青岛市能源消费与城市化关系研究

王小兵+邱立新

［摘要］随着我国经济和城市化的快速发展，平衡能源消费与城市化发展的关系越来越为各界所关注。运用协整理论、误差修正模型、Granger 因果检验等动态计量方法，利用青岛市1996—2010年数据进行实证分析，结果表明，青岛市能源消费与城市化水平之间存在协整关系与Granger因果关系。青岛市在新一轮城镇化发展中，需要正确处理能源消费与城市化的关系，以利于能源节约和合理利用，促进城市的持续、健康发展。

［关键词］能源消费；城市化；协整分析；误差修正模型；Granger因果检验

［中图分类号］F293.1［文献标识码］A［文章编号］1671-8372（2014）02-0014-04

On the relationship between energy consumption and urbanization in Qingdao city

—an empirical analysis based on co-integration theory

WANG Xiao-bing, QIU Li-xin

（College of Economics and Management, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266061, China）

Abstract：With the rapid development of economy and urbanization, it is an increasing concern in China to coordinate and balance the relationship between energy consumption and urbanization. We use dynamic econometric methods such as co-integration theory, error correction model and Granger causality test to make an empirical analysis based on the data from 1996 to 2010 of Qingdao. The results show that there are co-integration relationship and Granger causality relationship between energy consumption and urbanization in Qingdao city. Therefore, in the new round of the development of urbanization, correctly handling the relationship between energy consumption and urbanization is conducive to energy conservation and rational utilization, and it will also promote the sustainable and healthy development of Qingdao.

Key words：energy consumption；urbanization；co-integration analysis；error correction model；Granger causality test

随着我国经济社会改革的不断深化，新型城镇化将会成为中国经济增长的新引擎。近来，山东省率先放开城市户籍，青岛等城市已在现行落户政策的基础上，积极创造条件，优先将高技能农民工和城市急需的优秀农民工转为当地市民［1］。这一新政策将稳步推进农民工市民化，提高人口城镇化水平，促进农民工在工作、生活、文化等方面融入城市，并为城市经济发展注入新的活力。在快速城市化进程中，由于城市承载能力是有限的，城市能源需求紧张的局面日趋严峻，再加上一些城市“重经济、轻环境”的功利短视行为，多种因素相互叠加引发了一系列“城市病”。因此，在新一轮城镇化发展中，平衡城市化发展与能源消费的关系越来越为各界所关注。

近年基于协整分析的相关文献，有从全国范围进行研究的，如潘雄锋、刘凤朝［2］研究了中国技术市场发展与经济增长关系，金玉国、张伟［3］则对中国行政管理成本变动进行了实证分析，刘耀彬［4］分析了我国城市化水平与能源消费间的协整关系并得出二者存在单向Granger因果关系，张琳、何炼成、王凯［5］对能源消费与经济增长的动态关系进行了实证研究，梁朝晖［6］分析了城市化不同阶段的能源消费的影响因素，李永乐、吴群［7］研究的重点是我国经济增长与耕地资源数量变化的阶段性特征。也有从区域发展的角度进行研究的，如赵霄伟、高志刚［8］对新疆经济增长与能源消费的关系进行了实证分析；黄松宪［9］的研究表明陕西省城市化与能源消费量之间存在着协整关系，但这种长期均衡的短期调整幅度不大；许冬兰、李琰［10］的研究表明，山东省城市化和能源消耗量之间存在着单向的Granger因果联系，且二者存在协整关系；杨肃昌、韩君［11］认为甘肃省城市化水平与能源消费之间存在长期稳定同步上升的关系，而且这种关系在短期内能够得到显著的修正。

本文以青岛市为例，研究城市化快速发展进程中的能源消费与城市化发展的相互关系，旨在为青岛市在新一轮城镇化发展中制定科学的能源发展战略提供参考，以实现青岛市城市化发展与能源消费增长的协调，加快青岛市经济增长方式的转变和产业结构的转型与升级，促进青岛市低碳城市、智慧城市的培育和发展。

一、研究方法

协整分析方法是指在时间序列向量自回归分析的基础上发展起来的空间结构与时间动态相结合的建模方法与理论分析方法［12］。本研究将运用Engle和Granger1987年提出的协整理论与方法，研究青岛市能源消费与城市化之间的相互关系。具体为：（1）进行单位根检验。即检验单个的变量序列是否平稳，若平稳，可在此基础上建立回归模型；若非平稳，则需进行差分，直到进行到第i次差分时序列平稳为止，即可认为序列服从i阶单整，服从同阶单整，并构造回归模型。（2）对回归模型进行EG两步法协整检验，以判断模型中的变量之间是否存在协整关系，即长期均衡关系。若变量之间有协整关系，则构造误差修正模型（ECM）以考察具有协整关系的变量的短期行为。（3）进行Granger因果检验，即检验变量之间是否存在因果关系。

