947年～1974年美國GNP到能源消費具有單向的因果關系。Yu和Choi[2]采用標準Granger方法檢驗了菲律賓能源與GNP之間的因果關系，其方向與Kraft-Kraft對美國的結論相反。Hwang和Gum[3]在對臺灣地區能源與經濟關系的研究中，得出了能源與經濟之間存在雙向因果關系的結論。韓智勇等[4]研究1978年～2000年中國能源消費與經濟增長協整和因果關系，發現中國能源消費與經濟增長之間存在雙向的因果關系。吳巧生等[5]基于中國各省1986年～2005年的面板數據研究，發現從長期來看，中國總體存在能源消費與GDP的雙向因果關系。

對于能源結構的研究國外主要集中于定量分析不同類型能源之間的替代關系或者互補關系。如Cho[6]等人使用1981年～1997年的季度數據，采用兩階段超對數成本函數對韓國的要素間替代關系與能源間替代關系作了聯合估計。Harvey和Marshall[7]發現，英國的石油和電力之間是可替代的，煤炭和石油之間則是互補的。國內對于能源結構的研究主要集中于定性研究，如劉山[8]從能源安全的角度分析了我國能源結構，強調了石油外交的重要性。王順慶[9]從環境污染、生態破壞、能耗高等方面分析了我國以燃煤為主的能源結構的不合理性。鐘曉青、吳浩梅等[10]文在廣州市1980年～2003年的年度統計數據基礎上，運用格蘭杰因果關系檢驗研究了時間序列變量之間是否存在因果關系;并運用協整理論研究了廣州市1980年～2003年能源消費與GDP及能源結構之間的關系。

三、研究方法概述

本文首先使用ADF檢驗考察序列的平穩性，再通過Granger因果關系檢驗對序列間的關系進行判定，檢驗考察序列間的協整性并估計協整方程，最后通過脈沖響應和方差分解直觀地分析經濟增長、能源結構和能源消費間的相互影響。

(一)序列的平穩性及其檢驗方法

所謂序列的平穩性是指一個序列的均值(Mean)、方差(Variance)和自協方差(Auto-covariance)是否穩定。如果一個時間序列具有穩定的均值、方差和自協方差，則這個序列就是穩定的，否則就是非穩定的。

由于實際的經濟序列通常不會是一個簡單的AR(1)過程，所以這里我們利用ADF檢驗方法對序列進行單位根檢驗來判斷其平穩性。模型如下:

△y■=?琢+?茁■t+?茁■y■+■?酌■△y■+?著■

其中，εi為白噪聲，原假設是β1=0，即序列yt有一個單位根(非平穩)，t是時間趨勢。

(二)序列間因果關系分析及檢驗方法

在本文中采用Granger因果分析的方法來判定這種關系。Granger因果關系檢驗的思路是:主要看現在的y能夠在多大程度上被過去的x解釋，加入x的滯后值是否使解釋程度提高。如果x在y的預測中有幫助，或者x與y的相關系數在統計上顯著時，就可以說“y是由x Granger引起的”。格蘭杰因果關系可以用F統計量來進行判定，如果F統計量大于相應顯著性水平下的臨界值，則拒絕原假設，得到結論Xt對yt存在格蘭杰因果關系。

(三)序列間的協整性分析及檢驗方法

協整是對非平穩經濟變量長期均衡關系的統計描述。非平穩經濟變量間存在長期穩定的均衡關系稱作協整關系。如果一個序列是非平穩的，但其一階差分是平穩的，則稱此序列為一階單整序列，記為I(1)。類似地，如果其必須經過d次差分后才能平穩，則此序列為d階單整序列，記為I(d)。兩個序列具有相同的單整階數，是序列之間具有協整性的必要條件。

關于協整關系的檢驗與估計有許多種模型，如Engle-Granger兩步法、Johansen極大似然法則等，對于單方程系統，Engle-Granger兩步法通常檢驗兩變量間的協整關系比較準確和方便，Johansen and Juselius估計是基于向量自回歸模型誤差修正的表達式法，適用于在多元變量協整關系的檢驗與估計，故本文選用Johansen and Juselius估計進行序列間的協整檢驗。

四、中國經濟增長和能源結構與能源消費關系的實證分析

(一)數據的選擇和說明

本文對于能源消費的研究選取了1978年～2007年中國能源消費總量、GDP和能源結構的數據。能源消費(E)的統計數據來自《中國能源統計年鑒》(1986，1989，1991，1996年～2008年)，單位是百萬噸標準煤;經濟增長用國內生產總值(Y)來表示，統計數據來自《中國統計年鑒》(2008)，并根據平減指數換算為1978年不變價格的實際GDP，單位是億元;由于我國一次能源消費結構中煤炭的消費始終保持著很高的份額，故本文采用煤炭消費量占總消費量的比重(%)表示能源消費結構(S)，能源結構的數據來自于《中國統計年鑒》(2008)和《新中國五十五年統計資料匯編》。

