GDP與能源消費之間的關系研究

鄢瓊偉 陳 浩

(1．中南財經政法大學經濟學院，湖北武漢430073;2．中國地質大學財務處，湖北武漢430074)

GDP與能源消費之間的關系研究

鄢瓊偉1，2陳 浩1

(1．中南財經政法大學經濟學院，湖北武漢430073;2．中國地質大學財務處，湖北武漢430074)

選取中國1985－2009年能源消費總量與GDP的年度數據作為研究樣本，運用Eviews對時間序列的GDP和能源消費總量進行單位根檢驗、協整檢驗、Engle-Grange因果關系檢驗。結果發現，GDP、能源消費總量的二階差分在5%的顯著性水平下是平穩的;GDP、能源消費總量在5%的顯著性水平下，存在協整關系;Engle-Grange因果檢驗結果顯示，在5%的顯著性水平下，GDP與能源消費的因果影響關系不明顯，但長期能源消費對GDP存在單向因果關系。從研究的結論來看，GDP增長引起能源需求和消費內生性的增長，減少能源的消費不影響產出、就業、收入的增長。要解決我國目前經濟發展過程中諸多矛盾，使經濟持續發展，首先，必須積極開發新能源、提高能源利用效率、調整能源戰略、實施能源保護和節能政策來彌補我國能源短缺，提供充足的能源供給作為保障。其次，要轉變經濟增長方式、調整產業結構，尤其是工業結構;加快技術創新、發展高新技術產業和知識密集型產業，使我國經濟發展擺脫對能源的依賴。

GDP;能源消費;研究

改革開放以來，中國經濟持續、快速發展，GDP保持年均9%以上的速度增長。伴隨著經濟的高速增長，中國能源需求和消費也在快速增加，從1978年的5．7億t標準煤增加到2009年的31億t標準煤，增幅近5．4倍。目前，我國正處在工業化的中期階段，特別是重化工業和交通運輸業的快速發展、能源需求和消費大幅上升;長期以來形成的經濟結構不合理、依賴大量資源消耗而換取GDP的增長、經濟增長質量不高、能源和資源短缺、環境污染、生態失衡等，已成為制約經濟持續發展的瓶頸。對此，我國政府提出要堅持科學發展觀，倡導建立“兩型”社會。因此，再探GDP與能源消費之間的關系，為從根本上轉變經濟增長方式、提高經濟增長的質量、制定科學的能源政策提供科學決策，具有重要的理論和現實意義。

1 文獻綜述

近年來，國內外學者就經濟增長與能源消費之間的關系作了大量的理論探索和實證研究，形成了4種主流觀點:存在經濟增長到能源消費的雙向因果關系，具有長期穩定的均衡關系;存在經濟增長到能源消費的單向因果關系，存在能源消費到GDP單向的因果關系;不存在經濟增長到能源消費的因果關系;不同的經濟體或者同一個國家在不同時期，經濟增長與能源消費呈現不同關系。

1．1 國外研究成果的概述

1．1．1 存在從GDP到能源消費單向的因果關系以及從能源消費到GDP單向的因果關系

Kraft以美國1947－1974年GDP和能源消耗的年度數據為樣本，用傳統計量研究方法進行研究，認為存在GDP到能源消費單向的因果關系［1］。Yu和Hwang使用美國(1973－1981)季度數據，研究發現存在GDP到能源消費的單向因果關系［2］。Abosedra和Baghestani則選取美國(1947－1972、1947－1974、1947－1979和 1947－1987)的相關數據作為樣本作研究，結論表明:無論使用美國哪個時間段的數據作為樣本，都存在GDP到能源消費的單向因果關系［3］。Stern使用GDP、勞動力、資本和能源4變量向量自回歸(VAR)模型，對美國1947－1990年年度數據進行標準的因果關系檢驗后發現，雖然不存在總能源消費到GDP的Granger因果關系，但若對最終能源消費測量數據按燃料構成進行調整，則會發現存在能源消費到GDP的單向Granger因果關系［4］。Lee運用18個發展中國家的數據得出結論:在長期和短期都存在著從能源消費到GDP的單向因果關系，因此能源保護政策可能會影響發展中國家的經濟增長 。Mozumder等研究了孟加拉電力消費與GDP之間的關系，發現存在GDP的增長單向引起電力消費增長［6］。

