單位GDP能耗影響因素的實證分析

徐 陽

（復旦大學經(jīng)濟學院，上海 200433）

一、背景與意義

能源在經(jīng)濟發(fā)展中起著不可或缺的作用，無論是日常生活還是各個產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程，都離不開能源的使用。雖然其作用不直接體現(xiàn)在貿易中，但是卻體現(xiàn)在更為上游的生產(chǎn)中，離開了能源，生產(chǎn)就不能夠獨立進行，更加談不上最終產(chǎn)品。但過分地依賴能源式的發(fā)展方式，會制約經(jīng)濟的發(fā)展。因為大部分主要能源，如煤炭、石油等都是不可再生能源，如果不能夠合理而且高效率的利用，就會阻礙發(fā)展。從經(jīng)濟發(fā)展史來看，盡可能有效的利用現(xiàn)有的能源，對于發(fā)展經(jīng)濟和提高人類的整體福利水平尤為重要。雖然我國是能源大國，能源總量大，且生產(chǎn)量也處于世界前列（2008年我國能源生產(chǎn)總量占全世界16.12%），但是人均能源水平卻一直處于世界平均水平之下。與加拿大、美國和俄羅斯等同樣也是能源較為豐富的國家相比，差距尤為明顯。

縱觀我國能源結構，是以煤炭為主，石油為輔，天然氣、太陽能、風能等新能源緩慢發(fā)展。整體來說，煤炭毫無疑問是我國最重要的能源之一，也是使用最多的能源。自改革開放以來，我國的能源大部分依賴煤炭的消耗。最初幾年發(fā)展經(jīng)濟時，大量煤炭被消耗的同時比例也在上升。直到20世紀90年代中期，煤炭消耗的比例才逐漸降低，被其他能源所代替。雖然2006年前后煤炭所占的能源比重又有所上升，但是總體趨勢是緩慢下降（圖1）。究其原因，煤炭的不可再生性、傳統(tǒng)和新替代能源的發(fā)展、煤炭利用效率較低等對此都有所影響。一般的煤炭使用效率只有20%-30%左右，但是相同的石油、天然氣使用效率相對高很多，最高的效率能夠在70%以上。由此可見，如果我國不能夠改變以煤炭為主導的能源結構現(xiàn)狀，將非常不利于我國在發(fā)展經(jīng)濟的同時降低能耗。

多年來，由于秉承粗放型的經(jīng)濟增長方式，重增長而不重節(jié)能，我國能源消耗量逐漸大于產(chǎn)出量，形勢更加緊迫。如何保障能源持續(xù)有效供給，滿足日益增長的能源需求，實現(xiàn)國民經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，是當前我國面臨的長期而艱巨的戰(zhàn)略任務之一。近年來雖然政府部門出臺多種節(jié)能減排的政策，包括通過限制或關閉高能耗企業(yè)，但這并不是長久之計，而且這種“突擊降低耗能”也會影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。因此，本文從影響單位能耗的因素進行分析，以期從根本上緩解問題，提高能源利用效率。

圖1 煤炭占能源消費比重表（%）（1983-2010年）

二、影響因素分析

1.科技進步影響。科技進步程度對煤炭利用率的影響巨大。煤炭從開采、運輸、加工至參與制造制成品或者是作為燃料燃燒的過程中，均會有不同程度的損耗發(fā)生，但科技程度越高，不必要的損耗就會越少，煤炭本身的利用率就會提高。如果有科技能夠改善運煤途中的非生產(chǎn)性損耗，煤炭的最初生產(chǎn)量和最終使用量之間的差距就會逐漸縮小，相對的使用效率也會提高。此外，技術的進步使得生產(chǎn)同樣的產(chǎn)品所需要的煤炭量越來越少，產(chǎn)品中的科技含量越高，所需要的能源就越少。類似于勞動和資本的比例，資本可以部分代替勞動。同樣，產(chǎn)品科技含量越高，所需要的能源越少。而且，科技的進步還有助于尋找其他的新能源和替代能源。鑒于煤炭利用效率低下，如果能夠找到更加高效的能源就可以顯著地降低單位能耗，尤其是科技會對風能、太陽能等有極大利用潛能的能源發(fā)展做出貢獻。

2.產(chǎn)業(yè)結構影響。改革開放以來，我國的產(chǎn)業(yè)結構發(fā)生了重大變化。第一產(chǎn)業(yè)所占的比重越來越低，從最高時期的33%降低到2010年時的10%；第三產(chǎn)業(yè)如交通運輸、通信、餐飲以及金融服務業(yè)，已成為經(jīng)濟增長的主力軍；第二產(chǎn)業(yè)雖然在不同時期有所波動，但一直是我國所占比重最大的產(chǎn)業(yè)，且比重相對比較穩(wěn)定。由于三次產(chǎn)業(yè)的不同特征，對能源的需求量有著巨大的區(qū)別。工業(yè)所需要的能源量是最大的，種類也最為豐富，煤炭、石油、天然氣、風能和太陽能等等單位能耗直接影響到工業(yè)的發(fā)展，也代表了工業(yè)對能源的依賴程度。如果能夠得出產(chǎn)業(yè)結構確實與能耗強度相關，就可以通過調整產(chǎn)業(yè)結構來節(jié)約能源。

