張 歡 成金華 王來峰

(中國地質大學經濟管理學院，湖北 武漢 430074)

能源是社會經濟發(fā)展的重要物質基礎。經過改革開發(fā)的30年，中國已整體進入工業(yè)化中期階段［1］。工業(yè)化進程刺激了能源礦產的需求，2008年國內石油、煤炭和天燃氣需求量折合標準煤分別達到5.37億t，19.57億t和1.07 億 t，相對于1978 年年均分別增長 13.68%，16.15%和19.59。然而，能源需求高增長的背后是脆弱的供需關系，2008年國內石油對外依存度49%;煤炭產需大體平衡，煤慌現象在短期內還將長期存在;天燃氣2008年進口折合標準煤631萬t，部分城市如:西安、武漢、南京等城市氣源緊張?？梢砸姷媚茉垂┬璧拇嗳蹶P系已成為中國工業(yè)化進程的巨大挑戰(zhàn)，如何保證與工業(yè)化進程相匹配的能源供需平衡成為社會各界關注的重要問題之一。

1 中國工業(yè)化進程與能源需求的均衡關系

一般認為檢驗宏觀需求均衡關系的幾種常用方法包括線性方程、線性結構方程和協(xié)整方程等方法。其中，線性方程和線性結構方程要求回歸序列具有平穩(wěn)性特征，當變量序列為非平穩(wěn)序列時，線性方程和線性結構方程所構建的均衡方程殘差可能是一個非平穩(wěn)過程，與殘差相關的檢驗統(tǒng)計量發(fā)生偏倚可能導致偽回歸。協(xié)整技術認為非平穩(wěn)序列變量之間的某種組合是平穩(wěn)的就可以建立變量間的均衡關系，這使得協(xié)整方程在非平穩(wěn)序列均衡關系判斷中具有優(yōu)勢，因此，協(xié)整技術廣泛應用于宏觀經濟數據與能源利用的均衡關系研究中。協(xié)整模型包括雙變量的協(xié)整模型和誤差修正模型(VCM)和多個變量的向量自回歸模型(VAR)和向量誤差修正模型(VEC)。在利用協(xié)整技術研究宏觀經濟與能源需求均衡研究文獻中:吳巧生和成金華利用雙變量協(xié)整技術研究了中國工業(yè)化與GDP和能源利用效率的均衡關系［2］;Hamilton運用向量自回歸模型研究了二戰(zhàn)后油價、GNP和失業(yè)之間的均衡關系［3］:Alvs和Bueno運用向量誤差修正模型對能源需求與價格和收入之間的長短期均衡關系進行了研究［4］;林伯強運用向量誤差修正模型估計了煤炭消費量與煤炭價格、重工業(yè)增加值占工業(yè)增加值比重、GDP和運輸成本之間的均衡關系［5］。這些文獻為本文運用協(xié)整技術研究工業(yè)化進程與能源需求均衡關系提供了參考。

1.1 向量誤差修正模型

向量誤差修正模型(VEC)是建立在協(xié)整約束條件下的向量自回歸模型，其每個方程都是一個自回歸分布滯后模型，可以用來判斷變量間的長短期均衡關系。

Engle和Granger對(VEC)模型給出了定義:如果向量yt的分向量都是同階單整I(d)序列，存在一個向量β≠0，使 β'yt～I(d －b)，b＞0，則稱 yt的分向量列存在(d，b)，其中β稱為協(xié)整向量。當m2時，存在一個協(xié)整關系，當m＞2時，向量存在多個協(xié)整關系。對于yt所包含的k個I(1)過程存在協(xié)整關系，如果差分序列:

每個方程的誤差項都具有平穩(wěn)性，則VCM模型可以表示為:

其中，yt的每一個向量都有一個誤差修正模型，cmt－1=β'yt－1是誤差修正項，反映變量之間的長期關系，系數向量a反映變量間的均衡關系偏離長期均衡的狀態(tài)，將其調整為均衡狀態(tài)的速度。

