中國煤炭消費需求波動規(guī)律及成因分析

張洪潮　王澤江　李曉利　蒲光華

摘要 把握中國煤炭消費需求波動規(guī)律，對我國煤炭產業(yè)鏈供需安全和應急具有重要意義。文章依據(jù)波動理論，首先利用趨勢回歸方程擬合年度尺度的中國煤炭消費需求整體變化趨勢，發(fā)現(xiàn)與冪函數(shù)曲線增長的特點相似，并通過BP濾波對1953-2012年的煤炭消費需求波動曲線的變化特征做了進一步分析，得出波動周期平均在3-6年左右；隨后利用季節(jié)調整手段對2008年1月至2013年5月的煤炭消費需求數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)月度尺度的短期波動周期在3-5月之間。進而利用回歸方法，結合波動變化規(guī)律曲線，對引起中國煤炭消費需求波動的關鍵因素進行具體分析，認為中國煤炭消費需求的長期波動規(guī)律主要受到社會經濟增長、宏觀政策等因素的影響，短期變化規(guī)律主要受到電力等高耗能行業(yè)及其他因素的影響。

關鍵詞煤炭消費量；波動規(guī)律；需求曲線；成因

中圖分類號F426

文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2014）01-0094-08doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.01.014

自新中國成立以來，隨著經濟的快速增長，煤炭消費需求總量持續(xù)攀升。煤炭消費作為我國長期以來的能源消耗主力軍，在整個經濟的增長過程中占據(jù)著極為重要的地位[1]，也必將在今后的國民經濟發(fā)展中扮演重要角色。“十一五”、“十二五”的煤炭工業(yè)發(fā)展規(guī)劃都明確提出，煤炭產業(yè)的發(fā)展及產業(yè)鏈的延伸，將作為今后煤炭產業(yè)經濟發(fā)展的主要方向來推動[2]。因此，對于煤炭消費需求波動規(guī)律的研究，為預測中國煤炭消費需求波動趨勢及發(fā)展方向、保障國家能源安全，提供了重要的手段與依據(jù)。

如何界定一個產業(yè)的發(fā)展規(guī)律，或者如何利用數(shù)學模型和時間序列量化產業(yè)的發(fā)展趨勢與經濟指標的協(xié)調性，是學者專家們一直關心的重點問題。在既有的研究中，劉國光[3]于1961年率先利用波動理論分析了社會經濟發(fā)展的波浪式增長。此后，更多的學者開始在不同的領域嘗試借鑒西方經濟學的研究成果，以時間序列為基礎，研究各產業(yè)及經濟發(fā)展的規(guī)律、成因及周期。如王世軍[4]、田秋生[5]、袁志剛[6]、王宇[7]、石柱鮮[8]等以年度尺度為基礎對中國社會經濟活動中的各種經濟波動現(xiàn)象進行了研究，并結合具體的需要，對不同經濟周期估算方法做了延伸和驗證，取得較好效果。而關于煤炭消費的相關研究，多集中需求預測、價格及成因等方面，主要有艾德春、管衛(wèi)華、崔巍、劉東霖等人[9-16]，對中國煤炭及需求等相關問題做了大量的分析，專門以煤炭消費需求波動規(guī)律為基礎的文獻，并不常見，幾乎成為盲點。但關于煤炭消費需求的深入研究，對于認識整個煤炭產供銷系統(tǒng)，或是對未來的煤炭消費需求進行預測，都是不可或缺的。

煤炭消費需求作為社會經濟活動的重要組成部分，其發(fā)展規(guī)律不可避免的伴隨著周期性波動狀態(tài)。本文借鑒經濟波動理論，以時間序列為基礎，采用長期趨勢回歸分析和BP濾波等方法，對中國煤炭消費需求的波動規(guī)律進行測度和分析，揭示中國煤炭消費需求的波動發(fā)展規(guī)律和主要形成原因，為煤炭產業(yè)鏈的供需系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供參考。

1煤炭消費需求波動規(guī)律的測度方法

自從計量經濟理論被引入我國并應用于社會經濟研究以來，基于時間序列歷史數(shù)據(jù)的波動規(guī)律研究方法和經濟預測方法都得到極大的發(fā)展，不僅測度和預估的方式不斷趨于多樣和完善，在應用的領域和范圍上也越來越廣闊。在波動規(guī)律研究中，最為常見的有隨機波動模型方法、濾波法、小波分析法等[17-19]。