1．1．2 不存在經濟增長到能源消費的因果關系

Akarca和Long對Kraft的結論提出了質疑，認為Kraft選擇石油危機期間(1947－1974)的數據作為研究樣本不夠妥當，倘若把研究樣本縮短兩年，Kraft的研究結論就不成立［7］。Yu和Hwang使用美國(1947－1997)的 GDP和能源消費年度數據作為樣本，研究結果發現不存在GDP到能源消費的因果關系［2］。Masih等人、Achla Marathe的研究則表明兩者沒有因果關系［8－9］。

1．1．3 存在經濟增長到能源消費的雙向因果關系

Yang使用Engle－Granger兩步法發現臺灣的能源消費與GDP之間存在雙向因果關系，但就煤炭消費來講，存在從經濟增長到煤炭消費的單向因果關系［10－11］。Stern使用單方程靜態協整分析法及多元動態協整分析法，拓展了其1993年的分析結果。研究發現，能源在解釋GDP變動中具有顯著的影響效果，并確認在GDP、資本、勞動力和能源之間存在明顯的長期均衡關系。Glasure研究發現能源消費和GDP之間存在雙向因果關系［12］。Ghali等人使用 Johansen方法考察發現，加拿大產出增長和能源消費存在雙向的因果關系［13］。Oh等人研究了韓國(1970－1999)的能源消費與GDP的關系，發現存在能源消費與 GDP的雙向因果關系［14］。Lee和Mahadevan等人的研究，表明經濟增長與能源消費之間存在雙向因果關系［5，15］。

1．1．4 不同的經濟體或者同一個國家在不同時期，經濟增長與能源消費呈現不同關系

Yu和Choi認為，能源消費和經濟增長的關系在不同國家呈現不同的關系，美國、英國和波蘭的能源消費和經濟增長之間不存在因果關系，在韓國、菲律賓存在單向因果關系［16］。Nachane和Kamik考察了11個發展中國家和5個發達國家，結果發現，能源消費與經濟增長之間存在協整關系。Masih等考察部分亞洲國家，發現韓國、臺灣、印度、巴基斯坦和印度尼西亞等的能源與經濟之間存在協整關系，馬來西亞、新加坡、菲律賓和泰國則沒有這種關系［8，17－18］。Asafu － Adjaye 使用 Johansen 方法發現在印度和印度尼西亞，存在能源到收入的單向因果關系，在菲律賓和泰國則存在雙向因果關系［19］。Fatai等人通過橫向比較研究發現，新西蘭和澳大利亞存在由GDP到能源消費的單向因果關系，印尼存在由能源到GDP的單向因果關系，而泰國、菲律賓存在能源消費和GDP之間的雙向因果關系，因為新、澳能源強度比較低，亞洲國家高能耗的工業部門比重大［20］。Chontanawat等人對30個OECD國家和78個非OECD國家的能源消費與GDP的關系進行研究，發現能源消費與GDP之間，OECD國家較發展中國家更為明顯，特別是從能源消費到GDP的單向因果關系，發達國家明顯高于發展中國家，即節能對發達國家的影響更為嚴重［21］。該研究沒有發現中國、印度能源消費和GDP之間的因果關系，認為應該將中國和印度納入相應的環保協議中。Lee和Chang運用16個亞洲國家的面板數據將其分為APEC和ASEAN兩個組，得出在短期能源消費和GDP之間不存在因果關系，而在長期只存在從能源消費到GDP的單向因果關系［22］。

