福建省能源消费与经济增长的协整分析

刘丽钦

摘 要：本研究基于1978～2014年福建省的数据，将时间序列分为（1978，2000）和（2000，2014）两个时间区间，采用协整检验原理和误差修正模型对福建省的能源消耗总量和经济增长之间的关系进行协整分析。结果表明，福建省经济增长与能源消费之间在（1978，2000）区间内存在协整关系，建立相关的误差修正模型说明其修正机制。在（2001，2014）区间内福建省的能源消耗和经济增长之间不存在协整关系，是因为能源效率提高，新能源开发利用等原因，研究这样的趋势能否继续。结论能够对福建省制定正确能源战略以及促进区域经济发展提供重要参考依据。

关键词：能源消费；经济增长；协整分析；误差修正模型

一、引言

能源是发展壮大一个国家或者地区经济必不可少的生产要素，是支撑经济增长最基本的物质之一。随着一个国家或者地区经济的不断发展，需要的资源支撑也在不断扩大。经济增长与能源开发之间存在相互促进的关系，然而资源的稀缺性与能源的有限供给极大束缚经济发展。

基于对1978～2005年间中国GDP数据和能源消费的协整分析，汪旭晖等①研究表明经济增长与能源消费之间存在协整关系。吴巧生等②研究结论与汪旭晖类似，即我国GDP的变动将引起能源消耗水平的同方向变动。路世昌等③对辽宁省1978-2008年的相关数据进行了协整分析，得到辽宁省的经济增长和能源消耗之间存在协整关系的结论。但是熊曼④在对中国经济增长和能源消耗进行分析的时候以湖北省为例，得出了相反的结论，她认为湖北省的经济增长和能源消耗之间不仅不存在协整关系的结论，并且认为这种趋势继续的可能性不大。

福建省经济处于上升期，能源的消耗随之上涨。从能源供需平衡看，福建省能源资源制约非常突出，能源平衡处于紧平衡状态。这主要是由于福建省属于常规资源资源短缺地区，无油、无煤、无天然气且少矿，能源生产能力远不能满足消费需求的增长造成。苏晋⑤早在2005年就关注到福建的能源供给问题，他认为福建的能源供给大部分靠外界供给和其他替代方法，这样会导致更多的能源安全供给的不稳定因素存在。

本文以福建省1978～ 2014年的数据为样本，对福建省经济增长和能源消费的长期均衡关系进行协整分析来判断他们之间是否存在长期均衡，以及对比福建省的经济增长和能源消耗是否同全国存在同步长期稳定关系来探讨福建省未来经济发展该如何进行能源规划。本文意在为政策制定者提供一些建设性建议，使得福建省在保持经济高速发展的同时如何调整能源消耗的强度，制定正确的能源发展战略。

二、数据和模型

（一）数据

本研究数据来自福建省历年统计年鉴和中国统计年鉴，样本区间为1979～2014年，经济变量为福建省能源消费的总量和地区生产总值，其中地区生产总值是采用1952年为基年的数据。地区生产总值的单位为亿元，能源消费总量的单位为万吨标准煤。所有变量都取自然对数。

（二）模型

Augmented Dickey-Fuller（ADF）单位根检验是DF检验的拓展，目的是为了保证DF检验中随机干扰项的白噪声特性。ADF检验的基本原理是将变量的一阶差分项加入到回归方程的右边，其目的是控制高阶序列相关。⑥基于下面的回归方程，可以根据序列选择是否包含常数项或者趋势项：

ADF检验的原假设是H0：η=0，即序列至少存在一个单位根；备选假设为H1：η<0，即序列不存在单位根。若ADF检验值>临界值，则接受存在单位根的原假设，即序列非平稳序列，否则拒绝存在单位根的原假设。⑦

协整理论认为，虽然有些经济变量本身是非平稳序列，但是他们的线性组合却可能是平稳的，则称他们存在协整关系，可建立长期协整方程，且可解释为变量之间的长期稳定的均衡关系。⑧本研究采用基于回归残差的协整检验，并选择适用于两个变量的EG两步检验法。第一步是对两个要进行协整分析的经济变量进行回归分析并得到残差序列，残差序列代表的是因变量不能被自变量解释的因素。第二步是对残差序列用ADF检验方法检验其是否平稳，若序列平稳，则说明回归方程的设定是合理的，则说明变量时间存在协整关系。

