摘要 本文采用協(xié)整分析理論，論證了資本存量和城市化率是影響中國GDP的兩個變量。運用建立 的GDP模型，對中國未來的GDP進行了情景分析。我們比較了德國，日本等一些發(fā)達國家能源 消耗的歷史和現(xiàn)狀，對中國未來單位GDP的能源需求作出了情景假設(shè)，構(gòu)建了對中國和諧社 會建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展有利的能源需求情景-環(huán)境友好情景。在這一情景下，到2050年，一次 能源總消耗量達到43.1億tce(噸標準煤)；人均能耗為3.06 tce，是中國2005年人均能耗的1 .8倍，是日本2003年人均能耗的51%。在這一情景下，中國2050年單位GDP的能耗雖然比2003 年的德國要低20%，但比2003年日本的單位GDP能耗仍高出37%。我們認為，只要艱苦努力， 這一情景具有一定的可實施性。但是，節(jié)能減排是一項長期的工作，它不但涉及制造業(yè)能耗 ，還將越來越多地涉及生活能耗。

關(guān)鍵詞 能源需求；情景分析；協(xié)整

中圖分類號 F206;TK018 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)03-0124-06

中國經(jīng)濟快速發(fā)展，能源的需求量越來越大，2005年，中國消費能源22.33億tce (噸標準煤 )，是世界上第二大能源消費國。中國將來的GDP規(guī)模以及相關(guān)的能源消費總量對中國的可持 續(xù)發(fā)展、建立和諧社會都非常重要。中國的人均溫室氣體排放量還很低，但從排放的總量來 看，中國有可能在本世紀的前半葉成為世界上溫室氣體年排放最多的國家。因此，中國的能 源需求也是國際社會十分關(guān)注的問題。

我們基于經(jīng)驗生產(chǎn)函數(shù)建立了能夠滿足長期預測的中國GDP模型，選擇了資本存量和城市化 率作為變量。本文首先從預測將來中國的GDP入手，比較世界上一些發(fā)達國家的能源消耗歷 程，從而，構(gòu)造了有利于中國和諧社會建設(shè)的能源消耗情景。

和諧社會能源需求情景是我們對中國能源需求情景分析中構(gòu)造的能源需求數(shù)個情景中的一個 情景。通過對能源需求情景的分析，可以得到中國能源消費的大趨勢，為今后的國民經(jīng)濟增 長、為中國的節(jié)能減排提供一個長遠的目標，為今后經(jīng)濟發(fā)展的科學決策提供幫助。

1 GDP與資本存量、城市化率的協(xié)整分析

協(xié)整關(guān)系的研究是由Engle-Granger首先提出的，被認為是計量經(jīng)濟學方法論的一個重大突 破，在國內(nèi)外，經(jīng)濟變量協(xié)整關(guān)系的研究非常活躍，研究的領(lǐng)域也非常廣泛［1～8］。為了證明上述三個變量之間確實存在著相關(guān)關(guān)系，我們對GDP、資本存量（CS）和城市化 率（UR）三個時間序列進行了協(xié)整分析，并使用計算機軟件EView4.1完成了這部分的計算 ［9，10］。

我們收集了從1978年到2005年的GDP（1978年不變價）和城市化率數(shù)據(jù)。根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒 中發(fā)布的資本形成百分比，算出了每年的資本形成額（1978年不變價）。根據(jù)永續(xù)盤存法 ［11］計算得到了從1978年至2005年的資本存量。要證明上述三個時間序列是協(xié)整的， 首先必須進行單位根檢驗。

1.1 單位根檢驗

一個不含確定性趨勢的時間序列yt若差分d次后，時間序列是平穩(wěn)的，而差分d-1次時并不 穩(wěn) 定，則稱時間序列為I(d)序列。I(d)序列也稱時間序列具有單位根。檢驗變量是否穩(wěn)定的過 程稱為單位根檢驗。在EViews 4.1中，共有6種單位根檢驗方法。在這里我們采用常用的Aug mented Dickey-Fuller (ADF) 單位根檢驗法檢驗變量的平穩(wěn)性。

