能源消費、經濟增長與產業發展的實證研究

金殿臣+李媛

摘要：文章采用E-G兩步法，通過建立誤差修正模型與格蘭杰因果關系檢驗等方法實證檢驗了中國1953年-2014年間能源消費與國內生產總值、第二產業、第三產業之間的關系。實證結果表明：中國能源消費與GDP、第二產業、第三產業之間存在長期穩定的均衡關系，GDP 每增長1%，會帶動能源消費增長0.77%;第二產業增加值每增長1%，會帶動能源消費增長0.72%;第三產業增加值每增長1%，會帶動能源消費增長0.67%;能源消費與GDP、第二產業存在雙向格蘭杰因果關系，能源消費與第三產業則僅存在第三產業到能源消費的單向因果關系。

關鍵詞：能源消費;經濟增長;產業發展;E-G兩步法;格蘭杰因果檢驗

能源是人類社會進步與發展的重要物質基礎，為經濟增長與產業發展提供必要的要素支撐。中國的能源產量自1992年起卻開始跟不上能源消費量的“步伐”，能源供需缺口持續擴大，能源對外依存度不斷上升，石油消費對外依存度甚至突破了60%。在此背景下，研究中國能源消費、經濟增長與產業發展間的關系與規律具有重要的現實意義。

一、 文獻綜述

國外學者早在20世紀70年代就已經開始對能源消費與經濟增長間的關系進行研究。Kraft（1978）在收集美國1947年～1974年的相關數據的基礎上，通過定量研究方法分析了美國經濟增長與能源消費間的關系，他們的研究結果表明，在這時期內，美國存在由國民生產總值到能源消費的單向因果關系。Glasure和Lee（1997）的研究結果則顯示，1961年～1990年間，新加坡和韓國兩國的能源消耗與經濟增長存在雙向因果關系。不過，同樣是利用美國的數據，Akarca和Long（1980）、Yu和Hwang（1984）等研究結果表明，美國的能源消費與經濟增長間不存在因果關系。Yu和Jin（1992）收集了美國1974年～1990年間的季度數據，在此基礎上他們對美國的能源消耗與經濟增長進行了季度分析，得出的研究結論則為，該時期內，美國的能源消耗與經濟增長間不存在長期均衡關系。

國內學者中林伯強（2001）較早地探討了中國能源需求與經濟增長間的關系，其在建立能源需求模型的基礎上，對中國的能源需求與GDP數據進行了協整分析，并建立了誤差修正模型，最終得出中國的能源需求與GDP存在長期均衡關系。韓智勇等（2004）對中國1978年～2000年間的經濟增長與能源消耗間的關系進行了協整和格蘭杰因果關系檢驗，研究表明，該時期內，中國的能耗與GDP存在雙向因果關系。在對中國各個時期能源消費與經濟增長間的關系進行研究的同時，部分國內學者逐漸開始對產業發展與能源消費間的關系進行了有益探索。為了研究中國三次產業增長與能源消耗之間的關系，張麗峰（2005）收集了中國1980年～2002年的歷史數據，通過定量分析發現，在這一時期內的，中國三次產業增長與能源消耗存在長期關系。采用中國1952年～2012年的相關數據進行實證研究后，尹碩等（2014）也發現，中國第二產業與第三產業的發展將引起能源消費量的增加。

通過文獻梳理可以發現，目前，能源消費與經濟增長間的關系是國內外學者們的研究重點，有關能源消費與產業發展間的研究成果相對較少，特別是對新中國成立以來的能源消費、經濟增長與產業發展的關鍵進行研究的文章還很少見。在此背景下，本文采用E-G兩步法，利用誤差修正模型與Granger因果關系檢驗等方法實證檢驗了中國1953年～2014年間能源消費與國內生產總值、第二產業、第三產業之間的關系，深入剖析中國能源消費、經濟增長與產業發展的關系。

