王 磊，呂 璐，解明明

（國(guó)家統(tǒng)計(jì)局 國(guó)際統(tǒng)計(jì)中心，北京 100826）

一、引言及文獻(xiàn)綜述

作為人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源對(duì)任何國(guó)家（地區(qū)）的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展都具有極其重要的意義。大量研究表明，在各國(guó)（地區(qū)）經(jīng)濟(jì)由低水平到高水平發(fā)展的過程當(dāng)中通常會(huì)伴隨人均能源消費(fèi)量的先增長(zhǎng)后降低這一現(xiàn)象，即形成廣為人知的能源庫茲涅茲曲線。這表明，對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言，在其步入發(fā)達(dá)國(guó)家行列之前往往需要經(jīng)歷人均能耗的爬坡階段。這是一個(gè)繞不過去的經(jīng)驗(yàn)路徑，還是一個(gè)可以避免的前車之鑒？這一問題曾經(jīng)幾次引起各界的激烈討論。而能源消耗所引起的日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，也在一定程度上推動(dòng)能源問題成為一把高懸在各國(guó)之上的達(dá)摩克利斯之劍，能源問題背后的危機(jī)逐漸演變?yōu)槿騿栴}。盡管如此，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，能源問題之于發(fā)展中國(guó)家，其緊迫性更加強(qiáng)烈。Benthem&Mattia Romani（2009）［1］指出，新世紀(jì)以來，中國(guó)等快速增長(zhǎng)的新興經(jīng)濟(jì)體逐步成為推動(dòng)全球能源消費(fèi)急劇增長(zhǎng)的主力。從中國(guó)1980—2008年人均能耗與人均GDP散點(diǎn)圖（見圖1）可發(fā)現(xiàn)中國(guó)歷年來的人均能耗基本上隨人均GDP的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，且更為緊迫的是近幾年正處在快速增長(zhǎng)階段。一方面是難以割舍的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，另一方面是日益緊迫的能源問題。對(duì)中國(guó)而言，未來面臨的一個(gè)艱難抉擇將是如何在兩者間取得平衡，或者說如何在盡量保持人民生活水平不斷提高的前提下盡快結(jié)束能源爬坡階段。這不僅促使中國(guó)政府做出了進(jìn)一步加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要決策，也引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能源消費(fèi)間關(guān)系作再次深入探討的興趣。在這一背景下，研究中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變遷與能源消費(fèi)的現(xiàn)狀及其潛在規(guī)律，極具現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 人均能耗與人均GDP散點(diǎn)圖

那么，是什么原因?qū)е铝四茉聪M(fèi)的變化？Kraft（1978）［2］的實(shí)證研究表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是導(dǎo)致能源消費(fèi)變化的重要原因，且兩者間只存在單向因果關(guān)系。不過，許多學(xué)者并不認(rèn)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)間存在單向因果關(guān)系，兩者間可能存在相互因果關(guān)系，也可能毫無關(guān)系。此后，Stern（1999）［3］以及Lee（2008）［4］等分別使用不同方法、不同數(shù)據(jù)得出了不同結(jié)論，但多數(shù)研究結(jié)果表明兩者間存在雙向或單向關(guān)系。

當(dāng)然，現(xiàn)有文獻(xiàn)已表明除經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可能影響能源消費(fèi)外，還有其他諸多影響因素，主要包括經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源使用結(jié)構(gòu)變化、技術(shù)進(jìn)步、價(jià)格、政策管制（例如價(jià)格管制、稅收等）以及外部沖擊等因素。Stern（1999）［3］認(rèn)為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有助于減少單位產(chǎn)出能源消耗，特別是隨第三產(chǎn)業(yè)比重的增加，這一趨勢(shì)會(huì)更加明顯。Medlock and Soligo（2001）［5］表示，除經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化外，提高能源價(jià)格會(huì)抑制能源需求，而推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步也有助于降低單位產(chǎn)出能耗。而Stern and Cleveland（2004）［6］則認(rèn)為，近幾十年來，世界范圍特別是發(fā)達(dá)國(guó)家單位GDP能耗下降的主要原因是能源使用結(jié)構(gòu)的變化，即高質(zhì)量能源（例如天然氣等）在能源消費(fèi)中的比例不斷上升。這似乎暗示我們采取轉(zhuǎn)變能源使用結(jié)構(gòu)、推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步及加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的措施可提高能源效率，進(jìn)而取得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)間的雙贏，甚至有可能以此繞過能源庫茲涅茲曲線。然而，經(jīng)驗(yàn)分析表明現(xiàn)實(shí)情況可能并不如預(yù)期中的理想，Brookes（1990）［7］的早期研究便已發(fā)現(xiàn)能源政策（例如價(jià)格、稅收制度）和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型等并不必然會(huì)帶來持續(xù)的能耗縮減，很多情況下能耗下降一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)重新反彈的情況，這也被稱為反彈效應(yīng)（rebound ef?fect）。Binswanger（2001）［8］認(rèn)為造成能耗反彈的原因是提高能效的技術(shù)進(jìn)步降低了單位產(chǎn)出能耗，進(jìn)而降低能源的有效價(jià)格，導(dǎo)致能源需求上漲。Popp（2002）［9］進(jìn)一步指出能源價(jià)格降低導(dǎo)致收入效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致其他商品需求上漲，然后導(dǎo)致能源需求上漲。因此，Bentzen（2004）［10］認(rèn)為如果技術(shù)創(chuàng)新等能有效降低能源價(jià)格，政策制定者應(yīng)該仔細(xì)考慮適當(dāng)政策（例如稅收、限價(jià)等）以維持能源有效價(jià)格不變。

