崔明欣,劉 超
(東北石油大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,黑龍江 大慶 163318)
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●能源與環(huán)境問題研究
東北三省能源消費和經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系研究
——基于面板數(shù)據(jù)的實證分析
崔明欣,劉 超
(東北石油大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,黑龍江 大慶 163318)
本文通過選取中國東北三省1990-2013年的數(shù)據(jù),運用面板單位根、面板協(xié)整、廣義修正最小二乘(FMOLS)和基于面板的誤差修正模型,對中國東北三省能源消費和經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系進(jìn)行實證分析。結(jié)果表明:從異質(zhì)面板的分析結(jié)果看當(dāng)黑龍江、遼寧和吉林每增加1%單位能源消費時,對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長上升0.43%、0.478%、0.442%;從同質(zhì)面板的角度分析,當(dāng)東北三省每增加1%單位能源消費時,對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長上升0.45025%。從短期來講,能源消費和經(jīng)濟(jì)增長不存在因果關(guān)系;從長期來看,能源消費和經(jīng)濟(jì)增長之間存在雙向因果關(guān)系。最后提出了發(fā)展集約型發(fā)展模式、增加能源利用效率、加大能源儲備和供給能力、大力發(fā)展服務(wù)業(yè)等建議。
經(jīng)濟(jì)增長;能源消費;FMOLS估計;面板單位根;面板協(xié)整
能源消費和經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系開始受到廣泛關(guān)注是源于Kraft和Kraft(1978)的開創(chuàng)性研究。他們通過研究美國1947~1974年的GNP和能源消費數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)僅存在從GNP到能源消費單向的因果關(guān)系,建議政府應(yīng)該采取節(jié)能政策。但隨后通過模擬技術(shù),Akarca和Long證實Kraft和Kraft(1978)的結(jié)果是偽造的。
Ozturk和Ozturk&Acaravci總結(jié)了能源與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系四個可能的假說。
第一種假說稱為“中立假說”,意思是能源消費和經(jīng)濟(jì)增長之間沒有因果關(guān)系。如果這不是個例,能源消費保守或擴(kuò)張性政策可能會對經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生不利影響。根據(jù)Belloumi研究發(fā)現(xiàn),能源對經(jīng)濟(jì)增長中性影響的主要原因:能源成本可以忽略不計,因此不太可能對經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生顯著的影響。能源消耗對經(jīng)濟(jì)增長可能的影響取決于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和相關(guān)國家的經(jīng)濟(jì)增長水平。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,其生產(chǎn)結(jié)構(gòu)可能轉(zhuǎn)向?qū)δ茉礇]有太大依賴的服務(wù)業(yè)。
第二種假說是“保護(hù)假說”,即存在從經(jīng)濟(jì)增長到能源消費的單向因果關(guān)系。這意味著,一個國家可以實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境友好型政策,而不會對經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生不良效應(yīng)。
第三種假說是“節(jié)能導(dǎo)向型經(jīng)濟(jì)增長假說”,存在從能源消費到經(jīng)濟(jì)增長的單向因果關(guān)系。在這種情況下,政策制定者會特別關(guān)注能源的使用限制,因為這一行為在某種程度上可能會阻礙經(jīng)濟(jì)增長。這一假說的支持者認(rèn)為,能源是生產(chǎn)的重要投入,并作為土地,勞動力和資本的一個基本補(bǔ)充因素。在這種情況下,能量又被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)增長的一個限制因素。
第四種假說是“反饋假說”,即能源消費與經(jīng)濟(jì)增長之間的雙向因果關(guān)系。能源消費和經(jīng)濟(jì)增長既相互聯(lián)系又相互補(bǔ)充,這使得二者的關(guān)系相得益彰。
