中国典型资源型地区能源消耗与经济增长动态关系研究

窦睿音　刘学敏

摘要：随着国内外经济环境的复杂变化，中国资源型地区经济结构转型困难加剧。对资源型地区能源消耗与经济增长之间的关系进行研究，可以帮助该类型地区厘清经济发展过程中的能源消耗现状，对于优化资源型地区经济转型之路具有重要现实意义。本文以中国典型资源型地区山西省、黑龙江省、吉林省、辽宁省为例，选取1985—2014年数据，利用格兰杰因果分析对研究区能源消耗与经济增长之间的动态关系进行了研究。研究结果表明：①山西省表现出从经济增长到能源消耗的单向因果关系，黑龙江省与辽宁省表现出从能源消耗到经济增长的单向因果关系，吉林省表现出能源消耗与经济增长的双向因果关系；②山西省、黑龙江省、辽宁省都表现出从煤炭消耗到经济增长的单向因果关系，吉林省表现出煤炭消耗到经济增长的双向因果关系；③典型资源型地区都表现出从能源消耗到煤炭消耗的单向因果关系。④资源型地区转型务必将落实供给侧改革摆在发展首位。山西省应在提高能源使用效率的基础上选择集约化、低载能的新兴产业，黑龙江省与辽宁省应加大新能源的开发与产业化进程，产业应向高端装备制造业、现代服务业等产品附加值高、能源消耗少、环境污染小的产业转型，吉林省的重工业发展要以油气能源替代煤炭资源，在降低产业能耗的同时加速扶持已经相对成熟的替代产业，减少产业转型对于地区经济产生的负面影响。

关键词 ：能源消耗；经济增长；格兰杰因果分析；典型资源型地区

中图分类号：F062.1 文献标识码： A 文章编号： 1002-2104（2016）12-0164-07

能源是经济发展所必须的能量输入要素，对一国经济的发展起着决定性的作用。有研究发现，在未来10—20年，能源供给与生态环境污染将成为制约中国社會经济发展的瓶颈之一[1]。中国资源型地区凭借资源禀赋优势，经济发展多依赖资源开采与初级加工产业，如果资源型地区经济发展仍然维持这种粗放式的能源消耗模式，那么必将会对地区自然生态系统造成不可逆转的破坏，从而直接降低中国社会的可持续发展能力。因此，厘清中国资源型地区经济发展背后的能源消耗现状，能够帮助我们直面中国资源型地区经济发展问题，及时调整产业结构、加快经济与能消的脱钩发展，为中国资源型地区未来经济发展的路径选择提供参考，最终实现全社会的可持续发展目标，具有重要的理论与现实意义。

1 能源消耗与经济增长关系研究综述

Kraft J和Kraft A开创性的对美国能源消耗与经济增长之间的关系进行分析，发现GNP对能源消耗存在单向因果关系[2]。此后，对于能耗消耗与经济增长之间的关系研究成为发达国家和地区认识自身实际发展，调整产业的能源利用结构，调控经济与能源脱钩发展的有效手段。Hhan Ozturk，Alper Aslan和Huseyin Kalyoncu[3]对全球51个国家1965—2005年的能源消费与经济增长数据进行分析，发现能源消费与经济增长之间存在长期协整关系，对低收入国家而言，存在从GDP到能源消费的单向因果关系，对中等收入国家而言，存在GDP与能源消费的双向因果关系。Chontanawat[4]等人通过对世界上125个国家（其中30个OECD国家和95个非OECD国家）的能源消耗和GDP数据进行研究，发现20个OECD国家和36个非OECD国家存在从能源消耗到GDP的单向因果关系。Henryk Gurgul和Lukasz Lach[5]利用2000—2009年的季度数据分析波兰总能源消耗与经济增长之间的关系，发现波兰存在从能源消耗到经济增长的单向因果关系。

