山東省能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系實(shí)證研究

張傳平，高 偉，趙亞楠

（中國(guó)石油大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，山東 青島 266580）

一、引 言

國(guó)內(nèi)外關(guān)于能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系已有很多研究，其研究結(jié)果也不盡相同。Kraft J和Kraft A[1]研究美國(guó)1947-1974年能源消費(fèi)和收入的因果關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)了從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)到能源消費(fèi)的單項(xiàng)因果關(guān)系。Yang[2]對(duì)我國(guó)臺(tái)灣一次能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系研究中，得出能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在著雙向因果關(guān)系。丁燦峰[3]對(duì)1953-2007年中國(guó)能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)整分析和因果檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)存在著從能源消費(fèi)到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的單項(xiàng)因果關(guān)系。王火根[4]基于中國(guó)30省市面板數(shù)據(jù)，將能源引入生產(chǎn)函數(shù)，研究中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)能源消費(fèi)是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的單項(xiàng)Granger因果關(guān)系。

目前關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)關(guān)系的研究均認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)影響著能源消費(fèi)。其中，路正南[5]構(gòu)建了能源消費(fèi)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)回歸方程，發(fā)現(xiàn)能源消費(fèi)總量與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相關(guān)性很高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整會(huì)直接影響能源消費(fèi)。尹春華、顧培亮[6]運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)能源消費(fèi)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，得出第二產(chǎn)業(yè)的升降對(duì)能源消費(fèi)影響最大，其次是生活用能和第三產(chǎn)業(yè)，最后是第一產(chǎn)業(yè)。郭志軍[7]對(duì)中國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)進(jìn)行協(xié)整分析，發(fā)現(xiàn)能源消費(fèi)受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的影響，其中第二產(chǎn)業(yè)變動(dòng)對(duì)能源消費(fèi)影響程度最大。張意翔、孫涵[8]通過建立誤差修正模型，檢驗(yàn)了我國(guó)能源消費(fèi)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化之間的短期波動(dòng)和長(zhǎng)期均衡關(guān)系，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重型化對(duì)能源消費(fèi)具有拉動(dòng)作用，要控制能源消費(fèi)就必須調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變發(fā)展模式。

上述研究對(duì)能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系進(jìn)行了一些分析，但由于地區(qū)差異存在，樣本數(shù)據(jù)的選擇也有所不同，使得能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的研究針對(duì)性不強(qiáng)，研究結(jié)論也有所不同。為此，本文針對(duì)山東省數(shù)據(jù)，運(yùn)用協(xié)整理論和Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)來分析山東省能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的影響關(guān)系。

二、實(shí)證研究方法概述

（一）平穩(wěn)性檢驗(yàn)

協(xié)整分析和Granger因果關(guān)系分析都要求時(shí)間序列是平穩(wěn)序列，若時(shí)間數(shù)據(jù)不平穩(wěn)，很有可能會(huì)出現(xiàn)“虛假回歸”現(xiàn)象[9]，因此首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)平穩(wěn)性檢驗(yàn)。對(duì)于不平穩(wěn)的變量序列，則需通過取對(duì)數(shù)或差分處理，使隨機(jī)變量序列滿足因果檢驗(yàn)的平穩(wěn)性要求[10]。常用的平穩(wěn)性檢驗(yàn)方法有DF檢驗(yàn)、PP檢驗(yàn)和ADF檢驗(yàn)法，本文采用ADF方法。ADF檢驗(yàn)一般通過如下三個(gè)模型完成：

公式(1)—(3)分別為無常數(shù)項(xiàng)無時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)、有常數(shù)項(xiàng)無時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)、有常數(shù)項(xiàng)有時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)模型。

（二）協(xié)整檢驗(yàn)

