錢煜昊，侯立軍

(1.南京財(cái)經(jīng)大學(xué) 糧食和物資學(xué)院，江蘇 南京 210003；2.南京財(cái)經(jīng)大學(xué) 工商管理學(xué)院，江蘇 南京 210023)

一、 引言與文獻(xiàn)綜述

糧食作為特殊商品，其價(jià)格變化是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生與國(guó)家安全的重大議題。尤其是2020年以來，隨著新冠疫情導(dǎo)致的國(guó)際糧食供求局勢(shì)變化，預(yù)防由不確定性引起的糧價(jià)過度波動(dòng)已成為糧食監(jiān)管部門的當(dāng)務(wù)之急。與此同時(shí)，以糧食為主要原料之一的生物能源得到迅速發(fā)展，這也引起了學(xué)術(shù)界的擔(dān)憂。受燃料乙醇產(chǎn)業(yè)政策放松、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革等多方面因素的影響，乙醇汽油重新回到人們的視野。2018年8月22日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過燃料乙醇的發(fā)展總體規(guī)劃，為我國(guó)玉米燃料乙醇的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。按目前國(guó)家專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的發(fā)展要求，我國(guó)燃料乙醇為國(guó)家指令性計(jì)劃產(chǎn)品，其生產(chǎn)及銷售受到嚴(yán)格限制?？紤]到糧食燃料乙醇生產(chǎn)堅(jiān)持適度布局，且工信部制定了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》以推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，屆時(shí)我國(guó)燃料乙醇市場(chǎng)將面臨較大的需求缺口，預(yù)計(jì)潛在需求缺口超過1000萬噸，這相當(dāng)于新增玉米需求3000萬噸，有可能成為玉米需求新的增長(zhǎng)點(diǎn)。生物能源的發(fā)展會(huì)在多大程度上影響糧價(jià)？出于糧食安全考慮，是否應(yīng)限制生物能源的過度開發(fā)？這些問題都亟待解決。

在能源價(jià)格和糧食價(jià)格的關(guān)系研究方面，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為能源價(jià)格可通過生產(chǎn)成本渠道和生物能源需求兩條渠道影響糧食價(jià)格。學(xué)者們從生產(chǎn)成本渠道、生物能源渠道和兼顧成本與生物能源需求渠道三條不同的路徑進(jìn)行了研究，并基于這三條路徑建立了研究該問題的分析框架[1]。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為能源價(jià)格與糧食價(jià)格的聯(lián)系較為緊密，較具代表性的研究有：楊志海等[2]研究了1998年1月至2011年12月大慶原油與糧食現(xiàn)貨價(jià)格間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)原油現(xiàn)貨價(jià)格對(duì)除小麥之外的糧食現(xiàn)貨價(jià)格具有顯著正向影響；馬凱和潘煥學(xué)[3]研究了1994年1月至2012年12月糧食價(jià)格與能源價(jià)格間的關(guān)聯(lián)性，研究發(fā)現(xiàn)兩者存在長(zhǎng)期均衡關(guān)系；Endersetal.[4]基于1974年1月至2012年12月的國(guó)際原油價(jià)格、石油現(xiàn)貨價(jià)格和玉米現(xiàn)貨價(jià)格等月度數(shù)據(jù)，經(jīng)實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，石油價(jià)格沖擊對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的抑制效應(yīng)持續(xù)期可達(dá)兩年，得出相似研究結(jié)論的學(xué)者還包括方松海等[5]、石敏俊等[6]、顧國(guó)達(dá)和方晨靚[7]以及張兵兵和朱晶[8]等。但在生物能源發(fā)展對(duì)糧食價(jià)格的影響方面，學(xué)者們卻持不同的觀點(diǎn)。有些學(xué)者認(rèn)為生物能源需求路徑對(duì)糧食價(jià)格的影響很大，比較典型的有：仇煥廣等[9]認(rèn)為生物能源發(fā)展是全球糧食價(jià)格快速上漲的重要原因之一，其促進(jìn)了糧食價(jià)格緊隨能源市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)；Ciaian and Kancs[10]對(duì)1994—2008年國(guó)際原油與玉米、小麥等九種農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格進(jìn)行了相關(guān)性分析，研究發(fā)現(xiàn)生物能源生產(chǎn)的大規(guī)模擴(kuò)張影響了原油與農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格之間的內(nèi)部聯(lián)系。但也有學(xué)者認(rèn)為生物能源的發(fā)展并不會(huì)對(duì)糧食價(jià)格產(chǎn)生顯著影響，如吳海霞等[11]基于2001年1月至2013年12月的月度數(shù)據(jù)，分析了國(guó)際原油價(jià)格和玉米質(zhì)燃料乙醇價(jià)格對(duì)我國(guó)玉米價(jià)格波動(dòng)的影響，研究發(fā)現(xiàn)玉米質(zhì)燃料乙醇價(jià)格波動(dòng)對(duì)我國(guó)玉米價(jià)格波動(dòng)的影響不顯著。此外，Wangetal.[12]的研究也支持了吳海霞的觀點(diǎn)。

