中國能源消費結構與經濟增長關系的實證

蘇鋆珊

(廈門大學 王亞南經濟研究院,福建 廈門 361005)

一、引言

(一)研究背景及意義

能源是一種極其重要的戰(zhàn)略資源,是經濟增長的“發(fā)動機”,它是國家經濟發(fā)展的重要物質基礎。目前,我國能源消費結構中,有煤炭、石油、天然氣和水電、核電、風電等幾種。改革開放以來,隨著經濟迅速發(fā)展,能源也不斷為我們帶來了財富,然而社會的不斷發(fā)展使得我國的能源需求日益增長,能源儲量卻日益減少,制約了我國經濟的進一步發(fā)展。伴隨著我國經濟的快速增長,能源需求與能源稀缺的矛盾也日益嚴峻,我國粗放式的經濟增長方式造成的能源消費結構的不合理更加凸顯了能源危機。

我國高度重視能源消費問題。在我國的能源結構中,煤炭消費始終占據著最重要的地位。在當今低碳經濟發(fā)展的大趨勢下,優(yōu)化能源消費結構早已成為我國的研究焦點。因此,研究能源消費結構與經濟增長之間的關系,對于當今社會有著非常重要的現實意義。

(二)國內外文獻綜述

國外學者Kraft J和Kraft A研究了美國GNP與能源消費之間的關系,得出美國GNP是能源消費的單向格蘭杰原因的結論[1]。然而,Yu,Erol發(fā)現能源消費與經濟增長之間不存在格蘭杰因果關系[2][3]。Wankeun Oh和Kihoon Lee對韓國1970-1999年的能源消費與GDP之間的關系進行研究,發(fā)現能源消費與經濟增長之間存在雙向因果關系[4]。Narayan和Smyth對能源消費與實際GDP之間的關系進行研究,發(fā)現二者之間存在協整關系的同時,能源消費還是實際GDP的格蘭杰原因[5]。

在國內,學者周建、韓智勇對我國能源消費與經濟增長之間的關系進行剖析時發(fā)現兩者之間存在著雙向因果關系[6][7]。汪旭暉,劉勇亦有發(fā)現,確定我國能源消費是經濟增長的單向格蘭杰原因[8]。肖濤、張宗益發(fā)現中國八大經濟區(qū)域的能源消耗與經濟增長之間存在著不同的因果關系[9]。郭四代檢驗新能源消費和經濟增長之間的格蘭杰因果關系,發(fā)現了新能源消費能夠促進國內經濟的發(fā)展[10]。此外,羅會軍等人[11]、劉莎等人[12]、董春詩和王寧夏[13],還有蔡華、陳慶杰[14],成圓[15],金殿臣與李媛[16]等等也都對此展開了研究。2018年1月13日,北京理工大學能源與環(huán)境政策研究中心發(fā)布了《新時代能源經濟預測與展望》[17]報告,對“十九大”后新時期的能源經濟發(fā)展路徑進行了充分的展望。

綜合以上國內外研究,我們發(fā)現,學者多是檢驗分析單一能源消費與經濟增長兩者之間的關系,而對多種能源構成的能源消費結構與經濟增長關系的研究目前還比較少。因此,本文將國內生產總值與由煤炭、石油、天然氣、水電、核電和風電消費總量構成的能源消費結構作為研究對象,建立計量經濟模型,驗證了能源消費結構與經濟增長之間的關系,從而得出研究結論,提出政策建議。

二、指標選取與描述性分析

(一)數據來源及指標選取

我們知道,煤炭、石油、天然氣、水電、核電和風電等構成了目前我國的能源消費結構。因此,為了分析我國能源消費結構與經濟增長之間的關系,本文選取我國國內生產總值(GDP),煤炭消費總量(CO),石油消費總量(PT),天然氣消費總量(NG)和水電、核電、風電消費總量(RE)作為指標,選取1980-2016年的相關數據作為樣本,數據來源為《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國能源統(tǒng)計年鑒》。國內生產總值(GDP)的單位為億元,煤炭消費總量(CO),石油消費總量(PT),天然氣消費總量(NG)和水電、核電、風電消費總量(RE)的單位為萬噸標準煤。為消除價格因素帶來的影響,將國內生產總值(GDP)的數據按1980年的不變價格換算成實際GDP;對實際國內生產總值(GDP)、煤炭消費總量(CO)、石油消費總量(PT)、天然氣消費總量(NG)和水電、核電、風電消費總量(RE)進行自然對數變換,以消除較大波動、克服異方差,并分別用LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE表示。本文的數據分析和處理軟件為Eviews8.0。

