能源消费、结构突变与中国经济增长:1952

发布时间：2016-11-16 05:01

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能源消费、结构突变与中国经济增长:1952-2005

发布日期： 2012-03-05 发布：  

  2007年第5期目录       本期共收录文章17篇

　　摘要：能源是现代经济增长的必要支撑，但是在理论上，能源与经济增长的关系并不明确。本文采用向量误差修正模型结合结构突变分析，实证检验基于生产函数的能源消费与中国经济增长的关系。结果显示。“大跃进”的终结与大庆油田的量产，引发产业结构与能源结构的变迁，导致1961年能源消费出现结构突变。这使得1952－2005年能源消费与中国经济增长之间不存在长期均衡关系，但1962－2005年二者间具有协整关系。在短期能源消费内生于经济增长，长期中经济增长是能源消费变动的诱因。需要指出的是，如果忽略产业结构的影响，会低估能源消费在经济增长中的作用。
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　　关键词：能源消费；经济增长；结构突变；误差修正模型
　　中图分类号：F120.2　文献标识码：A　文章编号：1002－2848－2007(05)－0094－07
　　
　　一、引言
　　
　　库兹涅茨将工业革命之初到工业化之后，发达国家出现的一系列社会经济转变过程称为现代经济增长。在以工业化与城市化加速发展为主要特征的现代经济增长的背后，能源对社会经济各个层面都产生了广泛而深刻的影响，成为现代经济增长的必要支撑。充足而稳定的能源投入，更是关系经济的平稳、持续发展。但是在理论界，关于是能源投入推动了经济增长，还是产出水平的提高带动了能源消费。至今没有形成明确统一的结论。
　　Kraft和Kraft使用美国1947－1974年的数据，完成了研究能源消费与经济增长关系的先驱性工作，他们借助Sims的方法证明存在GNP到能源消费的单向因果关系。然而Akarea和Long研究发现，能源消费和GNP的关系对样本长短十分敏感，如果将Kraft和Kraft的样本时间缩短2年，二者间就不具有因果关系。此后的研究还发现，存在能源消费到经济增长的单向因果关系以及双向因果关系。各种研究之所以没有达成明确一致的结论，一个能被广泛接受的原因是，这些研究的背景涵盖了从欧美发达国家到亚洲发展中国家，经济发展水平、文化制度的差异自然会导致迥然不同的结论。
　　中国大陆地区对能源消费与经济增长关系的研究始于上世纪90年代中后期。林伯强在能源、资本、和人力资本三要素的生产函数框架下，使用协整分析和误差修正模型发现，1952－2001年电力消费与经济增长具有内生性。但林伯强的研究仅分析电力消费的影响，显然忽略了各种能源之间的替代关系，实证结果可能会存在偏差。韩智勇等检验发现1978－2000年中国能源消费与经济增长之间存在双向因果关系。而吴巧生等采用E－G两步法与Granger因果检验，验证1978－2002年经济增长带动了能源消费。吴巧生研究的样本时间段与韩智勇相差2年，但却出现不同的结果，一方面是因为他们的样本时间段过短，另一方面研究没有考虑其他生产要素也会影响实证分析。王少平、杨继生的研究使用1985－2002年12个主要工业行业的面板数据，采用包括能源效率的3变量模型，发现大多数行业对能源具有高消费和强依赖的特点，但研究并未涉及二者之间的因果关系。
　　尽管对我国能源消费与经济增长关系的研究也没有得到一致的结论，但是也未能发现能源消费与经济增长不相关，即没有能源“中性假说”(Yu andChoi)成立的证据。随着我国工业化与城市化水平不断推进，能源与经济的关系日益密切，对能源消费和经济增长关系的判断是制定和实施能源政策的重要依据，进而关系到宏观经济的平稳运行，因此具有十分重要的现实意义和理论价值。在现有研究的基础上，本文尝试以下改进：(1)使用1952－2005年的时间序列数据，这在我国已有的研究中是最长的，以避免样本时间过短造成研究的偏差；(2)完善我国现有研究忽略结构突变的问题，考察能源消费结构突变的潜在效应；(3)采用基于柯布一道格拉斯生产函数的误差修正模型(VECM)，检验能源消费与经济增长的长期和短期因果关系。
　　本文第二部分提出研究的基础与模型；第三部分是对能源消费的结构突变分析；第四部分采用VECM实证检验能源消费与经济增长的因果关系；最后是基本结论。
　　
　　二、研究基础
　　
　　Stem认为要素的相互替代会导致了能源投入的变化，忽略了生产中资本与劳动的投入，会导致研究结果的扭曲，因此需要在生产函数中分析能源与产出的关系。而Masih和Masih的研究采用包含能源价格的三变量模型。Jorgenson指出，在美国1920－1973年实际能源价格下降，引发了能源投入对劳动的替代，而两次“石油危机”后实际能源价格上升又出现了资本、劳动对能源的替代。因此采用包含能源价格在内的三变量的模型，实质上也具有能源与其他生产投入要素相互替代的信息。
　　然而在索洛的世界中，包括能源在内的其他自然资源的投入对产出的贡献则是微乎其微的。但是如果存在能源约束条件，经济系统中能源的作用将是不可忽视的，增长也就不仅仅取决于资本、劳动和知识投入的增加，与之匹配的能源投入也可能成为制约经济增长的“短板”。Nguyen将生产函数设置为，Y=min｜aE，f(K,L)｜(E代表能源消费量)，发现1959－1973年OECD国家能源消费的产出弹性大于1。
　　Moroney使用包含劳动、资本、能源和技术进步的生产函数，考察单位劳动的资本和能源投入的变化对劳动生产率的影响，估计出的资本和能源产出弹性大致相等。通过细分增长的源泉，Momney发现1950－1973年美国能源投入的变动对经济增长的年均贡献为1.17个百分点，而1974－1984年能源投入的下降使得经济增长率年均减少0.5个百分点。
　　Jones认为煤炭、石油以及天然气等不可再生能源的储量是有限的，并且随着投入量的增加而逐渐递耗直至最终耗尽。Jones在索洛模型中加入了能源消费，得出能源消费速度与均衡增长路径的产出增长率负相关的结论。
　　基于以上研究，我们认为能源对经济增长的贡献不是简单地表现为数量关系，而应更多体现为保障增长持续性的必要投入，在工业化与城市化快速扩张的进程中，能源投入也就不能被随意地排除于生产函数之外。我们采用多变量分析方法，在柯布一道格拉斯生产函数的基础上设置研究基本模型：
　　Yt=f(kt，Lt,E1)　(1)
　　Yt=akt+bLt+cEt　(2)
　　其中，Yt代表产出的自然对数(1952年不变价格计算的实际GDP)，Kt、Lt和Et分别是资本、劳动和能源消费量的自然对数。a、b、c则是产出对资本、

