國錦華,弓曉光

（1.首都師范大學 數(shù)學科學學院，北京 100048；2.內(nèi)蒙古師范大學 計算機科學技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050）

一、引言

能源是國民經(jīng)濟的命脈，是一個國家經(jīng)濟增長和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，能源消費與經(jīng)濟發(fā)展有著密不可分的關系，一方面，能源是經(jīng)濟增長的主要動力，經(jīng)濟發(fā)展需要消耗更多的能源，對經(jīng)濟增長具有強有力的拉動作用；另一方面，經(jīng)濟增長反過來又會影響能源的消費，能源短缺更會制約經(jīng)濟的發(fā)展，能源可持續(xù)發(fā)展對于我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展至關重要。中共十九大報告明確提出，按照人口資源環(huán)境相均衡、經(jīng)濟社會生態(tài)效益相統(tǒng)一的原則，大力推進生態(tài)文明建設?！敖?jīng)濟、人口、能源”三者是一個具有高度復雜性、動態(tài)性、多層次性的開放系統(tǒng)。隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進程的不斷加快，能源消費快速增長，研究“經(jīng)濟、人口、能源”之間的關系，預測經(jīng)濟增長、人口增加、能源消費的情況，協(xié)調(diào)能源資源與經(jīng)濟增長的關系，在此基礎上，提出有價值的研究結(jié)論和政策建議，對于促進經(jīng)濟與社會可持續(xù)發(fā)展，特別是大力發(fā)展農(nóng)村可再生能源上具有重要的現(xiàn)實意義。

廣西素有“缺煤、少油、貧氣”之稱，能源資源嚴重短缺，另一方面，隨著廣西經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服務業(yè)步伐加快，能源消費增長迅速，據(jù)統(tǒng)計表明，廣西全年能源消費總量從2005年的4536.74萬噸標準煤上升到2015年的9760.70萬噸標準煤。僅僅11年時間，能源消費增長絕對值達到5223.96萬噸標準煤，2015年的消費總量為2005年的215.15倍，平均年增長量為522.40萬噸標準煤，平均年增長率達到10.46%。隨著廣西產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和優(yōu)化，能源消費

結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，能源消耗以第二產(chǎn)業(yè)，尤其是工業(yè)為主。2005年，廣西第一產(chǎn)業(yè)在GDP中所占比重為22.9%，第二產(chǎn)業(yè)所占比重為37.9%，第三產(chǎn)業(yè)所占比重為39.2%。2015年，廣西第一產(chǎn)業(yè)在GDP中所占比重為15.2%，第二產(chǎn)業(yè)所占比重為47.7%，第三產(chǎn)業(yè)所占比重為37.1%。由于農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展和工業(yè)化進程的推動，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，能源消耗也發(fā)生變化。在各行業(yè)能源消費所占比重來看，第二產(chǎn)業(yè)都保持在70%以上。以2015年為例，能源消費總量為9760.70萬噸標準煤，第二產(chǎn)業(yè)消費6998.96萬噸標準煤，占能源消費總量的73.5%。其中工業(yè)消費6948.42萬噸標準煤，占比重72.01%。可見，工農(nóng)業(yè)在能源消費中占絕對主體地位。經(jīng)濟的快速增長助推了能源的消耗，廣西GDP從2005年的3984.1億元增加到2015年的16803.12億元，增長了421倍，這必然導致能源的需求越來越大。

廣西由于受自然資源限制，能源生產(chǎn)能力嚴重不足，能源需求缺口越來越大，呈快速增長態(tài)勢。據(jù)資料顯示，2005年能源需求缺口為3315.75萬噸標準煤，到2015年能源需求缺口達到7025.5萬噸標準煤，是2005年的2.11倍。其中缺口最大的是煤炭資源，從2005年缺口2181.79萬噸標準煤增加到2015年缺口4880.91萬噸標準煤，2015年，廣西能生產(chǎn)能源2969.84萬噸標準煤，能源供應對外依存度達到70.84%，其中煤炭資源達到92.2%。

