中国能源消费因果关系分析

摘 要：基于协整、误差修正模型与方差分解，分析我国1953年以来的能源消费与经济增长、能源价格、产业结构之间的Granger因果关系。实证结果表明：经济增长不是引起能源消费变化的原因，这可能是由于我国存在着严重的能源浪费造成的；而能源消费是引起经济增长的原因，这验证了我国过去50年高投资、高消耗的粗放式经济增长模式，近几年我国能源消费弹性系数的变化再次反映了这一问题。能源消费与能源价格不存在任何方向的因果关系，方差分解结果再次肯定了能源价格的相对外生性，这预示着政府若要增强能源价格对于能源消费的影响作用，必须放开对能源价格的管制，让市场主导能源价格的形成。产业结构是引起能源消费变化的重要原因，因此从产业结构方面入手调控能源消费将是非常有效的。

关键词：能源消费；经济增长；能源价格；Granger因果关系；外生性

中图分类号：F062.1文献标识码：A文章编号：1001-6260（2008）03-0015-07

引言

我国国民经济和社会发展“十一五”规划纲要提出了国内生产总值年均增长7.5%、单位国内生产总值能源消耗降低20%左右的发展目标①。2006年，我国GDP增长率达到了10.7%，但单位GDP能耗仅下降了1.2％②，没能完成当年的目标，这从某种意义上说明两个目标兼得是有难度的。我们关心的问题是：首先，能源节约是否会影响经济增长，两者的因果关系怎样？其次，长期以来我国能源价格一直受到政府的严格管制，但2006年开始国家加大了能源价格改革的力度，那么，过去能源价格对能源消费发挥调节作用了吗，能源价格改革的必要性能否得到实证结论的支持？再次，近几年我国的工业化趋势加强，能源消费也连续大幅增加，这两者之间是否存在因果关系？探讨上述三个方面的问题，对于国民经济发展和政府的宏观调控具有重要的现实意义。

林伯强（2001）建立了一个中国能源需求分析的计量模型。Masih和Masih（1996）研究了6个亚洲国家的能源消费与经济增长的因果关系。Masih与Masih（1997）研究了韩国和中国台湾的能源消费、价格水平与经济增长的因果关系。AsafuAdjaye（2000）研究了4个亚洲国家的能源消费、价格水平与经济增长的因果关系。Soytas和Sari（2003）研究了G7国家和过渡经济国家的能源消费和经济增长的因果关系。

基于以上三个主要问题，我们将在借鉴前述文献方法和结果的基础上，运用Granger因果关系检验分析我国1953年以来的能源消费状况。本文的结构如下：第一部分介绍研究的方法与数据，第二部分是实证证据，第三部分分析计量结果的经济和政策含义，最后进行总结。

一、计量方法与数据

(一)计量方法

一般来说，宏观经济变量多是非平稳的（Nelson and Plosser, 1982）。对非平稳变量来说，不宜直接使用标准的Granger（1969）因果关系检验。如果非平稳变量之间不存在协整关系，则因果关系可由差分模型得到；如果存在协整关系，则因果关系应由误差修正模型得到（Masih and Maish，1996）。由后面的结果可知，我们所用的变量是非平稳的而且它们之间存在协整关系，故使用误差修正模型形式的Granger因果关系检验。

我们所用的计量方法及统计推断基本同Masih与Masih（1997）、AsafuAdjaye（2000）、Soytas与Sari（2003），所用的变量基本同林伯强（2001）。

本文用到的误差修正模型形式的Granger因果关系检验式如下：

其中，Qt、Yt、Pt、St分别表示能源消费、实际收入水平（经济增长）、能源价格、产业结构变量，L表示对变量取自然对数，表示取差分，ECT表示由协整检验得到的误差修正项，ε为服从0均值、序列不相关的随机扰动项。

标准Granger因果指的是：如果加入变量X的过去值，相比不加入变量X的过去值，能提高变量Y当前值的预测精度，则称变量X是变量Y的Granger原因。标准Granger因果关系检验针对的是平稳变量的情形。误差修正模型形式的Granger因果关系检验是标准Granger因果关系检验的推广，误差修正项ECT为我们建立了一个被标准Granger检验所忽略的因果关系渠道。