在經濟全球化背景下，隨著我國工業(yè)化進程的日益深化，我國煤炭消費需求及其波動受到越來越多因素的直接或間接影響，而且這些因素往往具有復雜非線性和時變性，使得煤炭消費需求的測度與分析面臨極大的困難[20-21]。從時間序列理論來看，很多社會經濟問題都受到這樣幾個因素的影響[22-23]：趨勢因素、季節(jié)因素、周期因素和不規(guī)則因素。由于研究理論和技術條件的限制，趨勢影響因素只能在整體上做一定的粗放型測度，不規(guī)則因素和季節(jié)因素對煤炭消費需求客觀發(fā)展趨勢的影響又常常被其他因素所掩蓋，周期影響因素也只能通過計量經濟理論做較簡單的模型分析處理，這給當前經濟發(fā)展水平和所處環(huán)境狀態(tài)的準確測度帶來相當?shù)睦щy。考慮上述問題，本文擬采用長期趨勢回歸分析方法，輔助BP濾波法和季節(jié)性調整等方法，對中國煤炭消費需求的波動規(guī)律進行測度和分析。

在煤炭消費需求的波動規(guī)律研究中，長期趨勢回歸分析方法[24-25]可以有效的分析中國煤炭消費需求趨勢性和周期性的長期規(guī)律性變化特征，構建較為有效的時間序列骨架，準確刻畫中國煤炭消費需求的運動軌跡，便于從整體上對煤炭消費需求做全面的了解和趨勢性的分析。另外，基于時間序列的波動規(guī)律一般都由不同頻率的諧波疊加而成，這就需要從頻率域來分析時間序列的結構特征，BP濾波法[26]對于解決這一問題具有較好的效果。而季節(jié)性調整方法[27-28]是把波動規(guī)律中的長期趨勢因子、季節(jié)性影響因子、周期性因子和不規(guī)則影響因子，以乘積的形式來表達煤炭消費需求的整個波動規(guī)律。通過逐步分解并去除乘積的其他因素，最后以季節(jié)性因素為主，對中國煤炭消費需求波動規(guī)律做深一層次的分析說明，探尋中國煤炭消費需求的季節(jié)性影響和波動特征。

2中國煤炭消費需求波動規(guī)律分析

2.1指標確定和數(shù)據(jù)來源

煤炭消費需求是一個復雜的非線性社會系統(tǒng)，不僅受到煤炭生產和供應的影響，還受到社會經濟發(fā)展水平等很多因素的影響[29]。綜合考慮指標分析的科學性、數(shù)據(jù)的可獲取性、完整性及權威性，本文擬選用煤炭消費量來代表煤炭消費需求。另外，由于需要搜集的煤炭消費需求數(shù)據(jù)時間跨度較長，月度尺度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計不完備等諸多因素，本文將對建國以來的年度煤炭消費數(shù)據(jù)進行波動規(guī)律的整體性和長期性分析，對2006年以來的月度煤炭消費數(shù)據(jù)特征進行周期性挖掘和處理。

年度尺度的煤炭消費需求數(shù)據(jù)的獲取，考慮統(tǒng)計口徑、權威性、時效性、可獲取性等因素，主要以統(tǒng)計年鑒為準。其中，煤炭消費量數(shù)據(jù)通過能源消費總量與煤炭消費占能源消費比重的乘積來計算獲取，年度尺度的經濟增長數(shù)據(jù)利用年度GDP和年度GDP增長率的數(shù)據(jù)來代替，1980年-2011年的數(shù)據(jù)來自《中國能源統(tǒng)計年鑒2012》[30]，2012年的數(shù)據(jù)來源于中國人民共和國國家統(tǒng)計局網站（http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/），1953年-1979年的數(shù)據(jù)來源于《新中國六十年統(tǒng)計資料匯編》[31]。

月度尺度的煤炭消費需求數(shù)據(jù)的獲取，考慮統(tǒng)計口徑、數(shù)據(jù)的可獲取性、權威性等因素，利用煤炭生產量來代替，并通過當期的煤炭進出口量和平衡表來輔助調整，這樣一來就能獲取較為真實的煤炭消費量數(shù)據(jù)，且不影響對煤炭消費需求的波動規(guī)律的把握。2006年1月到2013年5月的相關數(shù)據(jù)，均來自于中華人民共和國國家統(tǒng)計局網站（http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/），部分缺失通過線性擬合的直線方程計算，或通過統(tǒng)計年鑒的年度數(shù)據(jù)來加減計算而得。月度尺度的電力行業(yè)、建筑行業(yè)、鋼材行業(yè)等相關數(shù)據(jù)也是通過相同的方法獲取得到。