能源嚴重短缺已經(jīng)成為制約廣西經(jīng)濟發(fā)展的一塊短板，另一方面，廣西具有豐富的可再生能源，研究分析能源消費與經(jīng)濟增長、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化關系，預測2018-2022年廣西能源需求。大力發(fā)展農(nóng)村可再生能源，為政府在能源需求方面的科學決策提供理論支撐，促進經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

二、國內(nèi)外研究綜述

近年來，一些學者在能源消費與經(jīng)濟發(fā)展、人口增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化方面，做了許多富有成效的研究工作，國外學者主要集中在三個方面：（1）能源消費與經(jīng)濟增長關系。Stem（1993） 通過構(gòu)建向量歸（VAR）模型，分析了美國1947年-1990年的相關數(shù)據(jù)，實證分析了經(jīng)濟增長與資本存量、勞動力投入、能源消費的關系，認為能源消費促進經(jīng)濟增長。（2） 能源消費與經(jīng)濟增長具有因果關系。Ebohon（1996） 、Masih（1996） 、Cheng， Lai（1997）、Yang（2000） 等人通過對能源消耗與經(jīng)濟增長二者的分析研究，認為能源消耗與經(jīng)濟增長互為因果關系。（3） 能源政策促進經(jīng)濟增長。Lee（2005）通過分析能源的長期消費與短期消費與經(jīng)濟的關系，得出通過能源政策可以促進經(jīng)濟增長的結(jié)論。Tsani等（2010） 通過細化農(nóng)業(yè)、工業(yè)、居民與交通等幾種能源消費形式，研究認為交通能源消費與經(jīng)濟增長之間沒有因果關系，農(nóng)業(yè)、工業(yè)能源消費、居民能源消費與經(jīng)濟增長存在雙向因果關系。Ozturk（2010） 通過對高、中、低等收入的三類51個國家分析。得出低收入國家經(jīng)濟增長與能源消費有單向因果關系，中等收入國家能源消費與經(jīng)濟增長有雙向因果關系，高收入國家能源消費到經(jīng)濟增長無因果關系的結(jié)論。

國內(nèi)學者就能源消費與經(jīng)濟增長關系的研究主要在三個方面：（1）經(jīng)濟增長與能源消費的關系。黃玲（2007） 認為經(jīng)濟增長是能源消費的原因。王火根等（2008） 認為經(jīng)濟增長不是能源消費的主要原因，分析得出能源消費每下降1%，經(jīng)濟增長將下降0.49%。張琳等（2008）認為電力消費對推動經(jīng)濟增長，而且各省電力消費對經(jīng)濟增長的影響不同，整體而言，電力消費對經(jīng)濟增長逐年遞增。屈小娥等（2008）從能源效率方面進行研究，認為能源利用效率與經(jīng)濟增長的關聯(lián)度小，而能源消費總量與經(jīng)濟增長的關聯(lián)度大。（2） 能源消費量的預測研究。劉旖蕓（2009） 通過對能源消費與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、社會福利、環(huán)境發(fā)展的關系研究，預測了上海市的經(jīng)濟發(fā)展趨勢及能源消費需求量。汪東等（2010）等研究了天津市主要能源需求及其阻礙經(jīng)濟發(fā)展的原因。（3）能源消費與經(jīng)濟增長的相關性研究。王欣等（2012）運用灰色關聯(lián)度法得出經(jīng)濟增長與能源消費相互關聯(lián)的結(jié)論。郭然然（2015）利用向量自回歸模型，研究能源消費、二氧化碳排放、經(jīng)濟增長三者之間的動態(tài)關系，并預測了北京市未來5年內(nèi)三者可能的變化趨勢。