以上文獻(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等因素和能源消費(fèi)關(guān)系的研究尚集中在總體水平上，而很少考慮區(qū)分不同的能源使用部門（例如工業(yè)、服務(wù)業(yè)等部門）進(jìn)行研究。如果某種因素或某種政策只對(duì)特定能源使用部門有影響，而與整體水平無關(guān)，那么，為實(shí)現(xiàn)總體最優(yōu)，政府顯然需要制定差別化的政策措施。Medlock and Soligo（2001）［5］、Zachariadis（2007）［11］以及Valeria Costantiniand ChiaraMartini（2010）［12］的實(shí)證研究已經(jīng)注意到了這一點(diǎn)，而其研究結(jié)果也證實(shí)了上述判斷。而且，Zachariadis（2007）［11］還研究了第一次石油危機(jī)對(duì)能源消費(fèi)的影響，可見其研究已經(jīng)考慮了外部沖擊的作用。

從研究方法看，盡管以上文獻(xiàn)在研究各類因素與能源消費(fèi)之間單向或相互關(guān)系時(shí)使用了諸如時(shí)間序列、截面數(shù)據(jù)或面板數(shù)據(jù)等不同種類的數(shù)據(jù)，但上述文獻(xiàn)在研究方法上基本上遵循了三步曲的研究思路，即：

單位根據(jù)檢驗(yàn)→協(xié)整檢驗(yàn)→因果檢驗(yàn)

上述三部曲可概括為：先用單位根檢驗(yàn)方法查看數(shù)據(jù)是否平穩(wěn)；非平穩(wěn)數(shù)據(jù)但適合做協(xié)整時(shí)進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)；最后進(jìn)行因果檢驗(yàn)，確定變量間是雙向、單向還是無因果關(guān)系。雖然大多數(shù)文獻(xiàn)遵循了上述三步曲的研究思路，但使用的具體方法和模型卻不盡相同，總結(jié)起來可分為以下幾類：（1）假定時(shí)間序列平穩(wěn)，利用VAR方法和Granger因果檢驗(yàn)進(jìn)行實(shí)證研究，如Kraft（1978）［2］等；（2）已考慮到時(shí)間序列可能并不平穩(wěn)，因此使用Granger兩步法檢驗(yàn)兩變量之間的協(xié)整關(guān)系，并在ECM基礎(chǔ)上作Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)，如Cheng and Lai（1997）［13］；（3）利用Johansen（1991）方法作多變量協(xié)整檢驗(yàn)，如Oh and Lee（2004）［14］；（4）以面板數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用面板單位根檢驗(yàn)方法（LLC、IPS等方法）、面板協(xié)整檢驗(yàn)方法及面板因果檢驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)證研究，如Zacha?riadis（2007）［11］和Lee（2008）［4］等。

總之，現(xiàn)有文獻(xiàn)的研究已為我們指明了能源消費(fèi)的潛在影響因素，有助于我們理解經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變動(dòng)、技術(shù)進(jìn)步、政策管制及外部沖擊等對(duì)中國(guó)能源消費(fèi)的影響，有助于我們從中發(fā)現(xiàn)中國(guó)能源消費(fèi)的主要影響因素及潛在規(guī)律，進(jìn)而為指明相應(yīng)政策走向提供參考。此外，現(xiàn)有研究也提示我們除關(guān)注整體狀況外，還應(yīng)做分部門研究。

然而，雖然目前文獻(xiàn)已作了大量深入而富有啟發(fā)性的理論和實(shí)證研究，但從現(xiàn)有研究狀況看，仍然存在諸多需改進(jìn)之處，其中一個(gè)很重要的不足體現(xiàn)在：盡管現(xiàn)有研究使用的具體方法和模型不盡相同，現(xiàn)有研究基本上都采用了參數(shù)估計(jì)方法，而參數(shù)估計(jì)方法的缺點(diǎn)很明顯，由于事先給定了關(guān)系形式，因此存在錯(cuò)誤先驗(yàn)假定的潛在隱患。因此，可考慮采取非參數(shù)估計(jì)的方法彌補(bǔ)這一不足，非參數(shù)估計(jì)具有適用性強(qiáng)，對(duì)模型假定要求不嚴(yán)等優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)展了參數(shù)回歸的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了模型的適應(yīng)性。但非參數(shù)回歸基本上建立在核估計(jì)和光滑樣條基礎(chǔ)上，其解釋性不強(qiáng)。不過Hastie和Tib?shirani（1986）［15］提出的廣義可加模型（Generalized Additive Models，GAM）可解決這一問題。此外，保留部分參數(shù)，也有利于彌補(bǔ)非參數(shù)解釋能力不足的問題。因此，綜合考慮，本文擬采用半?yún)?shù)廣義可加模型改進(jìn)現(xiàn)有研究在方法上的不足。