劳动与能源的弹性。
　　本文使用1952－2005年时间序列数据，能源消费、劳动力和GDP数据取自《新中国五十五年统计资料汇编》，2005年部分数据经过《中国统计年鉴2006》数据的调整，资本存量数据来自(Zhang Jun，Gui)ring Wu and Jipeng Zhangt。
　　
　　三、统计描述与结构突变分析
　　
　　分析能源消费与中国经济增长之间的关系，需要对1952－2005年能源消费进行统计描述，以便能够从整体上捕捉能源消费变动的时序特征。

　　1952－2005年中国能源消费总体上保持了年均增速7.51％的快速上升趋势，但期间也出现一些波动。1953年中国进入第一个五年计划，由于参考和借鉴了苏联模式而大力发展高耗能的重工业，1958－1960年又实施“大跃进”发展战略，粗放型增长方式无以复加地放大了，能源消费增长速度远远高于同期的经济增长速度(见图2)，经济系统消耗和浪费了大量能源。1961年国家无力再支撑“大跃进”模式，导致了1961－1963年的能源消费负增长，1960－1963年能源消费下降幅度达到48.43％。1967年“文革”冲击了正常的经济秩序，能源消费量随之下滑，但这一次的影响并没有持续太久。随后，改革开放之初由于国家生产建设资金紧张，造成能源生产量和消费量的下降，出现1981年的能源消费负增长。进入九十年代中期，我国显露出买方市场特征，国内市场供给大于需求，产品与要素市场需求都表现出疲软的迹象，1997－1998年旺盛的能源需求也得到暂时的降温。