更具体地，根据误差修正模型，我们不仅能通过每个解释变量的滞后项的系数γ、δ、的联合显著性依次检验对应变量之间的短期Granger因果关系，而且能通过解释变量的滞后项的系数与误差修正项的系数(γ，φ)、(δ,φ)、(,φ)的联合显著性依次检验对应变量之间的长期Granger因果关系，误差修正项的系数φ则可用来检验对应被解释变量的弱外生性（weak exogeneity）。弱外生性反映了变量的相对依赖关系，关于弱外生性的内容，请见Enders（2003）第六章。上述检验可通过t检验、Wald系数检验（或关于系数限制的F检验）来完成。

误差修正模型形式的Granger因果关系检验可看作是样本内（withinsample）检验，但它没有提供关于系统动态特征的信息，于是我们得不到这些变量样本外（outofsample）的Granger因果关系或者变量外生性的相对强弱信息。而方差分解可看作是样本外的Granger因果关系检验，它提供了检验变量外生性相对强弱的一种方法，能对变量之间的依赖关系做出进一步的说明。

（二）数据

本文的样本区间为1953―2005年。能源消费用的是全国能源消费数据，单位为万吨标准煤。能源价格用煤炭的价格代替，因为在样本期内，煤炭消费占全部能源消费的比重一直在66％以上（大部分年份比重在70％以上），受到资料限制，我们无法得到更精确的能源价格。1979年前的煤炭价格用的是零售平均价，1979年及以后用的是煤炭出厂价，并统一折算为定基指数，1953年的煤炭价格为100。实际收入水平用的是GDP定基指数，将1978年的GDP定义为100。产业结构变化用工业生产总值占当年GDP的比例代替。工业指的是采矿业、制造业、电力、煤气及水的生产和供应业,工业是主要的能源消费部门且反映了第二产业的绝大部分。所有数据来自于1984、1994、2006年《中国统计年鉴》与Chow（2002）。

为了反映1959―1961年对系统造成的突发影响，我们引入一个虚拟变量d，它在1961年取值为-1，在其他年份取值为0。

二、计量证据

前已所述，变量的平稳性以及它们之间是否存在协整关系直接决定着我们选择何种形式的Granger因果检验模型。为此，首先需要验证变量的平稳性及它们之间的协整关系。

（一）单位根检验与协整检验

对这4个I(1)变量，我们用Johansen(1995)检验考察它们之间是否存在协整关系，外生变量为虚拟变量d。根据LR、AIC与SC，我们选择水平VAR内生变量的滞后期为2。迹统计量检验与最大特征值统计量检验结果显示（表2），在5％显著水平上，4个变量之间存在1个协整方程。

对两个变量来说，协整关系的存在意味着变量之间肯定存在Granger因果关系，或者是单向的,或者是双向的(Masih and Masih, 1997)422。多变量之间协整关系的存在表明了它们之间有着内在的相互制约关系，是可能存在因果关系的一种指示。

（二）误差修正模型形式的Granger因果关系检验

根据Engle与Granger(1987)，既然4个变量存在协整关系，则有相应的误差修正模型表示。于是可以通过误差修正模型检验它们之间的Granger因果关系。应用公式（1）―（3）时，需要确定各个变量的滞后期，我们根据AIC、SC选择模型。对最后得到的各个误差修正模型进行诊断检验，知它们均能满足主要的经典假设（表3）。

我们使用Cholesky次序做方差分解。一般情况下，方差分解的结果对于Cholesky次序非常敏感，不同的Cholesky次序得到的结果可能截然不同，在这种情况下，将不能得到可信的方差分解结果。更换变量的Cholesky次序，我们发现，除LP外的3个变量的方差分解差异均很大，得不到一致、有效的结论。只有变量LP的方差分解结果显示出对次序的无关性，即在更换多种次序后，10年后，自身的方差贡献率总在85%以上。表5是次序为LY、LP、LS、LQ时的方差分解结果。

三、Granger因果关系检验的经济与政策含义分析

（一）能源消费与经济增长的Granger因果关系分析

因变量为LQ 的误差修正模型的Granger因果关系检验显示，无论在短期还是在长期，经济增长都不是引起能源消费变化的原因，能源消费对长期均衡关系的反馈也不显著，这意味着能源消费的变化并不主要受经济增长的制约，相对于长期均衡关系，能源消费是弱外生的。

