弱技术进步条件假设下的能源消费与经济增长关系研究——基于对美国与中国的实证分析

王云平

(东北财经大学数学与数量经济学院，辽宁 大连 116023)

弱技术进步条件假设下的能源消费与经济增长关系研究
——基于对美国与中国的实证分析

王云平

(东北财经大学数学与数量经济学院，辽宁 大连 116023)

依据索洛模型的分析框架，假设经济、政治、科技水平处在可预期的正常范围内变动的正常经济秩序下，研究能源消费与经济增长的关系，然后同其他回归变量一起检验变量间的关系，进而建立计量经济学模型并对参数进行估计。结果表明，能源在生产函数中存在不完全替代性，对经济增长有着很强的影响。由此提出，政府在制定经济发展战略时，能源是必要的考虑因素。片面强调“节能减排”切不可取，而如何实现能源使用的高效化、清洁化、多元化是目前亟需解决的问题。

能源消费；经济增长；弱技术进步条件假设

在经济增长和社会发展的进程中，能源是最基本、最重要的驱动力之一。能源作为国家发展的基础，从经济学发展的早期开始，就一直为经济学者们所研究。早在20世纪70年代早期，丹尼斯·米都斯[1]所著《增长的极限》一书给人类社会的传统发展模式敲响了第一声警钟，从而掀起了世界性的环境保护热潮。进入20世纪80年代，能源与经济增长的矛盾日趋突出，国外许多学者[2-12]从不同角度对能源经济问题进行了研究，但这些研究较多涉及到的是经济增长与能源消费等因素之间的关系。

自20世纪80年代以来，我国国民经济实现了持续快速发展，与此同时对能源的需求日渐增加，目前已经成为世界上最主要的能源消费大国之一[13]。为保障我国经济的持续稳定发展，研究能源与经济增长的关系，制定切实可行的能源政策具有非常重要的意义。为此，国内不少学者[14-22]对我国的能源问题展开了研究。如张雷[14]提出了矿产资源消费的生命周期理论；夏明等[15]利用2000年投入产出表研究了能源需求与产业关联变动的关系，证明了经济发展与产业结构变化可以作为解释能源需求变化的重要变量；史丹等[16-18]通过对能源与经济发展进行长期研究，认为影响我国能源消费需求变化的根本原因是结构变动；吴巧生等[19]对中国、美国经济增长与能源消费的协整关系分别进行了检验，得出从长期来看工业化水平的提高有利于提高能源利用效率的结论；张宗成等[20]从能源消费弹性系数、节能率等方面分析了低能源消费依然能够促进经济增长的现象。但这些研究文献并不能提供充分的证据表明能源消费与经济增长的关系。中国经济的迅速发展所带来的能源问题同样引起了许多国外学者的关注。Byrne等[23]对中国经济发展过程中的能源消费所带来的问题进行了研究；Sinton等[24]从能源利用率、工业结构、经济发展等方面研究了1996～1999年间中国能源消费总量不断下降的原因； Larson等[25]对中国未来能源技术的发展战略进行了评价，并讨论了要使中国在未来50年社会、经济保持持续发展应如何解决能源安全与环境保护的问题；Yemane[26]分析了上海的能源消费问题。这些研究成果为进一步研究中国能源与经济增长的关系问题提供了很好的分析方法，值得借鉴。

本研究假设经济处在正常秩序下，探讨能源消费与经济增长、工业化进程的关系；假设国际经济、政治、科技水平在可预期的正常范围内变动，短期不会有革命性的变革；假设能源的主体为煤炭、石油、天然气、风电水电核电等传统能源，其他能源不予考虑。基于以上几点假设，在采用传统的索洛模型的基础上引入弱技术进步假设，进而推导出能源消费与经济增长之间的制约关系以及能源承载阈值对经济增长、工业化进程的限制，分析了在能源承载阈值下的能源消费与经济增长的最优路径。此外，为进一步说明能源消费对经济增长的制约作用，利用美国与中国的数据进行了实证分析。

