基于VEC模型的我国能源消费结构关系的实证分析

陈晓君

能源消费结构 VEC Granger因果检验

引言

习近平同志在十九大报告中指出，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策。在我国，以原煤、原油等非清洁传统能源作为主要能源，长期以来对大气、水源造成污染，能源是国民经济发展的支撑，因此，发展清洁新能源，调整能源产业结构以及完成“绿色低碳、可持续发展”的重要任务刻不容缓。国家能源局局长努尔·白克力在谈及“十三五”能源发展路径时，曾指出我国能源行业发展面临的五大主要矛盾：一是传统能源煤炭、电力产能过剩矛盾加剧；二是能源系统整体运行效率有待提高；三是可再生能源发展面临瓶颈制约；四是终端能源消费清洁替代任务艰巨；五是资源环境约束问题更加突出。国民经济进入“新常态”阶段，经济增速放缓，调结构稳增长，追求可持续发展的经济增长模式，在经济转型阶段，通过调整能源行业的结构以缓解传统能源行业产能过剩的困境并加快调整能源结构、增加清洁能源供应迫在眉睫。要调整结构，首先要先了解我国能源消费结构，本文把能源分为“清洁能源”和“非清洁能源”两类，应用VEC模型和Granger因果检验，探究了能源种类消费结构和能源消费行业结构的关系。

理论知识

（1）向量误差修正VEC模型

当一个k元时间序列系统中的变量相互关联，某些变量的变动可能会同时引起其他变量的变动进而进一步影响自身的变化，系统不能简单地用单个方程表达，需要使用VAR模型或VEC模型进行研究。

考虑一个k元时间序列X_t=（x_1t，x_2t，L，x_kt），假设各变量单位根平稳，则可直接构建VAR（p）模型：

所谓因果关系是指变量之间的依赖性，作为结果的因变量Y由作为原因的解释变量x所决定的。Granger因果检验从数据角度提供了因果关系的参考依据，为以理论依据或实践经验为根据的先验设定提供数据支撑或修正已有认知。Granger因果检验并非确切地得到哲学意义上的某种因果关系，更多地是基于统计学意义，而是根据两个时间序列变量X、Y，判断是X的变动超前于Y的变动，还是X的变动滞后于Y的变动，还是两者同时变动。

对于两个平稳的变量X、Y，对于回归模型：

实证分析

本文数据来源于国家统计年鉴，收集了1994 2014年的能源消费结构相关数据，以万吨标准煤为单位：一是，按能源种类分，国内原煤，原油，天然气，水电、核电、风电的消费量，分别记为x₁、x₂、x₃、x₄；二是，按消费行业分，国内工业，交通运输、仓储和邮政业，生活消费的消费量，分别记为z₁、z₂、z₃，进一步把能源种类分为两类：把原煤和原油归类为“非清洁能源”，天然气和水电、核电、风电归类为“清洁能源”，合计消費量分别记为x₁、x₂。

对数化处理后，进行时间序列平稳性检验，经检验，在5%显著性水平下，5个序列均未通过平稳性检验。

进行滞后一阶Johansen协整性检验，在1%的显著性水平下，“Rank（Ⅱ）=0”原假设的检验值106.01，大于1%显著水平临界值84.45，拒绝假设，认为五个序列存在协整性“Rank（Ⅱ）≤1”原假设的检验值60.38，大于1%显著水平临界值60.16，拒绝假设，但“Rank（Ⅱ）≤2”原假设的检验值为28.24，小于5%显著性水平临界值34.91，假设未被拒绝，表明可能存在2个协整因子。

VEC（1）误差修正项方程为：ecm_1t=-（lnX_1t-1.72lnz_1t+0.11lnz_2t+0.59lnz_3t+1.28），ecm_2t=-（lnX_2t+293lnz_1t-0.58ln_2t-4.02lnz_3t+1.27）·

从F检验来看，在5%的显著性水平下，系统5个方程均通过整体线性检验，从调整性R方来看，能源种类消费量的解释方程的值高于行业消费量的解释方程。

探讨变量之间的Granger因果关系，在5%的显著性水平下，三种行业能源消费量均是非清洁能源消费量的Granger原因；生活能源消费量是清洁能源消费量的Granger原因；非清洁能源消费量和其他行业能源消费量是工业消费量的Granger原因；非清洁能源消费量是交通运输、仓储和邮政业能源消费量的Granger原因；系统其余变量均不是生活能源消费量的Granger原因。结合调整R方来看，能源种类消费量可能更多地由行业能源消费需求决定，目前我国仍以火力发电为主、交通以原油为主，因此三种行业需求变化均会引起非清洁能源用量变化，至于清洁能源目前局限于生活消费，表示尚未大规模普及高耗能行业，原因一方面是清洁能源多为新能源，大规模开发运输存在技术难度，尚未完全普及，另一方面工业、交通运输、仓储和邮政业两大行业由于技术尚未革新，主要仍以传统耗能的方式进行生产。至于行业消费量，非清洁能源消费量均是工业消费量、交通运输、仓储和邮政业消费量存在双向的Granger因果关系，表明两个行业仍以传统的能源供能生产，互相影响；但是系统中任何一个变量不是生活消费量的Granger原因，表明存在系统外因素影响生活能源消费量。从调整R方来看，关于行业能源消费量的解释方程回归效果均有欠理想，推测存在外部因素影响行业的能源消费量，如国民经济的增长，人民生活水平的提高，行业市场需求增加，能源消耗增加。

小结

把我国能源消费划分为“非清洁能源”和“清洁能源”两个类别，通过建立VEC模型和Granger因果检验，与按行业分能源消费结构进实证分析，主要得到如下四点结论：一是，不同能源种类的消费量主要由不同行业、不同用途的能源消费结构所决定；二是，随着经济增长，行业市场需求增加从而影响行业能源消费量变化；三是，传统非清洁能源仍是我国多数行业主要的供能来源，尤其是工业、交通运输、仓储和邮政业两个行业；四是，天然气和水电、核电、风电等清洁能源主要用于生活消费。根据上述结论，本文认为要改善能源消费结构不均衡的境况，最根本是要从科技创新人手，主要从三个角度：一是，生产开发清洁新能源；二是，新能源运输系统基础设施建设；三是，新能源使用方法。前两者是基于国家建设开发层面，后者是从行业生产角度提出的技术革新。针对性地对不同行业的生产单位、企业做好思想宣传工作，协助并引导生产者、消费者做出新的能源消费选择，做好“生产”与“使用”传送过程中的基建，适当调整能源市场价格，能一定程度缓解能源消费结构不均衡的情况并逐步实现清洁能源的替代任务。