20世紀(jì)80年代，恩格爾(Engle)和格蘭杰(Granger)提出了協(xié)整理論。其基本思想是實(shí)際中很多時(shí)間序列是非平穩(wěn)的，但是它們的線性組合卻有可能是平穩(wěn)序列，協(xié)整檢驗(yàn)就是為了檢驗(yàn)一組非平穩(wěn)序列的線性組合是否具有長(zhǎng)期的協(xié)整關(guān)系[11]。如果一個(gè)序列非平穩(wěn)，但其經(jīng)過n次差分處理后變?yōu)槠椒€(wěn)，則稱此變量為n階單整序列，記為I(n)。若各變量都是同階單整的，則可以進(jìn)行協(xié)整分析。E—G兩步法適用于兩變量間的協(xié)整分析，而多變量分析經(jīng)常使用Johansen協(xié)整檢驗(yàn)法，也稱J—J檢驗(yàn)法。本文擬分析山東省能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變量，故采用Johansen法進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。

（三）Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)

如果序列間存在著長(zhǎng)期均衡的協(xié)整關(guān)系，則可以進(jìn)一步運(yùn)用Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)序列間因果關(guān)系是否存在及其影響的方向。Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是檢驗(yàn)一個(gè)變量的滯后變量是否可以引入到其他變量的方程中，如果一個(gè)變量會(huì)受到其他變量的滯后影響，我們就稱他們具有Granger因果關(guān)系[12]。Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)需要構(gòu)建以下檢驗(yàn)方程:

Granger因果關(guān)系可以通過F統(tǒng)計(jì)量來判斷，如果F統(tǒng)計(jì)量大于相應(yīng)顯著性水平下的臨界值,則拒絕原假設(shè),得到變量間存在格蘭杰因果關(guān)系的結(jié)論。

三、山東省能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)關(guān)系實(shí)證分析

（一）數(shù)據(jù)獲取與處理

本文選取1980-2012年山東省能源消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。能源消費(fèi)總量用ET表示，單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；由于第二產(chǎn)業(yè)在山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中始終占據(jù)較高比例，因此用第二產(chǎn)業(yè)比例IS（%）來表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)用地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）來衡量，單位為億元人民幣。GDP和IS數(shù)據(jù)均來自于《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》。另外，為了真實(shí)反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，消除價(jià)格因素影響，需根據(jù)GDP指數(shù)將GDP統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)換算為1980年不變價(jià)格的實(shí)際GDP。1995-2012年間的ET數(shù)據(jù)來自于《山東統(tǒng)計(jì)年鑒》，1980-1994年間的ET數(shù)據(jù)是由能源消費(fèi)增長(zhǎng)系數(shù)計(jì)算得來。1980-2012年山東省實(shí)際ET、IS和GDP數(shù)據(jù)如表1所示。

為了增加數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和消除異方差，使研究更具有實(shí)際意義，對(duì)ET、IS和GDP數(shù)據(jù)分別取對(duì)數(shù)LET、LIS和LGDP。取對(duì)數(shù)后其仍有趨勢(shì)現(xiàn)象，為此對(duì)LET、LIS和LGDP進(jìn)行差分處理，差分處理后的時(shí)間序列圖如圖1所示，由圖1可看出三者變化趨勢(shì)相近，走勢(shì)較平穩(wěn)，其可能存在著長(zhǎng)期均衡關(guān)系。

表1 1980-2012年山東省GDP、ET和IS數(shù)據(jù)

圖1 LET、LGDP和LIS時(shí)間序列圖（一階差分）

（二）平穩(wěn)性檢驗(yàn)

運(yùn)用Eviews6.0對(duì)LET、LIS和LGDP及其一階差分序列進(jìn)行ADF單位根檢驗(yàn)。平穩(wěn)性檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 LET、LIS和LGDP單位根檢驗(yàn)結(jié)果

表2結(jié)果顯示，序列LET、LIS和LGDP都是非平穩(wěn)的，但其一階差分序列檢驗(yàn)值均在5%的水平下小于其臨界值，說明LET、LIS和LGDP經(jīng)過差分后變成平穩(wěn)序列，均為一階單整序列。

（三）協(xié)整檢驗(yàn)