學(xué)者們?yōu)楹螌?duì)生物能源發(fā)展如何影響糧食價(jià)格存在爭(zhēng)議？筆者認(rèn)為是由于多數(shù)研究沒有將以原油和煤炭為代表的傳統(tǒng)能源、生物能源與糧食放在同一個(gè)框架中進(jìn)行討論。這三者在很大程度上相互交織，只有厘清這三者間的關(guān)系，才能真正說明生物能源發(fā)展在多大程度上影響了糧食價(jià)格。為完善這一研究，本文將分析中國(guó)生物能源的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合現(xiàn)行的糧食轉(zhuǎn)化能源政策，建立適用于分析現(xiàn)階段能源價(jià)格與糧價(jià)關(guān)系的理論模型。在此基礎(chǔ)上，基于向量誤差修正模型和BEKK-GARCH模型，進(jìn)一步實(shí)證檢驗(yàn)傳統(tǒng)能源與生物能源在長(zhǎng)期、短期和波動(dòng)溢出三個(gè)方面如何影響糧食價(jià)格。

二、 傳統(tǒng)能源、生物能源與糧食之間關(guān)系的發(fā)展趨勢(shì)

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，生物能源發(fā)展不但提高了對(duì)能源作物的需求，而且使農(nóng)產(chǎn)品與原油這兩個(gè)市場(chǎng)的聯(lián)系更緊密[9]。從該研究結(jié)論可以看出，傳統(tǒng)能源與生物能源之間存在替代競(jìng)爭(zhēng)與互補(bǔ)關(guān)系，撇開傳統(tǒng)能源討論生物能源發(fā)展對(duì)糧食價(jià)格的影響顯然不合理。所以，分析生物能源價(jià)格如何影響糧價(jià)，首先應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)能源價(jià)格、生物能源價(jià)格分別經(jīng)何種途徑傳導(dǎo)至糧食價(jià)格進(jìn)行分析，即應(yīng)對(duì)其生產(chǎn)成本路徑與生物能源替代路徑的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究。

(一) 生產(chǎn)成本路徑的發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)能源主要通過生產(chǎn)成本路徑影響糧食價(jià)格，在該路徑上，我國(guó)現(xiàn)階段主要存在兩個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：一是由于技術(shù)進(jìn)步，傳統(tǒng)能源價(jià)格對(duì)糧食生產(chǎn)成本的影響持續(xù)增強(qiáng)；二是由于政策調(diào)整，糧食生產(chǎn)成本更能敏銳地反映傳統(tǒng)能源價(jià)格波動(dòng)。

從技術(shù)進(jìn)步的角度來看，傳統(tǒng)能源價(jià)格通過生產(chǎn)成本路徑對(duì)糧食價(jià)格產(chǎn)生的影響顯而易見。作為農(nóng)業(yè)機(jī)械燃油原料的原油，以及作為我國(guó)70%化肥企業(yè)主要生產(chǎn)原料的煤炭，都是十分重要的標(biāo)志性傳統(tǒng)能源，其價(jià)格的波動(dòng)將直接影響到糧食的生產(chǎn)成本[13-14]。另外，傳統(tǒng)能源價(jià)格的上漲還會(huì)導(dǎo)致糧食運(yùn)輸成本的上升，甚至農(nóng)膜、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具等與糧食生產(chǎn)相關(guān)的物資也會(huì)面臨價(jià)格上漲。截至目前，我國(guó)學(xué)者還沒有對(duì)能源占糧食生產(chǎn)總成本的比重進(jìn)行測(cè)算，但是依據(jù)國(guó)外學(xué)者的同類型研究來看，在發(fā)達(dá)國(guó)家能源占糧食生產(chǎn)成本的比重達(dá)到了近80%[15]。另外，依據(jù)黃季焜等[16]對(duì)國(guó)際能源價(jià)格與我國(guó)糧食生產(chǎn)成本的關(guān)系研究，國(guó)際能源價(jià)格翻一番，將導(dǎo)致我國(guó)糧食生產(chǎn)成本提高30%。

