青島市能源消費與城市化關(guān)系研究

王小兵+邱立新

［摘要］隨著我國經(jīng)濟和城市化的快速發(fā)展，平衡能源消費與城市化發(fā)展的關(guān)系越來越為各界所關(guān)注。運用協(xié)整理論、誤差修正模型、Granger 因果檢驗等動態(tài)計量方法，利用青島市1996—2010年數(shù)據(jù)進行實證分析，結(jié)果表明，青島市能源消費與城市化水平之間存在協(xié)整關(guān)系與Granger因果關(guān)系。青島市在新一輪城鎮(zhèn)化發(fā)展中，需要正確處理能源消費與城市化的關(guān)系，以利于能源節(jié)約和合理利用，促進城市的持續(xù)、健康發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］能源消費；城市化；協(xié)整分析；誤差修正模型；Granger因果檢驗

［中圖分類號］F293.1［文獻標識碼］A［文章編號］1671-8372（2014）02-0014-04

On the relationship between energy consumption and urbanization in Qingdao city

—an empirical analysis based on co-integration theory

WANG Xiao-bing, QIU Li-xin

（College of Economics and Management, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266061, China）

Abstract：With the rapid development of economy and urbanization, it is an increasing concern in China to coordinate and balance the relationship between energy consumption and urbanization. We use dynamic econometric methods such as co-integration theory, error correction model and Granger causality test to make an empirical analysis based on the data from 1996 to 2010 of Qingdao. The results show that there are co-integration relationship and Granger causality relationship between energy consumption and urbanization in Qingdao city. Therefore, in the new round of the development of urbanization, correctly handling the relationship between energy consumption and urbanization is conducive to energy conservation and rational utilization, and it will also promote the sustainable and healthy development of Qingdao.

Key words：energy consumption；urbanization；co-integration analysis；error correction model；Granger causality test

隨著我國經(jīng)濟社會改革的不斷深化，新型城鎮(zhèn)化將會成為中國經(jīng)濟增長的新引擎。近來，山東省率先放開城市戶籍，青島等城市已在現(xiàn)行落戶政策的基礎(chǔ)上，積極創(chuàng)造條件，優(yōu)先將高技能農(nóng)民工和城市急需的優(yōu)秀農(nóng)民工轉(zhuǎn)為當?shù)厥忻瘢?］。這一新政策將穩(wěn)步推進農(nóng)民工市民化，提高人口城鎮(zhèn)化水平，促進農(nóng)民工在工作、生活、文化等方面融入城市，并為城市經(jīng)濟發(fā)展注入新的活力。在快速城市化進程中，由于城市承載能力是有限的，城市能源需求緊張的局面日趨嚴峻，再加上一些城市“重經(jīng)濟、輕環(huán)境”的功利短視行為，多種因素相互疊加引發(fā)了一系列“城市病”。因此，在新一輪城鎮(zhèn)化發(fā)展中，平衡城市化發(fā)展與能源消費的關(guān)系越來越為各界所關(guān)注。

近年基于協(xié)整分析的相關(guān)文獻，有從全國范圍進行研究的，如潘雄鋒、劉鳳朝［2］研究了中國技術(shù)市場發(fā)展與經(jīng)濟增長關(guān)系，金玉國、張偉［3］則對中國行政管理成本變動進行了實證分析，劉耀彬［4］分析了我國城市化水平與能源消費間的協(xié)整關(guān)系并得出二者存在單向Granger因果關(guān)系，張琳、何煉成、王凱［5］對能源消費與經(jīng)濟增長的動態(tài)關(guān)系進行了實證研究，梁朝暉［6］分析了城市化不同階段的能源消費的影響因素，李永樂、吳群［7］研究的重點是我國經(jīng)濟增長與耕地資源數(shù)量變化的階段性特征。也有從區(qū)域發(fā)展的角度進行研究的，如趙霄偉、高志剛［8］對新疆經(jīng)濟增長與能源消費的關(guān)系進行了實證分析；黃松憲［9］的研究表明陜西省城市化與能源消費量之間存在著協(xié)整關(guān)系，但這種長期均衡的短期調(diào)整幅度不大；許冬蘭、李琰［10］的研究表明，山東省城市化和能源消耗量之間存在著單向的Granger因果聯(lián)系，且二者存在協(xié)整關(guān)系；楊肅昌、韓君［11］認為甘肅省城市化水平與能源消費之間存在長期穩(wěn)定同步上升的關(guān)系，而且這種關(guān)系在短期內(nèi)能夠得到顯著的修正。

