摘要 能源消費(fèi)對中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的作用越來越重要。針對目前相關(guān)研究大多采用時(shí)間序列分析、很少進(jìn)行截面數(shù)據(jù)分析及特別缺乏空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析的現(xiàn)狀，以省域?yàn)榭臻g樣本，應(yīng)用空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法分析了2002-2005年中國省域的能源消費(fèi)及其影響因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國省域能源消費(fèi)在空間上存在依賴性，能源消費(fèi)行為受到本地能源消費(fèi)和相鄰省域的能源消費(fèi)的共同影響，經(jīng)濟(jì)增長對省域能源消費(fèi)的彈性系數(shù)顯著為正，人口增長的正向作用也不容忽視，但是能源價(jià)格對能源消費(fèi)未能起到應(yīng)有的調(diào)節(jié)作用（彈性系數(shù)不顯著為正），政府決策部門在制定能源消費(fèi)政策和價(jià)格調(diào)控措施時(shí)，必須考慮到空間作用機(jī)制對能源消費(fèi)的差異化作用。

關(guān)鍵詞 能源消費(fèi)；經(jīng)濟(jì)增長；人口增長；能源價(jià)格；空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型

中圖分類號(hào) F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104(2008)03-0093-06

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷增長，社會(huì)生產(chǎn)和生活對能源的依賴日益加強(qiáng)［1］。隨著中國國民經(jīng)濟(jì)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，能源消費(fèi)對經(jīng)濟(jì)增長的作用越來越重要。因此能源消費(fèi)及其決定因素研究就成為了目前中國能源消費(fèi)研究的一個(gè)重要課題，并且已取得了一些有價(jià)值的研究結(jié)果和結(jié)論［2～12］。但是，大多數(shù)研究采用的是時(shí)間序列分析方法［3～12］，很少進(jìn)行截面數(shù)據(jù)分析，尤其缺乏空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析［13］，還有一些研究文獻(xiàn)［4，5，8，9］涉及了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源需求之間關(guān)系的。綜合起來看，時(shí)間序列研究主要分析能源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系，沒有考慮空間聯(lián)系的截面數(shù)據(jù)分析同樣是研究區(qū)域能源與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系，而空間回歸分析主要是研究能源強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)增長之間的空間關(guān)系［13］，目前還未發(fā)現(xiàn)能源消費(fèi)的空間分布格局的描述統(tǒng)計(jì)及成因計(jì)量分析的文獻(xiàn)，可見對區(qū)域能源需求與經(jīng)濟(jì)增長的空間相似性或差異的研究處于空缺狀態(tài)。僅有的一項(xiàng)研究是鄒艷芬和陸宇海所做的空間自相關(guān)回歸模型分析［13］，認(rèn)為 中國省域能源利用效率與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間具有明顯的空間依賴性，而且省域能源利用效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間差異也比較明顯，但是該研究未對省域能源強(qiáng)度進(jìn)行空間相關(guān)性的檢驗(yàn)而直接做了空間回歸分析，而且由于是一個(gè)雙變量的一元線性回歸分析，如果考慮其他如能源價(jià)格、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)等重要因素，其研究結(jié)果的可靠性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

中國區(qū)域自然地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、科技、人口和文化的地域空間差異顯著，傳統(tǒng)的全國能源消費(fèi)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析，無法揭示這種顯著的區(qū)域空間差異對能源消費(fèi)的影響范圍和程度?？臻g差異的存在使得時(shí)間序列回歸方法不再適合于解釋能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長間的復(fù)雜關(guān)系，也難以得出真正反映能源消費(fèi)實(shí)踐的分析結(jié)論。在能源利用消費(fèi)問題研究中，使用的數(shù)據(jù)不能僅僅局限于時(shí)間序列數(shù)據(jù)，還應(yīng)該對存在空間效應(yīng)的截面數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為此，本研究基于區(qū)域能源消費(fèi)的需求函數(shù)，采用空間統(tǒng)計(jì)和空間計(jì)量方法模型，對中國省域的經(jīng)濟(jì)增長、價(jià)格因素及人口增長對能源消費(fèi)的影響進(jìn)行實(shí)證分析，檢測區(qū)域能源消費(fèi)的空間依賴性及經(jīng)濟(jì)增長、能源價(jià)格和人口增長對能源消費(fèi)的空間作用機(jī)制。

