工业用电与经济增长环境库兹涅茨曲线实证研究——基于中部地区省域面板数据

张本照,　叶　璐

(合肥工业大学 经济学院，合肥　230601)



工业用电与经济增长环境库兹涅茨曲线实证研究——基于中部地区省域面板数据

张本照,叶璐

(合肥工业大学 经济学院，合肥230601)

摘要：基于环境库兹涅茨曲线理论，选取工业用电的绝对指标和相对指标，以2000-2013年工业用电数据为基础，对中部六省的工业用电与经济增长之间的关系进行实证研究。研究结果表明：工业用电的两类指标(绝对指标和相对指标)与经济增长之间都呈现倒“U”型形态，符合环境库兹涅茨曲线，其中工业用电强度已到达曲线拐点，而工业用电量还未到达。在此基础上，文章对中国中部地区各省达到工业用电量拐点的时间进行预测分析，刻画出具体的时间路径，并对如何加快拐点的到来提出了相应的政策建议。

关键词：环境库茨涅茨曲线；工业用电；经济增长

当今社会，经济的发展离不开能源的支持。作为一种最基本的能源形式，电力被广泛运用于国民经济各个领域。电力发展支持了经济发展，经济发展同时也带动了电力发展，两者相辅相成。电力一旦出现短缺，就会严重影响国民经济各产业的运行，进而影响到国民经济的增长。工业企业是我国电力消费大户，尤其是钢铁、有色金属、煤炭、电力、石油、化工、建材、纺织、造纸这九大重点耗能行业。工业电力效率的提升对我国经济的健康有序发展起着重要的作用。因此，研究我国能源和资源短缺条件下的工业用电在未来长期经济发展中的作用, 将对我国制订科学的电力发展规划与产业政策决策、推进节能减排工作、建设资源节约型社会和环境友好型社会,具有重要意义。

中部地区包括河南、湖北、湖南、安徽、江西、山西六个省份，是中国重要的能源原材料基地、装备制造业基地和综合交通运输枢纽，占据经济社会发展格局中的重要地位。研究中部地区工业用电与经济增长的关系，对整个中国经济的健康发展具有重要的理论和实践价值。本文结合工业用电相关数据，对中部六省2000-2013年工业用电与经济增长之间的关系进行实证研究，以期为未来在能源资源短缺条件下，优化产业结构、推动节能减排和充分发挥电力资源的社会经济作用提供决策参考。

一、文献回顾

国外学者自20世纪70年代末就开始对电力消费与经济增长之间关系进行了大量的实证研究，但各自运用的理论模型和方法不同：其中Asafu-Adjaye(2000)[1]用误差矫正技术模型对菲律宾、泰国的电能与经济的关系进行了研究，得出泰国的收入、物价和电能消费影响是正相关的，而在菲律宾则存在反向因果关系。Alice和Pun-Lee(2004)[2]使用ECM模型对我国大陆地区电力与经济的关系进行了研究。Galip和Erdal(2005)[3]利用单位根检验分析了电力消费与经济增长之间的关系。Mustafa和Yasemin(2013)[4]使用改进的结构化模型分解研究了1960-2008年土耳其地区包括石油、电力、煤炭和可再生能源等在内的能源消费与经济增长之间的关系，得出了土耳其的能源消费随着经济结构的变化而变化的研究结果。Attiya et al.(2013)[5]利用巴基斯坦1971-2008年的相关数据，用Granger因果检验模型研究了人均电力消费与人均实际GDP之间的关系。

目前，国内学术界有关电力消费与经济增长之间关系的研究主要集中于以下二个方面:一是从产业角度分析，何永秀等(2006)[6]依据Granger因果关系模型和误差修正模型原理，分析了十个主要工业部门的用电量与GDP增长之间的关系, 结果显示，主要工业部门与GDP增长变动方向相一致。潘凯(2012)[7]利用计量经济学中的时间序列模型的分析方法，以中国电力消费为研究对象，分别对不同产业的电力消费与经济增加之间的关系进行了研究，结果表明经济增长和电力消费之间的长期均衡关系是存在的, 第二、三产业增加值和用电量之间存在协整关系, 并最终得出中国电力消费总体存在周期性的结论。另一方面研究则侧重于宏观层面，赵四化(2006)[8]分别构建了单因素模型和多因素模型，结合Granger因果检验模型和综合误差矫正模型原理，对中国总体电力消耗和经济增长的关系进行了实证研究。洪飞(2012)[9]为分析国内电力需求总量的时间路径，构建出具有结构变化性的单位根检验，并运用变协整理论对国内电力需求与经济增长的长期关系进行了论证分析，研究结果证明中国电力需求总量是带有两次结构突变的趋势平稳过程。