我国关于能源消耗与经济增长之间关系的研究起步较晚但成果丰硕。王崇梅[6]利用脱钩指数（Decoupling Index）研究我国经济增长与能源消耗脱钩发展情况，认为1990—2007年间中国经济与能源消耗基本实现相对脱钩。杨宜勇[7]等人采用VECM对中国1952—2008年能源消耗与GDP数据进行分析，发现能源消耗与GDP存在双向的因果关系。Qiang Hou[8]利用Hsiaos因果关系对中国1953—2006年能源消耗和经济增长之间关系进行检验，发现两者存在双向因果关系。龙少波[9]等人利用双变量线性与非线性Granger因果关系检验以及基于扩展的新古典生产函数的线性与非线性Granger因果关系检验我国1953—2013年的能源消耗与经济增长之间的关系，认为我国存在从能源消耗到经济增长的单向非线性关系。肖涛[10]等人认为从长期来看，东北、北部沿海与南部沿海和黄河中游地区的能源消耗与经济增长存在双向因果关系，而长江中游、西北和西南地区仅存在单向因果关系。庞家辛[11]等人利用脱钩指数对甘肃省能源消耗与经济增长的关系进行了分析，认为甘肃省近20年两者之间已经实现相对脱钩。

纵观目前的研究成果，学术界对于资源型地区的能源消耗与经济增长之间的探讨几乎空白。资源型地区作为能源的提供者与消费者，经济发展与能源消耗在长期相互影响下形成了怎样的因果关系？这种关系的未来走向如何？这些问题都成为国家与地方政府关注的焦点，事关我国未来经济发展走向，研究意义重大。

2 数据来源与研究方法

2.1 典型资源型地区选择依据

《全国资源型城市可持续发展规划（2013—2020年）》明确提出中国拥有资源型城市262座，涵盖中国24个省市自治区直辖市，涉及化石能源、矿产资源、林木资源等各种类型。本文以山西省、黑龙江省、辽宁省、吉林省为例，分析其能源消耗与经济增长的动态关系，以期为中国其他资源型城市未来的经济转型提供路径参考。选择依据如下：

（1）涉及面广影响力大。山西省与东北三省分别拥有资源型城市13座与37座，占据中国资源型城市的19%。山西省是全国的能源重化工基地，主导产业为煤炭、化工等资源导向型产业，原煤产量占能源总产量的99%左右[12]。东北三省是中国重要的重工业基地、装备制造业基地，煤炭和石油储备丰富，是能源输出重要地区[13]，但是能源消费问题同样严重，辽宁省历年能源消费总量均占全国能源消费量的5%以上，且能源消费总量随着城市化和工业化进程的加快逐年增加[14]。

（2）能源与煤炭消耗持续加重。图1反映了山西省以及东北三省1985—2014年近30年的GDP、能源消耗、煤炭消耗的变化趋势。可以看出，山西省与东北三省的能源与煤炭消耗均呈现整体上升的趋势。从不同阶段来看，四个资源型省份的能源与煤炭消耗大致分为三个阶段，一是1985—1991年的缓慢上升期；二是1992—2000年的平稳上升期；三是2001—2014年的剧烈上升期。以能源消耗量为例，山西省、黑龙江省、吉林省、辽宁省在2014年的消耗量分别为1985年的4.8倍、2.1倍、3.2倍、3.3倍。

（3）经济发展下行压力巨大。随着国际资源价格的下跌与中国能源利用结构的调整，资源型地区的经济发展受到沉重打击，主要表现为经济增长动力不足。由图1可以看出研究区的能源消耗与煤炭消耗在2012年之后均出现放缓的节奏，但另一方面2014年山西省、黑龙江省、吉林省与辽宁省的GDP增速也分别下降为4.9%、5.6%、6.5%与5.8%，GDP增速在中国31个省市排名分列后5位[15]，这一现象说明资源型地区的经济发展仍然与能源消耗关系密切。经济变化与能源消耗联系的紧密也成为笔者将山西省与东北三省作为本次研究对象的主要依据。

2.2 数据来源与数据处理

本文采用中国典型资源型地区山西省、黑龙江省、辽宁省、吉林省1985—2014年GDP总量作为反映经济增长的指标；采用1985—2014年各地区能源与煤炭利用总量作为研究区能源消耗的指标，变量及符号见表1。其中，GDP指标数据来自《山西省统计年鉴》（1986—2015年）、《黑龙江省统计年鉴》（1986—2015年）、《辽宁省统计年鉴》（1986—2015年）、《吉林省统计年鉴》（1986—2015年），2项能源指标来自《中国能源统计年鉴》（1989—2015年）。