因果關(guān)系問題受到廣泛關(guān)注,主要有兩個原因:一方面是由于能源消耗和資源匱乏,另一方面是由于氣候變化急需出臺關(guān)于減少溫室氣體排放量的國際政策。事實上,能源消費與經(jīng)濟(jì)增長之間的因果關(guān)系對于減少溫室氣體排放來控制全球變暖現(xiàn)象的政策制定起到非常重要的作用。由于這些氣體的排放都與能源使用量有關(guān),至少從短期和中期來看,存在從能源消費到經(jīng)濟(jì)增長的因果關(guān)系表明:減排計劃將導(dǎo)致國內(nèi)生產(chǎn)總值減少。
本文基于面板數(shù)據(jù),同時采用區(qū)域視角對能源消費和經(jīng)濟(jì)增長的因果關(guān)系進(jìn)行研究,希望對東北三省區(qū)域能源戰(zhàn)略的制定,以及區(qū)域發(fā)展和能源協(xié)調(diào)政策的制定提供參考。
(一)面板單位根檢驗
首先檢驗變量的穩(wěn)定性,本文采用5個面板單位根檢驗方法,包括LLC檢驗(Levine,Lin和Chu),IPS檢驗(Im,Pesaran和Shin),F(xiàn)isher檢驗(ADF-Fisher和PP-Fisher),Breitung檢驗和Hadri檢驗。
考慮面板自回歸模型:
其中:i=1,…,n表示橫截面單位,t=1,…,Ti表示時間,而εit表示平穩(wěn)序列的干擾項。面板單位根檢驗的原假設(shè)與替代假設(shè)變?yōu)镠0:δi=0,?i vs H1:δi<0。
由于方程(2-1)可能存在自相關(guān),Levin, Lin and Chu(2002)在方程(2-1)的基礎(chǔ)上引入了高階差分滯后項(類似于ADF檢驗的形式):
其中,δ為共同的自回歸系數(shù)(共同根);不同個體的滯后階數(shù)pi可以不同;{εit}為平穩(wěn)的ARMA過程;不同個體的εit互相獨立(不存在截面相關(guān)),但允許異方差。通過引入足夠高階的差分滯后項可以保證εit為白噪聲。LLC檢驗也是左邊單側(cè)檢驗(拒絕域僅分布在最左邊)。LLC檢驗是直接進(jìn)行OLS估計回歸方程,然后再對自回歸系數(shù)或t統(tǒng)計量進(jìn)行校正,以消除動態(tài)面板偏差。Breitung檢驗(Breitung2000)的基本思路與LLC檢驗類似;主要區(qū)別在于,首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行“向前正交變換”即減去未來各期的平均值,然后再進(jìn)行回歸,使得回歸后不再需要偏差校正。所得檢驗統(tǒng)計量計為λ,服從漸近標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,然后進(jìn)行左邊單側(cè)檢驗。Breitung檢驗假設(shè)數(shù)據(jù)生成過程為AR(1)。如果存在更高階的自回歸項,則應(yīng)先進(jìn)行“預(yù)白噪聲化”,以消除原序列的自相關(guān),即分別把Δyit與yi,t-1對(Δyi,t-1,…,Δyi,t-p)進(jìn)行回歸,然后以這兩個回歸的殘差來代替Δyit與yi,t-1進(jìn)行Breitung檢驗。Breitung(2000)假設(shè)不同個體的擾動項不存在截面相關(guān)。
為了克服個體的自回歸系數(shù)δ都相等的缺點(LLC檢驗與Breitung檢驗),Im Pesar- an-Skin檢驗提出了如下面板單位根檢驗。假設(shè)面板數(shù)據(jù)中共有n個相互獨立的個體,對每個個體分別進(jìn)行DF式回歸:
其中:δi為個體i的自回歸系數(shù);εit服從相互獨立的正態(tài)分布(擾動項無自相關(guān)),但允許異方差。假設(shè)T固定,而n→∞或固定。面板單位根的原假設(shè)為“H0:δi=0,?in1/n”而替代假設(shè)為“服從平穩(wěn)過程的個體比例大于零”,即當(dāng)n→∞時,n1/n收斂至某非零正數(shù),其中n1為服從平穩(wěn)過程的個體數(shù)。
Fisher檢驗原理是在面板數(shù)據(jù)中對每個個體分別進(jìn)行單位根檢驗,然后匯總得到n個檢驗統(tǒng)計量以及相應(yīng)的p值為{p1,…,pn}。
Hadri檢驗是將對時間序列/截面數(shù)據(jù)中的各截面序列建立如下回歸:yit=δi+ηi+uit然后利用各截面回歸的殘差項建立LM統(tǒng)計量,統(tǒng)計量的形式:
(2-4)
其中fi0為第i個截面回歸所對應(yīng)的頻率為零時的殘差譜密度。最后,根據(jù)得到的LM統(tǒng)計量計算Z統(tǒng)計量:
(二)面板協(xié)整檢驗
為了檢驗?zāi)茉聪M和經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系,這里引用Pedroni(1999)面板協(xié)整方法:
其中,yit代表(N*T)×1維觀測變量,Xit代表(N*T)×m維觀測變量。開發(fā)漸近和有限樣本性質(zhì)的統(tǒng)計量檢驗,檢驗零假設(shè)是“無協(xié)整關(guān)系”的面板模型。由于各個國家的參數(shù)不一樣,所以要求檢驗考慮到面板個體的異質(zhì)性差異,這些差異包括短期動態(tài)效應(yīng)和不同的長期協(xié)整向量。Pedroni提出兩種類型的檢驗,一類是基于組內(nèi)尺度檢驗方法,包括panel v統(tǒng)計量,panelρ統(tǒng)計量,panel PP統(tǒng)計量和panel ADF統(tǒng)計量4個統(tǒng)計量。這些統(tǒng)計量包含了不同變量的自回歸系數(shù)對估計的殘差的單位根檢驗。第二類檢驗是基于組間尺度檢驗方法,包括groupρ統(tǒng)計量,group PP統(tǒng)計量和group ADF統(tǒng)計量3個統(tǒng)計量。異質(zhì)面板和異質(zhì)組面板均值協(xié)整統(tǒng)計量通過下列式子計算出來:
Panel v統(tǒng)計量:
panel rho統(tǒng)計量:
panel PP統(tǒng)計量:
panel ADF統(tǒng)計量:
Group rho統(tǒng)計量:
group PP統(tǒng)計量:
group ADF統(tǒng)計量:
(三)完全修正最小二乘估計(FMOLS)
鑒于變量是協(xié)整的,下一步涉及估算能源消費與GDP之間的長期關(guān)系。本文采用Pedroni(2001)提出的FMOLS估計的方法。
在協(xié)整面板中,用普通最小二乘法(OLS)會導(dǎo)致方程出現(xiàn)有偏估計,除非回歸方程變量嚴(yán)格外生,否則OLS不能直接用于參數(shù)估計。由于考慮到誤差項和回歸量的一階差分項以及常數(shù)項可能存在的相關(guān)性,F(xiàn)MOLS采用非參數(shù)估計去修正序列相關(guān)性。與此同時,F(xiàn)MOLS還提供了可用于推斷標(biāo)準(zhǔn)差一致的估計。FMOLS根據(jù)以下方程進(jìn)行估計:
FMOLS估計:
(四)模型建立、數(shù)據(jù)來源
總結(jié)得到能源消費與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系的實證模型:
其中,GDPit表示i省第t年的實際GDP(以1990為基期,單位為億元),ECit表示i省第t年能源消費量(單位為萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤),αi表示各面板單位的協(xié)整關(guān)系中存在著不同的固定效應(yīng),βi表示各面板單位中的協(xié)整系數(shù),εit表示誤差修正項。
本文實證部分采用1990~2013年年度數(shù)據(jù),主要是地區(qū)能源消費總量、地區(qū)生產(chǎn)總值和固定資產(chǎn)投資額三個變量,數(shù)據(jù)均來自1991~2014年東北三省各省的年度統(tǒng)計年鑒。能源消費量直接采用東北三省各省統(tǒng)計年鑒提供的以發(fā)電煤耗計算法計算得到的能源消費總量,單位是萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。資本存量數(shù)據(jù)用固定資產(chǎn)投資額代替。在實證部分,為了克服數(shù)據(jù)異方差和數(shù)據(jù)波動的影響,分別對GDP、能源消費和資本存量進(jìn)行對數(shù)處理。
(一)單位根檢驗結(jié)果
本文對能源消費和GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)及其一階差分進(jìn)行面板單位根檢驗,檢驗方程中包含兩種情況:一種情況是包含常數(shù)項,另一種情況是包含常數(shù)項和趨勢項,檢驗結(jié)果如表1-表3所示。
表1 面板單位根檢驗結(jié)果
表2 面板單位根檢驗結(jié)果
表3 面板單位根檢驗結(jié)果
由表1-表3可知,經(jīng)濟(jì)增長、能源消費和資本存量在水平值是存在單位根的,其一階差分項均在1%的顯著性水平下拒絕存在單位根的原假設(shè),即變量不存在單位根。
(二)協(xié)整檢驗結(jié)果
通過單位根檢驗,可以發(fā)現(xiàn)各變量均一階單整,符合面板協(xié)整分析的前提,可以進(jìn)行面板協(xié)整檢驗,進(jìn)一步檢驗變量是否存在長期均衡關(guān)系。
表4 Pedroni殘差協(xié)整檢驗結(jié)果
通過表4的Pedroni面板協(xié)整檢驗發(fā)現(xiàn),10個統(tǒng)計量中有8個統(tǒng)計量均在1%的顯著性水平下拒絕原假設(shè),說明能源消費、資本存量和GDP存在協(xié)整關(guān)系。
(三)FMOLS回歸分析結(jié)果
采用Pedroni提出的完全修正最小二乘法(FMOLS)對系數(shù)進(jìn)行估計,估計結(jié)果如表5所示:
表5 東北三省能源消費和經(jīng)濟(jì)增長FMOLS估計結(jié)果
由表5異質(zhì)面板分析結(jié)果可知,當(dāng)黑龍江、遼寧和吉林每增加1%單位能源消費時,對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長上升0.43%、0.478%、0.442%,當(dāng)黑龍江、遼寧和吉林的資本存量每增加1%時,對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長上升0.618%、0.538%、0.586%。三個省份中遼寧經(jīng)濟(jì)增長對能源消費的彈性系數(shù)最大為0.47,說明遼寧經(jīng)濟(jì)增長對能源消耗的依賴性較大,其次為吉林,黑龍江。從同質(zhì)面板分析結(jié)果可以看到,當(dāng)東北三省每增加1%單位能源消費時,對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長上升0.45025%。