本文以青島市為例，研究城市化快速發(fā)展進程中的能源消費與城市化發(fā)展的相互關(guān)系，旨在為青島市在新一輪城鎮(zhèn)化發(fā)展中制定科學(xué)的能源發(fā)展戰(zhàn)略提供參考，以實現(xiàn)青島市城市化發(fā)展與能源消費增長的協(xié)調(diào)，加快青島市經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型與升級，促進青島市低碳城市、智慧城市的培育和發(fā)展。

一、研究方法

協(xié)整分析方法是指在時間序列向量自回歸分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的空間結(jié)構(gòu)與時間動態(tài)相結(jié)合的建模方法與理論分析方法［12］。本研究將運用Engle和Granger1987年提出的協(xié)整理論與方法，研究青島市能源消費與城市化之間的相互關(guān)系。具體為：（1）進行單位根檢驗。即檢驗單個的變量序列是否平穩(wěn)，若平穩(wěn)，可在此基礎(chǔ)上建立回歸模型；若非平穩(wěn)，則需進行差分，直到進行到第i次差分時序列平穩(wěn)為止，即可認為序列服從i階單整，服從同階單整，并構(gòu)造回歸模型。（2）對回歸模型進行EG兩步法協(xié)整檢驗，以判斷模型中的變量之間是否存在協(xié)整關(guān)系，即長期均衡關(guān)系。若變量之間有協(xié)整關(guān)系，則構(gòu)造誤差修正模型（ECM）以考察具有協(xié)整關(guān)系的變量的短期行為。（3）進行Granger因果檢驗，即檢驗變量之間是否存在因果關(guān)系。

具體到本研究，需要分析青島市能源消費與城市化之間的關(guān)系，為此，可先建立反映二者長期均衡關(guān)系的計量模型：

（1）

為反映變量之間短期變動關(guān)系，建立誤差修正模型（ECM）。由（1）式可得出分布滯后模型：

經(jīng)變換，得到：

整理上式，得到：

（2）

式（2）中，令，， ，于是，式（2）可整理為：

（3）

在（1）—（3）式中，LnEC和LnURB分別表示青島市能源消費量（EC）和城市化水平（URB）的自然對數(shù)，其他未被囊括的變量與不可觀測的因素均納入殘差項中，表示誤差修正項。

二、實證分析

青島市地處山東半島南端，是我國沿海開放城市之一，是我國國家歷史文化名城和風(fēng)景旅游勝地，同時也是山東省最大的工業(yè)城市。改革開放以來，伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，青島城市化水平得到較大提高。至2012年，青島市國內(nèi)生產(chǎn)總值達到7302.11億元，實現(xiàn)財政總收入2449.69億元，完成藍色經(jīng)濟增加值1210.54億元。據(jù)統(tǒng)計，青島市在1996—2010年的15年間城鎮(zhèn)化率從36.9%上升到66%，年均增長率為4.2%，處于國際公認的城鎮(zhèn)化快速發(fā)展期。在能源消費方面，青島市在2012年全市規(guī)模以上工業(yè)綜合能源消費量為1689萬噸標準煤，比上年增長2.2%。但原煤消費量下降3.5%，原油消費量增長9.4%，天然氣消費量增長71.7%，全社會用電量為3.18×106萬千瓦時，增長1.6%；在清潔能源方面，其風(fēng)力發(fā)電裝機容量累計為40萬千瓦，增長2.1倍，風(fēng)力發(fā)電為4.5×104萬千瓦時，增長4.8倍。總體呈現(xiàn)能源消費總量逐步增大、單位GDP能耗持續(xù)降低的態(tài)勢。

（一）變量選擇與數(shù)據(jù)說明

本文主要采用能源消費量（EC）和城市化水平（URB）兩個變量指標。

1．城市化水平（URB）。青島市2004年以前以非農(nóng)人口占總?cè)丝诘谋戎貋矸从吵鞘谢剩?005年開始改為城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘谋戎貋矸从吵鞘谢省？紤]到數(shù)據(jù)的可獲得性，以及能統(tǒng)一統(tǒng)計口徑，本文選擇非農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘谋戎貋頊y度城市化水平，單位為％。1996—2010年的URB中涉及“非農(nóng)人口數(shù)”和“總?cè)丝跀?shù)”的數(shù)據(jù)來源于《青島統(tǒng)計年鑒》（1997—2011）。