为进一步减小数据的波动性，对上述指标变量进行对数化处理。变量取对数是为了消除时间序列的异方差现象，可以将可能的非线性关系转化为线性关系，减少变量的极端值、非正态分布以及异方差性[16]。

2.3 研究方法

本文首先根据研究对象，建立生产总值（GDP）与能源消耗（NYXH）、生产总值（GDP）与煤炭消耗（MTXH）、能源消耗（NYXH） 与煤炭消耗（MTXH）三组变量关系，在此基础上进行EG两步法协整检验（Cointegration test）[16-17]，格兰杰因果检验（Granger test）[18]，分析1985—2014年间中国典型资源型地区能源消耗与经济增长之间的关系，发现其中存在制约经济增长的主要因素，从而优化中国资源型地区的经济发展路径，为实现经济增长和能源利用脱钩发展提供政策建议。

3 研究结果

3.1 平稳性检验

当两组变量均为非平稳时间序列时，对其进行格兰杰因果关系检验容易得出伪结果，影响判断准确率，因此首先要对时间序列数据进行平稳性检验以排除“伪回归”的可能性。本文采用扩展迪基——富勒检验（ADF）对变量进行平稳性检验。ADF检验的具体方法参照文献[19]。本文分别对山西省、黑龙江省、吉林省、辽宁省的lnGDP、lnNYXH、lnMTXH进行平稳性检验。运用ADF单位根检验法得出的检验结果见表2。

结果表明：山西省、黑龙江省、吉林省序列lnGDP、lnNYXH、lnMTXH为非平稳序列，辽宁省的lnGDP、lnNYXH为非平稳序列。进而对各变量的一阶差分序列进行平稳性检验，结果显示研究区的ΔlnGDP、ΔlnNYXH、ΔlnMTXH在ADF值小于10%的显著性水平下均是一阶单整序列，说明山西省、东北三省的GDP、能源消耗、煤炭消耗的原始数列是一阶单整序列，满足协整检验的前提。

3.2 协整检验

如果两个序列是非平稳序列，在进行回归分析之前要需要对其进行差分处理，但是差分存在导致两个序列之间关系信息损失的可能性，所以Engle和Granger提出了协整理论，目的是消除对非平稳变量的时间序列进行回归而造成错误的情况[17]。笔者在此采用EG两步法对生产总值（GDP）与能源消耗（NYXH）、生产总值（GDP）与煤炭消耗（MTXH）、能源消耗（NYXH） 与煤炭消耗（MTXH）三组变量关系进行协整检验。EG两步法的具体检验模型与步骤参照文献[16]。检验上述模型的三组变量的残差序列et是否为平稳序列，检验结果见表3。

由表3可知，山西省、黑龙江省、吉林省、辽宁省不同变量组的残差序列ADF检验统计值均小于相对应的临界值，可认为各省的三组变量估计残差序列et为平稳序列。因此我们可以得出中国典型资源型地区的GDP与能源消耗、GDP与煤炭消耗、能源消耗与煤炭消耗存在协整关系，即GDP与能源消耗、GDP与煤炭消耗、能源消耗与煤炭消耗存在长期的相互影响，使两者具有相似的发展趋势。

3.3 因果关系检验

因果关系是用来形容变量之间存在的依赖性，若某一变量的变化能引起另一变量的变化，那么这个变量就称为受影响变量的原因变量。格兰杰（Granger）从预测角度给出了因果关系的一种定义，并将这种定义下的因果关系称为格兰杰因果关系，其基本原理是：在做Y对其他变量（包括自身的过去值）的回归时，如果把X的滞后值包括进来能显著地改进对Y的预测，我们就认为X是Y的格兰杰原因，类似结果则定义Y是X的格兰杰原因。格兰杰指出，如果变量之间是协整的，那么至少存在一个方向上的Granger原因；若在非协整的情况下，格兰杰检验无效[20]。具体检验模型与步骤参照文献[20]。对山西省及东北三省的3组变量进行格兰杰因果检验的结果见表4。

