我國能源消費與產業結構的互動關系分析

周慶元，陳海龍

（1.常州機電職業技術學院 經濟管理學院，江蘇 常州 213001；2.上海財經大學 統計與管理學院，上海 200433）

0 引言

改革開放以來，我國整體經濟規模不斷擴大，國內生產總值躍居世界第二。與此同時，我國能源需求持續增長，成為全球最主要能源生產和消費國之一，經濟社會發展與能耗增長約束的矛盾日益突出。如何優化產業結構，轉變經濟發展方式，節約能源資源，從而實現可持續發展已成為當前新常態下亟需解決的重大實踐問題。

Malenbaum[1]開創的資源生命周期理論揭示了能源消費強度隨產業結構的演進呈現“倒U型”的發展趨勢。Frei[2]進一步說明了能源消費存在社會需求的升級過程[2]。一些學者通過實證研究闡釋了能源消費結構與產業結構之間的關聯[3-5]。部分學者認為產業結構對能源消費的影響要顯著大于能源消費對產業結構的影響[6，7]。還有部分學者則認為產業結構與能源消費不存在顯著關聯[8，9]。也有少量研究注意到了能源消費與產業結構之間的雙向影響關系[10]。綜合而言，已有成果要么實證分析了能源消費結構對經濟的影響，要么考察了產業結構對能源消費的影響，雙向研究能源消費結構與產業結構之間關聯的成果相對薄弱。因此，本文選擇我國1978—2015期間的數據，實證研究能源消費結構演進與產業結構升級之間的關系特征，以揭示我國能源消費與產業結構存在的關系是單向推動還是雙向聯動，進而系統回答能源消費推動產業結構抑或相反這一問題。

1 我國能源消費結構演進與產業結構調整過程分析

能源消費結構與產業結構演進的過程，可以結合我國各種能源資源消費量占所有能源資源消費總量的比重、各產業產值占GDP的比重來分析。鑒于數據的連續性和可靠性，本文選擇我國1978—2015期間主要能源資源原煤、原油、天然氣和水風電的消費及我國三次產業產值結構數據來分析我國能源資源消費結構變動與產業結構演進的關系，數據來源于《中國統計年鑒》和歷年統計公報。

改革開放以來，我國能源消費結構演進呈現出煤炭下降、石油先升后降的“倒U型”、天然氣和水風核電上升的發展過程，整體結構上仍然是以傳統能源為主、新型能源為輔的消費模式。與此相應，產業結構演進具有鮮明的擴展升級特征，具體表現為：第一產業比重不斷下降，第二產業逐步上升并趨于穩定，第三產業比重不斷上升。

產業結構影響能源消費結構，能源消費結構同時也會影響產業結構，但并不是每一個產業都影響每種能源結構的波動，為了分析產業結構與能源結構之間的關系，繪制1978—2015年的產業結構與能源結構關系圖，如圖1（見下頁）所示。

從圖1可以看出，我國改革開放以來煤炭資源的比重和第一產業的比重、石油和第二產業的比重兩對關系表現出高度的一致性和協同性，且兩對關系在同步性的過程中表現出反方向演進：煤炭和第一產業的比重從1978年開始先是上升，延續到1985年之后開始同步性下降，2005年之后下降速度減緩，但仍然保持著下降的趨勢，石油與第二產業的比重則正好保持了相反的過程。改革開放推動了能源資源的多元化發展，尤其是水力發電的發展減小了煤炭資源利用的比重，故在1990—1995年期間盡管依賴于煤炭資源發展的第二產業的比重上升，但煤炭的比重卻下降。1995—2000年期間煤炭資源和第二產業的總規模都在迅速增大，但比重卻在下降，形成整個演進過程中較高的協同關系。2000年之后，煤炭消費比重與第二產業比重之間協同關系更加緊密，兩者都表現出小幅度下降。石油和第一產業之間存在著石油帶動第一產業結構調整現象，且這種單項帶動過程較為明顯，具體看1985年之前，石油消費占能源總消費比重呈下降趨勢，第一產業盡管呈上升趨勢，但是其一階導數為減函數。1985—1995年期間，第一產業比重的一階導數從減函數逐漸向增函數過度，其比重開始下降，同時石油比重的一階導數從減函數向增函數過度。2000年之后，第一產業比重和石油消費比重都為減函數，其一階導數都為增函數，表現出兩者的拉動關系較為密切?？傮w上，煤炭和第一產業比重、石油和第二產業比重波動表現出高度一致性，石油和第一產業，水、風、核電與第三產業，天然氣與第二、三產業表現出單向帶動關系，且以工業為主的第二產業依賴于煤炭能源的供給，存在豐富煤炭資源開發利用推動第二產業結構演進的現象，表現出我國能源結構調整與產業結構調整之間存在復雜的推動關系，并非能夠以簡單的單向或雙向帶動關系所描述解釋。