綜上，現(xiàn)有文獻(xiàn)提供了諸多很好的研究借鑒，但其在方法上還尚需改進(jìn)。為此，本文一方面要借鑒現(xiàn)有研究經(jīng)驗(yàn)，利用經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變動(dòng)、技術(shù)進(jìn)步、政策管制以及外部沖擊等解釋中國(guó)能源消費(fèi)及其與諸因素的相互關(guān)系，并考慮開展分部門、分品種、分地區(qū)研究，以彌補(bǔ)單純整體研究的不足；另一方面，本文擬建立半?yún)?shù)廣義可加模型對(duì)上述問題作研究，以期改善現(xiàn)有研究的不足。

本文其余部分安排如下：第二部分將對(duì)樣本數(shù)據(jù)的選擇及數(shù)據(jù)來源作必要說明；第三部分介紹本文使用的半?yún)?shù)廣義可加模型；第四部分為實(shí)證研究部分，利用第三部分介紹的半?yún)?shù)廣義可加模型進(jìn)行整體、分部門、分品種、分區(qū)域的多方位研究，并對(duì)研究結(jié)果做必要分析；第五部分是結(jié)論與討論部分，概述本研究的主要發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)述本研究的價(jià)值和意義，指出本研究不足并指明未來研究方向。

二、數(shù)據(jù)來源與事實(shí)說明

本文主要研究經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變遷與中國(guó)能源消費(fèi)的關(guān)系。在建立經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型時(shí)，本文考慮的能源消費(fèi)影響因素主要包括收入因素、技術(shù)進(jìn)步因素、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)因素、能源結(jié)構(gòu)因素、價(jià)格因素、政策因素、外部沖擊因素等。本文采用以下變量來刻畫各種因素：用人均GDP表示收入因素；用人均科技支出表示技術(shù)進(jìn)步因素；用第二產(chǎn)業(yè)增加值占GDP比重表示經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)因素；用煤炭消費(fèi)量占總能源消費(fèi)量比重（煤炭比重）表示能源供給結(jié)構(gòu)因素；用價(jià)格管制表示政策因素；用兩次金融危機(jī)表示外部沖擊因素。其中，后兩者為虛擬變量。

長(zhǎng)期以來，我國(guó)能源價(jià)格（特別是煤炭?jī)r(jià)格）受政策影響較大。1984年之前，能源價(jià)格基本由政府管制，1984年以后，我國(guó)指令性價(jià)格與指導(dǎo)性價(jià)格并存的“雙軌制”開始出臺(tái)。1992年國(guó)家放開煤炭?jī)r(jià)格，此后，電煤市場(chǎng)一直處于“計(jì)劃煤”與“市場(chǎng)煤”的新雙軌制中。2002年，國(guó)家宣布取消電煤政府指導(dǎo)價(jià)，至此，在制度層面上，煤炭?jī)r(jià)格開始實(shí)行完全的市場(chǎng)化確定機(jī)制。為反映價(jià)格政策的變化，同時(shí)避免設(shè)置過多分類，本文按照兩個(gè)階段（1980—2001年，2002—2008年）的劃分將價(jià)格政策因素設(shè)為虛擬變量。此外，本文將1997—2001五年、2007—2008兩年設(shè)定為兩次金融危機(jī)的影響時(shí)間。

樣本地區(qū)方面，本文選取了除西藏外的國(guó)內(nèi)30個(gè)省級(jí)地區(qū)（省、自治區(qū)、直轄市）進(jìn)行研究。西藏未被選入樣本地區(qū)的原因主要是數(shù)據(jù)缺失較多而被剔除。

另外，出于數(shù)據(jù)可得性及時(shí)間原因，本文選定的樣本期限并不一致。具體而言，本文選定1980—2008年作為研究全國(guó)整體情況的樣本期限；選定1985—2008年作為研究不同品種間能耗差異的樣本期限；選定1997—2007年作為研究不同部門間能耗差異的樣本期限；選定1999—2008年作為研究不同地區(qū)間能耗差異的樣本期限。

本文使用的指標(biāo)中凡涉及價(jià)值的指標(biāo)，例如人均GDP等均已用CPI調(diào)整為以1980年不變價(jià)表示，以剔除價(jià)格因素的干擾。本文中的數(shù)據(jù)主要來源于歷年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》和中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)庫。本文使用R軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

