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    基于主成分回歸模型的我國(guó)能源消費(fèi)影響因素分析

    2014-11-20 06:25:22趙建輝
    中國(guó)礦業(yè) 2014年1期
    關(guān)鍵詞:能源價(jià)格利用效率回歸方程

    趙建輝

    (中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083)

    能源資源是對(duì)自然界中可產(chǎn)生各種能量以滿足人類(lèi)生產(chǎn)生活所需要的物質(zhì)資源的統(tǒng)稱。能源是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本驅(qū)動(dòng)力,是一國(guó)經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要物質(zhì)保障。能源問(wèn)題也是各國(guó)政府制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策和實(shí)施經(jīng)濟(jì)發(fā)展方案時(shí)首先考慮的問(wèn)題。

    改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了舉世矚目的成就,但高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是建立在高能耗基礎(chǔ)之上的。我國(guó)能源資源有限,通過(guò)研究能源消費(fèi)影響因素,可以了解能源消費(fèi)受哪些因素影響以及這些因素對(duì)能源消費(fèi)的影響程度是怎樣的,從而對(duì)合理制定我國(guó)能源安全戰(zhàn)略和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。

    近年來(lái),國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了研究,大致可以分為兩類(lèi)。一類(lèi)是研究單因素對(duì)能源消費(fèi)的影響,有的學(xué)者研究了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)之間的關(guān)系,如國(guó)外學(xué)者 Soyta和 Sari(2003)[1]、Scrimgeour F.和 Oxley L.(2004)[2],國(guó)內(nèi)學(xué)者陶愛(ài)元(2007)[3]、丁煥峰和周月鵬(2010)[4]。有的學(xué)者研究了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)能源消費(fèi)的影響,如徐博和劉芳(2004)[5]、吳迪和毛建素(2010)[6]等。另一類(lèi)是多因素對(duì)能源消費(fèi)的影響分析,一般采用的方法是因素分解法。因素分解法主要有Laspeyre指數(shù)方法、Divisia指數(shù)方法、Malmquist指數(shù)方法、Paasche指數(shù)方法以及對(duì)前面幾種方法的修正模型。這個(gè)方面研究的學(xué)者很多,如Kambara(1992)[7]、Huang(1995)[8]、Zhang(2007)[9]、劉靜華和賈仁安(2010)[10]等。

    如上所述,有關(guān)能源消費(fèi)影響因素的研究已經(jīng)很多。但都是用因素分解方法或者單因素方法進(jìn)行研究,即從有限的幾個(gè)因素展開(kāi)研究,這些因素又存在著相關(guān)性。因此本文定性分析了能源消費(fèi)的影響因素,并將這些定性因素進(jìn)行量化,再用主成分分析提取主要因素,去除因素之間的相關(guān)性,最后進(jìn)行回歸分析,從而較為全面準(zhǔn)確的找到了影響能源消費(fèi)的因素。

    1 能源消費(fèi)影響因素定性分析

    影響我國(guó)能源消費(fèi)的因素有很多,概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面。

    1.1 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)因素

    改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值由1978年的3624.1億元增加到2011年的471564億元,增長(zhǎng)了130倍,我國(guó)已經(jīng)躍居為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。但我國(guó)經(jīng)濟(jì)一直是粗放式發(fā)展,高速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是以能源資源高消耗為代價(jià)的。

    1.2 人口增長(zhǎng)因素

    人類(lèi)的衣食住行與食品制造業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)密切相關(guān),這些行業(yè)與能源密切相關(guān)的,人口總數(shù)越多,消費(fèi)能源越多。我國(guó)城鎮(zhèn)人口和農(nóng)村人口利用能源形式不同,對(duì)城鎮(zhèn)居民而言,城市具有完善能源供應(yīng)系統(tǒng),比如煤氣、天然氣、電力和熱力等能源,能源消費(fèi)量相對(duì)較大;而對(duì)于農(nóng)村居民而言,農(nóng)村不能提供這些能源基礎(chǔ)服務(wù),農(nóng)村能源消費(fèi)量相對(duì)較少。

    1.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素

    三大產(chǎn)業(yè)對(duì)能源消費(fèi)的需求大不相同。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算,我國(guó)工業(yè)、制造業(yè)和建筑業(yè)等第二產(chǎn)業(yè)的能源消耗量占能源消耗總量的75%左右,第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的能源消耗只占總能源消耗大約25%。改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,1978年我國(guó)第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的比重依次為28.2∶47.9∶23.9,2011年的比重為10.04∶46.61∶43.35,第一產(chǎn)業(yè)的比重不斷下降,第三產(chǎn)業(yè)的比重不斷上升,但第二產(chǎn)業(yè)始終在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位。

