基于VEC模型的我國能源消費結構關系的實證分析

陳曉君

能源消費結構 VEC Granger因果檢驗

引言

習近平同志在十九大報告中指出，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策。在我國，以原煤、原油等非清潔傳統能源作為主要能源，長期以來對大氣、水源造成污染，能源是國民經濟發展的支撐，因此，發展清潔新能源，調整能源產業結構以及完成“綠色低碳、可持續發展”的重要任務刻不容緩。國家能源局局長努爾·白克力在談及“十三五”能源發展路徑時，曾指出我國能源行業發展面臨的五大主要矛盾：一是傳統能源煤炭、電力產能過剩矛盾加劇；二是能源系統整體運行效率有待提高；三是可再生能源發展面臨瓶頸制約；四是終端能源消費清潔替代任務艱巨；五是資源環境約束問題更加突出。國民經濟進入“新常態”階段，經濟增速放緩，調結構穩增長，追求可持續發展的經濟增長模式，在經濟轉型階段，通過調整能源行業的結構以緩解傳統能源行業產能過剩的困境并加快調整能源結構、增加清潔能源供應迫在眉睫。要調整結構，首先要先了解我國能源消費結構，本文把能源分為“清潔能源”和“非清潔能源”兩類，應用VEC模型和Granger因果檢驗，探究了能源種類消費結構和能源消費行業結構的關系。

理論知識

（1）向量誤差修正VEC模型

當一個k元時間序列系統中的變量相互關聯，某些變量的變動可能會同時引起其他變量的變動進而進一步影響自身的變化，系統不能簡單地用單個方程表達，需要使用VAR模型或VEC模型進行研究。

考慮一個k元時間序列X_t=（x_1t，x_2t，L，x_kt），假設各變量單位根平穩，則可直接構建VAR（p）模型：

所謂因果關系是指變量之間的依賴性，作為結果的因變量Y由作為原因的解釋變量x所決定的。Granger因果檢驗從數據角度提供了因果關系的參考依據，為以理論依據或實踐經驗為根據的先驗設定提供數據支撐或修正已有認知。Granger因果檢驗并非確切地得到哲學意義上的某種因果關系，更多地是基于統計學意義，而是根據兩個時間序列變量X、Y，判斷是X的變動超前于Y的變動，還是X的變動滯后于Y的變動，還是兩者同時變動。

對于兩個平穩的變量X、Y，對于回歸模型：

實證分析

本文數據來源于國家統計年鑒，收集了1994 2014年的能源消費結構相關數據，以萬噸標準煤為單位：一是，按能源種類分，國內原煤，原油，天然氣，水電、核電、風電的消費量，分別記為x₁、x₂、x₃、x₄；二是，按消費行業分，國內工業，交通運輸、倉儲和郵政業，生活消費的消費量，分別記為z₁、z₂、z₃，進一步把能源種類分為兩類：把原煤和原油歸類為“非清潔能源”，天然氣和水電、核電、風電歸類為“清潔能源”，合計消費量分別記為x₁、x₂。

對數化處理后，進行時間序列平穩性檢驗，經檢驗，在5%顯著性水平下，5個序列均未通過平穩性檢驗。

進行滯后一階Johansen協整性檢驗，在1%的顯著性水平下，“Rank（Ⅱ）=0”原假設的檢驗值106.01，大于1%顯著水平臨界值84.45，拒絕假設，認為五個序列存在協整性“Rank（Ⅱ）≤1”原假設的檢驗值60.38，大于1%顯著水平臨界值60.16，拒絕假設，但“Rank（Ⅱ）≤2”原假設的檢驗值為28.24，小于5%顯著性水平臨界值34.91，假設未被拒絕，表明可能存在2個協整因子。

VEC（1）誤差修正項方程為：ecm_1t=-（lnX_1t-1.72lnz_1t+0.11lnz_2t+0.59lnz_3t+1.28），ecm_2t=-（lnX_2t+293lnz_1t-0.58ln_2t-4.02lnz_3t+1.27）·

從F檢驗來看，在5%的顯著性水平下，系統5個方程均通過整體線性檢驗，從調整性R方來看，能源種類消費量的解釋方程的值高于行業消費量的解釋方程。

探討變量之間的Granger因果關系，在5%的顯著性水平下，三種行業能源消費量均是非清潔能源消費量的Granger原因；生活能源消費量是清潔能源消費量的Granger原因；非清潔能源消費量和其他行業能源消費量是工業消費量的Granger原因；非清潔能源消費量是交通運輸、倉儲和郵政業能源消費量的Granger原因；系統其余變量均不是生活能源消費量的Granger原因。結合調整R方來看，能源種類消費量可能更多地由行業能源消費需求決定，目前我國仍以火力發電為主、交通以原油為主，因此三種行業需求變化均會引起非清潔能源用量變化，至于清潔能源目前局限于生活消費，表示尚未大規模普及高耗能行業，原因一方面是清潔能源多為新能源，大規模開發運輸存在技術難度，尚未完全普及，另一方面工業、交通運輸、倉儲和郵政業兩大行業由于技術尚未革新，主要仍以傳統耗能的方式進行生產。至于行業消費量，非清潔能源消費量均是工業消費量、交通運輸、倉儲和郵政業消費量存在雙向的Granger因果關系，表明兩個行業仍以傳統的能源供能生產，互相影響；但是系統中任何一個變量不是生活消費量的Granger原因，表明存在系統外因素影響生活能源消費量。從調整R方來看，關于行業能源消費量的解釋方程回歸效果均有欠理想，推測存在外部因素影響行業的能源消費量，如國民經濟的增長，人民生活水平的提高，行業市場需求增加，能源消耗增加。

小結

把我國能源消費劃分為“非清潔能源”和“清潔能源”兩個類別，通過建立VEC模型和Granger因果檢驗，與按行業分能源消費結構進實證分析，主要得到如下四點結論：一是，不同能源種類的消費量主要由不同行業、不同用途的能源消費結構所決定；二是，隨著經濟增長，行業市場需求增加從而影響行業能源消費量變化；三是，傳統非清潔能源仍是我國多數行業主要的供能來源，尤其是工業、交通運輸、倉儲和郵政業兩個行業；四是，天然氣和水電、核電、風電等清潔能源主要用于生活消費。根據上述結論，本文認為要改善能源消費結構不均衡的境況，最根本是要從科技創新人手，主要從三個角度：一是，生產開發清潔新能源；二是，新能源運輸系統基礎設施建設；三是，新能源使用方法。前兩者是基于國家建設開發層面，后者是從行業生產角度提出的技術革新。針對性地對不同行業的生產單位、企業做好思想宣傳工作，協助并引導生產者、消費者做出新的能源消費選擇，做好“生產”與“使用”傳送過程中的基建，適當調整能源市場價格，能一定程度緩解能源消費結構不均衡的情況并逐步實現清潔能源的替代任務。