(二)數據描述

1980-2016年,我國能源消費主要包括煤炭、石油、天然氣和水電、核電、風電,其中以煤炭消費為主。從圖1中可以看到,在能源消費總量中,煤炭消費總量占67%,石油消費總量占20%,天然氣和水電、核電、風電消費總量分別占2%和11%。這說明在我國能源消費結構中,煤炭、石油的消費量占有很大比重,傳統(tǒng)化石能源在我國能源消費結構中占有重要地位。

圖1 我國能源消費結構

四十年來,我國經濟發(fā)展碩果累累,GDP和能源消費同步快速增長。從圖2中可以看到,各類能源消費總量大體上都與國內生產總值呈現正向關系,其中趨勢與經濟走勢最相近的能源消費量是煤炭和石油消費量。這表明在能源消費結構中,從對我國經濟增長的影響力度來看,煤炭、石油消費量的影響比較大,相反地,其他種類的能源的影響顯得相對較小。

圖2 實際國內生產總值與各類能源消費總量變動趨勢圖

1.實際GDP與煤炭消費總量的關系

從圖3中可以看出,1980-1996年期間,煤炭消費總量與實際GDP的變動趨勢基本保持一致,而在1996-2002年期間,我國的經濟增長緩慢,煤炭消費總量也大體保持不變。這可能是因為20世紀90年代初期我國經濟發(fā)展過熱,出現通貨膨脹現象,同時政府采取緊縮的財政政策,減少基礎設施建設,使煤炭的消費量大幅度減少。2002年以后,我國實際GDP飛速增長,而煤炭消費總量增率卻明顯變慢,這可能是因為國家環(huán)保意識不斷增強,走可持續(xù)發(fā)展道路。

圖3 實際GDP與煤炭消費總量變動趨勢圖

2.實際GDP與石油消費總量的關系

從圖4中可看出,1980-1993年,石油消費總量與實際GDP的趨勢保持大致相同。1993-2003年,實際GDP緩慢上升,而石油消費總量繼續(xù)保持平穩(wěn)。2003年以后,我國實際GDP飛速增長,而石油消費總量增長率卻明顯變慢,石油消費總量維持在比較穩(wěn)定的水平上。

圖4 實際GDP與石油消費總量變動趨勢圖

3.實際GDP與天然氣消費總量的關系

從圖5中可看出,1980-1993年,天然氣消費總量與實際GDP的趨勢保持大致相同。1993年以后,特別是2003年我國進一步改革開放以后,實際GDP有了明顯的提升,而天然氣消費總量大體上保持平穩(wěn),近年來甚至還有所下降。

4.實際GDP與水電、核電、風電消費總量的關系

1980-2016年我國實際GDP、水電、核電、風電消費總量變動趨勢如圖6所示。從圖6中可看出,1980-1993年,水電、核電、風電消費總量與實際GDP的趨勢保持大致相同。1993年以后,特別是2003年我國進一步改革開放以后,實際GDP有了明顯的提升,而水電、核電、風電消費總量大體上保持平穩(wěn),近年來上升速度稍有提升。這表明我國走可持續(xù)發(fā)展道路,大力開發(fā)清潔能源,且取得了一定的成效。

通過以上分析可以看到,改革開放以來,我國經濟增長取得了很大的進步,國內生產總值快速增長,我國各類能源消費量也呈現同步增長。然而,我國經濟增長與上述四種類型能源消費之間存在的關系,需要通過進一步模型的建立、分析和驗證來確定。

圖5 實際GDP與天然氣消費總量變動趨勢圖

圖6 實際GDP與水電、核電、風電消費總量變動趨勢圖

三、實證研究

(一)實證分析方法

基于上述分析,假定煤炭消費量、石油消費量、天然氣消費量,水電、核電、風電消費量與我國實際國內生產總值存在著一定的關系,設定模型如下:

其中,GDP代表國內生產總值,CO代表煤炭消費總量,PT代表石油消費總量,NG代表天然氣消費總量,RE代表水電、核電、風電消費總量。為消除數據間較大的波動和克服異方差,對各變量進行自然對數變換,分別用LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE表示。c0代表方程的常數項;c1,c2,c3,c4分別是四個解釋變量的系數;ε代表方程的殘差。