以上文献大多使用的研究方法为Granger因果检验模型和误差矫正模型，实证结果多为证明用电与经济增长之间存在因果关系，至于具体关系情况并未进行深入研究。鉴于此，本文选取环境库茨涅兹曲线来研究工业用电与经济增长之间的关系，试图检验我国工业用电与经济增长之间的环境库兹涅茨曲线的存在性，确定中部地区达到工业用电拐点的时间，以期为我国节省工业用电量和减少碳排放提供必要的科学依据。

二、实证模型设定与数据说明

1.中部地区环境库兹涅茨曲线设定

通过研究国内外相关文献，发现一般存在三种类型的环境库茨涅茨曲线(EKC)的模型设定: 二次函数形式、三次函数形式以及对数与二次函数、三次函数混合的形式。由于本文选取数据的性质，采用面板数据模型，为了防止异方差的影响，本文选取环境库兹涅茨曲线设定的对数形式，设定的模型如下：

(1)

其中，i=1,2,3……6， t=1,2,3……12，lnCit表示第i个省份第t年的工业用电量(绝对指标)或者工业用电强度(相对指标)的对数值，lnyit表示第i个省份第t年的人均GDP的对数值，αi为面板数据模型的截距项，β1和β2表示解释变量的估计系数，μit为模型的随机扰动项。

在模型(1)中，曲线会根据解释变量的估计系数不同呈现出不同的形态：当β1=β2=0时，工业用电指标与经济增长之间关系呈现为一条水平直线；当β1<0且β2>0时，工业用电指标随着经济增长而单调递增；当β1>0且β2=0 时，工业用电指标随着经济增长而单调递减；当β1<0且β2>0时，工业用电指标与经济增长之间呈现“U”型形态；当β1>0且β2<0时，工业用电指标与经济增长之间呈现倒“U”型形态，此时存在环境库兹涅茨曲线。

2.数据说明

本文所用数据是根据中部六省(安徽、河南、江西、山西、湖南、湖北)的2001-2014年统计年鉴整理计算所得。被解释变量为工业用电量与工业用电强度指标，其中工业用电强度根据各省工业用电量除以工业增加值所得；解释变量为人均GDP。

三、中部地区工业用电量变化趋势

随着我国工业化、城镇化、现代化和建设小康社会进程的加快，何时工业用电量变化的拐点能够到来以及拐点到底是多少至关重要。根据各省市统计年鉴数据，中部地区2000-2013年工业用电量和人均GDP都处于上升趋势，随着时间的变化而不断增加，但每年增长的速度并不快，基本处于稳步增长的形态。2011年中部地区工业用电总量为7 081.02亿千瓦时，比2000年的1 961.86亿千瓦时增长了2.61倍，足以可见工业用电量之巨大，这可能与我国粗放型经济增长模式相关，即在经济发展的同时，资源的消耗尤其是电力资源的消耗在不断增加。此外,工业用电强度呈现波动下降趋势，与上述两个指标的变化趋势正好相反，这代表着我国中部地区的电力利用效率在逐渐提高，每一千瓦时的电力所创造出来的工业产值在不断增加，这可能与我国建设节能减碳社会的努力有关。

结合三个指标所反映出来的趋势初步判断，2000-2013年这14年时间里，中部地区工业用电量随着经济的不断增加而逐步增加，与此相反，工业用电强度则随着经济增长而不断减少。

四、实证分析

为了保证回归结果的真实性和可靠性，避免出现伪回归，在进行面板数据回归之前必须先对数据进行检验处理。为了确保所选面板数据的平稳性和协整关系，必须在处理数据时先对数据进行平稳性检验和协整检验。本文使用Eviews 7.2进行检验。

1.平稳性检验

检验数据的平稳性有很多方法，本文综合采用适用于相同根情形的LLC检验方法和适用于不同根情形的IPS检验方法对lnCit、lnyit和(lnyit)2进行综合检验。单位根结果见表1至表4，其中lnCit分为工业用电量(绝对指标)和工业用电强度(相对指标)两类进行检验。

表1　中部地区lnCit原值和一阶差分值单位根检验(工业用电量)

注：括号内为相应统计量的p值，下同。

表2　中部地区lnCit原值和一阶差分值单位根检验(工业用电强度)