　　图2刻画了我国能源消费增长速度与经济增长速度的动态特征。在大多数年份能源消费增长速度均围绕经济增长速度上下波动，改革开放前波动较为频繁且幅度较大，反映在高度集中的计划体制下，资源的配给制度与现实经济的不和谐。1978年后，经济增长速度与能源消费增长速度波动较小，能源消费增长速度低于经济增长速度，这表明经济运行趋于平稳，能源利用效率有所提高。但2003年后，大量的重复建设与投资冲动降低了投资效率，同时产业结构中重工业比重上升，能源消费增长速度再次快于经济增长速度，能源利用效率下降。
　　Lee和Chang认为，能源消费、能源价格的时间序列数据具有非线性调整的特征，能源政策和经济体制变迁、能源管制改革、制度变革等因素会引起经济结构的变化，导致能源消费结构突变，从而影响能源与经济增长之间的关系。为了准确把握能源消费与经济增长的关系，我们需要对能源消费进行结构突变分析，探寻1952－2005年中国能源消费是否因为外部冲击或者制度变迁而存在结构突变点。
　　结构突变分析是借助特定的单位根检验方法。识别可能对变量间关系造成影响的外部冲击。本文遵循Zivot和Andrews提出的以零假设的单位根统计量最小负值作为选择结构突变点的标准，并采用张晓峒提供的检验方法：
　　1、递归检验
　　根据递归的思想实施检验，首先需要选择第一个子样本的空间(以原样本空间的1/4为标准)，然后逐年扩大子样本范围，并对每一子样本进行含截距项和趋势项的ADF检验，最后根据时间序列图检验某个ADF值是否小于临界值识别结构突变点，检验模型为：

　　2、滚动检验
　　滚动检验与递归检验采用的标准是一致的，区别在于所使用的子样本范围不再逐年扩大，而是保持子样本空间不变(子样本空间一般为原样本空间的1/3)，再对每一子样本用(3)式进行含截距项和趋势项的ADF检验，并通过与临界值的比较，识别结构突变点。
　　图3是基于递归检验的时间序列图，其中未出现低于10％标准的统计量。图4滚动检验的时间序列图显示，1961年的统计量最小，并通过5％的临界值，因此借助滚动检验可以识别能源消费于1961年出现结构突变。
　　1961年中国结束了“大跃进”发展战略，停止了盲目的“赶英超美”，重工业比重过高的畸形产业结构得以匡正。在当时的技术水平下，1961年的产业结构调整遏制了能源消费增长过快的势头，经济发展水平也逐渐恢复，能源利用效率得以改进(见图2)。此外，1961年前后的一段时间内中国能源工业也发生了影响深远的历史事件，1959大庆油田出油，1963年大庆油田已累计产油1千万吨，其意义在于中国以煤炭为主的单一能源消费结构得到根本性的改善，效率更高的石油消费比重逐年上升。Jor-genson认为能源的很大一部分增长效应来自于高效率的能源(石油、电力)替代低效率的能源(煤炭)。考察能源消费与经济增长的关系不仅是数量投入的问题，还应该包含能源利用效率变动的因素，同等数量的能源投入，利用效率的差异显然会对产出具有不同的影响。基于以上分析，我们的判断是“大跃进”的终结与大庆油田的量产，引发产业结构与能源结构的变迁，提高了中国能源利用效率，导致1961年能源消费出现结构突变。
　　
　　四、基于VECM的因果检验
　　
　　1961年的结构突变是否会影响能源消费与中国经济增长的关系，以及会产生怎样的效应，是本文接下来试图解释的问题。在这一部分我们遵循从一般到特殊的研究思路是：首先忽略结构突变问题，分析1952－2005年能源消费与经济增长之间的关系；其次，考虑结构突变的潜在影响，检验1962－2005年二者间的内在联系；最后通过对比分析两种结果，揭示能源消费的结构突变效应。
　　考察变量间的因果关系，一般是基于Grang-er的方法。但单纯依靠Granger因果检验，存在一些问题：首先需要变量都是平稳序列，才能检测变量之间的长期因果关系；其次，如果变量不是平稳序列，且变量间不具有协整关系，就需要将变量差分平稳化处理后，再检验因果关系。但变量的长期信息会因差分而丢失，只能检验出短期因果关系。因此，传统的方法就难以同时检验变量间的长期和短期因果关系。为了克服以上方法的缺陷，我们采用基于误差修正模型(VECM)的因果检验(内生性检验)，分析能源消费与中国经济增长之间关系的方向、强度与稳定性。
　　
　　(一)1952－2005年能源消费与经济增长

　　首先需要检验各变量序列的平稳性，使用ADF检验，滞后期的选择采用AIC准则。表1显示，单位根检验(左半)拒绝了1952－2005年各变量序列平稳的假设，GDP、资本存量、劳动与能源消费均为服从一阶差分平稳过程。因此，不能直接检验能源消费与产出的因果关系，需要进一步检验变量间是否存在协整关系。

　　表2(上部)是对GDP、资本、劳动与能源消费的协整关系检验，在(Unrestricted)VAR(P)模型下确定合理的协整滞后阶数，结果显示轨迹统计量(Trace)与最大特征值统计量(Maximum Eigenvalue)都接受了协整检验的零假设，变量间不具备长期稳定关系。

