能源強度與最優(yōu)經(jīng)濟增長的耦合研究

唐建榮　程靜　姜翠蕓

摘要：基于生產(chǎn)要素替代視角及現(xiàn)有技術進步條件，利用最優(yōu)化理論構建了最優(yōu)經(jīng)濟增長模型， Lasso分析結果顯示：經(jīng)濟增長與能源消耗存在較強耦合關系，能源消耗每增加一個百分點，國民生產(chǎn)總值將增加0034個百分點；2014～2020年中國能源強度約在07～08之間，最優(yōu)經(jīng)濟增長約為8%左右。經(jīng)濟增長與能源強度的耦合關系表明：從長期來看，片面縮小能源消耗，過度強調(diào)降低能源強度，可能對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生阻尼效應。進一步的分析表明：生產(chǎn)要素替代彈性與經(jīng)濟增長成正相關；外生能源價格越高對經(jīng)濟增長越容易產(chǎn)生約束；資本生產(chǎn)率的提高對經(jīng)濟增長有顯著的推動作用。如何充分發(fā)揮其他生產(chǎn)要素替代作用，在確保經(jīng)濟最優(yōu)增長和降低能源強度間尋找一個平衡點是未來經(jīng)濟發(fā)展的導向。

關鍵詞：能源強度；最優(yōu)經(jīng)濟增長；要素替代；Lasso

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2015.11.24

中圖分類號：F206；F124文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2015）11-0110-05

Abstract：This paper sets up the optimal economic growth model based on production factors alternative perspective and optimization theory. Result of Lasso analysis showed that， there is a strong coupling between economic growth and energy consumption， energy consumption for each one percentage point increase， national production GDP will increase by 0.034 percentage points；Chinese energy intensity from 2014 to 2020 is between 0.80.7， optimal economic growth of is about 8%. The coupling relationship between economic growth and energy intensity shows that， in the long run， onesided reduce energy consumption， excessively emphasis on reducing energy intensity， will possibly lead to damping effect on economic development. Generally speaking， the elasticity of substitution and capital productivity has a positive effect on economic growth； promoting energy prices will be bad economic growth. How to give full play to the factors of production alternatives in ensuring optimum between economic growth and reduce energy intensity is directed to find a balance future economic development.

Key words：energy intensity； optimal economic growth； factor substitution； Lasso

1引言

工業(yè)革命以來，能源的開發(fā)利用為突飛猛進的經(jīng)濟增長奠定了堅實的基礎，給人類社會帶來了前所未有的繁榮。但能源危機、環(huán)境惡化、全球變暖等生態(tài)問題讓全球倍感焦慮。中國正處于工業(yè)化深入發(fā)展時期，能源消耗面臨著既要滿足經(jīng)濟增長又要實現(xiàn)降低能耗的雙重壓力。如果僅從節(jié)能減排來考慮，強制性縮小高耗能產(chǎn)業(yè)是最好選擇，但這也可能會引發(fā)經(jīng)濟系統(tǒng)的失衡進而影響經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。技術進步是節(jié)能減排的重要參數(shù)[1]，在不引起巨大的經(jīng)濟成本或結構破裂的條件下，技術創(chuàng)新對于節(jié)能減排具有重要作用，但這是一個長期過程，短期內(nèi)無法起到立竿見影的效果。在此背景下，利用現(xiàn)有勞動力等非能源要素相對富足這一特點，在生產(chǎn)活動中積極引導其他生產(chǎn)資料替代能源這一要素，進而調(diào)整各要素間的配置比例，轉變經(jīng)濟發(fā)展模式，這是保障經(jīng)濟增長，降低能源強度，實現(xiàn)能源—經(jīng)濟系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展行之有效的途徑。