1 模型的构建

索洛模型是在新古典经济学框架内研究经济增长的模型，于1956年首次由Solow创立，以研究经济增长与储蓄、资本积累之间的关系为主要理论框架。本研究将索洛模型作为分析起点，将自然资源投入引入到模型中，同时在放松对技术进步假设的前提下，提出了一个基础模型用来解释古典增长理论，即能源承载阈值如何成为经济的瓶颈并最终导致经济增长的停滞。设生产函数形式为柯布-道格拉斯型：

Y=KαLβR1-α-β

(1)

资本、劳动和能源3种要素的增长模式如下：

(2)

(3)

(4)

式中，Y表示总产出，K、L、R分别表示资本、劳动和能源；变量上方加点符号表示该变量的增量，亦即变量对时间的导数；资本、劳动和自然资源的产出弹性用参数α、β和1-α-β分别表示；i、n、δ、a分别表示能源投入转化率、人口增长率、折旧率、能源投入增长率，这里均假定为外生变量，值为给定的常数。

Y=CRγ(Lφ)1-γ

(5)

(6)

(7)

(8)

图1 人均能源消费的动态转移过程示意图

2 样本选取与处理

首先，本研究通过《中国统计年鉴》和中国自然资源数据库选择了我国1985～2007年每年的GDP总量、人口总量和能源消费总量等指标并对这些数据进行以下处理：先判定此组数据中位数，再以1999年为基期，分别测算1985～2007年的人均能源消费平均值的统计特征值。

其次，本研究通过美国能源部网站和美国普查网站选取了美国1945～2007年每年的GDP总量、人口总量和能源消费总量并对这些数据进行以下处理：先判定此组数据中位数，再以1975年为基期，分别测算1945～2007年的人均能源消费平均值的统计特征值。

本研究选取的是世界上最大的发展中国家中国和世界上最大的发达国家美国，这2个国家是世界经济的典型代表，因此用这2个国家的数据做研究其结论也有很强的代表性。数据处理上以中位数而不是均值作为划分标准，由于部分数据的变动对中位数没有影响，不受极端数值的影响，所以中位数适用于数据中的个别数据变动较大时描述这组数据的集中趋势，具有比较好的代表性，扩大了人均能源消耗的取值的范围 ，这是本研究区别于其他研究文献的不同的研究视角。

其他指标依次为：产出用GDP代替；资本用“历年资本形成总额”代替；劳动用就业人口代替。最后，在以上数据处理的基础上，采用普通最小二乘的估计方法，对上述理论模型进行实证检验。

3 实证分析

对于中国的数据，首先判定人均能源消费平均值的数据中位数为1.064(1999年)，再以1999年为基期，通过分别测算1985～2007年的人均能源消费平均值的统计特征值，发现大于中位数的前11个年份数据大部分在1995年以前，依次是1985～1994年、1998年，而中位数以下大部分都集中在1995年之后(含1995年，除1998年)；2007年人均能源消费最高，1985年人均能源消费最低。其结果与中国实际情况相符，人均能源消费量随着我国经济增长而不断增加。

对于美国的数据，首先判定人均能源消费平均值的数据中位数为9.261(1975年)，再以1975年为基期，通过分别测算1945～2007年的人均能源消费平均值的统计特征值，发现大于中位数的前30个年份数据大部分在1970年以前，而中位数以下大部分都集中在1970年之后(1981～1987年除外)；1978年人均能源消费最高，1945年人均能源消费最低。其结果与美国实际情况相符，人均能源消费量随着经济增长而呈现“～”状态。

中美两国各年人均能源消耗统计特征见表1。

表1 中美两国各年人均能源消耗统计特征

由于所有的变量都是非平稳变量，为避免虚假回归，需要对非平稳变量进行平稳化处理。本研究采用差分法对数据进行平稳化处理。通过反复测试，当差分的滞后阶数为2时，所有变量都是平稳变量。