從我國(guó)現(xiàn)行的政策角度來看，糧食價(jià)格波動(dòng)與傳統(tǒng)能源價(jià)格變化的關(guān)系更為緊密。牽涉到能源價(jià)格與糧食生產(chǎn)成本的相關(guān)政策，主要包括能源定價(jià)政策、農(nóng)資定價(jià)政策、糧食生產(chǎn)補(bǔ)貼政策和糧食流通補(bǔ)貼政策四類。這四類政策的變化，都在一定程度上使糧食的生產(chǎn)成本與能源價(jià)格日趨接軌，糧食價(jià)格向生產(chǎn)成本靠攏的趨勢(shì)明顯，傳統(tǒng)能源價(jià)格與糧價(jià)的關(guān)系更加緊密。

(二) 生物能源替代路徑的發(fā)展趨勢(shì)

以糧食為生產(chǎn)原料的生物能源主要為生物乙醇，從國(guó)際上看，近年來生物乙醇的發(fā)展在很大程度上影響了國(guó)際糧價(jià)。由于21世紀(jì)初各國(guó)在政策層面對(duì)發(fā)展生物乙醇的鼓勵(lì)，使生物乙醇從2001年開始呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。尤其是在2002—2008年間，Beckmanetal.[17]研究發(fā)現(xiàn)生物乙醇的年平均消費(fèi)量增長(zhǎng)超過了20%。截至2016年，全世界生物乙醇消費(fèi)需求量已達(dá)1300億升，相較2002年增幅超過了3倍[18]。國(guó)際上對(duì)于生物能源替代如何影響糧價(jià)的研究已經(jīng)十分成熟，并一致肯定了這種影響的顯著性[19-20]。但在我國(guó)，政府出于對(duì)糧食安全的考慮，生物能源的發(fā)展比較緩慢。李苑艷等[21]對(duì)2006—2016年間我國(guó)中央政府出臺(tái)的37份相關(guān)政策進(jìn)行計(jì)量分析與評(píng)價(jià)，研究發(fā)現(xiàn)，政策對(duì)于生物能源產(chǎn)業(yè)的扶持并不明顯。總結(jié)相關(guān)政策與前人的研究，筆者發(fā)現(xiàn)，近年來我國(guó)生物能源發(fā)展有以下三個(gè)特點(diǎn)。

1. 我國(guó)以糧食為原料的生物能源發(fā)展緩慢且原料受制嚴(yán)重

我國(guó)的生物乙醇產(chǎn)量2002年就已達(dá)50億升，但截至2014年，我國(guó)的生物乙醇產(chǎn)量?jī)H為75億升，增幅為50%，而同期世界范圍內(nèi)的生物乙醇產(chǎn)量增幅達(dá)到了260%，遠(yuǎn)超我國(guó)。這其中最主要的原因在于政府對(duì)生物乙醇發(fā)展可能影響糧食安全的顧慮[22]。目前我國(guó)鼓勵(lì)以木薯等非糧原料生產(chǎn)生物乙醇，并且在生產(chǎn)模式上實(shí)行定點(diǎn)生產(chǎn)策略，定點(diǎn)生產(chǎn)的企業(yè)只有豐原燃料酒精、華潤(rùn)酒精和天冠燃料乙醇等8家[23-24]。尤其在2013年，國(guó)務(wù)院下發(fā)的《關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃的通知》(國(guó)發(fā)〔2013〕2號(hào))中提出生產(chǎn)生物燃料應(yīng)“以非糧燃料乙醇和生物柴油為重點(diǎn)”后，生物乙醇的產(chǎn)量更是在2014年出現(xiàn)了下降。2008—2017年我國(guó)的生物乙醇產(chǎn)量變化情況見圖1。

圖1 2008—2017年中國(guó)生物乙醇產(chǎn)量變化

2. 我國(guó)以糧食為原料的生物能源生產(chǎn)總體產(chǎn)量小且用途窄

截至2017年，我國(guó)的生物乙醇的年產(chǎn)量為87.5億加侖，僅占世界總產(chǎn)量的3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)、巴西等生物能源生產(chǎn)大國(guó)，年消耗玉米量也僅占我國(guó)玉米總產(chǎn)量的 3.27%左右[25]。我國(guó)的生物乙醇行業(yè)屬于政策驅(qū)動(dòng)型行業(yè)，國(guó)家相關(guān)能源與農(nóng)產(chǎn)品政策的變化對(duì)于生物乙醇行業(yè)影響較大。國(guó)家對(duì)生物乙醇的用途也做了相應(yīng)限制，依據(jù)《車用乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)工作細(xì)則》與《車用乙醇汽油擴(kuò)大試點(diǎn)方案》(發(fā)改工業(yè)〔2004〕230號(hào))，我國(guó)的生物乙醇燃料僅能用作汽油添加劑，并沒有像美國(guó)等生物燃料生產(chǎn)消費(fèi)發(fā)達(dá)的國(guó)家那樣運(yùn)用到各行各業(yè)，我國(guó)汽油年產(chǎn)超 1.04 億噸，但燃料乙醇產(chǎn)量?jī)H占汽油產(chǎn)量2%左右。

