能源消费与经济增长关系研究——以安徽省为例

武 迪，濮明月

（安徽新华学院财会与金融学院，安徽合肥 230088）

一、研究背景

能源消费与经济增长之间的关系一直是经济学领域的研究热点之一。随着全球经济的快速发展和能源需求的不断增长，能源消费对经济增长的影响已经成为一个重要的问题。同时，能源消费也对环境产生了严重的影响，如空气污染、温室气体排放等，因此探究能源消费与经济增长的关系对于实现可持续发展具有重要意义。安徽省作为中国东部地区的一个重要经济区域，经济发展迅速，能源消费量不断增加，但同时也面临着能源供给压力和环境污染问题。因此，深入研究安徽省能源消费与经济增长的关系具有重要的现实意义，可以为政府制定能源政策和经济发展战略提供科学依据。

关于能源消费与经济增长的研究，早期主要关注能源消费对经济增长的影响。索洛（Robert Solow）1956 年提出了著名的索洛增长模型，认为能源消费是经济增长的重要驱动因素。之后，学者们通过引入其他变量，如资本和劳动力等，进一步探讨了能源消费对经济增长的影响机制。而有研究也发现，能源消费与经济增长之间存在着显著的非线性关系[1]。这一研究结果对后续的研究产生了重要影响。随着中国经济的快速发展，学者们开始关注中国能源消费与经济增长之间的关系，研究主要集中在描述中国能源消费与经济增长的现状和趋势，并通过计量分析探讨其关系。例如，钟海等[2]发现中国能源消费对经济增长具有非线性影响。

然而伴随经济增长而来的还有能源消耗及环境污染等问题。因此，一味追求经济增长，忽视其负面影响已不能适应当下经济发展的需求。在此背景下，武红等[3]研究发现技术进步、产业结构等是驱动国家经济增长和能源消耗实现脱钩关系的一个主要因素。目前，国内外有很多关于能源消费和经济增长关系方面有价值的研究。例如，利用美国1947—1974年间所有的样本数据，J.Kraft 等[4]和Akarca 等[5]分别研究了这段经济周期内美国与其他国家的GNP 之间的因果关系以及美国能源消费与GNP 之间的因果关系。汪潇等[6]运用VAR 向量自回归模型研究证明能源消费与经济增长存在长期协整关系，能源消费是经济增长的格兰杰原因。E.S.H.Yu 等[7]采用常规的Granger 因果检验证实了菲律宾能源消费和GNP 之间的因果关系。Hwang 等[8]在统计并观察了中国台湾地区能源消费和经济增长历年的数据后，得出台湾地区能源消费与经济增长之间存在双向因果关系的结论。Masih 等[9]和Ugur 等[10]则重点研究了欧洲和亚洲众多国家能源消费和GDP 之间的长期均衡关系和因果关系。

总体而言，国内外学者对能源消费与经济增长关系的研究已经取得了一定的进展，但仍然存在一些争议和不足之处，如研究方法的选择、数据的可靠性等。因此，本文旨在通过对安徽省的实证分析，探究能源消费与经济增长之间的关系，并分析其影响因素和机制。

二、研究假设与理论模型设定

在能源消费与经济增长关系的研究中，理论分析是建立研究假设和模型设定的基础。本文将从IPAT 方程和脱钩指数模型以及C-D 生产函数三个方面进行理论分析。

首先，IPAT 方程是衡量能源消费与经济增长关系的重要工具。根据IPAT 方程，能源消费与经济增长呈正相关关系，即随着人口规模的增大和经济发展水平的提高，能源消费也相应增加。因此，提出以下研究假设：

H1：在安徽省的经济增长过程中，能源消费与经济增长呈正相关关系。

其次，脱钩指数模型是衡量经济增长与能源消费脱钩程度的指标。脱钩指数模型将经济增长速度（G）与能源消费增长速度（E）进行比较，通过计算两者的比值来评估经济增长与能源消费的关系。如果比值小于1，则表示经济增长与能源消费实现了脱钩，即经济增长不再依赖于能源消费的增加。因此，提出以下研究假设：

H2：在安徽省的经济增长过程中，存在一定程度的经济增长与能源消费的脱钩现象。

最后，C-D 生产函数是描述能源消费与经济增长关系的重要工具。C-D 生产函数将经济增长（Y）视为劳动力（L）、资本（K）和能源消费（E）的函数关系。通过分析C-D 生产函数的参数估计值，可以得出能源消费对经济增长的弹性系数，即能源消费对经济增长的贡献程度。因此，提出以下研究假设：