ADF單位根檢驗共檢驗3種情形，即

ε為殘差項；

k 為滯后項項數(shù)。

在上述三式中，加入k個滯后項是為了使殘差項成為白噪聲。EViews 4.1 對k的確定有6種方 法，這里我們采用Schwartz Info Criterion確定k的具體數(shù)值。ADF 單位根檢驗程序基于式 （1）、（2）和（3）的OLS 回歸，采用關(guān)于yt-1系數(shù)的t-統(tǒng)計量來進行單位根檢驗 ，即

韋保仁等：和諧社會能源需求情景的構(gòu)造 2008年 第3期t=(ρ∧-1)/se(ρ∧)（4）

零假設(shè)H0:ρ=1，這時，t的統(tǒng)計量>t的臨界值；

假設(shè)H1: ρ≠1，這時，t的統(tǒng)計量

在EViews 4.1 中帶有t的臨界值數(shù)據(jù)。接受H0而拒絕H1，則說明時間序列yt有單位根 ，yt是個不平穩(wěn)的序列；反之則說明時間序列yt沒有單位根，即yt是平穩(wěn)序列。對于 不平穩(wěn)的序列，我們需要對它進行一階差分得△yt，并對△yt進行單位根檢驗 ，如果△yt是平穩(wěn)的序列，則稱時間序列yt是I(1)。

表1和表2分別列出了原序列以及經(jīng)取對數(shù)以后的序列的ADF檢驗結(jié)果。表1和表2中檢 驗類型C 表示回歸公式中有截距項，t=0表示回歸公式中無趨勢項，k是由EViews 4.1自動生成的滯后 項數(shù)目。變量中D(y，n)表示此序列是y的第n次差分序列。表中第四列列出了DW統(tǒng)計量。ADF 檢驗結(jié)果表明，三個原始序列本身和它們的一次差分序列都是不平穩(wěn)序列，而它們在經(jīng)過兩 次差分后全為平穩(wěn)序列。由此可見，這些原始序列均為I（2）序列。對取對數(shù)以后的序列的 ADF檢驗表明，這些序列都是I（1）序列。

1.2 Granger因果關(guān)系檢驗

3 單位GDP能耗

根據(jù)中國國家發(fā)改委公布［12］，在2005年，中國的一次能源生產(chǎn)量為20.61 億tce ，其中原煤所占的比重高達76.4%；一次能源消費量為22.33 億tce，其中煤炭所占的比 重為 68.9%，石油為21.0%，天然氣、水電、核電、風能、太陽能等所占比重為10.1%。根據(jù)中國 統(tǒng)計年鑒，2005年中國GDP按當年價18，3956億元，由此可得，單位GDP能耗為1.12tce/萬元G DP（2005年價）。

根據(jù)日本能源數(shù)據(jù)與模擬中心（EDMC）編寫的“能源經(jīng)濟統(tǒng)計要覽2006”［13］， 日本在經(jīng)濟發(fā)展過程中，曾有過一個GDP高速增長，能耗高速增長的 時期，之后，隨著國民經(jīng)濟運行的良性發(fā)展，能耗下降。1973-1979年，能耗彈性系數(shù)已經(jīng) 非常低，只有0.29；在1979-1986年期間，能耗彈性系數(shù)為負。自1973年以來，能耗彈性系 數(shù)一直小于1，因此，單位GDP的能耗也一直在下降。

更深入地考察日本的能源消耗， 日本的產(chǎn)業(yè)部門在1965年到1975年間，能耗翻了一倍多，之后盡管日本 產(chǎn)業(yè)的GDP在不斷地增長，但是產(chǎn)業(yè)的能耗絕對值的增長非常緩慢。與此相對應，民生部門 和運輸部門的能耗，自1965年到2004年基本上增長了5倍，而且每年都獲得了穩(wěn)步的增長。 這一方面歸結(jié)于日本第三產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步增長，另一方面，也是由于人民生活水平的提高，空調(diào) 等電器的增多，從而使民生部門的能耗穩(wěn)步上升。進一步分析還可以發(fā)現(xiàn)，民生部門能耗中 ，用于家庭和用于業(yè)務的增長速度基本是相等的。

