辽宁省能源消耗与产业结构转变关系的实证研究

刘艳春+董慧

摘 要：为探究辽宁省产业结构变动与能源消耗之间的关系，文章首先通过单位根检验、协整检验以及向量自相关检验，对相关变量数据进行了定量分析；然后通过格兰杰因果关系、长期及短期协整关系的分析，建立了VAR和VEC模型，并采用脉冲响应函数和方差分解进一步分析了二者的长期动态关系。结果表明，辽宁省的产业结构是推动能源消耗加快发展的原因；产业结构变动与能源消耗之间存在长期的均衡关系；能源消耗在短期内对产业结构变动影响不大。

关键词：产业结构变动 能源消耗 向量自相关模型 向量误差修正模型

中图分类号：F127；F205 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2016）10-174-04

一、引言

辽宁省是我国重要的老工业基地，同时也是能源消耗大省。每年能源供需缺口大，能源对外依存度高。在强调“均衡发展”、“协调发展”、“可持续发展”理念的今天，找出能源消耗与经济结构之间的矛盾极具重要性。由此可见，研究能源消耗与产业结构发展转变之间的关系问题对于辽宁发展适应经济“新常态”有切实意义。

从20世纪80年代起，国内外学者采用不同的研究方法对能源消耗与产业结构调整的关系做了大量研究。Yang，H.Y（2000）{1}运用Granger检验，使用1954—1997年的我国台湾数据，通过实证研究，得出了能源消耗总量和国内生产总值存在双向因果关系；Glasure（2002）{2}提出了实际的石油价格是决定国民收入和能源消耗的一个重要的指标；Wankeun Oh和Kihoon Lee（2004）{3}采用了Divisia指数方法，使用韩国1970—1999的数据，实证研究了能源消耗总量和国内生产总值的因果关系；Stern（1993）{4}采用多变量自回归方法，使用美国1947—1990能源消耗和国内生产总值数据，检验了能源消耗和经济增长的因果关系。

朱跃中（2002年）{5}从经济结构着手，剖析了90年代以来我国能源消耗因包括部门结构、行业结构以及产品结构在内的不同结构变化而产生的变动，并发现了在节能方面由工业部门所发挥的巨大作用，技术进步以及产品结构调整在工业部门各行业中均能体现节能带来的重大贡献。刘小丽（2007年）{6}通过对1981—2004年能源行业固定资产投资、能源消耗量与GDP的原始数据，采用格兰杰因果关系和误差修正模型，分析了中国能源消耗与经济的关系及影响程度。喻毅（2010）{7}以因素分解模型为主体并以构建Laspeyre指数方法、Paasche指数方法和Divisia指数方法，聚焦于能源的变化以及强度，建立合理修正模型对能源消耗与产业结构间关系进行了研究。

关于辽宁省能源消耗与产业结构转变研究的文献很少，而运用计量经济模型进行分析的更少。为了探讨辽宁省能源消耗与产业结构调整的关系，首先通过对变量相关时间序列的常规检验（ADF检验及协整检验），为实证研究奠定了科学的数据基础，也为进一步对辽宁省产业结构变动与能源消耗的关系进行定量分析奠定基础；然后通过对产业结构变动与能源消耗因果关系的深入分析（包括Granger因果检验、脉冲响应函数以及方差分解），进一步建立了二者的VAR和VEC模型。结果表明，辽宁省的产业结构与能源消耗的关系有：两者间存在单向因果关系，两者在长期可达均衡，前者对后者的长期作用影响显著。

二、辽宁省能源消耗与产业结构变动关系的计量经济模型

1.指标选择和数据来源。能源消耗（EC）是指一定时期内各部门由生产活动和生活消费的各种能源的总和，是对有关能源消费及其影响因素构成的研究中必不可少的指标，它的总量包括原煤和原油及其制品、天然气、电力{8}。不包括低热值燃料、生物质能和太阳能等的利用。能源消耗量用煤当量计算，单位是万吨标准煤。

产业结构的变动（M）可以通过考察三大产业产值比重的变化，我们选取三大产业产值占GDP比重为指标。

本文所有数据来自《辽宁省统计年鉴》，样本期为1978—2014年。分析工具采用计量经济学软件Eviews6.0。

2.单位根检验。在模型构建前，首先应该对时间序列进行ADF检验以确定其平稳性，我们用，和分别表示第一、第二和第三产业占GDP的比重，用EC表示能源消耗，并通过对变量数据取对数处理来消除可能存在的异方差及数据波动。

