重慶市能源消費與經濟增長的協整分析

胡小渝

(1.重慶市沙坪壩區委黨校，重慶 400033；2.重慶工商大學，重慶 400067)

隨著經濟快速發展，能源消耗亦不斷增長。目前，中國已成為全球第二大能源消費大國。能源作為經濟增長的基礎性資源，直接影響經濟能否長期穩定發展，如何緩解能源資源對經濟增長的瓶頸限制，成為當下學者研究的熱點問題之一。習近平總書記強調:“推動能源生產和消費革命是長期戰略，必須從當前做起，加快實施重點任務和重大舉措。要抓緊制定2030年能源生產和消費革命戰略，研究“十三五”能源規劃。抓緊修訂一批能效標準，只要是落后的都要加快修訂，定期更新并真正執行。”在此背景下，研究重慶市能源消費與經濟增長間關系，對于促進重慶市經濟長期穩定發展具有一定現實意義。

1 能源消費與經濟增長的文獻綜述

1.1 國外文獻綜述

國外研究能源消費與經濟增長關系的文獻較多，且起步較早，多集中于通過計量模型分析兩者關系，為制定能源與經濟政策提供參考。Kraft.J等[1]利用1947—1974年的相關數據，分析美國能源消費與GNP之間的關系，結果顯示GNP是能源消費的格蘭杰原因，且這種結果關系是單向的，因此作者認為控制能源消費將不會影響經濟增長。Stem[2]通過VAR模型分析美國1947—1990年統計數據，結果表明美國的能源消費是經濟增長的格蘭杰原因。同時，Stem[3]利用靜態和動態協整分析做進一步研究，認為美國能源消費對GDP的影響顯著。Lee[4]基于18個發展中國家經濟增長與能源消費的面板數據得出結論，不管是長期還是短期能源消費都是經濟增長的格蘭杰原因，并建議發展中國家通過采取一定的能源政策，促進國家經濟增長。Lee and Chang[5]基于Lee.C.C 的研究結果另加入了22個發達國家數據，基于這40個國家1960—2001年的統計數據分析GDP與能源消費的關系，認為發展中國家GDP非能源消費的格蘭杰原因，同時能源消費也非GDP的格蘭杰原因。

1.2 國內文獻綜述

國內學者針對能源消費與經濟增長的研究資料豐富，多采用實證研究。林伯強[6]基于協整和誤差修正模型分析了我國能源需求的影響因素，結果顯示能源消費總量、GDP、能源價格及能源消費結構變化四者間存在長期穩定的均衡關系。黃玲[7]通過整理福建省近30年統計數據，并進行了實證分析，認為經濟增長是能源消費的格蘭杰原因，且兩者間存在長期協整關系。汪東等[8]通過研究天津市能源消費與經濟增長間的關系發現：天津市經濟增長較大程度上依賴于能源消費，尤其是煤炭消費對經濟增長的拉動作用明顯，并提出相應能源消費和經濟發展政策。鐘爽等[9]基于吉林省統計數據，利用灰色關聯法分析吉林省能源消費結構與經濟增長的關系，認為吉林省經濟發展一定程度上依賴于能源消費結構變化。邢毅[10]基于省級面板數據分析了經濟增長、能源消費和信貸投放三者間的動態關系，認為低碳發展區和高碳發展區三者間動態關系有著明顯差異，在低碳發展區，能源消費和信貸投放對經濟增長有一定正面影響。楊先明等[11]通過構建數據模型分析，認為城市化與居民直接能源消費兩者間存在U型關系，但對于北京、上海等城市化水平較高城市而言，城市化與居民直接能源消費間已不存在直接關系。李曉飛等[12]基于河南省2000—2014年的統計數據，選取河南省能源消費總量、GDP和工業廢氣排放量三大指標，構建河南省能源-經濟-環境的VAR模型，通過脈沖響應函數和方差分解研究河南省能源、經濟和環境三者間的動態關系。分析結果表明：河南省能源消費與經濟增長、環境污染三者間存在長期穩定的協整關系，同時能源消費對經濟增長起到一定正面影響。何則等[13]通過彈性脫鉤指數和廣義LMDI方法分析了20世紀50年代以來中國能源消費與經濟增長的關系，并進一步研究了能源消費增長的驅動因素,認為能源消費總量與GDP增長均表現為指數型增長曲線。李博等[14]認為：短時間內，經濟發展會帶來資源浪費，引發一定生態環境問題，但長期來看，經濟發展到一定水平，將使生態環境重新恢復平衡，從而實現協調發展。馬千里等[15]基于2000—2016年統計數據，探討能源消費、技術進步和經濟增長三者間關系，得出了能源消費和技術進步均對經濟增長有一定正面影響的結論。