具体到本研究，需要分析青岛市能源消费与城市化之间的关系，为此，可先建立反映二者长期均衡关系的计量模型：

（1）

为反映变量之间短期变动关系，建立误差修正模型（ECM）。由（1）式可得出分布滞后模型：

经变换，得到：

整理上式，得到：

（2）

式（2）中，令，， ，于是，式（2）可整理为：

（3）

在（1）—（3）式中，LnEC和LnURB分别表示青岛市能源消费量（EC）和城市化水平（URB）的自然对数，其他未被囊括的变量与不可观测的因素均纳入残差项中，表示误差修正项。

二、实证分析

青岛市地处山东半岛南端，是我国沿海开放城市之一，是我国国家历史文化名城和风景旅游胜地，同时也是山东省最大的工业城市。改革开放以来，伴随着经济的快速发展，青岛城市化水平得到较大提高。至2012年，青岛市国内生产总值达到7302.11亿元，实现财政总收入2449.69亿元，完成蓝色经济增加值1210.54亿元。据统计，青岛市在1996—2010年的15年间城镇化率从36.9%上升到66%，年均增长率为4.2%，处于国际公认的城镇化快速发展期。在能源消费方面，青岛市在2012年全市规模以上工业综合能源消费量为1689万吨标准煤，比上年增长2.2%。但原煤消费量下降3.5%，原油消费量增长9.4%，天然气消费量增长71.7%，全社会用电量为3.18×106万千瓦时，增长1.6%；在清洁能源方面，其风力发电装机容量累计为40万千瓦，增长2.1倍，风力发电为4.5×104万千瓦时，增长4.8倍。总体呈现能源消费总量逐步增大、单位GDP能耗持续降低的态势。

（一）变量选择与数据说明

本文主要采用能源消费量（EC）和城市化水平（URB）两个变量指标。

1．城市化水平（URB）。青岛市2004年以前以非农人口占总人口的比重来反映城市化率，2005年开始改为城镇人口占总人口的比重来反映城市化率。考虑到数据的可获得性，以及能统一统计口径，本文选择非农业人口占总人口的比重来测度城市化水平，单位为％。1996—2010年的URB中涉及“非农人口数”和“总人口数”的数据来源于《青岛统计年鉴》（1997—2011）。

2．能源消费量（EC）。能源一般分为两类：一次能源和二次能源。一次能源指的是天然能源，包括煤炭、石油、天然气等化石燃料，也包括水能、风能、太阳能、核能等清洁能源。二次能源指转化过形式的能源，如用煤发电所产生的电能。受限于数据的可获得性，本文以青岛市电力消费量替代城市能源消费量，单位为万千瓦时。电力消费量的数据来自于《中国城市统计年鉴》（1997—2011），其中2003年电力消费量缺失，以2002年与2004年的数据简单平均值替代。为此进行如下处理：

（4）

式（4）中，EC2002、EC2003、EC2004分别代表2002年、2003年、2004年青岛市的电力消费量。

由于对原序列EC与URB取自然对数变换并不改变原有的协整关系，且能够消除时间序列中可能存在的异方差，因此对原序列分别取自然对数，分别为 和，其时间趋势如图1所示，存在类似的线性增长趋势，其相关系数达0.9795，表明二者之间存在强正相关性。

图1青岛市能源消费与城市化的时间序列（1996—2010 年）

（二）单整检验

首先，采用ADF单位根检验法对水平序列和进行平稳性检验（见表1）。比较T统计值与各临界值，发现和水平序列的ADF值在10%显著性水平，都大于临界值，表明各序列均非平稳；然后，进行一阶差分，发现一阶差分变量和的ADF值在5%显著性水平，都小于临界值，说明序列表现平稳，即。结果表明，青岛市能源消费和城市化有可能存在同阶单整，接下来需要进行协整关系检验。

表1变量的单位根检验结果

变量 ADF检验 ADF检验各显著水平临界 结论

T统计值 检验类型

(C，T，K) 伴随概率 1%

显著水平 5%

显著水平 10%

显著水平

lnEC -0.417114 (C，T，0) 0.8790 -4.057910 -3.119910 -2.701103 不平稳

dlnEC -3.305102 (C，T，0) 0.0385 -4.121990 -3.144920 -2.713751 平稳(**)

lnURB -0.295140 (C，T，0) 0.9012 -4.057910 -3.119910 -2.701103 不平稳

dlnURB -3.152342 (C，T，0)  0.0494 -4.121990 -3.144920 -2.713751 平稳(**)