三、構(gòu)建半?yún)?shù)廣義可加模型

（一）半?yún)?shù)廣義可加模型及其估計(jì)方法

如上文所述，非參數(shù)回歸放松了諸多參數(shù)回歸對(duì)模型的假定，因而拓展了參數(shù)回歸的應(yīng)用范圍。但非參數(shù)回歸也有其局限性，主要表現(xiàn)在兩點(diǎn)，一是當(dāng)解釋變量個(gè)數(shù)較多而樣本量不足時(shí)會(huì)降低擬合效果，二是解釋能力不強(qiáng)。廣義可加模型在一定程度上解決了這些問題，但是，如果實(shí)際數(shù)據(jù)中反應(yīng)變量與每個(gè)解釋變量的關(guān)系都用非參數(shù)擬合會(huì)帶來過度擬合等問題，有時(shí)候反應(yīng)變量與某個(gè)解釋變量的關(guān)系簡(jiǎn)化成參數(shù)形式會(huì)更便于解釋，這樣就出現(xiàn)了半?yún)?shù)廣義可加模型，這是本文主要考慮的模型。其形式為：本文所考慮的連接函數(shù) f()u=u，故半?yún)?shù)廣義可加模型的形式等價(jià)為：

（二）本文設(shè)定的半?yún)?shù)廣義可加模型

以全國(guó)人均能源消費(fèi)為被解釋變量，可設(shè)定如下半?yún)?shù)方程：

其中，Y為全國(guó)人均能源消費(fèi)；X1為全國(guó)人均GDP；X2為人均科技支出；X3為二產(chǎn)比重；X4為煤炭消費(fèi)比重。ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)。另外用D1和D2分別表示價(jià)格政策和經(jīng)濟(jì)危機(jī)虛擬變量，當(dāng)年份在1980—2001年時(shí)D1取0，在2002—2008年時(shí) D1取1；當(dāng)年份在1997—2001年或2007—2008年時(shí)D2取0，其他時(shí)段時(shí)D2取1。

人均能源消費(fèi)與各解釋變量散點(diǎn)圖見圖2。直觀上看，人均GDP、人均科技支出與人均能源消費(fèi)間的線性關(guān)系很明顯，幾乎是一條直線，相關(guān)系數(shù)分別為0.99和0.98；但二產(chǎn)比重和人均能源消費(fèi)以及煤炭消費(fèi)比重和人均能源消費(fèi)的線性關(guān)系不明顯，因此，為減少模型的設(shè)定誤差，模型設(shè)定人均能源消費(fèi)與人均GDP及人均科技支出存在線性參數(shù)關(guān)系，而二產(chǎn)比重和煤炭消費(fèi)比重與人均能源消費(fèi)存在非參數(shù)關(guān)系。

圖2 人均能源消費(fèi)與各解釋變量散點(diǎn)圖

（7）式系為研究全國(guó)總體情況而設(shè)定的半?yún)?shù)估計(jì)方程。如上文所述，某些因素可能會(huì)對(duì)不同組成產(chǎn)生不同影響，某些政策也可能只對(duì)特定部門有效。因此，僅關(guān)注整體水平有可能會(huì)得出偏差較大的結(jié)論與判斷，不利于解釋具體問題且有可能誤導(dǎo)政策走向，故需對(duì)總體模型進(jìn)行細(xì)化，細(xì)化的方向包括三點(diǎn)：（1）區(qū)分能源品種；（2）區(qū)分能源終端消耗部門；（3）區(qū)分不同區(qū)域?；谏鲜隹紤]，本文在（7）式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步演化出如下三個(gè)半?yún)?shù)估計(jì)方程：

考慮區(qū)分能源品種后的半?yún)?shù)模型可表示如下：

其中i表示煤炭、石油、天然氣等不同能源品種，其余標(biāo)記同（7）式。

考慮區(qū)分終端能耗部門后的半?yún)?shù)模型可表示如下：

其中，j表示能源消費(fèi)的不同部門，X5表示部門增加值。

在施工升降機(jī)運(yùn)行過程中，導(dǎo)軌架用來支撐和引導(dǎo)吊籠沿著導(dǎo)軌升降。由于導(dǎo)軌架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)參數(shù)較多，計(jì)算量大，而當(dāng)前施工升降機(jī)的設(shè)計(jì)仍采用傳統(tǒng)的CAD技術(shù)，運(yùn)用基本的計(jì)算理論及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)，缺乏設(shè)計(jì)規(guī)范與知識(shí)的支持，所以設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成本高。本文將KBE技術(shù)運(yùn)用到施工升降機(jī)導(dǎo)軌架三維設(shè)計(jì)中，開發(fā)施工升降機(jī)導(dǎo)軌架快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，快速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求，降低研發(fā)成本，為施工升降機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)邁出積極的一步，進(jìn)而為工程機(jī)械設(shè)計(jì)研發(fā)提供實(shí)現(xiàn)智能化思路。

