楊超,張冰潔
(中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)統(tǒng)計(jì)與數(shù)學(xué)學(xué)院,武漢430073)
國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)產(chǎn)出與能源消費(fèi)關(guān)系的實(shí)證檢驗(yàn)
楊超,張冰潔
(中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)統(tǒng)計(jì)與數(shù)學(xué)學(xué)院,武漢430073)
文章通過(guò)討論面板數(shù)據(jù)模型的類型及判別方法,建立了用于反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)產(chǎn)出與各種能源消費(fèi)量之間關(guān)系的面板數(shù)據(jù)模型,對(duì)能源消費(fèi)量與行業(yè)產(chǎn)出之間的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證分析,檢驗(yàn)表明經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)單位GDP能耗逐年下降的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。
能源消費(fèi);行業(yè)產(chǎn)出;面板單位根檢驗(yàn);面板協(xié)整
能源作為一種投入要素會(huì)影響經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。一方面,隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),生產(chǎn)能力擴(kuò)張,對(duì)能源的需求會(huì)增加,另一方面,化石類能源的消費(fèi)又會(huì)導(dǎo)致碳排放增加、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。研究產(chǎn)出與能源之間的關(guān)系,對(duì)于保障我國(guó)能源安全,制定合理的能源發(fā)展戰(zhàn)略,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)之間的定量關(guān)系,有兩種截然不同的觀點(diǎn),一種觀點(diǎn)認(rèn)為能源消費(fèi)的增長(zhǎng)速度大于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度,另一種觀點(diǎn)認(rèn)為能源消費(fèi)增長(zhǎng)速度小于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度,而這些結(jié)論均是基于分析國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和能源消費(fèi)總量之間的關(guān)系得出的。研究表明不同國(guó)家在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同時(shí)期,兩者之間應(yīng)有不同的數(shù)量關(guān)系。本文擬從分析國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)產(chǎn)出與各種不同能源消費(fèi)之間關(guān)系的角度深入研究能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系。
1.1 線性面板數(shù)據(jù)模型的幾種主要形式
面板數(shù)據(jù)(Panel Data),是兼有時(shí)間序列和截面數(shù)據(jù)兩種成份的二維數(shù)據(jù)集。面板數(shù)據(jù)相比其他數(shù)據(jù)具有能提供更多信息、更大的變異、更大的自由度、更高的效率、可以控制個(gè)體異質(zhì)性等諸多優(yōu)點(diǎn)。面板數(shù)據(jù)模型是根據(jù)面板數(shù)據(jù)建立的一種分析變量之間數(shù)量關(guān)系的經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型。在建模過(guò)程中,不僅可建立線性模型,還可建立非線性模型,其中線性模型在經(jīng)濟(jì)定量分析中得到廣泛應(yīng)用,其一般解析表達(dá)式為:
