秦慧君、羅季

（浙江財經(jīng)大學數(shù)學與統(tǒng)計學院，浙江杭州 310018）

浙江省能源消費與經(jīng)濟增長關(guān)系的統(tǒng)計分析*
——基于變參數(shù)統(tǒng)計模型

秦慧君、羅季

（浙江財經(jīng)大學數(shù)學與統(tǒng)計學院，浙江杭州 310018）

研究能源消費與經(jīng)濟增長之間關(guān)系已成為當前經(jīng)濟問題研究中的重大課題。本文基于1990-2013年浙江省能源消費總量和國內(nèi)生產(chǎn)總值的時間序列數(shù)據(jù)，構(gòu)建了基于狀態(tài)空間模型的變參數(shù)統(tǒng)計模型，檢驗了變量的平穩(wěn)性及協(xié)整關(guān)系，并運用卡爾曼濾波算法對狀態(tài)空間模型的參數(shù)進行估計，最后得出能源消費與經(jīng)濟增長存在長期均衡的協(xié)整關(guān)系，為社會經(jīng)濟的長遠規(guī)劃、能源發(fā)展戰(zhàn)略以及有關(guān)政策法規(guī)的制定提供了理論依據(jù)。

能源消費；經(jīng)濟增長；變參數(shù)模型；協(xié)整關(guān)系

一、引言

近年來，隨著全球能源危機的迅速升級，能源消費與經(jīng)濟增長之間關(guān)系的研究已成為國內(nèi)外經(jīng)濟熱點研究問題。浙江省作為我國的經(jīng)濟大省，改革開放以來，一方面，善抓機遇、艱苦創(chuàng)業(yè)，在科學發(fā)展觀指導下不斷建立和完善市場經(jīng)濟，實現(xiàn)了經(jīng)濟的高速發(fā)展。另一方面，經(jīng)濟的快速增長是以能源的大量消耗為依托，而浙江省又是資源小省，能源生產(chǎn)水平不高，許多能源需外界供應(yīng)，這樣長久下去，伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源需求量必將逐漸增大，隨之而來的能源稀缺問題將成為制約浙江省社會、經(jīng)濟發(fā)展的主要瓶頸。本文研究能源消耗與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系，以便為制定更加合理的能源消費政策提供理論依據(jù)，同時為浙江省長期穩(wěn)定的發(fā)展提供科學依托。

一直以來，能源消費與經(jīng)濟增長之間關(guān)系受到國外學者的關(guān)注。Kraft(1978)最早將美國1947-1974年之間的能源消費與收入的相關(guān)數(shù)據(jù)進行Granger因果檢驗，得出美國GNP與能源消費存在單向的因果關(guān)系；之后，Akarca和Long(1979)運用相同的方法對美國月度GDP和能源消費數(shù)據(jù)進行了分析，卻得到GNP與能源消費之間不存在因果關(guān)系的結(jié)論；Yu和Jin(1992)最早將協(xié)整技術(shù)應(yīng)用于GDP與能源消費關(guān)系的研究，其結(jié)果表明美國能源消費對國民收入和就業(yè)兩變量之間的關(guān)系是中性的；Hwang和Gum(1992)采用協(xié)整技術(shù)研究了臺灣能源消費與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系，結(jié)果表明兩者之間存在雙向的格蘭杰因果關(guān)系。

國內(nèi)對于能源消費與經(jīng)濟增長之間關(guān)系的研究始于1990年之后。張明慧、李永峰(2004)采用Granger因果檢驗發(fā)現(xiàn)中國能源與經(jīng)濟增長存在雙向因果關(guān)系；韓智勇等(2004)對我國1978-2000年的數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明能源消費與經(jīng)濟增長之間存在雙向因果關(guān)系，但不具有長期的協(xié)整性；王海鵬，田澎(2006)利用狀態(tài)空間模型對我國1953-2002年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行研究，表明能源消費與經(jīng)濟增長存在一種隨時間不斷變化的長期均衡關(guān)系，即變參數(shù)協(xié)整關(guān)系；段顯明等(2011)利用浙

江省1985-2009年的GDP和能源消費總量數(shù)據(jù)，利用脈沖響應(yīng)函數(shù)、方差分解分析方法表明浙江省能源消費與經(jīng)濟增長之間存在從經(jīng)濟增長到能源消費的單向因果關(guān)系，經(jīng)濟增長的較小波動會對能源消費產(chǎn)生持續(xù)的影響。

