山西省能源消費和經(jīng)濟增長關(guān)系研究：基于Johansen協(xié)整檢驗和Granger因果關(guān)系檢驗

李 瑋，張艷青，張榮霞

(1.太原理工大學現(xiàn)代科技學院，山西 太原 030021；2. 北京京園誠得信工程管理有限公司第一分公司，北京 100029；3. 中國社會科學院研究生院，北京 102488)

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

能源消費與經(jīng)濟增長關(guān)系密切。一方面能源消費的增長能夠促進經(jīng)濟的增長，另一方面經(jīng)濟的增長又拉動了能源消費的增長。近幾年來國內(nèi)也有不少學者對能源消費和經(jīng)濟增長之間的關(guān)系進行了研究。韓智勇等[1](2004)采用了E-G兩步法和未考慮平穩(wěn)性的標準Granger因果檢驗，對1978～2000年的國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)和能源消費總量數(shù)據(jù)進行了研究，得出的結(jié)論是兩者之間存在雙向因果關(guān)系，但兩者之間并不存在長期的協(xié)整關(guān)系。但是韓智勇在檢驗過程中并沒有對兩個原始時間序列進行處理，比如取對數(shù)從而減少或消除異方差，或者進行差分處理從而消除數(shù)據(jù)的非平穩(wěn)性，所以這個檢驗結(jié)果并不是很有說服力。吳巧生[2](2008)選取中國各省1986～2005年的數(shù)據(jù)，運用面板單位根、異質(zhì)面板協(xié)整和基于面板的誤差修正模型重新檢驗中國能源消費和GDP的關(guān)系，實證結(jié)果表明：從長期來看，中西部地區(qū)存在從GDP到能源消費的單向因果關(guān)系。就短期而言，中部地區(qū)存在能源消費和GDP之間的雙向因果關(guān)系。李江河[3](2011)研究了1985～2009年陜西經(jīng)濟增長與能源消費之間的關(guān)系。通過研究發(fā)現(xiàn),陜西經(jīng)濟增長與能源消費之間存在協(xié)整關(guān)系且兩者的因果關(guān)系是經(jīng)濟增長是引起能源消費的顯著的Granger原因，能源消費不是引起經(jīng)濟增長的Granger原因。另外，王建林等[4](2008)使用ARDL等方法研究了中國能源消費和經(jīng)濟增長之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者之間存在協(xié)整關(guān)系，能源消費會隨著GDP的增長而增長，但是能源消費的增長不能引起GDP的增長，因此，筆者認為適當?shù)哪茉垂?jié)約并不一定會制約中國經(jīng)濟的發(fā)展。本文在以上研究的基礎(chǔ)上，選取山西省1980～2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)，基于Johansen協(xié)整檢驗和Granger因果檢驗，研究山西省能源消費和經(jīng)濟增長之間的關(guān)系，從而為山西省制定經(jīng)濟與能源政策提供決策支持。

2 山西省能源消費與經(jīng)濟增長的協(xié)整分析

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文用于分析的樣本數(shù)據(jù)為1980～2010年年度數(shù)據(jù)，來源于歷年《山西統(tǒng)計年鑒》。能源消費表征指標為山西省能源消費總量(EC)，單位為萬t標準煤；經(jīng)濟增長表征指標為以1952年不變價計算的山西省地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)，單位為億元(人民幣)。為了消除計算過程中的異方差問題，本文的數(shù)據(jù)都進行了對數(shù)化處理，分別表示為LnEC和LnGDP，檢驗和回歸過程借助計量經(jīng)濟學軟件 Eviews 6.0完成。

2.2 各時間序列的ADF檢驗

首先應(yīng)該進行單位根檢驗，確定時間序列LnEC和LnGDP是否平穩(wěn)。若時間序列為非平穩(wěn)序列，那么在進行協(xié)整檢驗時就會出現(xiàn)虛假回歸問題，從而導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。本文采用ADF檢驗法來檢驗LnEC和LnGDP序列的平穩(wěn)性。模型[5]如下：

式中：αi(i=1,2)表示截距項；βit表示時間趨勢；εit表示白噪聲；△LnEC，△LnGDP是變量LnEC和LnGDP的一階差分。

表1 LnEC和LnGDP單位根檢驗結(jié)果

注：檢驗類型(C，T，K)中的C、T、K分別表示單位根檢驗方程中的常數(shù)項、時間趨勢項和滯后階數(shù)；0 表示檢驗方程中不包含常數(shù)項或時間趨勢項。

如表1所示，在1%和5%的顯著水平下，時間序列變量LnEC和LnGDP均接受存在單位根的原假設(shè)(原假設(shè)：LnEC和LnGDP序列分別存在單位根)，所以時間序列是不平穩(wěn)的。因此，取LnEC和LnGDP兩時間序列的一階差分，表示為△LnEC和△LnGDP，并對這兩個差分序列繼續(xù)進行ADF檢驗，可以發(fā)現(xiàn)在1%的顯著水平下，時間序列變量△LnEC和△LnGDP均拒絕原假設(shè)，因此△LnEC和△LnGDP都是平穩(wěn)序列。

2.3 Johansen協(xié)整檢驗

協(xié)整是指某些變量之間存在著長期均衡關(guān)系。如果兩個變量都是單整變量，只有當它們的單整階數(shù)相同時，才可能協(xié)整；否則就不可能協(xié)整。前面已判斷LnEC和LnGDP均一階單整，因此本文利用Johansen方法來判斷LnEC和LnGDP是否協(xié)整。Johansen協(xié)整檢驗表如表2所示。

