劉徐益

(洛陽師范學院 商學院，河南 洛陽 471934)

在經濟新常態(tài)下，河南省高質量發(fā)展作為中原崛起的重要組成部分，必須突破能源結構的瓶頸制約，促進河南經濟和資源的可持續(xù)高質量發(fā)展。因此，開展河南經濟發(fā)展與能源消費結構關系的研究，對經濟新常態(tài)下河南能源消費結構調整及優(yōu)化升級，以及整個中原經濟區(qū)的發(fā)展具有重要的指導意義。

一、文獻回顧

近些年來，越來越多的學者開始關注能源消費和經濟增長之間的關系研究，換句話說，能源消費與經濟可持續(xù)發(fā)展的關系研究，已經成為學術界研究的熱點問題。西方學者對能源消費和經濟增長的研究起步較早，約翰·卡夫(J.Kraft)和亞瑟·卡夫(A.Kraft)最早利用美國1947—1974年期間的國民生產總值(gross national product, GNP)與能源消費的數(shù)據進行分析，實證結論顯示GNP與能源消費之間存在著單向的格蘭杰(Granger)因果關系，從而得出節(jié)約能源的政策可能不會對美國的經濟產生負作用[1]。佩恩(Payne)采用更大時間跨度(1949—2006年)的數(shù)據對美國的能源消費和經濟增長進行相關實證分析，結果顯示能源消費和經濟增長不存在Granger因果關系[2]。莎麗(Sari)等利用自回歸分布滯后模型分析了美國各類能源消費、經濟產出和勞動力之間的相關關系，實證分析表明產出和勞動力對各類能源有長期促進作用，并提出可以利用公共或私人資金對可再生能源投資并得到回報[3]。

國內學者對經濟增長與能源消費之間關系的統(tǒng)計研究起步相對較晚。趙麗霞和魏巍賢利用拓展的生產函數(shù)模型，實證分析了中國經濟和能源之間的相關關系，得出能源已成為中國經濟發(fā)展過程中不可完全替代的限制性要素的結論[4]。林伯強運用拓展的柯布-道格拉斯(Cobb-Douglas)生產函數(shù)，對我國電力消費與經濟增長之間關系進行研究。實證結果表明經濟增長與電力消費存在長期均衡關系，并推斷出推進經濟改革和提高能源利用率，可以促進長期可持續(xù)的經濟增長； 而在市場機制不健全的現(xiàn)狀下，“電力先行”可以適當?shù)乇苊饨洕鷵p失[5]。宋輝和魏曉平對我國能源消費結構的循環(huán)及趨勢對經濟增長的影響進行分析，指出經濟的穩(wěn)定增長有利于能源消費結構的優(yōu)化，并提出相關的結構優(yōu)化對策[6]。吳鳴然和趙敏利用向量自回歸模型，對我國1990—2014年的能源消費、環(huán)境污染和經濟增長關系進行了實證分析。研究表明中國現(xiàn)階段的經濟發(fā)展是建立在大量能源消耗和環(huán)境污染基礎上的，而政府須協(xié)調經濟、資源和環(huán)境之間的關系，提高經濟可持續(xù)發(fā)展能力，促進生態(tài)文明建設[7]。張平和張鵬鵬利用聚類分析法將中國劃分成三塊不同區(qū)域，來研究各個區(qū)域間經濟發(fā)展和能源消費之間的相關關系[8]。

綜上所述，現(xiàn)階段雖然研究經濟發(fā)展和能源消費的前期成果較多，但研究具體一次能源消費結構與經濟發(fā)展的相關關系較少，特別是將一次能源消費結構劃為煤炭、石油、天然氣和一次電力能源。

二、研究方法、模型使用及數(shù)據來源

(一)研究方法

1.平穩(wěn)性檢驗

非平穩(wěn)的時間序列參與回歸建模分析是其結果會導致偽回歸； 鑒于此，首先要對原變量序列進行單位根檢驗，判斷序列的平穩(wěn)性。若變量不存在單位根，則表明是平穩(wěn)時間序列，則可以繼續(xù)建模； 若原序列存在單位根，為非平穩(wěn)序列時，需要對原序列進行差分處理來確定，判斷差分后的序列是否平穩(wěn)。為了保證分析結果的有效性和穩(wěn)健性，本文采用兩種平穩(wěn)性檢驗的方法，分別是擴展的迪克富勒(augmented Dickey and Fuller, ADF)和廣義最小二乘法去勢后的迪克富勒檢驗(Dickey Fuller generalized least squares, DF-GLS)。