現(xiàn)有研究表明[2，3]：資本、勞動力等非能源生產(chǎn)要素對能源的替代可以有效提高能源效率，促進節(jié)能減排，并且對未來經(jīng)濟發(fā)展具有重要影響。陳曉玲[4]等人通過對1978～2008年各省份數(shù)據(jù)的實證分析，認為生產(chǎn)要素替代對經(jīng)濟增長具有促進作用；Ma[5]等認為資本比勞動力更能替代能源消費，能源強度下降有賴于生產(chǎn)要素替代；Kemfert[6]等認為節(jié)能減排的經(jīng)濟影響在很大程度上依賴于資本勞動力對能源的替代彈性。通過文獻梳理可以發(fā)現(xiàn)，要素替代不僅能夠促進節(jié)能減排，也能帶動經(jīng)濟增長，這就意味著要素替代將會成為緩解能源強度與經(jīng)濟增長內(nèi)在沖突的新途徑；對于能源強度與經(jīng)濟增長的內(nèi)在關系，大多數(shù)學者都是從科技進步、二氧化碳排放[7，8]等方面來研究，忽略了經(jīng)濟系統(tǒng)的完整性；作為一種重要的生產(chǎn)要素，能源與其他生產(chǎn)要素共同作用于經(jīng)濟系統(tǒng)，生產(chǎn)要素具有替代作用，要素配置的不同也將引起能源強度及經(jīng)濟增長的變動。本文從要素替代這一視角來研究能源強度與經(jīng)濟增長的耦合關系，利用最優(yōu)化理論構建最優(yōu)經(jīng)濟增長模型，探討通過要素替代以改善能源強度與經(jīng)濟增長的內(nèi)在沖突，將要素替代作為保增長、促節(jié)能的手段；基于要素替代視角的研究可以更清晰地揭示能源強度與經(jīng)濟增長的耦合交互作用，相關研究結果為實現(xiàn)經(jīng)濟—能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供了理論依據(jù)，為保障經(jīng)濟增長和節(jié)能減排提供了新途徑。

2基于生產(chǎn)要素替代的最優(yōu)增長模型

經(jīng)濟學界普遍認為資本、勞動力和技術進步是推動經(jīng)濟增長的重要參數(shù)，隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，能源已成為經(jīng)濟發(fā)展必不可少的戰(zhàn)略性資源。因此，本文將能源納入一般生產(chǎn)函數(shù)，并認為能源與其他生產(chǎn)要素具有有限替代彈性，以真實反映能源與經(jīng)濟產(chǎn)出的關系。

由式（9）可知，最優(yōu)經(jīng)濟增長率是能源強度的函數(shù)，在長期均衡路徑下最優(yōu)經(jīng)濟增長在一定程度上取決于給定的能源強度，并與要素替代彈σ、資本生產(chǎn)率b成正相關關系，與能源價格φ成負相關關系，其經(jīng)濟學意義為：資本、勞動、能源間的替代作用發(fā)揮得越好，越有利于經(jīng)濟增長；若只片面地考慮到節(jié)能減排而大幅度提高能源價格則會給經(jīng)濟增長帶來負面效應。

3要素替代的最優(yōu)經(jīng)濟增長參數(shù)估計

31研究方法

Lasso方法的基本思想是通過施加一個懲罰項對變量系數(shù)進行壓縮，使得一些非顯著變量的系數(shù)變小甚至趨于0，從而消除變量間的多重共線性。這種方法較其他方法而言模型誤差小，穩(wěn)定性強，能同時實現(xiàn)變量選擇和參數(shù)估計，是一種較為有效的處理共線性問題的方法，因此本文選用Lasso方法對生產(chǎn)函數(shù)參數(shù)進行測算。

為了更全面地考察能源、資本、有效勞動與經(jīng)濟產(chǎn)出的關系，本文選取1980～2012年間的相關時間序列數(shù)據(jù)進行分析。國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP用1978年的不變價格折算，以消除價格影響，有效勞動力AL選擇社會從業(yè)人員總量來表示，能源E選用每年消耗的標準煤數(shù)量。選用固定資本作為資本投入K的衡量指標，采用目前普遍使用的永續(xù)盤存法：Kt=It/Pt+（1-δ）Kt-1，Kt、Kt-1分別是第t和t-1期社會固定資本，It表示第t期新增資本存量，用當期的全社會資產(chǎn)投資額衡量，Pt表示當年固定資本平減指數(shù)，δ為資產(chǎn)折舊率，取δ=96%[9]。

利用Matlab軟件得到回歸解，表1給出了Lasso的變量選擇及系數(shù)估計結果。從表1可以看出，這三個變量與經(jīng)濟產(chǎn)出密切相關，都沒有因為共線性而使得系數(shù)被壓縮為0，都是Lasso的解。同時也實現(xiàn)了變量選擇與系數(shù)估計的同步。

