我国经济增长能源结构与能源消费关系的实证分析

我国经济增长\\能源结构与能源消费关系的实证分析

作者：霍宗杰 周彩云

来源：《当代经济管理》2010年第05期

[摘要]经济增长、能源结构与能源消费的关系是我国在保持经济增长的同时解决能源供需矛盾,实现能源、经济与环境可持续发展的重要问题。 文章基于1978年~2007年能源统计数据,对中国经济增长、能源结构与能源消费进行了因果关系和协整性的研究。发现中国存在单向的经济增长到能源消费和能源结构的因果关系,以及能源结构和能源消费的双向因果关系。短期与长期中能源结构对于能源消费的影响都要大于经济增长对于能源消费的影响。 [关键词]经济增长;能源结构;能源消费;协整性

[中图分类号] F206[文献标识码] A [文章编号] 1673-0461(2010)05-0010-05 一、引言

能源作为世界经济发展必不可少的要素之一,其对经济的推动作用日益明显和重要。我国改革开放后经济的高速发展带动能源消费以较快的速度增长。中国的能源消耗已经占到了世界总量的15%,相当于美国能源消耗量的70%。如果继续以目前的速度增长,中国的能源消耗量将在7年内翻一番,并取代美国成为世界上最大的能源消耗国。中国能源消费量的大幅增长并不完全是由经济的高速增长所带动的,我国的能源消费结构也是一项重要的影响因素。我国的能源禀赋具有多煤、少油、少气的特点,中国一次能源生产和消费结构中,煤炭比重分别高达76%和68.9%,是世界上煤炭比重最高的国家。虽然解放以来我国能源结构有所改善,天然气、石油、水电比例逐步提升,但煤炭依旧是我国最主要的能源品种。经济增长带动能源消费,能源消费得越多就自然更多地消耗我国储量最多且成本较低的煤炭,而煤炭又是一次能源中热值最低污染最大的能源品种,且我国的煤炭利用以燃烧为主,在每年消费的煤炭中,有80%以上是直接燃烧。这样的能源消费结构导致我国能源效率与发达国家甚至一些发展中国家有着较大的差距,产生了能源消费居高不下,污染严重等问题。本文采用协整理论研究了中国1978年～2007年经济增长和能源消费结构及能源消费间的关系,并对我国能源问题提出了相关的政策建议。

二、文献回顾

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许多学者对中国经济增长对能源消费的影响进行了研究。其结果也不尽相同。Kraft,J.和Kraft,A.[1]首先将Sims检验应用到美国能源消费和收入关系的研究中,发现1947年～1974年美国GNP到能源消费具有单向的因果关系。Yu和Choi[2]采用标准Granger方法检验了菲律宾能源与GNP之间的因果关系,其方向与Kraft-Kraft对美国的结论相反。Hwang和Gum[3]在对台湾地区能源与经济关系的研究中,得出了能源与经济之间存在双向因果关系的结论。韩智勇等[4]研究1978年～2000年中国能源消费与经济增长协整和因果关系,发现中国能源消费与经济增长之间存在双向的因果关系。吴巧生等[5]基于中国各省1986年～2005年的面板数据研究,发现从长期来看,中国总体存在能源消费与GDP的双向因果关系。

对于能源结构的研究国外主要集中于定量分析不同类型能源之间的替代关系或者互补关系。如Cho[6]等人使用1981年～1997年的季度数据,采用两阶段超对数成本函数对韩国的要素间替代关系与能源间替代关系作了联合估计。Harvey和Marshall[7]发现,英国的石油和电力之间是可替代的,煤炭和石油之间则是互补的。国内对于能源结构的研究主要集中于定性研究,如刘山[8]从能源安全的角度分析了我国能源结构,强调了石油外交的重要性。王顺庆[9]从环境污染、生态破坏、能耗高等方面分析了我国以燃煤为主的能源结构的不合理性。钟晓青、吴浩梅等[10]文在广州市1980年～2003年的年度统计数据基础上,运用格兰杰因果关系检验研究了时间序列变量之间是否存在因果关系;并运用协整理论研究了广州市1980年～2003年能源消费与GDP及能源结构之间的关系。

