吳巧生
(中國地質(zhì)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院,湖北武漢430074)
理解中國工業(yè)化與能源消費:基于計量經(jīng)濟模型的實證檢驗*
吳巧生
(中國地質(zhì)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院,湖北武漢430074)
論文應(yīng)用自回歸分布滯后方法 (ARDL)與多變量影響模型,分析了中國工業(yè)化與不同能源品種消費的關(guān)系以及改革開放以來能源強度的驅(qū)動機制。結(jié)果表明,能源總體消費是中國工業(yè)化的充分必要條件;就不同能源品種而言,煤炭消費是工業(yè)化的充要條件,但油氣消費與非化石能源消費只是工業(yè)化的必要條件而非充分條件。不管是長期還是短期,除了非化石能源消費在短期對工業(yè)化具有逆向影響外,其他能源品種消費對工業(yè)化都具有直接推動作用。自改革開放以來,全要素生產(chǎn)率、工業(yè)化與能源政策作為影響能源效率的關(guān)鍵因素,對能源強度的降低具有直接推動效應(yīng);對外開放水平的提高有利于中國能源效率的提高,但其效果可能被其他變量所取代;能源價格對能源強度的影響有限,這可能與中國能源領(lǐng)域市場化程度低有關(guān)。
工業(yè)化;能源消費;能源強度;自回歸分布滯后方法
由于能源在人類社會發(fā)展和工業(yè)化進程中的重要作用,國內(nèi)外學(xué)者在探究能源消費的內(nèi)、外生性因素,模擬能源消費與經(jīng)濟社會發(fā)展之間的關(guān)系等方面積累了大量寶貴的研究成果。從現(xiàn)有文獻看,大致可以分為兩類:第一類是運用時間序列的協(xié)整、VECM(向量誤差修正模型)等方法研究能源消費與經(jīng)濟增長的因果關(guān)系;第二類是運用經(jīng)濟計量模型分析能源效率的變動及影響因素。其中,能源消費與經(jīng)濟增長因果關(guān)系研究的結(jié)果包括四類,即從能源消費到經(jīng)濟增長的單向因果關(guān)系、從經(jīng)濟增長到能源消費的單向因果關(guān)系、雙向因果關(guān)系和無因果關(guān)系,每種類型對應(yīng)不同的政策建議。不同的文獻運用了不同的經(jīng)濟計量方法、選擇不同的組合變量來研究不同國家及不同時期的能源消費與經(jīng)濟增長的關(guān)系,得到了多樣化甚至沖突的研究結(jié)果,因此這影響了政策制定者對能源消費與經(jīng)濟增長關(guān)系的理解①。第二類能源效率研究的主要方面就是應(yīng)用經(jīng)濟計量模型來分解諸如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率變化等對總體能源效率的貢獻。能源-經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)結(jié)關(guān)系的實證研究強調(diào)了能源在經(jīng)濟發(fā)展中的地位并檢驗了兩者之間的因果關(guān)系。從政策角度出發(fā),如何避免沖突與不可靠結(jié)論的產(chǎn)生,引入新的計量方法以及多變量模型是未來該領(lǐng)域研究的重要發(fā)展方向。
無論是以人均GDP作為標尺,還是以GDP增長率以及工業(yè)在國民收入和就業(yè)結(jié)構(gòu)中所占比重的連續(xù)上升來衡量,中國經(jīng)濟社會發(fā)展的主題都是工業(yè)化。工業(yè)化同時被認為是促使能源消費快速增長的一個重要核心要素,它主要表現(xiàn)為經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變以及社會財富積累與城市化過程中所需能源總量的快速增長與結(jié)構(gòu)的變化。
