煤電矛盾的Granger 因果解釋與相互影響分析

孟 軍

(1.東北財經大學 數學與數量經濟學院/經濟計量分析與預測研究中心，遼寧 大連 116025;2.內蒙古財經大學 統計與數學學院，內蒙古 呼和浩特 010051)

改革開放以來，中國電力一再短缺，到1986年中國電力短缺已達到20%，直至1997年才基本達到平衡。然而，經歷了短暫的電力過剩后，從2002年下半年開始，局部電網又開始出現電力短缺并在兩年內迅速擴散到全國大部分電網。到2004年全國26 個省都經歷了電力短缺。在經歷了2009年的逐步回暖后，2010年年初開始的“電荒”又開始席卷全國。進入2011年9 月份，部分電廠又因“缺煤停機”而導致拉閘限電的報道屢見諸報端。不斷出現的“電荒”，又一次將煤電矛盾推上了能源問題的風口浪尖，因此解決煤電矛已盾刻不容緩。

一、文獻綜述

關于電力(能源)方面的研究主要集中于電力消費與經濟增長關系的研究。第一，關于電力(能源)消費與經濟增長之間因果關系的研究。大量文獻所得出的結論相互矛盾，無法統一。如Akarca和Long［1］、Yu和Hwang［2］、Masih和Masih［3］以及韓智勇等［4］。究其原因，主要是因為研究者所取樣本的不同(樣本的區間長度和國別的體制)和以線性假設為前提。第二，關于電力(能源)消費與經濟增長之間協整關系的研究。如Stern［5］、Yang［6］、Soytas和Sari［7］、郭建平［8］、馬超群等［9］。他們中，有些采用的方法存在明顯的缺陷或不足。馬超群等［9］沒有考慮數據的一階平穩性;同時，郭建平［8］和馬超群等［9］采用的E－G 兩步法存在著明顯的檢驗勢(power)低的不足。第三，關于電力(能源)需求預測及影響因素的分析。20世紀80年代，對于中長期電力需求預測的理論研究才開始興起，尤其是在發達國家，一系列預測方法，如自回歸法(AR)、移動平均法(MR)、一般指數平滑法、自回歸移動平均法(ARMA)和自回歸整體移動平均法(ARIMA)等，被成功地提出并在電力系統電力需求預測中得以廣泛應用。林伯強［10］運用協整與誤差修正模型預測中國電力總需求中不僅包括GDP、電價和人口增長等主要變量，還將經濟結構變化和生產效率提高對電力需求的影響也包括進來，首次對中國電力總需求進行實證檢驗，模型得到了較為準確的預測。李斌和丁藝［11］利用面板數據模型對中國區域電力需求進行了分析，結果顯示人口、工業、投資和消費是影響中國電力需求的重要因素，進一步比較各變量的彈性系數發現，人口、投資、消費水平的彈性系數從東部向西部遞減，表明中國東部比中部和西部地區投資帶動電力密集型行業高，這和中國的電力能源及生產力呈逆向分布的實際情況相符合。蘇方林和宋幫英［12］利用分位數回歸技術對中國電力需求的影響因素進行了分析，結果表明能源效率改進和電價控制是影響電力能源消費的兩個重要因素。此外，林伯強和姚昕［13］以及林伯強和楊芳［14］從電力短缺的短期措施與長期戰略，提高電價與限電對經濟的影響，優化電力布局、建設綜合能源運輸體系，以及電力產業對中國經濟可持續發展等方面進行了合理的分析與論證。

關于中國電力和煤炭相互關系的研究，近期的文獻主要集中在論證于2005年起中國開始實施煤電聯動政策是否能解決煤電價格的矛盾上。國家發展和改革委員會價格司認為，實行煤電價格聯動是緩解當前煤電價格矛盾的有效途徑。鐘哲［15］、王進強等［16］和張慧明等［17］則認為，煤電聯動政策不能很好地解決煤電價格矛盾，應該在組織體制層面上解決煤電矛盾，即在實行煤電價格聯動的基礎上再實行縱向煤電一體化。于立和劉勁松［18］指出價格雙軌制是導致“電荒”的罪魁禍首。當然這些文獻沒有給出定量的分析。本文正是針對述文獻沒有進行規范性分析以及在應用計量方法假定等缺陷，試圖運用Granger 因果檢驗和結構向量誤差修正模型(SVECM)對電力價格和煤炭價格進行分析，旨在揭示中國電力價格和煤炭價格之間的內在運行機制。