運(yùn)用Johansen協(xié)整檢驗(yàn)法對(duì)1980-2012年山東省能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)整關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 Johansen協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，特征根跡檢驗(yàn)和極大特征根檢驗(yàn)都在5%的顯著性水平下拒絕沒有協(xié)整向量的原假設(shè)，即系統(tǒng)內(nèi)存在一個(gè)協(xié)整關(guān)系，故由協(xié)整檢驗(yàn)可得山東省能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在著長(zhǎng)期均衡關(guān)系，協(xié)整方程式為：

LET=-4.774 3+0.635 7LGDP+2.601 2LIS（6）

協(xié)整方程反應(yīng)各變量間的長(zhǎng)期穩(wěn)定關(guān)系。LGDP對(duì)LET的彈性系數(shù)為0.635 7，LIS對(duì)LET的彈性系數(shù)為2.601 2，說明GDP每增加1%，能源消費(fèi)將增加0.635 7%，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（第二產(chǎn)業(yè)比例）每增加1%，能源消費(fèi)將增加2.601 2%。由此可見，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)的長(zhǎng)期影響大于GDP對(duì)能源消費(fèi)的影響。從長(zhǎng)期性來看，對(duì)于山東省，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整對(duì)節(jié)能降耗作用遠(yuǎn)大于GDP對(duì)能源消費(fèi)的拉動(dòng)作用，節(jié)能降耗（還有關(guān)聯(lián)的碳減排等）應(yīng)該從調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面尋找突破口。

GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)的短期影響情況可以通過構(gòu)建VEC向量誤差修正模型來反映，通過EVIEWS6.0得到的向量誤差修正模型估計(jì)結(jié)果如表4所列。

表4 向量誤差修正模型估計(jì)結(jié)果

在構(gòu)造的VEC模型中，能源消費(fèi)的可決系數(shù)為0.4813，說明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的短期變動(dòng)及其長(zhǎng)期均衡可以解釋近50%的能源需求變動(dòng)，誤差修正系數(shù)為-0.0027，說明短期內(nèi)能源消費(fèi)將會(huì)以0.27%的比例對(duì)下一期能源消費(fèi)的增長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。該誤差修正模型揭示了序列間短期波動(dòng)對(duì)長(zhǎng)期均衡關(guān)系的影響。

（四）Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)

為了確定山東省能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展間是否存在因果關(guān)系以及影響的方向，需要對(duì)LET、LIS和LGDP序列進(jìn)行Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)。Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果如表5所列。

表5 Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，在10%的水平下，拒絕LGDP不是LIS的Granger原因假設(shè)，并且拒絕LIS不是LET的Granger原因假設(shè)，即說明1980-2011年山東省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在著單向的因果關(guān)系，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)有單向的因果關(guān)系。這反映出山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)由于第二產(chǎn)業(yè)是能源消費(fèi)的重要組成部分，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)也會(huì)影響到能源消費(fèi)情況的變動(dòng)。

（五）脈沖反應(yīng)和方差分解

脈沖響應(yīng)函數(shù)和方差分解都可以反映序列的動(dòng)態(tài)變化特征。其中，脈沖響應(yīng)函數(shù)是用以反映在擾動(dòng)項(xiàng)加上一個(gè)單位標(biāo)準(zhǔn)差的新息沖擊所導(dǎo)致的對(duì)內(nèi)生變量當(dāng)前值和未來值的影響[15]，方差分解可以分析沖擊對(duì)各序列變化的影響程度。基于構(gòu)建的VEC方程的估計(jì)，運(yùn)用EVIEWS6.0畫出滯后20期的脈沖響應(yīng)圖和方差分解圖，分別如圖2和圖3所示。

