天然氣消費與經(jīng)濟增長的動態(tài)均衡與因果關系分析

【摘 要】本文運用協(xié)整理論和Granger因果關系檢驗兩種日益流行的計量經(jīng)濟分析技術，考察了1991～2011年期間我國天然氣消費與經(jīng)濟增長之間的動態(tài)均衡關系和因果關系，協(xié)整分析結果表明：我國天然氣消費與經(jīng)濟增長之間存在長期的均衡關系，進一步考慮建立誤差修正模型來研究兩者之間的短期情況，結果表明天然氣消費與經(jīng)濟增長之間也存在著短期動態(tài)均衡關系。為了更好地觀察天然氣消費和經(jīng)濟增長之間的短期動態(tài)關系，本文考慮了脈沖響應函數(shù)，研究結果顯示：天然氣消費量的隨機擾動項對我國的經(jīng)濟增長正向沖擊作用先緩慢下降后上升的趨勢；最后，Granger因果性檢驗表明，我國天然氣消費對經(jīng)濟增長有著顯著的促進作用，而經(jīng)濟增長對天然氣消費的影響并不顯著，原因在于我國的經(jīng)濟發(fā)展存在“能源高耗”及“能源依賴”的現(xiàn)象。

【關鍵詞】天然氣消費；經(jīng)濟增長；動態(tài)均衡；因果關系

一、引言

改革開放以來，中國的經(jīng)濟總量發(fā)生了突飛猛進的變化，中國的國內生產(chǎn)總值由1991年的21781.5億元增加到2011年的472881.6億元，僅用了20年的時間，經(jīng)濟增長了22倍有余。然而，與中國經(jīng)濟高增長相伴的是能源消費的快速增長，作為能源結構之一的天然氣消費總量也有著迅速的增長，1991年中國的天然氣消費總量156.1億立方米，至2011年，天然氣消費總量增加到1307億立方米，20年來天然氣消費總量增加了8.37倍。 檢驗表明，不同的經(jīng)濟發(fā)展階段，中國能源消費與經(jīng)濟增長之間呈現(xiàn)出很強的規(guī)律性和特征，天然氣消費與經(jīng)濟增長是否存在一定的規(guī)律性呢？未來天然氣存量能否支撐社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展呢？這些都是值得深入研究的重要問題。

實際情況表明，經(jīng)濟增長對天然氣消費有很強的依賴性，天然氣短缺會對經(jīng)濟增長造成嚴重的負面影響，經(jīng)濟增長一方面意味著大量生產(chǎn)，而越大量的的生產(chǎn)需要越多的能源和資源投入，天然氣是組成當今能源結構的重要組成部分，并且天然氣燃燒之后，無廢渣、廢水的產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、產(chǎn)熱值高、潔凈等優(yōu)勢，有利于改善生態(tài)環(huán)境，減少大氣污染，提高人們的生活質量，天然氣的利用前景非常的廣闊，所以中國對天然氣的消費需求表現(xiàn)出極大地潛力。也就是說大量的生產(chǎn)可能會增加天然氣這種能源的投入，從而會提高天然氣在一次能源結構中的消費比重。

天然氣的可持續(xù)發(fā)展要以經(jīng)濟增長為前提，因為經(jīng)濟增長促成了天然氣大規(guī)模的開發(fā)和利用。隨著經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，必然面臨著天然氣需求過高和天然氣產(chǎn)量供應不足的問題。正確認識和處理天然氣供需問題以及天然氣與其它資源之間的可替代性的關系，對于社會經(jīng)濟的長遠規(guī)劃和能源發(fā)展戰(zhàn)略有著十分重要的現(xiàn)實意義。

天然氣的主要用于發(fā)電、化工燃料、工業(yè)燃料、汽車能源、居民燃氣等方面，并通過這些用途直接或間接地為國民經(jīng)濟和地方經(jīng)濟做出了一定的貢獻。如圖1所示，可以看出天然氣消費對GDP的拉動幅度呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢，2011年，每消耗天然氣10億立方米，可以拉動3600億元的GDP增長，從彈性系數(shù)曲線也可知天然氣消費對經(jīng)濟增長有著很大的促進作用。然而，天然氣可持續(xù)性利用，既是經(jīng)濟增長的重要物質基礎，又是構成經(jīng)濟持續(xù)增長的瓶頸，天然氣資源具有不可再生性，隨著資源的不斷開采，天然氣資源對經(jīng)濟增長具有一定程度限制作用。