    1.4 能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)因素

    能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是指各種能源消費(fèi)在總能源消費(fèi)中所占比重。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是不同形式的能源其轉(zhuǎn)換效率不同。根據(jù)有關(guān)專家研究,對(duì)于我國(guó)能源的有效能轉(zhuǎn)換而言,煤炭約為27%,石油約為50%,天然氣約為57%,電力約為85%。而我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是以煤炭為主,煤炭的有效能轉(zhuǎn)換率最低,所以導(dǎo)致能源消費(fèi)過(guò)高。二是不同類(lèi)型的企業(yè)對(duì)能源形式的需求不同。高科技企業(yè)需要的是高品質(zhì)的能源,對(duì)于大多數(shù)工業(yè)和制造業(yè)來(lái)說(shuō),更需要低品質(zhì)的能源來(lái)降低生產(chǎn)成本。

    1.5 技術(shù)進(jìn)步因素

    20世紀(jì)70年代以來(lái),兩次石油危機(jī)使人們意識(shí)到能源需求的不斷增加和不可再生化石能源逐漸枯竭之間的矛盾不可調(diào)和,人類(lèi)必須利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)來(lái)提高能源利用效率,從而促進(jìn)能源、人口、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展。技術(shù)進(jìn)步對(duì)降低能源消費(fèi)總量具有兩方面的作用,一方面技術(shù)進(jìn)步能夠提高能源的利用效率,減少能源消費(fèi)量,節(jié)約能源;另一方面技術(shù)進(jìn)步可以開(kāi)發(fā)可再生能源和新能源,減少傳統(tǒng)化石能源的消費(fèi)。

    1.6 投資因素

    投資一直是拉動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)重要手段。目前,我國(guó)的資金大多數(shù)投資于能源消費(fèi)較高的第二產(chǎn)業(yè),從而大幅增加了能源消費(fèi)量。投資主要可以分為外商直接投資和全社會(huì)固定資產(chǎn)投資。

    對(duì)于外商直接投資而言,由于他們本身具有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力,較為先進(jìn)的技術(shù)和豐富的管理經(jīng)驗(yàn),他們的投資會(huì)促使東道國(guó)整體技術(shù)水平和管理經(jīng)驗(yàn)大幅提升。而技術(shù)進(jìn)步能夠促進(jìn)能源利用效率的改進(jìn)。因此,當(dāng)一個(gè)國(guó)家外商投資占總投資的比重較大時(shí),就會(huì)使該國(guó)整體技術(shù)水平加速提高,從而會(huì)促進(jìn)該國(guó)的能源利用效率提高,使得能源消費(fèi)量下降。

    對(duì)于全社會(huì)固定資產(chǎn)投資而言,由于其主要投資領(lǐng)域還是第二產(chǎn)業(yè),因此其投資的增加必然會(huì)引起建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和設(shè)備制造業(yè)等高能耗產(chǎn)業(yè)的投資增加,其它低能耗產(chǎn)業(yè)的比重減少。這必然會(huì)導(dǎo)致能源消費(fèi)的大量增長(zhǎng)。

    1.7 能源利用效率因素

    能源利用效率貫穿能源的開(kāi)采到能源最終利用各個(gè)階段。在開(kāi)采方面,能源利用效率表示實(shí)際開(kāi)采出的能源熱值與儲(chǔ)存的能源熱值之比;在加工轉(zhuǎn)換方面,指轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品的熱值與轉(zhuǎn)換前能源熱值之比。能源系統(tǒng)總利用效率是指能源從開(kāi)采到最終利用整個(gè)系統(tǒng)過(guò)程的總效率乘以所有終端用戶的平均效率。能源利用效率是反映能源利用水平的一個(gè)綜合指標(biāo)。一般而言,能源利用效率越高,能源消費(fèi)量就會(huì)越少,而能源利用效率越低,則能源消費(fèi)量會(huì)越多。

    1.8 能源價(jià)格因素

    根據(jù)西方經(jīng)濟(jì)學(xué),在完全競(jìng)爭(zhēng)的要素市場(chǎng)中,在一定成本和產(chǎn)出最大化條件約束下,企業(yè)資本和能源最優(yōu)比例的必要條件為:MPk/MpE=Pk/PE,即資本和能源的邊際產(chǎn)出之比與資本和能源的價(jià)格之比相等。當(dāng)能源價(jià)格上漲時(shí),要使等式成立,只能是資本價(jià)格上漲或能源邊際產(chǎn)出增加。由要素替代率遞減規(guī)律可知,能源投入量減少能夠?qū)е缕溥呺H產(chǎn)出增加。因此,可以得到在其它投入要素的價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定的條件,能源價(jià)格上漲會(huì)使得能源需求量減少,進(jìn)而能源消費(fèi)量會(huì)減少。

