中國能源消費收斂性特征分析

常春華

（長江大學經濟學院，湖北荊州434023）

0　引言

改革開放以來，經濟的持續增長增加了對能源的依賴程度，而能源消費也產生了較強的極化效應，在支撐經濟快速增長的同時也產生了大量污染物，破壞了生態環境。由于我國能源消費以煤炭為主，在現有的能源消費結構不發生改變的條件下，經濟增長對能源消費的巨大依賴也為實現我國經濟持續增長蒙上了陰影。在全球氣候變暖和碳排放量硬約束目標逐漸增強的背景下，如何實現經濟發展、能源消費與環境的協調，通過提高能源利用效率來降低碳排放增長率是我國政府面臨的全新的課題。經濟理論最早將能源看作是一種生產要素納入生產函數模型可以上溯至20世紀70年代的“石油危機”。此后，眾多研究開始集中從能源產量、能源強度角度來分析能源與經濟的關系，而從能源彈性系數角度分析能源和經濟之間關系的文獻相對較少。由于能源消費彈性系數主要反映了人均GDP與人均能源消費之間的比例關系，對于正確把握我國能源消費的趨勢，評價能源利用效率、提高能源總量需求的預測具有重要意義。因此，本文從能源消費彈性的變化規律來分析我國能源消費的一般規律。

1　理論模型

本文參考曹翠珍等（2015）的研究，基于世代交疊模型，從微觀視角來分析能源消費與經濟增長的理論模型。假定消費者生命有限，不同代際的消費者生死交替。每個消費者生存兩期：年輕和年老兩期。年輕人必須依靠勞動來獲取收入并進行消費和儲蓄，老年人依靠資本獲取收入并假定消費者的效用全部來自于能源消費量。假定時間t為離散的時間變量，EC1t和EC2t分別表示年輕人和老年人在t期由于能源消費而獲得的期望效用。t期能源消費效用依賴于EC1t和EC2t+1，假定風險厭惡消費者不變效用函數可以表示為：

假定典型消費者初始收入為0，終生收入t期現值為yt，消費者預算約束可以表示為：

這樣，消費者能源消費問題就轉化為在預算約束一定條件下的效用最大化問題，即：

為求解消費者最大化效用函數，構造拉格朗日函數：

對函數分別求EC1t和EC2t+1的一階導數，得到：

結合式（3）、式（5）和式（6），得到：

從式（9）可以發現，在ρ、rt+1、θ一定時，t期能源消費與t期收入正相關，為本文實證分析提供了理論支撐。

2　數據來源與預處理

本文采用1978—2015年按照發電煤耗計算法得到的能源消費總量以及同時期的GDP數據，采用GDP平減指數將GDP調整為以1978年為基期的定基比數據。同時，以每年年末人口為除數分別對能源消費總量和價格調整后的GDP數據進行調整，得到人均GDP和人均能源消耗。為了盡可能降低數據波動和異方差對分析結果可能產生的影響，對人均GDP和人均能源消耗分別進行對數處理。所有數據均來自于中經網。t期人均能源消費以及人均GDP的對數形式分別表示為ct、gdpt。圖1描述了人均能源消費ct和人均gdpt的走勢圖。

圖1 人均能源消費和人均GDP走勢圖：（1979—2015年）

從圖1可以發現，人均GDP和人均能源消費呈現不斷上升的趨勢，并且兩者基本呈現同方向變動。由于使用狀態空間模型的前提是要求變量具備同階單整的特征，因此需要對人均GDP和人均能源消費是否具有同階單整特點進行檢驗。檢驗結果如表1所示。

表1　變量的平穩性檢驗

從表1的檢驗結果可以看出，變量ct、gdpt均為2階單整，即ct～I(2),yt～I(2)，使用它們進行回歸可以避免盡可能“偽回歸”現象的發生。

采用狀態空間模型進行分析的前提是要求變量之間存在穩定的協整關系。Johansen協整檢驗的結果如表2所示。

表2　Johansen協整檢驗

表2的檢驗結果表明，人均能源消費與人均GDP之間存在穩定的協整關系。由于我國采取的漸進式經濟改革，我國的產業結構和消費結構一直處于變動之中。采用常彈性方程來描述兩者之間的關系并沒有太大意義。同時，這種常彈性方程只是從靜態角度反映了變量之間的統計關系，并不能反映人均能源消耗與人均GDP之間的動態關系。為了得到這種動態影響的結果，將應用時變參數模型來計算人均能源消費的收入彈性，以此來判斷我國能源消耗是否存在確定的收斂性。

