山西省能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系研究：基于Johansen協(xié)整檢驗(yàn)和Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)

李 瑋，張艷青，張榮霞

(1.太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院，山西 太原 030021；2. 北京京園誠(chéng)得信工程管理有限公司第一分公司，北京 100029；3. 中國(guó)社會(huì)科學(xué)院研究生院，北京 102488)

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系密切。一方面能源消費(fèi)的增長(zhǎng)能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，另一方面經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)又拉動(dòng)了能源消費(fèi)的增長(zhǎng)。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)也有不少學(xué)者對(duì)能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。韓智勇等[1](2004)采用了E-G兩步法和未考慮平穩(wěn)性的標(biāo)準(zhǔn)Granger因果檢驗(yàn)，對(duì)1978～2000年的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)和能源消費(fèi)總量數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，得出的結(jié)論是兩者之間存在雙向因果關(guān)系，但兩者之間并不存在長(zhǎng)期的協(xié)整關(guān)系。但是韓智勇在檢驗(yàn)過(guò)程中并沒(méi)有對(duì)兩個(gè)原始時(shí)間序列進(jìn)行處理，比如取對(duì)數(shù)從而減少或消除異方差，或者進(jìn)行差分處理從而消除數(shù)據(jù)的非平穩(wěn)性，所以這個(gè)檢驗(yàn)結(jié)果并不是很有說(shuō)服力。吳巧生[2](2008)選取中國(guó)各省1986～2005年的數(shù)據(jù)，運(yùn)用面板單位根、異質(zhì)面板協(xié)整和基于面板的誤差修正模型重新檢驗(yàn)中國(guó)能源消費(fèi)和GDP的關(guān)系，實(shí)證結(jié)果表明：從長(zhǎng)期來(lái)看，中西部地區(qū)存在從GDP到能源消費(fèi)的單向因果關(guān)系。就短期而言，中部地區(qū)存在能源消費(fèi)和GDP之間的雙向因果關(guān)系。李江河[3](2011)研究了1985～2009年陜西經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)之間的關(guān)系。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),陜西經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)之間存在協(xié)整關(guān)系且兩者的因果關(guān)系是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是引起能源消費(fèi)的顯著的Granger原因，能源消費(fèi)不是引起經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的Granger原因。另外，王建林等[4](2008)使用ARDL等方法研究了中國(guó)能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者之間存在協(xié)整關(guān)系，能源消費(fèi)會(huì)隨著GDP的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，但是能源消費(fèi)的增長(zhǎng)不能引起GDP的增長(zhǎng)，因此，筆者認(rèn)為適當(dāng)?shù)哪茉垂?jié)約并不一定會(huì)制約中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文在以上研究的基礎(chǔ)上，選取山西省1980～2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)，基于Johansen協(xié)整檢驗(yàn)和Granger因果檢驗(yàn)，研究山西省能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系，從而為山西省制定經(jīng)濟(jì)與能源政策提供決策支持。

2 山西省能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的協(xié)整分析

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文用于分析的樣本數(shù)據(jù)為1980～2010年年度數(shù)據(jù)，來(lái)源于歷年《山西統(tǒng)計(jì)年鑒》。能源消費(fèi)表征指標(biāo)為山西省能源消費(fèi)總量(EC)，單位為萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤；經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)表征指標(biāo)為以1952年不變價(jià)計(jì)算的山西省地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)，單位為億元(人民幣)。為了消除計(jì)算過(guò)程中的異方差問(wèn)題，本文的數(shù)據(jù)都進(jìn)行了對(duì)數(shù)化處理，分別表示為L(zhǎng)nEC和LnGDP，檢驗(yàn)和回歸過(guò)程借助計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)軟件 Eviews 6.0完成。

2.2 各時(shí)間序列的ADF檢驗(yàn)

