中国煤炭产业景气测度及其运行特征分析

孙云杰

（中国科学技术发展战略研究院，北京 100038）

0 引言

煤炭是我国的基础能源和重要工业原料，是保证国家能源稳定供应的主要渠道，在一次能源消费结构中所占比例长期维持在70%左右。尽管近年来新能源的快速发展，使得煤炭的能源消费结构比重有所下降。但从目前的实际情况来看，可再生能源比重实现大幅提高还需要一个过程。在未来相当长的一段时间内，煤炭仍将是我国的主体能源。煤炭的主体能源地位，决定了煤炭产业对于国民经济健康、稳定、可持续发展具有重要意义。

我国学者主要从特定方面研究煤炭产业波动。战彦领和周敏（2008）[1]根据我国煤炭产量的变动情况，认为我国煤炭产业经济周期为8年。田为厚等（2009）[2]通过对煤炭工业出厂价格指数运行轨迹的研究，认为煤炭产业存在周期波动。刘满芝（2013）[3]分析发现我国煤炭消费量具有周期波动的特点。这些文献采用煤炭产量、煤炭消费、煤炭价格等单一指标来对煤炭产业经济波动进行研究，不能全面反映整个煤炭产业景气波动。鉴于此，本文通过构建全面反映煤炭产业经济运行的指标体系，基于主成分分析方法，对我国煤炭产业景气进行测度和分析。

1 指标体系的构建

1.1 煤炭产业景气指标的定性选择

煤炭产业景气指标的定性选择，是在煤炭产业经济运行机理的基础上，结合定性选择标准，从为数众多的经济指标中找出能够有效反映经济周期波动的指标。从煤炭产业的运行机理来看，煤炭产业主要是利用人力、物力、财力等资源按照一定的技术手段安排生产，通过产品市场进行交换，获取收益。据此可以将煤炭产业景气指标大致分为四大类：煤炭供给指标、生产要素指标、煤炭市场指标、煤炭效益指标。根据经济重要性、统计的充分性、统计的适时性、与景气波动的对应性四个标准，初步选择指标体系（见表1）。

表1 煤炭产业景气初选指标

1.2 煤炭产业景气指标的定量选择

1.2.1 样本选取和数据来源

本文界定煤炭产业范畴为煤炭开采和洗选业。选取样本区间为1953—2016年的年度数据。数据来源于《中国统计年鉴》（1980—2017）、《中国煤炭志（综合卷）》、《中国煤炭工业年鉴》（1980—2012）、《中国煤炭工业年鉴（中国煤炭工业60年）》、《新中国六十年统计资料汇编》、国家统计局网站、中国煤炭工业协会等。

1.2.2 指标序列的分解

经济指标序列的变动受四种要素影响，分别是长期趋势要素T、循环要素C、季节变动要素S和不规则要素I。由于采用的数据是年度数据，不需考虑季节性因素，而构造模型所使用的主成分分析方法会对不规则要素进行处理。因此，在进行煤炭产业景气分析前，要进行指标序列的分解，去除长期趋势要素。

（1）分解长期趋势要素。本文采用增长率方法，对于基本建设投资额、利润等价值类指标，采用实际值，去除通货膨胀影响，计算增长率；对于产量、产能等数量指标，直接计算增长率；对于煤炭出厂价格指数，通过扣除工业品价格上涨指数进行处理，去除通货膨胀因素。

（2）指标平稳性检验。经济指标经过去除长期趋势后，得到的序列是否能够满足景气分析的需求，这需要进行平稳性检验。采用Eviews软件对指标时间序列进行ADF检验（见下页表2）。

由表2可知，在5%的显著性水平下，14项指标全都通过了平稳性检验。由此可以认为，14项指标已经基本消除了长期趋势因素，满足平稳性要求。

表2 煤炭产业经济指标的ADF检验结果

1.2.3 定量选择的指标体系

（1）基准指标的选择。一般而言，基准指标可以选用对市场较为敏感的价格指标。本文的时间跨度比较大，涵盖了三种类型的经济体制，价格指标不能反映计划经济时期产量的变化信息，产量指标不足以反映社会主义市场经济时期价格的敏感信息，因此本文选择销售收入指标作为基准指标。