利用GCV算法估計參數(shù)，當t=164523時，GCV=12582e+0005，誤差取最小值，得到標準化的Lasso回歸方程：

lnY=0033611lnE+0626437lnK+0339952lnAL（12）

結果顯示資本、有效勞動是中國經(jīng)濟發(fā)展的主要源泉，但能源消耗對經(jīng)濟發(fā)展的作用也不容忽視。能源的產(chǎn)出彈性為0034，即能源消耗每增加一個百分點，國民生產(chǎn)總值將增加0034個百分點，經(jīng)濟的快速發(fā)展在一定程度上依賴于對能源的消耗，兩者間存在較強耦合關系。

33能源強度估計

假定能源強度是外生的，根據(jù)劉曉等[10]的研究設定能源強度隨時間呈指數(shù)變化趨勢，能源強度模型為τ（t）=τ0eat，根據(jù)生產(chǎn)函數(shù)回歸時采用的1980～2012年間的GDP和能源消費，計算出1980～2012年的能源強度；為了對能源強度模型進行回歸，先將能源強度做對數(shù)化處理，并利用Eviews60對能源強度的時間序列進行回歸分析，結果如表2。

由表2可知回歸系數(shù)的t統(tǒng)計量都通過檢驗，具有統(tǒng)計學意義，得到能源強度模型：τ（t）=182e-0022t（t1980=1）。從模型結果可以看出，我國能源強度以每年0022的速度指數(shù)下降。

34其他參數(shù)估計

定義技術進步增長率gL的計算方式為gL=（Lt/L0）1/t-1，Lt是2012年的勞動力，L0是1980年的勞動力，t是增長期數(shù)，根據(jù)此計算方式可以求得勞動力年增長率為gL=0018。

全要素生產(chǎn)率的提高是技術進步的重要標志，所以本文利用全要素生產(chǎn)率指標來表示技術進步。通過索洛殘差法估算出gA=000975。郭慶旺等[11]測算了1979～2004年全要素生產(chǎn)率，其年增長率為000891，這說明近十年來我國資源配置有所優(yōu)化，技術效率有所提高。

ρ和σ在模型中都是重要的外生參數(shù)，而Barro和Sala-i-Martin[12]則認為002是ρ的一個基準值；顧六寶等[13]在動態(tài)模擬中國最優(yōu)消費路徑時，發(fā)現(xiàn)當ρ∈（001，003）時效果最好，并擬定ρ值為002，σ值取2。因此，本文采用ρ=002，σ=2。中國的資源稟賦就決定了煤炭是支撐經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略性能源，煤炭行業(yè)對GDP的貢獻率已超過油氣開發(fā)行業(yè)，并且貢獻率增長迅速[14]，因此采用煤炭價格來衡量能源價格φ。王鋒等[15]運用狀態(tài)空間模型建立了煤炭價格的預測系統(tǒng)，研究結果顯示該模型對煤炭價格具有較好的預估功能，本文借鑒其研究成果。長期均衡時資本生產(chǎn)率b是個常數(shù)，本文選用增量資本產(chǎn)出比對其進行度量，根據(jù)回歸結果取b=0626437。

4能源強度與最優(yōu)經(jīng)濟增長的耦合研究

對式（9）兩邊分別關于τ求導得到：

dgydτ=βbσ（1-α）·α-φτ（1-α）τ（13）

短期內(nèi)能源消費帶來的收益可能小于其自身的支出成本，即αY<φτY，式（13）小于0，即經(jīng)濟增長率對能源強度的一階導小于0，其經(jīng)濟學意義為能源強度的降低對經(jīng)濟增長率具有正向推動作用，能源強度越低越有利于經(jīng)濟的增長。但從長期來看，能源消費帶來的產(chǎn)出必定大于其自身的支出，成本即αY>φτY，式（13）大于零，即經(jīng)濟增長率對能源強度的一階導大于0，其經(jīng)濟學意義為：從長期來看，降低能源強度對經(jīng)濟增長有一定的抑制作用，能源強度越低，經(jīng)濟增長越趨于平穩(wěn)，這與公維鳳等[16]的研究結論一致。

