秦慧君、羅季

（浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，浙江杭州 310018）

浙江省能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)分析*
——基于變參數(shù)統(tǒng)計(jì)模型

秦慧君、羅季

（浙江財(cái)經(jīng)大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，浙江杭州 310018）

研究能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間關(guān)系已成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)問(wèn)題研究中的重大課題。本文基于1990-2013年浙江省能源消費(fèi)總量和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的時(shí)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(jì)模型，檢驗(yàn)了變量的平穩(wěn)性及協(xié)整關(guān)系，并運(yùn)用卡爾曼濾波算法對(duì)狀態(tài)空間模型的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，最后得出能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)存在長(zhǎng)期均衡的協(xié)整關(guān)系，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)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(fèi)；經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；變參數(shù)模型；協(xié)整關(guān)系

一、引言

近年來(lái)，隨著全球能源危機(jī)的迅速升級(jí)，能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間關(guān)系的研究已成為國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)熱點(diǎn)研究問(wèn)題。浙江省作為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)大省，改革開(kāi)放以來(lái)，一方面，善抓機(jī)遇、艱苦創(chuàng)業(yè)，在科學(xué)發(fā)展觀(guān)指導(dǎo)下不斷建立和完善市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。另一方面，經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)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(zhǎng)久下去，伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求量必將逐漸增大，隨之而來(lái)的能源稀缺問(wèn)題將成為制約浙江省社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要瓶頸。本文研究能源消耗與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，以便為制定更加合理的能源消費(fèi)政策提供理論依據(jù)，同時(shí)為浙江省長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展提供科學(xué)依托。

一直以來(lái)，能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間關(guān)系受到國(guó)外學(xué)者的關(guān)注。Kraft(1978)最早將美國(guó)1947-1974年之間的能源消費(fèi)與收入的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行Granger因果檢驗(yàn)，得出美國(guó)GNP與能源消費(fèi)存在單向的因果關(guān)系；之后，Akarca和Long(1979)運(yùn)用相同的方法對(duì)美國(guó)月度GDP和能源消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，卻得到GNP與能源消費(fèi)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(fèi)關(guān)系的研究，其結(jié)果表明美國(guó)能源消費(fèi)對(duì)國(guó)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(tái)灣能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(guó)內(nèi)對(duì)于能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(yàn)發(fā)現(xiàn)中國(guó)能源與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)存在雙向因果關(guān)系；韓智勇等(2004)對(duì)我國(guó)1978-2000年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在雙向因果關(guān)系，但不具有長(zhǎng)期的協(xié)整性；王海鵬，田澎(2006)利用狀態(tài)空間模型對(duì)我國(guó)1953-2002年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，表明能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)存在一種隨時(shí)間不斷變化的長(zhǎng)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(fèi)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(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)到能源消費(fèi)的單向因果關(guān)系，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的較小波動(dòng)會(huì)對(duì)能源消費(fèi)產(chǎn)生持續(xù)的影響。

綜上所述，有關(guān)能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系的研究文獻(xiàn)很多，大多采用經(jīng)典的格蘭杰因果檢驗(yàn)和協(xié)整檢驗(yàn)的方法來(lái)研究?jī)烧叩年P(guān)系，后來(lái)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(shí)證研究中，可見(jiàn)研究方法日趨完善。但對(duì)于浙江省能源問(wèn)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(zhǎng)跨度的時(shí)間內(nèi)，二者的關(guān)系受政治形勢(shì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)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(lái)研究浙江省能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間隨時(shí)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(lái)估計(jì)并檢驗(yàn)兩者之間的變參數(shù)協(xié)整關(guān)系。在較長(zhǎng)跨度的的時(shí)間期內(nèi)，由于能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系受多種因素（如政治形勢(shì)、經(jīng)濟(jì)政策、消費(fèi)習(xí)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(lái)反映這種動(dòng)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(shí)間序列，是動(dòng)態(tài)模型的一般形式，由測(cè)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(fèi)(EC)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)(GDP)均取自然對(duì)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(shí)間改變的且不可觀(guān)測(cè)，需利用可觀(guān)測(cè)變量LnEC和LnGDP來(lái)估計(jì)，反映除GDP以外的其它因素對(duì)能源消費(fèi)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(dòng)項(xiàng)，相互獨(dú)立，且服從均值為零，方差為常數(shù)的正態(tài)分布。

三、實(shí)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(shí)際GDP和能源消耗量，數(shù)據(jù)來(lái)源于中經(jīng)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。GDP的數(shù)據(jù)是以1990年為基期的浙江省實(shí)際GDP，能源消費(fèi)用全國(guó)各行業(yè)和居民生活消費(fèi)的各種能源的總和表示，并采用通常的萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

2.能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系

圖1 能源消費(fèi)和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值趨勢(shì)圖

由圖1可以看出，浙江省能源消費(fèi)與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值基本呈現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì)，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(jì)

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

其中變參數(shù)αt的估計(jì)值αt如下圖：(橫軸表示時(shí)間，縱軸表示變參數(shù)估計(jì)值)

