能源強度演變的倒U型規律與我國節能降耗內在動力研究

丁建勛，曹梓珞

（青島理工大學經貿學院，山東青島266520）

能源強度演變的倒U型規律與我國節能降耗內在動力研究

丁建勛，曹梓珞

（青島理工大學經貿學院，山東青島266520）

文章通過研究國內外能源強度的演變規律，并用1953～2008年的時間序列擬合了我國能源強度演變的倒U曲線，以考察了我國經濟中是否存在節能降耗的內在動力。研究結果發現，我國的確存在著能源強度的倒U曲線，并且能源強度已經超過了轉折點，這意味著我國經濟發展已具有了節能降耗的內在要求。

節能降耗；能源強度倒U曲線；產業結構

0 引言

改革開放以來，我國經濟的持續高速增長固然令世界驚訝，但經濟增長中的過高能耗問題同樣引人注目。能源利用效率低下不僅直接影響我國經濟的可持續增長，而且作為僅次于美國的第二能源消費大國和第二溫室氣體排放大國，也成為國際節能降耗的關注重點，其承擔節能減排義務的壓力越來越大。

基于內外壓力和政府推動，近年來我國的節能降耗工作取得了顯著成效，但高能耗問題依然嚴重，這引發了國內外對我國經濟是否具有節能降耗內在動力的質疑。許多學者認為，盡管中央政府能夠識別節能降耗的重要性，但是以GDP為主要考核指標的地方政府政績考核機制以及地方政府追求GDP的偏好，使地方政府的目標相對于社會目標更加短期化。地方政府這種單一緯度的偏好不僅會削弱它在節能降耗偏好上本應付出的努力，而且還會在晉升激勵下的地方政府惡意競爭以能源的過渡消耗來換取任期中的經濟增長。因此，即使在國際社會壓力和我國中央政府強制性要求下，地方政府未必有節能減排的動力。蔡昉、都陽和王美艷認為，如果中國的節能減排要求和壓力僅僅來自外部，而中國經濟發展自身沒有內在的要求，則中國在完成這個任務的過程中，將會遇到巨大的困難。

那么，中國經濟是否具備有節能降耗的內在動力呢？這是一個迫切需要明確的問題，這在以往的文獻中也缺乏較為系統的分析。本文力圖解決上述問題并彌補以往文獻的不足，期望借助于能源強度的變動規律的經濟分析框架來考察我國經濟在節能降耗問題上是否具有內在的動力。

1 能源強度演變規律的分析

眾所周知，能源強度是描述能源消耗的一個有價值的衡量指標。因此，我們有必要深入探討能源強度變動的規律，以此作為考察我國能源強度變動趨勢的參照，來判斷我國經濟是否具備了節能降耗的內在動力。

關于能源消費與GDP（能源強度）的關系，以往許多文獻假定是線性的，許多實證研究也是在這個前提下進行的，但這并未進行嚴格的經濟計量學檢驗（趙進文、范繼濤，2007）。那么能源消費和GDP究竟是線性還是非線性關系？下面我們首先觀察世界各國的能源強度變動趨勢，以期獲得其變動規律的直觀認識。

圖1 Goldenberg,J.,Reddy,A.K.N.(1990)給出了許多國家的長期能源強度。通過各國的數據可以發現：第一，主要發達國家的能源強度都經歷了一個先上升后下降的過程，其差別僅僅在于：（1）不同的國家出現轉折點的時間不相同，圖1表明，從19世紀60、70年代開始，英國、美國、德國、法國和日本的能源強度先后到達了各自的頂峰，然后逐漸下降；（2）不同國家的起始能源強度和峰頂能源強度各不相同，能源強度由高到低，其次序是：英國、美國、德國、法國和日本。第二，發展中國家的能源強度同樣也經歷一個先升后降的過程。發展中國家的能源強度上升期基本上處于發達國家的下降期，當發展中國家在20世紀70、80年代逐漸走向峰頂并隨后下降的時候，其能源強度要高于同時期發達國家的能源強度，但是處于后發的發展中國家，其峰頂能源強度要低于當年許多發達國家的峰頂能源強度。