2.2煤炭消費需求年度波動規(guī)律測度與分析

2.2.1總量變化規(guī)律分析

新中國成立以來，我國的煤炭消費需求發(fā)生了重大變化，特別是從改革開放開始，煤炭消費需求更是持續(xù)攀升。1953年煤炭消費量僅為0.510 2億 t左右，1979年煤炭消費量增加到4.18億 t，2012年煤炭消費量就已經高達2504億 t，平均年增長率高達6.82%。具體的煤炭消費量和年增長率見圖1所示。

圖11953-2012中國煤炭消費量及增長率變化情況

Fig.11953-2012 Chinese coal consumption andgrowth rate changes

從圖1可以看出，1953-2012年，中國煤炭消費量整體呈現(xiàn)上升的趨勢。1957-1960年期間中國煤炭消費量出現(xiàn)嚴重度波動下降的趨勢，下降幅度達到30%左右。改革開放之后，中國煤炭消費量基本保持穩(wěn)定的波動增長趨勢。1996-1998年期間，再次經歷小幅波動，2001年開始中國煤炭消費量急速攀升，到2012年中國煤炭消費量突破25億 t。

2.2.2長期趨勢性分析

要對中國煤炭消費需求規(guī)律進行準確的刻畫和描述，必須嚴格剔除原始數(shù)據(jù)中非平穩(wěn)性的數(shù)據(jù)，去除不確定性因素的影響和可能產生的隨機變量影響。因此，需要對原始數(shù)據(jù)進行預處理，將其變?yōu)楦軠蚀_刻畫煤炭消費規(guī)律的時間序列。

欲求取平穩(wěn)可靠的時間序列，需要以中國煤炭消費需求數(shù)據(jù)為基礎，建立趨勢回歸方程，利用SPSS軟件，以誤差最小為原則，結合趨勢線與實際經濟解釋量的吻合度，擇優(yōu)選擇擬合模型。選擇線性模型、復合曲線模型、生長曲線模型和冪函數(shù)模型，結合中國煤炭消費需求原始數(shù)據(jù)進行擬合，得到的統(tǒng)計分析結果見表1所示。

2.2.3BP法濾波結果分析

運用BP濾波法對我國年度尺度的煤炭消費需求量數(shù)據(jù)進行分析，探尋中國煤炭消費需求的波動規(guī)律，最重要的是確定波動周期的截斷點及上下限。首先，初步估計煤炭消費需求量周期的上下限時間，保證這一區(qū)間內的數(shù)據(jù)能夠順利通過并進行分析，而不再這一區(qū)間的數(shù)據(jù)自動過濾，不進入分析環(huán)節(jié)，保證了分析的可靠性和科學性。其次，還需要明確截斷點K。在既有的研究中，不少人對于BP濾波分析中K的取值有一定的總結，也受到學者們的認同。

2.3煤炭消費季節(jié)變動規(guī)律與分析

2.3.1月度尺度的總體變化規(guī)律分析

中國煤炭消費需求不僅存在著年度尺度上的變化，在月度尺度上也存在著一定的波動變化規(guī)律，而這種月度尺度變化的煤炭消費需求波動，直接影響煤炭生產、運輸及銷售。準確把握月度尺度的煤炭消費需求波動，可以對煤炭供應鏈的及時、有效反應提供基礎，便于各種應急及儲備決策的制定。因此，有必要對中國煤炭消費需求的季節(jié)性波動規(guī)律進行分析。

以月度尺度為基礎的中國煤炭消費需求季節(jié)性變動規(guī)律，由于數(shù)據(jù)時間范圍跨度太長，數(shù)據(jù)信息量特別大，且部分數(shù)據(jù)統(tǒng)計缺失無法獲取，故采用自2006年以來的中國煤炭消費量月度尺度統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計結果見圖4。

2.3.2季節(jié)性調整的波動分析

要對中國煤炭消費需求規(guī)律進行準確的刻畫和描述，必須嚴格剔除原始數(shù)據(jù)中非平穩(wěn)性的數(shù)據(jù)，去除不確定性因素的影響和可能產生的隨機變量影響。因此，需要對以月度尺度為基礎的原始數(shù)據(jù)進行季節(jié)性調整處理，將其變?yōu)楦軠蚀_刻畫煤炭消費規(guī)律的時間序列。