與日本的數(shù)據(jù)相類似，中國歷年的單位GDP能耗也在不斷下降。表6列出了中國歷年單位GDP 的能耗數(shù)據(jù)，為了便于和國外的同類數(shù)據(jù)比較，表6中數(shù)據(jù)的能量的單位為toe（噸標準石油 ）/百萬美元GDP，數(shù)據(jù)來源于“能源經(jīng)濟統(tǒng)計要覽2006”。表6 中國單位GDP一次能源消耗量

一個國家的單位GDP能源消耗，至少與下列幾個因素相關(guān)：其一，與經(jīng)濟發(fā)展的階段相 關(guān)，比如，中國在1970年代，人均GDP非常低，與之相對應，單位GDP的能耗就非常高。其二 ，與產(chǎn)業(yè)部門的能耗效率有關(guān)，中國盡管已經(jīng)歷了長時間的節(jié)能努力，但至今依然有很大的 節(jié)能空間。根據(jù)中國國家發(fā)改委的最新估計［12］，先進技術(shù)的嚴重缺乏與落后工藝 技術(shù)的大量并存，使中國的能源效率比國際先進水平約低10個百分點，高耗能產(chǎn)品單位能耗 比國際先進水平高出40%左右。其三，與一個國家的消費模式直接相關(guān)。

表7列出了一些國家的人均GDP以及能源消耗的有關(guān)數(shù)據(jù)，計算涉及的GDP數(shù)據(jù)是2000年的價 格。我們知道，日本是個資源短缺的國家，長期以來非常注重節(jié)約，整個民族養(yǎng)成了注重節(jié) 約的良好習慣，他們雖然具有與美國差不多的人均汽車擁有量，但汽車的使用量卻遠低于美 國；他們的人均GDP與美國相當，但單位GDP能耗以及人均能源消耗卻只是美國的一半。

表7還列出了德國的GDP以及能源消耗。我們可以看到，德國2003年的單位GDP能源消耗比美 國略小，比日本要大很多。要找原因，當然德國沒有日本那樣節(jié)約，這可能只是一方面的原 因，另一方面的原因可能是人均GDP的差異所帶來的。

表8列出了一些國家能源消耗在各個不同部門的分配比例關(guān)系。從上述表中可見，美國 與日本的能源分配比例差異明顯，美國能源用于產(chǎn)業(yè)的比例明顯低于日本，相反，用于運輸 的能耗在2003年高達40.4%，而日本只是26.4%。由此充分體現(xiàn)了不同消費模式帶來的差異。

表8中列出的百分比數(shù)據(jù)，每一列都不足100%，其原因是每個國家都有一部分能源材料 用于 作為產(chǎn)品的原材料，即所謂的能源的非能源使用。從上表可見，全世界在2003年，約有3.4% 的能源用于這一目的。

4 中國能源需求環(huán)境友好情景的構(gòu)造

由上述分析可見，中國未來的能源需求與中國經(jīng)濟發(fā)展能夠到達的階段有關(guān)，同時與中國的 能源效率能夠達到的水平有關(guān)，更為密切的是與中國目前正在建設(shè)的和諧社會和節(jié)約型社 會的實現(xiàn)程度有關(guān)。

表9列出了近年單位GDP能耗數(shù)據(jù)（1978年價），同時列出了相同時期各產(chǎn)業(yè)部門的總能源消 耗，數(shù)據(jù)來自“中國統(tǒng)計年鑒”［15］。

由上述單位GDP能源消耗以及能源消費強度的計算可見， 中國近年來能源消費強度有所增加，主要是第二產(chǎn)業(yè)的能源消費強度增加較多。原因在于這 些年投資增加較大，鋼鐵、水泥、化工等耗能較大的新企業(yè)投資比重較大，從而導致能源消 費強度的增強；另外，生活消費的能耗也明顯增多。

在中國統(tǒng)計年鑒中列出許多年的能源消費彈性系數(shù)，查閱這些系數(shù)我們發(fā)現(xiàn)，近十幾年 內(nèi)， 能源消費彈性系數(shù)一直小于1，只有2003年和2004年兩年除外。事實上，這是由于中國近十 幾年的節(jié)能努力的結(jié)果。

