我国能源消费影响因素研究:基于长期均衡和短期波动的协整分析

■ 周倩倩 张传平

能源作为一种基本要素，是现代社会正常运行的血液，是经济发展的动力，是人民生活水平提高的物质基础。随着我国经济的持续发展，工业化和城市化进程的不断加速，能源消费持续增长，现如今，我国已成为仅次于美国的世界第二大能源消费国，更是世界最大的煤炭消费国。2011年，我国共消耗能源34.8亿吨标准煤，占世界能源消耗总量的18%以上。持续高涨的能源消费，给我国带来了严峻的能源紧缺问题和环境污染问题，进而严重制约了我国社会经济发展，且制约作用日益明显。因此，对我国能源消费影响因素进行研究，不仅有助于解决我国能源紧张问题，也可为政府制定经济发展政策和能源政策提供科学依据。目前，有关能源消费影响因素的研究已有很多，大都是用运筹或计量的方法，通过建立模型进行研究。如林伯强 （2001年）通过建立协整模型得出、能源价格和产业结构对我国能源消费起着决定性的作用，另外，重工业占的比重影响同样巨大。刘凤朝、刘源远等人 （2007）运用基于向量自回归 （VAR）模型的广义预测误差方差分解和广义脉冲响应分析方法，在资本、劳动和能源三要素单部门新古典生产函数的框架内，以我国1988-2005年期间的能源消费和经济增长数据为样本，考察了二者之间的动态特征。刘小丽、卢凤君 （2007）基于1981-2004年我国GDP、能源消费量及能源行业固定资产投资等统计数据，利用格兰氏因果关系和误差修正模型，检验了能源消费量与经济之间的关系。陈首丽、马立平 （2010）通过建立投入产出模型，对我国能源消费总量和GDP之间关系进行了实证分析，结果表明能源是我国经济发展不可替代的投入要素，且与劳动力和资本相比，能源的产出弹性最低，因此，能源对经济的促进作用有待进一步提高。本文利用协整模型和误差修正模型实证研究了我国能源消费与其主要影响因素经济发展水平、产业结构、技术进步和城市化水平之间的长期均衡和短期波动关系，并根据所得结论，对我国社会经济发展和能源发展提出几条建设性建议。

研究设计

（一）变量选取

参考众多相关文献可知，经济发展、产业结构、技术进步和城市化水平是能源消费的主要影响因素。本文针对能源消费与这四个因素之间的关系进行研究。

1.经济发展。经济增长是能源消费的动力，经济总量的扩大，必然导致生产规模的扩大，对能源的消费需求同样也会增加，因此，经济发展被国内外众多学者认为是能源消费的最重要影响因素之一。

2.产业结构。产业结构对能源消费的影响，主要体现在各产业能源强度的不同。以2010数据为例，我国第一产业的能源强度为0.8543吨标准煤/万元，第三产业的能源强度为1.4385吨标准煤/万元，而第二产业的达到6.7635吨标准煤/万元，分别是第一产业和第二产业的7.9倍和4.7倍。因此，能源强度高的产业所占比例越多，能源消费就越多。本文选取第三产业占国民经济的比重衡量产业结构。

3.技术进步。技术进步可以提高能源效率，从而减少能源消耗，该作用主要表现为两点：第一，技术进步通过直接改进能源利用技术，提高能源的加工、使用等效率，特别是在充分利用能源新技术的情况下，能源效率会得到大幅提高；第二，技术进步通过促进中间产业的发展，例如电子商务、信息产业等，简化并缩短交易过程，减少交易成本，从而更加合理的配置开采、加工、储运等各环节的资源，达到节约能源、增加产出，最终降低能耗、提高能源效率的目的。Keller（2002）研究表明，研究与发展经费投入 （R&D）是技术进步的有效途径，科研投入和技术进步往往是成正比的，因此本文选取R&D投入作为我国技术进步的衡量指标。

4.城市化水平。城市化本质上是人类生活方式和生产方式发生的转变。生活方式的转变，表现为农村生活方式转变为城市生活方式。生产方式的转变，则表现为传统农业生产方式转变为现代化工业生产方式。能源作为生产和生活所必需的一种要素，在城市化进程中，其消费量必然受到深远影响。何晓萍等人 （2009）研究表明，城市人口的人均能源消费高于农村人口的3.5-4倍。

（二）研究方法

本文以1980-2011年的时间序列为研究对象，利用协整模型和误差修正模型实证研究了我国能源消费与其主要影响因素经济发展水平、产业结构、技术进步和城市化水平之间的长期均衡和短期波动关系。

1.协整检验。经济时间序列往往是非平稳的，传统的计量方法采用差分方法消除时间序列的非平稳性，然后再进行实证分析，但是由于变换后的时间序列经常失去了经济意义，造成了传统计量方法的巨大缺陷。而Engle和Granger于1987年提出的协整理论方法，为解决时间序列不平稳问题提供了一个新途径。若一些经济指标在长期内具有均衡关系，即使在短期内由于种种外在因素的干扰会导致这些指标产生分岔，但长期内也会随着时间推移回到均衡状态，协整便是这种经济指标之间均衡关系的一种表征。协整是一个很有效的概念，它可以表示两个或者多个非平稳序列之间的长期平稳关系，协整方程即是两个或者多个非平稳序列的某个平稳线性组合。协整检验方法主要有两种：一种是由Engle和Granger提出的基于回归残差平稳性检验的协整方法，称为EG两步检验法，适合于两个变量之间的协整检验；另一种方法是由Johansen提出的基于向量自回归模型和回归系数检验的协整方法，称为Johansen协整检验，适用于多变量的协整检验，本文利用Johansen法进行协整检验。

