浙江省能源消費與經濟增長關系的統計分析*
——基于變參數統計模型

秦慧君、羅季

（浙江財經大學數學與統計學院，浙江杭州 310018）

浙江省能源消費與經濟增長關系的統計分析*
——基于變參數統計模型

秦慧君、羅季

（浙江財經大學數學與統計學院，浙江杭州 310018）

研究能源消費與經濟增長之間關系已成為當前經濟問題研究中的重大課題。本文基于1990-2013年浙江省能源消費總量和國內生產總值的時間序列數據，構建了基于狀態空間模型的變參數統計模型，檢驗了變量的平穩性及協整關系，并運用卡爾曼濾波算法對狀態空間模型的參數進行估計，最后得出能源消費與經濟增長存在長期均衡的協整關系，為社會經濟的長遠規劃、能源發展戰略以及有關政策法規的制定提供了理論依據。

能源消費；經濟增長；變參數模型；協整關系

一、引言

近年來，隨著全球能源危機的迅速升級，能源消費與經濟增長之間關系的研究已成為國內外經濟熱點研究問題。浙江省作為我國的經濟大省，改革開放以來，一方面，善抓機遇、艱苦創業，在科學發展觀指導下不斷建立和完善市場經濟，實現了經濟的高速發展。另一方面，經濟的快速增長是以能源的大量消耗為依托，而浙江省又是資源小省，能源生產水平不高，許多能源需外界供應，這樣長久下去，伴隨著經濟的快速發展，能源需求量必將逐漸增大，隨之而來的能源稀缺問題將成為制約浙江省社會、經濟發展的主要瓶頸。本文研究能源消耗與經濟發展之間的關系，以便為制定更加合理的能源消費政策提供理論依據，同時為浙江省長期穩定的發展提供科學依托。

一直以來，能源消費與經濟增長之間關系受到國外學者的關注。Kraft(1978)最早將美國1947-1974年之間的能源消費與收入的相關數據進行Granger因果檢驗，得出美國GNP與能源消費存在單向的因果關系；之后，Akarca和Long(1979)運用相同的方法對美國月度GDP和能源消費數據進行了分析，卻得到GNP與能源消費之間不存在因果關系的結論；Yu和Jin(1992)最早將協整技術應用于GDP與能源消費關系的研究，其結果表明美國能源消費對國民收入和就業兩變量之間的關系是中性的；Hwang和Gum(1992)采用協整技術研究了臺灣能源消費與經濟增長之間的關系，結果表明兩者之間存在雙向的格蘭杰因果關系。

國內對于能源消費與經濟增長之間關系的研究始于1990年之后。張明慧、李永峰(2004)采用Granger因果檢驗發現中國能源與經濟增長存在雙向因果關系；韓智勇等(2004)對我國1978-2000年的數據進行分析，結果表明能源消費與經濟增長之間存在雙向因果關系，但不具有長期的協整性；王海鵬，田澎(2006)利用狀態空間模型對我國1953-2002年的統計數據進行研究，表明能源消費與經濟增長存在一種隨時間不斷變化的長期均衡關系，即變參數協整關系；段顯明等(2011)利用浙

江省1985-2009年的GDP和能源消費總量數據，利用脈沖響應函數、方差分解分析方法表明浙江省能源消費與經濟增長之間存在從經濟增長到能源消費的單向因果關系，經濟增長的較小波動會對能源消費產生持續的影響。

綜上所述，有關能源消費與經濟增長關系的研究文獻很多，大多采用經典的格蘭杰因果檢驗和協整檢驗的方法來研究兩者的關系，后來又逐步將狀態空間模型、脈沖響應次數、方差分解等方法引入到兩者關系的實證研究中，可見研究方法日趨完善。但對于浙江省能源問題的研究，大多是定性分析，缺少兩者關系的定量分析。由于在較長跨度的時間內，二者的關系受政治形勢、經濟發展、經濟政策等的影響，模型中的參數不一定是固定不變的，因此，與之前的研究不同的是，文中采用基于變系數的狀態空間模型，來研究浙江省能源消費與經濟增長之間的關系。