綜上所述，有關(guān)能源消費與經(jīng)濟增長關(guān)系的研究文獻很多，大多采用經(jīng)典的格蘭杰因果檢驗和協(xié)整檢驗的方法來研究兩者的關(guān)系，后來又逐步將狀態(tài)空間模型、脈沖響應(yīng)次數(shù)、方差分解等方法引入到兩者關(guān)系的實證研究中，可見研究方法日趨完善。但對于浙江省能源問題的研究，大多是定性分析，缺少兩者關(guān)系的定量分析。由于在較長跨度的時間內(nèi)，二者的關(guān)系受政治形勢、經(jīng)濟發(fā)展、經(jīng)濟政策等的影響，模型中的參數(shù)不一定是固定不變的，因此，與之前的研究不同的是，文中采用基于變系數(shù)的狀態(tài)空間模型，來研究浙江省能源消費與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系。

二、模型構(gòu)建

為了更好地反應(yīng)浙江省能源消費與經(jīng)濟增長之間隨時間變化的規(guī)律，文中采用基于可變系數(shù)的狀態(tài)空間模型來估計并檢驗兩者之間的變參數(shù)協(xié)整關(guān)系。在較長跨度的的時間期內(nèi)，由于能源消費與經(jīng)濟增長之間的關(guān)系受多種因素（如政治形勢、經(jīng)濟政策、消費習慣等）的影響，且這些因素又處于變化之中，因此文中采用變系數(shù)模型來反映這種動態(tài)的變化關(guān)系。而狀態(tài)空間模型一般應(yīng)用于多變量時間序列，是動態(tài)模型的一般形式，由測量方程(Measurement Equation)和狀態(tài)方程（State Equation）兩部分組成。為消除異方差，能源消費(EC)與經(jīng)濟增長(GDP)均取自然對數(shù),則構(gòu)建的模型如下：

模型(1)是變參數(shù)模型，參數(shù)αt是隨時間改變的且不可觀測，需利用可觀測變量LnEC和LnGDP來估計，反映除GDP以外的其它因素對能源消費和GDP關(guān)系的綜合影響。dt是有固定參數(shù)的解釋變量。假定變參數(shù)由AR(1)描述即得模型(2)。εt和ηt是擾動項，相互獨立，且服從均值為零，方差為常數(shù)的正態(tài)分布。

三、實證分析

1.數(shù)據(jù)的選取與處理

文中選取浙江省1990-2013年的實際GDP和能源消耗量，數(shù)據(jù)來源于中經(jīng)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。GDP的數(shù)據(jù)是以1990年為基期的浙江省實際GDP，能源消費用全國各行業(yè)和居民生活消費的各種能源的總和表示，并采用通常的萬噸標準煤。

2.能源消費與經(jīng)濟增長的關(guān)系

圖1 能源消費和國內(nèi)生產(chǎn)總值趨勢圖

由圖1可以看出，浙江省能源消費與國內(nèi)生產(chǎn)總值基本呈現(xiàn)出相似的變化趨勢，表明兩者之間存在協(xié)整關(guān)系的可能性大。

3.變系數(shù)狀態(tài)空間模型的估計

利用Eviews6.0軟件，用卡爾曼濾波算法進行狀態(tài)空間模型的估計，估計結(jié)果如下:

其中變參數(shù)αt的估計值αt如下圖：(橫軸表示時間，縱軸表示變參數(shù)估計值)

圖2 變參數(shù)αt估計值

圖2顯示了浙江省能源消費彈性系數(shù)αt的變化趨勢。由圖可以發(fā)現(xiàn)上世紀90年代浙江省的αt基本呈現(xiàn)出下降趨勢，說明這個時期能源利用效率大大增加，從浙江省長期發(fā)展情況可以知道，尤其是改革開放以后，我省能源的高投入對經(jīng)濟增長有著很大的推動作用。2000年以后，αt又呈現(xiàn)出快速回升的趨勢，原因是這幾年投資增長過猛、高耗能產(chǎn)業(yè)迅速擴張和高耗能產(chǎn)品產(chǎn)量大幅增長，逐步造成了宏觀層面能源利用效率的低下。2007年以后，又呈現(xiàn)逐漸下滑的趨勢，原因主要在于隨著改革開放的深入發(fā)展，我省經(jīng)濟體制變革改變以往資源配置方式，初步形成市場機制配置，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步改變以往粗放型增長方式為集約型增長方式，提高了能源生產(chǎn)利用效率。伴隨著我省可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷快速推進，能源消費問題將會面臨更大的壓力。

4.數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性檢驗

分析狀態(tài)空間模型所描述的EC與GDP之間關(guān)系，需要進行協(xié)整性分析。為方便LnECt和LnGDPt分別用和xt表示，若和xt具有相同的單整階數(shù)，且模型殘差為平穩(wěn)時間序列，則和就是協(xié)整的。

（1）單位根檢驗

若浙江省EC與GDP是同階單整的，那么兩者之間就可能是協(xié)整的，故首先需考察兩變量的單整階數(shù)。本文采用ADF檢驗，檢驗的最優(yōu)滯后步長根據(jù)Schwarz信息準則確定。所得結(jié)果如表1所示：