自新中國成立以來,尤其是20世紀70年代以來,隨著改革開放政策的深化,中國經(jīng)濟社會步入了快速發(fā)展的軌道,工業(yè)化進程加快。盡管與發(fā)達國家相比,無論是經(jīng)濟發(fā)展水平還是社會財富積累程度都具有相當大的差距,工業(yè)化水平較低,但從能源消費角度看,中國的工業(yè)化明顯體現(xiàn)為一種獨特的特征,人均能源消耗以及與能源消費有關(guān)的二氧化碳排放處于較低水平且增速明顯慢于人均GDP的增長,單位GDP能源消耗以及二氧化碳排放水平 (即能源強度與二氧化碳排放強度)逐年降低。目前,中國已進入工業(yè)化中期和重新重工業(yè)化階段,能源消耗增長態(tài)勢正處于“環(huán)境庫茲涅茨曲線”左側(cè)的“爬坡”階段。作為發(fā)展中負責任的人口大國,全球氣候變化的國際壓力,以及中國所面臨的巨大能源需求與有限人均能源資源供給 (尤其是優(yōu)質(zhì)能源相當稀缺)之間的矛盾,決定了中國在工業(yè)化推進階段必須更加注重能源消耗與工業(yè)化的協(xié)調(diào)問題。
本文采用ARDL模型探討工業(yè)化與能源消費之間的計量關(guān)系,實證檢驗中國工業(yè)化進程中不同能源品種的消費與影響因素,同時采用多因素影響模型定量分析工業(yè)化進程中能源強度的驅(qū)動機制,并在此基礎(chǔ)上提出政策建議。
本文應(yīng)用 Pesaran等 (2001)[1](P289-326)的自回歸分布滯后方法 (ARDL)直接估計出中國工業(yè)化過程與能源消費之間的長期效應(yīng)和短期的平衡關(guān)系。ARDL方法的優(yōu)點之一就是在小樣本的情況下也足夠穩(wěn)健,同時還可以克服非平穩(wěn)時間序列數(shù)據(jù)帶來的很多問題。首先構(gòu)建以下非約束誤差修正模型 (UECM):
式中 EC表示能源消費 (分別代表能源總體消費、煤炭消費、油氣消費與非化石能源消費),IL表示工業(yè)化水平 (以非農(nóng)就業(yè)占整個就業(yè)的比例來表示),GD P表示經(jīng)濟增長,L表示就業(yè) (以年末就業(yè)人數(shù)來表示),因為就業(yè)、經(jīng)濟增長對能源消費與工業(yè)化都有著顯而易見的影響,加進方程可以避免因為遺漏變量而導(dǎo)致的偏誤。參數(shù) b、c、d、e為短期系數(shù),λ為長期系數(shù),D1978為虛擬變量(1978—2007年該變量設(shè)為1,1978年以前為0)。檢驗變量間是否有協(xié)整關(guān)系的原假設(shè)是不存在穩(wěn)定的長期關(guān)系,即:原假設(shè) H0:λ1=λ2=λ3=λ4=0,備擇假設(shè) H1:λ1≠λ2≠λ3≠λ4≠0。原假設(shè)拒絕與否是通過方程中分別表示為F(lnEC|ln IL,lnGDP,lnL)、F(ln IL|lnEC,lnGDP,lnL)的相關(guān)系數(shù)的F統(tǒng)計量與ARDL協(xié)整統(tǒng)計顯著性的F統(tǒng)計量臨界值表比較進行檢驗的,其臨界值可參見Pesaran等 (2001)的與Narayan等 (2005)臨界值表[1](P289-326)[2](P1109-1116)。
如果通過了以上的邊界值檢驗,證明變量間存在協(xié)整關(guān)系,則可進一步估計長期關(guān)系和短期關(guān)系的系數(shù)。長期關(guān)系通過ARDL(h,z,r,q)模型進行估算,具體模型如下:
式中h,z,r,q為滯后項,可由A IC、SBC準則進行判斷。α,β,θ,τ分別表示長期的彈性系數(shù)。
為了取得比較穩(wěn)健的單位根檢驗的結(jié)果,本文采用了五種不同的單位根檢驗的方法,分別是Augmented Dickey-FulnLer(ADF),PhilnLips-Perron (PP),Kw iatkow ski-PhilnLips-Schmidt-Shin (KPSS),ElnLio tt-Rothen-berg-Stock-Pint-Op timal(ERS)和Ng-Perron Mza(NP)。為了節(jié)省篇幅,這里不再討論單位根檢驗的細節(jié),單位根檢驗結(jié)果可以向作者索取。
單位根檢驗顯示:幾乎所有序列水平值的檢驗都未拒絕原假設(shè),而一階差分值都拒絕了原假設(shè),這說明本文研究的變量時間序列都是一階平穩(wěn)的,可以進行ARDL模型的估計。F統(tǒng)計量值及其與相應(yīng)邊界值對比的結(jié)果列于下表 (如表1所示)。
表1 邊界值檢驗結(jié)果