圖1 天然氣消費對經(jīng)濟增長的拉動作用

二、文獻綜述

國內外學者關于能源消費與經(jīng)濟增長已經(jīng)展開了很多研究。在國外，Yu和Jin（1992）運用E—G兩步法，對1974～1990年間的美國季度數(shù)據(jù)進行檢驗，結果表明，兩變量之間并不存在長期的協(xié)整均衡關系。Stern（1993）進一步使用4變量（GDP、勞動力、資本和能源）向量自回歸（VAR）模型，對美國1947～1990年的年度數(shù)據(jù)進行了標準的因果關系檢驗，結果發(fā)現(xiàn)：雖然不存在總能源消費到GDP的Granger因果關系，但若對最終能源消費測量數(shù)據(jù)按構成進行調整，則會發(fā)現(xiàn)存在能源消費到GDP的單向Granger因果關系。Oh和Lee（2004）基于生產(chǎn)函數(shù)的角度研究發(fā)現(xiàn)，1970～1999年間韓國能源消費對GDP存在雙向因果關系。

近年來，我國學術界在能源消費和經(jīng)濟增長之間的關系研究領域也展開了大量的研究，并取得了一系列成果。馬超群等（2004）采用E-G兩步法對1954～2003年間的年度數(shù)據(jù)進行了分析，得出GDP同能源總消費、煤炭消費之間存在著長期的均衡關系，同石油、天然氣和水電之間不存在協(xié)整關系，同樣在未考慮平穩(wěn)性條件下采用Granger檢驗得出GDP同總能源消費之間存在雙向因果關系的結論。汪旭暉（2007）等運用協(xié)整分析方法和Granger因果檢驗，對中國1978～2005年間能源消費與經(jīng)濟增長的關系進行了實證研究。結果表明：在短期內，中國能源消費與GDP 之間存在波動關系； 但是從長期來看，能源消費與經(jīng)濟增長之間存在著長期穩(wěn)定的均衡關系，且存在從能源消費到經(jīng)濟增長的單向因果。吳巧生（2008）對1986～2005年的數(shù)據(jù)進行協(xié)整分析，結果發(fā)現(xiàn)，存在能源消費與GDP的雙向因果關系。李杰（2012）運用協(xié)整分析、誤差修正模型與Granger因果檢驗對美國1949～2010年以來的天然氣消費量和GDP之間關系研究。結果表明，美國天然氣消費是美國實際GDP增長的原因。上述大部分文獻都是關于能源消費與經(jīng)濟增長之間的關系，而對于天然氣消費與經(jīng)濟增長關系的文獻卻非常的少。本文在這樣的背景之下，選取1991～2011年的數(shù)據(jù)對中國天然氣消費與經(jīng)濟增長之間的關系研究。

三、計量模型與實際結果分析

本文選取1991～2011年的時間序列數(shù)據(jù)，采用E-G兩步法，對中國天然氣消費和經(jīng)濟增長之間的關系展開了均衡分析和因果關系檢驗，由圖2可以看出，天然氣的增長趨勢與國內生產(chǎn)總值的增長趨勢非常地相似，很容易想到，天然氣消費與國內生產(chǎn)總值之間有著什么樣內在依存關系呢？因此，本文在宏觀分析的基礎上，通過建立相應的模型，來研究天然氣消費與經(jīng)濟增長的內在依存關系。

圖2 1991～2011年中國天然氣消費與GDP的變化情況

（一）天然氣消費量與經(jīng)濟增長的協(xié)整分析

由上圖2，可知經(jīng)濟增長與天然氣的消費量呈現(xiàn)出強烈的趨勢特征，因此，在建立回歸模型時，有必要對這兩個變量先取對數(shù)形成ln（GDP）和ln（gas），取對數(shù)是為了消除變量的異方差，然后再對ln（GDP）和ln（gas）進行平穩(wěn)性檢驗，以避免偽回歸的現(xiàn)象出現(xiàn)，通過分析我們可以知道二者呈現(xiàn)出明顯的非平穩(wěn)性特征，因此，有必要對ln（GDP）和ln（gas）進行單位根平穩(wěn)檢驗，結果如表1所示，ln（GDP）和ln（gas）變量在1%、5%、10%三個顯著性水平下，ADF檢驗和PP檢驗的t統(tǒng)計量均小于相應的臨界值，從而拒絕原假設，表明天然氣消費量與國內生產(chǎn)總值的差分序列不存在單位根，是平穩(wěn)序列，即GDP和gas序列是二階單整的GDP～I（2），gas～I（2），為了分析ln（GDP）和

ln（gas）之間是否存在協(xié)整關系，先對它們做兩變量回歸，然后檢驗殘差的平穩(wěn)性，以為被解釋變量，ln（gas）為解釋變量，用

OLS回歸方法進行估計，結果如表1所示。

表1 天然氣消費量（gas）和國內生產(chǎn)總值（GDP）的單位根檢驗

估計的回歸模型：ln（GDP）=9.2754+0.7745*ln（gas）+[AR

（1）=0.8001]+et （1）

回歸結果，各變量在1%顯著性水平下均顯著，回歸后得到殘差et ，然后對et 進行單位根檢驗，結果表明是平穩(wěn)的，說明ln（GDP）和ln（gas）之間存在協(xié)整關系，表明兩者之間存在長期均衡關系，協(xié)整估計回歸結果如下：