根據(jù)中國煤炭消費需求變化的特征和本文的需要，基于時間序列的季節(jié)性調整技術，可以用四個部分的乘積來表示，即：

式中：yt代表煤炭消費需求量，S代表季節(jié)變動值，C代表周期性變動值，I代表非穩(wěn)定性變動值。季節(jié)調整的目的是消除季節(jié)變動因素S，從而均化季節(jié)性變動特征，進一步分析煤炭消費需求的季節(jié)性變動特點。對公式（1）做變換，兩邊同除以T×C后得到如下式子：3中國煤炭消費需求波動規(guī)律成因分析

煤炭產業(yè)需求系統(tǒng)是一個復雜的社會系統(tǒng)，單從煤炭產業(yè)鏈的供需關系來看，影響中國煤炭消費需求的關系非常多，不僅包括宏觀層面的社會經濟水平、國家能源政策等因素影響以外，還受到中觀層面的產業(yè)結構變化和微觀的企業(yè)生產成本等眾多因素的影響。本文單從影響中國煤炭消費需求波動規(guī)律的角度出發(fā)，分析影響煤炭消費需求波動的主要原因，探尋煤炭消費需求影響的內在規(guī)律。

3.1煤炭消費需求與經濟增長波動規(guī)律相協(xié)調

煤炭消費是工業(yè)發(fā)展的主要驅動力之一，在整個經濟發(fā)展中占據(jù)著重要地位，同時，煤炭產業(yè)的發(fā)展也受到經濟發(fā)展的影響。自新中國成立以來，經濟發(fā)展從1953年的824.2億元增長到2012年的519 322，平均增長速度為11.544 3%；煤炭消費需求量從1953年的0.510 2億 t增加到2012年的25.041 3億 t，平均增長速度為6.82%。從整體上看，煤炭消費需求是跟隨經濟的增長而發(fā)展的。

從1949年到2013年的60年發(fā)展歷程，經濟增長與煤炭消費需求都經歷了多個周期性的波動式發(fā)展，二者是否存在必然的聯(lián)系？由于1949-1979的經濟發(fā)展數(shù)據(jù)受到多重因素的影響，考慮數(shù)據(jù)分析的科學性和權威性，根據(jù)統(tǒng)計年鑒搜集改革開放以后，1980-2012經濟增長和煤炭消費需求的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用關聯(lián)對比的方式，繪制成圖6。

從圖6可以看出，GDP增長曲線與煤炭消費量增長曲線波動規(guī)律基本一致，經歷相同的波峰和波谷，具有較強

的一致性。另外，利用關聯(lián)度計算方法對二者進行計算，得出二者的關聯(lián)度系數(shù)為0.821 4，說明自改革開放以來，中國的煤炭消費需求與經濟增長呈現(xiàn)強相關性，二者的趨勢變化受到相互較強的影響。從1980-2004年期間，二者的波動規(guī)律幾乎完全一致；2005-2010年期間，煤炭消費量增長率發(fā)生較大變化，但之后調整至與GDP增長相鄰位置，之后再次保持一致。說明，煤炭消費量的增長變化圍繞GDP的增長變化適時變動，煤炭消費量需求受到經濟增長的影響，且關系緊密。

3.2煤炭消費需求波動與宏觀政策關系緊密

中國是能源生產和消費大國，煤炭作為現(xiàn)階段我國最主要的能源消費方式，直接影響著國民經濟的發(fā)展。中國自改革開放以來，經濟發(fā)展持續(xù)增長，特別是加入WTO以后，經濟增速更是節(jié)節(jié)攀高，但是相應的基礎設施建設還相對比較落后。因此，制定與這種粗放型經濟發(fā)展方式相適應的宏觀經濟政策，勢在必行。這對煤炭消費需求的長期波動規(guī)律，也勢必產生直接的影響。2001-2007年，中國在宏觀政策的鼓勵下，煤炭消費需求逐漸攀升，大大促進了國民經濟大發(fā)展；2008-2010年間，由于全球金融危機，政府調整了相應的國民經濟發(fā)展策略，提出穩(wěn)定增長和適度寬松的政策，控制由于經濟增長過快產生的基礎設施問題，煤炭消費需求增速也隨之放緩。根據(jù)國家發(fā)改委先后下發(fā)的《十一五規(guī)劃煤炭產業(yè)》、《十二五規(guī)劃煤炭產業(yè)》文件精神，不難看出，宏觀政策在煤炭產業(yè)的發(fā)展方式、增長速度和變化規(guī)律等方面起著決定性的作用，間接地影響到了煤炭消費需求量的年度或長期波動變化規(guī)律。