表3　中部地区lnyit原值和一阶差分值单位根检验

表4　中部地区(lnyit)2原值和一阶差分值单位根检验

由以上数据可知，我国中部地区六个省份，对数据原值进行检验时，检验结果表明除了代表工业用电量时的lnCit外都存在单位根；在继续对其一阶差分值进行检验时，LLC检验和IPS检验这两种方法都表明，拒绝“存在单位根”的原假设，因此判断出lnCit、lnyit和(lnyit)2是一阶单整的，可以进行回归。

2.协整检验

基于回归残差的E-G协整检验的检验结果见表5：

表5　中部地区面板协整检验结果

由表5可以看出，无论是工业用电量还是工业用电强度，p值都小于 0.05(显著水平为5%)，lnCit、lnyit和(lnyit)2存在显著的协整关系，该面板数据可以进行回归。

3.长期均衡方程估计

通过上述检验可知，采用的面板数据不存在单位根且通过了协整检验，那么表明该面板数据具有平稳性，可以进行回归，中部六省的工业用电和经济增长之间存在长期稳定的关系。因此，本文通过Hausman检验来得出模型，并对模型进行修正和检验，结果如下页表6所示。由该表可知，工业用电量回归方程中，β1>0，β2<0，且在1%的水平上通过显著性检验，根据环境库兹涅茨曲线的判断准则可以得出结论，我国中部地区存在工业用电绝对指标(工业用电量)的环境库兹涅茨曲线，工业用电量会随着经济增长而出现一个先增加后减少的过程，此时的工业用电量拐点为人均GDP达到83 561.10元。当人均GDP小于83 561.10元时，随着经济增长，工业用电量会上升；而当人均GDP大于83 561.10元时，工业用电量随着经济增长而下降。

由于中部地区六个省份都未达到出现工业用电量拐点时的人均GDP水平。因此，目前中部六省都处于随着经济增长而工业用电量不断增加的时期中，并且距离拐点还有一定的距离，在未来的几年内，想要实现工业用电量的降低的难度比较大，用电力资源的大量消耗来换取经济增长的局面比较难以打破。

表6　中部地区数据回归结果

同样，在工业用电的相对指标(工业用电强度)的回归分析中，由于β1>0,β2<0，且在5%的水平上通过显著性检验，所以，我国中部地区也存在工业用电相对指标(工业用电强度)的环境库兹涅茨曲线。此时的工业用电强度拐点为人均GDP达到1 617.91元。从获取的数据来看，全部六个省份都已到达拐点，即增长一元的工业增加值所花费的电力消耗量在不断减少，工业用电效率在不断提高，这一结果也与第四章提到的工业用电强度整体趋势相一致。

4.工业用电量拐点的时间路径分析

根据2000-2011年我国中部地区人均GDP相关数据，可以计算出中部六省人均GDP的年均增长速度，从而判断我国中部地区各省份实现经济增长和工业用电量减少的双赢发展所需时间，并推测出到达拐点的大概年份，结果见表7。

表7　我国中部各省达到工业用电量拐点的时间表

从以上分析数据来看，中部地区工业用电量存在环境库兹涅茨曲线，当人均GDP达到83 561.10元时，工业用电量达到最大值，之后工业用电量将随着经济增长不断下降。安徽、河南、江西、山西、湖南、湖北预计分别将在2020年、2020年、2020年、2019年、2018年和2020年达到经济增长和工业用电量减少的双赢局面。从区域发展的角度看，由于区域经济发展存在异质性，产业结构、能源消费结构、工业用电效率水平的不同，会导致中部地区内各省的工业用电的绝对值达到峰值的时间有所差异。最快的是湖北省，不过各省份之间差异不大，基本上都会在2020年前后达到工业用电量降低和经济增长的双赢。

5.研究结果的库兹涅茨解释

从上述结果可以看出，当选取的指标不同时，工业用电与经济增长之间的关系形态是不同的，指标选择与关系形态变化之间存在密切的关系。在研究环境库兹涅茨曲线过程中，大多数学者都会选择绝对指标，而不会选取相对指标。绝对指标和相对指标的选择会对变量之间的关系形态、曲线关系和拐点位置产生影响。虽然选取工业用电量和工业用电强度时所得曲线都为倒“U”型，但是两条曲线的拐点却并不相同。

很多专家学者都对环境库兹涅茨曲线形态作出解释，可以选取部分解释来分析本文工业用电与经济增长之间的关系，例如从政府宏观调控变化、市场机制因素以及规模效应、结构效应、技术效应等角度。本文主要从规模效应、结构效应和技术效应三者之间关系来解释工业用电与经济增长之间关系形态的形成。

