中國(guó)能源消費(fèi)收斂性特征分析

常春華

（長(zhǎng)江大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，湖北荊州434023）

0　引言

改革開放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)增加了對(duì)能源的依賴程度，而能源消費(fèi)也產(chǎn)生了較強(qiáng)的極化效應(yīng)，在支撐經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí)也產(chǎn)生了大量污染物，破壞了生態(tài)環(huán)境。由于我國(guó)能源消費(fèi)以煤炭為主，在現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變的條件下，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源消費(fèi)的巨大依賴也為實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)蒙上了陰影。在全球氣候變暖和碳排放量硬約束目標(biāo)逐漸增強(qiáng)的背景下，如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消費(fèi)與環(huán)境的協(xié)調(diào)，通過(guò)提高能源利用效率來(lái)降低碳排放增長(zhǎng)率是我國(guó)政府面臨的全新的課題。經(jīng)濟(jì)理論最早將能源看作是一種生產(chǎn)要素納入生產(chǎn)函數(shù)模型可以上溯至20世紀(jì)70年代的“石油危機(jī)”。此后，眾多研究開始集中從能源產(chǎn)量、能源強(qiáng)度角度來(lái)分析能源與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，而從能源彈性系數(shù)角度分析能源和經(jīng)濟(jì)之間關(guān)系的文獻(xiàn)相對(duì)較少。由于能源消費(fèi)彈性系數(shù)主要反映了人均GDP與人均能源消費(fèi)之間的比例關(guān)系，對(duì)于正確把握我國(guó)能源消費(fèi)的趨勢(shì)，評(píng)價(jià)能源利用效率、提高能源總量需求的預(yù)測(cè)具有重要意義。因此，本文從能源消費(fèi)彈性的變化規(guī)律來(lái)分析我國(guó)能源消費(fèi)的一般規(guī)律。

1　理論模型

本文參考曹翠珍等（2015）的研究，基于世代交疊模型，從微觀視角來(lái)分析能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理論模型。假定消費(fèi)者生命有限，不同代際的消費(fèi)者生死交替。每個(gè)消費(fèi)者生存兩期：年輕和年老兩期。年輕人必須依靠勞動(dòng)來(lái)獲取收入并進(jìn)行消費(fèi)和儲(chǔ)蓄，老年人依靠資本獲取收入并假定消費(fèi)者的效用全部來(lái)自于能源消費(fèi)量。假定時(shí)間t為離散的時(shí)間變量，EC1t和EC2t分別表示年輕人和老年人在t期由于能源消費(fèi)而獲得的期望效用。t期能源消費(fèi)效用依賴于EC1t和EC2t+1，假定風(fēng)險(xiǎn)厭惡消費(fèi)者不變效用函數(shù)可以表示為：

假定典型消費(fèi)者初始收入為0，終生收入t期現(xiàn)值為yt，消費(fèi)者預(yù)算約束可以表示為：

這樣，消費(fèi)者能源消費(fèi)問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為在預(yù)算約束一定條件下的效用最大化問(wèn)題，即：

為求解消費(fèi)者最大化效用函數(shù)，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)：

對(duì)函數(shù)分別求EC1t和EC2t+1的一階導(dǎo)數(shù)，得到：

結(jié)合式（3）、式（5）和式（6），得到：

從式（9）可以發(fā)現(xiàn)，在ρ、rt+1、θ一定時(shí)，t期能源消費(fèi)與t期收入正相關(guān)，為本文實(shí)證分析提供了理論支撐。

2　數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

本文采用1978—2015年按照發(fā)電煤耗計(jì)算法得到的能源消費(fèi)總量以及同時(shí)期的GDP數(shù)據(jù)，采用GDP平減指數(shù)將GDP調(diào)整為以1978年為基期的定基比數(shù)據(jù)。同時(shí)，以每年年末人口為除數(shù)分別對(duì)能源消費(fèi)總量和價(jià)格調(diào)整后的GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，得到人均GDP和人均能源消耗。為了盡可能降低數(shù)據(jù)波動(dòng)和異方差對(duì)分析結(jié)果可能產(chǎn)生的影響，對(duì)人均GDP和人均能源消耗分別進(jìn)行對(duì)數(shù)處理。所有數(shù)據(jù)均來(lái)自于中經(jīng)網(wǎng)。t期人均能源消費(fèi)以及人均GDP的對(duì)數(shù)形式分別表示為ct、gdpt。圖1描述了人均能源消費(fèi)ct和人均gdpt的走勢(shì)圖。

圖1 人均能源消費(fèi)和人均GDP走勢(shì)圖：（1979—2015年）

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，人均GDP和人均能源消費(fèi)呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，并且兩者基本呈現(xiàn)同方向變動(dòng)。由于使用狀態(tài)空間模型的前提是要求變量具備同階單整的特征，因此需要對(duì)人均GDP和人均能源消費(fèi)是否具有同階單整特點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1　變量的平穩(wěn)性檢驗(yàn)

