中国能源消费结构与经济增长关系的实证

苏鋆珊

(厦门大学 王亚南经济研究院,福建 厦门 361005)

一、引言

(一)研究背景及意义

能源是一种极其重要的战略资源,是经济增长的“发动机”,它是国家经济发展的重要物质基础。目前,我国能源消费结构中,有煤炭、石油、天然气和水电、核电、风电等几种。改革开放以来,随着经济迅速发展,能源也不断为我们带来了财富,然而社会的不断发展使得我国的能源需求日益增长,能源储量却日益减少,制约了我国经济的进一步发展。伴随着我国经济的快速增长,能源需求与能源稀缺的矛盾也日益严峻,我国粗放式的经济增长方式造成的能源消费结构的不合理更加凸显了能源危机。

我国高度重视能源消费问题。在我国的能源结构中,煤炭消费始终占据着最重要的地位。在当今低碳经济发展的大趋势下,优化能源消费结构早已成为我国的研究焦点。因此,研究能源消费结构与经济增长之间的关系,对于当今社会有着非常重要的现实意义。

(二)国内外文献综述

国外学者Kraft J和Kraft A研究了美国GNP与能源消费之间的关系,得出美国GNP是能源消费的单向格兰杰原因的结论[1]。然而,Yu,Erol发现能源消费与经济增长之间不存在格兰杰因果关系[2][3]。Wankeun Oh和Kihoon Lee对韩国1970-1999年的能源消费与GDP之间的关系进行研究,发现能源消费与经济增长之间存在双向因果关系[4]。Narayan和Smyth对能源消费与实际GDP之间的关系进行研究,发现二者之间存在协整关系的同时,能源消费还是实际GDP的格兰杰原因[5]。

在国内,学者周建、韩智勇对我国能源消费与经济增长之间的关系进行剖析时发现两者之间存在着双向因果关系[6][7]。汪旭晖,刘勇亦有发现,确定我国能源消费是经济增长的单向格兰杰原因[8]。肖涛、张宗益发现中国八大经济区域的能源消耗与经济增长之间存在着不同的因果关系[9]。郭四代检验新能源消费和经济增长之间的格兰杰因果关系,发现了新能源消费能够促进国内经济的发展[10]。此外,罗会军等人[11]、刘莎等人[12]、董春诗和王宁夏[13],还有蔡华、陈庆杰[14],成圆[15],金殿臣与李媛[16]等等也都对此展开了研究。2018年1月13日,北京理工大学能源与环境政策研究中心发布了《新时代能源经济预测与展望》[17]报告,对“十九大”后新时期的能源经济发展路径进行了充分的展望。

综合以上国内外研究,我们发现,学者多是检验分析单一能源消费与经济增长两者之间的关系,而对多种能源构成的能源消费结构与经济增长关系的研究目前还比较少。因此,本文将国内生产总值与由煤炭、石油、天然气、水电、核电和风电消费总量构成的能源消费结构作为研究对象,建立计量经济模型,验证了能源消费结构与经济增长之间的关系,从而得出研究结论,提出政策建议。

二、指标选取与描述性分析

(一)数据来源及指标选取

我们知道,煤炭、石油、天然气、水电、核电和风电等构成了目前我国的能源消费结构。因此,为了分析我国能源消费结构与经济增长之间的关系,本文选取我国国内生产总值(GDP),煤炭消费总量(CO),石油消费总量(PT),天然气消费总量(NG)和水电、核电、风电消费总量(RE)作为指标,选取1980-2016年的相关数据作为样本,数据来源为《中国统计年鉴》和《中国能源统计年鉴》。国内生产总值(GDP)的单位为亿元,煤炭消费总量(CO),石油消费总量(PT),天然气消费总量(NG)和水电、核电、风电消费总量(RE)的单位为万吨标准煤。为消除价格因素带来的影响,将国内生产总值(GDP)的数据按1980年的不变价格换算成实际GDP;对实际国内生产总值(GDP)、煤炭消费总量(CO)、石油消费总量(PT)、天然气消费总量(NG)和水电、核电、风电消费总量(RE)进行自然对数变换,以消除较大波动、克服异方差,并分别用LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE表示。本文的数据分析和处理软件为Eviews8.0。