由表4可知，对于山西省而言，能源消耗是GDP的格兰杰原因，GDP不是能源消耗的格兰杰原因；煤炭消耗不是GDP的格兰杰原因，GDP是煤炭消耗的格兰杰原因；煤炭消耗不是能源消耗的格兰杰原因，能源消耗是煤炭消耗的格兰杰原因。对于黑龙江省而言，能源消耗不是GDP的格兰杰原因，GDP是能源消耗的格兰杰原因；煤炭消耗不是GDP的格兰杰原因，GDP是煤炭消耗的格兰杰原因；煤炭消耗不是能源消耗的格蘭杰原因，能源消耗是煤炭消耗的格兰杰原因。对于吉林省而言，能源消耗与GDP互为格兰杰原因；煤炭消耗与GDP互为格兰杰原因；煤炭消耗不是能源消耗的格兰杰原因，能源消耗是煤炭消耗的格兰杰原因。对于辽宁省而言，能源消耗不是GDP的格兰杰原因，GDP是能源消耗的格兰杰原因；煤炭消耗不是GDP的格兰杰原因，GDP是煤炭消耗的格兰杰原因；煤炭消耗不是能源消耗的格兰杰原因，能源消耗是煤炭消耗的格兰杰原因。

4 結果分析

从能源消耗与经济增长的关系出发，山西省的能源消耗仍然在经济结构中发挥重要作用，能源的削减可以影响经济的增速，这是由山西省的产业结构不合理，经济发展过于依赖第二产业造成的。对于此类资源型地区应首先把提高能源使用效率，产业发展路径应向集约化、低载能的新兴产业转变。黑龙江省与辽宁省已经出现了经济增长与能源脱钩发展的情况，但经济增长仍然会造成能源消耗的增长，说明经济增长与能源消耗只是相对脱钩。这种相对脱钩是资源型地区经济转型的必由之路，未来的经济发展应该坚持节能减排政策，加大新能源的开发与产业化进程，此外产业应向高端装备制造业、现代服务业等产品附加值高、能源消耗少、环境污染小的产业转型，争取经济发展与能源消耗的绝对脱钩。吉林省的能源消耗与经济增长联系紧密，任何一方的变动都会对其它一方产生影响，反映出吉林省经济增长对于能源的依赖程度深，转型难度大。此类资源型城市在未来的经济转型中需要在逐渐降低产业能耗的同时加速培养一批较为成熟的替代产业，短期通过依靠投资、消费与对外出口，长期依靠技术进步与人均资本的增加作为经济增长的动力[21]，以防止因为控制能源利用而造成经济加速下滑的情况。

从煤炭消耗与经济增长的关系出发，山西省、黑龙江省与辽宁省的煤炭消耗已经不能促进经济增长，一是表明资源型地区不能再通过单纯的资源开采与初级加工发展经济；二是以煤炭作为能源消耗的产业缺乏经济增长优势。对于这类资源型城市必须有效化解煤炭产能过剩的问题，首先需要提高煤炭转化率，大力推进煤转电、煤转化等高煤炭使用率的产业发展，通过发展资源深加工产业，延伸资源产业链条，增加煤炭资源产品附加值；其次需要引进与开发以油气资源、新能源为能源消耗的产业替代煤炭能源。吉林省的煤炭消耗与经济增长联系紧密说明吉 林省产业发展的能源结构中仍以煤炭消耗为主。这类城市的经济转型需要以产业的能源转型为主，今后的重工业产业选择要以油气能源替代煤炭资源，其次大力开发新能源等环保能源产业。

从能源消耗与煤炭消耗的关系出发，煤炭作为我国目前能源利用结构中占比最大的能源[22]，本次研究的所有资源型省份都表现出能源消耗的增减会直接影响煤炭消耗的增减，因此可见煤炭资源仍然是资源型地区的主要能源消耗物，直接反映出中国资源型地区在未来能源结构转变中任务艰巨。对于地方政府而言，应制定专项规划调整地区产业发展，以自身资源优势为依托，结合国内外现实背景，逐渐调整三产占比；在产业园区建设方面，要以产业的资源与能源的循环利用为原则落实不同企业布局，建立高效、节约、低碳、绿色的能源结构；作为企业，要在能源利用技术层面进行改造升级，提高油气资源以及太阳能、风能、生物质能等新能源在能源结构中的比例。