1 區(qū)域能源消費(fèi)及決定因素

一般的實(shí)證研究中，通常都假定能源消費(fèi)量和能源需求量相等。按照該假定，本研究中涉及的區(qū)域能源需求的主要因素包括經(jīng)濟(jì)增長、能源價(jià)格和人口增長。

（1）經(jīng)濟(jì)增長GDP：經(jīng)濟(jì)總量的增長依賴于能源消費(fèi)的增長，在能源消費(fèi)研究的文獻(xiàn)中，經(jīng)濟(jì)增長（以國內(nèi)生產(chǎn)總值衡量GDP，億元）被認(rèn)為是能源消費(fèi)最重要的決定因素。一般認(rèn)為，GDP與能源消費(fèi)之間存在著顯著且穩(wěn)定的正相關(guān)關(guān)系。

（2）能源價(jià)格EP：一般而言，作為影響能源消費(fèi)的重要因素，價(jià)格對能源消費(fèi)具有比較直接的影響。在我國，目前各個(gè)省域的原材料、燃料、動(dòng)力購進(jìn)價(jià)格是各個(gè)地區(qū)消費(fèi)能源需要支出的主要成本，因此本文采用各個(gè)地區(qū)原材料、燃料、動(dòng)力購進(jìn)價(jià)格指數(shù)代表能源價(jià)格。根據(jù)需求定理，價(jià)格與能源消費(fèi)之間應(yīng)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。但是，由于中國的能源資源價(jià)格的市場化程度不高和能源資源價(jià)格較低，價(jià)格的扭曲導(dǎo)致供需雙方不能得到準(zhǔn)確信號(hào)，進(jìn)而導(dǎo)致消費(fèi)扭曲，價(jià)格機(jī)制無法有效調(diào)節(jié)資源的生產(chǎn)和消費(fèi)行為，導(dǎo)致了生產(chǎn)和生活中能源資源的低效利用和“過度”利用。鑒于中國的能源的定價(jià)機(jī)制還沒有實(shí)現(xiàn)市場化，能源價(jià)格與能源消費(fèi)之間的關(guān)系可能不一定是正相關(guān)的。

（3）人口增長POP：除了經(jīng)濟(jì)增長，人們對生活質(zhì)量的追求是引起能源消費(fèi)增長的另一重要因素。近些年來，隨著社會(huì)公眾的收入和生活水平的不斷提高，居民生活能源消費(fèi)將隨著人口增長、工業(yè)化和城市化而穩(wěn)定增長，人均能源消耗也會(huì)繼續(xù)上升。為了衡量人口增長對能源消費(fèi)的影響，本文采用各個(gè)省域的人口總數(shù)（萬人）代表人口增長。預(yù)計(jì)人口增長與能源消費(fèi)之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。

以ECQ表示各個(gè)省域能源消費(fèi)量，則中國省域的能源需求函數(shù)可以用下式表示：

ECQ=f(GDP，EP，POP，μ)（1）

吳玉鳴等：中國省域能源消費(fèi)的空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析 2008年 第3期將能源需求函數(shù)（1）表示成柯布-道格拉斯（Cobb-Douglas）型的雙對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)，則變?yōu)榻?jīng)驗(yàn)分析模型：

lnECQi=β0+β1lnGDPi+β2lnEPi+β3lnPOPi+εi（2）

其中，β1表示第 i 個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長對能源消費(fèi)的彈性系數(shù)，β2表示價(jià)格彈性系數(shù)，β3表示人口增長的彈性系數(shù)，εi為殘差項(xiàng)。

實(shí)證研究中所用到的樣本為中國大陸除了香港、澳門特別行政區(qū)、臺(tái)灣省和西藏自治區(qū)（缺能源消費(fèi)量數(shù)據(jù)）外的30個(gè)省、自治區(qū)和直轄市（簡稱為區(qū)域或省域）。所有數(shù)據(jù)均來源于2003-2006年的《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國經(jīng)濟(jì)年鑒》，實(shí)證數(shù)據(jù)均為2002-2005年4的算術(shù)平均數(shù)，以消除年度波動(dòng)影響。