(二)数据描述

1980-2016年,我国能源消费主要包括煤炭、石油、天然气和水电、核电、风电,其中以煤炭消费为主。从图1中可以看到,在能源消费总量中,煤炭消费总量占67%,石油消费总量占20%,天然气和水电、核电、风电消费总量分别占2%和11%。这说明在我国能源消费结构中,煤炭、石油的消费量占有很大比重,传统化石能源在我国能源消费结构中占有重要地位。

图1 我国能源消费结构

四十年来,我国经济发展硕果累累,GDP和能源消费同步快速增长。从图2中可以看到,各类能源消费总量大体上都与国内生产总值呈现正向关系,其中趋势与经济走势最相近的能源消费量是煤炭和石油消费量。这表明在能源消费结构中,从对我国经济增长的影响力度来看,煤炭、石油消费量的影响比较大,相反地,其他种类的能源的影响显得相对较小。

图2 实际国内生产总值与各类能源消费总量变动趋势图

1.实际GDP与煤炭消费总量的关系

从图3中可以看出,1980-1996年期间,煤炭消费总量与实际GDP的变动趋势基本保持一致,而在1996-2002年期间,我国的经济增长缓慢,煤炭消费总量也大体保持不变。这可能是因为20世纪90年代初期我国经济发展过热,出现通货膨胀现象,同时政府采取紧缩的财政政策,减少基础设施建设,使煤炭的消费量大幅度减少。2002年以后,我国实际GDP飞速增长,而煤炭消费总量增率却明显变慢,这可能是因为国家环保意识不断增强,走可持续发展道路。

图3 实际GDP与煤炭消费总量变动趋势图

2.实际GDP与石油消费总量的关系

从图4中可看出,1980-1993年,石油消费总量与实际GDP的趋势保持大致相同。1993-2003年,实际GDP缓慢上升,而石油消费总量继续保持平稳。2003年以后,我国实际GDP飞速增长,而石油消费总量增长率却明显变慢,石油消费总量维持在比较稳定的水平上。

图4 实际GDP与石油消费总量变动趋势图

3.实际GDP与天然气消费总量的关系

从图5中可看出,1980-1993年,天然气消费总量与实际GDP的趋势保持大致相同。1993年以后,特别是2003年我国进一步改革开放以后,实际GDP有了明显的提升,而天然气消费总量大体上保持平稳,近年来甚至还有所下降。

4.实际GDP与水电、核电、风电消费总量的关系

1980-2016年我国实际GDP、水电、核电、风电消费总量变动趋势如图6所示。从图6中可看出,1980-1993年,水电、核电、风电消费总量与实际GDP的趋势保持大致相同。1993年以后,特别是2003年我国进一步改革开放以后,实际GDP有了明显的提升,而水电、核电、风电消费总量大体上保持平稳,近年来上升速度稍有提升。这表明我国走可持续发展道路,大力开发清洁能源,且取得了一定的成效。

通过以上分析可以看到,改革开放以来,我国经济增长取得了很大的进步,国内生产总值快速增长,我国各类能源消费量也呈现同步增长。然而,我国经济增长与上述四种类型能源消费之间存在的关系,需要通过进一步模型的建立、分析和验证来确定。

图5 实际GDP与天然气消费总量变动趋势图

图6 实际GDP与水电、核电、风电消费总量变动趋势图

三、实证研究

(一)实证分析方法

基于上述分析,假定煤炭消费量、石油消费量、天然气消费量,水电、核电、风电消费量与我国实际国内生产总值存在着一定的关系,设定模型如下:

其中,GDP代表国内生产总值,CO代表煤炭消费总量,PT代表石油消费总量,NG代表天然气消费总量,RE代表水电、核电、风电消费总量。为消除数据间较大的波动和克服异方差,对各变量进行自然对数变换,分别用LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE表示。c0代表方程的常数项;c1,c2,c3,c4分别是四个解释变量的系数;ε代表方程的残差。