3.3煤炭消費需求受電力等主要耗煤行業(yè)季節(jié)性生產變化規(guī)律影響明顯

煤炭消費需求受經濟增長波動規(guī)律的影響，主要體現(xiàn)在以年度尺度為基礎的時間序列上，而以月度尺度為基礎的煤炭消費需求波動規(guī)律則主要受到電力等高耗能行業(yè)季節(jié)性生產變化的影響。電力、冶金、建材和化工等幾大耗能產業(yè)占煤炭總消費量的80%以上，其中以電力行業(yè)耗能最大，占總耗能的40%-60%。而市場對電力、建材等行業(yè)產品的需求都在一定程度上受到季節(jié)性的影響，致使行業(yè)生產和生產所需要的煤炭消費量也產生了季節(jié)性的波動需求。為了更清晰的認識煤炭消費需求受電力等主要耗煤行業(yè)季節(jié)性波動影響，根據(jù)統(tǒng)計年鑒獲取相關數(shù)據(jù)，繪制煤炭消費需求與主要耗煤行業(yè)的波動趨勢圖（圖7）。

根據(jù)圖7所示，從時間上可以看出，2011年與2012年的各曲線走勢規(guī)律基本一致；從行業(yè)曲線上可以看出，在各月的生產量變化中，電力、鋼材、水泥等高耗煤行業(yè)的產量與煤炭消費量變化的波動規(guī)律基本一致，呈現(xiàn)較高相關性。說明，在月度尺度的煤炭消費需求波動變化規(guī)律中，煤炭消費量主要受到電力等高煤耗行業(yè)的影響。

3.4煤炭消費需求波動受其他相關水平變化的影響

能源消費作為推動經濟發(fā)展的重要驅動力，在各國經濟活動中占據(jù)著重要地位。煤炭作為主要的能源消耗方式，煤炭消費需求周期性波動規(guī)律的變化不僅受到政策、經濟和主要耗能行業(yè)的影響，還受到國際能源價格波動、消費水平、外貿出口等很多因素的影響。現(xiàn)階段，新能源的開發(fā)利用雖然取得了一定的成果，但是以煤炭和石油為主的能源消費方式并沒有得到改變。我國是資源大國，但并不是資源強國，人均占有能源數(shù)量極少，每年需要靠大量的能源進口來保障國民經濟的正常運行和增長。因此，國際能源價格的波動就會直接間接的對國內煤炭消費需求的季節(jié)性波動規(guī)律產生影響。另外，消費水平在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展程度和經濟發(fā)展狀況，反映中國外貿水平的進出口貿易等很多因素，都會在一定程度上對煤炭消費需求的年度和月度尺度的波動規(guī)律產生影響。

4結論

煤炭是中國最主要的能源，在現(xiàn)有的國民經濟發(fā)展所需能源消耗中，占據(jù)著極為重要的地位。本文利用趨勢回歸法分析了中國煤炭消費需求的長期趨勢，并借助于BP濾波法、季節(jié)性調整等方法，對我國煤炭消費需求的波動規(guī)律進行了更進一步的分析。

通過分析發(fā)現(xiàn)：①自新中國成立以來，中國煤炭消費需求經歷了多次周期性波動變化，特別是自改革開放以來，中國煤炭消費需求先后經歷了大小不同的5次完整的波峰波谷，由不同的長期波動和短期波動共同形成，平均長期波動周期在4-6年之間，短期波動在3-5月之間；②同時，通過對中國煤炭消費需求的成因進行分析，發(fā)現(xiàn)經濟增長和宏觀政策對煤炭消費需求的長期波動規(guī)律存在重要的影響；③電力等主要耗煤行業(yè)及國際能源價格、進出口貿易等因素對中國煤炭消費需求的短期波動規(guī)律有著直接的影響；④對我國煤炭消費需求波動規(guī)律及成因的研究，為預測未來時間的煤炭需求變化趨勢、把握關鍵影響因素和構建穩(wěn)定的煤炭產業(yè)鏈供銷系統(tǒng)，提供了參考思路和方法；⑤通過本文的研究和方法的成功應用，可以將本文的研究方法與手段，延伸到類似的社會經濟活動研究中。

本文的研究僅限于對中國煤炭消費需求的波動規(guī)律及成因進行分析，沒有進一步對煤炭消費需求的長短期消費需求進行預測，或者根據(jù)波動規(guī)律提出切實可行的煤炭產業(yè)發(fā)展建議；另外，本文所做的研究是基于產業(yè)層面的煤炭經濟研究，對于直接影響市場供應關系的企業(yè)層面煤炭供需關系尚未涉及，類似的研究可為煤炭企業(yè)的生產、供應和銷售提供直接的參考依據(jù)和供應安全決策。

（編輯：徐天祥）

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