2.協(xié)整檢驗

在時間序列數(shù)據分析中，從個體的變量序列來說可能是非平穩(wěn)的，但各序列的線性組合會出現(xiàn)平穩(wěn)的狀態(tài)(不隨時間的變化而變化)，而該狀態(tài)下的組合序列就是所謂的協(xié)整，即這些非平穩(wěn)序列之間存在著長期穩(wěn)定的均衡關系。本文采用多變量協(xié)整關系分析中，最為常用的約翰森(Johansen)協(xié)整檢驗方法和F-邊際檢驗(bounds test)。

3.格蘭杰因果關系檢驗

協(xié)整關系只檢驗了變量之間是否存在長期的均衡關系，而變量之間的因果關系并沒有被檢驗分析。本文擬采用格蘭杰因果關系檢驗方法來分析各所選變量之間的因果關系。當對Y進行預測時，要考慮Y過去值以及X的滯后項對Y的解釋程度。如果X滯后項有助于解釋Y，則說明X是Y的格蘭杰原因； 反之，則說明X不是Y的格蘭杰原因。

4.脈沖響應及方差分解分析

為了進一步研究各變量之間的動態(tài)影響，本文采用脈沖響應及方差分解分析，從動態(tài)上把握各變量之間的相互影響及作用。脈沖響應函數(shù)(impulse response function,IRF)是指隨機擾動項的一個標準差對自身及其他內生變量當期以及未來取值帶來的沖擊軌跡，能夠比較直觀地描述各變量之間的動態(tài)影響。方差分解(variance decomposition, VD)則通過每一個沖擊對內生變量的貢獻度來判斷解釋變量及其他變量對該解釋變量的影響程度。

(二)模型使用

為了研究河南省的經濟增長和能源消費結構調整的相關關系，根據韓智勇等[9]和龔新蜀等[10]的研究模型，現(xiàn)結合河南省一次能源消費的實際情況(主要以煤炭、石油、天然氣和一次電力及其他能源等消費)，采用以下模型。

GDPt=f(coalt,oilt,gast,otherst)

(1)

為了降低序列的異方差性以便于模型經濟意義的解釋，對相關數(shù)據進行了對數(shù)化處理，原等式可以變?yōu)椋?/p>

lnGDPt=a0+a1lncoalt+a2lnoilt+a3lngast+a4lnotherst+εt

(2)

其中GDP為河南省生產總值；coal、oil、gas、others分別表示煤炭、石油、天然氣和一次電力及其他能源的消費；a0為常數(shù)項；a1—a4是各個參數(shù)的系數(shù)；ε和t分別是殘差項和年份。

(三)數(shù)據來源

本文的河南省一次能源消費數(shù)據以及生產總值的數(shù)據來源于各年的《河南省統(tǒng)計年鑒》，時間跨度采用所能收集到的最長時間段(1978—2019)； 為了消除通貨膨脹的影響，采用以1978年為基年的實際GDP，以億元為單位； 而煤炭、石油、天然氣和一次電力都采用萬噸標準煤為單位。

三、結果發(fā)現(xiàn)

(一)平穩(wěn)性檢驗

本文先對所有變量進行ADF和DF-GLS單位根檢驗，采用有常數(shù)無趨勢項和有常數(shù)有時間趨勢項的兩種方法進行檢驗，分析結果見表1。從表1中可以看出，各個參數(shù)的原序列接受原假設，存在單位根； 而對其進行一階差分后，各參數(shù)無論是有常數(shù)無時間趨勢項還是有常數(shù)有時間趨勢項的ADF和DF-GLS項下t檢驗值均小于5%的顯著性水平，都拒絕原假設，接受備擇假設，即各參數(shù)的一階差分是平穩(wěn)的?？梢钥闯?，原序列為一階單整的序列，符合進行下一步驟，即協(xié)整檢驗的條件。