　　1952－2005年各变量既非平稳序列，也不具备协整关系，需要将各变量一阶差分，使其平稳再检验因果关系。我们采用自由度为2的VAR模型下的Granger因果检验。△Yt和△Et，分别表示经过一阶差分后的GDP与能源消费。表3的结果拒绝能源消费内生于经济增长，而在10％的显著性水平下接受短期经济增长是能源消费变动的因。

　　
　　(二)1962－2005年能源消费与经济增长
　　进一步考察1961年能源消费的结构突变是否具有潜在效应，我们将结构突变点去除，只分析1962－2005年变量间的关系(1952－1961年的样本时间段过短，不再讨论)。
　　结构突变的产生一方面会倾向于接受原本平稳序列的单位根零假设，导致平稳序列被检验为非平稳。另一方面，结构突变会改变变量间的关系，扭曲协整检验与因果检验的结果。
　　表1的单位根检验(右半)结果显示，1962－2005年GDP、能源、劳动与资本存量仍然服从一阶差分平稳过程，1961年的结构突变并没有影响包括能源消费在内的各变量单位根检验。表2(下部)的协整检验表明，1962－2005年轨迹统计量与最大特征值统计量都在5％的显著性水平接受GDP、资本、劳动与能源消费间具有一个协整关系。初步判断，1961年的结构突变影响了对变量间关系的强度与稳定性的检验。
　　由于1962－2005年GDP、资本、劳动与能源存在协整关系，按照协整的定义至少存在一个显著非零的误差修正项(ECT)，因此变量问一定具有单向或者双向的Granger因果关系，从而能够在VECM的基础上检验变量间的因果关系。建立标准的VECM。如下：

　　ECTt-1为滞后一期的误差修正项，ECT的系数代表了从偏离状态向长期均衡的调整速度，因此ECT中包含了变量的长期信息。△Yt-1、△Kt-1、△Lt-1，和△Et-1，分别代表滞后一期的产出、资本、劳动和能源的变动，它们具有变量的短期信息。按照因果检验的基本思想，通过检验(4)式和(5)式的因变量系数的显著性，判断因果关系。对(4)式中的所有i检验Ho:γyi=0，以及(5)式中所有i检验Ho:δei=0，估计变量间的短期因果关系。对(4)式中的所有i检验Ho:β1=0且γyi=0，以及(5)式中所有i检验，Ho:β1=0且δei=0估计变量间的长期因果关系。

　　表4基于自由度为3的Wold检验，ECTt-1/△Yt-1，和ECTt-1/△Et-1代表误差修正项与产出以及能源消费的联合显著性检验。因果检验表明，分别在10％和5％的显著性水平下接受短期和长期经济增长是能源消费变动的因，反之不然。
　　能源消费的结构突变显示，1961年“大跃进”的终结与大庆油田的量产，通过优化产业结构与能源结构提高了能源利用效率，引发结构突变。仅对1962－2005年GDP、资本、劳动与能源消费进行分析，只考虑了能源消费与经济增长的数量投入关系，而忽略了能源效率的信息。高投入不一定带来高增长，但投入既定的条件下利用效率的改进同样能够提升产出水平。因而，以下的分析引入能源效率的概念，并用能源有效投入替代能源消费：

　　其中，UE为能源有效投入，SIt与SEt分别表示产业结构与能源结构，(6)式表明能源有效投入取决于能源消费、产业结构与能源结构。我们在基本模型中添加产业结构与能源结构变动的因素。三次产业中工业的能源消耗量最大，用工业产出占总产出的比重作为产业结构的代理变量，能源消费中煤炭比例最大且效率最低，因而用煤炭消费比重作为能源结构的近似替代。
　　表1中，也给出了1962－2005年工业比重与煤炭比重的单位根检验结果。通过观察变量的时间序列图，没有发现明显的上升或者下降趋势，因此单位根检验中没有设定趋势项，只包含截距项。单位根检验结果显示，产业结构变量与能源结构变量同样为一阶差分平稳。

　　表5是对GDP、资本、劳动、能源以及产业结构和能源结构的协整检验，轨迹统计量和最大特征值统计量均表明变量间存在4个协整关系。因此，虽然加入了产业结构与能源结构变量，仍然得出1962－2005年各变量间具有长期稳定关系，这也支持1961年的结构突变干扰了对变量间关系的强度与稳定性的基本判断。
　　表6基于自由度为2的VECM因果检验显示，短期存在能源消费到经济增长的单向因果关系。长期中经济增长是能源消费变动的诱因，而无论长期还是短期产业结构的调整都将影响能源消费的增减，但是能源消费结构的变化与能源消费不具有因果关系。