考慮區(qū)分不同區(qū)域后的半?yún)?shù)模型可表示如下：

其中，k表示能源消費(fèi)的不同區(qū)域，D3表示地域虛擬變量。

四、實(shí)證研究結(jié)果

（一）全國(guó)整體估計(jì)結(jié)果

對(duì)上文整體能源消費(fèi)方程進(jìn)行半?yún)?shù)估計(jì)和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，其結(jié)果列在表1。

表1 全國(guó)整體半?yún)?shù)GAM模型估計(jì)結(jié)果

金融危機(jī)虛擬變量、市場(chǎng)化機(jī)制虛擬變量和人均科技支出三個(gè)變量沒有通過5%顯著性檢驗(yàn)。我們采用后退法進(jìn)行變量選擇，首先去掉經(jīng)濟(jì)危機(jī)虛擬變量，再去掉市場(chǎng)化機(jī)制虛擬變量，最后所剩的變量均通過了顯著性檢驗(yàn)（結(jié)果見表1下半部分）?？梢?，對(duì)于全國(guó)能源消費(fèi)來說，經(jīng)濟(jì)危機(jī)和價(jià)格機(jī)制因素影響并不明顯。

人均GDP與人均能源消費(fèi)正相關(guān)，這說明中國(guó)人均能源消費(fèi)隨著人均GDP的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，但仍處于艱難爬坡階段。經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，會(huì)引起能源消費(fèi)的增長(zhǎng)，符合中國(guó)現(xiàn)階段現(xiàn)狀。

人均科技支出也通過了顯著性檢驗(yàn)，并且與人均能源消耗成負(fù)相關(guān)，可見科技進(jìn)步能有效減少能源消耗。

非參數(shù)部分的估計(jì)結(jié)果見表1非參數(shù)部分，煤炭消費(fèi)比重和二產(chǎn)比重均通過了顯著性檢驗(yàn)。對(duì)其偏殘差的擬合圖見圖3，其中coalper代表煤炭消費(fèi)比重，second代表二產(chǎn)比重。從二產(chǎn)偏殘差的擬合圖可見，第二產(chǎn)業(yè)比重對(duì)能源消費(fèi)的影響存在拐點(diǎn)，從能耗角度解釋，存在最優(yōu)點(diǎn)使得人均能源消費(fèi)值最小，因此經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整不應(yīng)過度。這是參數(shù)估計(jì)無法得出的結(jié)論，從一個(gè)側(cè)面反映了半?yún)?shù)模型的優(yōu)勢(shì)。

圖3 全國(guó)整體方程的非參部分圖形

模型調(diào)整后的R2為0.997，殘差分布圖與正態(tài)分布接近，且沒有明顯的趨勢(shì)（見圖4）。

圖4 全國(guó)整體方程的殘差圖

（二）分能源品種消費(fèi)估計(jì)結(jié)果

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)選取的指標(biāo)為人均地區(qū)生產(chǎn)總值。人均地區(qū)生產(chǎn)總值與除水/核/風(fēng)電外的各類能源品種消費(fèi)的系數(shù)均顯著，可見經(jīng)濟(jì)發(fā)展與多種能源消費(fèi)存在一定的相關(guān)關(guān)系。具體來看，只有天然氣消費(fèi)量與人均地區(qū)生產(chǎn)總值的系數(shù)為負(fù)值，可見，在我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與非清潔能源消費(fèi)的增長(zhǎng)存在十分密切的正向關(guān)系。

人均科技支出作為技術(shù)進(jìn)步因素對(duì)石油、天然氣以及水/核/風(fēng)電消費(fèi)量影響顯著?？萍歼M(jìn)步能減少石油的消費(fèi)量，但可提高清潔能源的使用量，這表明技術(shù)進(jìn)步有助于改善能源使用結(jié)構(gòu)。

第二產(chǎn)業(yè)比重對(duì)煤炭消費(fèi)和水/核/風(fēng)電消費(fèi)的影響均顯著。但是，從圖5可以看出，第二產(chǎn)業(yè)比重對(duì)煤炭消費(fèi)和水/核/風(fēng)電消費(fèi)的影響存在明顯差異。隨二產(chǎn)比重的降低，其對(duì)煤炭消費(fèi)的影響大體上先減緩或抑制后放松或促進(jìn)，而其對(duì)水/核/風(fēng)電消費(fèi)的影響則在經(jīng)歷一次短暫的促進(jìn)過程后進(jìn)入緩慢的減緩或抑制過程。工業(yè)是煤炭最大的用戶，要有效地減少煤炭的消費(fèi)量，就要加速經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變遷大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，但是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的持續(xù)調(diào)整并不必然降低煤炭消費(fèi)或減緩對(duì)其依賴。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的持續(xù)調(diào)整在期初會(huì)增加清潔能源的消費(fèi)，具有改善能源使用結(jié)構(gòu)的作用，但后期會(huì)有效降低其消費(fèi)或減緩對(duì)其依賴。綜上，中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整有助于改善能源使用結(jié)構(gòu)并減緩對(duì)能源的依賴，但存在一定限度。