綜觀上述國內(nèi)外研究，在能源消費與經(jīng)濟增長的相互關系上，取得了富有成效的研究成果，但是就人口因素、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素的研究還不夠深入，本研究從能源消費與經(jīng)濟增長、人口增加、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的方面探討廣西能源消費與經(jīng)濟增長的關系，預測經(jīng)濟增長、人口增加、能源消費的情況，協(xié)調(diào)能源資源與經(jīng)濟增長的關系，在此基礎上，提出大力發(fā)展農(nóng)村可再生能源等有價值的研究結(jié)論和政策建議。

三、模型設計及數(shù)據(jù)來源

（一）數(shù)據(jù)來源

目前，不少學者都對經(jīng)濟發(fā)展趨勢、人口增長規(guī)律、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級等方面進行了分析，本研究涉及的數(shù)據(jù)主要來自于各類統(tǒng)計年鑒，如《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國能源統(tǒng)計年鑒》，部分數(shù)據(jù)來自于政府人口和宏觀經(jīng)濟的預測數(shù)據(jù)。主要通過對2005年到2015年時間序列統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，探究經(jīng)濟發(fā)展、人口增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源消耗之間的關系，為下一步經(jīng)濟發(fā)展、能源消耗、人口增長和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化進行預測，也為政府決策提供科學依據(jù)。見表1。

（二）模型設計

由于人口、經(jīng)濟與能源環(huán)境具有動態(tài)性、階段性和復雜性，不能用一般的線性模型來預測其發(fā)展趨勢。本文運用加歸分析法通過建立經(jīng)濟-人口-能源預測模型，主要對經(jīng)濟發(fā)展水平和能源需求進行預測。

考慮到能源消費總量主要與經(jīng)濟增長、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等有關，因此在建模時，相應的選取相互關聯(lián)緊密的主要指標作為自變量來代表經(jīng)濟增長、人口、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。據(jù)此，將能源消費總量作為因變量Y，將國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP） （萬元）、人口（萬人）、工業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重（%）分別作為自變量X1，X2，X3。

從表1中可看出，因變量Y與自變量X1，X2，X3呈較明顯線性關系，故采取建立多元線性回歸方程：

（其中X1為國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），X2為人口，X3為工業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重，Y為能源消費總量）

按照多元線性回歸方程估計方法，運用SPSS軟件對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行處理，得到如下表2，表3估計結(jié)果。

從表2可得，R2=0.992調(diào)整后為0.99，模型擬合度非常好。

表2 模型匯總

從表3可知，該回歸方程顯著性檢驗結(jié)果表明，回歸平方和81343922.164，殘差平方和672550.07，總平方和82016472.234，對應的F統(tǒng)計量的值為443.478，顯著性P值為0，其顯著性概率值遠小于0.01，證明所建立的回歸方程整體上非常顯著，是有效的模型。

表3 離散分析a

模型中各解釋變量（X1，X2，X3）的T值，P值以及非標準化回歸系數(shù)見表4。

表4 回歸方程系數(shù)

從表4中可得知，國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），人口和工業(yè)比重三個自變量的T值絕對值均大于1.63，都通過T檢驗。同時三個自變量顯著性水平均小于0.05，可認為該模型中的三個自變量與因變量的線性關系成立，方程顯著。

根據(jù)回歸系數(shù)我們能夠得到完整的多元線性回歸方程：

Y=-24534.185+0.163X1+4.763X2+147.432X3

（其中X1為國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），X2為人口，X3為工業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重，Y為能源消費總量）

（三）能源消費總量預測

1．國內(nèi)生產(chǎn)總值預測

廣西作為后發(fā)展欠發(fā)達地區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)展緩慢、工業(yè)化程度低，發(fā)展后勁足，通過測算，到2022年廣西地區(qū)生產(chǎn)總值和居民收入要實現(xiàn)比2012年翻一番。預測值如下表。

2．人口預測

廣西城鎮(zhèn)化發(fā)展慢，主要人口集中在農(nóng)村，通過查找2015年廣西統(tǒng)計年鑒，得到1990年到2015年人口數(shù)據(jù)如下表。