首先應(yīng)該進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，確定時(shí)間序列LnEC和LnGDP是否平穩(wěn)。若時(shí)間序列為非平穩(wěn)序列，那么在進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)虛假回歸問(wèn)題，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。本文采用ADF檢驗(yàn)法來(lái)檢驗(yàn)LnEC和LnGDP序列的平穩(wěn)性。模型[5]如下：

式中：αi(i=1,2)表示截距項(xiàng)；βit表示時(shí)間趨勢(shì)；εit表示白噪聲；△LnEC，△LnGDP是變量LnEC和LnGDP的一階差分。

表1 LnEC和LnGDP單位根檢驗(yàn)結(jié)果

注：檢驗(yàn)類(lèi)型(C，T，K)中的C、T、K分別表示單位根檢驗(yàn)方程中的常數(shù)項(xiàng)、時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)和滯后階數(shù)；0 表示檢驗(yàn)方程中不包含常數(shù)項(xiàng)或時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)。

如表1所示，在1%和5%的顯著水平下，時(shí)間序列變量LnEC和LnGDP均接受存在單位根的原假設(shè)(原假設(shè)：LnEC和LnGDP序列分別存在單位根)，所以時(shí)間序列是不平穩(wěn)的。因此，取LnEC和LnGDP兩時(shí)間序列的一階差分，表示為△LnEC和△LnGDP，并對(duì)這兩個(gè)差分序列繼續(xù)進(jìn)行ADF檢驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)在1%的顯著水平下，時(shí)間序列變量△LnEC和△LnGDP均拒絕原假設(shè)，因此△LnEC和△LnGDP都是平穩(wěn)序列。

2.3 Johansen協(xié)整檢驗(yàn)

協(xié)整是指某些變量之間存在著長(zhǎng)期均衡關(guān)系。如果兩個(gè)變量都是單整變量，只有當(dāng)它們的單整階數(shù)相同時(shí)，才可能協(xié)整；否則就不可能協(xié)整。前面已判斷LnEC和LnGDP均一階單整，因此本文利用Johansen方法來(lái)判斷LnEC和LnGDP是否協(xié)整。Johansen協(xié)整檢驗(yàn)表如表2所示。

表2 Johansen協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果

因?yàn)?8.99807>12.32090(5%顯著水平)，所以拒絕原假設(shè)。3.410298<4.129906(5%顯著水平)，接受原假設(shè)，所以變量LnEC和LnGDP存在協(xié)整關(guān)系。

2.4 LnEC和LnGDP的長(zhǎng)期均衡關(guān)系

由于LnEC和LnGDP為協(xié)整關(guān)系，所以可以使用經(jīng)典回歸模型，回歸結(jié)果如下：

(15.64)(23.99)

R2=0.95DW=0.59

從回歸結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，雖然擬合優(yōu)度R2很高，回歸系數(shù)也顯著(t值分別為15.64和23.99)，但是DW值卻明顯偏小，說(shuō)明該方程的殘差序列還存在著較強(qiáng)的一階自相關(guān)。因此考慮適當(dāng)加入滯后項(xiàng)，得到LnEC和LnGDP的分布滯后模型，但該模型中LnGDPt-1系數(shù)不顯著，故去掉LnGDPt-1重新回歸，得如下模型：

(2.08) (20.15)

R2=0.97AIC=-2.24

通過(guò)LM檢驗(yàn)和White檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該方程不存在自相關(guān)和異方差，因此可以初步認(rèn)為該方程是LnEC和LnGDP的長(zhǎng)期均衡關(guān)系，然后對(duì)其殘差項(xiàng)進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其殘差項(xiàng)在1%的顯著水平下為平穩(wěn)序列，故可以確定上式為L(zhǎng)nEC和LnGDP的長(zhǎng)期均衡關(guān)系。該長(zhǎng)期均衡關(guān)系說(shuō)明了第t年的能源消費(fèi)會(huì)受到第t年的GDP和第t-1年的能源消費(fèi)的顯著影響。