3. 我國(guó)生物能源技術(shù)正向非糧化邁進(jìn)

目前世界上現(xiàn)存的生物乙醇制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至第3代微藻乙醇[26-27]。目前我國(guó)生物乙醇整體生產(chǎn)水平處于從第1代向1.5代過渡的階段，現(xiàn)階段生產(chǎn)生物乙醇的主要原料仍為玉米等糧食品種，但我國(guó)的1.5代技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，現(xiàn)已有相當(dāng)部分的生物乙醇由1.5代技術(shù)制造，并可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來第2代纖維素技術(shù)將會(huì)是我國(guó)生物乙醇的主流。隨著1.5代與2代技術(shù)在我國(guó)的不斷成熟，當(dāng)玉米去庫(kù)存工作完成后，我國(guó)的生物乙醇制造必然會(huì)向去糧化轉(zhuǎn)變。

表1 各代生物乙醇特點(diǎn)對(duì)比

由以上三點(diǎn)分析可以看出，生物能源在我國(guó)的發(fā)展相較于其他農(nóng)業(yè)大國(guó)還比較落后，且由于技術(shù)的進(jìn)步，生物能源發(fā)展對(duì)糧食需求量和糧食價(jià)格的影響作用十分有限，即便政府近階段為了配合玉米去庫(kù)存開放了玉米作為原料，但在現(xiàn)階段與可預(yù)見的未來，能源替代路徑并不會(huì)顯著影響我國(guó)的糧食價(jià)格。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該觀點(diǎn)，依據(jù)該假設(shè)建立理論模型，并運(yùn)用計(jì)量方法對(duì)其進(jìn)行實(shí)證分析。若實(shí)證分析的結(jié)果與假設(shè)相吻合，則說明本文的分析符合中國(guó)的國(guó)情。

三、 分析能源價(jià)格與糧食價(jià)格關(guān)系的理論模型

依據(jù)上文的分析，生物能源價(jià)格并不能顯著影響中國(guó)的糧價(jià)，糧食價(jià)格主要受傳統(tǒng)能源價(jià)格影響。因此，基于該假設(shè)建立理論模型，并將糧食部門與能源部門從經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中獨(dú)立。本文構(gòu)建的局部均衡模型借鑒Baheletal.[27]于2013年建立的模型(BMG模型)，并在此基礎(chǔ)上做了適用于我國(guó)情況的改進(jìn)。

假設(shè)市場(chǎng)中只存在能源部門與生產(chǎn)糧食的農(nóng)業(yè)部門。在能源部門，假設(shè)能源生產(chǎn)者都存在合謀行為并簽訂了相應(yīng)的協(xié)議，形成了卡特爾聯(lián)盟，對(duì)能源具有協(xié)議定價(jià)權(quán)；在糧食市場(chǎng)，能源與土地是生產(chǎn)者生產(chǎn)糧食的主要生產(chǎn)要素，糧食的價(jià)格則由市場(chǎng)的最終供求決定，即為市場(chǎng)出清價(jià)格。

(一) 糧食和能源的供給端

假定能源生產(chǎn)者壟斷了能源市場(chǎng)，能源的存量一定且在可以預(yù)見的時(shí)間段內(nèi)不會(huì)被開采完。設(shè)開采的速度Vf(t)恒定不變，能源可全部轉(zhuǎn)化為能量，則單位時(shí)間內(nèi)的能量供給可表示為：

E(t)=Vf(t)

(1)

(2)

能源與土地的產(chǎn)出彈性分別用β和α表示，糧食的生產(chǎn)量則表示為Q(t)，在規(guī)模報(bào)酬不發(fā)生變化的情況下，產(chǎn)量的表達(dá)式為：

Q(Lα(t))=AL(t)αE(t)β,α+β=1

(3)

用r表示單位土地的租金，Pe表示能源的價(jià)格，則糧食生產(chǎn)者需要付出的成本可表示為：

C0=rL(t)+PeE(t)

(4)

(二) 糧食和能源的需求端

能源的需求量E(t)由其價(jià)格Pe(t)和人口總數(shù)N(t)決定，其表達(dá)式為：

(5)

(6)

設(shè)δ為人口增長(zhǎng)率且大于等于0，則人口可表示為N(t)=N0eδt。用Pa表示糧食的價(jià)格，于是糧食需求量的函數(shù)為：

(7)