H3：在安徽省的经济增长过程中，能源消费对经济增长具有一定的正向影响。

三、基于安徽省行业统计数据的实证分析

本文在以往学者研究理论的基础上进行了一些数据上的更新和方法上的改进：（1）采用永续盘存法通过往年数据推导了安徽省1978—2021 年的固定资本存量数据, 以代替传统的基本流量数据，保证了数据的稳定性。（2）本文实证部分的Granger因果检验是建立在误差修正模型基础上的Wald检验，以此减少误差，并对影响因素间的相关关系具体研判。

（一）数据来源及变量说明

为了确保研究结果的准确性和可靠性，本文收集了《安徽省统计年鉴》中1978—2021 年的行业统计数据，时间跨度44 年，根据数据的可获取性和数据质量进行筛选，以充分反映能源消费与经济增长之间的关系。

本文选择了安徽省的总能源消费量、GDP 和其他相关变量作为关键变量。其中，总能源消费量反映了安徽省在特定时期内所消耗的各种能源，包括煤炭、石油、天然气等；GDP 是衡量经济增长的指标，它反映了一个地区在特定时期内的经济总量；其他相关变量包括人口数量、工业结构等，它们在能源消费与经济增长之间可能存在潜在的关联。

本文通过计算和分析这些变量的均值、标准差、最小值、最大值以及相关系数等统计指标来描述各变量的分布情况、变异程度以及变量之间的关系。

（二）实证分析结果

1.IPAT 方程

埃里奇（Ehrlich）等[11]在20 世纪70 年代初基于对当时资源环境面临社会发展冲击的思考，提出了IPAT 方程，用以评价环境压力，阐释环境、人口、经济和技术四者之间的关系，表达式为：

式中：I 表示环境指标，可特指能源消费、资源消费等；A 为富裕指数，采用历年人均GDP 表示，即A=GDP/P；T 为技术，表示单位GDP 形成的环境指标，即T=I/GDP。P 为一定范围内的总人口，用人口数量表示。在处理能源消费问题时，可将该公式转换为[12-15]：

该等式中的3 个可变量I、GDP、P 中，财富指数的变化趋势和总人口的增长趋势是不可避免的，那么剩下的要素里就只有环境的负荷度（能源消费）相对可控。因而，争取降低环境的负荷度，才是可持续发展的科学之道[16]。

2.脱钩指数模型

对公式（2）进行变换，其中T=I/GDP，因此上式也可写成：

若基准年（此处为1978 年）的能源消费为I0=GDP0×T0，则第n 年后的能源消费为In=GDPn×Tn，令g 为GDP 的年增长率，t 为单位GDP 能源消费量的年降低率，即：

联立方程组后可求得：

由于I 的范围是（1，+∞），则关系结构如表1：

表1 IPAT 脱钩模型关系结构

表2 为安徽省1978—2021 年GDP、能源消费等数据。2021 年安徽省的生产总值为41 959.2 亿元，较2020 年的31 061.51 亿元增加了12.87%，能源消费在上升，但是其增速却有小幅度的下降。2021年万吨标煤的增幅为11 342.63 万t，单位GDP 能耗下降了0.03%。

表2 安徽省1978—2021 年（部分）生产和能耗数据小计

在此基础上，计算出g，t，tk，t-tk的值，结果如表3 所示。由表3 可知，安徽省实际的单位GDP 能耗的年降低率均大于临界值，即t>tk，表明安徽省能耗状况正逐年好转。

表3 g、t 相关数据值（部分）

基于上述结论，通过陆钟武等[17]推导出的关于能源消费和经济增长间的脱钩指数模型，对比1978—2021 年间安徽省能源消费与经济增长之间的脱钩情况，公式表达为：