(四)面板因果關(guān)系檢驗
能源消費和GDP協(xié)整,預(yù)示著變量之間可能存在長期關(guān)系,但是不能確定因果關(guān)系的方向性。我們采用兩步法來檢驗長期因果關(guān)系,第一步是估計長期模型殘差,第二步是將擬合殘差作為自變量放入到動態(tài)誤差修正模型中。下列是動態(tài)誤差修正模型:
其中,Δ代表差值,k表示滯后階數(shù),ETit是長期協(xié)整關(guān)系的滯后誤差修正項;αi,θi和λi為調(diào)整系數(shù)。采用SC(Schwarz information criterion)和HQ(Hannan-Quinn information criterion)標(biāo)準(zhǔn)確定滯后階數(shù)為1;u是連續(xù)未校正誤差項。由于資本存量與要求的因果關(guān)系不相關(guān),所以資本存量方程在此省略。與此同時,可以通過檢驗方程(3-1)和(3-2)因變量系數(shù)顯著性來判定因果關(guān)系的原因。如果衡量弱因果關(guān)系,應(yīng)該檢驗方程(3-1)中HA=θ12=θ13=θ14,?i,檢驗方程(3-2)中HA=θ22=θ23=θ24,?i。
Masih 和 Masih(1996)解釋弱格蘭杰因果關(guān)系為“短期”因果關(guān)系,在一定意義上,因變量只對隨機(jī)環(huán)境中的短期震蕩有所響應(yīng)。長期因果關(guān)系是否存在,可以通過檢驗調(diào)整速度顯著性來判定。調(diào)整速度也就是誤差修正項系數(shù)。
ETit代表系數(shù)偏離長期均衡的速度消失后每個變量的變化。內(nèi)生變量的變動,不僅因為他們的滯后,而且在水平上也不平衡造成的。λi的顯著性表示協(xié)整過程的長期關(guān)系;沿著這個路徑的運動被認(rèn)為是永久的。檢驗長期因果關(guān)系,我們只需檢驗H0:λ1i=0對于方程(3-1)中所有i;H0:λ2i=0對于方程(3-2)中所有i。如果λ1i=λ2i=0對于方程中所有i,則GDP不能反應(yīng)來自前期長期均衡的偏離,也就表示兩個格蘭杰非因果關(guān)系的長期和弱外生性(Hatanaka,1996;Mehrara,2007)。
表6 面板因果檢驗結(jié)果
通過面板因果檢驗,可以發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)能源消費和經(jīng)濟(jì)增長不存在短期因果關(guān)系,而是存在長期雙向的因果關(guān)系,且長期因果關(guān)系在1%的顯著性水平下顯著。
(一)結(jié)論
從廣義修正最小二乘回歸的分析結(jié)果來看:在同質(zhì)面板條件下,當(dāng)東北三省每增加1%單位能源消費時,對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長上升0.45025%,能源消耗和經(jīng)濟(jì)增長呈現(xiàn)正比例關(guān)系,說明東北三省能源消費和經(jīng)濟(jì)增長呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,經(jīng)濟(jì)增長嚴(yán)重依賴于能源消耗。在異質(zhì)面板條件下,當(dāng)黑龍江、遼寧和吉林每增加1%單位能源消費時,對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)增長上升0.43%、0.478%、0.442%,遼寧省經(jīng)濟(jì)增長率略高于其他兩省,說明遼寧省的能源利用效率相對較高。
從面板因果檢驗分析結(jié)果可以看出:在控制了時間趨勢的條件下,東北三省不存在短期因果關(guān)系,說明政策推動的能源消耗不會對經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生影響;東北三省存在能源消費和經(jīng)濟(jì)增長長期雙向的因果關(guān)系,符合“反饋假說”。因此,東北三省在追求經(jīng)濟(jì)增長的同時,應(yīng)避免能源的過度浪費。
(二)建議
1.優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),扶植新興產(chǎn)業(yè)。為擺脫區(qū)域經(jīng)濟(jì)對能源消費的過度依賴,東北三省應(yīng)降低第一產(chǎn)業(yè)比重,維持第二產(chǎn)業(yè)比重保持較高水平,提升第三產(chǎn)業(yè)比重;加強(qiáng)發(fā)展能耗低、附加值高的產(chǎn)業(yè),尤其是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè);加速中蒙俄經(jīng)濟(jì)合作走廊建設(shè),積極響應(yīng)國家“一帶一路”戰(zhàn)略號召;重點推動新材料、節(jié)能環(huán)保、軟件、高端裝備制造、智能電網(wǎng)、光電等新興產(chǎn)業(yè)。黑龍江省和吉林省應(yīng)發(fā)揮旅游業(yè)和農(nóng)業(yè)等優(yōu)勢,開展低碳綠色旅游;遼寧省應(yīng)依托靠海優(yōu)勢,發(fā)展海洋文化特色產(chǎn)業(yè)。
