能源消費、經(jīng)濟增長及能源需求預測研究＊——基于河南省的實證分析

徐麗杰

（河南財經(jīng)政法大學 經(jīng)濟學院，河南 鄭州450002）

一、引 言

能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質基礎，是關系到國計民生的重要戰(zhàn)略資源。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求不斷增加，但能源供給卻日益緊張，能源問題已經(jīng)成為普遍關注的問題。因此，探討能源消費與經(jīng)濟增長的關系，并在此基礎上較為準確地預測能源需求的變化趨勢，從而為有關部門政策的制定提供科學依據(jù)，對于保持國民經(jīng)濟的健康、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。

自從Kraft［1］探索了美國經(jīng)濟增長與能源消費之間的因果關系后，能源消費與經(jīng)濟增長關系的實證研究便迅速擴展到了英、法、德、意大利等發(fā)達國家。對于亞洲國家，Glasure［2］利用Granger檢驗方法發(fā)現(xiàn)了新加坡能源對經(jīng)濟增長的因果關系。Yu［3］利用Granger檢驗方法得到了韓國經(jīng)濟增長對能源消費的因果關系。目前，國內(nèi)對中國經(jīng)濟增長與能源消費的關系也進行了一些研究。馬超群［4］的研究表明，我國經(jīng)濟增長分別與能源總消費、煤炭消費之間存在協(xié)整關系，而與石油、天然氣和水電之間不存在協(xié)整關系。韓智勇等［5］的研究表明，我國能源消費與經(jīng)濟增長之間存在雙向因果關系，但不具有長期的協(xié)整性。趙進文［6］利用STR模型對我國的能源消費與經(jīng)濟增長之間的內(nèi)在依從關系進行了研究，認為我國經(jīng)濟增長對能源消費的影響具有明顯的階段性特征。國內(nèi)學者對能源需求的預測方法有很多種。隗斌賢［7］采用能源消費彈性系數(shù)法、能源強度法和部門平衡預測法對浙江省的能源需求進行了預測。劉勇等［8］采用ARIMA模型對我國的能源消費進行了預測。熊國強等［9］采用灰色系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡組合預測模型對我國未來的能源消費進行了預測。宋雅晴等［10］采用三次多項式、回歸分析和時間序列組合模型對我國未來的能源消費進行了預測。

從目前的文獻看，這些研究成果大部分都以全國作為研究對象，而由于資源稟賦、地理環(huán)境和經(jīng)濟結構的不同，各地區(qū)的能源消費與經(jīng)濟增長之間的關系可能會呈現(xiàn)出不同的特征，所需要采用的預測方法也有較大差異。河南省是全國第一人口大省，也是重要的能源和資源大省，2011年中原經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃被正式納入國家國土規(guī)劃。因此，本文在對河南省的具體情況進行分析的基礎上，找出河南省經(jīng)濟增長與能源消費之間的關系，并采用ARMA時間序列模型對河南省未來能源需求進行預測，為河南省能源發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展政策的制定提供科學的決策依據(jù)。

二、經(jīng)濟增長與能源消費關系的實證分析

（一）數(shù)據(jù)來源與處理

本文選取1978－2010年河南省能源消費總量（EC）與國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的數(shù)據(jù)作為基本變量來研究河南省能源消費與經(jīng)濟增長之間的關系，所有數(shù)據(jù)均來自《河南統(tǒng)計年鑒2011》。能源消費總量的量綱為萬噸標準煤，國內(nèi)生產(chǎn)總值的量綱是億元人民幣，為了剔除物價變動的影響，以1978年價格為基期對GDP序列進行折算，得到各年實際GDP。為了消除可能存在的異方差問題，避免數(shù)據(jù)間較大波動的影響，對能源消費總量和實際GDP序列取對數(shù)，分別用lnEC和lnG表示，其相應的一階差分序列分別用DlnEC和DlnG表示。

（二）序列平穩(wěn)性檢驗

為了避免非平穩(wěn)時間序列在進行普通最小二乘估計時可能遭遇的虛假回歸問題，在對模型進行估計前，必須對序列進行平穩(wěn)性檢驗。這里采用ADF單位根檢驗法對序列進行平穩(wěn)性檢驗，由于lnEC和lnG都呈現(xiàn)出明顯的線性增長特征，因而使用包含常數(shù)項和時間趨勢項的檢驗模型進行檢驗。使用Eviews5．1軟件對序列進行檢驗，結果見表1。