二、煤電價格的數據特征

本文運用煤炭和電力工業品出廠價格指數表示煤價和電價，并轉化為1978年的不變價，分別用CP和EP 表示。用DCP和DEP 分別表示價格的變化。全部數據來源于《中國統計年鑒2011》和《中國統計年鑒1996》。由圖1 可知，中國煤價和電價在2000年之前，一直協調發展。進入2000年之后煤價開始大幅度上漲，而電價卻變化緩慢。當然，煤價一直在高于電價運行，2000年之后，煤價更是以高出電價更高幅度運行。由煤價和電價變化的圖2 可知，煤價的波動幅度較大，而電價的波動幅度較小，尤其是2000年以后，煤價的波動進入了一個非常劇烈的時期。在這一時期，電價的波動幾乎與20世紀90年代前相同。

圖1 CP和EP 趨勢

圖2 DCP和DEP 趨勢

如果把煤炭和電力看做是上下游產品的話(因為中國電力主要以火電為主，占發電量的約80%)，電力行業的利潤已經受到了上游產品煤炭行業的擠兌，亦即中國現階段的電力短缺已經由裝機容量不足的“硬短缺”向煤價過高、電價相對偏低，發電企業無法轉嫁發電成本而被迫停機的“軟短缺”轉變。造成這種結果的原因可能是下游產品電力在競爭中保持自己的市場份額或產能過剩或價格管制。顯然保持市場份額和產能過剩是不可能的，那么唯一的原因就是價格管制了。本文運用計量經濟的方法對這種背離現象予以分析。

三、Granger 因果分析

由Granger［19］提出、Sims［20］推廣的檢驗變量之間因果關系的方法解決了x 是否引起y 的問題。x是否引起y 的問題，主要看現在的y 在多大程度上被過去的x 解釋，計入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x 與y 的相關系數在統計上顯著，就可以說“x 是y 的Granger原因”。Granger 因果檢驗度量對y 預測時x 的前期信息對均方誤差MSE 的減少是否有貢獻，并以此作為因果關系的判斷標準。用x 的前期信息和不用x 的前期信息相比，MSE 無變化，稱x 在Granger意義下對y 無因果關系;反之，當x 的前期信息對MSE 的減少有貢獻時，稱x 在Granger 意義下對y有因果關系。

1.線性Granger 檢驗

本文采用ADF 檢驗法和PP 檢驗法來檢驗序列DCP和DEP 的平穩性。經檢驗，分別在1%和10%的顯著水平下平穩，檢驗結果如表1 所示。

表1 單位根檢驗結果

表2 線性Granger 檢驗結果

線性Granger 檢驗結果表2 顯示，不存在長期雙向Granger 原因，但是存在短期雙向Granger原因。可見，煤價和電價之間僅存在短期Granger 因果關系，不存在長期Granger 因果關系，煤價和電價所蘊含的煤炭和電力兩個市場長期以來是獨立運行的。也說明了兩個市場的相互脫節，即煤價和電價的互相背離。

從線性長期Granger 因果檢驗說明了煤價和電價的互相背離是基于線性假設為前提的。那么煤價和電價的非線性關系如何呢?下面進行非線性Granger 因果檢驗。

2.非線性Granger 檢驗

關于非線性Granger 因果關系檢驗的計量模型主要有兩種。一是基于非參數估計的非線性因果關系檢驗方法(簡稱H－J 檢驗)。H－J 檢驗是針對除去線性關系后的數據進行檢驗的，所以H－J 檢驗的通常步驟是首先通過建立VAR 模型檢驗線性Granger 因果關系，然后對殘差進行非線性檢驗，如果殘差存在非線性，那么對殘差進行H－J 檢驗。二是基于雙變量噪聲Mackey-Glass 模型(Bivariate Noisy Mackey－Glass Model)提出的非線性Granger 因果關系檢驗模型(簡稱M－G 檢驗)。將混沌模型應用到非線性因果關系的檢驗中，通過對M－G 方程的回歸，檢驗非線性項的參數是否顯著來檢驗是否存在非線性因果關系。本文運用H－J 檢驗，檢驗結果如表3 所示。

表3 非線性Granger 檢驗結果

由非線性Granger 因果檢驗可知，煤價不是電價的非線性Granger 原因，電價也不是煤價的非線性Granger 原因。這也說明煤炭和電力兩個市場長期以來是獨立運行的，即兩個市場的確出現了相互脫節、互相背離的現象。