圖5 煤炭消費(fèi)（左）與水/核/風(fēng)電消費(fèi)（右）半?yún)?shù)GAM模型非參部分（二產(chǎn)比重）圖形

表2 分能源品種與源終端消耗部門的半?yún)?shù)GAM模型估計(jì)結(jié)果

兩次金融危機(jī)與煤炭消費(fèi)均存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，但與水電、核電及風(fēng)電消費(fèi)的負(fù)相關(guān)關(guān)系卻不顯著?？紤]到目前我國(guó)發(fā)電供熱用煤占全國(guó)煤炭生產(chǎn)總量的50%左右，可將兩次金融危機(jī)與煤炭消費(fèi)的顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系理解為與火電消費(fèi)量的關(guān)系。基于此，可認(rèn)為兩次金融危機(jī)的出現(xiàn)對(duì)火電消費(fèi)量存在顯著負(fù)向影響，但并不影響清潔能源的消費(fèi)和石油的消費(fèi)。考慮到火電占電力產(chǎn)量的比重最大，這在一定程度上可以解釋金融危機(jī)后中國(guó)發(fā)電量的下降。在發(fā)電量下降的情況下經(jīng)濟(jì)仍然較快增長(zhǎng)的現(xiàn)象可能是由二產(chǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化等因素導(dǎo)致的。

（三）分能源終端消耗部門回歸結(jié)果

對(duì)上文區(qū)分不同能源終端消耗部門后的方程進(jìn)行半?yún)?shù)估計(jì)和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，其結(jié)果結(jié)果見表2分終端消耗部門部分。對(duì)于工業(yè)部門，通過后退法選擇自變量，最后選取的變量為人均工業(yè)增加值和人均科技支出?？梢娍茖W(xué)技術(shù)進(jìn)步因素對(duì)于工業(yè)的能耗影響顯著。加大科學(xué)技術(shù)投入，有利于減少能源消耗。同樣，對(duì)于交通運(yùn)輸業(yè)部門，最后選擇的變量為人均交通運(yùn)輸增加值和煤炭比重。人均交通運(yùn)輸增加值與交通運(yùn)輸業(yè)能耗成正相關(guān)是顯而易見的。而本文對(duì)煤炭比重的非參數(shù)估計(jì)結(jié)果則顯示，其對(duì)能源消費(fèi)的影響存在拐點(diǎn)（見圖5）。此外，對(duì)生活消費(fèi)部門能源消費(fèi)影響顯著的變量為人均居民消費(fèi)，經(jīng)濟(jì)危機(jī)和煤炭比重。經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)生活消費(fèi)部門能源消費(fèi)影響顯著，可見在全球一體化的大背景下，經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)我國(guó)居民生活的沖擊非常顯著。

圖5 交通部門半?yún)?shù)GAM模型非參部分圖形

（四）分地域回歸結(jié)果

由于各個(gè)省份對(duì)與能源的使用情況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r都有很大差異，比如有的省份經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，有的省份清潔能耗比重低，因此，全國(guó)加總的數(shù)據(jù)會(huì)掩蓋很多地域間的差異，我們?cè)谶@里用能源消費(fèi)（代表能耗水平）、煤炭消費(fèi)比重（代表能耗結(jié)構(gòu)）和調(diào)整后的人均地區(qū)生產(chǎn)總值（代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平）三個(gè)指標(biāo)來進(jìn)行聚類分析，將全國(guó)30個(gè)省市自治區(qū)分成了4個(gè)地域：第一區(qū)域包括北京、天津和上海；第二區(qū)域包括河北與山東；第三區(qū)域包括山西、吉林、黑龍江、安徽、江西、河南、湖北、湖南、廣西、海南、重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、青海和寧夏；第四區(qū)域包括內(nèi)蒙、新疆、遼寧、江蘇、浙江、福建和廣東。

如表3，分區(qū)域模型最后選擇的變量為人均GDP、人均科技支出、煤炭消費(fèi)比重和區(qū)域虛擬變量。第1區(qū)域人均能耗最高，這很可能是由京津和上海地區(qū)高度發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)以及高密度的居住人口造成的。從區(qū)域結(jié)果看，中國(guó)所有區(qū)域都處在能耗爬坡階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與能耗呈顯著正相關(guān)關(guān)系。但是，四個(gè)區(qū)域看不出太明顯的經(jīng)濟(jì)發(fā)展梯隊(duì)關(guān)系，這可能是因?yàn)橛绊懩芎牡囊蛩剡^多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響水平在區(qū)域間有差異，也可能是數(shù)據(jù)本身就存在匹配性不足的問題，還有可能是本文區(qū)域分組指標(biāo)選取不太適當(dāng)。此外，分區(qū)域后，技術(shù)進(jìn)步與人均能耗間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，這與全國(guó)整體研究時(shí)的結(jié)論恰好相反，這也驗(yàn)證了單純整體研究存在一定不足的判斷。