1.2 工業(yè)化進程中中國能源需求均衡關系實證分析

工業(yè)化是經濟發(fā)展和社會進步的必由之路，代表社會發(fā)展程度的重要標志。經典工業(yè)化理論認為:工業(yè)化是發(fā)生在一個國家或地區(qū)工業(yè)經濟發(fā)展、經濟結構優(yōu)化、人口向城市流動和人均收入持續(xù)變化的過程，其衡量指標包括工業(yè)及第三產業(yè)產值、城市勞動人口比重、人均GDP等指標。因此，本文所構建的工業(yè)化進程與中國能源礦產需求VEC模型包括4個指標:設Dt表示第t年的能源需求量;Yt表示第t年的工業(yè)和第三產業(yè)生產總值，反映的是工業(yè)經濟發(fā)展水平;Rt表示第t年的城市人口占總人口比重，反映的是工業(yè)化人口結構;It表示第t年的人均GDP，反映經濟總量增長和人均收入變化情況。LD、LY、LR和LI分別表示對應變量的自然對數序列。樣本區(qū)間1990－2008年，數據來源于《中國統(tǒng)計年鑒2008》或《中國工業(yè)年鑒2008》。

構建VEC模型首先需要對序列進行平穩(wěn)性檢驗。如果原序列為非平穩(wěn)序列，只要原序列均為同階單整，它們之間仍具有建立穩(wěn)定關系的VEC模型的可能。序列平穩(wěn)性檢驗可以采用單位根檢驗。單位根檢驗包括ADF檢驗、PP檢驗等檢驗方法。對 LD、LY、LR和 LI序列進行ADF檢驗，檢驗結果表明原序列及其一階差分序列均為非平穩(wěn)序列，兩階差分序列在5%顯著性水平下為平穩(wěn)序列。這表明一階差分序列DLD、DLI、DLR、DLY均為I(1)過程，可以對DLD、DLI、DLR、DLY構建VEC模型。

VEC模型的一個重要問題是滯后期的確定。滯后期太少，不能完整地反映變量間動態(tài)關系，而太多滯后期會導致自由度減少，影響模型參數估計的有效性。VEC模型的最優(yōu)自回歸階數p的檢驗結果表明:在5%的顯著性水平下，LR、FPE、AIC、SC和HQ指標全部表明VEC模型最優(yōu)滯后期為1，較低的滯后期說明VEC模型系統(tǒng)變量具有較為顯著地相互影響。

協(xié)整檢驗是檢驗非平穩(wěn)序列長短期關系的檢驗方法，包括EG兩步法和Johansen協(xié)整檢驗。Johansen協(xié)整檢驗不僅能檢驗多變量協(xié)整關系，還能確定協(xié)整的個數。Johansen協(xié)整檢驗有Tranc統(tǒng)計量和Max-Eigen統(tǒng)計量。按照所選定最優(yōu)滯后1期，假定模型含有無約束的截距和無約束的趨勢項進行協(xié)整檢驗。檢驗結果表明:Johansen似然比檢驗Tranc統(tǒng)計量和最大特征根Max-Eigen統(tǒng)計量均大于5%顯著水平臨界值，所以r=0被拒絕，繼續(xù)檢驗r≤1、r≤2和r≤3，Tranc統(tǒng)計量和Max-Eigen統(tǒng)計量都接受零假設，故序列DLD、DLI、DLR和DLY確定只存在唯一的協(xié)整關系。

表1 LD，LY，LR和LI二階差分序列單位根檢驗結果Tab.1 The Results of Unit Root Test on the second-order difference Series