對將來的能源需求的預測，我們選擇以2005年為預測的基準年，根據(jù)中國能源消耗的現(xiàn)狀， 參考國外經(jīng)濟發(fā)展的歷程，以日本、德國、美國等國家的單位GDP能源消耗作為參照系，進 行情景假設(shè)。我們構(gòu)造了“環(huán)境友好情景”、“環(huán)境改善情景”、“BAU情景”等等。其中 環(huán)境友好情景的構(gòu)造思想為：有利于中國的可持續(xù)發(fā)展、有利于中國和諧社會的建設(shè)。具體 的情景構(gòu)想如下所述。

根據(jù)中國國家發(fā)改委2007年編寫的“中國應對氣候變化國家方案”［14］，中國近 期節(jié)能的具體目標是：到2010年，萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗由2005年的1.22tce（當年價）下 降到１tce以下，降低20％左右。據(jù)此，我們假設(shè)，從2005年到2010年，每年單位GDP能耗比 2005年單位GDP能耗降低4%，從而實現(xiàn)降低20%的目標，之后，每年單位GDP的能耗比前一年 降低4%。在這樣的情景下，2050年，中國單位GDP的能源消耗量為0.808tce/萬元GDP（1978 年價）。這一數(shù)據(jù)是2003年單位GDP能源消耗值的0.1682倍。根據(jù)日本EDMC統(tǒng)計，中國2003 年單位GDP能耗為866 toe/百萬美元（2000年價），照此折算，2050年中國單位GDP的能源消 耗量為145.7 toe/百萬美元（2000年價）。這一數(shù)據(jù)相當于日本1973年的單位GDP的能源消 耗量，比2003年德國的單位GDP能源消費量要小20%，是日本2003年單位GDP的能耗1.37倍。

根據(jù)這樣的情景假設(shè)，利用前面求得的GDP高、中、低三個情景的數(shù)值，能源需求的中情景 數(shù)值用中情景的GDP值乘以單位GDP能耗求得，其他情景以此類推，我們算得的能源需求數(shù)據(jù) 如表10所列。

GDP比較可能實現(xiàn)的是中情景，在環(huán)境友好情景假設(shè)條件下，在2050年時，中國人均GDP約為 21 000美元，是日本2003年人均GDP的55%，按此計算人均能耗為3.06tce，是現(xiàn)在中國 人均能耗的1.8倍，是日本2003年的人均能耗的51%，如表11所列。在這樣的情景之下，2050年中國的人均GDP基本上達到了目前德國的水平，為了獲得這樣的G DP水平，能源需求將是現(xiàn)在的1.93倍，每年達43億tce之巨。到時，人均3.06 tce只是非常 節(jié)約的日本社會的51%，因此，這些都要求整個社會是一個非常節(jié)約的社會。

5 結(jié)果與討論

本文基于經(jīng)驗生產(chǎn)函數(shù)，使用資本存量、城市化率作為自變量，建立了中國的GDP模型。在 這一模型中，城市化率一定程度上反映了中國的勞動力數(shù)量和勞動力的受教育水平，撇開了 農(nóng)村中存在的富裕勞動力問題。從回歸得到的兩個模型來看，它們都具有很高的回歸相關(guān)系 數(shù)。對GDP與資本存量的Granger因果關(guān)系的檢驗證明，資本存量與GDP之間存在著雙向的因 果關(guān)系，而城市化率是GDP的原因的概率達到了85%。由此可見，資本存量、城市化率、GDP 之間是相關(guān)的。

在環(huán)境友好情景假設(shè)條件下，到2050年時，中國人均GDP約為21 000美元，是日本2003年人 均GDP的55%。在環(huán)境友好情景下，人均能耗為3.06tce，是2005年人均能耗的1.8倍，是日本 2003年的人均能耗的51%。一次能源總消耗量達到43.1億tce。