2．能源消費量（EC）。能源一般分為兩類：一次能源和二次能源。一次能源指的是天然能源，包括煤炭、石油、天然氣等化石燃料，也包括水能、風(fēng)能、太陽能、核能等清潔能源。二次能源指轉(zhuǎn)化過形式的能源，如用煤發(fā)電所產(chǎn)生的電能。受限于數(shù)據(jù)的可獲得性，本文以青島市電力消費量替代城市能源消費量，單位為萬千瓦時。電力消費量的數(shù)據(jù)來自于《中國城市統(tǒng)計年鑒》（1997—2011），其中2003年電力消費量缺失，以2002年與2004年的數(shù)據(jù)簡單平均值替代。為此進行如下處理：

（4）

式（4）中，EC2002、EC2003、EC2004分別代表2002年、2003年、2004年青島市的電力消費量。

由于對原序列EC與URB取自然對數(shù)變換并不改變原有的協(xié)整關(guān)系，且能夠消除時間序列中可能存在的異方差，因此對原序列分別取自然對數(shù)，分別為 和，其時間趨勢如圖1所示，存在類似的線性增長趨勢，其相關(guān)系數(shù)達0.9795，表明二者之間存在強正相關(guān)性。

圖1青島市能源消費與城市化的時間序列（1996—2010 年）

（二）單整檢驗

首先，采用ADF單位根檢驗法對水平序列和進行平穩(wěn)性檢驗（見表1）。比較T統(tǒng)計值與各臨界值，發(fā)現(xiàn)和水平序列的ADF值在10%顯著性水平，都大于臨界值，表明各序列均非平穩(wěn)；然后，進行一階差分，發(fā)現(xiàn)一階差分變量和的ADF值在5%顯著性水平，都小于臨界值，說明序列表現(xiàn)平穩(wěn)，即。結(jié)果表明，青島市能源消費和城市化有可能存在同階單整，接下來需要進行協(xié)整關(guān)系檢驗。

表1變量的單位根檢驗結(jié)果

變量 ADF檢驗 ADF檢驗各顯著水平臨界 結(jié)論

T統(tǒng)計值 檢驗類型

(C，T，K) 伴隨概率 1%

顯著水平 5%

顯著水平 10%

顯著水平

lnEC -0.417114 (C，T，0) 0.8790 -4.057910 -3.119910 -2.701103 不平穩(wěn)

dlnEC -3.305102 (C，T，0) 0.0385 -4.121990 -3.144920 -2.713751 平穩(wěn)(**)

lnURB -0.295140 (C，T，0) 0.9012 -4.057910 -3.119910 -2.701103 不平穩(wěn)

dlnURB -3.152342 (C，T，0) ?0.0494 -4.121990 -3.144920 -2.713751 平穩(wěn)(**)

注：（1）檢驗類型（C，T，K）中的C、T、K分別表示模型中的常數(shù)項、時間趨勢項和滯后階數(shù)；

（2）*表示10%顯著性水平，**表示5%顯著性水平。

（三）基于EG兩步法的協(xié)整檢驗

在青島市的能源消費與城市化水平之間構(gòu)建回歸方程式（5），并采用EG兩步法，運用Eviews6.0軟件，對青島市能源消費與城市化水平之間是否存在協(xié)整關(guān)系進行檢驗。

（5）

對式（5）的殘差序列e進行單位根檢驗（見表2）。檢驗結(jié)果表明，e為平穩(wěn)序列，即 ，表明和之間存在協(xié)整關(guān)系。

表2協(xié)整方程殘差的單位根檢驗結(jié)果

變量 ADF檢驗 ADF檢驗各顯著水平臨界 結(jié)論

T統(tǒng)計值 檢驗類型(C，T，K) 伴隨

概率 1%

顯著水平 5%

顯著水平 10%

顯著水平

e -2.598528 (0，0，0) ?0.0139 -2.754993 -1.970978 -1.603693 平穩(wěn)(**)

注：（1）檢驗類型（C，T，K）中的C、T、K分別表示模型中的常數(shù)項、時間趨勢項和滯后階數(shù)；

（2）*表示10%顯著性水平，**表示5%顯著性水平。

以上的協(xié)整分析表明，青島市能源消費與城市化水平存在長期穩(wěn)定的均衡關(guān)系，且隨著城市化水平的提高，同期的能源消費會呈現(xiàn)更大幅度的增長，即每當城市化水平提高1%，青島市能源消費將相應(yīng)增加2%。

（四）誤差修正模型

如前文所述，序列和之間存在協(xié)整關(guān)系，為彌補長期靜態(tài)模型的不足，需建立反映短期偏離長期均衡的誤差修正模型（ECM）：

（6）

由式（6）可知，的短期波動對有正向影響，具體表現(xiàn)為：在短期內(nèi)每提高1個百分點，將會增長近0.6個百分點；而且，當短期波動偏離長期均衡時，誤差修正項將分別以近0.04的調(diào)節(jié)力度作反向調(diào)整，使得非均衡狀態(tài)恢復(fù)到均衡狀態(tài)。