表2 VEC模型最佳滯后期階數Tab.2 The Results of Best Lag of VEC model

根據格蘭杰定理，對于同具有1階單整，存在一個協(xié)整關系的非平穩(wěn)序列DLD、DLI、DLR、DLY可以建立向量誤差修正模型來判斷變量間長期和短期均衡關系［6］。設定最優(yōu)滯后1期，在1個協(xié)整約束下估計工業(yè)化進程與能源需求的VEC模型。方程3是所估計的工業(yè)化進程與能源需求均衡關系VEC模型中關于能源需求(DLD)指標的VEC模型估計結果。表4是對能源需求(DLD)VEC模型的殘差單位根檢驗，表4檢驗結果表明殘差序列為平穩(wěn)序列，模型信息提取充分。方程3較低的AIC指標值(AIC=－3.471504)說明模型滯后階數是合適的;可決系數R2為0.298382，說明能源需求變動率的波動可以由人均GDP、城市人口比重、工業(yè)和第三產業(yè)產值及自身短期變動及它們之間的長期均衡關系解釋為29.84%，雖然解釋程度不高，但2次差分后這一水平模型擬合程度是可以接受的。

表3 序列DLD，DLI，DLR和DLY Johansen協(xié)整關系檢驗Tab.3 The Results of Cointegration test on DLD，DLI，DLR and DLY

表4 能源需求VEC模型殘差序列εt單位根檢驗結果Tab.4 The Results of Unit Root Test on the Residue Serie

能源需求VEC模型表明1990－2008年間中國工業(yè)化進程與能源需求增長具有長期均衡關系，這種均衡關系伴隨著工業(yè)化進程的推進能源利用總量是增長的，雖然工業(yè)化進程與能源需求均衡關系短期內可能發(fā)生偏離現象，不過這種偏離可以被誤差修正模型矯正到長期均衡狀態(tài)。方程3中能源需求量VEC模型各參數的彈性估計值可以用來判斷工業(yè)化主要指標與能源需求之間的動態(tài)關系:

(1)能源上期需求增長對本期需求增長彈性的判斷。工業(yè)化進程是連續(xù)發(fā)生變化的過程，一方面工業(yè)生產只要是所得大于投資，只要存在需求，就不可停止;另一方面工業(yè)化進程伴隨著廠房、機械設備等工業(yè)投資活動與城市公共設施、商場、房產等城市投資活動，這些投資活動效益和速度決定著工業(yè)化進程的速度和效果。從能源當期增長量相對上期增長量彈性為0.252393，說明工業(yè)化進程對能源需求增長具有正向記憶能力，上期能源需求增長對當期能源需求增長具有較強的促進作用。

(2)人均GDP增長對能源需求增長的判斷。人均GDP增長可以反映經濟總量的增長、和人均收入的增長。人均GDP增長量的增長說明經濟總量在加速上漲和人均收入在加速上行。能源消費增長量對人均GDP增長量的彈性為0.962575，反映經濟總量在加速上漲所需要的能源也快速增長;居民收入財富效應加速刺激了房產、汽車、餐飲、生活用品等的需求，其中，汽車等能源消費品需求對于能源需求增長的作用明顯。

(3)城市人口比重增加對能源集約利用效應分析。工業(yè)化進程的一個突出特征是大量農村人口變?yōu)槌鞘腥丝冢r業(yè)人口比重下降而非農人口比重上升。非農人口增加，對社會基礎設施、市政設施、房地產、汽車、交通等提出更大需求，所形成的產業(yè)引發(fā)對相關產業(yè)鏈條的投資，直接或間接需要大量的能源來支持其運行或發(fā)展。改革開放30年里，城鄉(xiāng)人口比例從1978年的18∶82上升到2008年的45∶54，城市化進程取得了巨大成就，需要更多的能源支持城市化進程，能源增長量的變化反映能源集約利用的程度。城市人口比重增長量的邊際能源增長彈性為－1.206237，說明新增人口能源利用量的增長量是減少的，這符合工業(yè)化中期能源集約化、節(jié)約化的趨勢特征。

