中國煤炭消費與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間關(guān)系的協(xié)整分析

薛黎明,侯運炳,蔡先鋒,何 廣

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 資源與安全工程學(xué)院，北京 100083)

煤炭工業(yè)是中國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一煤炭一直是我國重要的基礎(chǔ)能源和原料，也是中國的主要能源。近些年來，煤炭消費在我國能源消費中的比例一直保持在70%左右，而且，據(jù)預(yù)測，煤炭將長期是我國的主要能源，在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位在相當(dāng)長時期內(nèi)難以改變[1]。

我國目前正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的關(guān)鍵時期，能源是支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)保證，煤炭工業(yè)作為我國的重要能源支柱產(chǎn)業(yè)，如何科學(xué)地進(jìn)行規(guī)劃，才能與國民經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，是一個非常重要的問題?？茖W(xué)規(guī)劃的前提是對煤炭需求的正確判斷，而其基礎(chǔ)則是對煤炭消費與經(jīng)濟(jì)發(fā)展內(nèi)在關(guān)系的科學(xué)認(rèn)識。因此，有必要分析煤炭消費隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展而變化的特征，研究煤炭消費與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系，為煤炭消費分析與需求預(yù)測提供理論指導(dǎo)。

煤炭作為我國的主要消費能源，對我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展起到了積極的推動作用，但同時也帶來了一系列的負(fù)面效應(yīng)[2]。我國近幾年二氧化硫排放量中有90%左右都是由于煤炭燃燒而產(chǎn)生的[3]，煤炭是環(huán)境污染的重要來源，近年來，由于煤礦安全事故頻發(fā)，煤炭工業(yè)的發(fā)展也面臨著一系列的社會責(zé)難，其發(fā)展前景令人堪憂。

本論文工作就是要深入研究中國煤炭消費與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的內(nèi)在關(guān)系，為煤炭需求分析提供方法指導(dǎo)，為煤炭工業(yè)的健康發(fā)展提出科學(xué)建議。

1 已有研究成果綜述

近年來，學(xué)術(shù)界特別關(guān)心能源消費與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系，并且取得了一些研究成果。Kraft. J.和Kraft. A.(1978年)對美國1947～1974年間GNP和能源消費之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，得出GNP和能源消費之間存在單向的因果關(guān)系的結(jié)論[4]。Akarca和Long(1980年)使用同樣的時間序列數(shù)據(jù)但比Kraft J.和Kraft A. (1978年)更短的樣本區(qū)間卻得不出類似結(jié)果[5]。Yu和Jin(1992年)對美國能源經(jīng)濟(jì)關(guān)系進(jìn)行了研究，得出美國GDP與能源消費不存在協(xié)整關(guān)系的結(jié)論[6]。Hwang和Gum B. (1992年)發(fā)現(xiàn)中國的臺灣地區(qū)GNP和能源消費之間存在雙向因果關(guān)系[7]。Stern(2000年)使用GDP、勞動力、資本和能源的VAR模型對美國1947 ～1990年的年度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的因果關(guān)系檢驗，發(fā)現(xiàn)并不存在總能源消費到GDP的因果關(guān)系，但若對最終能源消費測量根據(jù)燃料構(gòu)成進(jìn)行調(diào)整，就會發(fā)現(xiàn)能源消費到GDP的因果關(guān)系[8]。從上述研究可以看出，不同學(xué)者使用同一時間序列不同長度的樣本區(qū)間卻得出不同的結(jié)論。這表明這些研究在實證方面都存在著不足。因為傳統(tǒng)的計量經(jīng)濟(jì)手段對所分析數(shù)據(jù)的一個要求就是平穩(wěn)的時間序列，而各國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的變量卻表現(xiàn)出非平穩(wěn)性。因此，需要用新的處理非平穩(wěn)時間序列的方法來研究能源消費與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系。Engle和Granger(1987年)提出用協(xié)整理論處理非平穩(wěn)序列之間的關(guān)系[9]，在此基礎(chǔ)上建立的誤差修正模型能捕捉到變量之間的短期和長期影響。Wankeun O.和Kihoon L.(2004年)利用誤差修正模型對韓國1981～2000年的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，得出在短期內(nèi)能源消費和GDP不存在因果關(guān)系，而GDP對能源消費存在單向長期因果關(guān)系，節(jié)能政策從長期來看不會影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[10]。Lee C. C.(2005年)利用完全修正的OLS與面板協(xié)整分析模型對18個發(fā)展中國家的能源消費與GDP關(guān)系進(jìn)行研究，得出不管從短期還是長期來看，存在能源到GDP的單向因果關(guān)系，不存在GDP到能源的反向因果關(guān)系的結(jié)論，這表明節(jié)能措施將危害發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)增長[11]。

