我國經濟增長與能源消費的內在關系研究

張啟鑾　曾偉強　劉伶

摘 要將能源消費總量納入到柯布道格拉斯生產函數中，運用中國1990～2011年的時間序列數據，通過Granger因果檢驗，研究我國能源消費與經濟增長之間的Granger因果關系。研究發現：不論在短期還是長期中，GDP與固定資本存量，GDP與能源消費總量都互為雙向格蘭杰因果關系；而固定資本存量與能源消費則不同，在短期時，不存在格蘭杰因果關系，但在長期均衡中，它們之間也存在雙向格蘭杰因果關系。為進一步明確在能源消費中，哪個產業的能源消費對我國經濟增長的貢獻率最大，構建了灰色關聯度模型，研究發現第三產業對我國經濟增長的貢獻率最大。最后根據研究結論，提出優化產業結構、大力發展低能耗、高產出的第三產業，充分發揮資源配置效率，建立資源節約型的經濟發展模式的建議。

關鍵詞能源消費；GDP增長；格蘭杰因果檢驗；灰色關聯度模型

中圖分類號F124.1 文獻標識碼A 文章編號1673-0461（2014）01-0030-05

一、引 言

近年來，隨著我國經濟的高速增長，能源消耗已經成為制約經濟發展的重要因素。據統計數據顯示，我國人口占世界的20%，而已探明的天然氣儲量只占世界的1.2%，原油儲量占2.2%，煤炭儲量占11%，人均石油可開采儲量僅為世界平均值的8%，人均煤炭資源占世界平均值的42.5%，人均能源資源占有量不到世界平均水平的一半。更為重要的是，我國不僅人均能源占有量低，且能源使用效率較發達國家也較低。以美國為例，每千瓦時電可產生GDP8美元，而我國連8人民幣都不到，我國噸鋼能耗也是美國的2倍。當前我國用電平均增速超過15%，而相應的GDP增長率約為9%。國民經濟增長對電力的消耗是超常的，因此，確定能源消費與經濟增長之間的關系，發展低能耗，高產出的產業，充分利用能源，降低能源消耗對我國經濟的可持續發展至關重要。

自20世紀70年代爆發“石油危機”后，能源與經濟增長的研究便成為熱點。當時人們探討最多的是關于稀缺資源的最優配置問題以及從長期看其對經濟增長的制約問題。Kraft（1978）運用美國1947年至1974年的數據，分析了能源消費與經濟增長的因果關系[1]。Yu和choi（1985）采用標準Granger因果關系檢驗方法通過實證證明了韓國存在其GDP到能源消費的單向Granger因果關系[2]。然而，Akarca和Long（1980）、Yu和Hwang（1984）等學者分別采用不同時間段的數據以及不同的研究方法，對不同對象的能源消費與經濟增長進行Granger因果關系檢驗，結果卻表明能源消費和GDP之間并不存在因果關系[3-4]。Masihet（1997）運用多變量協整分析與VAR修正模型，對中國臺灣、韓國等地的經濟增長與能源消費進行了因果關系研究。從此基于協整分析的因果關系檢驗方法在能源消費與經濟增長關系的研究中得以廣泛應用[5]。

進入21世紀后，國內學者也將因果檢驗法用于能源消費與經濟增長的關系研究之中。林伯強（2003）應用協整分析和誤差修正模型技術研究了中國電力消費與經濟增長之間的關系，實證結果表明GDP、資本、人力資本以及電力消費之間存在著長期均衡關系[6]。馬超群等（2004）的研究結果表明，GDP與總消費、GDP與煤炭消費之間具有協整關系，GDP與天然氣消費、GDP與石油消費、GDP與水電力消費之間不具有協整關系[7]。趙麗霞、魏巍賢（1998）在C-D 生產函數中加入了能源這個變量，并構建了向量自回歸模型，實證結果表明：能源是我國經濟發展中不可完全替代的限制性要素[8]。齊紹洲，羅威（2007）研究我國東西部經濟增長與能源消費強度差異，研究發現我國東西部人均GDP差異存在收斂，并隨著人均GDP差異的收斂，東西部的能源消費強度差異也是收斂的[9]。李韌（2010）將綜合能耗納入C-D生產函數，運用我國1978～2007年的時間序列數據，通過實證證明了綜合能源消費與產出的長期均衡關系和雙向Granger因果關系[10]。