(三) 市場(chǎng)均衡時(shí)糧食生產(chǎn)者收益如何最大化

在糧食市場(chǎng)上，糧食的價(jià)格與供求關(guān)系完全由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主導(dǎo)，糧食生產(chǎn)者只能被動(dòng)地接受糧食市場(chǎng)定價(jià)；在能源市場(chǎng)上，由于能源生產(chǎn)者已經(jīng)締結(jié)成了定價(jià)聯(lián)盟，因此，糧食生產(chǎn)者仍然只能被動(dòng)地接受能源壟斷定價(jià)?；谏鲜鲈O(shè)定，糧食生產(chǎn)者如何實(shí)現(xiàn)利益最大化可以用以下表達(dá)式實(shí)現(xiàn)：

(8)

s.t.C0=rL(t)+PeE(t)

(9)

對(duì)式(9)進(jìn)行一介求導(dǎo)，可得：

(10)

則由式(10)可得到收益最大化的一介條件需滿足：

(11)

由式(11)可解出：

(12)

(13)

將式(12)和(13)代入到關(guān)于糧食總產(chǎn)量的表達(dá)式(3)中可得：

(14)

當(dāng)市場(chǎng)處于均衡狀態(tài)時(shí)，市場(chǎng)中的糧食全部出清，此時(shí)糧食的供給與需求相等，即式(7)等于式(14)。表示為：

(15)

此時(shí)能源的價(jià)格Pe(t)由能源生產(chǎn)者外生給定，由(15)式可解出Pa的表達(dá)式為：

(16)

當(dāng)α+β=1時(shí)，有：

(17)

(18)

對(duì)(18)式求關(guān)于能源價(jià)格的一階導(dǎo)數(shù)有：

(19)

由式(19)的結(jié)果可以看出，若不考慮生物能源替代對(duì)糧食市場(chǎng)的影響，當(dāng)能源市場(chǎng)與糧食市場(chǎng)同時(shí)市場(chǎng)出清即達(dá)到局部均衡時(shí)，糧食的價(jià)格Pa將會(huì)跟隨能源的價(jià)格Pe同向變動(dòng)，能源價(jià)格的波動(dòng)將通過成本渠道影響糧食價(jià)格。

在論證能源價(jià)格能影響糧食價(jià)格的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證能源對(duì)糧食價(jià)格的影響是否會(huì)隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)藥化肥的廣泛使用而加深。因此，計(jì)算能源價(jià)格對(duì)糧食價(jià)格的傳導(dǎo)彈性E，其表達(dá)式為：

(20)

β在前文中設(shè)定為能源的產(chǎn)出彈性，由式(20)可得：能源價(jià)格對(duì)糧食價(jià)格的傳導(dǎo)彈性E取決于β值的大小，β越大，則E的值也越大。由此可以看出，能源價(jià)格對(duì)糧食價(jià)格的影響會(huì)隨著能源要素在糧食生產(chǎn)中的地位提升而提升。

進(jìn)一步地，研究?jī)煞N要素間的替代彈性對(duì)傳導(dǎo)彈性的影響。根據(jù)(3)式有：

(21)

將式(12)與(13)代入到式(21)中有：

(22)

式(22)表明，能源要素與土地要素的相對(duì)價(jià)格將直接影響到兩種要素間的替代彈性。將式(22)代入到式(20)中，則E的表達(dá)式變?yōu)椋?/p>

(23)

式(23)將糧食價(jià)格傳導(dǎo)彈性和生產(chǎn)要素替代彈性放入到了同一個(gè)表達(dá)式中，可以看出兩者之間具有緊密聯(lián)系，再與式(22)相結(jié)合可以得到結(jié)論：能源與土地租金的相對(duì)價(jià)格，將直接影響能源價(jià)格與糧食價(jià)格間的傳導(dǎo)效率。因此在實(shí)證分析時(shí)，應(yīng)將土地租金的價(jià)格也納入到實(shí)證檢驗(yàn)?zāi)Ｐ椭小?/p>