國內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了該方面的研究。林伯強(qiáng)(2001年)應(yīng)用協(xié)整和誤差修正模型研究了中國能源需求的決定因素，得出能源總消費、GDP、能源價格及結(jié)構(gòu)變化之間存在著長期均衡關(guān)系[12]。張明慧、李永峰(2004年)對能源與經(jīng)濟(jì)增長的Granger因果關(guān)系進(jìn)行了檢驗，論證了能源發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長的相互影響關(guān)系[13]。韓智勇、魏一鳴等(2004年)對中國能源消費與經(jīng)濟(jì)增長的協(xié)整性和因果關(guān)系進(jìn)行了研究，得出中國能源消費與經(jīng)濟(jì)增長之間存在雙向的因果關(guān)系但不具有長期的協(xié)整性的結(jié)論[14]。馬超群、儲慧斌等(2004年)認(rèn)為能源總消費、煤炭消費之間存在協(xié)整關(guān)系，而GDP與石油、天然氣和水電之間不存在協(xié)整關(guān)系[15]。張炎濤、李偉(2007年)對中國煤炭消費和經(jīng)濟(jì)增長之間的因果關(guān)系進(jìn)行了Granger因果檢驗和協(xié)整檢驗，認(rèn)為煤炭消費與經(jīng)濟(jì)增長之間存在因果關(guān)系[16]。劉長生、郭曉冬等(2009年)利用線性回歸和基于“閾回歸模型”的非線性回歸的分析方法對中國能源消費與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系進(jìn)行了研究，得出結(jié)論是能源消費與經(jīng)濟(jì)增長之間存在著非線性關(guān)系[17]。

從上述研究中可以發(fā)現(xiàn)，盡管學(xué)者們對能源消費與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系進(jìn)行的研究比較多，而且近年來的研究也注意到時間序列的平穩(wěn)性，但由于受所研究的時間段、所采用的研究方法、各國經(jīng)濟(jì)水平結(jié)構(gòu)等影響，目前仍然沒有一個確定性的結(jié)論。本文將應(yīng)用協(xié)整原理，利用1978～2008年的中國煤炭消費與GDP的樣本數(shù)據(jù)，對煤炭消費與經(jīng)濟(jì)增長之間關(guān)系進(jìn)行研究，為煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

2 協(xié)整分析原理[18]

2.1 序列的平穩(wěn)性檢驗原理

2.2 序列的協(xié)整性檢驗原理

協(xié)整關(guān)系研究的基本思想是：若兩個及兩個以上的時間序列變量是非平穩(wěn)的，但它們的某種線性組合卻表現(xiàn)出平穩(wěn)性，則這些變量之間存在長期穩(wěn)定關(guān)系，即協(xié)整關(guān)系。然而，并不是任何兩個時序變量間都會存在協(xié)整關(guān)系，只有所研究變量均為非平穩(wěn)變量，且同階單整，或者兩個以上變量具有不同的單整階數(shù)，經(jīng)過線性組合構(gòu)成低階單整變量，協(xié)整檢驗才有意義。為檢驗兩變量xt和yt是否協(xié)整，Engle和Granger于1987年提出了兩步法，稱為EG兩步法檢驗。其方法是，若序列xt和yt都是同階單整的，用一個變量對另一個變量回歸，即有：

(1)

(2)

2.3 因果關(guān)系檢驗原理

如果變量X有助于預(yù)測變量Y，即根據(jù)Y的過去值對Y進(jìn)行自回歸可以預(yù)測變量Y，如果再加上X的過去值，能夠顯著地增強(qiáng)回歸的解釋能力，則稱X是Y的Granger原因，否則稱為非Granger原因。協(xié)整檢驗說明變量之間存在長期均衡關(guān)系，但是否構(gòu)成因果關(guān)系,還需要進(jìn)一步檢驗。其檢驗?zāi)Ｐ蜑椋?/p>

(3)

其中a、b、c為參數(shù)，m1，n1均是正整數(shù)，ut是式(3)的隨機(jī)擾動項。零假設(shè)為：

(4)