首先，通过单位根检验得到在5%的显著水平下，四个变量的一阶差分序列均拒绝原假设，说明其都是单整变量，即I（l）（原序列一阶差分后的序列）是平稳的变量。然后，通过Johansen协整检验结果可知，在规定的显著性水平下，轨迹统计量和最大特征根统计量均拒绝CE小于或者等于1，接受CE小于或者等于2，即最多存在2个协整关系方程。但是由于协整关系只能说明变量间存在因果关系，但是并不能准确确定这种因果关系的方向，因此我们需要进行进一步分析。

3.格兰杰因果关系检验。为了进一步分析变量之间的因果关系，本文将应用格兰杰因果关系检验进行分析，并在5%显著水平、滞后期为2的条件下具体分析。三次产业结构变动和能源消耗的Granger因果关系检验结果如表1所示。

由表1可以得出如下结论：在5%的显著性水平下，不同产业的的变动与能源消耗都成单向因果关系。其中，能源消耗变化是第一产业变动的原因，反之不是；第二、第三产业变动是能源消耗变化的原因，反之不是。

究其原因：辽宁省是工业大省，从建国之后，国家将其发展重心聚焦于重工业部门，这些产业部门的快速发展自然带来了能源消耗量的陡然上升；其次，20世纪70年代以后，第三产业的发展开始受到各界的普遍重视，使得第三产业在辽宁省有了较快的发展，这种结果自然带动了第三产业的能源消耗。

4.脉冲响应函数和方差分析。格兰杰检验不能揭示存在因果的变量之间产生影响的正负性，以及这种影响的持续时长，针对这种局限性，本文将采用VAR模型的新息估计法{9}继续对变量数据进行分析。

（1）VAR模型建立。早在1980年，外国学者Sims便提出了向量自回归模型（vector autoregressive model）{10}{11}。该模型以估计方程中涉及的所有内生变量的动态关系为目的，基于多方程联立形式而以一个内生变量作为因变量，内生变量的滞后作为自变量进行回归的方法。

由上述协整检验可知，lnec、lnm1、lnm2和lnm3之间存在协整关系，可以建立VAR模型来研究能源消耗与产业结构变动的关系。根据AIC和SC最小的准则，可以确定该模型的最优滞后期数为2（见表2），即建立VAR（2）模型。

为了能进一步反映二者的长期动态关系，本文将分别采用脉冲响应函数和方差分解进行分析，前者可通过图示形式显示模型中的能源消耗对分别来自三次产业的变动冲击产生的影响，后者是把与二者相关的各变量数据预测误差的方差按一定的规则分解，但分解后各部分并不单独存在而是与其他变量相关联，以此了解各新息对模型内反映能源消耗和三次产业变动的变量的相对重要性{12}。

（2）脉冲响应函数。脉冲响应函数可用来描述由不同变量误差变化导致的模型中特定内生变量所产生的反应，即根据模型来判断变量之间的相互作用{13}。在以上对变量进行的格兰杰因果检验结果的基础上，通过运用该函数来判断存在因果的变量之间产生影响的正负性，由此得到如图1所示结果，横轴表示冲击作用的之后期间数（单位：年），纵轴表示能源消耗对数值的响应（单位：万吨标准煤）。

首先，由图1可以看出：当在本期给第一产业变动一个正向冲击后，能源消耗在第2期即下降到最低点后，从第6期开始平稳增长，但是对能源消耗始终都是负向的响应，这也和前面协整关系的第一产业变动前系数为负相吻合。同时，也验证了格兰杰检验的结果，第一产业变动不是能源消耗的原因。

其次，在图1中，我们可以看到，在当期给第二产业变动一个正向冲击后，能源消耗在前2期上升到最高点后，即是能源消耗增加1.045万吨标准煤（InM220（2）=0.074525，所以，△M2=1.077）从第3期开始逐渐下降至第14期趋于平稳。这表明第二产业变动的某一冲击会给能源消耗变动带来正向影响，而且其具有较为明显的正向推动作用和较为长久的效应期限。同时，也验证了格兰杰检验的结果，第二产业变动是能源消耗的原因。

再次，由图1可见，在当期给第三产业变动一个正向冲击后，能源消耗从第一期起反映就非常明显，是负向的，并一直增长到第10期，反映变为正向的，并且增长的速度减慢，到15期左右到达到最高点。这表明，第三产业受外部条件的冲击后，传递给能源，给能源消耗带来负向转为正向的冲击，冲击幅度较大。同时，也验证了格兰杰检验的结果，第三产业变动是能源消耗的原因。