圖1 我國四類主要能源比重與三次產業結構比重

2 能源消費結構演進與產業結構升級關系緊密程度測度

由于灰色關聯分析具有較好的動態性特征，因此考察我國能源消費結構演進與產業結構升級之間的關聯程度可以借助灰色關聯方法測度實現。

2.1 灰色關聯測度方法

灰色關聯分析是用0到1之間的一個數反映變量之間的動態相關性?；疑P聯分析過程可以簡單地概括為五步：

第一步，選擇參照序列 x（0）及子序列 x（i），其中 i=1、2……。

第二步，無量綱化處理。常見方法有標準化分數、序列變量與均值的比值及變量序列與第一個數值的相比的結果等，本文選擇第三種方法進行數據的無量綱化處理。

第三步，計算關聯度指標。計算子序列：

y（i，k）=|x（i）-x（0）|

將其最大值記為max（i），最小值記為min（i），再求:

min=min（min（i））

max=max（max（i））

第四步，計算因素之間關聯系數，關聯系數表示為：

其中p值為分辨率系數，p∈（0，1）,p值越小則分辨率越大，通常取p=0.5。

第五步，求s（i，k）的均值，即得x（i）與x（0）的關聯度r（i），r（i）值越大則關聯度越高。

2.2 緊密程度的測度與分析

為了分析我國能源消費結構與產業結構的關聯，并考察兩者之間關系隨著經濟社會發展而動態演進的過程，可以按照關聯系數的測度方法分別測度我國1978—1995年、1996—2015年之間的關聯系數，結果如表1所示。

表1 能源消費與產業結構比重的關聯系數

從表1可以看出，在1978—2015年期間，我國第二產業對能源的依賴度最高，主要表現在煤炭、石油和天然氣的比重變動與第二產業比重的灰色關聯系數較高，尤其是煤炭和第二產業結構變動的關聯系數最高，其灰色關聯系數達到0.907，也意味著我國第二產業與煤炭產業的發展為經濟發展的一個重要關系。其次，石油與第二產業的灰色關聯系數達到0.886，意味著我國第二產業與石油消費之間的關系也為經濟發展的重要關系之一。與第三產業關系緊密的能源消費主要是石油與水、核、風電能源消費，盡管灰色關聯系數相對第二產業較低，但是其系數也達到0.707和0.509。石油和第三產業灰色關聯系數較高，主要是因為第三產業包括了交通運輸、倉儲和郵政業，這些行業以交通工具的使用為其發展的標志之一，大量交通運輸業的發展需要大量的石油資源作為其動力。水、核、風電能源消費與第三產業灰色關聯系數為0.509，灰色關聯系數相對較高，主要因為第三產業服務業的發展以清潔生產為主，旅游業作為第三產業重要組成，以原生態、清潔為發展理念，能源消費過程中追求新型能源的利用，但是其規模極為有限，以至于現階段第三產業與能源消費的灰色關聯系數總體不高。第一產業比重與石油結構演進的灰色關聯系數較高，其系數值達到0.814，我國農業現代化的發展促進了農業生產工具的機械化，機械化的過程也是能源消費增長的過程，農業生產工具具有可移動性的特點，類似于交通運輸工具，故石油的消費與第一產業的關聯系數較高。