(二) 協(xié)整檢驗

本步驟為了檢驗經濟增長和能源消費結構之間是否存在協(xié)整關系。在進行協(xié)整分析之前，需要選擇合適的滯后階數(shù)，以消除隨機誤差項存在的自相關。為了綜合考慮各種一次能源消費對河南經濟發(fā)展起動態(tài)的影響，判斷滯后階數(shù)對于協(xié)整方程的個數(shù)以及基于誤差修正模型 (vector error correction model,VECM)的Granger 因果關系檢驗起到至關重要的作用。為了綜合考慮滯后階數(shù)的選定，本文采用在五種不同的準則下對最優(yōu)滯后階數(shù)的選取(見表2)。各種準則都表明2階是最優(yōu)滯后階數(shù)。

表1 ADF和DF-GLS單位根檢驗結果

表2 不同準則下最優(yōu)滯后階數(shù)的選取

表3顯示的是Johansen協(xié)整檢驗的結果。原假設None表示沒有協(xié)整關系，從表中可以看出，跡統(tǒng)計量檢驗值為158.777，大于5%臨界值88.804，同時極大特征根檢驗值為84.114，大于5%臨界值38.331，可以拒絕原假設，從而認為至少有一個協(xié)整關系； 下一個原假設為At most 1則表示最多有一個協(xié)整關系，跡統(tǒng)計量74.662和極大特征根檢驗值42.220分別大于5%臨界值63.876和32.118，所以可以拒絕原假設，最多超過一個協(xié)整關系； 而在At most 2的假設下，跡統(tǒng)計量和極大特征根統(tǒng)計量都小于5%臨界值，從而接受原假設，最多有不超過兩個協(xié)整關系。

表3 Johansen協(xié)整檢驗結果

檢驗表明，lnGDP、lncoal、lnoil、lngas、lnothers五個變量存在長期均衡關系。

經過標準化以后，協(xié)整方程可以寫為如下形式：

lnGDP=0.087+0.421lncoal+0.083lnoil-0.232lngas+0.085lnothers

(0.003) (0.036) (0.053) (0.018) (0.013)

(3)

通過協(xié)整方程式，可以得出生產總值與煤炭、石油和一次電力消費(主要指可再生能源的消費)有正相關的長期均衡關系，而與天然氣消費則存在負相關的長期均衡關系，這可能與天然氣在河南的整體能源消費結構中所占比例較低有關。

表4是F-邊際檢驗的結果?？梢钥闯觯現(xiàn)值25.37遠遠大于1%臨界值的上邊際I(1)的4.37值，可以判斷所檢驗的變量之間存在長期的協(xié)整關系，與Johansen協(xié)整檢驗一致。

表4 F-邊際檢驗結果

(三) 向量誤差修正模型及格蘭杰因果關系檢驗

考慮到原序列為非平穩(wěn)的數(shù)據，在建立誤差修正模型之前，需要檢驗向量自回歸(vector autoregressive，VAR)模型的整體擬合情況。根據前面的最優(yōu)滯后階數(shù)，我們選擇VAR(2)為基礎模型，并對VAR模型特征方程根的倒數(shù)值進行擬合分析(如圖1)。分析結果表明，所有根模倒數(shù)都小于1，即位于單位圓內，可以得出VAR(2)模型是穩(wěn)定的。也就是說，在所研究的時間區(qū)間內，雖然河南省的煤炭、石油、天然氣、一次電力和經濟發(fā)展五個變量之間關系呈現(xiàn)復雜多變的狀態(tài)，但從整體來看，由這五個變量組成一個穩(wěn)定的系統(tǒng)。

圖1 VAR模型的單位根圖

為了更好地詮釋各種一次能源要素及自身因素對河南經濟發(fā)展的影響，在原VAR(2)基礎上建立相應的向量誤差修正模型(VECM)，通過計算可以得出以下模型：

ΔlnGDPt=-0.665vecmt-1+0.175ΔlnGDPt-1+0.179ΔlnGDPt-2-0.339Δlncoalt-1-0.124Δlncoalt-2+0.140Δlnoilt-1+0.158Δlnoilt-2-0.094Δlngast-1-0.035Δlngast-2-0.055Δlnotherst-1-0.046Δlnotherst-2+0.108