四、 數(shù)據(jù)選取與研究方法

(一) 數(shù)據(jù)來源與變量選取

由于玉米是我國(guó)現(xiàn)階段生產(chǎn)乙醇的主要糧食品種，因此，本文選取玉米價(jià)格為代表，分析傳統(tǒng)能源價(jià)格與玉米價(jià)格之間的關(guān)系，并進(jìn)一步證明生物能源發(fā)展不影響糧食價(jià)格的論點(diǎn)。選取原油和煤炭的價(jià)格代表能源價(jià)格，并且依據(jù)設(shè)定的數(shù)理模型，將國(guó)產(chǎn)三元復(fù)合肥的價(jià)格納入實(shí)證模型中。另外，由上文局部均衡模型分析的結(jié)果可以看出，土地租金的高低也會(huì)顯著影響能源價(jià)格與糧食價(jià)格之間的關(guān)系，但目前國(guó)內(nèi)還沒有關(guān)于土地租金的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，因此，將反映廣義物價(jià)變化的消費(fèi)者價(jià)格指數(shù)(CPI)作為土地租金的代替變量。玉米和三元復(fù)合肥的價(jià)格來自布瑞克農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中，玉米的價(jià)格為市場(chǎng)批發(fā)價(jià)；原油和煤炭的價(jià)格數(shù)據(jù)則分別選取大慶原油現(xiàn)貨價(jià)格與山西優(yōu)混煤炭平倉(cāng)價(jià)格，這兩類數(shù)據(jù)和CPI數(shù)據(jù)都來自鳳凰網(wǎng)財(cái)經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)。為了消除量綱的影響，本文將各類價(jià)格數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)化處理。

在樣本的時(shí)間跨度選取方面，以上變量數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度均為2009年1月—2016年12月，定此時(shí)間段主要出于以下兩點(diǎn)考慮：一是2010年前后正好是新一輪糧食價(jià)格與能源價(jià)格暴漲的起點(diǎn)，經(jīng)歷了暴漲、平穩(wěn)與暴跌，2016年左右又正好是這一輪價(jià)格周期的尾端，市場(chǎng)在2009年至2016年經(jīng)歷了最新一輪完整的糧食與能源價(jià)格漲跌周期，選取該時(shí)間段可以使研究兼具時(shí)效性和完整性；二是國(guó)家在2008年與2009年分別對(duì)成品油價(jià)格和化肥價(jià)格的定價(jià)政策進(jìn)行了改革，市場(chǎng)化改革取得的進(jìn)展使糧食價(jià)格與能源價(jià)格之間的傳導(dǎo)通道產(chǎn)生了新的變化，因此，研究的時(shí)間從2009年起更能反映市場(chǎng)的實(shí)際情況。需要指出的是，選取的變量中除三元復(fù)合肥價(jià)格與CPI指數(shù)外，其余變量均包括月度低頻數(shù)據(jù)和周度高頻數(shù)據(jù)，三元復(fù)合肥價(jià)格與CPI指數(shù)則僅選取了月度數(shù)據(jù)。

(二) 研究思路與方法說明

本文將從長(zhǎng)期協(xié)整、短期協(xié)整與波動(dòng)溢出三個(gè)方面考察我國(guó)原油、煤炭?jī)r(jià)格與玉米價(jià)格之間的關(guān)系，并根據(jù)結(jié)果分析生物能源在其中起的作用。由于協(xié)整效應(yīng)、平穩(wěn)性檢驗(yàn)、Johansen協(xié)整檢驗(yàn)、向量自回歸模型與向量誤差修正模型使用較為廣泛，不再詳細(xì)介紹。此處主要介紹波動(dòng)溢出效應(yīng)檢驗(yàn)的方法。

在協(xié)整效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上，本文借鑒李光泗等[29-30]研究糧食價(jià)格溢出效應(yīng)時(shí)的做法，引入伊恩格爾(Engle)等開發(fā)的BEKK-GARCH模型，來分析我國(guó)原油、煤炭?jī)r(jià)格與玉米價(jià)格間的溢出效應(yīng)，模型構(gòu)建如下：

pt=?0pt-1+εt

(24)

(25)

為了方便說明，矩陣中的h11t和h22t可以展開為以下形式：

(26)

(27)

(36)和(37)式中，h11t代表第t期玉米價(jià)格的波動(dòng)；h22t代表第t期某能源品種價(jià)格的波動(dòng)；h12t表示第t期某能源品種價(jià)格與玉米價(jià)格之間的協(xié)方差。εt-1和εt-2分別表示誤差修正模型的滯后一介和二階殘差矩陣變量，若價(jià)格方差受到協(xié)方差滯后項(xiàng)的顯著影響，則該品種能源與玉米之間存在明顯的價(jià)格波動(dòng)溢出效應(yīng)。

五、 實(shí)證分析

表2 各變量的描述性統(tǒng)計(jì)分析

(一) 描述性統(tǒng)計(jì)分析

首先對(duì)各變量在2009年1月至2016年12月間的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性描述，以便了解變量的大致情況，具體見表2。

由表2可以看到，相對(duì)于玉米價(jià)格，煤炭與原油的價(jià)格在2009年1月至2016年12月間的波動(dòng)性更大，而居民消費(fèi)價(jià)格指數(shù)CPI與國(guó)產(chǎn)三元復(fù)合肥的價(jià)格則相對(duì)穩(wěn)定。接著，繪制主要研究對(duì)象能源和糧食價(jià)格變化情況的折線圖(1)為更具體地體現(xiàn)糧食價(jià)格變化趨勢(shì)，將小麥、大米、大豆與玉米同期的價(jià)格變化也一并繪制于圖2中。。對(duì)比圖2與圖3發(fā)現(xiàn)，原油與煤炭?jī)r(jià)格在2009年1月至2016年12月間的變化軌跡大致相同，且大豆、玉米批發(fā)價(jià)的變化軌跡與原油、煤炭也十分相似。