我们认为一个可能的原因是我国相当部分的能源消费并没有被用于经济增长，因为我国普遍存在着能源浪费的现象。我国能源浪费的主要原因在于能源的低效利用和间接出口。经济开放之初，开发区大量招商引资，发展加工贸易，鼓励出口，以低价的能源和劳动力价格换取经济增长。2005年我国直接、间接出口能源达3亿吨标准煤，接近当年能源消费总量的15%。此外，由于重化工阶段资源需求量大，能源产品利润高，人们为追求短期经济利益，对资源进行掠夺性和破坏性的开采，导致资源严重浪费，煤炭采出率平均不到 30%，同时环境污染加重，高强度开采还导致矿难频发。戴彦德（2007）认为我国每年技术上可行、经济上合理的节能潜力为4亿吨标准煤。

而过去50年，我国平均每年能源消费为7亿吨标准煤，由此可见能源浪费的严重性。

因变量为LY的误差修正模型的Granger因果关系显示，能源消费是经济增长的Granger原因，无论短期还是长期，而且是高度显著的。这验证了中国过去50年高投资、高消耗的粗放式经济增长模式，即过去50年经济增长对能源和高耗能产品是强烈依赖的。

最近几年能源消费弹性系数的变化再次反映了这个问题。由表6可以看出，2003年与2004年，能源消费增长率均超过GDP增长率50%以上；2005年与2006年，能源消费增长率接近GDP增长率；而2001年与2002年，能源消费增长率仅相当于GDP增长率的50%左右。这说明，高耗能的经济增长模式在近几年的经济运行中被再次加强。相比而言，2006年的能源节约措施发挥了一定的作用。

经济增长与能源消费这种单向因果关系是非常危险的，这意味着若不改变过去这种高耗能的经济增长模式，中国未来的经济增长将受到影响。

（二）能源消费与能源价格的Granger因果关系分析

表1显示，能源消费与能源价格不存在任何方向的Granger因果关系，无论长期还是短期；因变量为LP的误差修正模型显示，能源价格相对于协整关系是弱外生的。表5显示，10年以后，能源价格变化的97%仍由其自身解释，这再次印证了能源价格的相对外生性（degree of exogeneity）。所以，能源价格受能源消费以及长期均衡关系的影响均很微弱。

能源价格在能源消费系统中的相对外生性源于中国长期以来对能源价格的管制。1993年，我国放开统配煤矿价格，逐渐向市场化过渡，但供需形成市场价格与政府指导形成合同价格的“双轨制”至今仍未完全取消；原油和成品油一再改革，但总是受制于国际市场油价的波动，滞后性明显而指导性不强；电价改革方面，虽然1998年国家取消了许多额外电价项目，但是目前电价仍然没有形成竞价上网的完整市场（两会报道组，2007）。

由于政府掌握着重要资源的配置，并严格控制着重要生产要素的价格，且环境监管不到位，稀缺生产要素的价值和资源环境的压力大多被隔离在政府层面，经济信号无法正常传递。所以要解决这个问题，政府必须大力推进能源资源产品的价格形成机制，摒弃政府的行政干预，让市场成为最终决策的主导；而政府在这一过程中所扮演的角色就是通过制定相关税费政策等适度调控，促使价格能够真实反映出资源的稀缺程度。

最近公布的《能源发展“十一五”规划》提出，要深化煤炭、石油、天然气、电力、可再生能源等领域的体制改革，完善能源价格体系（刘铮，2007）。但中国的能源价格改革是一项复杂、艰难的事情。

这也预示着，要减弱能源价格的弱外生性，增强能源价格对于能源消费的影响作用，政府必须放开对能源价格的管制。只有让市场成为能源价格形成的主导，能源价格的市场调节功能才能得以发挥。所以，推动能源价格定价机制的市场化改革是非常必要的。

（三）能源消费与产业结构的Granger因果关系分析

表1显示，在经济增长、能源价格与产业结构3个变量中，唯一能对能源消费产生Granger影响的就是产业结构，无论是短期还是长期。所以，过去50年中，产业结构变化是引起能源消费变化的重要原因。这一结论与1997年以来我国经济运行的实际情况也比较吻合，见表7。

受1997年东南亚金融危机的影响，1998年中国工业占GDP的比重比上年大幅降低1.4个百分点，与此相对应，1998年能源消费比上年减少0.6亿吨标准煤。1999―2002年，工业占GDP的比重徘徊在40%左右，这4年能源消费的增长也比较平缓，平均每年（比上年）增长0.5亿吨标准煤。但2003年以后的4年，中国的工业化趋势明显加强，2003、2005、2006年工业占GDP的比重每年增长1个百分点以上，与此相对应，近4年的能源消费每一年都增长2亿吨标准煤或更多。2004年工业占GDP的比重增加较少而能源消费增加较多，可能是因为2003年工业增长（设备、投资等）的滞后影响与2005年工业增长的先行影响。