表2 Johansen協(xié)整檢驗結(jié)果

因為18.99807>12.32090(5%顯著水平)，所以拒絕原假設(shè)。3.410298<4.129906(5%顯著水平)，接受原假設(shè)，所以變量LnEC和LnGDP存在協(xié)整關(guān)系。

2.4 LnEC和LnGDP的長期均衡關(guān)系

由于LnEC和LnGDP為協(xié)整關(guān)系，所以可以使用經(jīng)典回歸模型，回歸結(jié)果如下：

(15.64)(23.99)

R2=0.95DW=0.59

從回歸結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，雖然擬合優(yōu)度R2很高，回歸系數(shù)也顯著(t值分別為15.64和23.99)，但是DW值卻明顯偏小，說明該方程的殘差序列還存在著較強的一階自相關(guān)。因此考慮適當加入滯后項，得到LnEC和LnGDP的分布滯后模型，但該模型中LnGDPt-1系數(shù)不顯著，故去掉LnGDPt-1重新回歸，得如下模型：

(2.08) (20.15)

R2=0.97AIC=-2.24

通過LM檢驗和White檢驗發(fā)現(xiàn)該方程不存在自相關(guān)和異方差，因此可以初步認為該方程是LnEC和LnGDP的長期均衡關(guān)系，然后對其殘差項進行穩(wěn)定性檢驗，發(fā)現(xiàn)其殘差項在1%的顯著水平下為平穩(wěn)序列，故可以確定上式為LnEC和LnGDP的長期均衡關(guān)系。該長期均衡關(guān)系說明了第t年的能源消費會受到第t年的GDP和第t-1年的能源消費的顯著影響。

3 山西省能源消費與經(jīng)濟增長的Granger因果關(guān)系檢驗

前面的協(xié)整檢驗說明了LnEC和LnGDP存在協(xié)整關(guān)系，但是并沒有說明二者之間是否存在因果關(guān)系以及因果關(guān)系的方向。本文利用Granger因果關(guān)系檢驗?zāi)Ｐ蛠矸治鰞蓚€變量之間因果關(guān)系及其相互影響的方向。模型[5]設(shè)定為：

表3為運用Eviews 6.0得出LnEC和LnGDP之間的Granger因果關(guān)系檢驗結(jié)果。

表3 LnEC和LnGDP之間的Granger因果關(guān)系檢驗

由表3可以得出，在5%(滯后階數(shù)為1)和10%(滯后階數(shù)為2)的顯著水平下，都可以得出相同的結(jié)論：山西省GDP是其能源消費總量的Granger原因，但是能源消費總量并不是GDP的Granger原因，即兩者之間是單向的因果關(guān)系。所以基于1980～2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)的Granger因果關(guān)系檢驗表明山西省經(jīng)濟增長必然會拉動其能源消費總量的同方向增長，但是能源消費增長并不一定會對山西省經(jīng)濟增長造成顯著影響。

4 結(jié)論及建議

通過以上協(xié)整檢驗可知，山西省經(jīng)濟增長和能源消費總量之間存在著長期的均衡關(guān)系，長期均衡關(guān)系表明第t年的GDP和第t-1年的能源消費總量對第t年的能源消費有明顯的影響。通過Granger因果關(guān)系檢驗表明經(jīng)濟增長是其能源消費的Granger原因，反之則不成立，這說明山西省能源消費總量必然會隨其GDP的增長而不斷增長，但山西省能源消費總量的增長不一定能顯著帶動GDP的增長。

長期以來，高耗能的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、初級能源為主的品種構(gòu)成，導(dǎo)致山西的經(jīng)濟發(fā)展是以消耗大量的能源為代價的，單位GDP能耗遠遠高于全國平均水平[6]。山西省要實現(xiàn)經(jīng)濟社會的轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，實施節(jié)能戰(zhàn)略。一是改變現(xiàn)有的工業(yè)結(jié)構(gòu)尤其是高耗能行業(yè)比重偏高的現(xiàn)狀，提高高耗能行業(yè)的進入門檻，將能耗多、污染大、效益低的企業(yè)“拒之門外”，切實轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式。二是進一步提高用能設(shè)備的能源效率，積極實施技術(shù)改造，使現(xiàn)有生產(chǎn)裝置規(guī)模大型化、節(jié)約化，大幅度降低終端能源的消耗水平。三是完善激勵與約束并舉的能源法律與政策，培育全社會節(jié)能文化氛圍。

[1] 韓智勇,魏一鳴,焦建玲，等.中國能源消費與經(jīng)濟增長的協(xié)整性與因果關(guān)系分析[J].系統(tǒng)工程,2004,22(12):17-21.

[2] 吳巧生,陳亮,張炎濤，等.中國能源消費與GDP關(guān)系的再檢驗[J].數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究,2008(6):27-40.

[3] 李江河.山西能源消費和經(jīng)濟增長關(guān)系研究[J].學理論,2011,(24):87-88.

[4] 王建林,趙佳佳.能源消費與經(jīng)濟增長的因果關(guān)系測度與分析——基于中國樣本[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟,2008,29(5):86-91.

[5] 張欣欣,劉廣斌,蔡璐.基于Granger檢驗的中國能源消費和經(jīng)濟增長關(guān)系研究[J].山西財經(jīng)大學學報,2011,33(1):26-27.

[6] 李瑋，楊剛.基于系統(tǒng)動力學的山西省能源消費可持續(xù)發(fā)展研究[J].資源科學,2010,32(10):1871-1877.