圖2 2009年1月—2016年12月間中國(guó)各品種糧食價(jià)格變化

圖3 2009年1月—2016年12月間中國(guó)原油與煤炭?jī)r(jià)格變化

(二) 玉米價(jià)格與能源價(jià)格的協(xié)整關(guān)系

首先對(duì)各變量2009年1月—2016年12月間的月度數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)，每一時(shí)間序列包含96個(gè)月度數(shù)據(jù)。ADF檢驗(yàn)的滯后階數(shù)由AIC準(zhǔn)則確定，滯后階數(shù)為2，檢驗(yàn)結(jié)果顯示變量的月度數(shù)據(jù)皆為非平穩(wěn)序列，而各變量的一階差分都通過了平穩(wěn)性檢驗(yàn)。以上檢驗(yàn)結(jié)果說明各變量均為一階單整過程即I(1)。接著，對(duì)玉米、石油和煤炭的價(jià)格進(jìn)行Johansen協(xié)整檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)其長(zhǎng)期協(xié)整關(guān)系。檢驗(yàn)結(jié)果顯示玉米與石油協(xié)整檢驗(yàn)的跡統(tǒng)計(jì)量為19.64，玉米與煤炭協(xié)整檢驗(yàn)的跡統(tǒng)計(jì)量為19.37，均在5%水平上顯著。所以，玉米和石油與煤炭的價(jià)格皆存在長(zhǎng)期協(xié)整關(guān)系。

表3 玉米與能源價(jià)格的VEC模型估計(jì)結(jié)果

接著，用VEC模型檢驗(yàn)玉米與能源價(jià)格的短期協(xié)整關(guān)系，滯后階數(shù)由SIC最小準(zhǔn)則確定。VEC模型的檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4的VEC模型估計(jì)結(jié)果顯示玉米價(jià)格與煤炭?jī)r(jià)格存在十分顯著的短期協(xié)整關(guān)系，煤炭?jī)r(jià)格在短期內(nèi)顯著單向影響玉米價(jià)格，但原油價(jià)格卻在短期內(nèi)與玉米價(jià)格不存在協(xié)整關(guān)系。依據(jù)以往學(xué)者的研究，原油與生物乙醇的價(jià)格在短期內(nèi)具有顯著的短期協(xié)整關(guān)系，但表3的VEC模型估計(jì)結(jié)果則顯示原油與玉米價(jià)格不具有短期協(xié)整效應(yīng)。這說明玉米與原油的價(jià)格關(guān)系和生物乙醇與原油的價(jià)格關(guān)系作用機(jī)理不一致，即原油通過生產(chǎn)成本路徑長(zhǎng)期影響玉米價(jià)格形成，而通過替代路徑短期影響生物乙醇價(jià)格，生物乙醇的價(jià)格不能在長(zhǎng)期對(duì)玉米價(jià)格產(chǎn)生影響。這與本文的假說吻合。

(三) 玉米價(jià)格與能源價(jià)格的波動(dòng)溢出效應(yīng)

表4 玉米價(jià)格與石油價(jià)格的BEKK-GARCH模型系數(shù)矩陣估計(jì)結(jié)果

表5 玉米價(jià)格與煤炭?jī)r(jià)格的BEKK-GARCH模型系數(shù)矩陣估計(jì)結(jié)果

隨后，運(yùn)用WINRATS7.0軟件運(yùn)行BEKK-GARCH模型，考察玉米和能源價(jià)格之間的波動(dòng)溢出效應(yīng)，并運(yùn)用迭代法和極大似然估計(jì)計(jì)算其收斂次數(shù)。其中，運(yùn)用BEKK-GARCH模型模擬出的玉米與大慶石油價(jià)格的波動(dòng)溢出效應(yīng)收斂于第84次，模擬出的玉米與山西優(yōu)混煤炭?jī)r(jià)格的波動(dòng)溢出效應(yīng)收斂于大于100次。根據(jù)矩陣A系數(shù)的顯著性可以看出，玉米價(jià)格與大慶石油價(jià)格間波動(dòng)溢出效應(yīng)的時(shí)變性較強(qiáng)，而與山西優(yōu)混煤炭?jī)r(jià)格間在該方面的表現(xiàn)則相對(duì)較弱。根據(jù)矩陣B系數(shù)的顯著性可以看出，玉米價(jià)格與石油價(jià)格間波動(dòng)溢出效應(yīng)的持久性都較強(qiáng)，但與煤炭?jī)r(jià)格間沒有表現(xiàn)出顯著的波動(dòng)溢出效應(yīng)持久性。根據(jù)表4和5顯示的實(shí)證結(jié)果可以得出結(jié)論：總體上看，玉米價(jià)格與原油價(jià)格間的溢出效應(yīng)要顯著強(qiáng)于玉米價(jià)格與煤炭?jī)r(jià)格間的溢出效應(yīng)，其模型系數(shù)矩陣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4和表5所示。