圖2 變參數(shù)αt估計(jì)值

圖2顯示了浙江省能源消費(fèi)彈性系數(shù)αt的變化趨勢(shì)。由圖可以發(fā)現(xiàn)上世紀(jì)90年代浙江省的αt基本呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，說(shuō)明這個(gè)時(shí)期能源利用效率大大增加，從浙江省長(zhǎng)期發(fā)展情況可以知道，尤其是改革開(kāi)放以后，我省能源的高投入對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)有著很大的推動(dòng)作用。2000年以后，αt又呈現(xiàn)出快速回升的趨勢(shì)，原因是這幾年投資增長(zhǎng)過(guò)猛、高耗能產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)張和高耗能產(chǎn)品產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)，逐步造成了宏觀(guān)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(shì)，原因主要在于隨著改革開(kāi)放的深入發(fā)展，我省經(jīng)濟(jì)體制變革改變以往資源配置方式，初步形成市場(chǎng)機(jī)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(zhǎng)方式為集約型增長(zhǎng)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(jìn)，能源消費(fèi)問(wèn)題將會(huì)面臨更大的壓力。

4.數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性檢驗(yàn)

分析狀態(tài)空間模型所描述的EC與GDP之間關(guān)系，需要進(jìn)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(shí)間序列，則和就是協(xié)整的。

（1）單位根檢驗(yàn)

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(yàn)，檢驗(yàn)的最優(yōu)滯后步長(zhǎng)根據(jù)Schwarz信息準(zhǔn)則確定。所得結(jié)果如表1所示：

表1 ADF單位根檢驗(yàn)結(jié)果

（2）協(xié)整關(guān)系檢驗(yàn)

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

表2 殘差序列的ADF檢驗(yàn)

從表中可以看出，殘差項(xiàng)在任何顯著水平下都是平穩(wěn)的，因此可認(rèn)為變參數(shù)模型的估計(jì)結(jié)果是可靠的，即浙江省能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)存在協(xié)整關(guān)系，經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)勢(shì)必將帶動(dòng)能源消費(fèi)的快速增長(zhǎng)。

如果使用最小二乘估計(jì)直接對(duì)固定參數(shù)模型進(jìn)行估計(jì)，得到：

表3 殘差平穩(wěn)性的EG檢驗(yàn)

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(yàn)顯著。但R2的值大于DW，說(shuō)明存在偽回歸的可能，因此需要對(duì)殘差序列進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，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(gè)“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(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，得到的模型為變參數(shù)αt變動(dòng)范圍為0.464-0.5，即GDP每增加1%，就會(huì)增加0.46%-0.5%的能源消費(fèi)。

文中在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上對(duì)浙江省今后的能源消費(fèi)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(shí)，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(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分必要。當(dāng)前我國(guó)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(dǎo)各企業(yè)在追求利益和節(jié)能減排之間找到平衡點(diǎn)。對(duì)于不符合產(chǎn)業(yè)政策的落后生產(chǎn)能力要堅(jiān)決淘汰，促進(jìn)高耗能行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大監(jiān)測(cè)和執(zhí)法力度。在提高節(jié)能投資水平方面，要推進(jìn)節(jié)能專(zhuān)項(xiàng)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(zhuān)項(xiàng)資金用于節(jié)能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，促進(jìn)社會(huì)加大對(duì)節(jié)能的投資水平。

2.優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變。浙江的能源消費(fèi)長(zhǎng)期保持著以煤炭、石油類(lèi)化工能源為主的劣質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種消費(fèi)結(jié)構(gòu)方式高污染、高耗能而且效率低。近年來(lái)浙江省作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的試點(diǎn)省份，優(yōu)化浙江能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)已經(jīng)刻不容緩。因此要積極探索新能源，開(kāi)發(fā)水電、核電、天然氣發(fā)電并因地制宜發(fā)展太陽(yáng)能、生物能等可再生能源。對(duì)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(duì)于工業(yè)企業(yè)而言，要大力促進(jìn)生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)的發(fā)展，嚴(yán)格控制高耗能行業(yè)的發(fā)展速度，堅(jiān)決杜絕以犧牲能源換取經(jīng)濟(jì)利益的行為。

3.加強(qiáng)能源環(huán)境保護(hù)，完善能源儲(chǔ)備體系。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)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(jì)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(qiáng)對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的重視，不妥善解決環(huán)境污染，它有可能在將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)家以及各級(jí)政府要設(shè)立環(huán)境保護(hù)專(zhuān)項(xiàng)基金用于環(huán)境清潔技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)、宣傳與應(yīng)用。浙江作為能源消費(fèi)大省，能源建設(shè)必須具備抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力，要有一定的戰(zhàn)略性物資準(zhǔn)備，包括實(shí)物和渠道，要建立健全突發(fā)事件的檢測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)體系，提高監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)能力，制定完善的突發(fā)事件應(yīng)對(duì)計(jì)劃，做好充分的突發(fā)事件應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備。

[1]Kraft J.,Kraft A.On the relationship between energy and GNP[J].Journal ofEnergy and Development,1978(3): 401-403.

[2]Yu,E.S.H.and Jin,J.C.Co-integration tests of energy consumption,income andemployment[J].Resources and Energy,1992(12):219-226.

[3]林伯強(qiáng).中國(guó)能源需求的經(jīng)濟(jì)計(jì)量分析[J].統(tǒng)計(jì)研究,2001(10):34-39.

[4]王海鵬,田澎,靳萍.基于變參數(shù)模型的中國(guó)能源消費(fèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系研究[J].數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理,2006,25(3): 253-258.

[5]段顯明,郭家東.浙江省能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)關(guān)系[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì),2011(10):72-75.

(責(zé)任編輯：牛域?qū)?

注：*本文受?chē)?guó)家社會(huì)基金項(xiàng)目(13CTJ012)，浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(LQ13A010002)資助。