三、研究方法概述

本文首先使用ADF检验考察序列的平稳性,再通过Granger因果关系检验对序列间的关系进行判定,检验考察序列间的协整性并估计协整方程,最后通过脉冲响应和方差分解直观地分析经济增长、能源结构和能源消费间的相互影响。

(一)序列的平稳性及其检验方法

所谓序列的平稳性是指一个序列的均值(Mean)、方差(Variance)和自协方差(Auto-covariance)是否稳定。如果一个时间序列具有稳定的均值、方差和自协方差,则这个序列就是稳定的,否则就是非稳定的。

由于实际的经济序列通常不会是一个简单的AR(1)过程,所以这里我们利用ADF检验方法对序列进行单位根检验来判断其平稳性。模型如下:

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△y■=?琢+?茁■t+?茁■y■+■?酌■△y■+?着■

其中,εi为白噪声,原假设是β1=0,即序列yt有一个单位根(非平稳),t是时间趋势。

(二)序列间因果关系分析及检验方法

在本文中采用Granger因果分析的方法来判定这种关系。Granger因果关系检验的思路是:主要看现在的y能够在多大程度上被过去的x解释,加入x的滞后值是否使解释程度提高。如果x在y的预测中有帮助,或者x与y的相关系数在统计上显著时,就可以说“y是由x Granger引起的”。格兰杰因果关系可以用F统计量来进行判定,如果F统计量大于相应显著性水平下的临界值,则拒绝原假设,得到结论Xt对yt存在格兰杰因果关系。

(三)序列间的协整性分析及检验方法

协整是对非平稳经济变量长期均衡关系的统计描述。非平稳经济变量间存在长期稳定的均衡关系称作协整关系。如果一个序列是非平稳的,但其一阶差分是平稳的,则称此序列为一阶单整序列,记为I(1)。类似地,如果其必须经过d次差分后才能平稳,则此序列为d阶单整序列,记为I(d)。两个序列具有相同的单整阶数,是序列之间具有协整性的必要条件。

关于协整关系的检验与估计有许多种模型,如Engle-Granger两步法、Johansen极大似然法则等,对于单方程系统,Engle-Granger两步法通常检验两变量间的协整关系比较准确和方便,Johansen and Juselius估计是基于向量自回归模型误差修正的表达式法,适用于在多元变量协整关系的检验与估计,故本文选用Johansen and Juselius估计进行序列间的协整检验。

四、中国经济增长和能源结构与能源消费关系的实证分析

(一)数据的选择和说明

本文对于能源消费的研究选取了1978年～2007年中国能源消费总量、GDP和能源结构的数据。能源消费(E)的统计数据来自《中国能源统计年鉴》(1986,1989,1991,1996年～2008年),单位是百万吨标准煤;经济增长用国内生产总值(Y)来表示,统计数据来自《中国统计年鉴》(2008),并根据平减指数换算为1978年不变价格的实际GDP,单位是亿元;由于我国一次能源消费结构中煤炭的消费始终保持着很高的份额,故本文采用煤炭消费量占总消费量的比重(%)表示

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能源消费结构(S),能源结构的数据来自于《中国统计年鉴》(2008)和《新中国五十五年统计资料汇编》。

图1、图2分别为1978年～2007年中国能源消费总量与实际GDP和能源结构的增长趋势,可以看出能源消费总量和GDP的增长趋势是基本一致的,尤其是2000年后都呈现出加速增长的趋势,能源结构波动较大但从2002年开始又有所上升,三个时间序列均表现出不平稳的特征。由于对时间序列数据进行自然对数变换不会改变数据的特征,却能使数据趋势线形化并一定程度上消除时间序列中的异方差,故本文对变量作对数化处理后分别记为lnE、lnY和lnS进行实证分析。协整与检验的计算过程借助计量经济软件Eviews5.1完成。