在进行回归分析前，需要对模型进行线性化处理，对数线性化是柯布-道格拉斯型生产函数线性化的常用方式。据此，本研究将回归模型设定为如下形式：

lndGDPt=α+β1lndKt+β2lndLt+β3lndRt+μt

其中，α为控制变量，μt为残项，d表示2阶差分。利用美国和中国的数据，对二阶滞后的对数线性模型分别进行回归得到中国和美国的回归方程：

D.W=2.38，R2=0.9987

对美国： lndGDPt=0.5273+0.3208lndKt+0.1324lndLt+0.8976lndRt

(-3.02) (0.073) (0.198) (0.325)

P= (0.24) (0.022) (0.081) (0.0198)

D.W=2.03，R2=0.9807

由回归结果可以看出，不论中国还是美国的数据，资本、劳动、能源3要素的系数在10%的显著性水平下都是显著的，能源在生产函数中存在不完全替代性，对经济起着约束作用。

比较中美两国的回归系数，相对于中国而言，美国经济的产出受资本与能源的影响较大，这与美国经济的资本密集型性质有关。而中国还处于劳动密集型经济阶段，经济产出与劳动力的相关性较大。这表明大力发展科学技术，提高经济的科技含量，提高资源的利用效率是缩小我国与美国经济发展水平的重要途径。

4 讨论与建议

为解决日益严峻的能源问题和环境问题，人类提出了“节能减排”的措施。但“节能减排”的真正意义在哪里，治理环境污染问题其是否是唯一路径？技术改造和产业升级依赖其拉动是否是一个好的方法？与此相关联的是，什么是促进技术进步、产业结构升级的动力源泉？它是一个自然发展的过程呢，还是需要人为加以调整的？这应该都是值得深入思考的问题。

生产的最终目的是消费，因此生产结构的变迁是由消费结构的变迁引导的，而不是相反。进一步地讲，伴随着人类需求层次的提升，第一、二、三产业将自然而然地依次占据国民经济的主导地位，无需人为调整。据此，我国就不能参照发达国家当前的产业结构得出我国目前应该大幅提高服务业比重的结论，因为当前我国的需求层次较低，而以工业为主导的生产结构才是最契合我国现阶段国情的。然而，现实是我国已经意识到能耗问题日益严重，但浪费行为仍然相当普遍。这其中很重要的一点原因就是我国的资源定价对其真实的成本反映是不准确的。因此，应该采取一些措施来更加真实地反映资源的成本价值，比如，征收过度污染环境所造成的成本费用，过度开发矿产资源对子孙后代带来的影响应该征税，或者严格意义上的特许权税(目前企业并不需要支付)。然而要实现这些措施的一个重要前提是资源产权界定清晰。产业结构升级，就是一个再工业化的过程，是一个由劳动密集型向资本密集、技术密集转变，从以生产制造初级产品产业为主走向以生产制造中间产品、最终产品产业为主的过程。但是这个过程应该以企业为主体，遵循市场运行规律，政府及相关部门切不可揠苗助长。改革开放前，在高度集中的计划经济体制下，我国曾经实行过重工业超前发展的战略，最终导致重工业发展畸型，轻工业严重滞后，农业发展几乎停滞，人民生活处在高增长的短缺经济环境中。所以产业结构的高级化，首先要以产业结构的合理化为前提，应符合产业发展的规律，并保证各产业自身及产业之间协调、可持续发展。此外，还必须厘清，我国正处于工业化进程中的中后期阶段，可以说在今后一个不会短暂的时间内，经济增长依然会依托能源的投入。即使能源承载阈值真的将要阻碍经济增长，片面苛求“节能减排”也并不可取。真正需要思考的是如何实现能源的多元化、高效化和清洁化，但这需要各级政府和科技工作者乃至全社会共同努力才能做到。

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2012-10-20

王云平(1953-)，女，吉林长春人，教授，主要研究方向为数量与经济应用。

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.11.011

F061.3

A

1673-1409(2012)11-S050-05