表1 變量序列的ADF單位根檢驗結果

從表1可以看出，變量lnEC和lnG的ADF檢驗值在5%的顯著性水平下均大于其所對應的臨界值，不能拒絕單位根的零假設，說明存在單位根，是非平穩(wěn)的；而其一階差分后的序列DlnEC和DlnG的ADF檢驗值均小于其所對應的臨界值，都是平穩(wěn)的，說明lnEC和lnG均為一階單整序列，可進行下一步檢驗。

（三）協(xié)整檢驗和誤差修正模型

協(xié)整是對非平穩(wěn)經(jīng)濟變量之間長期均衡關系的統(tǒng)計描述，非平穩(wěn)經(jīng)濟變量之間存在的長期穩(wěn)定的均衡關系就被稱作協(xié)整關系。由于lnEC和lnG均為一階單整序列，因此可進行協(xié)整性檢驗。本文使用Johansen協(xié)整檢驗法，運用Eviews5．1軟件得到檢驗結果，見表2。

表2 能源消費和經(jīng)濟增長的Johansen協(xié)整檢驗

由檢驗結果看，在5%檢驗水平下，跡統(tǒng)計量值14．763 2大于臨界值12．321 6，而跡統(tǒng)計量值1．572 4小于臨界值4．121 1，說明在變量lnEC和lnG之間存在協(xié)整關系。基于表2中的協(xié)整檢驗結果，對兩變量之間的協(xié)整關系進行估計，得到協(xié)整方程如下：

括號內(nèi)為對應系數(shù)的t統(tǒng)計量值，從回歸結果來看，R2、DW值和F值均可通過顯著性檢驗，方程擬合優(yōu)度良好，統(tǒng)計變量顯著?；貧w方程表明：河南省能源消費每增加1個百分點，可以使經(jīng)濟增長增加1．748 3個百分點，能源消費帶動了河南省地方經(jīng)濟的發(fā)展，而且能源消費彈性系數(shù)大于1，說明長期來看能源消費對經(jīng)濟增長的制約和促進作用較強。

建立描述經(jīng)濟增長和能源消費短期波動的誤差修正模型，這里采用滯后一階的形式：

從估計結果來看，模型的各項檢驗均可通過，經(jīng)濟增長的波動受到能源消費波動和誤差修正項的影響。在短期內(nèi)，如果經(jīng)濟增長和能源消費的均衡關系偏離了長期均衡關系，下一期將以－0．136 1的調(diào)整力度進行反向修正，以使其向長期均衡方向移動。

（四）Granger因果性檢驗

協(xié)整檢驗結果說明河南省能源消費與經(jīng)濟增長之間存在著長期均衡關系，但是這種均衡關系是否構成因果關系，即是由能源消費的增加促進了經(jīng)濟的增長還是由經(jīng)濟增長拉動了能源消費的增加，這就要進行Granger因果性檢驗。Granger因果性檢驗對滯后期的選擇非常敏感，滯后期不同，檢驗結果可能有較大差異。本文采用AIC準則確定最優(yōu)滯后期數(shù)為1階，利用Eviews5．1軟件進行檢驗，檢驗結果見表3。

表3 格蘭杰因果關系檢驗結果

由表3可知，在10%檢驗水平下，“l(fā)nEC不是lnG的原因”被拒絕，也就是說能源消費是促進河南省經(jīng)濟增長的原因，而“l(fā)nG不是lnEC的原因”的假設被接受，經(jīng)濟增長不是能源消費增加的原因，lnEC與lnG之間存在由能源消費到經(jīng)濟增長的單向因果關系。這在一定程度上表明，河南省實施節(jié)能降耗措施，依靠科技進步提高能源利用效率以及轉變經(jīng)濟增長方式的舉措取得了一定成效，在保持經(jīng)濟增長的同時，能源消耗逐步下降。

三、河南省未來能源需求預測

從以上分析可知，能源消費是促進河南省經(jīng)濟增長的重要原因，為了促進經(jīng)濟持續(xù)、快速、穩(wěn)定的發(fā)展，有必要對河南省未來的能源需求進行預測，為河南省未來能源規(guī)劃以及能源生產(chǎn)企業(yè)制定發(fā)展戰(zhàn)略提供決策依據(jù)。