式中,xit=(x1it,x2it,…,xkit)’,βit=(β1it,β2it,…,βkit)’;下標(biāo)i表示不同的個(gè)體,t表示不同的時(shí)間,k表示自變量個(gè)數(shù);yit為因變量,xit為自變量,βit為待估參數(shù);μit為滿足經(jīng)典假定的隨機(jī)誤差項(xiàng)。表達(dá)式中αit、βit均包含有截面效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng),進(jìn)一步可以將αit分解成個(gè)體效應(yīng)和總體效應(yīng)兩部分,即:
式中,(ηt+δi)代表個(gè)體效應(yīng),其中ηt表示個(gè)體時(shí)期效應(yīng),δi表示個(gè)體截面效應(yīng);α代表總體效應(yīng)。對(duì)于時(shí)間跨度較短的面板數(shù)據(jù),通常假定參數(shù)不隨時(shí)間變化,即滿足時(shí)間序列參數(shù)齊性,則模型(1)可以寫成如下形式:
式中,待估參數(shù)αi和βi的取值與時(shí)間t無(wú)關(guān),只與截面?zhèn)€體單位i有關(guān),故該模型稱為變系數(shù)模型。一般模型(3)的截距項(xiàng)及斜率系數(shù)有如下兩種假設(shè):
在原假設(shè)下,模型的截距和斜率在不同個(gè)體上都相同,所以該模型又稱為固定系數(shù)模型,模型的解析表達(dá)式為:
在原假設(shè)下,模型的斜率是常數(shù),截距項(xiàng)隨個(gè)體的不同而改變,因此該模型又稱為變截距模型,模型的解析表達(dá)式為:
在實(shí)證分析中,由于當(dāng)斜率不同時(shí),考慮截距相同沒(méi)有實(shí)際意義,因此這里沒(méi)有斜率系數(shù)非齊性而截距齊性的假設(shè)。若上述兩種假設(shè)都不成立,則模型應(yīng)為表達(dá)式(3)。
1.2 面板數(shù)據(jù)模型的判別
記模型(3)至模型(5)最小二乘估計(jì)的殘差平方和分別為RSS1、RSS2、RSS3、則:
在H01成立的情況下,~F[(N-1)(k+1),N(T-k-1)];
在H02成立的情況下,[(N-1)k,N(T-k-1)]。
給定顯著性水平α,根據(jù)自由度,查F分布表得到用于檢驗(yàn)的臨界值Fα,然后將檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算值與臨界值比較,進(jìn)行決策,具體檢驗(yàn)方法如下:
先檢驗(yàn)假設(shè)H01,如F1>Fα[(N-1)(k+1),N(T-k-1)],則拒絕原假設(shè)H01,但要判斷模型類型還需進(jìn)一步檢驗(yàn)假設(shè)H02;如F1<Fα[(N-1)(k+1),N(T-k-1)],不能拒絕原假設(shè)H01,則模型判為固定系數(shù)模型。再檢驗(yàn)假設(shè)H02,如F2>Fα[(N-1)k,N(T-k-1)],拒絕H02,則模型判為變系數(shù)模型;如F2<Fα[(N-1)k,N(T-k-1)],不拒絕H02,則模型判為變斜率模型。
變系數(shù)模型和變截距模型又都具有固定效應(yīng)模型和隨機(jī)效應(yīng)模型兩種形式。固定效應(yīng)模型認(rèn)為個(gè)體特性或時(shí)期特性與自變量相關(guān),通過(guò)引入虛擬變量來(lái)反映模型中未包含的潛在因素對(duì)因變量的影響,而隨機(jī)效應(yīng)模型則把它們看作與自變量無(wú)關(guān)的隨機(jī)變量。一般地,可應(yīng)用LR檢驗(yàn)及Hausman檢驗(yàn)對(duì)選擇固定效應(yīng)還是隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行識(shí)別。經(jīng)驗(yàn)上,如果研究者僅研究樣本自身效應(yīng),一般選擇固定效應(yīng)模型,本文屬于此情況,采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析;如果要通過(guò)樣本效應(yīng)推斷總體效應(yīng),一般選擇隨機(jī)效應(yīng)模型。
2.1 變量及數(shù)據(jù)