(4)

VECM模型中各個要素的變量參數(shù)，顯示了各個變量之間為了達到均衡狀態(tài)而調整至平衡的向心速度。各個自變量的一階差分的參數(shù)向量，反映了該自變量對河南省經濟發(fā)展(GDP)的影響程度。vecm是該模型的誤差修正項，若系數(shù)為負，則表明該模型符合反向修正機制原理。結果表明，vecm系數(shù)為-0.665，符合該原理，也就是說GDP在第t期的變化可以消除前一期66.5%的非均衡誤差，即上年度河南一次能源消費(煤炭、石油、天然氣和一次電力等)和經濟發(fā)展的非均衡誤差以66.5%的幅度對基礎年度的一次能源消費增長做出相應調整，從而使能源消費非均衡狀態(tài)(短期)趨向于均衡狀態(tài)(長期)。

表5顯示了基于誤差修正模型的Granger 因果關系的實證分析結果。表中顯示，拒絕了煤炭、石油、天然氣和一次電力不是經濟增長的Granger原因的原假設，從而接受備擇假設，接受各種一次能源是河南經濟增長的Granger原因。而其他的實證分析則接受原假設，經濟增長不是各種一次能源的Granger原因。所以，煤炭、石油、天然氣和一次電力是經濟增長的單向Granger因果關系?？傮w來說，煤炭、石油、天然氣和一次電力消費都是河南經濟發(fā)展的原因，這一結果可以為經濟增長理論提供依據。能源作為工業(yè)化進程的基礎，推動著經濟的發(fā)展，它已經成為除傳統(tǒng)經濟中資本和勞動等生產要素外，拉動區(qū)域經濟高質量發(fā)展的重要組成部分。

表5 基于VECM的Granger 因果關系

(四) 脈沖響應及方差分解

由于在前面，我們已經檢驗VAR(2)的擬合情況較好，現(xiàn)對VAR(2)模型進行脈沖響應函數(shù)以及方差分解分析。圖2為煤炭、石油、天然氣和一次能源分別用一個標準差對GDP沖擊引起的響應，時期為20期。從脈沖響應值的軌跡可以看出，河南經濟增長受自身沖擊的反應是一直上升，10期以后趨于平穩(wěn)； 受到煤炭消費一個正向的沖擊后，持續(xù)上行，并在10期以后趨于穩(wěn)定并有所下降； 而當受到石油消費的一個正向沖擊后，持續(xù)下行且為負值，并在8期后趨于平穩(wěn)，并在12期達到最低，以后有平穩(wěn)回升的跡象； 當受到天然氣消費的一個正向沖擊后，第2期達到最低，隨后逐漸增加，對經濟增長的影響非常小，最終趨于消失； 而從一次電力來說，在第5期達到最大值，而后持續(xù)下降，在第10期達到零，而后有持續(xù)下降的趨勢。總體來看，河南省的經濟發(fā)展對自己的沖擊效應要大于各種一次能源消費對河南經濟發(fā)展的沖擊效應，而煤炭和石油消費還是最主要的能源來源，天然氣消費對河南經濟發(fā)展影響不大，而一次電力短期來說對經濟的影響是正面的。

圖2 各一次能源對河南經濟發(fā)展的脈沖響應曲線

為了解釋每個變量對河南經濟發(fā)展的貢獻程度，本文采用方差分解的方法。從圖3可以看出，在第一期是經濟增長自身占比100%，隨著時間的推移，占比逐漸下降，速度有所減緩，到第15期的時候達到63.79%； 而煤炭對于GDP的貢獻是先增加后減少，到第16期時達到最高，23.32%； 而石油在第17期的時候達到最高值，11.70%； 不過天然氣的貢獻比率，在第2期達到最大，0.31%，而后逐年遞減，在第20期后，只有0.12%的貢獻率； 而相對于天然氣來說，同作為清潔能源的一次電力能源貢獻率逐年增加，從第2期的接近于零，到20期的超過3.51%。