1．2 國內研究成果的回顧

我國比較有代表性的研究成果有:林伯強認為，經濟增長與能源消費之間具有長期關系和短期波動行為，存在電力消費到收入的單向因果關系［23－24］。韓智勇等研究發現，能源消費與經濟增長之間存在雙向因果關系，但不具有長期協整性［25］;吳巧生等采用時間序列分析方法得到中國GDP增長是能源消費的單向因果關系的結論［26］。任少飛等建立中國煤炭消費的結構需求模型，認為存在GDP到煤炭消費量的單向因果關系［27］;劉星認為存在從GDP到能源消費總量的單向因果關系［28］;王海鵬等采用變量參數模型對GDP和能源消費進行研究認為，中國能源消費與經濟增長之間存在隨時間不斷變化的長期均衡關系［29］。楊冠瓊、鐘曉青等分別對山東、廣州能源消費與GDP之間的關系作實證研究，得到相似的結果:兩個地區都存在能源消費和經濟增長的長期均衡關系，且存在從經濟增長到能源消費的單向因果關系［30－31］。

1．3 國內外研究小結

由于選擇不同的研究方法和不同時段的數據樣本，國內外有關GDP與能源消費之間的關系研究并沒有得到一致性的結論。研究起步較早的美國學者的結論也并非一致。在不同的經濟體，這一關系也表現出不同的形態;尤其是在發展中國家和發達國家之間，由于其經濟結構、技術創新、能源政策的差異，使得GDP與能源消費之間也表現不同的關系。國內對GDP與能源消費之間關系的研究，究竟是存在單向還是雙向因果關系也存在著爭議。很顯然，單純的從計量研究的結論或者從技術創新、產業結構、工業化的進程的某一方面去認識能源消費到和GDP的關系都是不夠全面的。本文擬從計量研究的結論并結合我國的產業結構、技術創新、能源政策、工業化模式、工業化所處的階段去再探能源消費和GDP的關系。

2 數據說明、研究方法介紹

2．1 數據說明

本文選取GDP作為被解釋變量以及能源消費的總量(EC)作為解釋變量，其中，GDP、EC表示名義GDP(單位:億元)和能源消費的總量(單位:WT標準煤)。數據選取來源于國家統計局網站1985－2009的各期GDP和能源消費總量的年度數據;能源消費總量包括原煤、原油及其制品、天然氣、水電、核電、風電?？紤]到價格因素對GDP的影響，本文以1985年為基期(1985=100)，將1986－2009年各年的GDP折算到1985年水平。

2．2 研究方法介紹

2．2．1 單位根檢驗

單位根檢驗方法主要有LLC檢驗、IPS檢驗、Breitung檢驗、Fisher檢驗(包括ADF和PP檢驗)和LMH檢驗。本文采用了ADF檢驗，建立如下兩個模型:

其中:GDPt、ECt和 GDPt－1、ECt－1為第 t期以及滯后一期的國內生產總值和能源消費的總量;Δ為差分;β1、β2、β3、β4、αi1、αi2為常數;δ= ρ－1，|ρ|≤1、ε 為誤差項;t為時間趨勢變量;I，t，m=1985，1986…2009，i＜ t。在(1)和(2)式中只需檢驗δ是否為0，如果δ=0，則ρ=1，即存在單位根，從而表明GDP或EC時間序列是非平穩的;如果δ≠0，則可以拒絕δ=0的虛擬假設，即不存在單位根，從而表明GDP和EC時間序列是平穩的，|ρ|＜1則為弱平穩，|ρ|＞1則為強平穩。

2．2．2 協整檢驗

根據Engle－Granger兩步法，建立如下模型:

其中，Δ是差分;α、β是常數項;δ是趨勢項，ε是誤差項，t為時間趨勢變量;在GDP和EC都是平穩的前提下，協整關系檢驗仍然只需檢驗δ是否為0。把不存在協整關系作為0假設，要拒絕0假設，只需要把計算出來的統計量的絕對值和近似的臨界值作比較。如果統計量的絕對值小于近似的臨界值，則不能拒絕0假設，GDP和EC之間不存在協整關系;反之，GDP和EC之間存在協整關系。

2．2．3 因果關系檢驗

根據Granger因果檢驗，考慮建立如下模型:

其中:I，t，j，m，n=1985，1986，…，2009，i＜ m，j＜ n;在GDP和EC經過單根檢驗是平穩的，且存在協整關系的前提下，檢驗的零假設:EC或 GDP是 GDP或 EC的非Granger原因，即:γ1=γ2=0。若零假設成立，變量EC或GDP的過去值不能夠顯著的預測變量GDP或EC，不存在EC或GDP到GDP或EC的Granger因果關系，EC或GDP不是由GDP或EC Granger引起的;若零假設不成立，即:γ1=γ2≠0，拒絕0假設，表明:變量EC的過去值能夠顯著的預測變量GDP，存在EC到GDP的Granger因果關系，EC是由GDPGranger引起的;同時，變量GDP的過去值能夠顯著的預測變量EC，存在GDP到EC的Granger因果關系，GDP是由EC Granger引起的，即EC和GDP之間存在雙向因果關系;若零假設不成立，γ1=0，γ2≠0，拒絕0假設，表明:變量GDP的過去值不能夠顯著的預測變量EC，而變量EC的過去值能夠顯著的預測變量GDP，不存在從GDP到 EC的 Granger因果關系，存在 EC到 GDP的Granger單向因果關系;若零假設不成立，γ1≠0，γ2=0，表明:變量GDP的過去值能夠顯著的預測變量EC，而變量EC的過去值不能夠顯著的預測變量GDP，存在從GDP到EC的Granger因果關系，不存在EC到GDP的Granger單向因果關系。

3 實證分析

3．1 單位根檢驗

對GDP和EC序列進行單位根檢驗，是為了避免非平穩的時間序列的兩個變量，在后續的協整和因果關系檢驗中，原本兩個不相關的變量，出現因果關系的謬誤或無謂回歸的結論。

3．1．1 對GDP序列的單位根檢驗

根據ADF的相關理論對時間序列的GDP運用Eviews進行檢驗(見表1)。對實際GDP序列進行單位根檢驗，檢驗結果表明，在5%顯著性水平下，實際GDP的原始序列也是不平穩的?？紤]對實際GDP序列做一階差分，其結果顯示:實際GDP的一階差分序列也是非平穩的。進一步用實際GDP序列做二階差分，在5%的顯著性水平下能拒絕有單位根的假設，即GDP的二階差分在5%的顯著性水平下是平穩的，其均值和方差不隨時間變化而變化。

3．1．2 能源消費總量序列的單位根檢驗

根據ADF的相關理論對時間序列的EC運用Eviews檢驗(見表2)。結果表明，在5%的顯著性水平下能源消費的一階差分序列、二階差分不能拒絕有單位根的假設，都是非平穩的。其次，能源消費EC序列單位根檢驗，結果發現，在5%的顯著性水平下是非平穩的。進一步用實際EC序列做二階差分，在5%的顯著性水平下能拒絕有單位根的假設，即EC的二階差分序列在5%的顯著性水平下是平穩的，其均值和方差不隨時間變化而變化。

表1 GDP各階序列平穩性檢驗Tab．1 The smooth test on the every order sequence of the GDP

表2 能源消費(EC)各階序列平穩性檢驗Tab．2 The smooth test on the every order sequence of the EC

3．2 協整檢驗

從ADF檢驗結論可知，能源消費和實際GDP序列的二階差分在5%的顯著性水平下都是平穩的，都是同階單整過程。通過對能源消費和實際GDP原序列作協整分析，結果表明，在5%的顯著性水平下，能源消費與實際GDP之間有一個協整關系(見表3)。由于所作的檢驗是二階差分序列，所以不要截距項，協整方程是:DGDP=0.0010694*DEC。

3．3 因果關系檢驗

從協整檢驗結論可知，GDP和能源消費EC序列的一階差分在5%的顯著性水平下，存在一個協整關系，故對其進行因果關系檢驗(見表4)。檢驗結果表明在5%的顯著性水平下，滯后二階的能源消費對GDP有單向因果關系，而滯后5－7階GDP對能源消費存在單向因果關系。這表明能源消費與實際GDP之間短期影響關系不明顯，長期能源消費對實際GDP有單向影響關系。

表3 顯著性水平為5%時，GDP和EC的協整關系檢驗Tab．3 When significance level is 5%，the co-integration test on the GDP and the EC

表4 經濟增長(GDP)和能源消費(EC)的因果關系檢驗Tab．4 The causality test on the Gross Domestic Product(GDP)and the Energy Consumption(EC)