5 结论及展望

本文以中国典型资源型地区山西省、黑龙江省、吉林省、辽宁省为例，利用格兰杰因果分析探讨其能源消耗与经济增长之间的深层关系，以期合理优化中国其它资源型地区的经济转型路径，现得出以下结论：

（1）山西省表现出从经济增长到能源消耗的单向因果关系，应提高能源使用效率，选择集约化、低载能的新兴产业。黑龙江省与辽宁省表现出从能源消耗到经济增长的单向因果关系，应加大新能源的开发与产业化进程，产业应向高端装备制造业、现代服务业转型。吉林省表现出能源消耗与经济增长的双向因果关系，产业转型在降低产业能耗的同时应加速扶持已经相对成熟的替代产业，尽量减少产业转型对于地区经济产生的负面影响。

（2）山西省、黑龙江省、辽宁省都表现出从煤炭消耗到经济增长的单向因果关系，产业转型需要提高煤炭转化率，引进与开发以油气资源、新能源为能源消耗的替代产业。吉林省表现出煤炭消耗到经济增长的双向因果关系，产业转型应以能源结构转型为主，产业选择要以油气能源替代煤炭资源，同时大力开发环保能源产业。

（3）山西省以及东北三省都表现出从能源消耗到煤炭消耗的单向因果关系。作为政府应制定专项规划调整地区产业发展；产业园区建设要以产业的资源与能源的循环为原则落实不同企业布局；企业要在能源利用技术层面进行改造升级，提高油气资源以及新能源在能源结构中的比例。

由于作者的水平有限，本研究在变量选取方面，单纯用能源与煤炭利用量只能从整体反应能源消耗与经济增长之间的关系，在今后的研究中可以考虑加入资本、劳动力、技术等变量以明确不同变量对能源消耗与经济增长关系产生的不同影响，除此之外应该考虑到资源型地区环境损耗与经济增长之间的关系。

（编辑：刘呈庆）

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Abstract The development of economic growth shows complex change in domestic and abroad， it is more difficult for economic transformation in Chinas resourcebased regions. The analysis on the relation between energy consumption and economic growth revealed the energy consumption change in resourcebased regions during the process of economic development，which had important and practical significance for optimizing economic transition. This paper took Chinas typical resourcebased regions as study areas including Shanxi Province， Heilongjiang Province， Jilin Province， and Liaoning Province， and by using historical data in 1985—2014， and used Granger Causality analysis， it analyzed dynamic relations between energy consumption and economic development in those provinces. The conclusions were as follows：①there was unidirectional causality from economic growth to energy consumption in Shanxi Provinces. There is unidirectional causality from energy consumption to economic growth in Heilongjiang Province and Liaoning Province. There is bidirectional causality between energy consumption and economic growth in Jilin province. ②There is unidirectional causality from coal consumption to economic growth in Shanxi Province， Heilongjiang Province and Liaoning Province. There is bidirectional causality between coal consumption from economic growth in Jilin Province. ③There is unidirectional causality from energy consumption to coal consumption in typical resourcebased regions. ④At last， according to the different study results， we proposed different strategies to solve the energy structure transformation and industrial transformation for different study areas. It is necessary for the resourcebased provinces to put the supplyside reform in the first place. Shanxi Province should choose the intensive， lowenergy carriers in emerging industries based on energy efficiency. Heilongjiang Province and Liaoning Province should increase the industrialization of new energy development； besides， the industrial upgrading should focus on highend equipment manufacturing and modern service industry. Jilin Province should replace coal resources by oil and gas resources in heavy industry， and reduce industrial energy consumption while supporting relatively more mature alternative industries to minimize the negative impact of industrial restructuring on the regional economy.

Key words energy consumption； economic growth； Granger causality analysis； typical resourcebased regions