3 山西省能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)

前面的協(xié)整檢驗(yàn)說(shuō)明了LnEC和LnGDP存在協(xié)整關(guān)系，但是并沒(méi)有說(shuō)明二者之間是否存在因果關(guān)系以及因果關(guān)系的方向。本文利用Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)分析兩個(gè)變量之間因果關(guān)系及其相互影響的方向。模型[5]設(shè)定為：

表3為運(yùn)用Eviews 6.0得出LnEC和LnGDP之間的Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果。

表3 LnEC和LnGDP之間的Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)

由表3可以得出，在5%(滯后階數(shù)為1)和10%(滯后階數(shù)為2)的顯著水平下，都可以得出相同的結(jié)論：山西省GDP是其能源消費(fèi)總量的Granger原因，但是能源消費(fèi)總量并不是GDP的Granger原因，即兩者之間是單向的因果關(guān)系。所以基于1980～2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)的Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)表明山西省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)必然會(huì)拉動(dòng)其能源消費(fèi)總量的同方向增長(zhǎng)，但是能源消費(fèi)增長(zhǎng)并不一定會(huì)對(duì)山西省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)造成顯著影響。

4 結(jié)論及建議

通過(guò)以上協(xié)整檢驗(yàn)可知，山西省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能源消費(fèi)總量之間存在著長(zhǎng)期的均衡關(guān)系，長(zhǎng)期均衡關(guān)系表明第t年的GDP和第t-1年的能源消費(fèi)總量對(duì)第t年的能源消費(fèi)有明顯的影響。通過(guò)Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是其能源消費(fèi)的Granger原因，反之則不成立，這說(shuō)明山西省能源消費(fèi)總量必然會(huì)隨其GDP的增長(zhǎng)而不斷增長(zhǎng)，但山西省能源消費(fèi)總量的增長(zhǎng)不一定能顯著帶動(dòng)GDP的增長(zhǎng)。

長(zhǎng)期以來(lái)，高耗能的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、初級(jí)能源為主的品種構(gòu)成，導(dǎo)致山西的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是以消耗大量的能源為代價(jià)的，單位GDP能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平[6]。山西省要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，實(shí)施節(jié)能戰(zhàn)略。一是改變現(xiàn)有的工業(yè)結(jié)構(gòu)尤其是高耗能行業(yè)比重偏高的現(xiàn)狀，提高高耗能行業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻，將能耗多、污染大、效益低的企業(yè)“拒之門(mén)外”，切實(shí)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。二是進(jìn)一步提高用能設(shè)備的能源效率，積極實(shí)施技術(shù)改造，使現(xiàn)有生產(chǎn)裝置規(guī)模大型化、節(jié)約化，大幅度降低終端能源的消耗水平。三是完善激勵(lì)與約束并舉的能源法律與政策，培育全社會(huì)節(jié)能文化氛圍。

[1] 韓智勇,魏一鳴,焦建玲，等.中國(guó)能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的協(xié)整性與因果關(guān)系分析[J].系統(tǒng)工程,2004,22(12):17-21.

[2] 吳巧生,陳亮,張炎濤，等.中國(guó)能源消費(fèi)與GDP關(guān)系的再檢驗(yàn)[J].數(shù)量經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究,2008(6):27-40.

[3] 李江河.山西能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系研究[J].學(xué)理論,2011,(24):87-88.

[4] 王建林,趙佳佳.能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的因果關(guān)系測(cè)度與分析——基于中國(guó)樣本[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì),2008,29(5):86-91.

[5] 張欣欣,劉廣斌,蔡璐.基于Granger檢驗(yàn)的中國(guó)能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系研究[J].山西財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,33(1):26-27.

[6] 李瑋，楊剛.基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的山西省能源消費(fèi)可持續(xù)發(fā)展研究[J].資源科學(xué),2010,32(10):1871-1877.