(4)工業(yè)和第三產業(yè)產值增長對能源需求彈性判斷。工業(yè)化進程的另一個突出特征就是工業(yè)和第三產業(yè)產值的增長。在能源利用效率不變情況下，產業(yè)規(guī)模越大，所需要的能源也越大。當能源利用效率提高的情況下，產業(yè)規(guī)模越大，可能由于工業(yè)和第三產業(yè)能源需求規(guī)模效應超過了技術進步節(jié)約效應，能源利用量繼續(xù)增多;也可能由于產業(yè)能源需求規(guī)模效應低于技術進步節(jié)約效應，能源利用量有所減少。但無論是那種情形，技術進步下工業(yè)和第三產業(yè)能源邊際需求是降低的。工業(yè)與第三產業(yè)產值增長量的能源邊際增長彈性為－1.301761，說明新增工業(yè)和第三產業(yè)能源利用量的增長量是降低的，這與工業(yè)化中期工業(yè)產業(yè)技術進步和產業(yè)升級的情況相符合。

2 工業(yè)化進程中能源供需失衡基本表現

2.1 工業(yè)化進程對能源需求加快與能源生產狀況的相對不足

從產需增長平衡看，中國能源產量1990－2008年間從10.4億t標準煤增長到26億t標準煤，增長達到2.5倍，低于需求增長的3倍;礦種方面，煤炭、石油和天然氣產量分別增長達到2.5倍、1.3倍和4.9倍，均低于需求增長的2.6倍、3.2倍和5.2倍，其中，煤炭和天然氣產量增長略低于需求增長，石油產量增長大大低于需求增長。從能源產需平衡看，1990－2008年間中國國內能源自給率是降低的，1990年是 105.29%，2008年只有91.23%，煤炭、石油和天然氣2008年自給率分別是101.90%、50.99%和94.13%，這說明煤炭基本能保障國內需求，石油近一半需要國外供給，天然氣也需要進口。造成我國能源產需失衡和國內保障程度降低的根本原因是國內能源資源狀況和生產狀況的相對不足。雖然總量上國內能源儲量較為豐富，但與人口和經濟總量相比較，人均擁有量遠低于世界平均水平，特別是石油的短缺。根據BP能源統(tǒng)計數據，2005年我國石油可開采儲量為22億t，儲采比為12.1年，遠低于世界40.5年的平均儲采比。

表5 中國能源總量供需平衡情況1990－2008 萬t標準煤Tab.5 Balance between total energy supply and demand during 1990－2008 in China

表6 分礦種中國能源資源供需平衡情況1990－2008萬t標準煤Tab.6 Balance between primary energy supply and demand during 1990－2008 in China

2.2 重工業(yè)化結構的能源高消耗特征與能源生產消費低效模式并存的困境

研究表明:中國工業(yè)化的繼續(xù)推進需要重化工產業(yè)作為支撐，“兩高一資”(高能耗、高污染、資源性)產業(yè)模式是工業(yè)化中期階段的基本特征，這種特征決定著只要中國工業(yè)化中期階段沒有完成，能源需求膨脹將不會停止［7］。2006年中國鋼材消耗占世界鋼材消耗的30%，水泥消耗占世界消耗量的54%，這些高能耗資源的快速消耗說明我國重工業(yè)化進程正在加速，在能源消費上表現為世界煤炭和石油消費增量的77.3%和71.7%來自于中國。中國處于能源高消耗的次要原因是目前的國際貿易分工。全球性貿易分工使得中國產業(yè)結構很難改變，只要出口是經濟增長的“一架馬車”，低端高能耗的產業(yè)結構將持續(xù)很長時間［8］。此外，能源工業(yè)目前處于發(fā)展革新的困境之中，煤炭資源整合的陣痛短期內降低了煤炭生產的增幅，較低的能源開發(fā)利用技術水平不利于利用效率的提高。如果產業(yè)結構不改變，能源生產和消費方式保持不變，未來能源需求無論從資源、資金、運輸還是環(huán)境方面都無法承受。

2.3 能源供給需求結構暴露出的能源生產結構矛盾

中國社會科學院工業(yè)經濟研究所史丹教授認為能源生產與需求結構在很大程度上左右著工業(yè)化道路的選擇［9］。后工業(yè)化國家的歷史經驗表明:工業(yè)化后期，能源結構將完成以煤為主要能源向以石油和天然氣為主要能源的轉換。然而我國石油和天然氣消費比例遠小于煤炭消費比例，這種與工業(yè)化繼續(xù)推進不相適應的“以煤為主”的消費結構反差不僅擴大了能源需求規(guī)模，也對環(huán)境和交通造成巨大壓力。比如，燃煤型大氣污染給生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力，制約著工業(yè)化發(fā)展的長期趨勢。