表3 分區(qū)域半?yún)?shù)GAM模型估計(jì)結(jié)果

五、結(jié)論與討論

本文一方面借鑒現(xiàn)有研究經(jīng)驗(yàn)，利用經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變動(dòng)、技術(shù)進(jìn)步、政策管制以及外部沖擊等解釋中國(guó)能源消費(fèi)及其與諸因素的相互關(guān)系，并開展分部門、分品種、分地區(qū)研究，以彌補(bǔ)單純整體研究的不足；另一方面，通過建立半?yún)?shù)廣義可加模型以改進(jìn)以往大多數(shù)文獻(xiàn)采用的參數(shù)估計(jì)方法的不足。總之，基于上述考慮，本文實(shí)證研究了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變遷與中國(guó)能源消費(fèi)的關(guān)系。

本文實(shí)證研究驗(yàn)證了以往文獻(xiàn)的如下直接或間接判斷：（1）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)中國(guó)人均能耗增長(zhǎng)具有顯著正向影響。中國(guó)目前正處在能源爬坡階段，尚未出現(xiàn)能源消耗與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)間的倒U型曲線。（2）調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、改變能源供給結(jié)構(gòu)、加快技術(shù)進(jìn)步等都有助于降低中國(guó)人均能耗水平。（3）某些因素或政策只對(duì)特定組成有影響，或?qū)Σ煌M成有不同影響，例如，本文實(shí)證研究表明：①技術(shù)進(jìn)步在整體上與人均能耗存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而在分區(qū)域研究時(shí)卻得出了相反結(jié)論，此外，分品種研究則發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步只與工業(yè)部門能耗間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與交通、生活部門沒有顯著關(guān)系；②人均GDP與大多數(shù)組成部分的能耗呈顯著正相關(guān)關(guān)系，卻與天然氣消費(fèi)量存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；③經(jīng)濟(jì)危機(jī)沖擊與價(jià)格政策管制只與煤炭和天然氣消耗間存在顯著關(guān)系；④調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)只對(duì)煤炭消費(fèi)量有顯著影響。所有這些均暗示：為實(shí)現(xiàn)總體最優(yōu)，中國(guó)政府需要制定差別化的政策措施。

本文實(shí)證研究主要有如下幾點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：

（1）中國(guó)存在隱性的能耗反彈效應(yīng)。本文研究表明，人均GPD與能源的消耗基本上都是正向相關(guān)。這表明隨中國(guó)人均GDP的增長(zhǎng)其能源消耗也會(huì)增長(zhǎng)，這符合我們觀察到的現(xiàn)實(shí)情況。然而，值得注意的是，如果我們用近30年的數(shù)據(jù)來擬合中國(guó)人均能耗與人均GPD關(guān)系的話，則2004年以來兩者的散點(diǎn)就基本上分布在擬合線之上（見圖1），這表明近年來中國(guó)人均能耗相對(duì)于人均GDP的增長(zhǎng)速度超出了30年來的平均水平，本文將這種背離稱為“隱性的能耗反彈”，之所以稱之為隱性的能耗反彈，是因?yàn)檫@種反彈與以往文獻(xiàn)廣泛論述的“rebound effect”有一定區(qū)別，中國(guó)人均能耗基本上沒有出現(xiàn)過實(shí)質(zhì)降低。隱性能耗反彈效應(yīng)的存在，預(yù)示中國(guó)政府完成各類節(jié)能目標(biāo)（如五年規(guī)劃目標(biāo)）的難度相當(dāng)大。

（2）第二產(chǎn)業(yè)比重對(duì)能源消費(fèi)的影響存在拐點(diǎn)，從能耗角度解釋，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整需要有一定限度。此前不少文獻(xiàn)如Stern（1999）等均認(rèn)為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)特別是大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)會(huì)有效減少單位產(chǎn)出能耗［3］。本文實(shí)證研究結(jié)果則表明需要對(duì)這一觀點(diǎn)持少許謹(jǐn)慎態(tài)度，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的持續(xù)調(diào)整在期初會(huì)減緩對(duì)能源的依賴并改善能源使用結(jié)構(gòu)，但這一作用會(huì)隨結(jié)構(gòu)調(diào)整的持續(xù)而轉(zhuǎn)為衰弱甚至走向反方向。當(dāng)然，就中國(guó)目前情況而言，調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)增加三產(chǎn)比重在短期內(nèi)仍然是緩解我國(guó)能耗增長(zhǎng)壓力的重要方向，且在當(dāng)前國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)日益復(fù)雜加上我國(guó)出口導(dǎo)向型經(jīng)濟(jì)面臨較大挑戰(zhàn)時(shí)更顯重要。但是，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整需要樹立長(zhǎng)期思維，要仔細(xì)觀察其與能耗問題的相互影響。另外，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整不僅僅是二產(chǎn)比重與三產(chǎn)比重此消彼長(zhǎng)的問題，還應(yīng)注重二產(chǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整，例如二產(chǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，主要是應(yīng)該盡快走出低端制造業(yè)的樊籬，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