從階段性演進考察，我國1978—1995年、1996—2015年的階段性灰色關聯系數表現出動態性，反映出我國能源消費與產業結構比重灰色關聯度的調整過程。煤炭作為傳統消費能源，兩個時間段內與三次產業的關聯程度變動不大，說明我國煤炭資源消費的重要性沒有減弱。石油消費與第一二產業的灰色關聯度變化不夠顯著，第三產業與石油比重的關聯系數有較大幅度的下降，下降幅度達到0.238。天然氣管道建設及進口改變了天然氣與三次產業關聯度系數，其比重與第三產業比重的關聯系數有較大幅度的調整，表現為第一產業與天然氣的灰色關聯系數上升0.225，而其與第三產業比重的系數卻下降0.181。

上述關系反映出我國能源消費結構與產業演進結構之間存在著較強的關聯性，其主要特點可以歸納為：（1）煤炭是我國第二產業發展的主要消費能源，煤炭比重與第二產業比重的灰色關聯系數最高，且所有能源比重與第二產業比重的關聯系數都較高。（2）石油與第一產業的關聯系數較高，可以認為第一產業的主要依賴性能源為石油。另外石油與第二產業、第三產業的關聯度相對較高，可以認為整個經濟發展對石油的依賴性較高。（3）隨著我國經濟發展環境的變化，三次產業與能源消費結構的灰色關聯系數有所調整，主要表現在除煤炭以外，其他三大能源與第三產業比重的灰色關聯系數都有大幅度的下降，而與第一產業有大幅度的上升。

3 能源消費與產業結構：影響方向的判別

借助于灰色關聯理論分析，可以揭示各種主要能源比重與三次產業比重之間的關聯程度，但不能說明兩個變量之間的互相影響方向。影響方向的問題需要通過一個獨立的方式來確定。Granger因果檢驗提供了格蘭杰因果關系的判斷方法，可以用來分析我國能源消費與產業結構的影響方向。

Granger因果檢驗的基本思路是一個變量是否能夠幫助預測另一個變量，如果可以認為這個變量就是另一個的Granger原因，如檢驗x是否是y的Granger原因（檢驗y是否是x的Granger原因變量正好相反），其數學表達式可以寫成：

用最小二乘估計法估計模型，并構造檢驗統計量進行F檢驗，原假設為：

H0：=β2=…=βp=0

檢驗統計量為：

RSS0和RSS1的表達式如下：

其中：

Granger因果檢驗需要變量之間是協整或變量是平穩的，故需要進行單位根檢驗，對煤炭、石油、天然氣、水核風電、第一產業、第二產業和第三產業比重做單位根檢驗，如表2所示。

表2 1978—2015年能源消費與產業結構比重的單位根檢驗

根據表2可以發現，我國煤炭、石油、天然氣、水核風電、第一產業、第二產業和第三產業比重的原序列在0.10的顯著水平下，只有第二產業比重通過檢驗為平穩序列，在0.05的顯著性水平下，所有變量的一階差分通過顯著性檢驗，即在0.05的顯著水平下，所有變量都為一階單整序列。盡管原序列不平穩，但都為一階單整序列，可以進行協整分析，確定這些變量之間是否存在穩定的關系。通過協整分析將12個組合關系中5%的顯著水平下通過檢驗存在協整關系的8組關系展示如表3所示。

表3 1978—2015年能源消費與產業結構比重的協整檢驗

通過協整檢驗的變量組符合Granger因果檢驗條件，故對表3中通過協整檢驗的變量組進行Granger因果檢驗。借助于Eviews5.0軟件對我國1978—2015年煤炭、石油、天然氣、水核風電、第一產業、第二產業和第三產業比重的變量數據進行Granger因果檢驗分析，在0.05的顯著水平下將通過檢驗的變量組提取出來，結果如下頁表4所示。