4 結論分析及政策含義

4．1 結論分析

(1)經濟總量的擴張是拉動能源需求、能源消費快速增加的最主要因素。據統計，我國國內生產總值從1978的4 062億元增加到2008年的300 670億元，增長近74倍;第一、二、三產業分別從1978年的1 027、1 745和872億元增加到2008年的34 000、146 183和120 486億元，分別增長33、83和138倍。經濟增長理論表明，總產出的不斷增長，就必然伴隨生產要素投入的增加。能源作為一種不可或缺的生產要素，能源需求和消費隨著經濟總量的不斷增長而增加。所以經濟規模的擴張，勢必會拉動能源需求、能源消費增加，特別是工業部門的能源需求和消費的增加;當經濟總量擴張時，對能源要素的需求也會增加。即當經濟總量規模增加，會使得能源消費內生性地增加。

(2)我國正處于工業化中期階段和粗放型的經濟增長模式是導致能源消費增加的重要因素。第二產業中的工業是能源消費最多的行業。我國工業總產值從1978年的1 769億元增加到2008年的129 111億元，增長近72倍，所占GDP的比重由43．56%下降到42．9%，仍占據國民經濟的主導地位。從1980年到2006年，工業所消耗的能源，絕大多數年份都接近70%;工業的快速和穩定的增長是導致能源消費增加的主要原因。

長期以來，粗放型工業發展模式使得經濟結構尤其是產業結構嚴重失衡，主導產業的選擇大多是聯系效益比較大的鋼鐵、石油、化工、裝備制造重化工業。這些高耗能工業部門獲得了優先發展。近年來，鋼鐵、銅、鋁、鉛鋅、水泥、電力、電石、焦炭等高耗能行業獲得了快速發展。工業化的模式、工業化所處的階段和經濟結構是影響能源消費的重要因素。

(3)本文研究結論沒有支持吳巧生等、Stern、Lee、Mozumber與Marathe等認為存在從能源消費到GDP的單向因果關系，以及韓智勇等、Yang、Glasure等認為存在從能源消費到GDP的雙向因果關系。

根據相關經濟學理論，能源作為一種生產要素以及要素之間的互補性，投入越多，產出越大;反之，產出越大，能源投入也就越多。由于我國要素市場嚴重扭曲，市場經濟體制不完善，能源價格體制不合理，沒有反應資源稀缺程度。依據微觀經濟學的理論，廠商理性的選擇就是選擇廉價的能源要素去替代勞動、資本等其它生產要素?；诖?，這種觀點有存在的合理性。但是他們忽略了一個事實，21世紀以來，隨著我國經濟的發展，國家節能政策的相繼出臺，技術進步、產業結構的調整、優化、升級，環保意識增強，能源投入卻在不斷減少，但是產出卻在不斷增長。近年來，我國自主創新意識不斷增強，涌現了大批節約勞動、資本、能源的技術，技術進步在改變能源消費結構、提高能源效率和減少能源消費等方面發揮了重要作用。我國單位GDP能耗從1980年每萬元GDP需要消費1 433 t標準煤(按1978年不變價)下降到2006年506 t標煤，能源消費的強度從1985(按現價計算)的8．55下降到2006年的1．16。技術創新在轉變經濟增長方式、能源生產方式和能源消費方式中發揮著不可替代的作用。通過改造傳統技術、引進新技術，開發可再生新能源，提高了能源生產和消費效率。所以能源消費的增加不一定就導致產出的增加，即不存在從能源消費到GDP的單向或雙向因果關系。

(4)本文研究結論沒有支持Karca、Long等認為不存在從能源消費到GDP的因果關系。Karca和Long選擇美國作為研究對象，而美國已步入后工業化時代，知識密集型產業成為經濟的主導部門，經濟增長和能源消費脫鉤，GDP總量規模的擴張不會引起能源需求和消費大規模的增加。據統計，美國技術對GDP的貢獻率達70%，其它要素只占30%左右，而我國正好相反。另外，Masih等人研究的是亞洲一些工業化水平不高、大多以第一產業和第三產業為主的國家，工業產值比重很小，能源需求和消費相對較低，作為一種生產要素，對GDP影響比較小，而我國則與這些國家的國情相差甚遠，所以研究結論也有差異。