灰色系統理論（Grey Theory）始于20世紀80年代，由我國鄧聚龍教授首先提出。主要用于解決一些包含未知因素的特殊領域的問題。經過多年的發展，目前灰色系統理論已經用于各領域的分析與研究。劉躍（2006）運用灰色系統理論對人力資源進行了評估，同年，梁川（2006）也運用灰色系統理論對甘肅省農林經濟發展進行了研究分析[11-12]。灰色關聯度分析是一種動態分析一個系統內各因素間關聯度的方法，它可以根據一個不確定系統的“貧信息”、“小樣本”，進而充分利用部分“部分已知信息”了解和分析系統[13]。由于研究宏觀經濟的數據樣本相對來說數據量較少，因此采用灰色關聯度來研究能源消費與經濟增長的內在關系比較合適，能夠彌補數據樣本小的局限性以及系統內各因素間的不確定性關系的局限性。

綜上可知：國外對能源消費對經濟增長的研究起步較早，且對計量經濟學理論的應用相對比較廣泛，值得借鑒。而國內學者雖然也采用了多種研究方法對我國能源消費與經濟增長進行了大量的關系研究，但從總體看還存在以下問題有待商榷：①學者們的研究結論不一致，可能是由于研究數據和對象的不同造成的，但也有可能是因為研究時未對數據進行單位根檢驗及協整分析，而導致數據對結果造成的不良影響。②先前學者的研究也有運用C-D生產函數研究了能源消費與經濟增長的關系，但是他們所選用的數據一般都是從1978年為起點，雖然時間跨度較長，但是由于我國經濟的迅速崛起主要集中于最近20年，所以選取以1978年至今的數據得到的研究結論可能相對來說不夠穩健，且對當今社會的借鑒意義值得商榷，因此本文打算選用1990年到2011年的數據。③先前學者關于能源消費與經濟增長的研究主要是集中于能源總量消費與經濟增長的關系研究，在得出兩者關系后，并未進一步深入探討兩者的內在關系。有的學者得出能源消費與經濟增長是雙向Granger因果關系，即隨著能源消費總量的增加，經濟產出總量也增加，而反過來隨著經濟的增長，能源消費總量也不斷增多。由于能源是稀有資源，它的總量是有限的，而經濟的發展卻是無止盡的，因此，為了經濟穩定可持續發展，在不改變能源消費結構（發展可再生的新能源）情況下，我們應該盡可能的提高能源的使用效率。本文將能源消費分為三大產業，從而進一步探索低能耗高產出的產業，擬通過構建灰色關聯度模型對能源消費進一步細分，并通過分析得出低能耗高產出的產業。

本文余下內容在結構上安排如下：第二部分為能源消費與經濟增長的格蘭杰因果檢驗；第三部分為能源消費與經濟增長的灰色關聯度分析；最后是結論，并提出政策建議。

二、能源消費與經濟增長的格蘭杰因果檢驗

1. 我國經濟增長的影響因素分析與模型的構建

4. 變量的協整分析

根據單位根檢驗結果可知，變量lny，lnk，lnz是同階平穩的，下面進行協整檢驗，以判斷三者之間是否存在協整關系，進一步排除“偽回歸”的可能性。

協整檢驗結果表明：在0.05顯著性水平下存在一個協整方程，且無論是協整檢驗的跡檢驗還是協整檢驗的最大特征值檢驗，都表明存在一個協整方程。這也就說明lny，lnk，lnz之間存在著長期均衡關系，且根據上述分析可知這種關系具有線性趨勢。

5. 格蘭杰因果關系檢驗

由上文得出lny，lnk，lnz之間存在長期均衡關系，則變量之間也一定存在著格蘭杰因果關系。本文采用基于誤差修正模型的格蘭杰因果檢驗，主要從短期和長期兩方面來檢驗它們之間的關系，可將其分為三步：

第一，應用Eviews軟件建立lny，lnk，lnz的VECM模型，選擇包含截距項和有線性趨勢的確定性趨勢，檢驗的滯后階數選為2.

第二，進行短期格蘭杰因果檢驗。基于VECM的短期格蘭杰因果關系檢驗，采用Wald ？字2檢驗。

基于VECM的短期格蘭杰因果關系檢驗可得出，D（lnk）和 D（lnz）同時都是D（lny）的單向格蘭杰原因，而D（lny）又分別是D（lnk）與D（lnz）的單向格蘭杰原因。換言之，在短期格蘭杰因果檢驗中，固定資本存量和能源消費總量同時都是GDP的單向格蘭杰原因，而GDP又分別是固定資本存量和能源消費總量的單向格蘭杰原因。

第三，通過考察誤差修正項參數的顯著性，研究變量間是否存在長期格蘭杰因果關系。

格蘭杰因果檢驗的結果表明，D（lny），D（lnk），D（lnz）的誤差修正項系數在10%水平下是顯著的，即lnk，lnz是lny的長期原因；lny，lnz是lnk的長期原因；lny，lnk是lnz的長期原因。由此可得出結論：GDP、固定資本存量與能源消費總量兩兩之間均存在雙向的長期Granger因果關系。