（一）能源需求預測方法的選擇

進行能源需求預測的方法有很多，大體上可以分為兩類。一類是相關關系預測法，即根據(jù)經(jīng)濟現(xiàn)象與能源需求之間的因果關系或結構比例關系來預測未來能源需求量，如回歸模型、能源消費彈性系數(shù)法、部門預測法等。另一類是時間序列分析預測法，如協(xié)整和誤差修正模型［11］、ARMA模型等。由于未來能源消費需求會受到很多因素的制約，而且這些因素之間往往又存在著錯綜復雜的關系，因此采用相關關系預測法進行預測一般比較困難，再加上相關解釋變量未來取值的不確定，會對預測結果精確度產(chǎn)生較大影響，因此本文采用時間序列模型中的ARMA模型來對河南省未來能源需求進行短期預測，以避免解釋變量取值不確定所帶來的諸多問題，從而實現(xiàn)最小方差意義下的最優(yōu)預測。

（二）構建能源需求預測模型

表1中單位根檢驗表明，河南省能源消費總量的對數(shù)序列是非平穩(wěn)的，而其進行一階差分序列是平穩(wěn)的，因此這里先對序列進行一階差分，而后建立ARMA模型，實際上就是對其增長率建立預測模型。為了選取合適的模型形式，先對一階差分后的序列DlnEC進行自相關和偏自相關分析，見圖1。

圖1 Dln EC的自相關系數(shù)和偏自相關系數(shù)圖

根據(jù)DlnEC的自相關系數(shù)和偏自相關系數(shù)圖可以看出，二者均是拖尾，于是可以選用ARMA模型結構。通過對模型的殘差白噪聲檢驗和參數(shù)顯著性檢驗，并結合AIC和SC準則確定模型形式，利用Eviews5．1軟件，可以得到河南省能源需求預測的模型形式如下：

這里參數(shù)估計值下括號內(nèi)的值為t統(tǒng)計量值。由于是對差分序列建模，可決系數(shù)R2不高，但如果將模型轉化為對原始序列的預測模型，則可決系數(shù)為0．974 5，非常接近于1。Q統(tǒng)計量用于檢驗殘差的白噪聲性質，其后括號內(nèi)為對應的p值，根據(jù)這些p值可以看出河南省能源需求預測模型中殘差具有良好的白噪聲性質，從而可以保證短期預測的相對精確性。

（三）河南省能源需求預測結果

利用1978－2010年的數(shù)據(jù)建立的預測模型計算出能源消費的增長趨勢，然后結合基期值計算河南省2008－2015年的能源需求水平，到2015年，河南省能源消費總量將達到27 636萬噸標準煤。從2008年、2009年、2010年的預測結果與實際值的比較可以看出，各年預測誤差百分比均小于3%，平均絕對預測誤差1．51%，一般認為平均絕對誤差的值低于10%時預測精度較高［12］，所以模型擬合效果較好，預測精度較高，見表4。

表4 2008年－2015年河南省能源需求預測表

四、結論與建議

利用河南省1978－2010年的能源消費和經(jīng)濟增長數(shù)據(jù)進行實證分析，結果表明：河南省能源消費與經(jīng)濟增長之間存在長期均衡關系，能源消費對經(jīng)濟增長有著明顯的促進作用，而經(jīng)濟增長則不成為拉動能源消費增加的原因。從長期來看，能源消費每增加1%，就可以使經(jīng)濟增長1．748 3個百分點，能源消費對經(jīng)濟增長的刺激作用較強；而在短期動態(tài)調(diào)整中，如果經(jīng)濟增長和能源消費的均衡關系偏離了長期均衡關系，下一期將以－0．136 1的調(diào)整力度進行反向修正，以使其向長期均衡方向移動。這說明河南省目前的節(jié)能降耗工作取得了一定成效，能源利用效率有所提高，但經(jīng)濟增長方式仍以粗放型為主，經(jīng)濟增長對能源的依賴程度仍比較強。

采用ARMA模型的預測結果表明，到2015年河南省能源需求總量將達到27 636萬噸標準煤。然而目前河南省的能源供給卻日益緊張，在一次性能源消費結構中，煤炭消費所占比重雖然都在85%以上，雖然河南省煤炭資源豐富，但按照目前的開采水平和速度，仍存在一定供需缺口；石油和天然氣消費在能源消費結構中所占比重一直不足20%，但河南省原油和天然氣儲量嚴重不足，按照目前的開采速度，原油開采壽命不到10年，而天然氣僅僅能持續(xù)到2015年左右，而且這種開采速度所能保證的原油供應尚不及需求量的1／5，天然氣供應也不到需求量的1／5。因此，我們在充分利用省內(nèi)能源資源的同時，必須加強與省外、國外的能源戰(zhàn)略合作與交流，盡快制定相關的能源政策措施，以完善能源保障體系。