由表1可以看出,當工業(yè)化作為因變量時,與其他變量間存在長期協(xié)整關(guān)系,說明長期來說存在不管是能源消費總體水平還是煤炭、油氣以及非化石能源消費對于中國工業(yè)化的影響,節(jié)能減排相關(guān)政策的推行對于中國工業(yè)化會產(chǎn)生一定的沖擊;當能源總體消費與煤炭消費作為因變量時,與其他變量間存在長期協(xié)整關(guān)系,但當油氣與非化石能源消費作為因變量時,與其他變量間不存在長期協(xié)整關(guān)系。
在確定了變量間長期協(xié)整關(guān)系之后,進入實證檢驗的第二步,即通過ARDL模型估計存在協(xié)整關(guān)系的變量間的長期和短期影響。因變量分別為工業(yè)化、能源總體消費、煤炭消費的長期和短期ECM的估計結(jié)果列于下表 (如表2所示)。
表2 估計的自回歸分布滯后模型的長期系數(shù)和短期ECM模型
續(xù)表2
就能源總體消費、煤炭消費與工業(yè)化、GDP、就業(yè)的關(guān)系而言,其長期系數(shù)模擬結(jié)果顯示:以非農(nóng)就業(yè)所占就業(yè)比例表示的中國工業(yè)化水平與經(jīng)濟增長 (GDP)是影響能源總體消費與煤炭消費的關(guān)鍵因素,就業(yè)總體水平對能源總體消費與煤炭消費的影響并不統(tǒng)計顯著。從長期看,工業(yè)化水平的提高是推動能源總體消費與煤炭消費增加的核心要素;GD P與D 1978的系數(shù)為負并具有統(tǒng)計顯著性說明,經(jīng)濟增長與改革開放并未導(dǎo)致中國能源總體消費與煤炭消費的增加,相反從長期看其抑制作用較為明顯。而對于工業(yè)化的長期影響因素而言,從其與能源消費、GDP與就業(yè)的關(guān)系看,不管是能源總體消費、煤炭消費、油氣消費還是非化石能源消費,它們與GDP共同影響中國工業(yè)化水平,其長期系數(shù)為正并具有統(tǒng)計顯著性,各種能源品種的消費與GDP的增長直接影響工業(yè)化水平的提高;就業(yè)系數(shù)為正但不統(tǒng)計顯著,說明總體就業(yè)水平對工業(yè)化有一定促進作用但其影響有限;D1978系數(shù)為正而且統(tǒng)計顯著,顯示改革開放大大推動了工業(yè)化水平的提高。
短期ECM模型估計結(jié)果顯示:就其符號與統(tǒng)計顯著性而言,一般情況下與長期系數(shù)估計是一致的。但是,基于工業(yè)化對能源總體消費或煤炭消費影響的短期模擬結(jié)果顯示:ΔlnGD Pt的系數(shù)為正且統(tǒng)計顯著,說明從短期看,經(jīng)濟增長對能源總體消費與煤炭消費具有推動作用,這與長期截然不同。從能源總體消費或煤炭消費對工業(yè)化影響的角度看,工業(yè)化與能源總體消費或煤炭消費、經(jīng)濟增長、就業(yè)的關(guān)系與長期系數(shù)估計結(jié)果有所不同,其中,ΔlnGD Pt的系數(shù)變?yōu)樨撉医y(tǒng)計顯著,經(jīng)濟增長短期對工業(yè)化具有一定抑制作用;工業(yè)化與油氣消費或非化石能源消費、經(jīng)濟增長、就業(yè)的關(guān)系與長期也有所區(qū)別,ΔlnLt的系數(shù)為正而且具有統(tǒng)計顯著性,從油氣消費或非化石能源消費對工業(yè)化的影響角度看,總體就業(yè)水平的提高對工業(yè)化具有促進作用;與此同時,非化石能源消費對工業(yè)化的短期與長期影響也有所不同,短期對工業(yè)化的影響是負面的。所有短期 ECM模型的誤差修正項 ecm (-1)的系數(shù)統(tǒng)計上高度顯著,并且有正確的符號(負號),這表明了一個向均衡收斂的合適速度。誤差修正項系數(shù)越大 (絕對值),表明受到?jīng)_擊后,向均衡回復(fù)的速度越快。
本文同時還應(yīng)用基于遞歸殘差的CUSUM和CUSUM SQ穩(wěn)定性檢驗方法檢驗了以上模型估計系數(shù)的穩(wěn)定性。結(jié)果顯示:在整個考察的時間區(qū)間內(nèi),殘差和都未偏離5%顯著性水平的邊界范圍。因此以上對于能源消費、工業(yè)化、就業(yè)及經(jīng)濟增長之間影響系數(shù)的估計是穩(wěn)定和可靠的。檢驗結(jié)果如有需要請向作者索取。