除Goldenberg,J.,Reddy,A.K.N.(1990)之外，還有許多學者對世界能源強度的演變進行了類似的研究。Tobias Jopp和Jochen Streb（2008）給出了1700～2000年英格蘭和威爾士的能源強度（見圖2）以及1820～2000年德國的能源強度（見圖3），我們可以看到，它們的長期發展態勢與Goldenberg,J.,Reddy, A.K.N.(1990)的結論基本一致。Kander（2002）、Kander和Lindmark（2004）認為能源強度變動這種變動趨勢在瑞典同樣存在。

因此，許多國家的能源強度演變趨勢表明，能源消費與GDP并不是成比例增長，能源強度的長期演變呈現出如庫茲涅茨環境倒U型曲線形狀，即首先經過一個上升期，然后經過一個轉折點，能源強度將趨于下降的態勢（見圖4）。

那么什么因素導致了能源強度的倒U型曲線形狀變動趨勢呢？實際上，隨著時間的推移或收入水平的提高，能源強度的這種變動趨勢（即倒U型變動），跟結構轉變更密切相關深入研究了經濟結構對能源強度的影響。他們認為，在經濟發展的初始階段，隨著經濟的發展，具有較高能耗的第二產業產出比重逐步上升，將推動能源強度的上升。但是當經濟逐漸成熟時，產出中的服務業的份額會不斷增長，高能耗的工業份額不斷下降，這將顯著地降低經濟中的能源消費，從而使能源強度達到一個轉折點后相對下降（見圖5）。正如Smil(1994)所言，伴隨著更高水平的經濟發展，成熟經濟趨向于有更低的能源強度。

上述分析結果意味著，如果能源強度變動的倒U關系客觀存在，那么用更少的能源生產相同的產出的假說可能為解決未來資源環境和經濟增長兼容性提供了一個方法：只要通過努力讓倒U曲線扁平化，使曲線的拐點前移，能源強度將相對下降，經濟增長將比能源消費增長的更快，實現經濟增長與節能降耗的雙贏，節能降耗和經濟增長的權衡問題將會迎刃而解。

2 我國能源強度倒U曲線

2.1 能源強度模型

為了驗證我國是否存在節能減排的內在動力，我們將基于Kenneth B.MedlockⅢ和Ronald Soligo(2001)的能源需求模型，實證地觀察能源強度倒U曲線。

假設能源需求函數為et=f(yt,pt,At)，即人均能源需求et是人均收入yt、能源價格pt以及技術進步At的函數，繼續假定技術進步At是能源價格pt和人均產出yt的函數，于是能源消費函數的更一般形式為：

Kenneth B.MedlockⅢ和Ronald Soligo(2001)繼續假設能源需求的收入彈性是人均收入水平的函數。隨著收入水平的能源需求彈性的隱含之意為：能源需求的增長方式隨經濟發展水平而變化。因此，假設能源需求函數的具體形式為：

將（1）式兩邊取對數，將會得到：

我們繼續假設人均產出yt呈指數增長，也就是說，如果y0表示其在0時的值，則意味著yt=y0eλt，λ＞0。我們將其代入（4）式中得到：

其中準＞0，φ＜0，這預示著能源消費與人均收入水平之間的關系呈現出如倒U型關系。

那么能源強度eit=et/yt，因此，能源強度eit同樣也是人均收入yt和能源價格pt的函數。仿照（2）式，能源強度的具體表達式為：

對（5）式兩邊取對數得到：

方程（5）可以看作是顯示了能源強度eit與時間t的長期關系。如果(準-1+2φ1ny0)λ＞0，而φ＜0，那么，隨著時間t的推移，能源強度的變動趨勢是先上升，達到一定程度后逐漸下降，也就是說，能源強度隨著時間t的變動呈倒U曲線。

在方程Kenneth B.MedlockⅢ和Ronald Soligo(2001)的能源需求模型中，只有人均收入和價格兩個解釋變量，何曉萍、劉希穎和林艷蘋（2009）的電力消費與收入的倒U模型將工業化和城市化的作用從體現在收入水平和電力需求的非線性關系中剝離出來。林伯強（2005）也提出了城市化和工業化進程對能源需求的剛性，并且林伯強（2008）對城市化和工業化進程影響能源需求的理論邏輯也進行了系統的討論。同時，我們的分析也表明，產業結構演變特別是工業化進程是影響能源強度變動的最為重要的因素。因此，我們也將工業化和城市化引入方程。