為了全面考察我國(guó)能源消費(fèi)與各行業(yè)產(chǎn)出之間的數(shù)量關(guān)系,下面將建立面板數(shù)據(jù)模型進(jìn)行實(shí)證分析。模型中的個(gè)體單位從數(shù)據(jù)的可獲得性上考慮,選擇了農(nóng)、林、牧、漁業(yè)(以下簡(jiǎn)稱農(nóng)業(yè)),交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)(以下簡(jiǎn)稱交通業(yè)),工業(yè),建筑業(yè),批發(fā)和零售貿(mào)易餐飲業(yè)(以下簡(jiǎn)稱批發(fā)零售業(yè))及其它行業(yè)(生活消費(fèi)除外),能源除總量外,選擇了煤炭、原油、汽油、柴油、煤油、燃料油、電力、天然氣等類別。本文考察的時(shí)間范圍為2008—2014年,設(shè)變量Yit代表各個(gè)行業(yè)在各年的能源消費(fèi)量(萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤),Xit代表各個(gè)行業(yè)在各年的產(chǎn)值(億元)(其中,i代表行業(yè),取值1~6;t代表時(shí)間,取值2007~2013),數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2009—2015年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。
2.2 面板單位根檢驗(yàn)
由于面板數(shù)據(jù)中含有時(shí)間序列成分,而經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)大多是非平穩(wěn)的,為了避免偽回歸,下面對(duì)各變量進(jìn)行單位根檢驗(yàn),以序列X為例,結(jié)果見(jiàn)表1。
由表1可知,在5%的顯著性水平下,面板序列X為非平穩(wěn)序列,下面繼續(xù)對(duì)其一階差分序列進(jìn)行檢驗(yàn),判斷其是否為一階單整序列,檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
由表2可知,在5%的顯著性水平下,序列X的一階差分序列D(X)是平穩(wěn)序列,說(shuō)明X為一階單整序列,即X~I(xiàn) (1)。同理,檢驗(yàn)可知,能源消費(fèi)量各序列也是I(1)序列。
2.3 面板協(xié)整檢驗(yàn)
由于各序列都是I(1)的,因此,可以對(duì)各序列進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。下面采用Pedroni檢驗(yàn)方法,檢驗(yàn)?zāi)茉聪M(fèi)總量Y1與X之間是否具有協(xié)整關(guān)系,協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表1 面板序列X單位根檢驗(yàn)結(jié)果
表2 面板序列X的一階差分序列D(X)的單位根檢驗(yàn)結(jié)果
表3 Pedroni協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果
表3結(jié)果表明,在1%的顯著性水平下,序列Y1與X之間存在協(xié)整關(guān)系。同理,檢驗(yàn)表明其余各能源消費(fèi)量序列與行業(yè)產(chǎn)出之間均存在協(xié)整關(guān)系。
2.4 格蘭杰(Granger)因果關(guān)系檢驗(yàn)
運(yùn)用格蘭杰(Granger)提出的因果檢驗(yàn)方法進(jìn)一步分析行業(yè)產(chǎn)出與能源消費(fèi)之間是否存在格蘭杰因果關(guān)系,以工業(yè)產(chǎn)出和能源消費(fèi)為例,檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。結(jié)果表明在樣本期內(nèi),在5%的顯著性水平下,行業(yè)產(chǎn)出與能源消費(fèi)之間無(wú)顯著的格蘭杰因果關(guān)系。
表4 工業(yè)產(chǎn)出和工業(yè)消耗能源總量之間的格蘭杰因果關(guān)系檢驗(yàn)結(jié)果
2.5 面板模型選擇
為正確揭示各行業(yè)產(chǎn)出與各類能源消費(fèi)之間的關(guān)系,需建立與其數(shù)據(jù)特征相適應(yīng)的面板數(shù)據(jù)模型。對(duì)某一具體行業(yè)來(lái)說(shuō),各類能源的邊際消費(fèi)傾向在短期內(nèi)具有一定的穩(wěn)定性,可以不考慮個(gè)體時(shí)間特性,又由上述檢驗(yàn)可知,各行業(yè)產(chǎn)出與各類能源消耗量之間存在協(xié)整關(guān)系,因此設(shè)定式(3)為模型的基本形式。根據(jù)收集的數(shù)據(jù),按能源種類分別計(jì)算變截距模型、變系數(shù)模型和混合模型的有關(guān)統(tǒng)計(jì)量對(duì)模型形式進(jìn)行判別,結(jié)果見(jiàn)表5。