4．2 政策含義

(1)保證經濟增長所必需的能源需求。鑒于我國必將在很長時間內處于工業化中期階段的實情，保持經濟持續增長，有利于解決發展過程中存在的經濟增長、就業、經濟結構、能源供需結構單一等問題。要使經濟不斷增長，就必須有充足的能源供給。我國能源資源儲量有限，煤炭和石油開采難度大，利用效率低，能源消費存在一定的路徑依賴，且受到眾多經濟之外因素的沖擊。一要防止能源消費僅限于常規能源消費的惡性循環，從而造成鎖定的局面，要增加新能源在消費中的比重，尤其是要提高可再生能源消費;二要加快技術創新，積極開發新能源，彌補常規能源的不足，解決因能源短缺對經濟增長產生的負面影響。三要從根本上轉變經濟增長方式，調整產業結構，提高高新技術產業和第三產業所占比重;加快能源價格體制改革，調整能源戰略和能源政策，加快發展循環經濟，落實好節能減排的各項措施。

(2)加快發展知識密集型和技術密集型產業，使經濟增長和能源消費脫鉤。我們認為，能源消費的增加或者減少，不會對產出和就業造成影響。能源作為一種生產要素對GDP的貢獻逐漸在下降，高耗能行業不再是工業的主導部門，取而代之的是知識密集型低耗能的產業成為經濟的主導部門。由于我國能源資源匱乏、區域分布不均衡，一要加快產業結構調整，大力發展高新技術產業并使之成為國民經濟的主導部門，減少能源消費，使經濟增長和能源消費脫鉤;二要重視能源消費產生的環境問題，使得經濟發展和人類環境相協調。

要全面科學地認識GDP和能源消費的關系，還應該從產業結構、技術創新的角度去考察。經濟增長、技術創新和產業結構調整是經濟系統運行的不同側面，三者存在一定程度的互動關系，其協同機理相對比較復雜，難以簡單判斷影響結果。從運行機理上看，經濟增長從需求總量上對能源消費的影響比較模糊，技術創新從技術上節約能源消費，產業結構升級和優化則從需求結構上減少能源消費。

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Reresearch on the Relationship Between GDP and Energy Consum ption

YAN Qiong-wei1，2CHEN Hao1
(1．School of Economics，Zhongnan University of Economics and Law，Wuhan Hubei430073，China;2．Finance Department，China University of Geosciences，Wuhan Hubei430074，China)

Choosing the annual data of total energy consumption and GDP in China from 1985 to 2009 as the research sample，this paper tests the roots of unity，the cointegration and the Engle-Grange causality for the data of total GDP of time series and the energy consumption by using Eviews software．The result shows that the second order difference of GDP and the energy consumption remains steady when it is at5%significance level．And there is a cointegration relationship for energy consumption and GDPwhen it is at5%significance level．Moreover，the Engle-Grange causality testshows that the causality relationship from GDP to energy consumption isn't clear at5%significance level，but there exists one-way causality relationship from the long-term energy consumption to the GDP．As to the research conclusion，the GDPgrowth causes energy needs and consumption endogenetic growth;energy consumption reduction does not affect the growth of output，employment and income．In order to solvemany conflicts to keep a sustained economic growth in our country presently，first of all，we should solve the energy shortage problem by developing new energies，raising energy efficiency，adjusting energy strategy，implementing energy conservation and the energy saving policy in our country so as to provide a sufficient energy supply as a guarantee．Second，wemust transform the way of economic growth，adjust the industrial structure，particularly the industry structure，speed up technological innovation，and develop high and new technology industry and the knowledge-intensive industry in order to get rid of the dependence on energy in our country in its economic development．

GDP;energy consumption;reresearch

F062．2

A

1002－2104(2011)07－0013－07

10.3969/j.issn.1002－2104.2011.07．003

2011－03－28

鄢瓊偉，博士生，經濟師，主要研究方向為能源經濟與管理。

(編輯:劉呈慶)