2.误差修正模型。协整表述的是时间序列之间的一种长期稳定关系，而它们短期内往往是失衡的，Davidson等人于1978年提出了误差修正模型（ECM： Error Correction Model） 方法，试图动态的表述变量短期偏离长期均衡状态的非均衡过程。误差修正模型既能反映不同时间序列之间的长期均衡关系，又能反映短期偏离向长期均衡修正的机制。

实证分析

（一）数据来源与处理

基于上章理论研究，我们可以把碳排放和各社会经济因素写成以下函数表达式：

其中，EC代表能源消费总量，GDP代表国民生产总值，TI代表产业结构，RD代表技术进步，U代表城镇化水平。在下面的实证分析中，选取1980-2011年间的年度数据为研究对象。为消除数据的异方差性，对数据进行对数化处理，分别表示为LNEC、LNGDP、LNTI、LNRD和LNU。 本文所用数据大都来自相关年份的 《中国统计年鉴》和 《中国能源统计年鉴》，其中，GDP数据是以1978年为基年转化成的实际GDP。

表1 平稳性检验

表2 最大特征值统计量检验

（二）平稳性检验

协整检验的基本前提之一是协整变量必须是平稳的或者具有相同的单整阶数，因此，进行协整检验之前必须对所用时间序列进行平稳检验，即检验其是否是平稳的或者是否具有相同的单整阶数。本文利用Eviews6.0软件对时间序列进行ADF检验，所得结果如表1。

表1结果表明，我国能源消费总量、经济发展水平 （GDP）、产业结构、技术进步和城市化水平的时间序列及一阶差分序列都是不平稳的，但其二阶差分在1%显著水平下都是平稳的，即LNEC～I（2），LNTI～I（2），LNRD～I（2），LNU～I（2），因此，可以对它们进行下面的实证分析。

（三）协整检验

Johansen协整检验通过构建特征根迹 （Trace）检验统计量和最大特征值 （Maximum Eigenvalue） 检验统计量进行检验，本文利用eviews6.0软件对最大特征值进行检验，所得结果如表2。

表2结果表明，在5%显著水平下，各变量存在4个协整关系，即1980-2011年间，我国能源消费总量、经济发展水平 （GDP）、产业结构、技术水平和城市化水平之间存在长期均衡关系。提取一个协整方程如下：

可以看出，协整方程中的系数均符合经济意义，也符合上章的理论分析。它们的经济意义是：我国GDP、城市化水平每变动一个百分点，能源消费分别同向变动1.9122和1.4296个百分点；而产业结构、技术水平每变动一个百分点，能源消费分别反向变动2.003和0.3792个百分点。

（四）误差修正模型

以上协整方程描述的是能源消费与其影响因素之间的长期均衡关系，但从短期来看，经济时间序列却是失衡的，为此，在长期均衡关系的基础上，本文进一步研究了这种动态非均衡波动过程，建立以下的误差修正模型：

其中，

误差修正模型 （3）描述了均衡误差对能源消费短期动态的影响，误差修正系数为负数，符合相反修正机制。从误差修正模型来看，各自变量系数符合经济意义，自变量与因变量的短期动态均衡关系是：GDP和城市化水平每变动1个单位，能源消费分别同向变动0.8839和0.9695个单位；产业结构和技术水平每变动1个单位，能源消费分别反向变动0.2145和0.0555个单位。误差修正系数为-0.093，这说明我国能源消费的短期波动不算太大，平均每年对上年偏离长期均衡水平的短期调整幅度为9.3%。

结论与建议

本文利用协整模型和误差修正模型实证研究了我国能源消费与其主要影响因素经济发展水平、产业结构、技术进步和城市化水平之间的长期均衡和短期波动关系。实证分析结果表明：第一，我国能源消费总量、GDP、产业结构、技术水平和城市化水平之间存在协整关系，且长期内GDP和城市化水平变动对能源消费产生正向影响，而第二产业比重和技术水平变动对能源消费产生负向影响；第二，自变量短期对能源消费的影响方向与长期基本一致，短期内GDP和城市化水平变动对能源消费产生正向影响，而第二产业比重和技术水平变动对能源消费产生负向影响；第三，误差修正系数较小，说明我国能源消费的短期波动并不算大。

基于以上实证研究的结果，本文认为，第一，我国应进一步转变经济发展方式，走出一条低能耗、低投入、高产出的可持续发展道理；第二，大力发展低耗能产业，提高第三产业在国民经济中的比重，加快产品和服务升级步伐，促使我国从粗放式发展模式尽快向内涵集约型转变；第三，进一步加大对先进能源利用技术和节能技术的投入，推动能源开采、转换及利用环节的创新技术的研发与推广；第四，更加注重城市发展质量，加强城市公共设施建设和城市文化建设，同时提高市民教育水平、人口素质和节能意识，大力倡导低碳消费、绿色消费的理念。

参考资料

1.林伯强.中国能源需求的计量经济分析[J].统计研究，2001，（10）：34-38.

2.刘凤朝，刘源远.中国经济增长和能源消费的动态特征[J].资源科学，2007，（5）：63-68.

3.刘小丽，卢凤君.我国能源消费与国民经济增长的关系研究[J].工业技术经济，2007，（9）：55-58.

4.陈首丽，马立平.我国能源消费与经济增长效应的统计分析[J].管理世界，2010，（l）：167-168.

5.Keller.Technology Geographic Localization of International Diffusion[J].American Economic Review，2002：120-142.

6.何晓萍，刘希颖，林艳苹.中国城市化进程中的电力需求预测[J].经济研究，2009，（1）：118-130.

7.高铁梅.计量经济分析方法与建模[M].北京：清华大学出版社，2009：372.