表5 各類模型殘差平方各及F統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算結(jié)果
分析表5可知,除分析燃料油消費(fèi)采用變截距模型外,其余均采用變系數(shù)模型,各模型所屬類型見(jiàn)表5的最后一列。
2.6 參數(shù)估計(jì)
根據(jù)上述判別結(jié)果,運(yùn)用固定效應(yīng)面板最小二乘法進(jìn)行估計(jì),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。
表6 模型參數(shù)估計(jì)結(jié)果
表6的結(jié)果表明,各行業(yè)在能源總量及各類能源(煤炭、原油、煤油、汽油、柴油、燃料油、電力、天然氣等)的邊際消費(fèi)傾向(自變量系數(shù))上存在著差異,而且同一種能源在不同行業(yè)的邊際消費(fèi)傾向上也存在著差異。具體分析如下:
(1)各行業(yè)對(duì)能源總量的消費(fèi)情況
表6中,在樣本期間內(nèi),根據(jù)能源總量邊際消費(fèi)傾向的大小,上述行業(yè)可分為三類:交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)為第一類,該行業(yè)的能源邊際消費(fèi)傾向大于1,說(shuō)明該類行業(yè)產(chǎn)出每增加1單位,能源消耗量增加的數(shù)量要大于1單位;工業(yè)、建筑業(yè)為第二類,該類行業(yè)能源邊際消費(fèi)傾向在0.1至1之間,說(shuō)明這類行業(yè)產(chǎn)值增加1單位,能源消費(fèi)增加的數(shù)量小于1單位,但絕對(duì)數(shù)量還較大;農(nóng)業(yè)、批發(fā)零售業(yè)及其它行業(yè)為第三類,該類行業(yè)能源邊際消費(fèi)傾向在0.1以下,說(shuō)明這類行業(yè)增加1單位的產(chǎn)出,能源消耗量增加小于0.1單位,表明這類行業(yè)對(duì)能源依賴度較低,節(jié)能增效已見(jiàn)成效。
(2)不同行業(yè)對(duì)同一種能源的消費(fèi)情況
從表6中不同行業(yè)對(duì)同一種能源的邊際消費(fèi)傾向來(lái)看,煤炭方面:邊際消費(fèi)傾向最大的行業(yè)是工業(yè),其值大于1,說(shuō)明現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)對(duì)煤炭的依賴仍然較大,建筑、批發(fā)零售、其它行業(yè)的煤炭邊際消費(fèi)傾向都很小,而農(nóng)業(yè)、交通業(yè)的煤炭邊際消費(fèi)傾向?yàn)樨?fù)數(shù),說(shuō)明這兩個(gè)行業(yè)對(duì)煤炭的消費(fèi)在逐漸降低;原油方面:邊際消費(fèi)傾向最大的行業(yè)也是工業(yè),交通運(yùn)輸業(yè)的原油邊際消費(fèi)傾向?yàn)樨?fù)數(shù),說(shuō)明交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)原油的消費(fèi)也在逐漸降低,農(nóng)業(yè)、建筑、批發(fā)零售、其它行業(yè)基本不消耗原油;汽油方面:交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)的邊際消費(fèi)傾向最大,該行業(yè)增加產(chǎn)出對(duì)汽油消耗較大,而工業(yè)、建筑、其它行業(yè)的邊際消費(fèi)傾向都很小,農(nóng)業(yè)、批發(fā)零售業(yè)的汽油邊際消費(fèi)傾向?yàn)樨?fù)數(shù),說(shuō)明這些行業(yè)對(duì)汽油的消費(fèi)在逐漸減少;煤油方面:交通業(yè)的邊際消費(fèi)傾向最大,建筑、批發(fā)零售業(yè)的邊際消費(fèi)傾向都很小,工業(yè)、其它行業(yè)的邊際消費(fèi)傾向都是負(fù)數(shù),說(shuō)明這些行業(yè)對(duì)煤油的消費(fèi)在逐漸減少;柴油方面:邊際消費(fèi)傾向最大的行業(yè)是交通運(yùn)輸業(yè),除交通運(yùn)輸業(yè)外其它行業(yè)的邊