表5 2018-2022年廣西國內(nèi)生產(chǎn)總值預測

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，做出散點圖。從圖中曲線可看出，人口呈非線性變化。

表6 1990-2014年廣西人口情況表

利用SPSS軟件對該表數(shù)據(jù)進行曲線擬合，運行后得到各個模型擬合結(jié)果如下。

圖1 廣西人口時間序列散點圖

表7 模型統(tǒng)計及參數(shù)估計表因變量：人口

比較各檢驗結(jié)果，可知S模型對于表8的人口數(shù)據(jù)具有非常高的擬合度。得出擬合方程：Y=e^(26.624-36326.893/t)。利用該擬合方程輸入到excel對未來人口數(shù)量進行預測，可得出2018—2022年人口預測情況如下表。

3．工業(yè)比重預測

ARIMA（autoregressiveintegrated moving average model）是由統(tǒng)計學家Box和Jenkins提出的，又被稱為B-J模型（the Box-JenkinsModel），可用于非平穩(wěn)時間序列預測。工業(yè)總產(chǎn)值序列為非平穩(wěn)時間序列，對其進行建模擬合和預測不宜直接采用自回歸 （AR）、移動平均 （MA） 或自回歸移動平均（ARMA） 模型分析。采用的Box-Jenkins方法，是指確定、擬合和檢驗時間序列數(shù)據(jù)的ARIMA模型的一組方法。預測結(jié)果根據(jù)模擬模型的形式直接得出。該模型可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行預測，表達平穩(wěn)及非平穩(wěn)的時間序列。

表8 2018-2022年廣西人口數(shù)量預測

根據(jù)1990—2017年廣西工業(yè)總產(chǎn)值數(shù)據(jù)（表11）對模型進行擬合和檢驗，最后確定使用ARIMA(0，1，1)模型，對2018-2022年廣西工業(yè)總產(chǎn)值進行預測，預測結(jié)果如表9所示。

表9 1990-2014年廣西年工業(yè)總產(chǎn)值

根據(jù)2018-2022年廣西國民生產(chǎn)總值及廣西工業(yè)總產(chǎn)值預測結(jié)果，可測算2018-2022年廣西工業(yè)占國民生產(chǎn)總值比重如下。

4．能源消費總量預測

2018—2022年廣西國民生產(chǎn)總值、人口及工業(yè)比重三項變量的預測結(jié)果匯總?cè)缦卤?2：

表10 2018-2022年廣西工業(yè)總產(chǎn)值預測

表11 2018-2022年廣西工業(yè)占GDP比重預測

結(jié)合能源消費總量預測模型將上述變量值帶入進行預測。

表12 2018-2022年廣西GDP、人口、工業(yè)比重預測值

得到預測結(jié)果如下（表13）。

表13 2018-2022年廣西能源消費總量預測

以上分析結(jié)果表明，經(jīng)濟發(fā)展速度平均增長7.3個百分點，能源消耗平均增長3.4個百分點，廣西產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步趨向合理，第二產(chǎn)業(yè)平均占40%的比重，人口也在逐步增長，但是由于受人口政策、經(jīng)濟發(fā)展、地區(qū)文化等各方面的影響，呈不規(guī)則變化。整體來看，經(jīng)濟發(fā)展速度與能源消費量同步發(fā)展，而且經(jīng)濟發(fā)展與能源消費互為因果關系，但是經(jīng)濟增長速度和能源消費速度的不同，但也看出，廣西經(jīng)濟正在處于快速發(fā)展期。

四、討論與分析

（一）結(jié)果分析

通過上述分析，并得出如下結(jié)論：

1．2018-2022年廣西能源消費呈上升態(tài)勢

2018—2022年，由于能源需求迅速增長，廣西能源可持續(xù)發(fā)展水平急劇上升，經(jīng)預測，從2018年的10824.34萬噸標準煤上升至2022年的12182.5萬噸標準煤，增加了1358.16萬噸標準煤。由于廣西受自然資源限制，能源生產(chǎn)能力嚴重不足，能源需求缺口越來越大，廣西在整個工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中,呈快速增長態(tài)勢。