（2）指标分类。以销售收入为基准指标，采用时差相关分析方法，得出其余13项指标与基准指标的超前、一致、滞后关系（见表3）。价格、税金、基本建设投资额、产量的时差为0，是基准指标的同期指标。根据一致指标的时差不超过3期的原则，选取利润、新增固定资产、价格、销售收入、税金、基本建设投资额、产量、国内消费、从业人员、产能、进口这11个指标作为煤炭产业景气分析的一致指标，以反映煤炭产业的景气运行状况（见表4）。

表3 煤炭景气指标时差关系

表4 煤炭产业景气指标体系

2 煤炭产业景气模型运算

2.1 主成分分析模型

2.1.1 选定指标

选择X=(X1，X2，…，Xp)T表示煤炭产业景气指标组的P个指标。

2.1.2 标准化处理

对指标进行标准化处理，转化为可以相互度量的指标：

其中，E(Xi)为Xi期望值，Var(Xi)为Xi的方差。

2.1.3 计算x的相关系数矩阵R，计算特征值和特征向量矩阵

其中，COV(Xi，Xi)为Xi与Xj的协方差。

由特征方程|R-λiI|=0（I为单位矩阵），计算特征值λi；设Bi为特征值λi对应的特征向量，通过方程R*Bi=λi*Bi，计算出特征向量Bi，从而得到特征向量矩阵B。

2.1.4 计算主成分及方差贡献率、累计贡献率

主成分Z=BTX，由特征值计算各主成分的贡献率Hi和累计贡献率THK：

2.1.5 选择主成分

根据得到主成分值，选取特征值大于1的主成分，使其累计贡献率超过75%时，对应的最小主成分个数为Kmin=S，则有THS＞75%。S个主成分为Z1，Z2，…，Zs，提取了原来指标75%以上的信息。

2.1.6 构造综合指数Z

将选择的S个主成分构造煤炭产业景气的综合指数Z：

其中H1，H2，…，Hs为方差贡献率。

由Z=BTX可知：

可知，Ai即为指标的权重，Xi为指标标准化后的原始数据。

2.2 煤炭产业景气测度模型

中国煤炭产业景气指标为产量、利润、新增固定资产、价格、销售收入、税金、基本建设投资额、国内消费、从业人员、产能、进口这11项指标，定义X1为基本建设投资额、X2为利润、X3为税金、X4为新增固定资产、X5为销售收入、X6为价格、X7为国内消费、X8为从业人员、X9为产量、X10为产能、X11为进口。利用spss软件对11项指标进行主成分分析得到景气指数模型：

将数据代入，得到景气指数值，如表5所示。

表5 中国煤炭产业景气值（1953—2016）

3 煤炭产业景气的测度

3.1 煤炭产业景气转折点的测定

经济周期的转折点测定，即确定波动的峰与谷。目前，测定经济时间序列转折点的常用方法是B-B法。B-B法确定转折点的两个标准是[4]：①要求峰到谷（或谷到峰）之间，即一个阶段持续期间在6个月以上；②一个周期的持续时间，即两个相同转折点（峰－峰或谷－谷）之间的间隔大于15个月。这个标准规定的周期长度较短，仅为一年多的时间。我国学者根据国内经济具体情况，确定转折点标准为[5]：第一，扩张（谷到峰）或收缩（峰到谷）的局面至少为1年；第二，一个循环周期的持续时间至少为30个月。这样周期的长度至少为2年半。考虑到煤炭产业景气的研究跨度较长，太短的周期无益于探讨其波动特征和规律，因此本文参考后者的标准进行转折点的测定（见表6）。