第一，建立科學的能源供應體系，合理開發(fā)利用河南省能源資源。積極推進煤炭資源整合與戰(zhàn)略重組，培育大型煤炭生產(chǎn)集團，建設全國重要的煤炭生產(chǎn)基地；依托西氣東輸?shù)葒夜歉商烊粴夤艿?，完善支線管網(wǎng)，提高燃氣覆蓋率；規(guī)劃和建設外電入豫通道，加快智能電網(wǎng)建設。

第二，優(yōu)化能源結構體系，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，大力發(fā)展新能源。一方面要加大能源開發(fā)利用方面的科技投入，探討煤炭和煤層氣綜合開發(fā)利用技術。另一方面要減少一次性能源在能源消費中的比例，積極開發(fā)利用核能、太陽能、地熱能、生物質能等新能源和清潔能源。加快規(guī)劃建設南陽核電項目和南陽新能源國家高新技術產(chǎn)業(yè)基地，依托骨干企業(yè)和有條件的地區(qū)，建設多晶硅及太陽能電池、風電裝備等特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

第三，加大節(jié)能降耗方面的科研體系建設，倡導全社會厲行節(jié)能的良好風尚。建立科研院校、科研院所和企業(yè)相結合的節(jié)能降耗科研體系，盡快將科研成果應用在生產(chǎn)中，淘汰耗能大的舊設備，引進能耗小、資源利用率高的新設備，引進新技術和新方法。

第四，加強國際國內(nèi)能源合作，積極實施“引進來”和“走出去”戰(zhàn)略。要充分利用內(nèi)外兩個資源和兩個市場，積極與能源資源儲量豐富的國家和地區(qū)開展合作，重點加強在能源開發(fā)利用以及節(jié)能降耗等方面的研究與合作，建立能源合作長效機制，實現(xiàn)共同開發(fā)，互惠互利。

第五，加強能源戰(zhàn)略儲備體系建設。在保障中原經(jīng)濟區(qū)基本建設發(fā)展需要的同時，要對煤炭（煤層氣）、天然氣等實施保護性開采和戰(zhàn)略儲備，以確保能源結構安全。必須提高對煤炭資源的利用效率，推進濮陽、平頂山等地建設天然氣儲備基地和煤炭（煤層氣）戰(zhàn)略儲備基地。

［1］Kraft J，Kraft A．On the Relationship between Ener－gy and GNP［J］．Energy Development，1978（3）：401－403．

［2］Glasure Y U，Lee A R．Cointegration，Error Correction，and the Relationship between GDP and Electricity：The Case of South Korea and Singapore［J］．Resource and Electricity Economics，1997，20（1）：17－25．

［3］Yu E S H，Choi J Y．The Causal Relationship between Electricity and GNP：An International Comparison［J］．Journal of Energy and Development，1985，10（2）：249－272．

［4］馬超群，儲慧斌，李 科．中國能源消費與經(jīng)濟增長的協(xié)整與誤差校正模型研究［J］．系統(tǒng)工程，2004，22（10）：47－50．

［5］韓智勇，魏一鳴，范 英．中國能源消費與經(jīng)濟增長的協(xié)整與因果關系分析［J］．系統(tǒng)工程，2004，22（12）：17－21．

［6］趙進文，范繼濤．經(jīng)濟增長與能源消費內(nèi)在依從關系的實證研究［J］．經(jīng)濟研究，2007（8）：31－42．

［7］隗斌賢．“九五”及2010年浙江省能源需求預測研究［J］．預測，1997（2）：25－33．

［8］劉 勇，汪旭輝．ARIMA模型在我國能源消費預測中的應用［J］．經(jīng)濟經(jīng)緯，2007（5）：11－14．

［9］熊國強，劉海磊．我國能源消費的組合預測模型［J］．統(tǒng)計與決策，2007（2）：21－22．

［10］宋雅晴，楊桂元．我國能源消費的組合預測［J］．市場經(jīng)濟與價格，2011（7）：34－37．

［11］林伯強．中國能源需求的經(jīng)濟計量分析［J］．統(tǒng)計研究，2001，（10）：34－39．

［12］易丹輝．數(shù)據(jù)分析與Eviews應用［M］．北京：中國統(tǒng)計出版社，2005：106．