表4 1978—2015年能源消費與產業結構比重的格蘭杰因果檢驗

從Granger因果檢驗結果可以看出，我國能源消費與三次產業的比重之間存在部分Granger因果關系。第一產業比重調整是引起煤炭、天然氣和水風核電能源消費結構演進的Granger因果原因。因為第一產業和煤炭消費的比重都為下降的，故可以認為第一產業產值比重的下降是引起煤炭消費比重和石油消費比重下降、天然氣消費比重上升的重要因素。但因第一產業結構比重與煤炭消費比重的灰色關聯系數只有0.380，與天然氣比重的灰色關聯系數僅為0.481，所以第一產業并不是煤炭產業下降、天然氣消費上升的決定性因素。第三產業比重結構的演進是煤炭、石油和天然氣多種能源消費結構變動的Granger原因，第三產業與煤炭、石油、天然氣的灰色關聯系數分別為0.419、0.707、0.481，說明第三產業的波動是三種能源結構演進的重要因素，尤其是石油與第三產業比重的關聯系數達到0.707，可以認為第三產業是引起石油消費結構演進的決定性因素之一。從檢驗結果可以看出，我國產業結構牽引著能源消費，能源消費對產業結構推動卻不夠顯著，只有天然氣的消費成為第一產業與第三產業的Granger因果原因，且與第一產業和第三產業的灰色關聯系數分別為0.661和0.481，說明天然氣消費比重演進是第一產業和第三產業結構調整的影響因素?？梢园l現第二產業并沒有成為我國能源結構調整的影響因素，能源結構演進也并沒有成為推動第二產業結構比重調整的影響因素，但事實是我國第二產業目前依然是經濟發展的主要產業，其結構比重目前仍然保持在45%以上，也從側面反映出我國能源消費并不是產業結構升級的重要影響因素，僅僅是產業結構調整的服務者，被動服務于經濟產業結構調整。

4 結論

通過上述分析，可以得出我國能源消費結構調整與產業結構演進之間的關系如下：

（1）產業結構與能源消費結構之間依存關系存在復雜的調整過程。主要表現在：1978—1995年期間我國第二產業發展的主要消費能源是煤炭，煤炭比重與第二產業比重的灰色關聯系數最高；石油與第一產業的關聯系數較高，第一產業的主要依賴性能源為石油；1996年之后三次產業與能源結構的灰色關聯系數有所調整，主要表現在除煤炭以外，其他三大能源與第三產業結構的灰色關聯系數都有大幅度的下降，與第一產業的灰色關聯系數大幅度的上升。

（2）產業結構調整是能源消費結構調整的推動者。在產業結構調整與能源結構演進的過程中，產業結構調整是能源結構演進的重要影響因素，能源結構演進單向服務于產業結構演進，其中第一產業與第三產業的比重上升成為石油消費比重下降的決定性因素之一，而能源消費對產業結構的影響則不夠顯著。

（3）當前我國真正意義上的能源經濟尚未形成，能源依然處于被動的戰略供給狀態。數據分析表明，能源消費結構演進單向服務于產業結構，產業結構并沒有反過來服務于能源結構演進，兩者的關系反映出能源消費的被動性，結合第二產業的發展態勢不難發現能源消費對產業結構調整的貢獻不足。從這個意義上可以認為，能源消費從屬于經濟發展與產業結構變動，我國真正的能源經濟尚未形成。

綜合而言，可以認為當前我國產業結構的演進是主動的，能源消費結構的調整是被動的，原因在于能源消費結構并不是產業結構調整的顯著影響因素。我國能源消費仍然從屬于經濟發展和產業結構調整，真正的能源消費經濟并未正式形成。盡管能源消費規模越來越大，并影響到經濟社會發展的各個領域與部門，但目前經濟結構調整與轉型發展并不能依賴于能源消費經濟。因此，未來我國產業結構的演進在一定程度上需要避免發達國家走過的一二三產業順次發展的常規次序，一方面應著力提高第二產業的發展內涵，限制第二產業內部低效高耗行業的規模，主要可以借助于第二產業耗能門檻的提高實現。另一方面，引導和鼓勵第三產業加速發展，尤其是鼓勵生產性服務業的科技應用與創新創業在擴大第三產業規模的過程中，促進產業結構調整、優化與升級，通過第三產業牽引經濟發展，在經濟發展的同時推動能源消費結構向低耗能、低污染轉型——經濟增長與環境保護同步實現。