圖3 河南省經濟發(fā)展的方差分解圖

四、結論及對策建議

(一)簡短結論

本文通過建立VAR模型，對河南GDP和各種能源消費之間的關系進行了實證研究，得出以下三點結論。

一是各個樣本在樣本期內，都屬于一階單整序列，經濟增長、煤炭、石油、天然氣和一次電力消費五者之間存在協(xié)整關系。二是上年度河南一次能源消費(煤炭、石油、天然氣和一次電力等)和經濟發(fā)展的非均衡誤差以66.5%的幅度對基礎年度的一次能源消費增長做出相應調整，從而使能源消費非均衡狀態(tài)(短期)趨向于均衡狀態(tài)(長期)； 各一次能源消費是河南經濟發(fā)展的Granger 原因，而經濟發(fā)展并不構成能源消費的Granger原因。三是從脈沖響應和方差分解來看，河南的生產總值對自身的沖擊效應要遠遠大于各一次能源對它的沖擊效應； GDP對自身的貢獻率維持在60%以上，煤炭和石油消費對河南經濟增長仍然是主要的貢獻者，兩者總共的貢獻率將近35%； 而作為世界主要的三大能源之一，天然氣對經濟的貢獻度維持在較低水平； 而一次電力(主要是可再生能源)對河南經濟的貢獻率正在穩(wěn)步提高。

(二) 相關對策建議

在經濟新常態(tài)下，為了維持河南經濟的可持續(xù)高質量發(fā)展，需加強經濟的深化發(fā)展，對河南能源的供給側和需求側進行改革，提升煤炭和石油傳統(tǒng)能源的轉化效率，大力發(fā)展清潔能源(天然氣、水能、風能、太陽能等)，增強能源消費主體生態(tài)意識，普及可再生能源消費。具體對策及建議如下。

其一，全力加速由粗放型經濟向集約型經濟轉變。由粗放型經濟迅速轉變?yōu)榧s型經濟，合理調整三大產業(yè)結構，充分發(fā)揮經濟對自身的影響。近些年，河南的人口紅利正在消失，而大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)和高技術產業(yè)，提高產品的附加值； 充分利用河南自身資源，提高生產資料的利用率是穩(wěn)定經濟增長的保障。規(guī)范和發(fā)展河南現(xiàn)代工業(yè)產業(yè)集群和現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)集群，發(fā)揮現(xiàn)代產業(yè)集群對區(qū)域經濟可持續(xù)發(fā)展的輻射帶動作用。

其二，全力提高能源利用效率。雖然能源消費帶動了河南經濟的發(fā)展，但屬于高碳排放的煤炭和石油消費拉動起著至關重要的作用。作為煤炭消費大省，河南的一次能源消費中，煤炭仍然占比73%，而石油占比14%，兩者總共提供了河南省將近90%的能源消費。在節(jié)能減排的大背景下，提高能源的利用效率，特別是煤炭、石油的利用效率尤為重要。鼓勵研究開發(fā)節(jié)能降耗技術，加大對煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源的技術創(chuàng)新投入，提高傳統(tǒng)能源的使用效率，推動河南經濟可持續(xù)發(fā)展和能源資源可持續(xù)發(fā)展的高度協(xié)調融合。

其三，全力提高天然氣和可再生能源使用比例。目前天然氣和一次電力消費占能源消費總量比例較小，對河南經濟發(fā)展的貢獻相對較小。提高天然氣以及可再生能源的比率作為河南節(jié)能減排的發(fā)展新趨勢，是降低河南的煤炭高依賴率的重要手段，也是穩(wěn)定經濟增長且降低能耗的有效途徑。充分利用好國家“一帶一路”倡議和中部崛起政策，利用河南的地理優(yōu)勢，持續(xù)推進天然氣和一次電力的外引通道建設。要加大對河南可再生能源的技術研發(fā)力度，進一步發(fā)揮它們對經濟發(fā)展的作用。

其四，全力發(fā)展資源節(jié)約型經濟和環(huán)境友好型經濟。發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好型經濟體系，踐行新發(fā)展理念和“綠水青山就是金山銀山”理念，需要提高資源的利用率，特別是化石能源的利用率，兼顧經濟效應和生態(tài)效應。通過政府的有效引導，加強能源技術創(chuàng)新，深化產學研深度融合，拓展協(xié)同創(chuàng)新機制，形成創(chuàng)新合力，經濟增長方式由要素驅動向創(chuàng)新驅動轉變。