    2 基于主成分回歸的實(shí)證分析

    2.1 指標(biāo)選擇

    為方便對(duì)能源消費(fèi)影響因素進(jìn)行實(shí)證分析,需要對(duì)以上各個(gè)影響因素進(jìn)行量化,即選擇一些能反映上述影響因素的指標(biāo),如表1所示。

    2.2 主成分回歸實(shí)證分析

    2.2.1 數(shù)據(jù)描述

    表2給出了各個(gè)變量的均值、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度和峰度幾個(gè)基本統(tǒng)計(jì)指標(biāo)描述數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計(jì)特征。

    表1 指標(biāo)選取

    表2 數(shù)據(jù)描述統(tǒng)計(jì)

    2.2.2 實(shí)證分析

    2.2.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

    因?yàn)樯鲜鰯?shù)據(jù)各個(gè)變量的度量尺度并不統(tǒng)一,有元、億元、比率等,所以在分析之前要考慮對(duì)變量進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化處理。

    其中

    2.2.2.2 計(jì)算樣本相關(guān)矩陣

    本文所選影響能源消費(fèi)的因素較多,這些因素之間可能存在相關(guān)性。首先通過(guò)計(jì)算變量之間的相關(guān)系數(shù),來(lái)檢驗(yàn)變量之間的相關(guān)性。相關(guān)系數(shù)矩陣及概率值如表3所示。

    通過(guò)表3可以看出,變量之間的相關(guān)系數(shù)較大,并且大多數(shù)概率P值都小于0.05,各變量之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性,因此變量之間存在多重共線性。

    在回歸分析中,變量如果存在多重共線性,用最小二乘法計(jì)算回歸系數(shù)估計(jì)值方差會(huì)過(guò)大,從而降低估計(jì)精度,使得回歸分析的結(jié)果不正確。本文采用主成分分析法解決多重共線性問(wèn)題。

    表3 相關(guān)系數(shù)矩陣

    續(xù)表3

    2.2.2.3 確定變量的主成分

    本文使用Eviews6.0來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析,首先計(jì)算相關(guān)矩陣的特征值和特征向量。特征值計(jì)算如表4所示。特征向量如表5所示。

    表4 相關(guān)矩陣特征值計(jì)算

    表5 主成分因子的因子載荷

    從表4中可以看到前面三個(gè)主成分f1,f2,f3的方差和占全部總方差的比例

    取f1為第一主成分,f2為第二主成分,f3為第三主成分,而且這三個(gè)主成分之方差和占全部總方差的94.37%,即基本上保留了原來(lái)指標(biāo)X1、X2、…、X10的信息,這樣由原來(lái)的10個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)新指標(biāo),起到了降維的作用。

    前三個(gè)主成分f1,f2,f3的線性組合為

    從表5中可以看到,經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口因素、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、投資因素、科技進(jìn)步、能源利用效率在第一主成分上具有較高載荷,說(shuō)明第一主成分基本反映這些指標(biāo)的信息,這些指標(biāo)或多或少與經(jīng)濟(jì)相關(guān),稱這個(gè)因素為經(jīng)濟(jì)因素;能源價(jià)格在第二主成分上有較高載荷,說(shuō)明第二主成分基本反映這個(gè)指標(biāo)的信息;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在第三主成分上有較高載荷,說(shuō)明第三主成分基本反映這個(gè)指標(biāo)的信息。

    2.2.2.4 回歸分析

    我們以三個(gè)主成分f1,f2,f3為自變量,以能源消費(fèi)總量(y)為因變量建立回歸方程。利用Eviews6.0進(jìn)行回歸分析,得到輸出結(jié)果如表6所示。

    表6 回歸分析結(jié)果

    通過(guò)表6得到回歸方程

    回歸方程的自變量f1,f2,f3的回歸系數(shù)的t統(tǒng)計(jì)量都大于2,其概率p值都小于0.05,回歸系數(shù)通過(guò)顯著性檢驗(yàn),對(duì)y值得影響是顯著的。回歸方程F統(tǒng)計(jì)量的值為362.75,相應(yīng)的概率p值小于0.005,說(shuō)明整體回歸方程通過(guò)顯著性檢驗(yàn),回歸方程整體是顯著的。方程的擬合優(yōu)度R2=0.973,調(diào)整的R2=0.971,說(shuō)明回歸方程整體擬合程度較高。

    回歸方程說(shuō)明:能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)因素和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素成正比,經(jīng)濟(jì)因素每增加1個(gè)單位,能源消費(fèi)增加30030.47個(gè)單位,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素每增加1個(gè)單位,能源消費(fèi)增加15287.15個(gè)單位;能源消費(fèi)與能源價(jià)格成反比,能源價(jià)格因素每增加1個(gè)單位,能源消費(fèi)量減少9574.9,這與實(shí)際情況相符。