表6 煤炭产业景气转折点

3.2 煤炭产业景气周期的划分

经济周期的常用划分方法有“峰-峰”法和“谷-谷”法，前者是以经济波动经历的相邻两个波峰确定完整的经济周期，后者以经济波动经历的相邻两个波谷确定完整的经济周期。国内学者通常采用“谷-谷”法对经济周期进行划分，考虑到后文比较研究的需要，本文也采用“谷-谷”划分法。根据煤炭产业景气转折点，将我国煤炭产业景气波动划分为十个周期（见表7），其中改革开放前共经历四轮经济周期，改革开放后已经经历完六轮经济周期。

表7 煤炭产业景气周期

3.3 景气周期的长度、扩张期与收缩期

煤炭产业景气周期长度是指相邻两个波谷之间的距离。经济周期包括扩张期和收缩期，因此周期长度也由两部分构成：扩张期长度和收缩期长度。根据两者的比例关系，可以界定经济周期的扩张特征。一般而言，经济周期可以分为三类：对称型周期、长扩张型周期和短扩张型周期。中国煤炭产业景气周期的长度划分如表8和图1所示。

表8 煤炭产业景气周期长度分析表 （单位：年）

图1中国煤炭产业景气周期长度图

3.4 周期波动的幅度、速度、平均位势测定

周期波动幅度，是指一个经济周期内的波峰与波谷之间的距离，反映了经济波动的剧烈程度。周期振幅具有扩张幅度和收缩幅度的区别。

周期波动的速度，是指周期内扩张幅度和收缩幅度的变化速度，可以分为扩张速度和收缩速度。扩张幅度和扩张速度，反映了经济周期扩张的能力；收缩幅度和收缩速度，反映经济周期收缩的力量。

周期波动的整体水平由扩张高度、收缩深度、平均位势来确定，扩张高度是周期中经济扩张达到的最高点，即为波峰值；收缩深度是周期中经济收缩达到的最低点，即为波谷值；平均位势是指周期内景气波动的平均值。扩张高度、收缩深度、平均位势综合反映了周期波动的景气程度，平均位势的变化也能反映经济运行的趋势。

按照统计学的常用标准，根据景气值的均值M=0、标准差SD=1.00，对扩张幅度和收缩幅度、扩张速度和收缩速度、扩张高度、收缩深度①扩张幅度、收缩幅度（A）的分类标准：低幅型，A＜2SD（=2.00）；中幅型，2SD≤A＜3SD（=3.00）；强幅型，3SD≤A＜4SD（=4.00）；超强幅型，A≥4SD。扩张速度、收缩速度（R）的分类标准：正常型，R＜0.5SD；偏快型，0.5SD≤R＜SD；快速型，SD≤R＜1.5SD；急速型，R≥1.5SD。扩张高度（P）的分类标准：低峰（正常）型，P—M＜SD；中峰（偏高）型，SD≤P—M＜2SD；高峰（过高）型，P—M≥2SD。收缩深度（T）的分类标准：浅谷（正常）型，M—T＜SD；中谷（偏低）型，SD≤M—T＜2SD；深谷（过低）型，M—T≥2SD。进行分类确定，见表9，波动测度见图2。

表9 煤炭产业景气周期波动测度

图2煤炭产业景气周期的波动测度图

4 煤炭产业景气波动特征分析

4.1 周期波动特征

中国煤炭产业景气呈现周期波动特点。从1953—2016年，煤炭产业共经历十轮完整的景气周期，周期长度为4～8年。十轮景气周期由5个周期长度为4～5年的短周期和5个周期长度为6～8年的中周期构成，平均周期长度为5.8年。此外，煤炭产业景气还经历了三个大的变动期：1957—1961年的第一周期，对应着我国1958年的“大跃进”运动和随后的三年经济发展困难时期；1994—1999年的第八周期，对应着1997年亚洲金融危机引起的国内经济下行；2007—2015年的第十周期，对应着美国次贷危机、欧洲债务危机以及国内经济发展转型时期。1961年和1999年的两次波谷，时长38年，反映了煤炭产业景气波动的长周期。