2 能源消費(fèi)的空間依賴性及空間計(jì)量模型

如前所述，區(qū)域?qū)δ茉吹囊蕾嚦潭燃霸谀茉葱枨蠼Y(jié)構(gòu)方面存在著較大差異，不同區(qū)域的消費(fèi)在地理空間上可能存在相互影響，故需要進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)和空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型分析［14，15］。

2.1 空間自相關(guān)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

式中，i=1，2，…，n；j=1，2，…，m;m=n或m≠n。[WTBZ]Moran's I可看作各地區(qū)能源消費(fèi)觀測值的乘積和，其取值范圍為-1Moran's I1。[WTBZ]若各地區(qū)間的能源消費(fèi)是空間正相關(guān)，則其數(shù)值應(yīng)當(dāng)較大；負(fù)相關(guān)則較小。當(dāng)目標(biāo)區(qū)域數(shù)據(jù)在空間區(qū)位上相似的同時(shí)有相似的屬性值時(shí)，空間模式在整體上就顯示出正的空間自相關(guān)性；反之則呈現(xiàn)為負(fù)空間自相關(guān)性；零空間自相關(guān)性出現(xiàn)在當(dāng)屬性值的分布與區(qū)位數(shù)據(jù)的分布相互獨(dú)立時(shí)。通過繪制空間相關(guān)系數(shù)的Moran's I散點(diǎn)圖可將各個(gè)區(qū)域的能源消費(fèi)行為分為四個(gè)象限的空間依賴模式，分別識(shí)別各個(gè)地區(qū)及其與鄰近地區(qū)的關(guān)系；第一象限表示高能源消費(fèi)的地區(qū)被高能源消費(fèi)的其它地區(qū)所包圍（HH）；第二象限表示低能源消費(fèi)的地區(qū)被高能源消費(fèi)的其它地區(qū)所包圍（LH）；第三象限表示低能源消費(fèi)的地區(qū)被低能源消費(fèi)的其它地區(qū)所包圍（LL）；第四象限表示高能源消費(fèi)的地區(qū)被低能源消費(fèi)的其它地區(qū)所包圍（HL）。第一、第三象限正的空間自相關(guān)關(guān)系表示相似觀測值之間的空間關(guān)聯(lián)，而第二、第四象限負(fù)的空間自相關(guān)關(guān)系表示不同觀測值之間的空間關(guān)聯(lián)，如果觀測值均勻地分布在四個(gè)象限，則表明地區(qū)之間不存在空間自相關(guān)性。

對于Moran's I的指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，可分別采用漸進(jìn)正態(tài)分布和隨機(jī)分布兩種假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)，其標(biāo)準(zhǔn)化形式為：

Z(d)=[SX(]Moran's I-E(Moran's I)VAR(Moran's I)（5）[WTBZ]根據(jù)地理空間數(shù)據(jù)的分布情況可以計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化Moran's I的期望值：

En(Moran's I)=-[SX(]1[]n-1[SX)]（6）

當(dāng)公式（7）成立時(shí)表示區(qū)域能源消費(fèi)的一種隨機(jī)地理空間分布的模式。

對常用正態(tài)分布的空間數(shù)據(jù)假設(shè)，其方差的算式為：

VARn(Moran's I)=[SX(]n2w1+nw2+3w20[]w20(n2-1)[SX)]

-E20(Moran's I)[ZK)][JY]（7）[WTBZ]公式（4）-（8）用于檢驗(yàn)n個(gè)區(qū)域的能源消費(fèi)是否存在全域空間自相關(guān)關(guān)系。如果Moran's I的正態(tài)統(tǒng)計(jì)量的Z值均大于正態(tài)分布函數(shù)在0.05（0.01）水平下的臨界值1.65（1.96），表明區(qū)域能源消費(fèi)在空間分布上具有明顯的正向相關(guān)關(guān)系，正的空間相關(guān)代表相鄰地區(qū)的類似特征值出現(xiàn)空間依賴性。