二、 數據來源與實證結果分析

1. 數據的選取與處理。

（1）數據的選取。本文選取的樣本區間是1953年～2014年，所有原始數據取自《新中國六十年統計資料匯編》和歷年《中國統計年鑒》。其中，選取中國能源消費總量（EC）數據作為中國能源消費指標，單位是萬噸標準煤，選取中國歷年國內生產總值（GDP）數據為經濟增長指標，產業發展數據為第二產業增加值（GDP2）、第三產業增加值（GDP3），單位為億元人民幣。之所以選擇第二產業、第三產業作為衡量產業發展的指標，一方面是因為中國的二、三產業是能源消耗的產業主體，另一方面是因為一般的工業化理論往往將二、三產業的發展水平作為產業發展的標志。

（2）數據處理。為了保證數據的可比性，利用GDP平減指數將按照當年價格計算的國內生產總值與二、三產業增加值調整為1952年不變價。另外，由于對變量取自然對數變換有利于消除時間序列中存在的異方差，且不改變原變量之間的關系。因此，在運用計量軟件stata14.0進行檢驗與分析之前，首先對國內生產總值、第二產業產業增加值、第三產業增加值與能源消費變量取自然對數生成對數時間序列，分別記為LGDP、LGDP2、LGDP3與LEC。

2. 實證結果分析。

（1）變量的平穩性檢驗。本文在應用協整理論對中國1953年～2014年間的能源消費與國內生產總值、第二產業、第三產業之間的關系在進行實證分析前，首先運用對ADF檢驗法對各變量進行平穩定性檢驗，以避免出現“偽回歸”現象。檢驗結果顯示，LEC、LGDP、LGDP2與LGDP3的ADF檢驗值分別為-1.196、2.329、0.573與1.715，即使是在10%的顯著性水平上，都顯著地大于相應的臨界值，無法拒絕存在單位根的原假設，這表明序列LEC、LGDP、LGDP2與LGDP3都是非平穩的時間序列。各變量的一階差分DLEC、DLGDP、DLGDP2與DLGDP3的ADF檢驗值則分別為-5.717、-6.02、-3.943與-5.16，均明顯小于1%的顯著性水平上的臨界值，這說明經過一階差分后，所有變量在1%的顯著性水平上都是平穩的。因此，可以判定LEC、LGDP、LGDP2與LGDP3等序列都是一階單整序列。

（2）協整檢驗。由協整理論可知，對于具有相同單整階數的非平穩變量，如果它們的某種線性組合是平穩的，那么變量間存在協整關系。通過變量的平穩性檢驗可知，本文中各變量都是一階單整序列，因此，LEC與LGDP、LGDP2、LGDP3之間可能存在協整關系。鑒于本文中的協整分析僅涉及兩個變量，所以，本文采用E-G兩步法對LEC與LGDP、LGDP2、LGDP3間可能存在協整關系進行檢驗。首先，利用普通最小二乘法分別建立LEC與LGDP、LGDP2、LGDP3之間的協整回歸方程，結果如下：

LEC=4.328 527+0.770 449 2LGDP（1）

（20.24） （32.01）

R2=0.943 8 DW=0.113 431

LEC=5.420 122+0.719 118LGDP2（2）

（43.00） （45.80）

R2=0.971 7 DW=0.132 300 2

LEC=5.971 379+0.671 781 5LGDP3（3）

（28.74） （25.15）

R2=0.911 9 DW=0.084 656 6

其次，將方程（1）、（2）、（3）的殘差分別提取出來，分別命名為e、e2、e3，通過檢驗三組方程的殘差是否為平穩序列，以進一步確定協整關系。總體上看，殘差e、e2、e3都沒有表現出明顯的時間趨勢，且都圍繞零值上下波動，所以在對殘差e、e2、e3進行單位根檢驗時，選擇沒有常數項和漂移項的ADF檢驗。三組方程殘差的單位根檢驗結果顯示e、e2、e3的ADF檢驗值分別為-3.468、-3.129、-3.531，均小于5%的顯著性水平上的臨界值-2.921。因此，可以判定三組方程的殘差都是平穩序列，這表明LEC與LGDP、LGDP1、LGDP2、LGDP3之間存在協整關系。