（五）Granger因果檢驗

前文分析表明，青島市能源消費與城鎮(zhèn)化水平存在長期的協(xié)整關(guān)系，但二者是否存在更緊密的因果關(guān)系，需要進行Granger因果關(guān)系檢驗，結(jié)果見表3。

表3能源消費與城市化水平的Granger因果關(guān)系檢驗

原假設(shè) 滯后階 F統(tǒng)計值 P值 結(jié)論

lnURB不是lnEC的Granger原因 1 1.82415 0.2066 接受

lnEC不是lnURB的Granger原因 1 6.99838 0.0245 拒絕

表3顯示，青島市能源消費與城市化水平之間僅存在單向因果關(guān)系，表明青島市能源消費是引起城市化變化的Granger原因，存在著從能源消費到城市化的單向的因果聯(lián)系，說明能源消費是推動青島城市化的重要原因。

三、主要結(jié)論與啟示

（一）主要結(jié)論

1．青島市城市化與能源消費二者之間存在同向的作用力，且作用強度較強。表現(xiàn)為：從長期看，青島市能源消費會隨著城市化水平的提高而增加，且同期的能源消費比城市化水平呈現(xiàn)更大的增長幅度；從短期來看，當短期波動偏離長期均衡時，誤差修正項將會以較微弱的調(diào)節(jié)力度對二者作反向調(diào)整，使之恢復(fù)到均衡狀態(tài)。

2．青島市城市化和能源消耗量之間存在著單向的Granger因果關(guān)系。青島市能源消費量增長使城市化水平提高，從而導(dǎo)致Granger因果關(guān)系，存在因能源消費而引起Granger原因的內(nèi)在發(fā)展取向，因為能源消費的增長能導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和勞動生產(chǎn)率提高，從而推動城市經(jīng)濟更高程度的集聚和城市人口的更大規(guī)模的擴張，引導(dǎo)著城市化發(fā)展進程。因此，在城市發(fā)展道路的取向上，青島市實施的是“先工業(yè)化、后城市化”的發(fā)展模式。

（二）啟示

青島市應(yīng)抓住新一輪城鎮(zhèn)化發(fā)展的契機，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，加速產(chǎn)業(yè)集群的建設(shè)和發(fā)展，吸引更多農(nóng)村勞動力，推動農(nóng)民向城鎮(zhèn)集中，從而推進城鎮(zhèn)化發(fā)展進程。應(yīng)大力完善相應(yīng)的社會保障制度和技能培訓(xùn)優(yōu)惠政策，加大青島市域內(nèi)中小城鎮(zhèn)發(fā)展力度，為城市化提供發(fā)展動力。應(yīng)科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)一協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)布局，科學(xué)地選擇和培育青島市域內(nèi)各中小城鎮(zhèn)的特色產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，積極探索適合各中小城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展模式。應(yīng)加大城鎮(zhèn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與投入力度，為城市化的可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

［參考文獻］

［1］魏圣曜．山東放開除濟青外城市戶籍［EB/OL］．［2013-09-1］.http://www.sd.xinhuanet.com/news/2013-09/11/c_117329524.htm.

［2］潘雄鋒，劉鳳朝．中國技術(shù)市場發(fā)展與經(jīng)濟增長的協(xié)整分析［J］．科學(xué)學(xué)研究，2005（5）：645-649．

［3］金玉國，張偉．基于協(xié)整方法和VAR 模型的中國行政管理成本變動分析［J］．統(tǒng)計研究，2006（8）：57-61．

［4］劉耀彬．中國城市化與能源消費關(guān)系的動態(tài)計量分析［J］．財經(jīng)研究，2007（11）：72-81．

［5］張琳，何煉成，王凱．能源消費與中國經(jīng)濟增長的動態(tài)關(guān)系研究［J］．開發(fā)研究，2009（35）：86-90．

［6］梁朝暉．城市化不同階段能源消費的影響因素研究［J］．上海財經(jīng)大學(xué)學(xué)報，2010（5）：89-96．

［7］李永樂，吳群．中國經(jīng)濟增長與耕地資源數(shù)量變化階段性特征研究—協(xié)整分析及Granger因果檢驗［J］．長江流域資源與環(huán)境，2011（1）：33-39．