于是，基于Kenneth B.MedlockⅢ和Ronald Soligo (2001)的所得到的能源強度模型，參照何曉萍、劉希穎和林艷蘋（2009）的電力消費與收入的倒U模型以及蔡昉、都陽和王美艷（2009）的節能減排與收入的倒U模型，我們得到能源強度的長期均衡方程為：

其中，it和ut分別代表城市化和工業化水平。如上所述，我們的目的是觀察上述方程中的系數β1和β2的符號和顯著性是否符合倒U型關系，即β2＜0，β1＞0。

2.2 基于時間序列的協整模型實證分析

2.2.1 變量和數據

工業化：我國正處于工業化進程中，相對于其他行業，工業的資本密集度較高，資本與能源通常是互補關系導致工業的能源強度通常較高，因此，工業比重的變動對總體經濟的能源強度的變動影響最大。本模型以工業產值在GDP中的比重作為工業化指標，我們預期工業化變量的系數符合應該為正。

能源價格：能源價格是影響能源消費的重要因素之一，不少學者分析了能源價格與能源強度的關系，我們也將能源價格變量加入模型中，考察其對我國能源強度的影響。但是由于不能得到能源價格的實際數據，所以采用John Asafu-Adjaye（2000）的做法，我們用1953～2006年我國居民消費價格指數（1953＝1）作為其代理變量。我們預期這個指標的系數符號為負。

城市化：城市化可能會對能源強度產生重要影響。因為城市化進程要求大規模的城市基礎設施就、住房交通運輸體系建設，會帶動建材、冶金等高能耗產業的快速發展，并推動工業、農業和居民能源消費的增長。本文以城鎮人口占總人口比例代表城市化率，預期這個解釋變量的系數符號應該為正。

所用數據均來自于各年《中國統計年鑒》以及《新中國五十五年統計資料匯編》，樣本區間為1952～2008年。

2.2.2 計量經濟分析和實證結果

（1）單位根檢驗

因為我們的計量分析所用的是時間序列，所以首先采用DF或ADF檢驗方法來檢驗序列的平穩性。滯后階數按照AIC和SC最小的原則來選擇。對于非平穩序列，我們還需要檢驗其一階差分的平穩性。如果一階差分是平穩的，則稱該序列為I(1)，各變量序列和一階產分序列ADF檢驗結果如表1所示。

表1 單位根檢驗結果

根據表1結果，lneit、lnpt、lnit和lnut相應ADF值均大于5%顯著性水平下的臨界值，所以lneit、lnpt、lnit和lnut是非平穩的；而一階差分Δlneit、Δlnpt、Δlnit和Δlnut相應ADF值均小于5%顯著性水平下的臨界值，所以Δlneit、Δlnpt、Δlnit和Δlnut是平穩的。

表2 Johansen協整檢驗結果

（2）變量之間的協整分析

由于變量lneit、lnpt、lnit和lnut是I(1)，滿足構造協整方程組的必要條件，下面我們來檢驗這兩個變量之間是否存在協整關系以及協整關系的數目。根據表2中Johansen協整檢驗結果，各變量之間存在協整關系，這意味著這四個時序數據之間存在一個長期穩定的均衡關系。

（3）模型的協整估計

由于協整關系度量系統的長期均衡性，因此以上所定義的宏觀經濟系統是一個穩定系統。長期均衡方程如下（括號內為統計量）：

在方程（8）的結果中，我們最關心的是時間趨勢的符號。回歸結果顯示，時間趨勢的一次項的符號大于0，而二次項符號小于0，與我們的預期相符合，這表明能源強度隨著時間或收入的增長存在著倒U型的非線性關系在我國是存在的。我們通過觀察1953～2007年我國能源強度的發展變動情況，圖6的能源強度曲線顯示，從20世紀50年代初到70年代末，雖然我國能源強度的變動幅度較大，但是其趨勢基本是上升的，而從20世紀70年代末或80年代初開始，我國的能源強度基本上處于下降的態勢，而且下降幅度非常大，從1977年的大約16噸標準煤/萬元GDP下降到2007年的不足5噸標準煤/萬元GDP。因此，從我國能源強度的確經歷了一個先上升后下降的過程。