最后，協整分析表明，1953年～2014年期間，中國的能源消費與GDP、第二產業、第三產業之間均存在長期穩定的均衡關系。從宏觀經濟總量上看，GDP對能源消費的彈性約為0.770 449 2，即GDP 每增長1%，會帶動能源消費增長0.770 449 2%。從中觀產業層面看，第二產業對能源消費的彈性約為0.719 118，這表明第二產業增加值每增長1%，會帶動能源消費增長0.719 118%;第三產業對能源消費的彈性最小，僅為0.671 781 5，這表明第三產業增加值每增長1%，會帶動能源消費增長0.671 781 5%。這也從側面印證了，1953年～2014年間，中國第三產業的能源利用效高于第二產業。對于GDP對能源消費的彈性大于第二產業與第三產業的合理解釋，可能是由于第二產業與第三產業的技術水平高于第一產業，使得這兩個產業的能源利用效率高于第一產業，最終導致GDP對能源消費的彈性大于第二產業與第三產業的結果。

3. 誤差修正模型。由Granger定理可知，對于存在協整關系的變量，如果想進一步分析它們間存在的短期動態和長期調整特征，我們需要建立誤差修正模型。由上述協整檢驗可以斷定，中國能源消費與國內生產總值、第二產業增加值、第三產業增加值間均存在協整關系。雖然三組協整回歸方程得到的調整后 較高，各自的回歸系數也均通過了顯著性檢驗，不過明顯偏小的DW值表明三組協整回歸方程的殘差存在自相關。因此，有必要通過加入變量的滯后值重新回歸三組方程，以建立單方程誤差修正模型。

首先，我們重新對LEC、LGDP進行回歸，并加入一階滯后變量，估計誤差修正模型。雖然該模型得到的回歸系數均較為顯著，調整的R2也很高，但得到的DW離2較遠，可以判定殘差仍存在一定程度的自相關，所以，我們繼續加入二階滯后變量，并適當變換方程形式后，估計出的二階誤差修正模型為：

DLECt=0.684 3DLECt-1+1.399 5DLGDPt-0.696 2DLGDPt-1-0.081 3（LECt-1-0.647LGDPt-1-4.991 4）+？著t（4）

方程（5）的R2（0.997 3）接近1;各個系數都通過了顯著性檢驗，DW值（2.3）在2附近，這些均表明模型擬合效果較好。接著，我們重復上述過程，分別估計出能源消費量與二、三產業增加值間的誤差修正模型，結果如下：

DLECt=0.479DLECt-1+0.705 6DLGDP2，t-0.186 8DLGDP2，t-1-0.111（LECt-1-0.666 7LGDP2，t-1-5.760 4）+？著t（5）

DLECt=0.398 1DLECt-1+0.943 6DLGDP3，t-0.222 2DLGDP3，t-1-0.099 9（LECt-1-0.511 5LGDP3，t-1-6.996）+？著t（6）

最后，從誤差修正模型（4）、（5）和（6）可以看出，國內生產總值、第二產業與第三產業本期的變化會對當期能源消費變化產生正向促進作用，但它們的前一期變化則對本期能源消費變化產生反向作用。三個誤差修正模型中括號部分即誤差修正項，其前面的負號意味著能源消費與國內生產總值、第二產業、第三產業的長期均衡關系能夠使短期內能源消費的非均衡狀態逐漸向長期均衡狀態趨近。另外，對長期均衡狀態偏離的調整力度可以通過誤差修正項系數的大小來反映。從方程（4）、（5）和（6）中可知，三個誤差項的系數分別為-0.081 3、-0.111和-0.099 9，這表明國內生產總值、第二產業與第三產業分別以-0.081 3、-0.111和-0.099 9的速度對短期內能源消費的非均衡狀態進行修正。

三、 格蘭杰因果關系檢驗

為了明確究竟是國內生產總值、第二產業增加值、第三產業增加值變動引起能源消耗的提高，還是能源消費的增加引起國內生產總值、第二產業增加值與第三產業增加值的變動，我們需要進一步對LEC與LGDP、LGDP2、LGDP3進行格蘭杰（Granger）因果關系檢驗，各變量格蘭杰因果關系檢驗的具體結果見表1。