能源強度與經(jīng)濟增長的耦合關系表明，從長期來看，降低能源強度對經(jīng)濟增長的負面影響不容忽視。如何將能源強度控制在合理范圍內(nèi)，實現(xiàn)能源—經(jīng)濟的雙贏是未來經(jīng)濟發(fā)展的導向。本文測算了2014～2020年我國能源強度與最優(yōu)經(jīng)濟增長率，為實現(xiàn)能源—經(jīng)濟的平衡提供理論參考。根據(jù)能源強度模型和最優(yōu)經(jīng)濟增長的參數(shù)估計結果并通過式（9）得到2014～2020年我國最優(yōu)經(jīng)濟增長率結果如表3。

表3顯示，2014～2020年我國能源強度約在07～08之間，雖與發(fā)達國家的能源強度存在差距，但中國的國情就決定了能源強度的降低是一個長期緩慢過程。2014～2020年我國的最優(yōu)經(jīng)濟增長率為8%左右，這與陳江生[17]認為中國經(jīng)濟將保持較快增長，2020年的經(jīng)濟增長率為8%左右估計結果基本一致。經(jīng)濟增長應與能源強度相協(xié)調(diào)，降低能源強度應以保障經(jīng)濟持續(xù)增長為前提，若片面追求經(jīng)濟指標或降能指標，只會顧此失彼。

5結論及建議

51結論

本文基于生產(chǎn)要素替代視角及現(xiàn)有技術進步條件，利用最優(yōu)化理論構建了最優(yōu)經(jīng)濟增長模型，采用Lasso技術對生產(chǎn)函數(shù)進行回歸，結果顯示經(jīng)濟增長與能源消耗存在較強耦合關系，能源消耗每增加一個百分點，國民生產(chǎn)總值將增加0034個百分點。據(jù)此測算了2014～2020年中國能源強度在07～08之間，最優(yōu)經(jīng)濟增長約為8%左右。經(jīng)濟增長與能源強度耦合關系表明，從長期來看，片面縮小能源消耗，過度強調(diào)降低能源強度，可能對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生阻尼效應，而能源強度過高也不利于當前的經(jīng)濟增長，能源強度的控制應立足基本國情。進一步的分析表明：生產(chǎn)要素替代彈性與經(jīng)濟增長成正相關；外生能源價格越高對經(jīng)濟增長越容易產(chǎn)生約束；資本生產(chǎn)率的提高對經(jīng)濟增長有顯著的推動作用。

52基于要素替代的中國經(jīng)濟增長政策建議

“后危機時代”漸行漸近，這對于破解原有經(jīng)濟發(fā)展模式的癥結既是挑戰(zhàn)又是機遇。如何在推進工業(yè)化進程的同時，充分發(fā)揮一系列的后發(fā)優(yōu)勢（如人力資源、資本積累、能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新等），將能源強度調(diào)整在一個合理的范圍內(nèi)是新時期尤為重要的現(xiàn)實問題。立足中國當前實際情況，結合本文研究結果，并借鑒國內(nèi)外的先進經(jīng)驗，本文提出以下要素替代模式：

第一，智庫人才替代模式。從式（9）中可以看出，邊際替代彈性越大，經(jīng)濟增長率提高的幅度越大，越有利于經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，這與德拉格蘭德維爾假說[4]一致。充分發(fā)揮人力資源優(yōu)勢，這實際上是一種以人力資源替代物質(zhì)資源的資源替代過程。我國人口眾多，但人力資本效能低下，農(nóng)村剩余勞動力富足，基層勞動者知識、技能缺乏，應積極引入民間教育融資，全方位、多層次開展教育培訓事業(yè)，增強基層勞動者文化素質(zhì)，充分發(fā)揮智庫人才優(yōu)勢，推動能源—經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[18]。

第二，綠色金融替代模式。式（9）顯示資本生產(chǎn)率對經(jīng)濟增長有積極正向的影響。利用金融創(chuàng)新尋找新的經(jīng)濟增長點是提高投資回報率的一個重要手段，其實質(zhì)就是一個由資本替代能源的過程。我們可以對國外的先進經(jīng)驗進行借鑒、吸收、再創(chuàng)新，積極宣傳并進一步拓寬投資渠道，搭建融資平臺，成立中小型企業(yè)投資基金會，引導中小型資金向能源生產(chǎn)、減排及研發(fā)部門以及高新技術產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)轉移，加強能源托管服務性投資，通過金融創(chuàng)新以實現(xiàn)投資效益與生態(tài)環(huán)境的雙贏。