在环境库兹涅茨曲线理论中，规模效应是指随着人均收入的增长，经济规模变得越来越大，所需要投入的资源就越来越多。从电力方面来说，工业企业会对电力资源的需求越来越多。结构效应是指随着经济增长，产业结构进一步升级，资源密集型产业会向技术密集型和服务业产业转移，资源投入减少，工业用电量也开始下降，同时，工业经济内部结构也会发生变化：用电效率低的部门逐渐向用电效率高的部门转移，工业企业也会主动地提高用电效率，从而减少工业用电量。实际上，结构效应暗含着技术效应。产业结构的升级需要有技术的支持，而技术进步使得原先那些污染严重的技术被较清洁技术所替代，从而改善了环境的质量。由于高新技术的采用，工业用电利用率会提高，减少工业用电量，从而工业用电强度也会下降。规模效应会增加工业用电量，而结构效应和技术效应会减少工业用电量。国家或者地区工业用电量的变化受到这三个方面的综合影响：当规模效应大于结构效应和技术效应时，工业用电就会随着经济增长而增加；当规模效应小于结构效应和技术效应时，工业用电就会随着经济增长而减少。工业用电乃至能源(资源)消耗和污染物排放变化因素都可以被分解为规模效应、结构效应和技术效应来解释。此外，工业用电也受到政府宏观调控的影响，由于高价电的存在，企业为了减少生产成本，会尽量减少工业用电量。

五、结论与政策建议

本文基于环境库兹涅茨曲线理论，根据2000-2013年中部六省的面板数据，分别研究了工业用电的绝对指标和相对指标与经济增长之间的关系，得到如下结论：一是中部地区工业用电量与经济增长之间存在环境库兹涅茨曲线，即当工业用电量达到拐点之后，工业用电量会随着经济增长而不断下降；工业用电强度与经济增长之间存在一条单调递减曲线，即工业用电强度会随着经济增长而一直减少。二是工业用电与经济增长之间呈现不同的关系形态，与指标选取具有密切的关系。从工业用电量和工业用电强度与经济增长之间的实证研究可以看出，工业用电与经济增长之间的关系并不是唯一的，而是多样的。这也证明了同时选择绝对指标和相对指标进行研究的必要性。

由于我国中部地区存在长期协整关系的环境库兹涅茨曲线，节约电力资源并不能改变这种协整关系，但是，可以改变库环境兹涅茨曲线的斜率从而改变拐点位置，推动拐点的提前到来。因此，通过调整产业结构、能源消费结构，发展新能源技术，提高用电效率水平，我国中部地区工业用电拐点可以提前到来。对此提出以下具体建议：

1.加快产业结构调整，促进经济健康发展

当前经济发展的迫切需要产业结构优化升级。我国应该以国内能源需求和现有产业基础为立足点，将产业升级当成主攻方向，改造升级传统用电大户产业，大力发展先进低能耗产业和战略性新兴产业，推动资源密集型产业向技术密集型和服务型产业转移，用电效率低的部门向用电效率高的部门转移，着力构建符合新型工业化道路发展要求的现代化产业体系；培育发展新兴战略产业和低能耗产业，把增强自主创新能力与完善现代产业体系结合起来，加快制定发布节能环保、新能源、新材料和生产性服务业领域的专项规划和产业发展配套政策，鼓励企业加大研发投入，推动产业化进程，走出一条新型工业化道路。中部地区应该抓住中部崛起和承接产业转移两大机遇，树立和落实科学发展观，加快转变经济发展方式，推进经济结构战略性调整；以科技创新和体制创新为重，积极发展先进制造业和高新技术产业，重视新能源、节能环保、循环经济等新兴产业的发展，减少工业用电量，促进经济又好又快发展。

2.转变能源发展方式，调整能源消费结构

能源是国民经济发展的基础，转变能源发展方式、调整能源消费结构是“十二五”时期一项非常重要的任务。转变能源发展方式的关键就是要发展多元经济，变革能源的生产、利用方式，以节约优先、保护环境为指导思想，以调整优化能源结构为主要目标，构建现代能源产业体系。内部需求快速增长与外部压力日益加大的矛盾影响着我国经济的发展，且我国正处于工业化、城镇化的关键阶段，未来能源电力消费还将处于继续增长的态势。政府相关部门应该正视资源环境刚性约束的现实国情，转变能源发展方式，实现经济发展方式根本转变，走上节能低碳发展道路。

