我國能源消費影響因素研究:基于長期均衡和短期波動的協(xié)整分析

■ 周倩倩 張傳平

能源作為一種基本要素，是現(xiàn)代社會正常運行的血液，是經(jīng)濟發(fā)展的動力，是人民生活水平提高的物質基礎。隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，工業(yè)化和城市化進程的不斷加速，能源消費持續(xù)增長，現(xiàn)如今，我國已成為僅次于美國的世界第二大能源消費國，更是世界最大的煤炭消費國。2011年，我國共消耗能源34.8億噸標準煤，占世界能源消耗總量的18%以上。持續(xù)高漲的能源消費，給我國帶來了嚴峻的能源緊缺問題和環(huán)境污染問題，進而嚴重制約了我國社會經(jīng)濟發(fā)展，且制約作用日益明顯。因此，對我國能源消費影響因素進行研究，不僅有助于解決我國能源緊張問題，也可為政府制定經(jīng)濟發(fā)展政策和能源政策提供科學依據(jù)。目前，有關能源消費影響因素的研究已有很多，大都是用運籌或計量的方法，通過建立模型進行研究。如林伯強 （2001年）通過建立協(xié)整模型得出、能源價格和產(chǎn)業(yè)結構對我國能源消費起著決定性的作用，另外，重工業(yè)占的比重影響同樣巨大。劉鳳朝、劉源遠等人 （2007）運用基于向量自回歸 （VAR）模型的廣義預測誤差方差分解和廣義脈沖響應分析方法，在資本、勞動和能源三要素單部門新古典生產(chǎn)函數(shù)的框架內，以我國1988-2005年期間的能源消費和經(jīng)濟增長數(shù)據(jù)為樣本，考察了二者之間的動態(tài)特征。劉小麗、盧鳳君 （2007）基于1981-2004年我國GDP、能源消費量及能源行業(yè)固定資產(chǎn)投資等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用格蘭氏因果關系和誤差修正模型，檢驗了能源消費量與經(jīng)濟之間的關系。陳首麗、馬立平 （2010）通過建立投入產(chǎn)出模型，對我國能源消費總量和GDP之間關系進行了實證分析，結果表明能源是我國經(jīng)濟發(fā)展不可替代的投入要素，且與勞動力和資本相比，能源的產(chǎn)出彈性最低，因此，能源對經(jīng)濟的促進作用有待進一步提高。本文利用協(xié)整模型和誤差修正模型實證研究了我國能源消費與其主要影響因素經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步和城市化水平之間的長期均衡和短期波動關系，并根據(jù)所得結論，對我國社會經(jīng)濟發(fā)展和能源發(fā)展提出幾條建設性建議。

研究設計

（一）變量選取

參考眾多相關文獻可知，經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步和城市化水平是能源消費的主要影響因素。本文針對能源消費與這四個因素之間的關系進行研究。

1.經(jīng)濟發(fā)展。經(jīng)濟增長是能源消費的動力，經(jīng)濟總量的擴大，必然導致生產(chǎn)規(guī)模的擴大，對能源的消費需求同樣也會增加，因此，經(jīng)濟發(fā)展被國內外眾多學者認為是能源消費的最重要影響因素之一。

2.產(chǎn)業(yè)結構。產(chǎn)業(yè)結構對能源消費的影響，主要體現(xiàn)在各產(chǎn)業(yè)能源強度的不同。以2010數(shù)據(jù)為例，我國第一產(chǎn)業(yè)的能源強度為0.8543噸標準煤/萬元，第三產(chǎn)業(yè)的能源強度為1.4385噸標準煤/萬元，而第二產(chǎn)業(yè)的達到6.7635噸標準煤/萬元，分別是第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)的7.9倍和4.7倍。因此，能源強度高的產(chǎn)業(yè)所占比例越多，能源消費就越多。本文選取第三產(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟的比重衡量產(chǎn)業(yè)結構。

3.技術進步。技術進步可以提高能源效率，從而減少能源消耗，該作用主要表現(xiàn)為兩點：第一，技術進步通過直接改進能源利用技術，提高能源的加工、使用等效率，特別是在充分利用能源新技術的情況下，能源效率會得到大幅提高；第二，技術進步通過促進中間產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，例如電子商務、信息產(chǎn)業(yè)等，簡化并縮短交易過程，減少交易成本，從而更加合理的配置開采、加工、儲運等各環(huán)節(jié)的資源，達到節(jié)約能源、增加產(chǎn)出，最終降低能耗、提高能源效率的目的。Keller（2002）研究表明，研究與發(fā)展經(jīng)費投入 （R&D）是技術進步的有效途徑，科研投入和技術進步往往是成正比的，因此本文選取R&D投入作為我國技術進步的衡量指標。