3.能源內部結構影響。由于能源本身的熱值不同，從而相同質量的不同能源產(chǎn)生的能量也有所不同。以煤炭占所用能源的比例來研究能源內部影響的結構。若是兩者之間有較為顯著的關系，則說明能源的內部結構也是影響能源強度的影響因素之一?？傮w來說煤炭所占比例歷年有所降低，而其他能源的作用逐漸變得重要。

4.其他因素影響。除上述影響因素之外，影響能耗強度的因素還有很多，包括對外開放程度、能源價格、對能源的需求等等，在本文中列為其他影響因素，不做考慮。

三、實證分析

利用我國1990－2010年的時間序列統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過計量經(jīng)濟學方法對單位GDP能耗量與科技發(fā)展、能源結構、產(chǎn)業(yè)結構、進出口開放程度等因素進行定量分析，并對各影響因素的因果關系進行檢驗。

（一）變量

1.因變量單位GDP能耗：用全年能源消耗總量與GDP的比值進行計算，設為y1。當科技發(fā)展和煤炭所占比例下降時，實際上單位GDP能耗在逐漸下降，因此在實際過程中采用y1的倒數(shù)，設為y，以標記每單位能耗所產(chǎn)出的GDP量。

2.科技發(fā)展水平：科技發(fā)展水平根據(jù)經(jīng)驗顯然逐年在增長，但是如何在計量分析中量化計算科技進步水平的指標是很困難的。R＆D是衡量一個國家、地區(qū)科技發(fā)展水平的重要指標。世界各國普遍以R＆D經(jīng)費支出占GDP的比重來說明這個國家或地區(qū)的科技發(fā)展水平，目前美國、英國、法國、意大利、日本、澳大利亞等發(fā)達國家R＆D占GDP的比重在2%左右?？蒲薪?jīng)費的支出量（億元）來代表科技發(fā)展的水平，并設為x2。

3.能源內部結構：以煤炭消耗量（噸標準煤）占全年總能耗的比重（噸標準煤）計算，設為t2。在回歸分析中，為了能夠更好的說明t2變化對y的影響，對Y-t2使用對數(shù)到線性模型，并且使x3=lnt2。

4.產(chǎn)業(yè)結構：用第三產(chǎn)業(yè)GDP所占總GDP的比例表示。設為x4。

（二）簡單回歸

在多元變量回歸之前，先進行簡單變量回歸，以確定不同的變量對y有影響。

1.reg y x2

2.regyx3

3.regyx4

以上簡單回歸表明，每個單獨的變量對Y 的影響都是顯著的。為后文多變量因素回歸提供基礎。

（三）影響因素分析

回歸方程：

通過回歸結果可以發(fā)現(xiàn)，判定系數(shù)R2為0.9600，調整后的R2為0.530，F(xiàn)統(tǒng)計量為136.12。但是注意到，原本與y顯著相關的變量x4在回歸方程中變得不顯著。因此，需考慮是否有多重共線性的存在。為了檢驗，對x2、x3、x4做兩兩簡單回歸。

根據(jù)stata軟件所得結果，可以認為，x3、x4兩個自變量之間存在共線性，必須刪除其中一個以保證模型的準確性（具體STATA過程略）。同時，可以發(fā)現(xiàn)在實際經(jīng)濟行為中，產(chǎn)業(yè)結構對能源內部結構有著顯著的影響。表明能源結構不僅受到本身對能源的需求變化，同時很大程度上是受產(chǎn)業(yè)結構的變化影響。也就是說，產(chǎn)業(yè)結構是通過能源內部結構的變化來對單位能耗的變化起到作用，而并不是直接作用于單位能耗，因此，通過兩者比較可知，能源內部結構比產(chǎn)業(yè)結構更與單位能耗相關，為了保證模型的準確性，我們將x4，即產(chǎn)業(yè)結構變量刪去，僅保留兩個自變量，對能耗水平進行修改后的分析。

（四）修正后的模型

檢驗結果表明， F值為213.90，p幾乎為0，R2為0.9596，表明模型擬合的相當好，再看自變量x2、x3，test表明兩者分別或共同系數(shù)為零的假設均可以拒絕，也就是說模型證明x2、x3對y都有顯著的影響，也能很好的解釋y。這也驗證了科技發(fā)展會使能耗水平下降，而煤炭所占的比例越低，能耗就越低。