圖1、圖2分別為1978年～2007年中國能源消費總量與實際GDP和能源結構的增長趨勢，可以看出能源消費總量和GDP的增長趨勢是基本一致的，尤其是2000年后都呈現出加速增長的趨勢，能源結構波動較大但從2002年開始又有所上升，三個時間序列均表現出不平穩的特征。由于對時間序列數據進行自然對數變換不會改變數據的特征，卻能使數據趨勢線形化并一定程度上消除時間序列中的異方差，故本文對變量作對數化處理后分別記為lnE、lnY和lnS進行實證分析。協整與檢驗的計算過程借助計量經濟軟件Eviews5.1完成。

圖1、1978年～2007年能源消費總量與GDP增長趨勢圖

圖2、1978年～2007年能源結構變動趨勢圖

(二)對能源消費的實證檢驗

1.單位根檢驗

由于格蘭杰因果檢驗對序列的平穩性很敏感，故本文首先采用ADF方法分別進行各變量的單位根檢驗。單位根檢驗對于不同的滯后階數也相當敏感，因此本文在進行ADF檢驗的同時采用兩種信息準則AIC和SIC進行滯后階數的判定。檢驗結果見表1，序列lnE、lnY和lnS均具有單位根，而它們的一階差分序列不具有單位根，是平穩序列，故序列lnE、lnY和lnS都是一階單整序列，都是I(1)過程(見表1)。

表1.序列的ADF單位根檢驗結果

注:1.*，**和***分別表示在10%，5%和1%水平上顯著;2.C表示有常數項，N表示不包含趨勢項，數字表示滯后階數。

2 .Granger因果關系檢驗

為了驗證三變量間因果關系的方向，本文對lnE、lnY和lnS進行Granger因果性檢驗。根據各種確定滯后階數的準則①，確定滯后階數為2。

Granger因果關系檢驗結果見表2，可以看出，在10%顯著性水平下，接受了存在lnY到lnE的因果關系，存在lnS和lnE的雙向因果關系及存在lnY到lnS的因果關系。故可以得出1978年～2007年間的中國經濟增長和能源結構與能源消費存在因果關系，且經濟增長與能源結構也有單向的因果關系。說明我國經濟增長的同時會帶動能源消費的增加，且也影響著能源結構，與此同時由于不同的能源品種的能效不同，故保持同一經濟增長狀況條件下，能源結構的變動也會影響到能源消費的改變。

表2.經濟增長、能源結構與能源消費的

Granger因果關系檢驗結果

注:樣本區間:1978年～2007年，滯后階數:2。

3.協整檢驗

在以上檢驗基礎上，本文使用Johansen and Juselius極大似然法對三個變量進行協整關系檢驗，表3列出了樣本期1978年～2007年的Johansen and Juselius檢驗的結果。

注:1.樣本區間1978年～2007年，滯后步長1;2.**表示在5%水平上拒絕原假設。

特征根跡檢驗和極大特征根檢驗都給出了相同的結論:在5%的顯著性水平下拒絕沒有協整向量的原假設，接受系統中存在一個協整向量的備擇假設，故由協整檢驗得到協整方程:

LnE=0.677lnY+1.415lnS

模型中各變量存在長期穩定關系，lnY對lnE的彈性系數為0.677，lnS對lnE的彈性系數為1.415。說明GDP每增加1%，則能源消費將增長0.677%;能源結構(煤炭的消費占比)每增加1%，則能源消費將增長1.415%。可見在長期中，能源結構的改變對于能源消費的影響要大于經濟增長對于能源消費的影響，這也說明長期來看調整優化能源結構對改善我國能源消費的低效浪費狀況的重要性。短期中GDP和能源結構對于能源消費的影響需要通過誤差修正模型反映，通過檢驗得到誤差修正模型(見表4)。

表4.向量誤差修正模型估計結果

在能源需求的VECM方程中，可決系數為0.598，說明能源需求變動率的波動可以由經濟增長和能源結構的短期變動及他們之間的長期均衡關系解釋大約60%。由VECM方程可知，誤差修正系數為-0.166，26，即短期內能源需求量向長期均衡狀態調整的速度較快，以0.166，26的比例影響后一期能源需求量的變化。