注：（1）检验类型（C，T，K）中的C、T、K分别表示模型中的常数项、时间趋势项和滞后阶数；

（2）*表示10%显著性水平，**表示5%显著性水平。

（三）基于EG两步法的协整检验

在青岛市的能源消费与城市化水平之间构建回归方程式（5），并采用EG两步法，运用Eviews6.0软件，对青岛市能源消费与城市化水平之间是否存在协整关系进行检验。

（5）

对式（5）的残差序列e进行单位根检验（见表2）。检验结果表明，e为平稳序列，即 ，表明和之间存在协整关系。

表2协整方程残差的单位根检验结果

变量 ADF检验 ADF检验各显著水平临界 结论

T统计值 检验类型(C，T，K) 伴随

概率 1%

显著水平 5%

显著水平 10%

显著水平

e -2.598528 (0，0，0)  0.0139 -2.754993 -1.970978 -1.603693 平稳(**)

注：（1）检验类型（C，T，K）中的C、T、K分别表示模型中的常数项、时间趋势项和滞后阶数；

（2）*表示10%显著性水平，**表示5%显著性水平。

以上的协整分析表明，青岛市能源消费与城市化水平存在长期稳定的均衡关系，且随着城市化水平的提高，同期的能源消费会呈现更大幅度的增长，即每当城市化水平提高1%，青岛市能源消费将相应增加2%。

（四）误差修正模型

如前文所述，序列和之间存在协整关系，为弥补长期静态模型的不足，需建立反映短期偏离长期均衡的误差修正模型（ECM）：

（6）

由式（6）可知，的短期波动对有正向影响，具体表现为：在短期内每提高1个百分点，将会增长近0.6个百分点；而且，当短期波动偏离长期均衡时，误差修正项将分别以近0.04的调节力度作反向调整，使得非均衡状态恢复到均衡状态。

（五）Granger因果检验

前文分析表明，青岛市能源消费与城镇化水平存在长期的协整关系，但二者是否存在更紧密的因果关系，需要进行Granger因果关系检验，结果见表3。

表3能源消费与城市化水平的Granger因果关系检验

原假设 滞后阶 F统计值 P值 结论

lnURB不是lnEC的Granger原因 1 1.82415 0.2066 接受

lnEC不是lnURB的Granger原因 1 6.99838 0.0245 拒绝

表3显示，青岛市能源消费与城市化水平之间仅存在单向因果关系，表明青岛市能源消费是引起城市化变化的Granger原因，存在着从能源消费到城市化的单向的因果联系，说明能源消费是推动青岛城市化的重要原因。

三、主要结论与启示

（一）主要结论

1．青岛市城市化与能源消费二者之间存在同向的作用力，且作用强度较强。表现为：从长期看，青岛市能源消费会随着城市化水平的提高而增加，且同期的能源消费比城市化水平呈现更大的增长幅度；从短期来看，当短期波动偏离长期均衡时，误差修正项将会以较微弱的调节力度对二者作反向调整，使之恢复到均衡状态。

2．青岛市城市化和能源消耗量之间存在着单向的Granger因果关系。青岛市能源消费量增长使城市化水平提高，从而导致Granger因果关系，存在因能源消费而引起Granger原因的内在发展取向，因为能源消费的增长能导致产业结构升级和劳动生产率提高，从而推动城市经济更高程度的集聚和城市人口的更大规模的扩张，引导着城市化发展进程。因此，在城市发展道路的取向上，青岛市实施的是“先工业化、后城市化”的发展模式。

（二）启示

青岛市应抓住新一轮城镇化发展的契机，加快产业结构调整步伐，加速产业集群的建设和发展，吸引更多农村劳动力，推动农民向城镇集中，从而推进城镇化发展进程。应大力完善相应的社会保障制度和技能培训优惠政策，加大青岛市域内中小城镇发展力度，为城市化提供发展动力。应科学规划、统一协调产业布局，科学地选择和培育青岛市域内各中小城镇的特色产业和支柱产业，积极探索适合各中小城镇的可持续发展模式。应加大城镇的基础设施建设与投入力度，为城市化的可持续发展打下坚实基础。

［参考文献］

［1］魏圣曜．山东放开除济青外城市户籍［EB/OL］．［2013-09-1］.http://www.sd.xinhuanet.com/news/2013-09/11/c_117329524.htm.