二、模型構建

為了更好地反應浙江省能源消費與經濟增長之間隨時間變化的規律，文中采用基于可變系數的狀態空間模型來估計并檢驗兩者之間的變參數協整關系。在較長跨度的的時間期內，由于能源消費與經濟增長之間的關系受多種因素（如政治形勢、經濟政策、消費習慣等）的影響，且這些因素又處于變化之中，因此文中采用變系數模型來反映這種動態的變化關系。而狀態空間模型一般應用于多變量時間序列，是動態模型的一般形式，由測量方程(Measurement Equation)和狀態方程（State Equation）兩部分組成。為消除異方差，能源消費(EC)與經濟增長(GDP)均取自然對數,則構建的模型如下：

模型(1)是變參數模型，參數αt是隨時間改變的且不可觀測，需利用可觀測變量LnEC和LnGDP來估計，反映除GDP以外的其它因素對能源消費和GDP關系的綜合影響。dt是有固定參數的解釋變量。假定變參數由AR(1)描述即得模型(2)。εt和ηt是擾動項，相互獨立，且服從均值為零，方差為常數的正態分布。

三、實證分析

1.數據的選取與處理

文中選取浙江省1990-2013年的實際GDP和能源消耗量，數據來源于中經網統計數據庫。GDP的數據是以1990年為基期的浙江省實際GDP，能源消費用全國各行業和居民生活消費的各種能源的總和表示，并采用通常的萬噸標準煤。

2.能源消費與經濟增長的關系

圖1 能源消費和國內生產總值趨勢圖

由圖1可以看出，浙江省能源消費與國內生產總值基本呈現出相似的變化趨勢，表明兩者之間存在協整關系的可能性大。

3.變系數狀態空間模型的估計

利用Eviews6.0軟件，用卡爾曼濾波算法進行狀態空間模型的估計，估計結果如下:

其中變參數αt的估計值αt如下圖：(橫軸表示時間，縱軸表示變參數估計值)

圖2 變參數αt估計值

圖2顯示了浙江省能源消費彈性系數αt的變化趨勢。由圖可以發現上世紀90年代浙江省的αt基本呈現出下降趨勢，說明這個時期能源利用效率大大增加，從浙江省長期發展情況可以知道，尤其是改革開放以后，我省能源的高投入對經濟增長有著很大的推動作用。2000年以后，αt又呈現出快速回升的趨勢，原因是這幾年投資增長過猛、高耗能產業迅速擴張和高耗能產品產量大幅增長，逐步造成了宏觀層面能源利用效率的低下。2007年以后，又呈現逐漸下滑的趨勢，原因主要在于隨著改革開放的深入發展，我省經濟體制變革改變以往資源配置方式，初步形成市場機制配置，調整產業結構，逐步改變以往粗放型增長方式為集約型增長方式，提高了能源生產利用效率。伴隨著我省可持續發展戰略的不斷快速推進，能源消費問題將會面臨更大的壓力。

4.數據的平穩性檢驗

分析狀態空間模型所描述的EC與GDP之間關系，需要進行協整性分析。為方便LnECt和LnGDPt分別用和xt表示，若和xt具有相同的單整階數，且模型殘差為平穩時間序列，則和就是協整的。

（1）單位根檢驗

若浙江省EC與GDP是同階單整的，那么兩者之間就可能是協整的，故首先需考察兩變量的單整階數。本文采用ADF檢驗，檢驗的最優滯后步長根據Schwarz信息準則確定。所得結果如表1所示：

表1 ADF單位根檢驗結果

（2）協整關系檢驗

為進一步考察能源消耗與經濟增長之間是否真正存在長期均衡關系，本文采用EG兩步法進行協整檢驗。

表2 殘差序列的ADF檢驗

從表中可以看出，殘差項在任何顯著水平下都是平穩的，因此可認為變參數模型的估計結果是可靠的，即浙江省能源消費與經濟增長存在協整關系，經濟的快速增長勢必將帶動能源消費的快速增長。