1.3 國內外文獻評述

通過對國內外關于能源消費與經濟增長相關文獻資料梳理發現，目前研究成果頗多，且多集中于實證分析。但學者們選擇的研究對象、研究指標、研究方法均具有一定差異性，對于能源消費與經濟增長間是否存在長期穩定的協整關系、能源消費對經濟增長是否具有影響，具體如何影響等問題均未形成統一結論。目前，國內學者大部分研究結果表明：能源消費與經濟增長間存在長期穩定的協整關系，但對兩者間的格蘭杰原因方向存在一定的爭議。

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

本文在穩定性檢驗與協整檢驗基礎上,通過格蘭杰因果關系檢驗以及脈沖響應函數和方差分解方法,以重慶市1997—2016年近20年的能源消費和地區生產總值數據為樣本,分析重慶市能源消費與經濟增長間關系，揭示兩者間的因果及動態定量關系，以服務綠色經濟研究。

2.1.1格蘭杰因果關系檢驗

格蘭杰檢驗常用于判斷兩序列的因果關系，非平穩的時間序列，存在產生虛假因果關系的可能性。因此，在進行格蘭杰檢驗前常需要進行協整檢驗，穩定性檢驗是協整檢驗的基礎。一般情況下，通過散點圖或折線圖進行初步平穩性判斷。針對非平穩序列，協整檢驗是建模的前提條件，即E-G檢驗。

1)E-G兩步法協整檢驗

步驟2檢驗步驟1通過模型回歸所得到的殘差序列{εt}的平穩性。殘差序列{εt}如平穩，則可作出因變量與自變量序列間存在協整關系的結論，反之，則不存在協整關系。

2)ADF檢驗法

ADF檢驗法是檢驗序列是否平穩的常用方法之一。通過計算自回歸系數之和是否等于1，從而得出序列是否平穩的結論。

任意p階自回歸模型AR(p)過程：

xt=φ1xt-1+…+φpxt-p+εt

(1)

其中φ是自回歸系數，把式(1)進行等價變形可以得到：

Δxt=ρxt-1+β1Δxt-1+…-βp-1Δxt-p+1+εt

(2)

其中，ρ=φ1+φ2+…+φp-1,βj=-φj+1-φj+2-…-φp,j=1,2,…p-1。如果序列{xt}是平穩序列，則φ1+φ2+…+φp<1，等價于0，如果序列{xt}不平穩，則至少存在一個單位根，那么有φ1+φ2+…+φp=1，等價于ρ=0。對序列{xt}的單位根檢驗的假設條件H0：ρ=0?H1:ρ0，構造ADF檢驗統計量是參數ρ的樣本標準差。

2.1.2VAR模型

VAR模型是一種新的多方程模型分析法，主要用于判斷變量是外生變量還是內生變量，用于分析預測相互聯系的多變量時間序列系統，分析隨機干擾項所探討的經濟系統的動態沖擊，解釋經濟沖擊對經濟變量的影響。在向量自回歸模型中，包含多個變量。假定有k個變量，滯后階數為ρ，則ρ階結構向量自回歸模型為

BXt=Γ0+Γ1Xt-1+Γ2Xt-2+…ΓpXt-p+μt

(3)

i=1,2,…,p,Γi是內生變量向量Xt的滯后i期的前定內生變量向量Xt-i的系數矩陣。

把式(3)左乘B-1得到p階向量自回歸模型的簡約式，標準向量回歸模型:

Xt=A0+A1Xt-1+A2Xt-2+…+ApXt-p+et

(4)

其中A0=B-1Γ0;Ai=B-1Γi,i=1,2,…,p;et=B-1μt[16]。

2.2 數據來源

鑒于數據可獲得性，本文數據來自1998—2017年《重慶市統計年鑒》，能源消費總量(TEC)是實物指標,單位是萬噸標準煤；地區生產總值(GDP)單位是億元人民幣，GDP數據換算成以上年為基期的實際指標。計算過程通過計量經濟軟件stata13完成。