最后進(jìn)行Wald檢驗(yàn)，驗(yàn)證波動(dòng)溢出效應(yīng)及其傳播的方向。通過Wald檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，玉米價(jià)格與原油價(jià)格存在顯著的雙向溢出效應(yīng)，而與煤炭?jī)r(jià)格間不存在顯著的溢出效應(yīng)。這說明原油與玉米價(jià)格的高頻波動(dòng)之間存在顯著的相關(guān)性，但煤炭與玉米的高頻波動(dòng)間關(guān)系則不強(qiáng)，這可能與資本對(duì)原油和糧食市場(chǎng)的投機(jī)程度要顯著強(qiáng)于煤炭市場(chǎng)有關(guān)。這也進(jìn)一步說明了原油價(jià)格波動(dòng)與玉米價(jià)格波動(dòng)之間存在較強(qiáng)的直接相關(guān)性，原油價(jià)格的高頻變化是影響玉米價(jià)格波動(dòng)的主要影響因素，與本文的假說相吻合。

由于篇幅與數(shù)據(jù)可得性方面的問題，本文并沒有論證糧食貿(mào)易以及國(guó)家對(duì)于糧食價(jià)格的管控可能對(duì)結(jié)果造成的干擾，將在未來做進(jìn)一步的深入研究。

六、 研究結(jié)論

本文在分析傳統(tǒng)能源、生物能源與糧食三者關(guān)系發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，提出了生物能源發(fā)展不會(huì)顯著影響糧食價(jià)格形成的觀點(diǎn)，并構(gòu)建了用以佐證該觀點(diǎn)的理論模型與實(shí)證方法，最后經(jīng)傳統(tǒng)能源價(jià)格與糧價(jià)在長(zhǎng)期協(xié)整、短期協(xié)整與波動(dòng)溢出三個(gè)維度的檢驗(yàn)，驗(yàn)證了觀點(diǎn)的正確性。具體表現(xiàn)為：

第一，從長(zhǎng)期協(xié)整關(guān)系的角度看，由于玉米種植的機(jī)械化、規(guī)?；潭容^高，我國(guó)的玉米價(jià)格與石油、煤炭?jī)r(jià)格都存在長(zhǎng)期協(xié)整關(guān)系，說明生產(chǎn)成本路徑是長(zhǎng)期糧食價(jià)格形成的決定性力量。

第二，從短期協(xié)整關(guān)系的角度看，玉米價(jià)格只與煤炭?jī)r(jià)格存在短期協(xié)整關(guān)系，而與石油價(jià)格不存在短期協(xié)整關(guān)系，這說明原油價(jià)格通過替代路徑短期影響生物乙醇價(jià)格，而生物乙醇的價(jià)格不能在長(zhǎng)期對(duì)玉米價(jià)格產(chǎn)生影響。

第三，相比煤炭?jī)r(jià)格，我國(guó)的原油價(jià)格與玉米價(jià)格間具有更強(qiáng)的雙向溢出效應(yīng)，且具有相當(dāng)?shù)某志眯浴Ａ硗?，玉米價(jià)格與能源價(jià)格在波動(dòng)溢出層面的相互關(guān)系要顯著強(qiáng)于長(zhǎng)期協(xié)整與短期協(xié)整關(guān)系，這說明原油價(jià)格的高頻變化是影響玉米價(jià)格波動(dòng)的主要因素。

與石油、煤炭等傳統(tǒng)能源相比，生物能源具有清潔、低碳與可持續(xù)等多重優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)家未來發(fā)展十分倚重的新型能源。隨著非糧原料技術(shù)的逐步成熟，生物能源的發(fā)展并不會(huì)顯著影響糧食價(jià)格，更不會(huì)產(chǎn)生糧食安全問題。因此，建議政府對(duì)生物能源加工產(chǎn)業(yè)進(jìn)行分品種、分類別差異化管理，鼓勵(lì)儲(chǔ)備時(shí)間超期或品種短期結(jié)構(gòu)性過剩的糧食向生物能源轉(zhuǎn)化。