（3）方差分析。脉冲响应函数只能描述模型中各个内生变量由于对方的冲击而受到的影响情况，却不能详细说明由冲击的不同部分产生的不同影响程度，方差分解则可以通过对由变量产生的冲击的分解，来具体测评同一冲击的不同部分对特定变量的影响情况，进而分析不同冲击引起的不同作用效果{14}{15}。也就是把系统中每个内生变量（n个）的波动按其成因分解为与各方程新信息相关联的n个组成部分，从而了解各新息对模型内生变量的相对重要性{12}。在以上模型的基础上，本文对各变量进行方差分析，分析结果如图2所示。

我们给出能源消耗变量lnec的方差分析结果如表3所示，着重分析影响lnec预测误差的4个方程新息的重要性。

表3的第一列是预测期，第二列S.E中的数据为能源消耗（Inec）变量的各期标准误差，后三列分别代表以M1，M2，和M3为因变量的方程新息对各期误差的贡献度。

由表3可知：第4期之前，方差分解结果还不稳定，第4期之后基本处于稳定状态，最大的影响来源于首个方程信息，占预测误差的66%左右，说明其他因素对能源消耗的作用不大；在产业结构走势的波动中，第二产业结构比重的逐步增加使其在中长期内对能源的贡献明显提高至约55%，成为促进能源增长的关键因素；第一产业比重对能源消耗的作用总体不太大，仅为5%，而第三产业对能源消耗的贡献有较弱的逐渐上升趋势，大约占9%。这表明持续的产业结构变动能有效促进能源消耗量的增长。

5.向量误差修正模型（VEC）分析。通过前面的Johansen协整检验，可知能源消耗EC、第一产业产值比重M1，第二产业产值比重M2和第三产业产值比重M3之间存在长期均衡关系，但变量之间却并不一直如此，在短期中并不均衡，协整关系使得变量可在误差校正机制的作用下在长期达到均衡。通常变量之间的这两种特性存在一定的联系，向量误差修正模型的建立可以将二者连接，得出变量由不均衡转向长期均衡状态时所涉及的速度向量。

向量误差修正模型一般表示为：

由误差修正项ecmt-1可知能源消费与三大产业结构之间的长期均衡关系。上式中误差修正项ecmt-1的系数是-0.136，表明该机制是一个负反馈过程。同时，上式还表明前一期能源消耗、前一期第一产业比重、前一期第二产业比重和前一期第三产业比重分别以-0.259、-0.223、-0.558、-1.410的比例影响本期能源消费的变化△ln ect，并且当变量之间的均衡关系偏离长期均衡状态时，误差修正项ecmt-1将以0.136单位的修正速度将其调整到均衡状态。

三、实证结果与讨论

1.研究结论。由实证结论分析辽宁省内能源消耗与产业结构变动现状如下：

第一，辽宁省产业结构变动会导致能源消耗的增加。由于格兰杰因果检验是基于因先于果的思想进行的，所以由该检验发现，辽宁省产业结构变动是引起能源消耗变动的原因，反之则不是，也就是说它们之间并不是互为因果关系。这主要是我国在经济发展上的制度政策造成的，当我国处于由计划经济体制向市场经济体制转型时期时，能源消耗的市场化较为滞后，主要还是依赖于国家的宏观政策调控，因此，能源消耗的变动相较于产业结构的变动略为缓慢。

第二，产业结构变动与能源消耗之间存在长期协整关系。分析可得，辽宁省内的产业结构变动与能源消耗之间存在比率均衡关系。也就是说，在经济发展的过程中产业结构的发展变动将带来相应的能源消耗变动。这在经济社会中表现为二者的相互作用，即能源消耗水平的变化与不同产业的内部需求相关，并且随着科技水平的不断提高以及新知识与新技术的引入使得产业结构的变动将反作用于能源消耗的快速发展。通过构建的模型可知，与第二产业相关的系数结果引起了我们的格外注意，它显示了其对于能源消耗的巨大影响作用，它不但验证了产业结构变动对能源消耗变动的重要作用，也反映了处于我国政策环境下辽宁省能源与产业之间的现实情况。