3　基于狀態空間模型的實證

首先根據上文分析選取人均能源消費和人均GDP來構造時變參數狀態空間模型。狀態空間模型由于將不可觀測變量引入回歸模型來進行觀測，同時利用卡爾曼濾波對每個樣本點的sv1和sv2值進行參數估計，可以得到不同狀態空間向量時間序列估計值。為了最大可能避免模型估計得到的殘差存在序列相關性，需要確定模型中自回歸AR和MA的階數，通過選取不同的滯后值并進行比較，最終確定AR階數為1，MA的階數也為1。采用卡爾曼濾波對狀態空間模型進行估計結果如表3所示，且所有變量均顯著。

測量方程：ci=c(1)+sv1*yi+sv2+sv2+c(2)*sv3

狀態方程：sv1=sv1(-1)sv2=c(4)*sv2(-1)+[var=exp(c(3))]sv3=sv2(-1)

估計結果表明所有狀態變量都是顯著的（見表3）。

表3　可變參數運算結果

根據上述結果生產狀態序列，得到時變參數軌跡，如圖2所示。

圖2 時變參數sv1的變動軌跡

由于時變參數sv1為人均收入的消費彈性。從圖2可以發現，人均收入的消費彈性隨著經濟發展程度的提高呈現先下降、后上升的趨勢。人均能源消費彈性從1982年的峰值（0.753）降至1988年的最小值（0.688）。此后，隨著我國市場經濟體制的正式確立，人均收入消費彈性上升至2002年的峰值（0.723），隨后開始進入下降通道。產生這一現象的原因可能與以下幾種因素有關：首先，從各國經濟發展的歷史經驗來看，經濟的發展進程必然伴隨著產業結構的調整，而不同產業對于能源消費的依賴性并不完全一樣。一般來說，以輕工業為主的產業結構向以重化工業為主的發展階段，能源消費彈性系數必然會增加。同時，隨著工業化和城市化推進，產業結構在從第二產業為主逐漸向以第三產業為主的方向轉變時，能源需求彈性也會隨著產業結構的轉變逐步放緩，相應的能源需求彈性也會呈現下降的趨勢。圖3反映了1995年以來我國三次產業結構的變遷。從圖3中可以發現，總體來看，我國第一產業結構比重呈現不斷下降的趨勢。其中，1990年以前我國二次產業比重呈現下降的趨勢，相應的人均能源消費彈性系數也在不斷降低。1990—2002年我國第二產業比重又有所上升，相應的人均能源消費彈性比重也有所上升，并于2002年達到峰值。2002年后，隨著我國第三產業比重上升和第二產業比重下降，我國人均能源消費需求彈性也呈現逐漸下降趨勢。

圖3 我國三次產業結構變遷

4　結論與建議

本文基于世代交疊模型，從微觀視角來研究能源消費與經濟增長的理論模型。在此基礎上采用時變參數狀態空間模型對人均能源消費量與人均GDP的關系進行了分析。結果表明，人均能源消費量與人均GDP存在穩定、均衡的關系。從長期來看，人均能源消費的彈性系數并沒有表現出單向收斂的趨勢。由于影響我國能源消費量的因素較多，產業結構、能源結構、能源價格波動、技術進步以及城鎮化水平等都會對人均能源消費量產生沖擊，因此人均能源消費彈性在時空上具有不穩定和不可預測性。

基于上述分析，提出如下建議：（1）在相當長時期內要保證我國經濟增長所必須的能源需求。本文研究表明人均能源消費與人均GDP之間存在穩定協整關系，要保持經濟適度增長，就必須保證充足的能源供給。因此，要堅決改變我國能源消費局限于常規能源這一現實，不斷增加新能源在能源消費中的比重，積極開發新能源，優化能源消費結構，從根本上解決能源短缺對我國經濟適度增長的制約。（2）要積極轉變經濟增長方式，優化產業結構，提高高新技術產業與第三產業在產業結構中的比重，同時做好能源價格體系改革，調整能源開發儲備戰略和能源政策，將節能減排各項政策措施落到實處。（3）加快知識密集型與技術密集型產業的發展，促進經濟適度增長與能源消費總量之間的依賴關系。由于我國能源不僅總體匱乏，能源分布也存在區域不均衡的狀況，因此要降低能源作為生產要素在經濟增長中的貢獻度，需要大力發展高新技術產業和知識密集型產業來降低對能源消費的依賴。（4）政府要增加對節能和健康消費方式的宣傳，鼓勵居民改變消費觀念，養成健康的生活方式。而且政府在制定與生活相關的能源產品價格時，要重視價格在調節居民消費需求的杠桿作用，穩步提高能源市場化水平。

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