通過對不同能源品種消費與中國工業(yè)化關(guān)系的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),不管在短期還是長期,除了非化石能源消費在短期對工業(yè)化具有逆向影響外,不同能源品種消費對工業(yè)化都具有推動作用;工業(yè)化對能源總體消費、煤炭消費不管在短期還是長期也都具有直接推動效應(yīng),但它與油氣消費、非化石能源消費之間不存在長期協(xié)整關(guān)系。與此同時,經(jīng)濟增長、就業(yè)對工業(yè)化及能源消費的影響則要復(fù)雜得多,經(jīng)濟增長在短期對能源消費 (能源總體消費與煤炭消費)具有推動作用,但長期的影響則是負面的。從經(jīng)濟增長對工業(yè)化的影響看,其長期具有促進作用;從短期來看,不同能源品種的消費,其情形有所不同。如果模型考慮的是能源總體消費或煤炭消費對于工業(yè)化的影響;經(jīng)濟增長對工業(yè)化則具有逆向影響;但從油氣消費或非化石消費對于工業(yè)化影響的角度看,經(jīng)濟增長在短期則與長期一致,具有對工業(yè)化的推動效應(yīng)。至于就業(yè),不管是長期還是短期,對工業(yè)化與不同品種能源消費都具有推動作用,但大多數(shù)情形下不具有統(tǒng)計顯著性。值得指出的是,1978年以來的改革開放政策促進了工業(yè)化水平的提高,但并未影響能源消費水平的提高;相反,通過促進能源效率的提高抑制了能源消費的快速增長。
現(xiàn)有研究結(jié)果表明,中國能源強度受工業(yè)化
(產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整)、對外開放程度、市場經(jīng)濟的影響[3](P49-56)[4](P30-37),能源價格亦是影響能源強度的重要因素之一[5](P77-97)[6](P2978-2988),包括可再生能源政策與規(guī)制法律框架在內(nèi)的能源政策對能源強度也產(chǎn)生潛在或現(xiàn)實影響[7](P3616-3629)[8](P2475-2480),全要素生產(chǎn)率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整亦對中國能源強度產(chǎn)生直接影響[9](P189-196)。影響中國工業(yè)化能源強度的因素大致可以概括為工業(yè)化、全要素生產(chǎn)率、能源價格、能源政策、對外開放程度等。據(jù)此,可以建立如下多因素影響線性回歸模型:
其中,EI為能源強度,T FP為全要素生產(chǎn)率,EP為能源價格,IL表示工業(yè)化,OL為對外開放度,Pi為能源政策組合。
在上述諸多影響因素中,全要素生產(chǎn)率的含義比較廣泛,不僅包含技術(shù)進步因素,還包括生產(chǎn)率的提高和規(guī)模效應(yīng)。本文考慮的對象為能源強度,它不僅受技術(shù)因素影響,而且受生產(chǎn)率的提高和規(guī)模效應(yīng)的影響。全要素生產(chǎn)率包含的技術(shù)之外的因素的事實,正好可以用于評估更多諸如制度等因素對能源強度的作用。因此,模型不再對全要素生產(chǎn)率進行分解。全要素生產(chǎn)率 (TFP)即 Cobb-Douglas 生 產(chǎn) 函 數(shù) 中 的 Aect(Aect=。其中,勞動力 L (t)為當年年
末就業(yè)人數(shù),Y(t)為當年 GDP(1952年不變價),資本存量的估算則依據(jù)戈登史密斯 (Goldsmith)在1951年開創(chuàng)的永續(xù)盤存法得出,即 Kt=Kt-1(1-δt) +It(Kt指第t年的資本存量,It指第t年的投資,δt指第t年的固定資產(chǎn)折舊率)。參照張軍等 (2004)的研究[10](P35-44),設(shè)定中國歷年固定資本形成總額的經(jīng)濟折舊率δ為9.6%。據(jù)此,可以得到1983—2007年的資本、勞動力與產(chǎn)出。然后,建立普通最小二乘回歸模型估計α值,其模擬效果較好;通過t檢驗,解釋變量統(tǒng)計顯著性水平都在1%以內(nèi),并得α=0.467。這樣就可計算出中國1983—2007年的全要素生產(chǎn)率。
改革開放以來,中國政府實施了諸多能源政策,政策相互作用,影響非常復(fù)雜。參照 Yuan等(2009)的研究[8](P2475-2480),本文亦將能源政策分為三組,即能源政策組合 (1),包括一系列關(guān)于節(jié)能的政策建議;能源政策組合 (2),包括中華人民共和國節(jié)能法及相關(guān)政策法規(guī);能源政策組合(3),包括中長期節(jié)能規(guī)劃及相關(guān)政策。在模型中設(shè)置為虛擬變量,并分別用P1、P2、P3表示。