這說明，我國已經經歷了能源強度倒U曲線的轉折點，進入了能源強度的下降區域，經濟規律的作用已經可以使自發性的節能降耗成為可能，我國已經具備了節能降耗的內在動力。盡管我國現在的能源強度與國外相比仍舊偏高，但這是由特定的經濟發展階段決定的。

同時，我們還需要觀察其他變量對能源強度的影響。方程（8）的結果顯示，回歸結果中其他變量系數符號均符合前述的經濟意義。其中，影響能源強度最為顯著的是工業化，1nit的系數為1.1581，即工業增加值占GDP的比重每增長1個百分點，會帶動能源強度上漲1.1581個百分點，這表明產業結構變動確實是影響能源強度變動趨勢最為重要的因素，這符合上述理論預期。的系數0.6169意味著，城市化率每提高1個百分點，能源強度將上漲0.6169個百分點。以上變量的系數均在5%的顯著性水平下通過t統計量檢驗。能源價格的系數為負，這說明相對高的能源價格抑制了能源強度的上升。但是，能源價格的系數并不顯著。可能的原因是，雖然近年來我國能源價格市場化進程加快，其波動在一定程度上能夠影響到能源強度，但是中國靠地方政府追求GDP及其帶來的財政收入推動的經濟增長模式以及以GDP作為主的地方官員的政績考核制度，導致地方政府都是以過渡犧牲資源為代價換取短期的GDP增長，這種資源需求的剛性使市場定價仍然不是能源價格確定的主要因素，能源價格并不能真正反應能源稀缺和環境成本。因此價格提高對能源強度的抑制作用并不顯著。刪除價格變量后，重新估計方程如下：

根據修正后的方程（9）的系數，時間趨勢t的一次項的符號仍舊大于0，而二次項符號依然小于0，再次證明了能源強度倒U曲線的存在。lnit的系數為1.2221，即工業增加值占GDP比重每提高1個百分點，能源強度將提高1.2221個百分點；lnut的系數0.5054，即城市化率1%的增長會導致能源強度增加0.5054%。以上變量的系數均在5%的顯著性水平下通過t統計量檢驗。

3 結論與政策建議

上述研究表明，我國能源強度變動的倒U曲線是存在的，這個結果傳遞這一個相當樂觀的信息：如果能源強度變動的倒U曲線客觀存在，這意味著我國經濟發展中的確存在著節能降耗的內在動力，未來資源環境和經濟增長的兼容性問題可以得到有效地解決。但是，仍然存在著需要注意的問題：

首先，盡管從20世紀90年代開始，我國的能源強度從總體上呈現出下降的趨勢，但是我們可以看到，從21世紀初，能源強度重新出現回升的態勢。

其次，盡管我國的能源強度已經大幅度下降，但與國外相比仍然偏高。如，我國能源強度2002年比美國、英國、日本、澳大利亞、巴西以及印度分別高出4.1倍、6.2倍、13.3倍、4.7倍、4.7倍和1.5倍（按匯率法計算，1995年價）。

這表明，盡管我們已經迎來了能源強度的倒U曲線的轉折點，但是，并不意味著節能減排問題就能自然而然地得到解決，目前資源稟賦的有限性和對資源利用的無限性還存在著十分尖銳的矛盾。由于產業結構演變是影響能源強度變動的主要因素，因此，我國要加快產業結構優化升級，不僅要在數量比例上實現三次產業結構的高度化，更要注重三次產業本身的質量和內部結構的高度化，實現產業結構的優化升級與能耗消費的協調一致。同時也必須選擇正確的經濟發展“范式”，實現經濟增長方式轉變，改變過度依賴工業化的“高消耗、高能耗、高污染和低效率”為特征的粗放式經濟增長方式。這就需要政府適應經濟發展階段變化所產生的改變經濟增長方式和進行產業結構調整的要求，做出積極的政策反應，更加有效地實施節能降耗。

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（責任編輯/浩天）

F206

A

1002－6487（2011）06－0109-04

2010年山東省教育廳人文社會科學研究計劃資助項目；山東省軟科學研究計劃資助項目（2009RKB200）；青島理工大學博士啟動基金資助項目（C2007-086）；青島理工大學人文社科基金資助項目（c2008-009）

丁建勛（1971-），男，山東膠南人，博士，副教授，研究方向：宏觀經濟理論。

曹梓珞（1981-），女，陜西榆林人，碩士，講師，研究方向：國民經濟學。