    用回歸方程進(jìn)行預(yù)測(cè)結(jié)果如圖1所示。

    從圖1中可以看出,能源消費(fèi)預(yù)測(cè)值曲線與實(shí)際值曲線基本吻合。由此可見(jiàn),回歸方程具有較好的實(shí)用性。

    圖1 能源消費(fèi)預(yù)測(cè)值與實(shí)際值對(duì)比

    3 結(jié)論與建議

    通過(guò)上面的分析結(jié)果,得到基本分析結(jié)論:能源消費(fèi)主要受經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源價(jià)格和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)三個(gè)因素的影響,并且經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源消費(fèi)具有正效應(yīng),而能源價(jià)格對(duì)能源消費(fèi)具有負(fù)效應(yīng)。因此,要想控制能源消費(fèi)總量,須從以下幾個(gè)方面著手。

    3.1 積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

    3.1.1 嚴(yán)格執(zhí)行高能耗產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入關(guān)

    從源頭上嚴(yán)格把握高能耗行業(yè)的準(zhǔn)入關(guān),堅(jiān)決禁止違反國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策、缺乏能源和環(huán)境等支撐條件的高能耗生產(chǎn)項(xiàng)目。生產(chǎn)力發(fā)展要堅(jiān)持“三高”,即“高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高水平”,要為社會(huì)增加財(cái)富而不增加包袱。生產(chǎn)要把握“三關(guān)”,即“環(huán)境保護(hù)關(guān)、資源消耗關(guān)、技術(shù)水平關(guān)”,要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

    3.1.2 依法淘汰落后產(chǎn)能

    在能源資源和生態(tài)環(huán)境雙重壓力下,抓住產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的契機(jī),依法淘汰落后產(chǎn)能。加快淘汰落后產(chǎn)能是我國(guó)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量和效益的重大舉措,是加快節(jié)能減排、積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化的迫切需要,是走中國(guó)特色新型工業(yè)化道路、實(shí)現(xiàn)工業(yè)由大變強(qiáng)的必然要求。

    3.1.3 大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)

    大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),努力掌握核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù),大力開(kāi)發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重大帶動(dòng)作用的高新技術(shù),支持開(kāi)發(fā)重大產(chǎn)業(yè)技術(shù),制定重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建自主創(chuàng)新的技術(shù)基礎(chǔ),加快高技術(shù)產(chǎn)業(yè)從加工裝配為主向研發(fā)制造延伸。

    加快發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè),加強(qiáng)分類(lèi)指導(dǎo)和有效監(jiān)管。進(jìn)一步創(chuàng)新和完善服務(wù)業(yè)發(fā)展的體制和機(jī)制。發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)的大型服務(wù)企業(yè)集團(tuán),大城市要把發(fā)展服務(wù)業(yè)放在優(yōu)先地位,有條件的要逐步形成服務(wù)經(jīng)濟(jì)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

    3.2 優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),降低煤炭消費(fèi)

    我國(guó)能源資源特點(diǎn)是“富煤、貧油、少氣”,工業(yè)能源消費(fèi)占我國(guó)能源消費(fèi)總量的絕大部分,而大部分工業(yè)是以煤炭消費(fèi)為主。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)煤炭消費(fèi)在能源消費(fèi)總量中占主導(dǎo)地位,約占70%,這與世界以油氣為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)相差較大。因此,我國(guó)應(yīng)提高油氣能源消費(fèi)比例,引進(jìn)先進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)技術(shù),提高能源有效能源轉(zhuǎn)換率。應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)水能、核能、太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)岬葷崈裟茉础?/p>

    3.3 完善能源定價(jià)機(jī)制

    長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)能源價(jià)格較大程度上受行政指令的干預(yù),沒(méi)能反映能源市場(chǎng)供求關(guān)系,大部分能源價(jià)格嚴(yán)重低于實(shí)際價(jià)值,從而導(dǎo)致我國(guó)單位GDP能耗長(zhǎng)期高居不下,形成了我國(guó)資源需求過(guò)度、浪費(fèi)日益加劇、環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。我國(guó)能源價(jià)格改革迫在眉睫,一方面,我國(guó)能源價(jià)格改革必須堅(jiān)持市場(chǎng)化方向,促使能源價(jià)格向?qū)嶋H價(jià)值回歸,由市場(chǎng)供求關(guān)系和資源稀缺程度決定價(jià)格。另一方面要建立合理透明的能源價(jià)格形成機(jī)制,有助于吸引民營(yíng)和外資等多種資本發(fā)展我國(guó)的能源產(chǎn)業(yè)。在能源行業(yè)內(nèi)部形成多元主體競(jìng)爭(zhēng)的格局,有利于提高產(chǎn)業(yè)整體的生產(chǎn)效率。

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