四、煤電相互影響分析

隨著煤電聯動政策的實施，煤電一體化進程也在加快。然而，煤電矛盾卻似乎有增無減。關于提高電價的呼聲也越來越高。然而，提高了電價，煤價是否也會跟著漲?煤價上漲后，再提高電價，這樣是否會出現惡性循環?況且，若提高電價，應該提高多少，才能保證煤、電的合理運行?本文就這些問題應用煤價和電價變化數據DCP和DEP，通過結構向量誤差修正模型(SVECM)的脈沖響應來分析煤價和電價的變動對電價和煤價的影響;同時，利用方差分解技術，考察電價變動對煤價的貢獻率，以及煤價變動對電價的貢獻率，對煤電互動機制做初步探討。

1.結構向量誤差修正模型和脈沖響應

脈沖響應函數刻畫的是在擾動項上加一個一次性的沖擊對于內生變量當前值和未來值所帶來的影響。對一個變量的沖擊直接影響這個變量，并且通過結構向量誤差修正模型(SVECM)的動態結構傳導給其他內生變量。本文分別給電價和煤價變化率一個單位大小的沖擊，得到關于煤價和電價變化率的脈沖響應函數圖。在圖3和圖4 中，橫軸表示沖擊作用的滯后期間數(單位為年度)，縱軸表示煤價和電價變化率，實線表示脈沖響應函數，代表了煤價和電價變化率對相應的電價和煤價變化率的沖擊的反應。

圖3 電價沖擊對煤價的脈沖響應

圖4 煤價沖擊對電價的脈沖響應

圖3 是電價變化的沖擊引起煤價變化的脈沖響應函數圖。從圖3 中可以看出，在當期給電價一個正向的沖擊后，當期煤價不會受到影響。在前四期內小幅波動并持續上升，之后保持穩定。這表明電價受到外部條件某一沖擊后，比如電價改革(提高電價)，經市場會傳遞給煤價，給煤價帶來同向沖擊，沖擊效應在第四期達到最大，之后逐漸趨于穩定。即電價的正向沖擊對于當前煤價的提高不明顯，之后才會慢慢顯示對煤價的影響。因為在當期給電價一個正向的沖擊后，當期煤價不會受到影響，即電價改革(比如提高電價)不會立刻傳遞給煤炭市場，而引起煤炭的價格上漲。當然，最終會影響到煤炭市場。因此，在電價實施改革后，煤價也應該實施相應的改革，比如限制煤價等。

圖4 是煤價變化的沖擊引起電價變化的脈沖響應函數圖。從圖4 中可以看出，在當期給煤價一個正向的沖擊后，當期電價就會受到影響。并在前四期內小幅波動并持續上升，之后保持穩定。這表明煤價受到外部條件某一沖擊后，經市場會傳遞給電價，給電價帶來同向沖擊，沖擊效應在第四期達到最大，之后逐漸趨于穩定。即煤價的正向沖擊對電價的提高具有顯著的促進作用，這一促進作用具有較長的持續效應。由煤價受到某一外部條件沖擊對電價的脈沖響應圖可知，當前因煤價過高而導致的煤電矛盾便可想而知了。因為在當期給煤價一個正向的沖擊后，當期電價就會受到影響。而當前的電價卻受國家宏觀調控限制，沒有按照市場規律進行調整。于是，依靠煤炭發電的火電企業就瀕臨零利潤，甚至虧損。因此，電價改革迫在眉睫。

通過比較圖3和圖4，我們發現電價受到外部條件的沖擊對煤價的影響和煤價受到外部條件的沖擊對電價的影響不一樣。首先，煤價受到電價外部沖擊的影響較為“遲鈍”，而電價受到煤價外部沖擊的影響卻很“敏感”。說明從短期來講，煤價受電價改革的影響較小，而電價受煤價提升的影響卻很大。其次，電價受到煤價外部沖擊影響的波動幅度大于煤價受到電價外部沖擊影響的波動幅度。說明電價受到煤價外部沖擊的影響而引起的市場變化要大于煤價受到電價外部沖擊的影響而引起的市場變化。因此需要積極適時地穩定煤價。另外，電價受到煤價外部沖擊影響的最終幅度小于煤價受到電價外部沖擊影響的最終幅度(電價受到煤價外部沖擊影響的最終幅度不超過12，煤價受到電價外部沖擊影響的最終幅度超過12)。說明長期來講，電價受到煤價外部沖擊的影響要大于煤價受到電價外部沖擊的影響。

2.方差分解

與脈沖響應函數相比較方差分解提供了另外一種描述系統動態的方法。脈沖響應函數是追蹤系統對一個內生變量的沖擊效果;相反，方差分解則是將系統的均方誤差(mean square error)分解成各變量沖擊所做的貢獻。為便于比較，本文將電價的變化和煤價的變化分別對煤價和電價的方差分解繪入圖5 中。在圖5 中，橫軸表示滯后期間數(單位為年度)，縱軸表示煤、電對電、煤的貢獻(單位為%)。