4.城市化水平。城市化本質上是人類生活方式和生產(chǎn)方式發(fā)生的轉變。生活方式的轉變，表現(xiàn)為農(nóng)村生活方式轉變?yōu)槌鞘猩罘绞?。生產(chǎn)方式的轉變，則表現(xiàn)為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉變?yōu)楝F(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)方式。能源作為生產(chǎn)和生活所必需的一種要素，在城市化進程中，其消費量必然受到深遠影響。何曉萍等人 （2009）研究表明，城市人口的人均能源消費高于農(nóng)村人口的3.5-4倍。

（二）研究方法

本文以1980-2011年的時間序列為研究對象，利用協(xié)整模型和誤差修正模型實證研究了我國能源消費與其主要影響因素經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步和城市化水平之間的長期均衡和短期波動關系。

1.協(xié)整檢驗。經(jīng)濟時間序列往往是非平穩(wěn)的，傳統(tǒng)的計量方法采用差分方法消除時間序列的非平穩(wěn)性，然后再進行實證分析，但是由于變換后的時間序列經(jīng)常失去了經(jīng)濟意義，造成了傳統(tǒng)計量方法的巨大缺陷。而Engle和Granger于1987年提出的協(xié)整理論方法，為解決時間序列不平穩(wěn)問題提供了一個新途徑。若一些經(jīng)濟指標在長期內具有均衡關系，即使在短期內由于種種外在因素的干擾會導致這些指標產(chǎn)生分岔，但長期內也會隨著時間推移回到均衡狀態(tài)，協(xié)整便是這種經(jīng)濟指標之間均衡關系的一種表征。協(xié)整是一個很有效的概念，它可以表示兩個或者多個非平穩(wěn)序列之間的長期平穩(wěn)關系，協(xié)整方程即是兩個或者多個非平穩(wěn)序列的某個平穩(wěn)線性組合。協(xié)整檢驗方法主要有兩種：一種是由Engle和Granger提出的基于回歸殘差平穩(wěn)性檢驗的協(xié)整方法，稱為EG兩步檢驗法，適合于兩個變量之間的協(xié)整檢驗；另一種方法是由Johansen提出的基于向量自回歸模型和回歸系數(shù)檢驗的協(xié)整方法，稱為Johansen協(xié)整檢驗，適用于多變量的協(xié)整檢驗，本文利用Johansen法進行協(xié)整檢驗。

2.誤差修正模型。協(xié)整表述的是時間序列之間的一種長期穩(wěn)定關系，而它們短期內往往是失衡的，Davidson等人于1978年提出了誤差修正模型（ECM： Error Correction Model） 方法，試圖動態(tài)的表述變量短期偏離長期均衡狀態(tài)的非均衡過程。誤差修正模型既能反映不同時間序列之間的長期均衡關系，又能反映短期偏離向長期均衡修正的機制。

實證分析

（一）數(shù)據(jù)來源與處理

基于上章理論研究，我們可以把碳排放和各社會經(jīng)濟因素寫成以下函數(shù)表達式：

其中，EC代表能源消費總量，GDP代表國民生產(chǎn)總值，TI代表產(chǎn)業(yè)結構，RD代表技術進步，U代表城鎮(zhèn)化水平。在下面的實證分析中，選取1980-2011年間的年度數(shù)據(jù)為研究對象。為消除數(shù)據(jù)的異方差性，對數(shù)據(jù)進行對數(shù)化處理，分別表示為LNEC、LNGDP、LNTI、LNRD和LNU。 本文所用數(shù)據(jù)大都來自相關年份的 《中國統(tǒng)計年鑒》和 《中國能源統(tǒng)計年鑒》，其中，GDP數(shù)據(jù)是以1978年為基年轉化成的實際GDP。

表1 平穩(wěn)性檢驗

表2 最大特征值統(tǒng)計量檢驗

（二）平穩(wěn)性檢驗

協(xié)整檢驗的基本前提之一是協(xié)整變量必須是平穩(wěn)的或者具有相同的單整階數(shù)，因此，進行協(xié)整檢驗之前必須對所用時間序列進行平穩(wěn)檢驗，即檢驗其是否是平穩(wěn)的或者是否具有相同的單整階數(shù)。本文利用Eviews6.0軟件對時間序列進行ADF檢驗，所得結果如表1。

表1結果表明，我國能源消費總量、經(jīng)濟發(fā)展水平 （GDP）、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步和城市化水平的時間序列及一階差分序列都是不平穩(wěn)的，但其二階差分在1%顯著水平下都是平穩(wěn)的，即LNEC～I（2），LNTI～I（2），LNRD～I（2），LNU～I（2），因此，可以對它們進行下面的實證分析。