ln（GDP）=62.1878-0.03119t+0.9497lnGDP（-1）+0.6553ln

（gas）-0.3872lngas（-1） （2）

表2 協(xié)整的回歸結果

從表2的回歸模型中可知，天然氣消費量每增加1個單位，實際的國內生產(chǎn)總值將增加0.655個單位，而且國內生產(chǎn)總值不僅受當前天然消費的影響，也受前一期天然氣消費量的影響。從上述的回歸結果可知GDP有著明顯的時間變化趨勢，天然氣消費與經(jīng)濟增長存在長期的均衡關系。

（二）誤差修正模型分析

天然氣消費量ln（gas）和經(jīng)濟增長ln（GDP）之間存在協(xié)整關系，表明兩者之間有長期均衡關系。但從短期來看，可能會出現(xiàn)失衡，為了增強模型的精度，可以把上述的協(xié)整回歸式中的誤差項et看做均衡誤差，通過建立誤差修正模型把天然氣消費的短期行為與長期變化聯(lián)系起來。誤差模型的結構如下：

Dln（GDP）=α+βDln（gas）+γet-1+εt （3）

對變量ln（gdp）和ln（gas）進行一階差分后，以Dln（gdp）作為被解釋變量，以Dln（gas）和et-1作為解釋變量，估計回歸模型結果如下：

最終得到的誤差修正模型的估計結果：

Dln（GDP）=-0.2401+0.3107ln（gas）-0.3264et-1 （4）

上述估計結果表明，經(jīng)濟增長衡量變量GDP不僅受天然氣消費的影響而且受上一期GDP對均衡水平偏離的影響，誤差項et-1估計的系數(shù)-0.3264體現(xiàn)了對偏離的修正，上一期偏離越遠，本期修正的量就越大，即系統(tǒng)存在誤差修正機制，說明我國天然氣消費與經(jīng)濟增長存在短期的動態(tài)均衡關系，為了進一步驗證這個結果，我們通過下面的脈沖響應函數(shù)進行分析。

（三）脈沖響應函數(shù)

協(xié)整分析提供了變量之間的長期均衡關系的信息，而脈沖響應函數(shù)提供了一個變量對另一個變量的短期動態(tài)特征?；诮⑵鸬南蛄空`差修正模型，為了更好的觀察天然氣消費和經(jīng)濟增長之間的短期動態(tài)關系，本節(jié)考慮了脈沖響應函數(shù)。脈沖響應函數(shù)描述了在隨機誤差項上施加一個標準差大小的新息沖擊后對內生變量的當期值和未來值所帶來的影響。

Dln（GDP）和ln（gas）滯后期數(shù)

圖3 我國經(jīng)濟增長對天然氣消費的脈沖響應

圖3是我國天然氣消費對我國經(jīng)濟增長的沖擊效應圖，天然氣消費量的隨機擾動項對我國的經(jīng)濟增長的沖擊作用一直是正效應的，從初期開始，這種沖擊效應逐漸減小，然而當達到第四期時，沖擊效應達最小，此后天然氣消費對經(jīng)濟增長的沖擊效應逐漸遞增，但是增幅并不大。由此可以說明，我國天然氣勘探開發(fā)初期，由于技術條件限制和天然氣管理制度不太完善，所消耗成本較大，投入較多，因此，短期內，天然氣消費的隨機擾動項對經(jīng)濟增長的沖擊效應逐漸減小。然而，長期天然氣作為一種清潔、無污染、高熱量、高效率的能源，對經(jīng)濟增長的促進作用將不斷的增強。但是這種沖擊效應不會大幅度上升，因為，目前天然氣在我國一次能源結構所占的比例僅有5%左右，遠低于煤炭、石油的消費比重，所以天然氣消費給經(jīng)濟增長所帶來的促進作用不會大幅度的增強。

上述的實證分析都是關于天然氣消費對我國經(jīng)濟增長的影響，然而，隨著我國經(jīng)濟快速的發(fā)展，人民生活水平的改善，能源消費也越來越大，作為能源結構重要組成部分的天然氣，其需求量也大幅度的上升，尤其是近些年，我國特別強調在經(jīng)濟增長的同時又要追求經(jīng)濟發(fā)展質量，對環(huán)境保護的要求越來越高，而天然氣作為一種清潔能源，具有很好的環(huán)保優(yōu)勢，因此，我們可以提出“我國經(jīng)濟增長是不是直接導致了天然氣消費需求的上升”的問題，為了說明此問題，我們運用Granger因果關系檢驗進行相應的分析。