我們認為，在環(huán)境友好情景下，中國在2050年能源總消耗量是2005年的1.93倍，總量上不算 太大，與發(fā)達國家比較，人均能耗依然很低，對中國的可持續(xù)發(fā)展是有利的，對環(huán)境的影響 在眾多的方案中也是比較低的。

從單位GDP能耗來看，這一情景雖然比2003年德國的單位GDP能源消費量要小20%，但是比日 本2003年單位GDP的能耗高出37%。因此，只要艱苦努力，這一情景還是具有一定的可實施性 。

從另一方面來看，人均能耗已經(jīng)獲得了較大幅度的提高。由于中國未來第三產(chǎn)業(yè)的增長率將 會超過其他產(chǎn)業(yè)的增長率，服務業(yè)和生活能耗的增長倍數(shù)將超過其他部門的增長，因此，人 們的生活質(zhì)量依然可以獲得明顯的提高。

我們認為，由于人均能耗相對較低，要達到目標，存在著一定的難度。為了能夠達到情景目 標，我們起碼應該做好以下幾方面的工作。

（1）應該將節(jié)能減排作為政府的一項長期任務，若只依靠幾年、或十幾年的努力是無法達 到情景規(guī)定目標的。

（2）需認真研究日本、德國等國家的能源消耗。德國、特別是日本，他們單位GDP的能源消 耗非常低。我們需要組織研究人員分析他們單位GDP能耗較低的原因，比較中國與他們在能 耗上各個方面的差距，從而尋找降低單位GDP能耗的方法。

（3）努力改善經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，提高自主創(chuàng)新的能力。只有提高了自主創(chuàng)新的能力，提高單位產(chǎn) 品的潛在價值，才有可能真正地降低單位GDP的能耗。如果只是作為世界工廠，從能源消耗 的角度來看，事實上也是一條行不通的路。

(4)提高能源使用效率。據(jù)中國國家發(fā)改委的估計，中國目前能源利用效率與國際先進技術(shù) 總體上大約還有10%的差距。我國需要持續(xù)不斷地努力，搞好節(jié)能減排。

（5）控制汽車和房子。2003年美國用于運輸?shù)哪芎恼伎偰芎牡?0.4%，用于民生的 能耗占30.4%；日本用于運輸?shù)哪芎氖强偰芎牡?6.4%，用于民生的是32%。隨著我國國民收 入的增加，汽車數(shù)量會不斷地增加，房屋面積會不斷地變大，房間里空調(diào)使用時間會不斷地 增長。用于民生和運輸?shù)哪芎谋壤豢杀苊獾匾兴鲩L。中國須采取有效措施，在汽車數(shù) 量不斷增加的形勢下，降低人們汽車的使用頻率，提高公共交通的效率。同時，還必須有效 地控制居民的居住面積，有效地減少家居的能源消耗。

（編輯：劉呈慶）

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Scenario Building of Energy Demand for Sustainable Chinese Society

WEI Baoren1Yagita Hiroshi2

(1．School of Environmental Science and Engineering， Suzhou University ofScience and Technology，Suzhou Jiangsu 215011， China;

2.Nippon Institute of Technology， Saitama Pref. 345-8501， Japan)

Abstract Cointegration theory has been employed in this paper and Granger causes are found between urbanization rate and GDP， between capitalstock and GDP. Scenario analysis of GDP is performed using the GDP model establi shed in the paper. The energy consumptions in Germany， Japan and other developedcountries are analyzed and compared with the energy consumption in China. Envir onmental Friendly Scenario of energy demand for sustainable Chinese society hasbeen built based on the results of comparison. Under Environmental Friendly Scen ario， the primary energy consumption will be 4.31 billion tce in 2050; and willbe 3.06 tce per capital that is 1.8 times of energy consumed in 2005 in China an d 51% of consumed energy per capital in Japan in 2003. In 2050， the energy requi rement of unit GDP will be 20% lower than that of Germany in 2003， but will be s till 37% higher than energy requirement of unit GDP in Japan in 2003. It is cert ain that fulfilling the Environmental Friendly Scenario of energy demand is a di fficult task and it needs long term efforts of whole society， not only in produc tion sectors but also in service sectors and household sector.

Key words energy demand; scenario analysis; cointegration