綜此,上述各個變量的描述性統(tǒng)計結果如表1所示。

表1 變量的描述性統(tǒng)計

為了避免虛假回歸產生,本文首先使用ADF單位根檢驗法對樣本數據進行單位根檢測,當變量存在單位根時,對其進行一次差分或者n次差分,直至該樣本數據不存在單位根,此時稱樣本數據為平穩(wěn)數據;緊接著,我們可對變量進行協整檢驗,驗證一下這些變量之間是否存在長期的均衡關系。若存在長期均衡關系,則使用格蘭杰因果關系檢驗,確認各變量之間的因果關系。最后,分析總結實證檢驗結果。

(二)實證分析過程

1.單位根檢驗

為了避免虛假回歸,本文用Eviews 8.0軟件 對 LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG 和LNRE進行ADF單位根檢驗,確保協整檢驗之前序列都是平穩(wěn)的,根據SIC準則選擇滯后階數,具體結果如表2所示。

表2 各變量ADF檢驗結果

從表2單位根檢驗得出結論:在5%和10%的顯著性水平下,LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE的原序列都是不平穩(wěn)的;而一階差分后,在5%的顯著性水平下,LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE都是平穩(wěn)的。因此,五個變量都屬于一階單整序列,滿足協整檢驗的前提。

2.協整檢驗

由單位根檢驗結果可知五個變量都屬于一階單整序列。緊接著我們可以進行協整分析,檢驗這些變量之間是否存在長期穩(wěn)定關系。

本文采用適用于多變量的Johansen協整檢驗法。基于AIC的準則,我們用VAR模型確定最優(yōu)滯后階數為2。用VAR(2)模型對數據進行Johansen協整檢驗,結果如表3及表4所示。

表3中跡統(tǒng)計量的檢驗結果顯示,在5%的顯著性水平下,五個變量之間至少存在2個協整關系;表3、表4最大特征根統(tǒng)計量的檢驗結果顯示,在5%的顯著性水平下,五個變量之間至少存在1個協整關系。協整回歸方程為:

表3 跡統(tǒng)計量的Johansen檢驗結果

表4 最大特征根統(tǒng)計量的Johansen檢驗結果

由于石油和天然氣消費量的系數為負,與實際不符,可能是因為我國天然氣和水電、核電、風電消費量在整體能源消費結構中占比較低,且對煤炭、石油消費能起到一定的替代作用。因此,我們采用逐步回歸法來對方程進行調整,調整以后的協整回歸方程為:

上述協整方程(2)顯示,煤炭消費量每增長1個百分點,會使GDP增加大約0.783 505個百分點,二者之間為正相關關系;石油消費量每增長1個百分點,會使GDP增加約0.391 839個百分點,二者之間也為正相關。

3.格蘭杰因果檢驗

通過以上分析可知五個變量存在長期協整關系,但并不能夠表明變量間的因果關系。因此本文將使用格蘭杰因果檢驗確認五個變量之間是否存在因果關系,并分析影響方向,檢驗結果如表5所示。

表5 格蘭杰因果關系檢驗結果

根據表5的檢驗結果,我們可以得出:

在國內生產總值與各類型能源消費量關系的檢驗中,在10%的顯著性水平下,煤炭消費量的自然對數(LNCO)和石油消費量的自然對數(LNPT)均與國內生產總值的自然對數(LNGDP)存在雙向因果關系,而國內生產總值的自然對數(LNGDP)分別為天然氣消費量的自然對數(LNNG)和水電、核電、風電消費量的自然對數(LNRE)的單向格蘭杰原因。在10%的顯著性水平下,我們在對不同種類能源消費量之間關系的檢驗中,發(fā)現石油消費量的自然對數(LNPT)和水電、核電、風電消費量的自然對數(LNRE)一樣,它們均為煤炭消費量的自然對數(LNCO)的單向格蘭杰原因。

這說明當前煤炭和石油作為我國主要的能源消費種類,能夠促進我國國內生產總值增長。這一結果可以為經濟增長理論提供依據。經濟增長理論發(fā)現能源在一國的工業(yè)化過程中具有不可替代性,它與資本、勞動等生產要素一樣,也是一國經濟增長中必不可少的重要制約要素,而經濟增長的波動也在影響著能源消費結構。高能耗、高產出帶來的GDP增長,使國家環(huán)保意識不斷增強,節(jié)能減排、產業(yè)結構優(yōu)化日漸受到國家的重視和提倡。因此,隨著我國GDP的增長,天然氣和水電、核電、風電的消費量也逐漸增長。這在某種程度上與我國的經濟現狀相符。