误差修正模型是以前面的ADF检验和协整检验为基础的，可以削弱原来协整模型的多重共线性和扰动项的序列相关性。根据下列方程构建其误差修正模型：

误差修正模型是为了更加准确地描述两个变量间的长期稳定关系，将EG检验第一个步骤得到的残差序列et加入到误差修正模型中，也就是令ECMt-1=et，此处et是非均衡误差修正项。误差修正模型具有避免虚假回归，准确描述当出现短期波动时，长期均衡如何将其拉回到长期均衡水平等优点。

三、实证分析

在进行本研究之前，笔者对福建省区生产总值（GDP）和能源消费总量（EC）在1978～2014年区间内的数据进行分析，其中生产总值（GDP）是采用以1952年为基年的数据，结果发现1978～2014年内，两个序列不存在协整关系，通过图像将时间序列区间一分为二，分别为（1978，2000）、（2000，2014）两个区间。

本研究中采用地区生产总值和能源消费总量时间序列，因为这两个变量都是有一定是时间趋势，所以在进行研究之前要先检验这两个时间序列是否平稳。为了剔除通货膨胀因素，保证数据的可比性，生产总值（GDP）采用以1952年为基年的数据。为避免出现伪回归问题，首先对各经济变量取自然对数生成对数时间序列，分别记为LnGDP和LnEC，对数据进行取自然对数操作不但符合统计学和经济学意义，同时也能够消除数据波动的异方差（heteroscedasticity problem），避免出现伪回归（spurious regression）。

（一）单位根检验

对对数序列LnGDP和LnEC分别进行ADF检验，ADF单位根检验原理的原始假设是序列存在单位根，即序列不平稳。首先对区间（1978，2000）内的数据进行ADF检验，根据序列的图形是否有明显的上升趋势和常数项，确定使用是否常数项和趋势项的方程形式，根据需要选择5%的显著水平，表1为检验结果：

从上表可以看出，区间（1978，2000）内，lnGDP、lnEC在显著性水平为5%情况下都是非平稳的，但是其一阶差分ΔlnGDP、ΔlnEC在5%的显著性水平下都是平稳的序列，即检验结果是lnGDP，lnEC为一阶单整，所以对于同阶单整的时间序列可以进一步检验它们之间是否存在协整关系。

（二）协整分析检验

通过差分平稳法可以消除不平稳的时间序列中的非平稳因素从而得到平稳序列，但是有时变换后的时间序列的经济意义难以解释或者不具有直观的经济意义。由于（1978，2000）区间内变量满足协整检验的前提，即变量都是同阶单整，可以对变量之间的关系进行协整检验，本文采用适用于两个变量之间协整检验的EG两步检验法。

第一步，首先对福建省1978-2000年期间的地区生产总值（GDP）和能源消耗总量（EC）建立协整方程：

由R2可以看出，方程对样本的拟合程度较好。根据基于残差序列的协整检验的原理，对残差序列et进行单位根检验，由图形可知选择无常数项无趋势项的ADF检验，结果显示在显著性水平为5%的情况下，残差序列不存在单位根，是平稳的，即1978-2000年期间的地区生产总值和能源消耗总量存在协整关系，协整方程为方程（1）。

同样的方法对2001～2014年区间内的数据进行检验，结果为lnEC为一阶单整，而lnGDP为二阶单整，不同阶单整的时间序列肯定不存在协整关系，所在在（2001，2014）区间内，地区生产总值（GDP）和能源消耗总量（EC）之间不存在协整关系。

用Eviews8画出（2001，2014）区间内GDP增长率（GDPR）和EC增长（ECR）如图1所示，由图可知在此期间能源消费量的增长率（ECR）虽然波动较大，但都是在零上下波动，但是GDP增长率（GDPR）在1.0～1.2之间波动，较为稳定。在保持经济较高增长率增长的同时，能源消耗量的增长率在零左右波动，但是这样的关系不是稳定的，因为两者之间不存在协整关系，所以没有理由相信在保持能源消耗不增加的前提下可以在保证经济的高增长。

图1

（三）误差修正模型

由前文的检验可知可以建立（1978，2000）区间内GDP和EC的误差修正模型。将EG检验中回归分析获得的残差序列et作为误差修正项，即令ECMt=et，建立如下模型：

在式（2）中ECM（-1）反映了短期波动的影响。地区生产总值（GDP）短期内的波动可以分解为两个部分：一部分是用ΔlnECt表示的短期能源消耗（EC）的波动，一部分是用误差修正项ECM（-1）表示的地区生产总值（GDP）偏离长期均衡的影响。误差修正项ECMt-1的系数大小反映了误差修正项在短期波动中对偏离长期均衡的调整力度。