由表3可知，95%的置信水平下，1953年～2014年間，中國能源消費與國內生產總值、第二產業增加值間存在雙向格蘭杰因果關系，即能源消費的增加會導致國內生產總值、第二產業增加值的增加，國內生產總值、第二產業增加值的增長也會引發能源消費的增加;不過這一時期，中國能源消費與第三產業間僅存在第三產業到能源消費的單向因果關系，即中國第三產業的增長會提升中國的能源消費水平，但第三產業的增長并不是由能源消費增加所引起的。

四、 結論與建議

1. 結論。本文采用E-G兩步法，通過建立誤差修正模型與Granger因果關系檢驗等方法實證檢驗了中國1953年～2014年間能源消費與國內生產總值、第二產業、第三產業之間的關系。得出的研究主要有：

（1）協整分析表明，1953年～2014年間，中國能源消費與GDP、第二產業、第三產業間存在長期的均衡關系：GDP每增長1%，會帶動能源消費增長0.770 449 2%;第二產業增加值每增長1%，會帶動能源消費增長0.719 118%;第三產業增加值每增長1%，會帶動能源消費增長0.671 781 5%。建立的誤差修正模型表明，中國能源消費與國內生產總值、第二產業、第三產業間存在短期波動關系。具體來看，國內生產總值、第二產業與第三產業本期的變化會對當期能源消費變化產生正向促進作用，但它們的前一期變化則對本期能源消費變化產生反向作用，且國內生產總值、第二產業與第三產業分別以-0.081 3、-0.111和-0.099 9的速度對短期內能源消費的非均衡狀態進行修正。

（2）格蘭杰因果關系檢驗結果顯示，1953年～2014年間，中國能源消費與國內生產總值、第二產業增加值間存在雙向格蘭杰因果關系，即能源消費的增加會導致國內生產總值、第二產業增加值的增加，國內生產總值、第二產業增加值的增長也會引發能源消費的增加;不過這一時期，中國能源消費與第三產業間僅存在第三產業到能源消費的單向因果關系，即中國第三產業的增長會提升中國的能源消費水平，但第三產業的增長并不是由能源消費增加所引起的。

2. 相關建議。

（1）優化能源消費結構，夯實能源保障基礎。以供給側結構性改革為主線，推動以水電、核電、風能、太陽能等為代表的清潔能源、新能源的發展，尤其是中國在核電領域尚有巨大發展空間與潛力，在未來能源結構的優化方向上，核電勢必將扮演更為重要的角色。通過積極拓寬能源供給增量、提升可再生能源消費比重、逐步降低傳統能源的消費比重等方式優化能源消費結構，夯實能源保障基礎，以更好支撐經濟社會持續穩定發展。

（2）轉變經濟發展方式，實現綠色發展。綠色發展是實現經濟新常態的根本出路。中國應以循環經濟、低碳經濟、生態經濟、與綠色經濟為著力點，加快轉變高耗能的傳統經濟發展方式，促進經濟增長方式由粗放型向集約型轉變，加快推動形成綠色低碳循環發展新方式，用綠色發展確保經濟與能源需求的協調增長的同時，提高國民經濟發展的質量。

（3）調整產業結構，降低產品能耗。加大產業結構調整力度，減少產業發展對能源的依賴。一方面，既要適當加快第三產業發展等低耗能產業的發展，也要抑制高耗能產業的不合理發展，以優化產業結構，實現產業發展節能降耗的目標。另一方面，應重點鼓勵與支持有利于提高能源利用效率的更新改造投資和技術創新，特別是在“富煤、缺油、少氣”的能源資源稟賦情況下，中國未來的能源消費仍將以煤炭為主。因此，可以提高煤炭清潔高效開發利用為切入點和立足點，提高中國能源利用效率，降低單位產業增加值的能耗水平。

參考文獻：

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[3] 尹建華，王兆華.中國能源消費與經濟增長間關系的實證研究——基于1953-2008年數據的分析[J].科研管理，2011，32（7）：122-129.

[4] 張麗峰.產業能源消費與產業發展的協整與誤差修正模型分析[J].經濟經緯，2005，（6）：34-36.

作者簡介：金殿臣（1989-），男，漢族，浙江省溫州市人，中國社會科學院研究生院博士生，研究方向為產業組織;李媛（1989-），女，漢族，安徽省廬江縣人，中國社會科學院研究生院博士生，研究方向為國際貿易。

收稿日期：2017-03-18。