如果使用最小二乘估計直接對固定參數模型進行估計，得到：

表3 殘差平穩性的EG檢驗

從上面結果可以發現，固定參數模型的擬合優度很高，t檢驗顯著。但R2的值大于DW，說明存在偽回歸的可能，因此需要對殘差序列進行單位根檢驗，以判斷兩者之間是否存在協整關系。

圖3 變參數回歸殘差

圖4 固定參數回歸殘差

由表4可以看出在1%的顯著性水平下，回歸殘差是非平穩的，所以固定參數模型是一個“偽回歸”模型。由圖3.3和圖3.4可以看出，變參數回歸模型的殘差要比固定參數回歸殘差平穩的多。這就表明采用變參數模型可以表明能源消費與經濟增長之間協整關系更為顯著。

四結論與建議

基于上述分析可知，與固定參數模型相比，變參數模型能更好的描述浙江省能源消費與經濟增長之間的動態關系，得到的模型為變參數αt變動范圍為0.464-0.5，即GDP每增加1%，就會增加0.46%-0.5%的能源消費。

文中在統計分析的基礎上對浙江省今后的能源消費和結構優化調整提出了相關政策建議。

1.提高節能意識，加大節能投資。浙江省是資源小省，人均資源和能源占有量很少，因此提高資源節約的意識對經濟發展十分必要。當前我國大部分的工業企業節能投資不足，節能設備技術水平落后，因此政府要從行政和政策上引導各企業在追求利益和節能減排之間找到平衡點。對于不符合產業政策的落后生產能力要堅決淘汰，促進高耗能行業結構調整，加大監測和執法力度。在提高節能投資水平方面，要推進節能專項資金的建立。政府要盡快將節能預算納入公共預算范圍，積極安排專項資金用于節能技術的研究開發，促進社會加大對節能的投資水平。

2.優化能源消費結構，促進經濟增長方式的轉變。浙江的能源消費長期保持著以煤炭、石油類化工能源為主的劣質結構，這種消費結構方式高污染、高耗能而且效率低。近年來浙江省作為轉變經濟發展方式的試點省份，優化浙江能源的消費結構已經刻不容緩。因此要積極探索新能源，開發水電、核電、天然氣發電并因地制宜發展太陽能、生物能等可再生能源。對于產業結構的調整，應該大力發展第三產業特別是現代服務業，相對于工業企業而言，要大力促進生產性服務業的發展，嚴格控制高耗能行業的發展速度，堅決杜絕以犧牲能源換取經濟利益的行為。

3.加強能源環境保護，完善能源儲備體系。經濟發展過程中能源消耗所造成的環境污染已經成為制約經濟可持續發展的瓶頸，環境的承載力是有限的，如果不加強對環境污染問題的重視，不妥善解決環境污染，它有可能在將來很長一段時間內制約我國經濟進一步的可持續發展。國家以及各級政府要設立環境保護專項基金用于環境清潔技術的研究和開發、宣傳與應用。浙江作為能源消費大省，能源建設必須具備抵御風險的能力，要有一定的戰略性物資準備，包括實物和渠道，要建立健全突發事件的檢測和預警預報體系，提高監測預測能力，制定完善的突發事件應對計劃，做好充分的突發事件應對準備。

[1]Kraft J.,Kraft A.On the relationship between energy and GNP[J].Journal ofEnergy and Development,1978(3): 401-403.

[2]Yu,E.S.H.and Jin,J.C.Co-integration tests of energy consumption,income andemployment[J].Resources and Energy,1992(12):219-226.

[3]林伯強.中國能源需求的經濟計量分析[J].統計研究,2001(10):34-39.

[4]王海鵬,田澎,靳萍.基于變參數模型的中國能源消費經濟增長關系研究[J].數理統計與管理,2006,25(3): 253-258.

[5]段顯明,郭家東.浙江省能源消費與經濟增長的動態關系[J].技術經濟,2011(10):72-75.

(責任編輯：牛域寧)

注：*本文受國家社會基金項目(13CTJ012)，浙江省自然科學基金項目(LQ13A010002)資助。