　　忽略能源效率的信息，因果检验倾向于接受，无论长期还是短期经济增长都是能源消费的因。而在实证检验中加入产业结构和能源结构的因素后，因果检验支持短期内能源消费是经济增长的因，长期经济增长仍然拉动能源消费。我们认为造成这一差别的原因在于，我国二元经济结构中，工业化的推进意味着更多包括能源在内的资源投入到劳动生产率更高的非农产业，带来经济的快速增长。但是如果不考虑产业结构变动的因素，就可能将产业结构调整对能源投入的影响，误认为是经济增长带来的结果。同时，工业化水平的提高，经济对能源的依赖性增强，而一旦出现能源供给的短缺，将影响既有产业结构下的经济运行秩序。因此，如果忽略产业结构变动的影响，会低估能源在经济增长中的重要性。就短期而言，能源消费内生于经济增长，能源“中性假说”在中国并不成立，，“拉闸限电”等能源管制政策显然会对经济增长构成伤害。对于长期中经济增长是能源消费变动的因，我们的解释是，以GDP作为行政绩效考核的重要指标，会对加大能源投入以加快经济扩张速度的行为提供激励。经济增长指标都达到甚至远远超过规划的预期，能源投入量也随之高速递增，能源效率不升反降，长此以往能源的稳定投入将难以为继，进而会挫伤经济的可持续发展能力。
　　长期产业结构调整也会影响能源消费，不同的产业会因技术水平、产业特性的差异而表现出不同的能源依赖强度。2003年后，汽车、水泥、电解铝等高耗能产业的快速发展导致我国能源消费增长速度再次快于同期的经济增长速度(见图2)。处于转型期的中国经济，政府和企业都在积极地通过结构调整探寻新的增长点，从而铸就了这一时期产业结构快速变动的特征。但是经济增长并非就一定需要发展高耗能产业，保证经济的长期增长速度的同时又不增加能源投入，需要优化产业结构控制高耗能产业，减轻经济对能源的依赖。
　　能源结构的变动与能源消费之间不存在因果关系，我们认为主要原因在于，自大庆油田量产到改革开放之初煤炭占能源消费的比重由90％降低到70％左右，但此后一直稳定在这一水平，因此能源消费结构的变动过于微弱，无法对能源消费形成有效的作用。此外，我国煤炭占能源消费比重的下降，多是由于石油消费水平提高而产生的替代作用，而水电等可再生的高效能源的供给与消费水平偏低，能源消费只有结构变动而缺乏明显的结构优化。
　　
　　五、结论
　　
　　稳定而充足的能源投入在中国经济发展奇迹中起着重要作用，这不仅体现在数量投入关系上。更为关键的是能源是保障经济增长持续性和稳定性的必要物质基础。通过结构突变分析和基于VECM的因果检验，本文的结论有以下几点：
　　第一，“大跃进”的终结与大庆油田的量产引发了能源消费于1961年出现结构突变，使得1952－2005年能源消费与经济增长之间不存在长期均衡关系。由于与能源有关的时间序列数据具有非线性调整的特征，外部冲击、制度变迁、能源政策变动易于导致能源消费结构突变，影响能源与经济增长之间的关系。在转型经济背景下，中国经济结构正处于快速的发展变革中，能源政策应保持稳定，以防止诱发结构突变扰乱经济的正常运行秩序。
　　第二，保持稳定的能源政策有利于经济的平稳运行，这就要求设计和制定能源政策需要足够的谨慎，以保证能源政策的科学性与合理性。而对能源消费与经济增长关系的方向、强度与稳定性的判断，是设计与制定能源政策的重要依据。在短期能源消费内生于经济增长，长期中经济增长会带动能源消费的增加，能源“中性假说”在中国并不成立，经济对能源具有较强的依赖性，实施“拉闸限电”等能源管制政策对经济具有负面效应。
　　第三，忽略产业结构的影响会低估能源消费在经济增长中的作用，并且在现有技术水平下，产业结构的变动决定了能源利用效率的高低，因此无论长期还是短期，产业结构的调整都会影响能源消费的增减。长期的经济增长会带动能源投入的增加，而实施“新型工业化”大力发展低耗能、低污染的清洁产业能够减少能源消耗，可以借助“结构优化效应”抵消“增长拉动效应”对能源消费的影响。
　　
　　责任编辑、校对　李再扬

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