從表1的檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，變量ct、gdpt均為2階單整，即ct～I(xiàn)(2),yt～I(xiàn)(2)，使用它們進(jìn)行回歸可以避免盡可能“偽回歸”現(xiàn)象的發(fā)生。

采用狀態(tài)空間模型進(jìn)行分析的前提是要求變量之間存在穩(wěn)定的協(xié)整關(guān)系。Johansen協(xié)整檢驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。

表2　Johansen協(xié)整檢驗(yàn)

表2的檢驗(yàn)結(jié)果表明，人均能源消費(fèi)與人均GDP之間存在穩(wěn)定的協(xié)整關(guān)系。由于我國(guó)采取的漸進(jìn)式經(jīng)濟(jì)改革，我國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)一直處于變動(dòng)之中。采用常彈性方程來(lái)描述兩者之間的關(guān)系并沒有太大意義。同時(shí)，這種常彈性方程只是從靜態(tài)角度反映了變量之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，并不能反映人均能源消耗與人均GDP之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。為了得到這種動(dòng)態(tài)影響的結(jié)果，將應(yīng)用時(shí)變參數(shù)模型來(lái)計(jì)算人均能源消費(fèi)的收入彈性，以此來(lái)判斷我國(guó)能源消耗是否存在確定的收斂性。

3　基于狀態(tài)空間模型的實(shí)證

首先根據(jù)上文分析選取人均能源消費(fèi)和人均GDP來(lái)構(gòu)造時(shí)變參數(shù)狀態(tài)空間模型。狀態(tài)空間模型由于將不可觀測(cè)變量引入回歸模型來(lái)進(jìn)行觀測(cè)，同時(shí)利用卡爾曼濾波對(duì)每個(gè)樣本點(diǎn)的sv1和sv2值進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，可以得到不同狀態(tài)空間向量時(shí)間序列估計(jì)值。為了最大可能避免模型估計(jì)得到的殘差存在序列相關(guān)性，需要確定模型中自回歸AR和MA的階數(shù)，通過(guò)選取不同的滯后值并進(jìn)行比較，最終確定AR階數(shù)為1，MA的階數(shù)也為1。采用卡爾曼濾波對(duì)狀態(tài)空間模型進(jìn)行估計(jì)結(jié)果如表3所示，且所有變量均顯著。

測(cè)量方程：ci=c(1)+sv1*yi+sv2+sv2+c(2)*sv3

狀態(tài)方程：sv1=sv1(-1)sv2=c(4)*sv2(-1)+[var=exp(c(3))]sv3=sv2(-1)

估計(jì)結(jié)果表明所有狀態(tài)變量都是顯著的（見表3）。

表3　可變參數(shù)運(yùn)算結(jié)果

根據(jù)上述結(jié)果生產(chǎn)狀態(tài)序列，得到時(shí)變參數(shù)軌跡，如圖2所示。

圖2 時(shí)變參數(shù)sv1的變動(dòng)軌跡

由于時(shí)變參數(shù)sv1為人均收入的消費(fèi)彈性。從圖2可以發(fā)現(xiàn)，人均收入的消費(fèi)彈性隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的提高呈現(xiàn)先下降、后上升的趨勢(shì)。人均能源消費(fèi)彈性從1982年的峰值（0.753）降至1988年的最小值（0.688）。此后，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的正式確立，人均收入消費(fèi)彈性上升至2002年的峰值（0.723），隨后開始進(jìn)入下降通道。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能與以下幾種因素有關(guān)：首先，從各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程必然伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，而不同產(chǎn)業(yè)對(duì)于能源消費(fèi)的依賴性并不完全一樣。一般來(lái)說(shuō)，以輕工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向以重化工業(yè)為主的發(fā)展階段，能源消費(fèi)彈性系數(shù)必然會(huì)增加。同時(shí)，隨著工業(yè)化和城市化推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在從第二產(chǎn)業(yè)為主逐漸向以第三產(chǎn)業(yè)為主的方向轉(zhuǎn)變時(shí)，能源需求彈性也會(huì)隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變逐步放緩，相應(yīng)的能源需求彈性也會(huì)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。圖3反映了1995年以來(lái)我國(guó)三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變遷。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，總體來(lái)看，我國(guó)第一產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比重呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)。其中，1990年以前我國(guó)二次產(chǎn)業(yè)比重呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，相應(yīng)的人均能源消費(fèi)彈性系數(shù)也在不斷降低。1990—2002年我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)比重又有所上升，相應(yīng)的人均能源消費(fèi)彈性比重也有所上升，并于2002年達(dá)到峰值。2002年后，隨著我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)比重上升和第二產(chǎn)業(yè)比重下降，我國(guó)人均能源消費(fèi)需求彈性也呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)。