式中：Dn为第n 年的脱钩指数；g 为GDP 的年增长率；t 为单位GDP 能源消费量的年降低率。

脱钩指数主要用于表达资源消费与经济增长间的脱钩关系，而脱钩关系划分的主要依据是Dn值，详见表4。

表4 关于脱钩指数的分类标准

因此，通过表2 中的数据，最终得出安徽省能源消费脱钩数据，详见表5。

表5 安徽省1978—2021 年（部分）能源消费脱钩数据

由表5 可见，在1979—2021 年间，安徽省能源消费与GDP 的脱钩情况如下：

（1）1979—2021 年间，绝大多数年份中Dn值处于-1 到0 之间，表明在这些年份并未脱钩。具体来说，2013 年至今，随着安徽省经济的有序增长，同时伴随着单位能源消费降低20%这一约束性指标的实行，各项节能政策大幅降低了t 值，保障了Dn值基本处于上升阶段。而其余年份，Dn基本处于-1 到0 间的小幅波动状态，但g 较大，意味着这些年份里，安徽省经济增长迅速，在此期间有旧城改造等项目的实施，但也意味着对能源的消费很大，Dn值下降迅速，基本处于未脱钩状态。

（2）仅在1990 年、1991 年、2020 年，Dn值均处于0~1 之间，实现了能源消费与GDP 的相对脱钩，意味着仅这几年，安徽省能源利用率相对有效。

3.C-D 生产函数

C-D 生产函数是一种常用的经济增长模型，被广泛应用于研究能源消费与经济增长之间的关系。该模型是基于科布-道格拉斯生产函数的改进，将能源消耗纳入考虑，从而更准确地描述了能源消费对经济增长的影响。通过引入能源消耗量，C-D 生产函数可以更好地解释能源消费与经济增长的关系。当能源消耗量增加时，产出也会相应增加。

安徽省经济增长与能源消费的脱钩关系受多种因素影响。大量研究表明，社会劳动人口、环境资源、科技发展水平、固定资本存量等都是影响地区经济增长的重要因素[18，19]。一般来说，GDP 是衡量一个地区经济发展变化的重要指标，相关因素包括劳动投入（L）、资本投入（K）、能源消费（E）以及其他内外部环境要素。而国内学者将能源消费作为解释变量改进了C-D 函数，得出了新的理论模型：

式中：Yt、Kt、Lt、Et分别为经济增长总量、资本、劳动力和综合能耗指标；A0、α、β、γ 为模型参数。同时由于C-D 函数为非线性的，公式两边取对数后得出：

将上式两边对时间t 求一阶导，其中A0为常数，代表了一定的技术进步因素，其一阶导为0，最终得到公式：

式中：系数α、β、γ 分别代表了资金投入、劳动投入以及能源消费对经济增长的弹性，即代表资金投入、劳动投入及能源消费每增加1 个百分点，经济分别增长α%、β%、γ%。

公式（10）中的相关指标均来自历年《安徽省统计年鉴》。其中，Y（t）采用1978—2021 年安徽省历年GDP 相关数据，为了消除价格因素影响，本文直接折合为1978 年的不变价格。L（t）采用历年的社会劳动就业人数。K（t）采用固定资本存量代替资本流量，本文采用张军等[20]的永续盘存法测算固定资本存量，公式为Kt=（1-δ）Kt-1+It，其中Kt是t 期期末的固定资本存量，取安徽省1978 年的固定资本形成总额除以10%作为安徽省的初始资本存量，其中折旧率取9.6%。E（t）采用历年能源消费总量，其中《安徽统计年鉴》中1991—2021年的能源消费总量可以直接得到，而1978—1990 年的能源消费需要用历年能源生产总量代替，统一折合成万吨标准煤，各统计数据如表6 所示。

表6 安徽省1978—2021 年统计年鉴相关数据统计

通过ADF 检验法测算变量Y、K、L、E 的平稳性，对变量进行对数变换lnY、lnK、lnL、lnE 和一阶差分运算D（lnY）、D（lnK）、D（lnL）、D（lnE），进行单位根检验，滞后阶数k 由SIC 准则确定后取9，结果如表7 所示。

表7 单位根检验

为了防止上述变量间的伪回归现象，同时本文测度的是多变量间的协整关系，因而采用Johansen基于VAR 模型的协整系统的检验方法。首先构建四个序列lnY、lnK、lnL、lnE 的VAR 模型。文章通过Eviews10 软件操作确定了模型的最优滞后期2，检验结果如下表8 所示。

表8 VAR 模型滞后阶数选取

而经由Eviews10 软件测算后的协整关系检验结果则如表9 所示。

表9 协整关系检验结果

由表9 可以看出，通过协整关系检验，在5%显著性水平上，均支持存在两个协整方程的假设，即lnY、lnK、lnL、lnE 间存在长期均衡关系。因此基于上述数据的Jonhansen 协整方程（实验结果中包含2个协整关系）为：