2.2 空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型

根據(jù)模型設(shè)定時(shí)對“空間依賴性”的體現(xiàn)方法不同，空間計(jì)量模型主要分成兩種：

（1）空間滯后模型。空間滯后模型（Spatial Lag Model，SLM）是用于研究相鄰地區(qū)能源消費(fèi)的行為對整個(gè)系統(tǒng)其他地區(qū)能源消費(fèi)的行為產(chǎn)生影響的情形。SLM模型的表達(dá)式為：

y=pWy+Xβ+ε（8）

式中，y為因變量；X為n×k的外生解釋變量矩陣如經(jīng)濟(jì)增長、人口等因素；Wy為空間滯后因變量，p為空間回歸系數(shù)，反映樣本觀測值中的空間依賴作用，即相鄰區(qū)域的觀測值Wy對本地區(qū)觀測值y的影響方向和程度，可以揭示因變量在一地區(qū)是否有擴(kuò)散現(xiàn)象（溢出效應(yīng)），W為n×n階的空間權(quán)值矩陣，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)向量。

參數(shù)β反映了自變量X對因變量T的影響，空間滯后因變量Wy是一內(nèi)生變量，反映了空間距離對區(qū)域能源消費(fèi)行為的作用。區(qū)域能源消費(fèi)行為受到經(jīng)濟(jì)環(huán)境及與空間距離有關(guān)的遷移成本的影響，具有很強(qiáng)的地域性［15］。[WTBZ]由于SLM模型與時(shí)間序列中自回歸模型相類似，因此SLM也被稱作空間自回歸模型（Spatial Autoregressive Model，SAR）。

（2）空間誤差模型。當(dāng)?shù)貐^(qū)間的相互作用因所處的相對位置不同而存在差異時(shí)，則需要采用空間誤差模型?？臻g誤差模型（Spatial Error Model，SEM）的模型形式為：

y=Xβ+εε=λWε+μ（9）

式中，ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)向量，λ為n×1階的截面因變量向量的空間誤差系數(shù)，μ為正態(tài)分布的隨機(jī)誤差向量。[WTBZ]SEM中參數(shù)β反映了自變量X對因變量Y的影響。參數(shù)λ衡量了樣本觀察值中的空間依賴作用，即相鄰地區(qū)的觀察值y對本地區(qū)觀察值y的影響方向和程度。存在于擾動(dòng)誤差項(xiàng)之中的空間依賴作用，度量了鄰近地區(qū)關(guān)于因變量的誤差沖擊對本地區(qū)觀察值的影響程度。

對于空間計(jì)量模型的估計(jì)如果仍采用最小二乘法，系數(shù)估計(jì)值會(huì)有偏或者無效，需要通過工具變量法、極大似然法或廣義最小二乘估計(jì)等其他方法進(jìn)行。本研究采用極大似然法進(jìn)行估計(jì)。[WTBZ]針對空間滯后和空間誤差計(jì)量模型做出實(shí)踐檢驗(yàn)，并判斷地區(qū)間的空間相關(guān)存在與否，一般進(jìn)行通過包括Moran's I檢驗(yàn)、極大似然LM-Error 檢驗(yàn)及極大似然LM-Lag檢驗(yàn)等一系列空間效應(yīng)檢驗(yàn)［14］，同時(shí)，這些統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法也可以用于診斷所估計(jì)的空間計(jì)量模型結(jié)果［15］。另外，除了擬合優(yōu)度R2檢驗(yàn)以外，常用的檢驗(yàn)準(zhǔn)則還有：自然對數(shù)似然函數(shù)值（Log likelihood，LogL），似然比率（Likelihood Ratio，LR）、赤池信息準(zhǔn)則（Akaike information criterion，AIC），施瓦茨準(zhǔn)則（Schwartz criterion，SC）。對數(shù)似然值的越大，AIC和SC值越小，模型擬合效果越好。這幾個(gè)指標(biāo)也用來比較OLS估計(jì)的經(jīng)典線性回歸模型和SLM、SEM，似然值的自然對數(shù)最大的模型最好(見表1)。