第三，能源消耗对于产业结构的影响力在短期内确实无法展现，但在长期内有显著影响。有实证可得在短期阶段内，能源消耗对产业结构的变动不存在正向冲击，在中后期阶段内，这种冲击转负为正。在长期内，正向冲击逐步加强甚至超过其自身的变动，由此可获得进一步结论，能源消耗对于产业结构变动的影响作用是以不同长度时间区间为前提的，时间越长则会体现越强的作用效果，最后演变成为引起后者变动的重要因素。

2.对策建议。

首先，由于产业结构变动将引起能源消耗的巨大变化，所以相关政策的制定应该充分合理考虑前者对于后者的影响作用，只注重增速与增量的经济粗放型增长已不再适应当下的内外环境需求，还应考虑到发展的现实问题，更应该注重经济的长远可持续发展，实现产业结构调整与能源消耗水平的一致性。

其次，大力挖掘产业结构内部的科学技术潜力，推动产业结构调整，提高单位能源的利用效率是辽宁省目前亟待解决的问题之一，作为“十三五”规划的第一年，在2016年要实现单位国内生产总值能耗同比下降3.4%以上的目标，在拓展外部市场的期间，也应从内部重视并推进省内产业结构的调整，利用外部科学技术的发展成果并综合多种创新模式以优化产业结构，由粗放型经济转变为集约型经济，注重产出品的质量，创造环境友好、高附加值的新型工业，创建清洁高效的现代能源体系，以此来沉着应对辽宁省可能会面临的各种能源挑战。

最后，通过政府管制宏观调控能源消耗的增加。辽宁省第二产业能源消耗量巨大，众多高能耗企业聚集，只关注于工业效益的增长，不仅会导致能源消耗量剧增，更会使得环境问题甚至是安全问题接踵而至。解决此类问题绝不是单方努力即可，必须依靠政府这双有形的手进行调节，比如相关能源利用政策的出台或增加能源使用税等等，利用此类强制手段将有可能调整工业企业在发展时对于能源的利用效率，也会促进企业内部的技术转型，从内而外共同保持产业发展向可持续而高能效的方向推进。

[基金项目：辽宁省社科基金《辽宁省能源消耗与经济可持续发展问题研究》（L08BTJ005）]

注释：

{1}Yang，H.Y.A note on the causal relationship be tween energy and GDP in taiwan [J]. Energy Economics，2000，22

{2}Glasure， Y. U. Energy and national income in Korea： further evidence on the role of omitted variables [J]. Energy Economics， 2002，24

{3}Oh， W. ， Lee， K. Causal relationship between energy consumptionand GDP： the case of Korea 1970-1999[J]. Energy Economics， 2004，26（1）

{4}Stern， D I. Energy and economic growth in the USA. A multivariate approach [J]. Energy Economics，1993，15

{5}朱跃中.我国能源与经济增长关系现状分析[J].经济研究参考，2002（72）：26-32

{6}刘小丽，卢凤君.中国能源消费与国民经济增长的关系研究[J].工业技术经济，2007，26（9）：55-58

{7}喻毅.湖南省电力增长与产业结构变化研究[D].长沙理工大学，2010

{8}张慧敏，魏强，佟连军.吉林省产业发展与能源消费实证研究[J].地理学报，2013（12）：1678-1688

{9}邢毅。经济增长、能源消费和信贷投放的动态关系研究——基于碳排放强度分组的省级面板实证分析[J].金融研究，2015（12）：17-31

{10}Sims C A.Macroeconomics and reality [J].Econometrica， 1980，48（1）：1-47

{11}张延群.向量自回归（VAR）模型中的识别问题——分析框架和文献综述[J].数理统计与管理，2012（05）：805-812

{12}刘润生.能源消耗与产业结构变迁[D].合肥工业大学，2009-04-01

{13}曹慧丰，毕巍强，曾诗鸿.产业结构调整的大气污染治理效应——以河北省为例[J].管理世界，2015（12）：182-183

{14}于振英，段亚敏.矿产资源政策参与宏观调控外部时滞研究[J].统计与决策，2015（23）：140-143

{15}白战伟，李树培.我国财政政策和货币政策时滞的测算[J].中央财经大学学报，2010（4）：1-5+42

（作者单位：辽宁大学商学院 辽宁沈阳 110036）

[作者简介：刘艳春（1964—），辽宁沈阳人，辽宁大学商学院，教授、博士生导师，研究方向：技术经济及管理；董慧（1991—）山西阳泉人，辽宁大学商学院技术经济及管理专业硕士研究生，研究方向：技术经济及管理。]

（责编：若佳）