表1 ADF單位根檢驗結(jié)果

（2）協(xié)整關(guān)系檢驗

為進一步考察能源消耗與經(jīng)濟增長之間是否真正存在長期均衡關(guān)系，本文采用EG兩步法進行協(xié)整檢驗。

表2 殘差序列的ADF檢驗

從表中可以看出，殘差項在任何顯著水平下都是平穩(wěn)的，因此可認為變參數(shù)模型的估計結(jié)果是可靠的，即浙江省能源消費與經(jīng)濟增長存在協(xié)整關(guān)系，經(jīng)濟的快速增長勢必將帶動能源消費的快速增長。

如果使用最小二乘估計直接對固定參數(shù)模型進行估計，得到：

表3 殘差平穩(wěn)性的EG檢驗

從上面結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，固定參數(shù)模型的擬合優(yōu)度很高，t檢驗顯著。但R2的值大于DW，說明存在偽回歸的可能，因此需要對殘差序列進行單位根檢驗，以判斷兩者之間是否存在協(xié)整關(guān)系。

圖3 變參數(shù)回歸殘差

圖4 固定參數(shù)回歸殘差

由表4可以看出在1%的顯著性水平下，回歸殘差是非平穩(wěn)的，所以固定參數(shù)模型是一個“偽回歸”模型。由圖3.3和圖3.4可以看出，變參數(shù)回歸模型的殘差要比固定參數(shù)回歸殘差平穩(wěn)的多。這就表明采用變參數(shù)模型可以表明能源消費與經(jīng)濟增長之間協(xié)整關(guān)系更為顯著。

四結(jié)論與建議

基于上述分析可知，與固定參數(shù)模型相比，變參數(shù)模型能更好的描述浙江省能源消費與經(jīng)濟增長之間的動態(tài)關(guān)系，得到的模型為變參數(shù)αt變動范圍為0.464-0.5，即GDP每增加1%，就會增加0.46%-0.5%的能源消費。

文中在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上對浙江省今后的能源消費和結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整提出了相關(guān)政策建議。

1.提高節(jié)能意識，加大節(jié)能投資。浙江省是資源小省，人均資源和能源占有量很少，因此提高資源節(jié)約的意識對經(jīng)濟發(fā)展十分必要。當前我國大部分的工業(yè)企業(yè)節(jié)能投資不足，節(jié)能設(shè)備技術(shù)水平落后，因此政府要從行政和政策上引導各企業(yè)在追求利益和節(jié)能減排之間找到平衡點。對于不符合產(chǎn)業(yè)政策的落后生產(chǎn)能力要堅決淘汰，促進高耗能行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大監(jiān)測和執(zhí)法力度。在提高節(jié)能投資水平方面，要推進節(jié)能專項資金的建立。政府要盡快將節(jié)能預(yù)算納入公共預(yù)算范圍，積極安排專項資金用于節(jié)能技術(shù)的研究開發(fā)，促進社會加大對節(jié)能的投資水平。

2.優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，促進經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變。浙江的能源消費長期保持著以煤炭、石油類化工能源為主的劣質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種消費結(jié)構(gòu)方式高污染、高耗能而且效率低。近年來浙江省作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的試點省份，優(yōu)化浙江能源的消費結(jié)構(gòu)已經(jīng)刻不容緩。因此要積極探索新能源，開發(fā)水電、核電、天然氣發(fā)電并因地制宜發(fā)展太陽能、生物能等可再生能源。對于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，應(yīng)該大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)特別是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，相對于工業(yè)企業(yè)而言，要大力促進生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的發(fā)展，嚴格控制高耗能行業(yè)的發(fā)展速度，堅決杜絕以犧牲能源換取經(jīng)濟利益的行為。

3.加強能源環(huán)境保護，完善能源儲備體系。經(jīng)濟發(fā)展過程中能源消耗所造成的環(huán)境污染已經(jīng)成為制約經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，環(huán)境的承載力是有限的，如果不加強對環(huán)境污染問題的重視，不妥善解決環(huán)境污染，它有可能在將來很長一段時間內(nèi)制約我國經(jīng)濟進一步的可持續(xù)發(fā)展。國家以及各級政府要設(shè)立環(huán)境保護專項基金用于環(huán)境清潔技術(shù)的研究和開發(fā)、宣傳與應(yīng)用。浙江作為能源消費大省，能源建設(shè)必須具備抵御風險的能力，要有一定的戰(zhàn)略性物資準備，包括實物和渠道，要建立健全突發(fā)事件的檢測和預(yù)警預(yù)報體系，提高監(jiān)測預(yù)測能力，制定完善的突發(fā)事件應(yīng)對計劃，做好充分的突發(fā)事件應(yīng)對準備。

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(責任編輯：牛域?qū)?

注：*本文受國家社會基金項目(13CTJ012)，浙江省自然科學基金項目(LQ13A010002)資助。