四、结论与政策建议

（一）结论

福建省近几年的经济发展迅速，从以上的分析可以看出，在（1978，2000）区间内，能源消耗和经济增长之间存在长期的均衡关系。作为必须的生产要素和重要战略物资，能源对福建省的经济发展具有重要作用，这就导致福建省对能源的依赖性越来越强，这种不可持续的发展状况必将制约福建省的经济发展。特别地，福建是一个常规资源极度短缺的省份。

但是，在（2001，2014）区间内，福建省保持经济增长的同时，实现了能源消耗强度不断下降的趋势甚至能源消费总量也一度下降，有以下几个原因：一是因为能源效率的提高。能源利用率得到提高，能源的效用得到最大的发挥。二是因为新能源的开发利用。福建省积极进行新能源的开发利用，这样既发挥了自身开发新能源的优势又弥补了福建省自身资源匮乏的劣势。但是在（20001，2014）区间内经济增长与能源消耗不存在长期的协整关系，因此，没有相信这种趋势会在今后继续持续下，特别是在福建省无天然气，无油，无煤且少矿的资源短缺情况未曾改变，资源存量逐渐减少的前提下。福建能源消耗和经济增长之间不具有协整关系表明，我们对福建未来能源消耗的保障不能持过于乐观的态度。按照福建省的发展趋势，能源消费需求上升的速度会加快，能源的供给压力会比以往任何时候大。

（二）政策建议

为使福建省经济实现健康可持续发展，建议采取如下措施：

1、调整能源产业结构，推动绿色能源的开发利用，推动能源消耗减少，发展能够提高能源的利用率和效率的技术，调整能源产品结构，用尽可能少的能源消耗但又能保证经济持续高速增长，使得能源的开发和使用都符合绿色环保的概念。

2、福建省的资源储存量无法改变，而且其消耗量越来越多，为使得福建省的经济发展没有后顾之忧，必须扩大能源供应渠道，采取相应的措施以应对能源供应可能出现的波动和短缺。

3、福建省拥有开发新能源得天独厚的综合优势，福建省地处东南沿海，拥有丰富的太阳能，风能和生物质能。推动太阳能、风能、生物质能等新能源技术的开发，并引导其带动新能源产业的发展，能够提高能源总产出，带动地区工业化以及其他产业的发展，极大促进经济增长。

（作者单位：福建师范大学）

参考文献：

[1] 汪旭晖，刘勇.中国能源消费与经济增长： 基于协整分析和Granger 因果检验 [J].资源科学，2007，29（ 5） ：57-62.

[2] 吴巧生，成金华，王华.中国工业化进程中的能源消费变动―基于计量模型的实证分析 [J].中国工业经济，2005，（4） ： 30-37.

[3] 路世昌，高丽艳. 辽宁省能源消费与经济增长关系的协整分析[J]. 工业技术经济，2011，（8）：43-47.

[4] 熊曼. 能源消费与经济增长的协整分析—以湖北省为例[J]. 经济纵横，2007（23） ： 132-133.

[5] 苏晋. 福建省未来能源供求分析[D].福建：福州大学技术经济与管理，2005：1-2.

[6] 张学志，才国伟.基于VECM模型的石油消费与经济增长因果关系检验[J].清华大学学报 （ 自然科学版） ，2010，50（ 5） ： 681-685.

[7] 张晓峒.计量经济学软件使用指南[M].天津：南开大学出版社，2004：184-192.

[8] 高铁梅.计量经济分析方法与建模应用及实例（第二版）[M].清华大学出版社.

注解：

① 汪旭辉、刘勇：《中国能源消费与经济增长：基于协整分析和Granger因果检验》，资源科学，2007年5期。

② 吴巧生、成金华、王华：《中国工业化进程中的能源消费变动―基于计量模型的实证分析》，中国工业经济，2005年第4期。

③ 路世昌、高丽艳：《辽宁省能源消费与经济增长关系的协整分析》，工业技术经济，2011年第8期。

④ 熊曼：《能源消费与经济增长的协整分析—以湖北省为例》，经济纵横，2007年第23期。

⑤ 苏晋：《福建省未来能源供求分析》，硕士论文，2005年。

⑥ 张学志、才国伟：《基于VECM模型的石油消费与经济增长因果关系检验》，清华大学学报（自然科学版），2010年第5期。

⑦ 张晓峒：《计量经济学软件使用指南》南开大学出版社2004版，第184-192页。

⑧ 高铁梅：《计量经济分析方法与建模应用及实例（第二版）》清华大学出版社。