實(shí)際上，空間統(tǒng)計(jì)的Moran指數(shù)檢驗(yàn)已經(jīng)證明了我國30個(gè)省域的能源消費(fèi)具有明顯的空間自相關(guān)性，經(jīng)典線性回歸模型的OLS估計(jì)可能存在忽略了空間效應(yīng)的模型設(shè)定不恰當(dāng)問題。首先，為了進(jìn)一步驗(yàn)證空間自相關(guān)性的存在，進(jìn)行了省域能源消費(fèi)的空間滯后和空間誤差模型檢驗(yàn)。表2中的Moran指數(shù)檢驗(yàn)、兩個(gè)拉格朗日乘數(shù)的空間

4 基本結(jié)論及啟示

中國省域能源消費(fèi)具有明顯的空間依賴性及較為明顯的空間差異性。本文的空間滯后和空間誤差模型分析證實(shí)，對中國能源消費(fèi)的理論和實(shí)證研究，不能忽視地理空間效應(yīng)對能源消費(fèi)及其影響因素的作用?？紤]了空間溢出效應(yīng)的區(qū)域能源消費(fèi)模型，對解釋區(qū)域能源消費(fèi)的變化規(guī)律及其影響因素的空間作用機(jī)制，具有重要的理論與實(shí)踐意義。

與大多數(shù)時(shí)間維度的研究結(jié)果類似，區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長對能源消費(fèi)的正向影響在空間維度上非常顯著，而且是最為重要的因素；同時(shí)空間計(jì)量分析發(fā)現(xiàn)，人口增長同樣具有不可忽視的影響，而價(jià)格對能源消費(fèi)的調(diào)節(jié)作用有限。因此，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對能源消費(fèi)的依賴日益深化，控制經(jīng)濟(jì)的過快、過熱增長，通過轉(zhuǎn)變增長模式和提高增長質(zhì)量，降低GDP能源消費(fèi)強(qiáng)度，以及繼續(xù)執(zhí)行既定的人口計(jì)劃生育政策，是各個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的重要措施途徑；另外，區(qū)域能源消費(fèi)的空間自正向依賴性及鄰近地的能源消費(fèi)溢出效應(yīng)，也啟示政府決策部門在制定能源消費(fèi)政策和價(jià)格調(diào)控措施時(shí)，必須考慮到空間作用機(jī)制對能源消費(fèi)的差異化作用。

當(dāng)然，本文也有進(jìn)一步完善的空間，譬如沒有考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源利用效率（技術(shù)進(jìn)步）對區(qū)域能源消費(fèi)的影響，而且本文進(jìn)行的是截面的空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析（取了各變量數(shù)據(jù)2002-2005年的平均值），如果能在基礎(chǔ)上借鑒截面空間計(jì)量學(xué)理論與分析方法的原理和步驟，發(fā)展出一種能綜合利用時(shí)間序列和截面數(shù)據(jù)信息的空間面板數(shù)據(jù)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型（Spatial Panel Data Econometrics Model，SPDEM），對區(qū)域能源需求消費(fèi)進(jìn)行定量研究，則將取得更加科學(xué)和客觀的研究結(jié)果和結(jié)論，得出的政策建議也將更具針對性和操作性。

(編輯：于 杰)

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Spatial Econometric Analysis of Energy Consumption of Chinese Provinces

WU Yuming LI Jianxia

（School of Economics Management，Southwest Institute for Urban Regional Development，

Guangxi Normal University，Guilin Guangxi 541004，China）

Abstract The energy consumption is more and more important to China's economic development and the people's living standard. The paper intro duced research status of main body of time series analysis，which has few of crosssection analysis andespecially lacksspatial econometrics analysis. This paper uses spatial econom etrics model and analyzes the energy consumption， and its influencing factors o f China's provinces from 2002 to 2005 based on spatial samples of China's 30 pr ovinces. The results show that:①There is spatial interdependence of energy consumption of Chinese provinces， and the energy consumption behavior is influenced collectively by the province itself and its neighborhood.②The elasticity of economic growth to energy consumption is positive and significant， and the positive influence of population growth on energy consumption cannot be ignored either， though energy price dosen't effectively regulate energy Consumption (the elasticityis positive but not significantly).③The decisionmaking sector of the government has to consider the spatial interaction mechanism of the different energy consumption when establishing the energy consumption polic y and price adjustment measures.

Key words energy consumption；economic growth；population growth；energy price；spatial econometrics models