工业比重增加导致能源消费增加的原因主要有两个方面：一方面是最近几年我国的重工业化趋势加强（重工业能耗高）。2003年重工业在工业中的比重达到了64.3%，几乎接近了重工业优先发展时期的最高记录（66.6%，1960年），特别是制造业的结构变化更为明显。2003年我国重型制造业比重与俄罗斯、德国和日本等国家20世纪90年代中期的比重大致相同，远高于菲律宾和印度尼西亚等国家，重工业化和高加工度化都达到了很高的水平（刘满平，2006）。另一方面，我国的工业能耗占总能耗的比重过高――世界各国工业能源消费一般只占能源消费总量的1/3左右，而在我国，工业能耗占比近70%；许多经济大省工业能耗占比甚至显著高于70%（周大地，2006）。

产业结构是引起能源消费变化的重要原因，这意味着从产业结构入手调控能源消费(节约能源)将是非常有效的。政府应从以下三个方面入手：一是调整产业结构，控制电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等高耗能行业的过快增长，这是推进节能工作的当务之急，也是当前宏观调控的紧迫任务。二是大力降低工业能耗，依靠技术进步等手段提高能源的利用效率，摒弃高耗能高增长的粗放型工业增长模式，走“又好又快”的新型工业化道路。三是推动产业结构升级，大力发展服务业，通过发展服务业降低能源消费有很大的空间。

四、总结

基于协整、误差修正模型与方差分解，本文分析了1953年以来中国的能源消费与经济增长、能源价格、产业结构之间的因果关系。

Granger因果关系检验表明，经济增长和能源消费存在单向的因果关系：经济增长不是引起能源消费变化的原因，但能源消费变化是引起经济增长的原因。经济增长对能源消费Granger影响不显著的原因可能是我国相当部分的能源消费并没有被用于经济增长，即由于我国普遍存在的、严重的能源浪费。能源消费是经济增长的原因验证了我国过去50年高耗能的粗放式经济增长模式，即我国过去经济增长对能源是高度依赖的。2003―2006年能源消费弹性系数的变化再次反映了这个问题。经济增长与能源消费的这种单向因果关系是非常危险的，这意味着若不改变过去这种高耗能的经济增长模式，中国未来的经济增长将受到影响。

能源消费与能源价格不存在任何方向的Granger因果关系，无论长期还是短期；而且，能源价格相对于协整关系是弱外生的。方差分解结果再次肯定了能源价格的相对外生性。这说明，能源价格受能源消费与长期均衡关系的影响均很微弱。能源价格在能源消费系统中的相对外生性源于中国长期以来对能源价格的管制。这也预示着，若想减弱能源价格的外生性、增强能源价格对能源消费的影响作用，政府必须放开对能源价格的管制，让市场主导能源价格的形成。只有这样，能源价格的市场调节功能才能得以发挥。

在经济增长、能源价格与产业结构3个变量中，唯一能对能源消费产生Granger影响的就是产业结构。这说明，过去50年中，产业结构变化是引起能源消费变化的重要原因。这种因果关系结论与1997年以来我国经济运行的实际情况比较吻合。最近4年能源消费增长超过或者接近GDP的增长，一个重要原因就是这几年我国的工业化趋势明显加强。这个因果关系同时也意味着从产业结构入手调控能源消费将是非常有效的。

综合Granger因果关系分析的结论，我们认为，2003年以来能源消费大幅增加的原因可能是：一是由工业在GDP中的比例增加反映出来的（重）工业化趋势的加强；二是在工业化趋势加强的过程中，产生了大量的、非常严重的能源浪费。

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Causal Analysis of Chinese Energy Consumption

ZHANG Zhibai

(School of Economics and Management, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061)

Abstract: [WT5B1]Based on multivariate cointegration, errorcorrection model and variance decompositions, we analyze the causal relationships among Chinese energy consumption, economic growth, energy price and industrial structure. Results show the evidence of unidirectional causality running from energy consumption to economic growth which matches China′s extensive economic mode, depending much on energy consumption in past fifty years especially in latest few years. It is found that there are no any causal relationships between energy consumption and energy price, so energy price is weak exogeneity, which is shown by variance decompositions again. It is proved that causality runs from industrial structure to energy consumption which matches China′s higher energy consumption and industrial structural changes in latest few years. Related policy suggestions obtained from econometric proofs are also given in the paper.

Keywords: energy consumption; economic growth; energy price; granger causality; weak exogeneity

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”