圖3 我國(guó)三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變遷

4　結(jié)論與建議

本文基于世代交疊模型，從微觀視角來(lái)研究能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的理論模型。在此基礎(chǔ)上采用時(shí)變參數(shù)狀態(tài)空間模型對(duì)人均能源消費(fèi)量與人均GDP的關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，人均能源消費(fèi)量與人均GDP存在穩(wěn)定、均衡的關(guān)系。從長(zhǎng)期來(lái)看，人均能源消費(fèi)的彈性系數(shù)并沒有表現(xiàn)出單向收斂的趨勢(shì)。由于影響我國(guó)能源消費(fèi)量的因素較多，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、能源價(jià)格波動(dòng)、技術(shù)進(jìn)步以及城鎮(zhèn)化水平等都會(huì)對(duì)人均能源消費(fèi)量產(chǎn)生沖擊，因此人均能源消費(fèi)彈性在時(shí)空上具有不穩(wěn)定和不可預(yù)測(cè)性。

基于上述分析，提出如下建議：（1）在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)要保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)所必須的能源需求。本文研究表明人均能源消費(fèi)與人均GDP之間存在穩(wěn)定協(xié)整關(guān)系，要保持經(jīng)濟(jì)適度增長(zhǎng)，就必須保證充足的能源供給。因此，要堅(jiān)決改變我國(guó)能源消費(fèi)局限于常規(guī)能源這一現(xiàn)實(shí)，不斷增加新能源在能源消費(fèi)中的比重，積極開發(fā)新能源，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，從根本上解決能源短缺對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)適度增長(zhǎng)的制約。（2）要積極轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的比重，同時(shí)做好能源價(jià)格體系改革，調(diào)整能源開發(fā)儲(chǔ)備戰(zhàn)略和能源政策，將節(jié)能減排各項(xiàng)政策措施落到實(shí)處。（3）加快知識(shí)密集型與技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)適度增長(zhǎng)與能源消費(fèi)總量之間的依賴關(guān)系。由于我國(guó)能源不僅總體匱乏，能源分布也存在區(qū)域不均衡的狀況，因此要降低能源作為生產(chǎn)要素在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的貢獻(xiàn)度，需要大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)來(lái)降低對(duì)能源消費(fèi)的依賴。（4）政府要增加對(duì)節(jié)能和健康消費(fèi)方式的宣傳，鼓勵(lì)居民改變消費(fèi)觀念，養(yǎng)成健康的生活方式。而且政府在制定與生活相關(guān)的能源產(chǎn)品價(jià)格時(shí)，要重視價(jià)格在調(diào)節(jié)居民消費(fèi)需求的杠桿作用，穩(wěn)步提高能源市場(chǎng)化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]Kraft J,Kraft A.On the Relationship Between Energy and GNP[J].Journal of Energy and Development,1978,(3).

[2]Akarca A T,Long T V.On the Relationship Between Energy and GNP:Re-examination[J].Journal of Energy and Development,1980,(5).

[3]Narayan P K,Smyth R L,Prasad A.Electricity Consumption in G7 Countries:A Panel Cointegration Analysis of Residential Demand Elasticities[J].Energy Policy,35(9).

[4]Balcilar M,Ozdemir Z A,Arslanturk Y.Economic Growth and Energy Consumption Causal Nexus Viewed Through a Bootstrap Rolling Window[J].Energy Economics,32(6).

[5]Bellke A,Dobnik F,Dreger C.Energy Consumption and Economic Growth:New Insights Into the Cointegration Relationship[J].Energy Economics,33(5).

[6]Masih A M M,Masih R.On the Temporal Causal Relationship Between Energy Consumption,Real Income,and Prices:Some New Evidence from Asian-Energy Dependent NICs Based on a Multivariate CointegrationNector Error-Correction Approach[J].Journal of Policy Modeling,1997,19(4).

[7]Asafu-Adjaye J.The Relationship Between Energy Consumption,Energy Prices and Economic Growth:Time Series Evidence From Asian Developing Countries[J]Energy Economics,2000,(22).

[8]曹翠珍,趙國(guó)浩.區(qū)域物流發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)——基于中國(guó)省際面板數(shù)據(jù)的實(shí)證分析[J].財(cái)貿(mào)研究,2015,(2).

[9]于鳳玲,陳建宏,劉世明.基于聯(lián)立方程模型的中國(guó)能源消費(fèi)影響因素分析[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2014,(2).

[10]董會(huì)忠,王志松,吳宗杰,孫秀梅.基于時(shí)變參數(shù)狀態(tài)空間模型的能源消費(fèi)影響因素研究[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2013,(23).

[11]王玲,謝玉梅.中國(guó)三次產(chǎn)業(yè)能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的實(shí)證研究[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2012,(23).

[12]賈全星,靳清.計(jì)量方法在能源消費(fèi)彈性系數(shù)研究中的應(yīng)用[J].統(tǒng)計(jì)與決策,2014,(4).

[13]王班班,齊紹洲.中國(guó)工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的偏向是否節(jié)約能源[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2015,(5).

[14]劉衛(wèi)東,仲偉周,石清.2020年中國(guó)能源消費(fèi)總量預(yù)測(cè)——基于定基能源消費(fèi)彈性系數(shù)法[J].資源科學(xué),2016,(4).

[15]趙進(jìn)文,范繼濤.經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)內(nèi)在依從關(guān)系的實(shí)證研究[J].經(jīng)濟(jì)研究,2007,(8).