三、能源消費與經濟增長的灰色關聯度分析

1. 灰色關聯度模型的構建

20世紀80年代末，鄧聚龍教授首創的灰色系統理論提出了對各子系統進行灰色關聯度分析的概念，該理論通過一定的方法，去尋求系統中各子系統（或因素）之間的數值關系。灰色關聯度分析是一種研究“貧信息”、“少數據”不確定性問題的新方法。目前，這種理論已被廣泛應用到各個領域。由于其對數據樣本容量及分布沒有特殊要求，而本文數據樣本又有一定局限性，因此，運用該方法對我國能源消費與經濟增長進行分析，可以在一定程度上彌補數據樣本上的欠缺。建立灰色關聯度數學模型步驟如下：

四、結論及建議

本文以擴充的道格拉斯生產函數為基礎，運用1990年至2011年的統計數據，通過對變量進行單位根檢驗，協整分析，以及格蘭杰因果檢驗，得出結論：①不論在長短期中，GDP與固定資本存量，GDP與能源消費總量都互為雙向格蘭杰因果關系；②從短期來看，固定資本存量與能源消費間不存在格蘭杰因果關系，但是在長期均衡中，它們之間也存在雙向格蘭杰因果關系。基于此，通過對能源消費總量的細分，運用灰色系統理論，構建灰色關聯度模型，更進一步探索能源消費與GDP增長之間的內在聯系，得出結論：①第二產業中的工業對能源消費總量影響程度最大，而其對我國GDP的貢獻卻相對較小；②以批發、零售、貿易、餐飲，交通、運輸、郵電通訊、倉儲為主第三產業對我國能源消費總量影響程度最小，卻對我國GDP的貢獻最大；③以農、林、牧、漁、水利為主導的第一產業，在對我國能源消費總量的情況和對我國GDP的貢獻程度都是介于第二和第三產業之間。因此，從經濟健康可持續發展的角度，我們應該通過優化產業結構，提倡發展低能耗、高產出的第三產業，降低能源消費相對較高的第二產業的工業的比重進而充分發揮資源配置效率，建立資源節約型的可持續發展模式。

[參考文獻]

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[18] 張軍，章元.對中國資本存量K的再估計[J].經濟研究，2003（7）：35-42.

Abstract：This paper estimates the relationship between Chinese total energy consumption and economic growth through Granger causality test on Cobb-Douglas production function with the variable total energy consumption by using 1990-2011 time-series data. The research shows that no matter in short-term or long-term， GDP and fixed capital present two-side Granger causality， as well as GDP and energy consumption. Also， to explore which industry contributes the most in energy consumption， we model the grey relational grade model， and find that the tertiary industry contributes the most. In the end of this paper， we make a suggestion that optimize industry structure， develop low energy-consumption and high yields tertiary industry and improve the efficiency of resource allocation to build a resource-conserving economic development model.

Key words：energy consumption；GDP growth；Granger Causality Test；crey relevance model

（責任編輯：張丹郁）

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[18] 張軍，章元.對中國資本存量K的再估計[J].經濟研究，2003（7）：35-42.

Abstract：This paper estimates the relationship between Chinese total energy consumption and economic growth through Granger causality test on Cobb-Douglas production function with the variable total energy consumption by using 1990-2011 time-series data. The research shows that no matter in short-term or long-term， GDP and fixed capital present two-side Granger causality， as well as GDP and energy consumption. Also， to explore which industry contributes the most in energy consumption， we model the grey relational grade model， and find that the tertiary industry contributes the most. In the end of this paper， we make a suggestion that optimize industry structure， develop low energy-consumption and high yields tertiary industry and improve the efficiency of resource allocation to build a resource-conserving economic development model.

Key words：energy consumption；GDP growth；Granger Causality Test；crey relevance model

（責任編輯：張丹郁）

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[18] 張軍，章元.對中國資本存量K的再估計[J].經濟研究，2003（7）：35-42.

Abstract：This paper estimates the relationship between Chinese total energy consumption and economic growth through Granger causality test on Cobb-Douglas production function with the variable total energy consumption by using 1990-2011 time-series data. The research shows that no matter in short-term or long-term， GDP and fixed capital present two-side Granger causality， as well as GDP and energy consumption. Also， to explore which industry contributes the most in energy consumption， we model the grey relational grade model， and find that the tertiary industry contributes the most. In the end of this paper， we make a suggestion that optimize industry structure， develop low energy-consumption and high yields tertiary industry and improve the efficiency of resource allocation to build a resource-conserving economic development model.

Key words：energy consumption；GDP growth；Granger Causality Test；crey relevance model

（責任編輯：張丹郁）