3 重慶市經濟、能源消耗及環境現狀

3.1 重慶市經濟現狀分析

由圖1可知：自直轄以來，重慶市經濟快速發展，GDP增長率基本與全國經濟增長率變化趨勢相同，但增長速度普遍明顯高于全國經濟增長速度。

3.2 重慶市能源消耗及環境狀況

隨著重慶市經濟快速發展，能源消耗亦不斷增長。能源消費總量由1997年的2 030.13萬噸標準煤增加到2016年的8 271.97萬噸標準煤，增長了3倍多。其中，煤炭資源消費占到50%以上，1997—2014年均高達60%多。伴隨經濟快速發展，能源消耗亦不斷增加，但煤炭資源有限，且污染嚴重，尋找新的能源成為重慶乃至全國經濟發展的重要方面。環境污染方面，以工業廢水為例，隨著經濟結構轉型升級，排放量整體處于下降趨勢，但絕對量仍較大，以環境污染為代價的經濟發展一定程度上仍然存在。因此，轉變經濟發展方式，實現可持續發展仍任重道遠。

圖1 重慶與全國GDP增長率比較

4 重慶市能源消費與經濟增長的實證分析

4.1 能源消費與經濟增長的平穩性檢驗

圖2是重慶市能源消費與生產總值的變化趨勢圖，可以看出：1997—2016年重慶市能源消費與地區生產總值變化是有趨勢的，不平穩的。為了消除數據間較大的波動，對能源消費和地區生產總值取對數，分別記為LnTEC、LnGDP。

圖2 重慶市能源消費與地區生產總值變化趨勢

由表1單位根檢驗結果可知：LnTEC、LnGDP和1階差分后的ΔLnTEC、ΔLnGDP的ADF值在1%顯著水平都大于其相對應的Mackinnon臨界值。因此，不能拒絕水平序列以及1階差分序列存在單位根的原假設。但2階差分后Δ2LnTEC、Δ2LnGDP的ADF值在1%顯著水平下都小于其對應的Mackinnon臨界值，拒絕存在單位根的原假設，即2階差分后為平穩序列，滿足進行協整檢驗的前提條件。

表1 TEC和GDP的單位根檢驗結果

注：檢驗形式(C、T、L)中C、T、L分別代表常數項、時間趨勢和滯后階數。***表示在 1%顯著水平下拒絕零假設。

4.2 重慶市能源消耗與經濟增長的協整分析

本文采用E-G兩步法來進行協整檢驗。

步驟1建立回歸方程：

LnTEC=2.759+0.668LnGDP

(5)

(27.29) (55.36)

括號里面為t統計量。

調整后R2=0.993 8，DW=0.474 7，F=3 064.39

由式(5)可知：F統計量是顯著的，所以估計方程是顯著的，t統計量是顯著的，調整后的擬合優度達0.993 8，說明方程擬合較好。DW統計值為0.474 7，說明不存在序列相關。

步驟2檢驗殘差序列是否平穩，對殘差的單位根檢驗結果如下：

LnTEC-2.759-0.668LnGDP

(6)

由表2可知：殘差序列et是平穩序列，即存在LnTEC和LnGDP的平穩性組合。

表2 殘差項的平穩性檢驗

4.3 格蘭杰因果檢驗

由表3分析可知：在滯后期為1的情況下，對于LnTEC不是LnGDP的原因的原假設，F值為25.38，P值為0.000 1，拒絕原假設，即LnTEC是LnGDP的原因。而對于LnGDP不是LnTEC的原因的原假設，F值為1.43，P值為0.248 5，不能拒絕原假設，即LnGDP不是LnTEC的原因成立。分析可知：重慶市能源消費是地區生產總值的格蘭杰原因，即重慶市能源消費發生變化會導致經濟增長隨之產生一定變化，但地區生產總值并不是能源消費的格蘭杰原因，即重慶市經濟增長的變化并不導致能源消費的變化。

表3 格蘭杰因果關系檢驗結果

4.4 重慶市能源消費與經濟增長的VAR模型分析

1)VAR模型估計

根據AIC與BIC信息準則最小化，得出最佳滯后階數為4，估計4階向量自回歸模型，估計出VAR模型如下：

LnGDPt=0.91LnGDPt-1+0.98LnGDPt-2-

0.24LnGDPt-3-0.61LnGDPt-4-

0.14LnTECt-1-0.58LnTECt-2-

0.24LnTECt-3+0.08LnTECt-4+

0.064+et

LnTECt=-1.13LnGDPt-1+4.96LnGDPt-2-

1.74LnGDPt-3-1.58LnGDPt-4+

0.17LnTECt-1-1.72LnTECt-2-

0.5LnTECt-3+0.52LnTECt-4+

0.13+et

根據VAR模型分析規則，檢驗VAR的穩定性是進行脈沖響應分析的前提條件，如VAR模型穩定，則可進行下一步的脈沖響應分析。從圖3可知：VAR模型的全部特征根倒數值均位于單位圓內，說明VAR模型具有穩定性。