際消費(fèi)傾向都很低,其中農(nóng)業(yè)、批發(fā)零售業(yè)邊際消費(fèi)傾向?yàn)樨?fù)數(shù);燃料油方面:邊際消費(fèi)傾向都較小,基本都為負(fù)數(shù);電力方面:工業(yè)的邊際消費(fèi)傾向最大,說(shuō)明增加工業(yè)產(chǎn)值,需要增加較大的電力消費(fèi),其余各行業(yè)的邊際消費(fèi)傾向均為正數(shù),說(shuō)明保障電力供應(yīng),對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)都起到較為重要的作用;天然氣方面:由于我國(guó)現(xiàn)階段天然氣在能源消費(fèi)總量中所占比例較小,各行業(yè)天然氣的邊際消費(fèi)傾向都很小。(3)同一行業(yè)對(duì)不同種類能源的消費(fèi)情況
根據(jù)表6,從上述行業(yè)的邊際能源消費(fèi)傾向來(lái)看,工業(yè)和批發(fā)業(yè)邊際能源消費(fèi)傾向最大的都是煤炭,這兩個(gè)行業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)對(duì)煤炭的依賴較大,特別是工業(yè)對(duì)煤炭的邊際消費(fèi)傾向大于1,說(shuō)明在考察的樣本時(shí)間范圍內(nèi),以煤炭為主要能源的格局還沒(méi)有很大改觀;農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)及其它行業(yè)對(duì)電力的邊際消費(fèi)傾向最大,這幾個(gè)行業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)對(duì)電力的依賴程度較大;交通運(yùn)輸業(yè)邊際能源消費(fèi)傾向較大的是柴油和汽油,該行業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)對(duì)柴油、汽油的需求比對(duì)其他能源的需求增加得更多。
根據(jù)上述檢驗(yàn)及結(jié)果分析,可以得出以下結(jié)論:
(1)實(shí)證表明,在研究的樣本期內(nèi),國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)產(chǎn)出與能源消費(fèi)量之間存在協(xié)整關(guān)系,但兩者之間并無(wú)顯著的格蘭杰因果關(guān)系。
(2)農(nóng)業(yè)邊際能源消耗系數(shù)為負(fù)數(shù),除交通運(yùn)輸業(yè)外,其余行業(yè)邊際能源消耗系數(shù)均小于1,煤炭等傳統(tǒng)能源比例在逐年降低,天然氣等清潔能源的比例在逐年升高,通過(guò)不斷優(yōu)化升級(jí)能源結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)出單位GDP能耗逐年下降的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。
(3)從總量上看,工業(yè)及交通運(yùn)輸業(yè)這兩個(gè)行業(yè)的能源邊際消耗系數(shù)較大,均在0.75以上,節(jié)能的重點(diǎn)領(lǐng)域在工業(yè)及交通運(yùn)輸業(yè);從各類能源上看,工業(yè)應(yīng)重點(diǎn)控制煤炭的消費(fèi),交通運(yùn)輸業(yè)重點(diǎn)控制柴油及汽油的消費(fèi)。
為此,需進(jìn)一步調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),大力發(fā)展能耗低的第三產(chǎn)業(yè)及新興產(chǎn)業(yè),轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的科技含量。同時(shí),要積極推進(jìn)新能源開發(fā),調(diào)整能源結(jié)構(gòu),在交通運(yùn)輸領(lǐng)域推廣新能源汽車的應(yīng)用,加快清潔化低碳化進(jìn)程,提高能源利用效率。切實(shí)貫徹新發(fā)展理念,樹立“綠水青山就是金山銀山”的強(qiáng)烈意識(shí),加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè),建設(shè)綠色發(fā)展新生態(tài)。
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(責(zé)任編輯/易永生)
F222
A
1002-6487(2017)11-0121-03
中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2010088)
楊超(1973—),男,湖北潛江人,碩士,講師,研究方向:應(yīng)用統(tǒng)計(jì)。張冰潔(1994—),女,湖北隨州人,碩士研究生,研究方向:金融統(tǒng)計(jì)。