综此,上述各个变量的描述性统计结果如表1所示。

表1 变量的描述性统计

为了避免虚假回归产生,本文首先使用ADF单位根检验法对样本数据进行单位根检测,当变量存在单位根时,对其进行一次差分或者n次差分,直至该样本数据不存在单位根,此时称样本数据为平稳数据;紧接着,我们可对变量进行协整检验,验证一下这些变量之间是否存在长期的均衡关系。若存在长期均衡关系,则使用格兰杰因果关系检验,确认各变量之间的因果关系。最后,分析总结实证检验结果。

(二)实证分析过程

1.单位根检验

为了避免虚假回归,本文用Eviews 8.0软件 对 LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG 和LNRE进行ADF单位根检验,确保协整检验之前序列都是平稳的,根据SIC准则选择滞后阶数,具体结果如表2所示。

表2 各变量ADF检验结果

从表2单位根检验得出结论:在5%和10%的显著性水平下,LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE的原序列都是不平稳的;而一阶差分后,在5%的显著性水平下,LNGDP、LNCO、LNPT、LNNG和LNRE都是平稳的。因此,五个变量都属于一阶单整序列,满足协整检验的前提。

2.协整检验

由单位根检验结果可知五个变量都属于一阶单整序列。紧接着我们可以进行协整分析,检验这些变量之间是否存在长期稳定关系。

本文采用适用于多变量的Johansen协整检验法。基于AIC的准则,我们用VAR模型确定最优滞后阶数为2。用VAR(2)模型对数据进行Johansen协整检验,结果如表3及表4所示。

表3中迹统计量的检验结果显示,在5%的显著性水平下,五个变量之间至少存在2个协整关系;表3、表4最大特征根统计量的检验结果显示,在5%的显著性水平下,五个变量之间至少存在1个协整关系。协整回归方程为:

表3 迹统计量的Johansen检验结果

表4 最大特征根统计量的Johansen检验结果

由于石油和天然气消费量的系数为负,与实际不符,可能是因为我国天然气和水电、核电、风电消费量在整体能源消费结构中占比较低,且对煤炭、石油消费能起到一定的替代作用。因此,我们采用逐步回归法来对方程进行调整,调整以后的协整回归方程为:

上述协整方程(2)显示,煤炭消费量每增长1个百分点,会使GDP增加大约0.783 505个百分点,二者之间为正相关关系;石油消费量每增长1个百分点,会使GDP增加约0.391 839个百分点,二者之间也为正相关。

3.格兰杰因果检验

通过以上分析可知五个变量存在长期协整关系,但并不能够表明变量间的因果关系。因此本文将使用格兰杰因果检验确认五个变量之间是否存在因果关系,并分析影响方向,检验结果如表5所示。

表5 格兰杰因果关系检验结果

根据表5的检验结果,我们可以得出:

在国内生产总值与各类型能源消费量关系的检验中,在10%的显著性水平下,煤炭消费量的自然对数(LNCO)和石油消费量的自然对数(LNPT)均与国内生产总值的自然对数(LNGDP)存在双向因果关系,而国内生产总值的自然对数(LNGDP)分别为天然气消费量的自然对数(LNNG)和水电、核电、风电消费量的自然对数(LNRE)的单向格兰杰原因。在10%的显著性水平下,我们在对不同种类能源消费量之间关系的检验中,发现石油消费量的自然对数(LNPT)和水电、核电、风电消费量的自然对数(LNRE)一样,它们均为煤炭消费量的自然对数(LNCO)的单向格兰杰原因。

这说明当前煤炭和石油作为我国主要的能源消费种类,能够促进我国国内生产总值增长。这一结果可以为经济增长理论提供依据。经济增长理论发现能源在一国的工业化过程中具有不可替代性,它与资本、劳动等生产要素一样,也是一国经济增长中必不可少的重要制约要素,而经济增长的波动也在影响着能源消费结构。高能耗、高产出带来的GDP增长,使国家环保意识不断增强,节能减排、产业结构优化日渐受到国家的重视和提倡。因此,随着我国GDP的增长,天然气和水电、核电、风电的消费量也逐渐增长。这在某种程度上与我国的经济现状相符。