圖3 VAR系統穩定性判別圖

2)脈沖響應函數分析

VAR模型通過脈沖響應函數分析隨機干擾項對其內生變量的影響軌跡，但并不分析每個變量對自己和其他變量的變動如何反應。本文對LnTEC(重慶能源消費)和LnGDP(重慶地區生產總值)VAR進行脈沖響應分析。

由圖4(a)可知：GDP對自身的響應函數時間路徑表現為波折，且后期逐漸變寬，由此可見重慶GDP的增加對后期影響逐漸趨于穩定態勢；圖4(b)反映了GDP對TEC的響應緩慢增加，說明能源消費對經濟增長的影響在逐步增大；圖4(c)圖中TEC對自身的響應函數逐步升高，說明重慶能源消費的提高對后期的影響亦漸趨于穩定。圖4(d)反映TEC對GDP的響應一直在0處上下浮動，由此可見，經濟增長對能源消費的影響并不大。

3)方差分解

圖5(a)中，LnGDP對自身的方差分解路徑一直為正，且在下降到80%附近時漸趨于平穩。由此可見，重慶地區生產總值(GDP)在后期的貢獻呈現減小趨勢，并最終穩定在80%左右；圖5(b)中LnTEC對LnGDP的方差分解路徑一直為正且呈現為波折中穩步上升趨勢，可見重慶GDP對能源消費的貢獻不斷增大，但增加幅度較緩慢；圖5(c)中，LnGDP對LnTEC的方差分解時間路徑不斷增長，最后在20%～25%范圍穩定下來，說明能源消費對重慶經濟增長的貢獻后期趨于穩定；圖5(d)中LnTEC對自身的方差分解路徑較為曲折，在波折中不斷下降，說明能源消費對自身的影響前期不太穩定，但隨著技術進步，能源消費對自身的貢獻逐步穩定在25%左右。

圖4 VAR模型脈沖響應

圖5 LnGDP、LnTEC對自身及相互方差分解時間路徑

5 結論及對策建議

本文基于重慶市1997—2016年的統計數據，在穩定性檢驗與協整分析基礎上，通過格蘭杰檢驗與脈沖響應及方差分解等研究方法，對重慶市能源消費與經濟增長之間的因果與及定量關系進行了分析，得到如下結論：

1)格蘭杰因果檢驗顯示：重慶市能源消費是地區生產總值的格蘭杰原因，但地區生產總值并不是能源消費的格蘭杰原因。一定程度上說明重慶市能源消費的變化直接影響地區生產總值的變化，即能源消費對經濟增長存在一定的正向影響，但地區生產總值的變化并不導致能源消費的變化。以上分析表明：重慶市經濟增長一定程度上依賴于對能源消費。

2)VAR模型估計和脈沖響應函數分析結果表明：重慶市能源消費對經濟增長的影響在逐步增大，即能源消費的微小波動將在極大程度上影響經濟增長。

3)方差分解路徑分析結果顯示：重慶市能源消費對經濟增長的方差分解時間路徑不斷增長，并在20%～25%范圍穩定下來，可見能源消費對重慶經濟增長的貢獻后期趨于穩定

本文基于以上結論，提出如下對策建議：

1)做好能源消費規劃，科學有計劃地開發能源資源。近年來，重慶市經濟快速發展，對能源的消費逐年增加。但能源資源是有限的，做好能源消費規劃，有計劃、節制地開發使用能源資源，避免能源成為經濟發展的短板。

2)加強全民節能教育，營造節約用能氛圍。加大節能宣傳力度，提高全民節能意識，尤其是加強對企業節能培訓，在全社會營造節約用能大氛圍。加大高技術節能產品的應用推廣力度，引導企業采用節能新技術，尊重市場經濟規律，逐步淘汰高耗能產品。

3)加快產業轉型升級，嚴格控制高耗能產業發展。提高第三產業、戰略性新興技術等產業發展，加速淘汰高耗能、高污染等落后產業。對于不宜直接淘汰的高能源消費型產業，加大產業技術工藝改造，降低能耗，提高整體經濟效益。