表7 中國能源生產與消費比例1990－2008Tab.7 Percentage of primary energy production and demand during 1990－2008 in China

2.4 能源消費與生產布局矛盾

我國能源資源的區(qū)域分布與經濟發(fā)達程度總體呈逆向分布特征［10］，表現在能源礦產儲量的80%分布在北方，而人口稠密、經濟發(fā)達的華東、華中和華南地區(qū)僅占有全國資源儲量的20%。從礦種看，煤炭資源集中分布在經濟還不發(fā)達的晉、蒙、陜、新、貴、寧等6省(自治區(qū))，而經濟發(fā)達的京、津、冀、遼、魯、蘇、滬、浙、閩、臺、粵、瓊、港、桂等14個東南沿海省(市、區(qū))煤炭資源量只有0.27萬億t，僅占全國煤炭資源總量的5.3%;石油儲量超億t的黑、新、魯、冀、遼、吉、陜七省占全國石油儲量75.7%;天然氣富集的新、陜、蒙、川、青五省占全國天然氣儲量的75.2%。要解決能源礦產與區(qū)域經濟生產布局矛盾，需要大規(guī)模、長距離的北煤南運、西煤東調、北油南運、西氣東輸，勢必消耗大量能源，提高了能源消耗總量的同時也增加了成本，制約工業(yè)化進程的推進。

3 工業(yè)化進程中實現中國能源礦產供需均衡戰(zhàn)略

(1)適應工業(yè)化進程的基本規(guī)律，轉變煤炭消費方式，提高天然氣消費水平。經典工業(yè)結構理論霍夫曼定理認為工業(yè)結構存在由輕工業(yè)→資金密集型重工業(yè)→知識技術密集型產業(yè)占優(yōu)勢的演化。我國能源利用的道路大致可分為三個階段:在工業(yè)化早期重點在于形成較為完備的工業(yè)體系，解決與生活相關的衣食住行等工業(yè)生產能源需求，能源利用以煤為主，快速發(fā)展石油、天然氣、可再生能源;在工業(yè)化中期依靠科技和投資提升生產效率，形成重工業(yè)和高科技產業(yè)為主的工業(yè)化格局，這時期能源消費逐漸形成以煤、石油與天然氣、可再生能源三足鼎立的較為合理的能源需求結構，減少能耗強度，加大環(huán)保［11］;后工業(yè)化階段服務業(yè)和科技產業(yè)將快速發(fā)展，超過傳統(tǒng)工業(yè)和農業(yè)比重，宜建立以石油與天然氣、可再生能源為主要能源，煤炭轉換為二次能源使用。我國正處于工業(yè)化中期階段，為緩解以煤為主的能源消費結構需要建立適應中國特色能源生產特征的工業(yè)化能源消費方式［12］?？刹扇〈胧┌?增加國外石油和天然氣供給水平;提高國內天然氣開發(fā)利用水平;減少原煤作為動力的直接消費，加大煤炭轉化為電力的消費比例;積極發(fā)展煤炭液化、氣化和清潔煤;大力發(fā)展核能、水電、風能、太陽能等措施。

(2)推進工業(yè)化進程，適當限制低附加值產業(yè)發(fā)展，鼓勵產業(yè)向高附加值、低能耗、高技術產業(yè)轉移。由于不同部門生產效率和速度存在差別，當能源要素從低生產率或生產率增長較慢的部門向高生產率或生產率增長較快的部門轉移時，會促進經濟總體能源效率的提高。我國正處于工業(yè)化中期階段，這時期適宜采取措施適當限制高能耗、低附加值產業(yè)發(fā)展，向高附加值、低能耗、高技術產業(yè)轉移?？蛇\用高新技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，鼓勵發(fā)展低能耗、低污染的先進產能，提高整體工業(yè)水平;推進企業(yè)聯(lián)合重組，提高產品集中度和規(guī)模效益;淘汰電力、鋼鐵、建材、電解鋁、鐵合金等行業(yè)落后產能、工藝、技術和設備;清理和糾正各地在電價、低價、稅費等方面對高能耗、高污染行業(yè)的優(yōu)惠政策;調整出口退稅、加增出口關稅、消減出口配額、將部分產品列入加工貿易禁止類目錄等措施，控制高能耗、高污染產品出口。