3.革新技术设备，提高用电效率

工业企业大多存在生产工艺落后、供电效率低、供电质量差、企业用电管理粗放等问题。工业企业要改善用电水平，就应该做到合理用电，节约用电，合理利用废弃能源转化为电能。很多工矿企业的大型机电设备因为工艺生产的原因存在着严重的耗能现象，企业应该在不影响正常生产的情况下，积极改造机械设备，使用节能变压器，革新生产技术，引进电机变频调速技术，减少供电和用电过程中的电力损耗。我国煤焦化产业规模巨大，有着在数量和产量上都占世界前列的冶金钢铁行业、水泥行业，这些行业在生产过程中所产生的大量的余热和污染气体，排放到空气中，不但是对能源的重大浪费，也是对环境的重大污染。企业应该合理采集利用这些废弃余热，将其转化为电能循环使用，不仅可以减少环境污染且可以获得大量的电能，从而促进能源的再利用。

4.加大节电投资，完善用电奖罚机制

政府相关部门应尽快完善用电奖罚机制，完善节能补贴机制。对能源消耗超过国家和地区规定的单位产品能耗(电耗)限额标准的企业和产品，政府部门应该加大差别电价、惩罚性电价实施力度，严格落实脱硫电价，研究制定燃煤电厂烟气脱硝电价政策。对实行节能技术的企业，相关部门应在财政预算中安排一定资金，采用补助、奖励等方式来支持节能节电工程、高效节能产品和节能新机制推广、节能管理能力建设及污染减排监管体系建设，加大对节能节电设备改造项目的投资，缓解工业企业工艺升级改造而带来投资方面的压力。同时抓紧制定节能、节水、资源综合利用和环保产品(设备、技术)目录及相应税收优惠政策，实行节能环保项目减免企业所得税及节能环保专用设备投资抵免企业所得税政策，调动工业企业对传统设备改造的积极性，鼓励企业进行用电技术改革。

参考文献：

[1]Asafu-Adjaye J. The relationship between electricity consumption, electricity prices and economic growth: time series evidence from Asian developing countries [J]. Energy Economics, 2000,(22):615-625.

[2]Alice S, Pun-Lee L. Electricity consumption and economic growth in China [J]. Energy Policy, 2004,(32):47-54.

[3]Galip A, Erdal K. Electricity consumption and economic growth: Evidence from Turkey [J]. Energy Economics, 2005,(6): 849-856.

[4]Mustafa S, Yasemin D. The Relationship Between Energy Consumption and Economic Growth: Evidence From A Structural Break Analysis For Turkey [J]. International Journal of Energy Economics and Policy, 2013,(1):20-29.

[5]Attiya Y J, Muhammad J, Zahid A A. Electricity consumption and economic growth: evidence from Pakistan [J]. Economics and Business Letters, 2013,(1):21-32.

[6]何永秀,赵四化,李莹,等.中国工业用电量与经济增长的关系研究[J].工业技术经济,2006,(1):78-82.

[7]潘凯.中国电力消费与经济增长的关系研究[D].昆明：云南财经大学,2012.

[8]赵四化.中国电力与经济增长关系的实证研究[D].北京：华北电力大学,2006.

[9]洪飞.中国电力消费与经济增长的长期关系[D].重庆：重庆大学,2012.

(责任编辑谢媛媛)

Research on the Relationship between Industrial Electricity Consumption

and Economic Growth by Environmental Kuznets Curve:

A Study Based on Panel Data of Central China

ZHANG Ben-zhao,YE Lu

(School of Economics, Hefei University of Technology, Hefei 230601, China)

Abstract:Based on the theory of environmental Kuznets curve, and through selecting the absolute index and relative index of industrial electricity consumption, the relationship between industrial electricity consumption and economic growth is studied by using the electric data from six provinces of central China from 2000 to 2013. The results show that the relationship between the economic growth and the absolute index or relative index of industrial electricity consumption presents inverted U-shape which is in accordance with the environmental Kuznets curve, and the curve of the strength of industrial electricity consumption has been around the corner but the amount of industrial electricity consumption hasn't. On this basis, the time for achieving the knee point of the amount of industrial electricity consumption in the provinces of central China is forecasted and the specific time path is presented. Finally, some policy suggestions to speed up the arrival of the knee point are put forward.

Key words:environmental Kuznets curve; industrial electricity consumption; economic growth

作者简介：张本照(1963-)，男，安徽定远人，教授，硕士生导师。

基金项目：安徽省节能减排监测信息中心计划研究项目(20130105)

收稿日期：2015-01-20

中图分类号：F224.9;F124

文献标志码：A

文章编号：1008-3634(2015)06-0001-07