图1、1978年～2007年能源消费总量与GDP增长趋势图

图2、1978年～2007年能源结构变动趋势图

(二)对能源消费的实证检验 1.单位根检验

由于格兰杰因果检验对序列的平稳性很敏感,故本文首先采用ADF方法分别进行各变量的单位根检验。单位根检验对于不同的滞后阶数也相当敏感,因此本文在进行ADF检验的同时采用两种信息准则AIC和SIC进行滞后阶数的判定。检验结果见表1,序列lnE、lnY和lnS均具

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有单位根,而它们的一阶差分序列不具有单位根,是平稳序列,故序列lnE、lnY和lnS都是一阶单整序列,都是I(1)过程(见表1)。 表1.序列的ADF单位根检验结果

注:1.*,**和***分别表示在10%,5%和1%水平上显著;2.C表示有常数项,N表示不包含趋势项,数字表示滞后阶数。 2 .Granger因果关系检验

为了验证三变量间因果关系的方向,本文对lnE、lnY和lnS进行Granger因果性检验。根据各种确定滞后阶数的准则①,确定滞后阶数为2。

Granger因果关系检验结果见表2,可以看出,在10%显著性水平下,接受了存在lnY到lnE的因果关系,存在lnS和lnE的双向因果关系及存在lnY到lnS的因果关系。故可以得出1978年～2007年间的中国经济增长和能源结构与能源消费存在因果关系,且经济增长与能源结构也有单向的因果关系。说明我国经济增长的同时会带动能源消费的增加,且也影响着能源结构,与此同时由于不同的能源品种的能效不同,故保持同一经济增长状况条件下,能源结构的变动也会影响到能源消费的改变。

表2.经济增长、能源结构与能源消费的 Granger因果关系检验结果

注:样本区间:1978年～2007年,滞后阶数:2。 3.协整检验

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在以上检验基础上,本文使用Johansen and Juselius极大似然法对三个变量进行协整关系检验,表3列出了样本期1978年～2007年的Johansen and Juselius检验的结果。

注:1.样本区间1978年～2007年,滞后步长1;2.**表示在5%水平上拒绝原假设。

特征根迹检验和极大特征根检验都给出了相同的结论:在5%的显著性水平下拒绝没有协整向量的原假设,接受系统中存在一个协整向量的备择假设,故由协整检验得到协整方程: LnE=0.677lnY+1.415lnS

模型中各变量存在长期稳定关系,lnY对lnE的弹性系数为0.677,lnS对lnE的弹性系数为1.415。说明GDP每增加1%,则能源消费将增长0.677%;能源结构(煤炭的消费占比)每增加1%,则能源消费将增长1.415%。可见在长期中,能源结构的改变对于能源消费的影响要大于经济增长对于能源消费的影响,这也说明长期来看调整优化能源结构对改善我国能源消费的低效浪费状况的重要性。短期中GDP和能源结构对于能源消费的影响需要通过误差修正模型反映,通过检验得到误差修正模型(见表4)。 表4.向量误差修正模型估计结果

在能源需求的VECM方程中,可决系数为0.598,说明能源需求变动率的波动可以由经济增长和能源结构的短期变动及他们之间的长期均衡关系解释大约60%。由VECM方程可知,误差修正系数为-0.166,26,即短期内能源需求量向长期均衡状态调整的速度较快,以0.166,26的比例影响后一期能源需求量的变化。 4.脉冲响应与方差分解

脉冲响应函数是用以反映在扰动项加上一个单位标准差的新息冲击所导致的对内生变量当前值和未来值的影响。本文基于上节VECM方程的估算进一步对脉冲响应函数进行测算,并绘出脉冲响应图,直观地分析三个变量间的相互影响。由图3可以看出,能源消费对其自身的一个标准差扰动具有极为明显的正向效应。在第5期达到最大值0.72,之后缓慢衰减。能源消费对于经济增长标准差的扰动呈U形趋势,在第4期达到最大-0.067的效应,这可能是由于经济增长虽然有带动能源消费的因素,但由于考察期内政府对于能耗高企的问题越来越重视,施行了很多