可以采用F檢驗來驗證以上零假設(shè)。如果F統(tǒng)計值小于臨界值，則零假設(shè)被拒絕，說明X為Y的Granger原因。相反，如果零假設(shè)不能被拒絕，就稱X不是Y的Granger原因。滯后階數(shù)的確定,可根據(jù)赤池信息準(zhǔn)則(AIC) 來確定。

3 我國煤炭消費與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間的關(guān)系檢驗

3.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本部分的研究，選取了1978～2008年的中國國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)和煤炭消費(CC)的數(shù)據(jù)。GDP的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自歷年《中國統(tǒng)計年鑒》和《新中國五十五年統(tǒng)計資料匯編(1949～2004年)》，其中1993～2004年的數(shù)據(jù)，是國家統(tǒng)計局2006年1月公布的調(diào)整后的數(shù)據(jù)；煤炭消費數(shù)據(jù)來自于歷年《中國能源統(tǒng)計年鑒》和《新中國五十五年統(tǒng)計資料匯編(1949～2004年)》，其中1999～2004年的數(shù)據(jù)，是國家統(tǒng)計局2006年5月公布的調(diào)整后的數(shù)據(jù)。GDP數(shù)據(jù)是以1980年的不變價計算的實際GDP，單位是億元人民幣；煤炭消費序列用煤當(dāng)量計算，單位是萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。各序列數(shù)據(jù)見表1。為消除數(shù)據(jù)中的異方差，對各序列的數(shù)據(jù)進(jìn)行自然對數(shù)變換，即在所有變量字母前加上LN，表示相應(yīng)數(shù)據(jù)經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換而得的新變量，分別記為LNGDP和LNCC。

表1 中國國內(nèi)生產(chǎn)總值及煤炭消費

3.2 變量的單位根檢驗

為了檢驗變量之間的協(xié)整關(guān)系，首先對經(jīng)過對數(shù)處理的GDP和能源消費序列進(jìn)行單位根檢驗，以判斷每個序列是否為單整序列。若序列仍不平穩(wěn)，再對其進(jìn)行一階差分或二階差分。各序列的單位根檢驗結(jié)果如表2所示。

表2 ADF單位根檢驗結(jié)果

檢驗結(jié)果表明，在1%顯著性水平上，序列LNGDP和LNCC都是二階單整序列。這表明，LNGDP和LNCC序列為同階單整序列，如果它們之間的線性組合為低階單整序列或平穩(wěn)序列，則二者之間存在著協(xié)整關(guān)系。

3.3 協(xié)整檢驗與協(xié)整方程

依據(jù)EG兩步法，對LNGDP和LNCC做最小二乘估計，并對其殘差序列的平穩(wěn)性進(jìn)行檢驗，以判斷兩序列之間是否具有協(xié)整關(guān)系。最小二乘估計的結(jié)果為：

(5)

(0.0899) (0.0786)

[-13.429] [24.312]

R2=0.9532，D.W.=0.2019，F(xiàn)=591.0767

(6)

(0.199) (0.021)

[32.640] [24.312]

R2=0.9532，D.W.=0.2140，F(xiàn)=591.0767

其中，圓括號內(nèi)為估計系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，方括號內(nèi)為t檢驗值。

分別對殘差序列e1和e2進(jìn)行單位根檢驗，檢驗結(jié)果見表3。

表3 殘差序列的ADF單位根檢驗結(jié)果

表3的檢驗結(jié)果表明，殘差序列e～I(xiàn)(0)，說明變量LNGDP和LNCC是協(xié)整的。從協(xié)整方程(5)和(6)可以看出，我國的經(jīng)濟(jì)增長和煤炭消費量有著長期的穩(wěn)定關(guān)系，從估計系數(shù)的大小來看，煤炭消費對經(jīng)濟(jì)增長的影響程度顯得更大一些。

3.4 中國煤炭消費與經(jīng)濟(jì)增長的因果關(guān)系檢驗

應(yīng)用EViews 6.0軟件，對變量LNGDP和LNCC的因果關(guān)系進(jìn)行檢驗，檢驗結(jié)果如表4所示。因果關(guān)系檢驗結(jié)果表明，拒絕假設(shè)“LNGDP不是LNCC的Granger原因”， 接受假設(shè)“LNCC不是LNGDP的Granger原因”。即LNGDP是LNCC的Granger原因，而LNCC不是LNGDP的Granger原因。結(jié)合式(6)的協(xié)整關(guān)系，“LNGDP是LNCC的Granger原因”表明GDP每增長1%會引起煤炭消費量增長0.4889%。