(3)技術進步與體制創(chuàng)新并舉，提高能源開發(fā)利用效率。技術進步使得提高能源效率成為可能，在相同產出下可以節(jié)約能源投入，或在相同投入下可以擴張產出。由于成本優(yōu)勢或收益空間是能源技術進步和創(chuàng)新的首要條件和動力，可以創(chuàng)造政策給予能源技術進步實在的經濟利益，鼓勵企業(yè)在引進國外先進能源開發(fā)利用技術的同時，增強自主創(chuàng)新能力，突破技術發(fā)展瓶頸，開創(chuàng)能源開發(fā)利用新途徑。此外，良好的制度創(chuàng)新及靈敏的市場信號有助于企業(yè)能源效率的改進，企業(yè)家精神所反映的企業(yè)管理效率的提高對于降低能耗、節(jié)約成本影響重大，可以通過制度激勵在所有制與產權制度改革、國際貿易、價格、企業(yè)管理機制等方面培育和規(guī)制企業(yè)節(jié)約高效利用能源。

(4)挖潛拓源，拓展能源運輸渠道，提高能源供給能力?？傮w來看，我國能源成礦地質條件有利，能源挖潛還具有空間。2008年，我國石油探明程度約33%，其中海上能源勘察處于起步階段;天然氣探明程度約14%;1000米以下煤炭查明程度約37%;煤層氣處于勘探初級階段;油頁巖資源潛力可觀。從儲量增加看，2007年相對于2001年石油和天然氣剩余技術可采儲量分別增長了15.69%和75.15%，煤炭查明資源儲量增長17.53%，說明國內能源生產仍有一定潛力，需要繼續(xù)保持能源勘察和開采力度，特別是東海和南海油氣資源的勘查和開發(fā)。此外，加強能源運輸管網、運輸通道及配套設施的建設，增強國內能源運輸能力，也是保證了能源經濟可靠的重要戰(zhàn)略。

依賴國外石油供給是我國石油供給的基本戰(zhàn)略內容。建立和擴大海外能源供給規(guī)模，涉及到國際政治、經濟和軍事多方因素。應從國家戰(zhàn)略高度為國外能源生產和貿易提供有利的政治經濟環(huán)境。從進口石油來源看，2005年我國50%的能源來源于中東(伊朗、阿曼和沙特)，30%來源于非洲，10%來源俄羅斯，然而中東和非洲地區(qū)政治形勢不穩(wěn)定，政治事件、局部動亂、恐怖襲擊等都會影響到我國海外能源安全。應盡量分散能源供給渠道，擴大中亞、俄羅斯、拉美地區(qū)能源供應能力，在實行貿易方式的同時，通過投資方式，獲取份額油或收購油田，提高能源海外生產能力。

(5)建立石油儲備應急機制。世界主要能源消費國家不僅多方面開辟能源生產、供應基地，而且建立大量能源儲備，以穩(wěn)定供求關系、平抑市場價格、應對突發(fā)事件。美國石油儲備是4個月，日本是3個月，而我國只有30天左右，包括10余天消費量的石油戰(zhàn)略儲備和20余天商用石油儲備能力，與國際能源署(IEA)規(guī)定的90天的“達標線”還有差距。我國應采取措施提高石油儲備水平，達到或超過這一標準。此外，在國內還需要建立國家、省、市、縣四級能源應急制度，應對能源供應的嚴重短缺、供應中斷，價格劇烈波動及其他能源事件，維護能源供應和消費秩序，保障工業(yè)化的穩(wěn)步發(fā)展。

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