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相关的政策提高能效,改善能源结构,同时降低了能耗,相对于经济增长的速度能源消费的速度稍慢,产生了短期内经济增长的正冲击产生能源消费负效应的现象。能源消费对于能源结构标准差的扰动呈现出逐渐加强的正效应,在第7期达到最大0.153,表明煤炭占比增加会持续推高能源消费量的增长。经济增长对自身及能源消费的标准差扰动更为敏感,对能源结构的标准差扰动反应甚微。能源结构对于能源消费一个标准差扰动具有持续增长的正效应,说明由于我国资源禀赋的限制,能源消费量越大,对于相对丰富和廉价的煤炭需求也越高。能源结构对于经济增长的一个标准差的扰动呈现出了逐步增大的负效应,经济增长伴随着科技的进步,能耗的提升,政府对于环境能源约束越来越高的重视及相关政策的制定,这些因素都导致了经济增长中煤炭占比在能源结构中越来越小,其他优质能源比例提升的现象。

下面对三变量进行方差分解的测算,以了解我国经济增长、能源结构与能源消费间相互影响的重要程度。

由图4可以发现,不考虑能源消费对于自身的贡献率,能源结构对于能源消费的贡献率只达到了5%左右,但仍明显比经济增长的贡献率要高,这与上节中长期协整所得到的结果相一致,即能源结构对于能源消费的影响比经济增长对能源消费的影响更明显,且结合脉冲响应的结论,长期以来煤炭占比减小对于减少能源消费的影响在不断增强。不考虑经济增长对于自身的贡献率,能源消费的贡献率逐年递增,最高达到了40%,能源结构的贡献极小。不考虑能源结构对于自身的贡献率,能源消费对于能源结构的贡献率虽然在逐年缓慢下降,但总在70%以上,经济增长对于能源结构的贡献逐年增加,最高达到了约20%,这也再次说明能源结构和能源消费之间有着双向的因果关系,两者相互影响。

五、结论与建议

通过以上实证分析,得到以下几点结论:

(1)从经济增长和能源结构与能源消费的长期均衡关系来看,能源结构对能源消费的弹性系数为1.415显著高于经济增长对能源消费的弹性系数,能源结构的变动对于能源消费的影响较为明显。我国至今仍占60%以上煤炭消费比重的能源结构是导致能源结构弹性较大的原因,能源结构是影响能源消费的一个重要因素。

(2)由VECM模型的估计,发现中国能源消费的短期变动可以被GDP和能源结构的变动及对于能源消费上一期偏离所进行的调整解释约60%,且短期内能源需求量向长期均衡状态调整的速度较快。

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(3)通过Granger因果关系检验,发现存在单向的经济增长到能源消费和能源结构的因果关系,以及能源结构和能源消费的双向因果关系。通过脉冲响应和方差分解的测算,能源结构对于能源消费的影响要大于经济增长对于能源消费的影响,且其影响在逐年递增。能源消费和经济增长对能源结构都有影响,但能源消费的影响力更强,贡献率达到了70%以上,能源消费和能源结构相互影响,这说明优化能源结构与降低能源消费是双向有益互动的过程。

基于以上结论,我国要保持适当速度的持续发展,在其他条件不变的情况下就要求保障充分的能源供给。而我国正在努力“节能减排”,这就需要在保证经济增长的条件下尽量减少能源的消耗,也就是要增加能源效率。能源消费与能源结构之间的关系就决定了能源结构对于降低能耗,提高能效的重要性。我国能源禀赋煤多、油少、气少的特征决定短期内一次能源结构中煤炭的占比不会有显著的降低,因此在实践中既要实现“节能减排”提高能源效率又要尊重我国能源禀赋的特征。首先,需要国家制定相关政策,鼓励更多地使用效率更高的能源品种,适当降低煤炭的消费比重,着[于长期中能源结构的改善;其次,推广开发煤炭净化技术,将更多的煤炭用来发电而不是直接燃烧等方式提高煤炭的利用效率,改善二次能源消费结构;最后,保持适度的经济增长速度,减少能源供给压力,为调整能源结构,降低能耗和污染创造适宜的环境。 [注 释]① 具体结果限于篇幅不再列出,如有需要可向作者索取。 [参考文献]

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