［8］趙霄偉，高志剛．新疆經(jīng)濟增長與能源消費的實證分析—基于協(xié)整分析和狀態(tài)空間模型的估計［J］．地域研究與開發(fā)，2011（1）：34-37．

［9］黃獻松．城市化與能源消費關(guān)系的動態(tài)計量分析—以陜西省電力消費為例［J］．城市經(jīng)濟，2009（3）：92-98．

［10］許冬蘭，李琰．山東省城市化和能源消耗的關(guān)系研究［J］．中國人口·資源與環(huán)境，2010（11）：19-24．

［11］ 楊肅昌，韓君．城市化與能源消費:動態(tài)關(guān)系計量與貢獻度測算—基于甘肅省數(shù)據(jù)的實證分析［J］．西北人口， 2012（4）：120-125．

［12］ 高鐵梅．計量經(jīng)濟分析方法與建模：Eviews應(yīng)用及實例［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2006．

［責(zé)任編輯祁麗華］

（二）啟示

青島市應(yīng)抓住新一輪城鎮(zhèn)化發(fā)展的契機，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，加速產(chǎn)業(yè)集群的建設(shè)和發(fā)展，吸引更多農(nóng)村勞動力，推動農(nóng)民向城鎮(zhèn)集中，從而推進城鎮(zhèn)化發(fā)展進程。應(yīng)大力完善相應(yīng)的社會保障制度和技能培訓(xùn)優(yōu)惠政策，加大青島市域內(nèi)中小城鎮(zhèn)發(fā)展力度，為城市化提供發(fā)展動力。應(yīng)科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)一協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)布局，科學(xué)地選擇和培育青島市域內(nèi)各中小城鎮(zhèn)的特色產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，積極探索適合各中小城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展模式。應(yīng)加大城鎮(zhèn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與投入力度，為城市化的可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

［參考文獻］

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［3］金玉國，張偉．基于協(xié)整方法和VAR 模型的中國行政管理成本變動分析［J］．統(tǒng)計研究，2006（8）：57-61．

［4］劉耀彬．中國城市化與能源消費關(guān)系的動態(tài)計量分析［J］．財經(jīng)研究，2007（11）：72-81．

［5］張琳，何煉成，王凱．能源消費與中國經(jīng)濟增長的動態(tài)關(guān)系研究［J］．開發(fā)研究，2009（35）：86-90．

［6］梁朝暉．城市化不同階段能源消費的影響因素研究［J］．上海財經(jīng)大學(xué)學(xué)報，2010（5）：89-96．

［7］李永樂，吳群．中國經(jīng)濟增長與耕地資源數(shù)量變化階段性特征研究—協(xié)整分析及Granger因果檢驗［J］．長江流域資源與環(huán)境，2011（1）：33-39．

［8］趙霄偉，高志剛．新疆經(jīng)濟增長與能源消費的實證分析—基于協(xié)整分析和狀態(tài)空間模型的估計［J］．地域研究與開發(fā)，2011（1）：34-37．

［9］黃獻松．城市化與能源消費關(guān)系的動態(tài)計量分析—以陜西省電力消費為例［J］．城市經(jīng)濟，2009（3）：92-98．

［10］許冬蘭，李琰．山東省城市化和能源消耗的關(guān)系研究［J］．中國人口·資源與環(huán)境，2010（11）：19-24．

［11］ 楊肅昌，韓君．城市化與能源消費:動態(tài)關(guān)系計量與貢獻度測算—基于甘肅省數(shù)據(jù)的實證分析［J］．西北人口， 2012（4）：120-125．

［12］ 高鐵梅．計量經(jīng)濟分析方法與建模：Eviews應(yīng)用及實例［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2006．

［責(zé)任編輯祁麗華］

（二）啟示

青島市應(yīng)抓住新一輪城鎮(zhèn)化發(fā)展的契機，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，加速產(chǎn)業(yè)集群的建設(shè)和發(fā)展，吸引更多農(nóng)村勞動力，推動農(nóng)民向城鎮(zhèn)集中，從而推進城鎮(zhèn)化發(fā)展進程。應(yīng)大力完善相應(yīng)的社會保障制度和技能培訓(xùn)優(yōu)惠政策，加大青島市域內(nèi)中小城鎮(zhèn)發(fā)展力度，為城市化提供發(fā)展動力。應(yīng)科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)一協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)布局，科學(xué)地選擇和培育青島市域內(nèi)各中小城鎮(zhèn)的特色產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，積極探索適合各中小城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展模式。應(yīng)加大城鎮(zhèn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與投入力度，為城市化的可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

［參考文獻］

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［責(zé)任編輯祁麗華］