2.促進(jìn)東北三省可再生能源開發(fā)和利用。東北三省富含巨大風(fēng)能資源,而2015年上半年東北三省風(fēng)電裝機(jī)市場份額僅占全國的1.51%,應(yīng)增加對風(fēng)電裝機(jī)市場投資。此外,加大對東北三省太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿拈_發(fā)力度。其次,應(yīng)提高黑龍江省水能發(fā)電開發(fā)率,深度開發(fā)遼寧沿海海洋潮汐能發(fā)電。
3.加大對能源利用效率研究的科技投入力度。東北三省(尤其是黑龍江省和吉林省兩省)應(yīng)該提高能源利用效率,實行技術(shù)創(chuàng)新激勵政策、加強(qiáng)用能單位考核和評價,引導(dǎo)各地區(qū)和各用能單位進(jìn)行節(jié)能減排,從而達(dá)到高效利用能源的目的。
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(責(zé)任編輯:李瀟雨)
A Study on Causalities Between Energy Consumption and Economic Growth in Three Northeastern Provinces——Based on an Empirical Analysis of Panel Data
CUI Ming-xin, LIU Chao
(School of Economics and Management,Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China)
In this paper, by choosing data of three Northeastern provinces of China, from 1990 to 2013 using panel unit root, panel cointegration and error correction model based on a panel of the three northeastern provinces of energy consumption and economic growth in China by empirical study. The results showed that: from the analysis results of heterogeneous panel, when the province of Heilongjiang, Liaoning and Jilin 1% increase per unit energy consumption, the corresponding economic growth by 0.43%, 0.478%, 0.442%. From the perspective of homogenous panel, whenever energy consumption of three northeast provinces rises by 1%, the economic growth rises correspondingly by 0.45025%. In short term, there is no causal relationship between energy consumption and economic growth; in long run, there is a two-way causal relationship between energy consumption and economic growth. Finally, the paper puts forward some recommendations about the development of intensive development mode, increasing energy efficiency, increasing large energy reserves and supply capacity and the development of the service industry.
energy consumption; economic growth; FMOLS estimation; panel unit root; panel cointegration
2015-11-19
2014年國家社科基金項目“我國油氣資源開發(fā)的水土保持補(bǔ)償制度研究”(項目編號:14BJY028);中國石油天然氣集團(tuán)公司軟科學(xué)研究課題“油氣資源開采生態(tài)環(huán)境稅費的相關(guān)法律問題研究提綱”(項目編號:中油研20140208)。
崔明欣,女,東北石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院副教授,博士;劉超,男,東北石油大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院碩士研究生。
F206
A
1008-2603(2016)01-0001-08