4.2 周期长度特征

煤炭产业景气的周期长度表现出一定的规律性。从分布频次来讲，共出现3个长度4年的短周期、2个长度5年的短周期、1个长度6年的中周期、2个长度7年的中周期和2个长度8年的中周期，可见煤炭产业景气长度以4～5年的短周期和7～8年左右的中周期为主。从分布特点来看，新中国成立的前30年主要以中周期为主，改革开放后的20年主要是短周期，进入21世纪以来煤炭产业景气周期为中周期，且呈现不断拉长的特点。

4.3 波动幅度特征

中国煤炭产业景气波动呈现大起大落的特点。从各周期的波峰来看，第一周期的波峰（2.1）为高峰，第九周期的波峰（1.5）和第十周期波峰（1.6）为中峰，其余七个周期的波峰均为低峰，最低值为0.0，最高波峰与最低波峰之间的差值为2.1；从各周期的波谷来看，第一周期的波谷（-1）、第八周期的波谷（-1.6）和第十周期的波谷（-1.7）为中谷，其余七个周期的波谷均为浅谷，最高值为0.0，最高波谷与最低波谷之间的差值为1.7；从平均位势来看，最高值出现在第一周期（0.5034），最低值出现在第八周期（-0.6741），两者之间差值为1.1775；从各周期的扩张幅度来看，最大扩张幅度出现在第九周期（3.1），最小扩张幅度出现在第八周期（0.2），前者是后者的15.5倍；从各周期的收缩幅度来看，最大收缩幅度出现在第十周期（3.3），最小收缩幅度出现在第四周期（0.5），前者是后者的6.6倍。可见，煤炭产业各景气周期之间的波动差别较大。

中国煤炭产业景气周期大起大落具有一定的规律性。从各周期分布来看，第一周期的扩张幅度为中幅，收缩幅度为强幅；第九周期的扩张幅度为强幅，这使得各周期峰谷沿着震荡强度呈现规律性分布。波峰的分布出现高低间隔的特点，且以第五周期为中心呈现近似对称分布：第一周期（2.1）和第九周期（1.5）为最高，分别紧邻的第二周期和第八周期为最低（均为0），第三周期和第七周期（均为0.6）再度升高，第四周期和第六周期降低（均为0.1），第五周期为0.5。波谷以第一周期和第八周期、第十周期的波谷为最低，大体呈现两头低、中间高的分布特征；平均位势以第一周期和第九周期最高，第二周期和第八周期最低，呈现类似W型分布。

4.4 周期类型

煤炭产业景气周期呈现长扩张型周期特点。从历次周期性质来看，从第一周期到第十周期，共出现4次短扩张型周期和6次长扩张型周期。

从周期类型的分布来看，改革开放以前的四个周期呈现短扩张型周期和长扩张型周期交替分布的特点，改革开放以后出现连续三个长扩张型周期后，才出现短扩张型周期，此后第九周期为长扩张型周期，第十周期为短扩张型周期。

5 总结

本文构建了煤炭产业景气指标体系，建立了煤炭产业景气模型，测算结果显示：中国煤炭产业经济存在周期性规律。根据煤炭产业景气周期，可以总结出以下特征:（1）中国煤炭产业经济具有周期性波动的特点。煤炭产业景气共经历了1个长周期、4个中周期、5个短周期以及数个小波。（2）中国煤炭产业经济周期长度具有规律性特征。新中国成立的前30年主要以中周期为主，改革开放后的20年主要是短周期，进入21世纪以来煤炭产业景气周期为中周期，且呈现不断拉长的特点。（3）中国煤炭产业经济波动呈现大起大落的特点。长周期的起点与终点附近产业经济震荡幅度较大，各周期的波峰呈现以第五周期为中心的近似对称分布特点，波谷呈现两头低、中间高的特点，平均位势呈现两头高的类似W分布特点。（4）中国煤炭产业经济周期总体呈现长扩张型特点，且改革开放以来长扩张型周期明显增加。