考慮數(shù)據(jù)的可得性,工業(yè)化仍表示為非農(nóng)就業(yè)占整個就業(yè)的比例,對外開放度表示為進出口總額占GDP的比重,能源價格采用石油工業(yè)出廠價格指數(shù)代替。
依據(jù)公式 (5),得出中國1983—2007年能源強度線性回歸模擬結(jié)果。模型模擬效果良好 (調(diào)整后R2為0.982,F檢驗值為185.85),通過t檢驗顯示TFP、IL以及政策組合 P1、P2、P3對能源強度影響統(tǒng)計顯著,而OL、EP統(tǒng)計不顯著 (如表3所示)。
表3 普通最小二乘回歸模擬結(jié)果
從表3可以看出,能源政策組合 (3)系數(shù)為正,這意味著當其他變量被控制后,政策組合 (3)的實施并未帶來能源強度的降低,其政策效果有待進一步加以檢驗。全要素生產(chǎn)率、工業(yè)化、能源政策組合 (1)及 (2)系數(shù)為負且具有統(tǒng)計顯著性,表明當其他變量被控制后,全要素生產(chǎn)率的提高會降低能源強度,技術(shù)進步有利于提高能源效率;工業(yè)化水平的提高有利于能源強度的降低,這意味著中國工業(yè)化道路走的是一種能源節(jié)約型發(fā)展模式;政策組合 (1)、 (2)的實施推動了中國的節(jié)能發(fā)展。對外開放度系數(shù)為負,但不統(tǒng)計顯著,說明對外開放水平的提高促進了能源強度的降低,但其效果可能被其他變量如全要素生產(chǎn)率所替代。能源價格系數(shù)為負,但不統(tǒng)計顯著,這可能與中國能源領(lǐng)域市場化程度低有關(guān)。
第一,通過ARDL模型方法的邊界值檢驗發(fā)現(xiàn),能源總體消費以及煤炭消費與其他變量之間存在長期的協(xié)整關(guān)系,但并未發(fā)現(xiàn)油氣消費、非化石能源消費與其他變量之間存在的長期協(xié)整關(guān)系。與此同時,工業(yè)化與其他變量之間也存在長期協(xié)整關(guān)系。這說明中國工業(yè)化與能源總體消費、煤炭消費之間存在雙向因果關(guān)系,工業(yè)化與油氣消費、非化石能源消費之間存在單向因果關(guān)系,節(jié)能減排相關(guān)政策的實施會對中國工業(yè)化產(chǎn)生一定影響。但工業(yè)化進程的加快并不會影響油氣與非化石能源的消費,由于中國能源安全的核心問題是油氣供應(yīng)的有效保障,這對中國能源安全政策的調(diào)整與完善具有重要意義。
第二,不同能源品種的消費與工業(yè)化之間的關(guān)系有所不同。能源總體消費、煤炭消費是中國工業(yè)化的充分必要條件,但油氣消費與非化石能源消費只是工業(yè)化的必要條件而非充分條件。不管是長期還是短期,除了非化石能源消費在短期對工業(yè)化具有逆向影響外,其他能源品種消費對工業(yè)化都具有直接推動作用;工業(yè)化對能源總體消費、煤炭消費不管在短期還是長期也都具有直接推動效應(yīng)。另外,模擬結(jié)果顯示:經(jīng)濟增長對工業(yè)化長期具有明顯的促進作用;經(jīng)濟增長對能源總體消費與煤炭消費短期具有推動作用,但長期的影響則是負面的。不管是長期還是短期就業(yè)對工業(yè)化與不同品種能源消費都具有一定的推動作用。
第三,改革開放政策促進了工業(yè)化水平的提高,但并未影響能源消費水平的提高,相反通過促進能源效率的提高抑制了能源消費的快速增長。能源強度多變量影響模型模擬結(jié)果顯示:全要素生產(chǎn)率、工業(yè)化與能源政策是推進中國能源效率提高的直接因素。全要素生產(chǎn)率、工業(yè)化水平的提高有利于能源強度的降低,相應(yīng)的政策組合的實施也推動了中國的節(jié)能發(fā)展。對外開放水平的提高有利于中國能源效率的提高,但其效果可能被其他變量如全要素生產(chǎn)率所替代。能源價格對能源強度的影響有限,這可能與中國能源領(lǐng)域市場化程度低有關(guān)。
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注釋:
①有關(guān)能源-經(jīng)濟增長關(guān)系的文獻非常多,可進一步參見Ozturk, I.(2010)的文獻調(diào)查。中國能源消費和經(jīng)濟增長關(guān)系的文獻也較多,不同作者運用不同技術(shù)進行了考察,并得到了不同的結(jié)論。
Understanding the Relationship between Industrialization and Energy Consumption in China:Empirical Tests of Econometric Models
WU Qiao-sheng
(School of Econom ics and M anagement,China University of Geosciences,W uhan 430074,China)
This paper estimates the relationship between China's industrialization and different types of energy consump tion by the app lication of auto regressive distributed lag(ARDL)modeling app roach,and discusses the driving factors of energy intensity since the reform and opening based on multivariate impacts analysis method.The results show that the overall energy consump tion is a necessary and sufficient condition for China's industrialization;in term s of different types of energy,coal consump tion is also a necessary and sufficient condition of industrialization,but the oil and gas consump tion and non-fossil energy consump tion are only a necessary condition for industrialization,but not a sufficient condition.For both long term and sho rt term,excep t fo r the non-fossil energy consump tion w hich has the reverse impact on industrialization,other types of energy consump tion have direct roles in p romoting industrialization.Since the reform and opening,the total factor p roductivity,industrialization level and energy policy have directly p romoted the reduction of energy intensity as key factors affecting energy efficiency.Opening to the outside wo rld assists to p romote China's energy efficiency,but its effect may be rep laced by o ther facto rs.A lso energy p rices have limited impact on energy intensity.
industrialization;energy consump tion;energy intensity;auto regressive distributed lag
book=0,ebook=30
F205
A
1671-0169(2010)04-0049-06
(責任編輯:朱 蓓)
2010-03-23
吳巧生 (1969—),男,湖南新化縣人,教授,博士生導(dǎo)師,博士,研究方面:能源經(jīng)濟與管理工程。