4.脈沖響應與方差分解

脈沖響應函數是用以反映在擾動項加上一個單位標準差的新息沖擊所導致的對內生變量當前值和未來值的影響。本文基于上節VECM方程的估算進一步對脈沖響應函數進行測算，并繪出脈沖響應圖，直觀地分析三個變量間的相互影響。由圖3可以看出，能源消費對其自身的一個標準差擾動具有極為明顯的正向效應。在第5期達到最大值0.72，之后緩慢衰減。能源消費對于經濟增長標準差的擾動呈U形趨勢，在第4期達到最大-0.067的效應，這可能是由于經濟增長雖然有帶動能源消費的因素，但由于考察期內政府對于能耗高企的問題越來越重視，施行了很多相關的政策提高能效，改善能源結構，同時降低了能耗，相對于經濟增長的速度能源消費的速度稍慢，產生了短期內經濟增長的正沖擊產生能源消費負效應的現象。能源消費對于能源結構標準差的擾動呈現出逐漸加強的正效應，在第7期達到最大0.153，表明煤炭占比增加會持續推高能源消費量的增長。經濟增長對自身及能源消費的標準差擾動更為敏感，對能源結構的標準差擾動反應甚微。能源結構對于能源消費一個標準差擾動具有持續增長的正效應，說明由于我國資源稟賦的限制，能源消費量越大，對于相對豐富和廉價的煤炭需求也越高。能源結構對于經濟增長的一個標準差的擾動呈現出了逐步增大的負效應，經濟增長伴隨著科技的進步，能耗的提升，政府對于環境能源約束越來越高的重視及相關政策的制定，這些因素都導致了經濟增長中煤炭占比在能源結構中越來越小，其他優質能源比例提升的現象。

下面對三變量進行方差分解的測算，以了解我國經濟增長、能源結構與能源消費間相互影響的重要程度。

由圖4可以發現，不考慮能源消費對于自身的貢獻率，能源結構對于能源消費的貢獻率只達到了5%左右，但仍明顯比經濟增長的貢獻率要高，這與上節中長期協整所得到的結果相一致，即能源結構對于能源消費的影響比經濟增長對能源消費的影響更明顯，且結合脈沖響應的結論，長期以來煤炭占比減小對于減少能源消費的影響在不斷增強。不考慮經濟增長對于自身的貢獻率，能源消費的貢獻率逐年遞增，最高達到了40%，能源結構的貢獻極小。不考慮能源結構對于自身的貢獻率，能源消費對于能源結構的貢獻率雖然在逐年緩慢下降，但總在70%以上，經濟增長對于能源結構的貢獻逐年增加，最高達到了約20%，這也再次說明能源結構和能源消費之間有著雙向的因果關系，兩者相互影響。

五、結論與建議

通過以上實證分析，得到以下幾點結論:

(1)從經濟增長和能源結構與能源消費的長期均衡關系來看，能源結構對能源消費的彈性系數為1.415顯著高于經濟增長對能源消費的彈性系數，能源結構的變動對于能源消費的影響較為明顯。我國至今仍占60%以上煤炭消費比重的能源結構是導致能源結構彈性較大的原因，能源結構是影響能源消費的一個重要因素。

(2)由VECM模型的估計，發現中國能源消費的短期變動可以被GDP和能源結構的變動及對于能源消費上一期偏離所進行的調整解釋約60%，且短期內能源需求量向長期均衡狀態調整的速度較快。

(3)通過Granger因果關系檢驗，發現存在單向的經濟增長到能源消費和能源結構的因果關系，以及能源結構和能源消費的雙向因果關系。通過脈沖響應和方差分解的測算，能源結構對于能源消費的影響要大于經濟增長對于能源消費的影響，且其影響在逐年遞增。能源消費和經濟增長對能源結構都有影響，但能源消費的影響力更強，貢獻率達到了70%以上，能源消費和能源結構相互影響，這說明優化能源結構與降低能源消費是雙向有益互動的過程。

基于以上結論，我國要保持適當速度的持續發展，在其他條件不變的情況下就要求保障充分的能源供給。而我國正在努力“節能減排”，這就需要在保證經濟增長的條件下盡量減少能源的消耗，也就是要增加能源效率。能源消費與能源結構之間的關系就決定了能源結構對于降低能耗，提高能效的重要性。我國能源稟賦煤多、油少、氣少的特征決定短期內一次能源結構中煤炭的占比不會有顯著的降低，因此在實踐中既要實現“節能減排”提高能源效率又要尊重我國能源稟賦的特征。首先，需要國家制定相關政策，鼓勵更多地使用效率更高的能源品種，適當降低煤炭的消費比重，著[于長期中能源結構的改善;其次，推廣開發煤炭凈化技術，將更多的煤炭用來發電而不是直接燃燒等方式提高煤炭的利用效率，改善二次能源消費結構;最后，保持適度的經濟增長速度，減少能源供給壓力，為調整能源結構，降低能耗和污染創造適宜的環境。

[注 釋]① 具體結果限于篇幅不再列出，如有需要可向作者索取。

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(責任編輯:張改蘭)