圖5 煤、電方差分解

從圖5 中可以看出，不考慮煤、電價格變化自身貢獻率，煤價變化對電價的貢獻率大于電價變化對煤價的貢獻率。從方差分解的角度來講，從當期開始，煤價變化對電價的貢獻率為15%左右，電價變化對煤價的貢獻率幾乎為0，即煤價變化對電價的影響要“敏感”于電價變化對煤價的影響。另外，煤價變化對電價的貢獻率要大于電價變化對煤價的貢獻率。

由方差分解可知，為緩解因煤電矛盾導致的電力持續短缺局面，政府應積極實施電價改革，即適當提高電價，并對煤價予以限 制。2011年11 月底，中國政府終于打出一套“限煤價漲電價”的“組合拳”。國家發展和改革委員會11 月30 日宣布，對發電用煤實施價格臨時干預措施。與此同時上調了火電企業發電價格及工商業用電價格，并打破單一居民電價轉而試行階梯電價制度。

五、結論與政策啟示

本文通過Granger 因果檢驗和結構向量誤差修正模型(SVECM)對我國煤電相互影響予以分析，從而為刻不容緩的煤電矛盾尋找解決辦法和措施。

煤電價格的短期Granger 因果檢驗表明的雙向Granger 因果關系，以及煤電的方差分解得到的煤炭對電力的貢獻遠大于電力對煤炭的貢獻率的結論說明，短期內我國實施的煤電聯動政策、煤電一體化方案及最近實施的限煤價漲電價的“組合拳”策略，都是緩解短期我國煤電矛盾的有力措施。無論是通過煤電聯動和煤電一體化，還是限煤價漲電價都可以使得短期Granger 因果關系成立，并減小煤炭對電力的貢獻率，減小煤炭行業對電力行業的利潤擠兌，實現煤價和電價均衡運行、協調發展。

長期的煤電Granger 因果檢驗顯示，煤電之間既不存在線性Granger 因果關系，也不存在非線性Granger 因果關系。說明長期以來煤炭和電力兩個市場獨立運行，因此在現階段我國采取的煤電聯動、煤電一體化以及“限煤價漲電價”等措施只能緩解“一時之痛”，不是解決煤電矛盾的長久之策。長期來看，為解決我國煤電矛盾，應該深化我國電力體制改革，加快電價改革步伐，打破“計劃電”對“市場煤”的障礙，煤電以市場規律運行，使得煤電價格反映資源的稀缺成本和外部成本，從而實現煤價和電價均衡運行，煤炭市場和電力的協調發展。煤電的脈沖響應函數也表明電力改革不會對煤炭造成大的影響，比如循環導致煤價上漲等現象。

就長期的電力改革，本文提出如下建議:第一，進一步深化上網競價電力體制改革。目前階段先行的上網競價的體制是政府根據社會平均成本，加合理收益和稅金的原則核定某一區域內的上網標桿電價，該地區新投產項目統一上網標桿電價，原來已經定價的發電企業上網電價逐步統一。同時，上網電價隨燃煤價格波動實施煤電聯動。由于政府核定電價造成各環節脫節，而且也損失了市場效率，建議逐步取消政府核定電價，上網電價由市場決定，從而使得電價成為資源優化配置的杠桿和有力工具。同時，對于可再生能源和新能源電力價格，依火電成本比例國家財政予以補助，鼓勵環保、可再生和新能源的發展。第二，逐步開始輸配電價體制改革。目前的輸配電價沒有明確的、獨立的定價體制，輸電價格和配電價格沒有分開。輸配電價主要通過政府制定銷售電價和上網電價的差額反映出來。建議輸配電價格也實施市場改革，從而使得網內、網外電力需求由市場來確定，最終到達資源的優化配置。第三，繼續完善終端售電價格體制改革。目前終端售電價格是由發電、輸電、配電和銷售四個環節的價格相加組成。及時調整用戶分類，并針對不同用戶分類實施兩部制、一部制電價和差別定價等不同電價形式。同時，實行季節性電價、峰谷電價、避峰電價、豐枯電價，引導合理用電，錯峰避峰，節約能源。另外，試點直購電，減少中間運營成本。總之，使得終端用電及時準確地反映和調整電力供求關系，以及上游能源市場供求關系，實現銷售電價和上網電價的真正的市場化聯動。

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