圖2 脈沖響應(yīng)圖

圖3 方差分解圖

從脈沖響應(yīng)圖中可以很直觀地看出，能源消費(fèi)對(duì)其自身標(biāo)準(zhǔn)差擾動(dòng)具有正向效應(yīng)，第4期達(dá)到最大值0.08，隨后緩慢減少，波動(dòng)幅度不大。能源消費(fèi)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)差擾動(dòng)在第5期達(dá)到正效應(yīng)最大值0.063，隨后逐漸減少。這是由于第二產(chǎn)業(yè)能耗需求高，其比例的提高會(huì)帶動(dòng)能源消費(fèi)量增加，但同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，需要促使粗放型經(jīng)濟(jì)向密集節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整可以提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)。能源消費(fèi)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)差擾動(dòng)反應(yīng)為第5期達(dá)到最大負(fù)效應(yīng)-0.007，隨后從第7期開始轉(zhuǎn)變?yōu)檎?yīng)并呈上升趨勢(shì)。山東省作為經(jīng)濟(jì)大省，其能源利用效率不高的現(xiàn)狀促使政府制定政策降低能耗，提高能效，能源消費(fèi)增長(zhǎng)的速度相對(duì)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度來說稍微緩慢，因此經(jīng)濟(jì)發(fā)展擾動(dòng)會(huì)對(duì)能源消費(fèi)產(chǎn)生一個(gè)短期的負(fù)效應(yīng)。

方差分解圖反映了山東省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)變化的影響程度。從圖3可以看出，不考慮能源消費(fèi)對(duì)其自身的影響，GDP對(duì)能源消費(fèi)的貢獻(xiàn)率水平較低，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)的貢獻(xiàn)率最高達(dá)到了30%的水平，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)的影響水平遠(yuǎn)大于GDP對(duì)能源消費(fèi)的貢獻(xiàn)率，這與協(xié)整分析得到的結(jié)構(gòu)一致。結(jié)合脈沖反應(yīng)分析，可知山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整對(duì)于減少能耗、提高能效的長(zhǎng)期影響會(huì)不斷增強(qiáng)。

四、結(jié)論與建議

本文結(jié)論如下：

（1）山東省能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)間存在著長(zhǎng)期協(xié)整關(guān)系。從長(zhǎng)期均衡來看，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)的彈性系數(shù)明顯大于經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源結(jié)構(gòu)的彈性系數(shù)。

（2）通過VEC誤差修正模型發(fā)現(xiàn)，山東省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的短期變動(dòng)及其長(zhǎng)期均衡可以解釋近50%的能源需求變動(dòng)。誤差修正項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值,符合負(fù)向修正機(jī)制。

（3）Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果顯示，山東省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在著單向的因果關(guān)系，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)也具有單向因果關(guān)系。

（4）通過脈沖響應(yīng)和方差分解的測(cè)算，山東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源消費(fèi)均產(chǎn)生影響，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響力要遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)率，說明優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是提高能源利用效率的有效途徑。

基于以上結(jié)論，山東省要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和能源的可持續(xù)發(fā)展，可從以下幾個(gè)方面入手：

（1）要調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。各產(chǎn)業(yè)對(duì)能源消費(fèi)的依賴性不同，通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整，降低能源消費(fèi)需求大的第二產(chǎn)業(yè)所占比例，同時(shí)注重提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，促進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，突出發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，從而緩解能源消費(fèi)壓力，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。

（2）要大力推進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新。經(jīng)濟(jì)發(fā)展拉動(dòng)了能源消費(fèi)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的負(fù)面影響也是不可忽視的，解決能源效率低下、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題已勢(shì)在必行。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也應(yīng)大力推進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新，加快技術(shù)創(chuàng)新速度，利用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)提高能源利用效率，減少能源消耗。另外，制定單位能耗限額標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行，監(jiān)督促使企業(yè)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。加大政策扶持力度。一方面要“開源”，通過引進(jìn)外資和技術(shù)，加大研發(fā)投入，加強(qiáng)國(guó)際交流與合作。另一方面要“節(jié)流”，在補(bǔ)貼、價(jià)格等政策上給予優(yōu)惠，鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行節(jié)能生產(chǎn)，形成節(jié)能循環(huán)。同時(shí)加強(qiáng)源頭控制，嚴(yán)格控制市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻，遏制高耗能行業(yè)過快增長(zhǎng)。

（3）要提高全民節(jié)能減排的意識(shí)和動(dòng)力。控制能源消費(fèi)總量離不開全社會(huì)的共同努力，形成節(jié)約資源、減少污染、保護(hù)環(huán)境的社會(huì)理念也是當(dāng)務(wù)之急。

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