（三）協(xié)整檢驗

Johansen協(xié)整檢驗通過構建特征根跡 （Trace）檢驗統(tǒng)計量和最大特征值 （Maximum Eigenvalue） 檢驗統(tǒng)計量進行檢驗，本文利用eviews6.0軟件對最大特征值進行檢驗，所得結果如表2。

表2結果表明，在5%顯著水平下，各變量存在4個協(xié)整關系，即1980-2011年間，我國能源消費總量、經(jīng)濟發(fā)展水平 （GDP）、產(chǎn)業(yè)結構、技術水平和城市化水平之間存在長期均衡關系。提取一個協(xié)整方程如下：

可以看出，協(xié)整方程中的系數(shù)均符合經(jīng)濟意義，也符合上章的理論分析。它們的經(jīng)濟意義是：我國GDP、城市化水平每變動一個百分點，能源消費分別同向變動1.9122和1.4296個百分點；而產(chǎn)業(yè)結構、技術水平每變動一個百分點，能源消費分別反向變動2.003和0.3792個百分點。

（四）誤差修正模型

以上協(xié)整方程描述的是能源消費與其影響因素之間的長期均衡關系，但從短期來看，經(jīng)濟時間序列卻是失衡的，為此，在長期均衡關系的基礎上，本文進一步研究了這種動態(tài)非均衡波動過程，建立以下的誤差修正模型：

其中，

誤差修正模型 （3）描述了均衡誤差對能源消費短期動態(tài)的影響，誤差修正系數(shù)為負數(shù)，符合相反修正機制。從誤差修正模型來看，各自變量系數(shù)符合經(jīng)濟意義，自變量與因變量的短期動態(tài)均衡關系是：GDP和城市化水平每變動1個單位，能源消費分別同向變動0.8839和0.9695個單位；產(chǎn)業(yè)結構和技術水平每變動1個單位，能源消費分別反向變動0.2145和0.0555個單位。誤差修正系數(shù)為-0.093，這說明我國能源消費的短期波動不算太大，平均每年對上年偏離長期均衡水平的短期調整幅度為9.3%。

結論與建議

本文利用協(xié)整模型和誤差修正模型實證研究了我國能源消費與其主要影響因素經(jīng)濟發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結構、技術進步和城市化水平之間的長期均衡和短期波動關系。實證分析結果表明：第一，我國能源消費總量、GDP、產(chǎn)業(yè)結構、技術水平和城市化水平之間存在協(xié)整關系，且長期內GDP和城市化水平變動對能源消費產(chǎn)生正向影響，而第二產(chǎn)業(yè)比重和技術水平變動對能源消費產(chǎn)生負向影響；第二，自變量短期對能源消費的影響方向與長期基本一致，短期內GDP和城市化水平變動對能源消費產(chǎn)生正向影響，而第二產(chǎn)業(yè)比重和技術水平變動對能源消費產(chǎn)生負向影響；第三，誤差修正系數(shù)較小，說明我國能源消費的短期波動并不算大。

基于以上實證研究的結果，本文認為，第一，我國應進一步轉變經(jīng)濟發(fā)展方式，走出一條低能耗、低投入、高產(chǎn)出的可持續(xù)發(fā)展道理；第二，大力發(fā)展低耗能產(chǎn)業(yè)，提高第三產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重，加快產(chǎn)品和服務升級步伐，促使我國從粗放式發(fā)展模式盡快向內涵集約型轉變；第三，進一步加大對先進能源利用技術和節(jié)能技術的投入，推動能源開采、轉換及利用環(huán)節(jié)的創(chuàng)新技術的研發(fā)與推廣；第四，更加注重城市發(fā)展質量，加強城市公共設施建設和城市文化建設，同時提高市民教育水平、人口素質和節(jié)能意識，大力倡導低碳消費、綠色消費的理念。

參考資料

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2.劉鳳朝，劉源遠.中國經(jīng)濟增長和能源消費的動態(tài)特征[J].資源科學，2007，（5）：63-68.

3.劉小麗，盧鳳君.我國能源消費與國民經(jīng)濟增長的關系研究[J].工業(yè)技術經(jīng)濟，2007，（9）：55-58.

4.陳首麗，馬立平.我國能源消費與經(jīng)濟增長效應的統(tǒng)計分析[J].管理世界，2010，（l）：167-168.

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6.何曉萍，劉希穎，林艷蘋.中國城市化進程中的電力需求預測[J].經(jīng)濟研究，2009，（1）：118-130.

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