(三)實證結論分析

本文對我國能源消費結構與經濟增長之間的關系進行研究,選取了1980-2016年相關數據作為樣本,就下列五個指標,即國內生產總值(GDP)與煤炭消費總量(CO),石油消費總量(PT),天然氣消費總量(NG)和水電、核電、風電消費總量(RE)進行單位根檢驗、協整檢驗、格蘭杰因果檢驗等檢驗,獲得以下結論:

首先,在5%的顯著性水平下,國內生產總值的自然對數(LNGDP)、煤炭消費總量的自然對數(LNCO)、石油消費總量的自然對數(LNPT)、天然氣消費總量的自然對數(LNNG)、水電、核電和風電消費總量的自然對數(LNRE),這五個變量均為一階單整序列。

其次,協整檢驗結果發(fā)現:變量之間存在長期的均衡關系。從上述格蘭杰因果關系檢驗中,我們可以看到:煤炭消費量和石油消費量與國內生產總值之間互為格蘭杰因果關系;國內生產總值是天然氣消費量的單向格蘭杰原因,同樣地,它也是水電、核電、風電消費量的單向格蘭杰原因;石油消費量和水電、核電、風電消費量均為煤炭消費量的單向格蘭杰原因。

最后,根據協整回歸方程可以發(fā)現,煤炭消費量、石油消費量與國內生產總值顯著正相關。梳理格杰因果檢驗的結果,我們可以發(fā)現:煤炭消費和石油消費增長對GDP增長起正向作用。且在協整檢驗得出的協整關系式中,與石油消費量相比較,煤炭消費量的系數絕對值較大。這說明煤炭消費增長對GDP增長的作用大于石油消費增長對GDP增長的作用。

四、研究結論及政策建議

由上述分析可以發(fā)現,在我國能源結構中,不同類型的能源消費與經濟增長之間的協整關系及因果關系也不盡相同。綜此,我們可以看到,在我國現階段的能源結構中,煤炭這種傳統(tǒng)能源還是對我國經濟增長做出了最大貢獻,而石油消費總量對我國經濟增長的貢獻僅次之。

在我國能源結構中,煤炭所占比重為67%,石油所占比重為20%,水電、核電、風能所占比重為11%,天然氣所占比重僅為2%。這說明我國的能源消費結構主要以煤炭、石油消費為主,反映了我國能源消費結構存在不合理之處,經濟發(fā)展的高耗能問題依舊突出。因此,優(yōu)化能源消費結構在我國有著強烈的現實意義。優(yōu)化能源消費結構,主要從以下兩方面做起:一方面,要改善不合理的能源消費結構,努力將我國目前粗放型的經濟增長方式轉變?yōu)榧s型經濟增長方式;另一方面,要通過政策的不斷引導和支持,促進能源消費結構的多元化,鼓勵新能源、可再生能源的開發(fā)和利用。

從協整檢驗中可以得到,煤炭、石油這兩種能源消費總量對國內生產總值存在著長期均衡的關系,這就提示我們,在今后一段時間里,與以往一樣,煤炭、石油等傳統(tǒng)能源的消費對于我國經濟增長仍將發(fā)揮著至關重要的影響。所以,我國經濟發(fā)展的當務之急,是要堅持走節(jié)能降耗、減污之路。鼓勵研究開發(fā)節(jié)能降耗技術,加大對能源技術創(chuàng)新的投入,不斷提高煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源的利用率,實現對傳統(tǒng)化石能源的高效利用。重視全面協調可持續(xù)發(fā)展,尋求經濟、社會、生態(tài)效益的統(tǒng)一。

雖然水電、核電、風能等新能源占能源消費總量比例較小,且對經濟發(fā)展沒有體現出貢獻,但它們與我國經濟增長也存在長期協整關系,且水電、核電、風能消費量是煤炭消費量的單向格蘭杰原因。這說明發(fā)展和開發(fā)水電、核電、風能等新能源、可再生能源是我國今后能源消費的新趨勢,也是替代傳統(tǒng)化石能源消費,解決我國高耗能經濟增長的重要手段。因此,要加大對替代能源的技術研發(fā),不斷開發(fā)新能源、可再生能源,進一步發(fā)揮它們對經濟發(fā)展的作用。

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