（四）因果關系檢驗

經(jīng)濟增長對天然氣消費有著很強的依賴性，天然氣的合理利用和開發(fā)可能對經(jīng)濟增長有著一定的影響，然而，經(jīng)濟增長對天然氣的消費有沒有顯著的影響，經(jīng)濟增長會導致天然氣消費大幅度的上升嗎？本文通過Granger因果關系檢驗來分析它們二者之間的影響關系。從上述的研究結果表明：天然氣消費和GDP之間的協(xié)整關系，不僅說明它們有著長期的均衡關系，而且隱含著它們之間一定存在某種因果關系，但是不知因果關系的方向如何，是天然氣消費需求導致了經(jīng)濟增長呢，還是經(jīng)濟增長促進了天然氣消費需求，我們采用標準的Grange檢驗來分析它們二者之間的因果關系，利用Eviews7.0對天然氣消費和GDP進行因果性檢驗，表3是根據(jù)1991～2011年的數(shù)據(jù)作出的結果。

表3 Granger因果關系檢驗的結果

注：檢驗的滯后階數(shù)為2。

上述的Grange檢驗結果表明，天然氣消費是國內生產(chǎn)總值的格蘭杰成因，而GDP并不是天然氣消費的原因，說明GDP對天然氣消費需求的作用并不明顯，天然氣的消費可以促進經(jīng)濟增長。

四、結論

本文利用1991～2011年間的中國天然氣消費和經(jīng)濟增長的時間序列數(shù)據(jù)，實證分析二者之間的長期均衡和短期動態(tài)因果關系，結論顯示：盡管在短期內，天然氣消費與經(jīng)濟增長之間存在波動關系，但是從長期來看，二者之間存在長期穩(wěn)定的均衡關系。通過誤差修正模型可以發(fā)現(xiàn)，天然氣消費將引起經(jīng)濟增長同方向的變動，天然氣消費每增長1%將導致經(jīng)濟增長0.6553%個單位，誤差修正項的系數(shù)為-0.3264，符合反向修正機制，即當天然氣消費短期偏離均衡狀態(tài)時，誤差修正項是國內生產(chǎn)總值向長期均衡狀態(tài)收斂；而脈沖響應函數(shù)（IRF）結果表明：天然氣消費短期內對我國經(jīng)濟增長的促進作用很緩慢，但長期內還是對我國經(jīng)濟增長有著一定影響。通過Granger因果關系檢驗可知，存在天然氣消費到經(jīng)濟增長的單向因果關系。天然氣消費的增長直接導致國內生產(chǎn)總值的增加，而國內生產(chǎn)總值對天然氣消費的影響并不明顯，該結論表明我國經(jīng)濟發(fā)展具有較強的“能源消費”、“能源高耗”、“能源依賴”等特征，能源供給緊張將成為制約我國經(jīng)濟增長的“瓶頸”。

五、相關政策建議

基于以上分析，我們可以給出一些相關的政策建議。我國是一個人均能源十分短缺的國家，能源供給不足將成為制約我國經(jīng)濟增長的重要瓶頸因素，天然氣作為組成能源結構的重要組成部分，近些年，為了提高經(jīng)濟發(fā)展質量，我國對天然氣的依賴越來越大，天然氣需求或經(jīng)濟與消費能力的增長速度超出了天然氣供應或生產(chǎn)與供給能力的增長速度，即天然氣供應存在長期的風險，天然氣對外依賴程度越來越大。因此，應加強以下幾個方面的工作：（1）我國天然氣資源稟賦較差，人均占有量低，開采難度大，分布不均衡，天然氣供需矛盾日益突出，因此，完善我國天然氣定價機制，將有利于促進天然氣資源的節(jié)約和合理使用，緩解我國天然氣供應緊張的狀況。（2）鼓勵引進國外先進的技術和自主創(chuàng)新，通過天然氣技術創(chuàng)新和管理創(chuàng)新來實現(xiàn)天然氣消費對綠色GDP的直接貢獻。（3）隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)生活所需的天然氣將進入快速增長期，天然氣在能源消費總量的比例將大幅度上升，因此，“節(jié)能減排”不僅成為工業(yè)生產(chǎn)的重要調節(jié)段，更應體現(xiàn)在居民生活用能上，鼓勵居民采用節(jié)能設備，減少天然氣尾氣排放，將不僅有利于提高人民生活水平，更能保護生態(tài)環(huán)境。（4）改革政績考核制度，在GDP考核過程中，引入能反映經(jīng)濟增長成本的指標，考核的重點可以放在將經(jīng)濟增長速度轉向經(jīng)濟發(fā)展質量上。

參 考 文 獻

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作者簡介：吳安兵（1988—），男（漢族），江西景德鎮(zhèn)人，成都理工大學商學院碩士研究生，研究方向：礦產(chǎn)資源經(jīng)濟評估，天然氣市場變革等