同时，VECM（向量误差修正模型）实验结果如下：

从检验结果可知，上述四项数据在其对数形式下为非平稳序列，而序列lnY、lnK、lnL、lnE 一阶差分下的ADF 检验值分别小于1%、1%、5%、1%下的临界值，拒绝原假设，不存在单位根，即D（lnY）-I（1）、D（lnK）-I（1）、D（lnL）-I（1）、D（lnY）-I（1），因而该四个变量皆为一阶单整。

以上Jonhansen 协整方程和VECM 模型实验结果代表了每个内生变量对其他内生变量以及其自身的二阶滞后项的回归，其中包含了短期以及长期的影响；通过协整方程（11）可以看出能源消费变动与经济增长的变动是同向的，说明安徽省经济增长中能源消费对其贡献率仍比较显著，这与前面安徽省经济增长与能源消费的脱钩情况也相吻合。在误差修正模型建立的基础上，进一步通过Granger 因果检验判断是否能用固定资本存量、从业人数以及能源消费等历史信息来解释安徽省未来的经济增长，结果如表10。

表10 检验结果

结果表明：D（lnL）是D（lnY）的Granger 原因，反之则并不成立；D（lnK）与D（lnY）间可以相互解释；D（lnY）是D（lnE）的Granger 原因，反之也不成立。意即短期的Granger 因果关系中，劳动就业人员是安徽省经济增长的单向Granger 因果关系，作为劳动人口大省，安徽省近几年通过完善人才引进政策，依托省内高水平大学，为安徽省经济发展吸引了各层次的劳动就业人员；固定资本存量与安徽省经济增长间存在双向的Granger 因果关系，伴随着长三角经济带、皖江城市带等一系列战略方针的提出，安徽省借助政策以及地理上的优势，不断优化产业，更新产业结构，促进经济持续绿色增长；能源消费作为安徽省经济增长的单向Granger 因果关系，说明能源消费仍然是安徽省经济增长的一个影响因素，但伴随着资源节约型和环境友好型社会的提出，安徽省各资源型城市正逐步优化产业结构，努力转变经济增长方式。

四、结论与建议

（一）结论

能源消费问题是影响安徽省传统资源型城市转型的重要问题。基于1978—2021 年安徽省能源行业相关统计数据，通过基于IPAT 方程的脱钩指数模型验证了能源消费与安徽省经济增长间的脱钩关系，结果说明二者基本上处于未脱钩状态，同时通过C-D 生产函数更为细化地研究了影响二者间脱钩关系的相关因素，证明固定资本存量、劳动就业人数以及能源消费仍是安徽省经济增长的主要因素，本次研究为证实安徽省能源消费与经济增长间仍存在未脱勾关系提供了科学依据。

安徽省经济增长与能源消费间仍处于未脱钩状态，说明安徽省经济增长仍与能源消费有关联。而由Granger 因果关系可知，安徽省经济增长与能源消费间存在单向因果关系，说明随着能源消费的上涨，安徽省经济有一定的增长；但是能源消费不是经济增长的单向Granger 因果关系，说明安徽省不再是依赖消费能源来实现经济增长。

（二）建议

在宏观层面上，安徽省仍需在现有的基础上寻求经济增长的新出路。充分发挥长江经济带、长江三角洲城市群、中部崛起等国家宏观层面战略政策优势，以促进省内皖江城市带、芜湖江北产业集中区、池州江南产业集中区、合肥都市圈、淮河生态经济带等发展为导向，改变过去传统的高能耗、粗放式的增长模式，发展结构优化、技术先进、清洁安全、附加值高、吸纳就业能力强的现代产业体系。

在中观层面上，整合省内外资源，优化能源结构。在发展绿色可持续经济的大背景下，安徽省可依托省内各大高校资源，努力发展新能源产业、高新产业，完善相关的产业链，并建立起政府、企业、金融机构等部门的网络化管理，从金融、政策、法律等层面给予全面的支持，以此逐步推进产业结构调整，优化能源结构，实现节能减耗式的发展。

在微观层面上，发展绿色经济，形成合理的能源消费结构。认识到安徽省煤炭等能源消费与经济增长间仍存在为脱钩关系的同时，更要重视新能源、新材料等的研究。要防微杜渐，形成全民节能减排的意识，提倡节约、科学的生活方式。