第三，柔性價格替代模式。從式（9）可以發(fā)現(xiàn)能源價格的提高對經(jīng)濟增長率具有負面影響；在其他條件不變的情況下，能源價格的提高會使得能源消費支出大幅度上漲，可利用的投資資金也會相應減少，經(jīng)濟活動因缺乏資金支持而失去活力。但提高能源價格是促進能源效率提高的有效途徑，為了減少能源價格小幅度上漲帶來的負面影響，能源價格的調(diào)整應以柔性為原則，可以考慮調(diào)整不同能源間的價格差，以價格差來刺激能源種類間的替代。

第四，多邊協(xié)同替代模式。在保障經(jīng)濟最優(yōu)增長和降低能源強度間尋找平衡點時，技術進步無疑是一個重要參數(shù)。發(fā)達國家不僅經(jīng)濟發(fā)達，在能源技術方面也具有優(yōu)勢。應順應國際能源發(fā)展的潮流，積極推動雙邊和多邊國際能源技術合作與交流，借鑒國外先進經(jīng)驗，融合各種技術創(chuàng)新，推動我國能源技術的發(fā)展，提高能源利用效率。

參考文獻：

[1]廖華，房斌等譯.能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新[M].北京：機械工業(yè)出版社，201167-69.

[2]Yang M，Yang FX，Chen XR.Effects of Substituting Energy with Capital on Chinas Aggregated Energy and Environmental Efficiency [J].Energy Policy， 2011，39：6065-6072.

[3]Sancho F. Double Dividend Effectiveness of Energy Tax Policies and the Elasticity of Substitution：A CGE Appraisal [J].Energy Policy， 2010，38：2927-2933.

[4]陳曉玲，連玉君.資本—勞動替代彈性與地區(qū)經(jīng)濟增長——德拉格蘭德維爾假說檢驗[J].經(jīng)濟學， 2012，12（1）：93-113.

[5]Ma H Y，Oxley L，Gibson J.Substitution Possibilities and Determinants of Energy Intensity for China[J].Energy Policy， 2009，37（5）：1793-1804.

[6]Kemfert C，Welsch H.Energycapticallabor Subsititution and the Economic Effects of CO2 Abatement：Evidence for Germany[J].Journal of Policy Modeling， 2000，22（6）：641-660.

[7]邵興軍.經(jīng)濟增長方式轉變下的能源強度及能源回彈效應研究[D].江蘇大學，2011.

[8]朱永彬，王錚.排放強度目標下中國最優(yōu)研發(fā)及經(jīng)濟增長路徑[J].地理研究， 2014，33（8）：1407-1414.

[9]張軍，吳桂英，張吉鵬.中國省際物質(zhì)資本存量估算：1952-2000[J].經(jīng)濟研究， 2004（10）：35-39.

[10]劉曉，熊文，朱文彬，等.經(jīng)濟平穩(wěn)增長下的湖南省能源消費量及碳排放量預測[J].熱帶地理，2011（3）：310-315.

[11]郭慶旺，賈俊雪.中國全要素生產(chǎn)率的估算：1979-2004[J].經(jīng)濟研究， 2005（6）：51-59.

[12]Barro R J，Sala-I-Martin X.Economic Growth[M].Cambridge：MIT Press，1995.

[13]顧六寶，肖紅葉.基于消費者跨期選擇的中國最優(yōu)消費路徑分析[J].統(tǒng)計研究，2005（11）：39-43.

[14]謝和平，劉虹，吳剛.煤炭對國民經(jīng)濟發(fā)展貢獻的定量分析[J].院士論壇，2012，34（4）：5-9.

[15]王鋒，張舒?zhèn)?基于狀態(tài)空間模型的煤炭價格長期趨勢預測[J].統(tǒng)計與信息論壇，2011，26（8）：67-72.

[16]公維鳳，周德群，王傳會.省際低碳經(jīng)濟增長路徑優(yōu)化及碳排放脫鉤預測[J].科研管理，2013，34（5）：111-119.

[17]陳江生.對未來十年中國經(jīng)濟發(fā)展趨勢的幾點思考[J].理論學刊，2010，11（201）：40-44.

[18]唐建榮，鄧林.基于lasso-Arima-GM的碳足跡情景分析[J].管理現(xiàn)代化，2014（5）：67-68.

（責任編輯：楊銳）