（3）分能源品種后的研究結(jié)果暗示兩次金融危機(jī)可能與火電消費(fèi)量成顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這在一定程度上可以解釋金融危機(jī)后中國(guó)發(fā)電量的下降。本文實(shí)證研究表明，金融危機(jī)后發(fā)電量的下降是可以解釋的，但是學(xué)界與社會(huì)公眾似乎更加關(guān)注發(fā)電量下降而經(jīng)濟(jì)仍然較快增長(zhǎng)的現(xiàn)象。宏觀上講，金融危機(jī)會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)造成沖擊導(dǎo)致需求下降進(jìn)而某些行業(yè)開工不足致使用電量進(jìn)而發(fā)電量下降，但是各行業(yè)對(duì)金融危機(jī)的反應(yīng)可能不一致且受政府政策扶持力度也有差別，其中一些行業(yè)如重工業(yè)等高耗能行業(yè)可能因開工率下滑使用電需求下降，另外一些行業(yè)在中國(guó)巨大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)支撐以及政府投資等政策刺激下實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)。考慮到中國(guó)正處在工業(yè)化和城市化的加速期內(nèi)，市場(chǎng)的內(nèi)在增長(zhǎng)潛力加上政府投資很可能抵消金融危機(jī)的沖擊而保持較高的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平。例如，1997年金融危機(jī)發(fā)生時(shí)，我國(guó)鋼鐵、有色、建材等重化工原材料行業(yè)開始了一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期的調(diào)整期，電力需求明顯減少，與此同時(shí)耗能較低的輕工業(yè)、各類服務(wù)業(yè)仍然增長(zhǎng)，政府直接投資以及在住房與教育等領(lǐng)域的改革也引致了一些新需求；2007年國(guó)際金融危機(jī)開始后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)從2008年下半年開始有了一些調(diào)整，這一調(diào)整中重工業(yè)增幅下降遠(yuǎn)大于輕工業(yè)，且政府明顯開始了新一輪的刺激政策。

（4）價(jià)格政策只對(duì)煤炭和天然氣消費(fèi)有顯著影響。此前的一些文獻(xiàn)如Medlock and Soligo（2001）等認(rèn)為提高能源價(jià)格會(huì)抑制能源需求［5］，Bentzen（2004）也提議通過維持能源有效價(jià)格不變來控制能耗［10］。如果這些經(jīng)驗(yàn)同樣適用于中國(guó)，那么開征能源稅、實(shí)行差別化的價(jià)格管制應(yīng)成為中國(guó)未來能源政策的一部分努力方向。然而，需要注意的是，在市場(chǎng)對(duì)資源調(diào)配起主要作用的情況下價(jià)格確實(shí)會(huì)對(duì)資源需求起到很好的調(diào)節(jié)作用，但中國(guó)的能源產(chǎn)品市場(chǎng)化程度并不高，石油市場(chǎng)依然具有較高的壟斷性，一部分煤炭?jī)r(jià)格也并不是由市場(chǎng)自由決定的，其余新能源在能源供給市場(chǎng)的份額則過低因而對(duì)其調(diào)控難以對(duì)整體市場(chǎng)產(chǎn)生有效影響。這表明政府要想通過價(jià)格或價(jià)格管制手段來調(diào)控能源需求將面臨諸多不確定性，從長(zhǎng)期來看，形成一個(gè)比較合理的價(jià)格形成機(jī)制恐怕才是中國(guó)政府更為重要的議題。

（5）技術(shù)進(jìn)步因素能有效降低能源消費(fèi)，但對(duì)煤炭消費(fèi)以及生活能源消費(fèi)影響不顯著。推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步有助于降低單位產(chǎn)出能耗，但對(duì)我國(guó)消耗量最大的煤炭卻沒有顯著影響。多年來中國(guó)能源消費(fèi)總量中煤炭所占比重有所下降，但幅度并不讓人滿意，如果不加快能源使用結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變?cè)黾犹烊粴獾惹鍧嵞茉吹谋戎兀敲醇夹g(shù)進(jìn)步對(duì)我國(guó)節(jié)能降耗的作用將受到制約。因此，政府應(yīng)進(jìn)一步限制煤炭在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例。

總之，隱性的能耗反彈效應(yīng)預(yù)示中國(guó)在未來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的壓力非常大。為緩解這一問題，取得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)間的雙贏，政府除了適度調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、優(yōu)化能源使用結(jié)構(gòu)外，還需要考慮開征能源稅、實(shí)行差別化的價(jià)格管制，而從長(zhǎng)期來看還需要致力于形成比較合理的能源價(jià)格形成機(jī)制。

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