（五）擬合方程檢驗

由于已經(jīng)知道現(xiàn)有的自變量x2和x3之間不存在線性關系，因此對現(xiàn)有模型進行懷特異方差檢驗和自相關檢驗。由于使用的數(shù)據(jù)是時間序列數(shù)據(jù)，根據(jù)時間序列數(shù)據(jù)的特點，更容易出現(xiàn)自相關而不是異方差的問題。因此，德賓沃森檢驗非常重要。

根據(jù)上述結果可以發(fā)現(xiàn)，在5%的水平上，我們認為原方程存在異方差，因此需要消除異方差所帶來的影響。重新回歸后得：

接下來將回歸方程進行標準化處理：

根據(jù)標準化方程可以得出，一個單位x2的標準差變化會引起Y的2.637*10-4個標準差的變化，而一個單位x3的標準差變化會引起Y的1.2328標準差的減少。

接著對原回歸方程進行具體分析，一是模型中的系數(shù)對y的實際影響。y表示的是能源強度的倒數(shù)，即單位能耗能夠產(chǎn)生的GDP，由于全要素生產(chǎn)率的增長率沒有實際計量單位，僅為百分比，因此每變動一個單位（在能源內部結構不變的前提下），每萬噸標準煤的能源所產(chǎn)生的GDP就會增加2.637×10-4億元，即2.637萬元。而要增加科技水平對單位能耗的影響程度，一方面是要在“量”上發(fā)展科技，科技進步水平越快，相應的能耗降低也越快，而同樣多的能耗就能夠有更大的產(chǎn)出；另一方面，也要提升科技發(fā)展中對能源有利的部分，更加重視能源的科技研發(fā)投入，使得偏系數(shù)能夠增加，從而能夠增加科技進步對降低能耗的作用。二是在科技經(jīng)費保持不變的情況下，能源內部結構的變動對單位能耗產(chǎn)生GDP的影響。應注意到，擬合方程中，是對數(shù)到線性模型，x3的相對變化表示了y的絕對變化。因此，煤炭比例每升高1%，單位能源產(chǎn)值就會降低0.0033408億元，也就是33.408萬元。

四、結論和建議

根據(jù)上述擬合模型可得出結論，科技發(fā)展的水平與能源內部結構這兩者對能耗強度有著顯著的影響，而且這兩者是最重要的影響單位能耗的因素?；诖?，建議將模型所得到的結論用于實際的經(jīng)濟行為中。

1.重視對能源效率提高的科技研究和發(fā)展。節(jié)能降耗是一個長期的過程，提高能源利用效率的關鍵因素還是要依靠新技術，因此應大力倡導政府扶持、企業(yè)實施的推廣模式，加強節(jié)能降耗技術的研發(fā)和推廣；加快太陽能、風能等多種新興能源的利用與開發(fā)，從單純的依靠傳統(tǒng)化石能源向傳統(tǒng)化石能源和多種新興能源并舉發(fā)展轉變。同時，在能源這個特殊的領域中，許許多多的科技都可以提升能源的使用效率。在能源的生產(chǎn)、保存、運輸、使用中的耗散，以及最終消費品的生產(chǎn)對能源的依賴性，以及使用的設備更新和改進等等，這些問題的解決無不需要科技的支撐。近年來，我國雖然大力增加科研經(jīng)費，但效率低下、透明度缺乏影響著科研的發(fā)展，所以必須提高科研經(jīng)費的使用效率，這樣才能在實際上提高科學發(fā)展的研究進程。

2.改變我國以煤炭為主的能源內部結構。傳統(tǒng)的燃料發(fā)電廠，煤燃燒發(fā)電的利用率僅為35%左右，而如果使用天然氣能達到60%以上，如果使用新能源發(fā)電，使用率高于80%。因此，改變能源的內部結構也非常重要。首先，能源的使用設備制約了改革，特定的設備只能使用特定的能源，設備應進行改進；其次，產(chǎn)業(yè)結構的改變能夠非常有效的改變能源結構，應繼續(xù)堅持促進產(chǎn)業(yè)結構調整，以發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)為方向，同時也能夠降低單位GDP的能源消耗量；再者，科技發(fā)展研究使得更多的新能源予以替代煤炭，這是改變內部結構的主要方法之一。以煤炭為主的一元型能源消費模式向天然氣、電力和新能源等多元化能源消費模式轉變將是能源內部結構變化的趨勢。

此外，開放程度、經(jīng)濟發(fā)展等等因素也影響能耗強度，從模型中我們也可看到我國現(xiàn)有對能源利用的不足之處和努力的方向，提高能源利用效率不僅對經(jīng)濟發(fā)展的效率會有所提高，也符合可持續(xù)發(fā)展的要求，我們不能以犧牲有限的能源來達到短期經(jīng)濟發(fā)展的目的，而是應該通過不同的手段，既發(fā)展經(jīng)濟，也不耗盡能源。

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