(三)实证结论分析

本文对我国能源消费结构与经济增长之间的关系进行研究,选取了1980-2016年相关数据作为样本,就下列五个指标,即国内生产总值(GDP)与煤炭消费总量(CO),石油消费总量(PT),天然气消费总量(NG)和水电、核电、风电消费总量(RE)进行单位根检验、协整检验、格兰杰因果检验等检验,获得以下结论:

首先,在5%的显著性水平下,国内生产总值的自然对数(LNGDP)、煤炭消费总量的自然对数(LNCO)、石油消费总量的自然对数(LNPT)、天然气消费总量的自然对数(LNNG)、水电、核电和风电消费总量的自然对数(LNRE),这五个变量均为一阶单整序列。

其次,协整检验结果发现:变量之间存在长期的均衡关系。从上述格兰杰因果关系检验中,我们可以看到:煤炭消费量和石油消费量与国内生产总值之间互为格兰杰因果关系;国内生产总值是天然气消费量的单向格兰杰原因,同样地,它也是水电、核电、风电消费量的单向格兰杰原因;石油消费量和水电、核电、风电消费量均为煤炭消费量的单向格兰杰原因。

最后,根据协整回归方程可以发现,煤炭消费量、石油消费量与国内生产总值显著正相关。梳理格杰因果检验的结果,我们可以发现:煤炭消费和石油消费增长对GDP增长起正向作用。且在协整检验得出的协整关系式中,与石油消费量相比较,煤炭消费量的系数绝对值较大。这说明煤炭消费增长对GDP增长的作用大于石油消费增长对GDP增长的作用。

四、研究结论及政策建议

由上述分析可以发现,在我国能源结构中,不同类型的能源消费与经济增长之间的协整关系及因果关系也不尽相同。综此,我们可以看到,在我国现阶段的能源结构中,煤炭这种传统能源还是对我国经济增长做出了最大贡献,而石油消费总量对我国经济增长的贡献仅次之。

在我国能源结构中,煤炭所占比重为67%,石油所占比重为20%,水电、核电、风能所占比重为11%,天然气所占比重仅为2%。这说明我国的能源消费结构主要以煤炭、石油消费为主,反映了我国能源消费结构存在不合理之处,经济发展的高耗能问题依旧突出。因此,优化能源消费结构在我国有着强烈的现实意义。优化能源消费结构,主要从以下两方面做起:一方面,要改善不合理的能源消费结构,努力将我国目前粗放型的经济增长方式转变为集约型经济增长方式;另一方面,要通过政策的不断引导和支持,促进能源消费结构的多元化,鼓励新能源、可再生能源的开发和利用。

从协整检验中可以得到,煤炭、石油这两种能源消费总量对国内生产总值存在着长期均衡的关系,这就提示我们,在今后一段时间里,与以往一样,煤炭、石油等传统能源的消费对于我国经济增长仍将发挥着至关重要的影响。所以,我国经济发展的当务之急,是要坚持走节能降耗、减污之路。鼓励研究开发节能降耗技术,加大对能源技术创新的投入,不断提高煤炭、石油等传统化石能源的利用率,实现对传统化石能源的高效利用。重视全面协调可持续发展,寻求经济、社会、生态效益的统一。

虽然水电、核电、风能等新能源占能源消费总量比例较小,且对经济发展没有体现出贡献,但它们与我国经济增长也存在长期协整关系,且水电、核电、风能消费量是煤炭消费量的单向格兰杰原因。这说明发展和开发水电、核电、风能等新能源、可再生能源是我国今后能源消费的新趋势,也是替代传统化石能源消费,解决我国高耗能经济增长的重要手段。因此,要加大对替代能源的技术研发,不断开发新能源、可再生能源,进一步发挥它们对经济发展的作用。

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