表4 Granger因果關(guān)系檢驗結(jié)果

4 結(jié)果分析及政策建議

分析結(jié)果表明，1978～2008年間，中國煤炭消費與經(jīng)濟(jì)增長之間存在著從經(jīng)濟(jì)增長到煤炭消費的單向因果關(guān)系，而且二者之間具有長期的均衡關(guān)系。這表明，經(jīng)濟(jì)總量的擴(kuò)大會導(dǎo)致對煤炭消費需求的增加。但是，這一結(jié)論帶來的更深層次的含義更值得我們注意。煤炭在中國經(jīng)濟(jì)增長中起著非常重要的作用，盡管煤炭利用過程中會造成嚴(yán)重的空氣污染，但是，長期內(nèi)煤炭仍然是我國不可或缺的重要能源和資源。為保障經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長，必須要有不斷擴(kuò)大的能源供應(yīng)——特別是作為中國主要能源的煤炭供應(yīng)作為保障，必須要實現(xiàn)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

(1)必須考慮如何實現(xiàn)煤炭的清潔利用。要實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是必由之路，必須要實現(xiàn)高碳能源低碳利用，走清潔利用的道路，控制煤炭使用過程中造成的污染，有效降低溫室氣體排放強(qiáng)度，使煤炭成為不僅經(jīng)濟(jì)上合理，而且生態(tài)環(huán)境和社會可以接受的能源。煤炭的清潔利用主要可以體現(xiàn)在兩方面，一方面是節(jié)能，提高煤炭的利用效率；另一方面是利用過程中可以采用碳封存、碳捕捉技術(shù)，降低碳排放量。

(2)加大科技投入，減少安全事故。 煤炭行業(yè)承擔(dān)著支撐我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要責(zé)任，但同時也承受著煤礦安全事故頻發(fā)的社會責(zé)難。煤炭行業(yè)的健康發(fā)展必須降低煤礦安全事故。中國作為一個煤炭大國，應(yīng)該有世界上最先進(jìn)的礦井、最現(xiàn)代化的技術(shù)設(shè)備、最安全的生產(chǎn)環(huán)境、最精干的管理人員、最優(yōu)秀的產(chǎn)業(yè)工人。但是，我國距離這些目標(biāo)還有很長的路要走。因此，國家應(yīng)加大煤炭行業(yè)的科技投入力度，加大采煤的機(jī)械化程度，改善采煤生產(chǎn)環(huán)境，加強(qiáng)煤炭行業(yè)人才建設(shè)與人員培訓(xùn)等。只有這些方面都有所改進(jìn)，才能從根源上消除安全事故，改變煤炭行業(yè)在國人及世人心目中的形象。

(3)在煤炭開采過程中要踐行科學(xué)開采[19]。煤炭行業(yè)的健康發(fā)展不僅在煤炭利用過程中強(qiáng)調(diào)低碳利用，從煤炭開采這一環(huán)節(jié)開始，就要運用科學(xué)的開采方式從自然界獲取這一能源資源?！翱茖W(xué)采礦”的提法最早是由我國采礦專家錢鳴高院士在2003年提出的?？茖W(xué)開采主要體現(xiàn)在以下幾個方面[20]：①高效開采。高效開采要求必須提高開采的機(jī)械化程度，使用各種先進(jìn)的煤炭采、掘和運輸機(jī)械，以適應(yīng)高效礦井的使用。而且，提高采礦機(jī)械化程度可以減少井下作業(yè)人員，這也是降低煤礦安全事故損害的有效措施。②安全開采。對于難以駕馭的礦體賦存條件，可以考慮暫緩開采，在確保安全的前提下才能進(jìn)行開采。要通過加大科技投入、提高管理水平來進(jìn)一步保護(hù)人身作業(yè)安全。③綠色開采。在開采過程中要保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)資源與環(huán)境協(xié)調(diào)開采。④高回收開采。提高資源采出率，擺脫現(xiàn)有的資源利用效率不高的狀況。⑤經(jīng)濟(jì)開采。在市場經(jīng)濟(jì)條件下，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以降低成本。

此外，為保障我國經(jīng)濟(jì)增長對煤炭的需求，還要通過調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，推動能源強(qiáng)度下降，提高清潔能源比例，降低碳排放，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的低碳模式。

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