［2］潘雄锋，刘凤朝．中国技术市场发展与经济增长的协整分析［J］．科学学研究，2005（5）：645-649．

［3］金玉国，张伟．基于协整方法和VAR 模型的中国行政管理成本变动分析［J］．统计研究，2006（8）：57-61．

［4］刘耀彬．中国城市化与能源消费关系的动态计量分析［J］．财经研究，2007（11）：72-81．

［5］张琳，何炼成，王凯．能源消费与中国经济增长的动态关系研究［J］．开发研究，2009（35）：86-90．

［6］梁朝晖．城市化不同阶段能源消费的影响因素研究［J］．上海财经大学学报，2010（5）：89-96．

［7］李永乐，吴群．中国经济增长与耕地资源数量变化阶段性特征研究—协整分析及Granger因果检验［J］．长江流域资源与环境，2011（1）：33-39．

［8］赵霄伟，高志刚．新疆经济增长与能源消费的实证分析—基于协整分析和状态空间模型的估计［J］．地域研究与开发，2011（1）：34-37．

［9］黄献松．城市化与能源消费关系的动态计量分析—以陕西省电力消费为例［J］．城市经济，2009（3）：92-98．

［10］许冬兰，李琰．山东省城市化和能源消耗的关系研究［J］．中国人口·资源与环境，2010（11）：19-24．

［11］ 杨肃昌，韩君．城市化与能源消费:动态关系计量与贡献度测算—基于甘肃省数据的实证分析［J］．西北人口， 2012（4）：120-125．

［12］ 高铁梅．计量经济分析方法与建模：Eviews应用及实例［M］．北京：清华大学出版社，2006．

［责任编辑祁丽华］

（二）启示

青岛市应抓住新一轮城镇化发展的契机，加快产业结构调整步伐，加速产业集群的建设和发展，吸引更多农村劳动力，推动农民向城镇集中，从而推进城镇化发展进程。应大力完善相应的社会保障制度和技能培训优惠政策，加大青岛市域内中小城镇发展力度，为城市化提供发展动力。应科学规划、统一协调产业布局，科学地选择和培育青岛市域内各中小城镇的特色产业和支柱产业，积极探索适合各中小城镇的可持续发展模式。应加大城镇的基础设施建设与投入力度，为城市化的可持续发展打下坚实基础。

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［4］刘耀彬．中国城市化与能源消费关系的动态计量分析［J］．财经研究，2007（11）：72-81．

［5］张琳，何炼成，王凯．能源消费与中国经济增长的动态关系研究［J］．开发研究，2009（35）：86-90．

［6］梁朝晖．城市化不同阶段能源消费的影响因素研究［J］．上海财经大学学报，2010（5）：89-96．

［7］李永乐，吴群．中国经济增长与耕地资源数量变化阶段性特征研究—协整分析及Granger因果检验［J］．长江流域资源与环境，2011（1）：33-39．

［8］赵霄伟，高志刚．新疆经济增长与能源消费的实证分析—基于协整分析和状态空间模型的估计［J］．地域研究与开发，2011（1）：34-37．

［9］黄献松．城市化与能源消费关系的动态计量分析—以陕西省电力消费为例［J］．城市经济，2009（3）：92-98．

［10］许冬兰，李琰．山东省城市化和能源消耗的关系研究［J］．中国人口·资源与环境，2010（11）：19-24．

［11］ 杨肃昌，韩君．城市化与能源消费:动态关系计量与贡献度测算—基于甘肃省数据的实证分析［J］．西北人口， 2012（4）：120-125．

［12］ 高铁梅．计量经济分析方法与建模：Eviews应用及实例［M］．北京：清华大学出版社，2006．

［责任编辑祁丽华］

（二）启示

青岛市应抓住新一轮城镇化发展的契机，加快产业结构调整步伐，加速产业集群的建设和发展，吸引更多农村劳动力，推动农民向城镇集中，从而推进城镇化发展进程。应大力完善相应的社会保障制度和技能培训优惠政策，加大青岛市域内中小城镇发展力度，为城市化提供发展动力。应科学规划、统一协调产业布局，科学地选择和培育青岛市域内各中小城镇的特色产业和支柱产业，积极探索适合各中小城镇的可持续发展模式。应加大城镇的基础设施建设与投入力度，为城市化的可持续发展打下坚实基础。

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［8］赵霄伟，高志刚．新疆经济增长与能源消费的实证分析—基于协整分析和状态空间模型的估计［J］．地域研究与开发，2011（1）：34-37．

［9］黄献松．城市化与能源消费关系的动态计量分析—以陕西省电力消费为例［J］．城市经济，2009（3）：92-98．

［10］许冬兰，李琰．山东省城市化和能源消耗的关系研究［J］．中国人口·资源与环境，2010（11）：19-24．

［11］ 杨肃昌，韩君．城市化与能源消费:动态关系计量与贡献度测算—基于甘肃省数据的实证分析［J］．西北人口， 2012（4）：120-125．

［12］ 高铁梅．计量经济分析方法与建模：Eviews应用及实例［M］．北京：清华大学出版社，2006．

［责任编辑祁丽华］