2．2018-2022年經(jīng)濟發(fā)展速度會繼續(xù)保持增長態(tài)勢

2018-2022年，廣西經(jīng)濟發(fā)展速度繼續(xù)保持增長態(tài)勢，經(jīng)預測，GDP增長速度平均超過7%，從2018年的20930.66億元增長到2022年的25905.43億元,凈增長孫974.77億元。經(jīng)濟的快速增長會消費更多的能源，而且也會需求更多的勞動力。能源消費直接受制于經(jīng)濟發(fā)展水平，因此,經(jīng)濟增長是影響能源消費的一個非常重要的因素。

3．2018-2022年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)會發(fā)生明顯變化

2018-2022年，廣西工業(yè)經(jīng)濟繼續(xù)保持強有力增長態(tài)勢，各產(chǎn)業(yè)的能耗指數(shù)相差較大,經(jīng)預測，工業(yè)總產(chǎn)值從2018年的8452.36億元上升至2022年11266.09億元，凈增長2813.73億元,工業(yè)比重平均超過43%。第二產(chǎn)業(yè)的能耗比重遠高于第一、三產(chǎn)業(yè)的能耗比重。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,綜合能耗指數(shù)必將受到影響。在經(jīng)濟快速發(fā)展中，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局更加合理，第三產(chǎn)業(yè)比重會增大，第二產(chǎn)業(yè)仍是能源的主要消費者。

4．2018-2022年廣西人口數(shù)量會緩慢增加

人口是社會系統(tǒng)中最基本的因素。人口變化影響因素較多，如國家政策、家庭文化程度、民族習慣等，國家計劃生育政策仍是影響人口增長的主要因素。經(jīng)預測，2018-2022年，廣西人口整體上是增加的，但增長速度緩慢，從2018年的5537.29萬人增加為2022年5635.53萬人，凈增加98.24萬人。經(jīng)濟的增長,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化,還會影響到人口結(jié)構(gòu)的變化。人口總量決定能源的總消費量,也會影響著能源的人均占有量和利用方式。

鑒于上述情況，大力發(fā)展廣西農(nóng)村可再生能源，既解決了生態(tài)保護又有效地緩解了能源短缺的矛盾，而且也是未來我國經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢。能源，向規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，有效地推動能源進口多元化，解決能源缺口的問題，同時也有效地利用了農(nóng)村的可再生能源，減少了環(huán)境污染。三是實施的節(jié)能減排戰(zhàn)略，有效緩解能源需求快速增長的嚴峻形勢。三是處理好農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與工業(yè)化進程、能源消費與生態(tài)保護的關系，科學穩(wěn)妥地設定減排目標，降低碳排量，政府要制定低碳發(fā)展政策，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，實施節(jié)能減排，控制能源消費總量，控制溫室氣體排放量，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)保護的關系。

總之，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，廣西的能源需求持續(xù)上升。廣西能源短缺，生產(chǎn)總量遠遠不能滿足巨大的能源消費總量，需求缺口還在繼續(xù)擴大。廣西在“缺煤、少油、貧氣”的情況下，積極發(fā)展新能源和可再生能源是解決能源短缺的一條出路，廣西具有“水資源”和“生物質(zhì)能源”的巨大資源優(yōu)勢，大力發(fā)展“水資源”和“生物質(zhì)能源”，實現(xiàn)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增大能源供給能力，緩解能源壓力，是廣西解決“經(jīng)濟發(fā)展與能源短缺”問題，實現(xiàn)能源發(fā)展的有效對策。

（二）政策建議

一是能源主管部門進一步地整合、完善和改進政策體系，采取總量控制、分類指導、價格調(diào)控、節(jié)能技改等多種政策手段，有效地抑制能源消費需求增速過快的問題。二是協(xié)調(diào)好能源消費與經(jīng)濟增長的關系，拓展能源供應渠道，進一步扶持可再生