甘肅省電力需求的協(xié)整與誤差修正分析

田茂君 TIAN Mao-jun；劉福潮 LIU Fu-chao；劉志平 LIU Zhi-ping；徐源 XU Yuan

（①西安理工大學(xué)，西安 710048；②甘肅省電力公司，蘭州 730050；③西北工業(yè)大學(xué)，西安 710072）

（①Xian University of Technology，Xi'an 710048，China；②Gansu Province Electric Power Company，Lanzhou 730050，China；③Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072，China）

1 研究背景

隨著我國改革開放的不斷進(jìn)行，我國的經(jīng)濟(jì)取得了很大的發(fā)展，中國也迅速地從一個落后的農(nóng)業(yè)國變成了現(xiàn)在享譽(yù)國際的一個制造業(yè)大國，我國的生產(chǎn)總值在1978-2012年間的平均增長超過9%。但是相對地我國的電力消費(fèi)的增長速度也比其他的國家都要快，1978-2012年34年增長了14.4倍，年均增長9%[1]。經(jīng)濟(jì)的增長必然需要電力的支持，只有保證電力充足，才能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，一旦電力短缺將嚴(yán)重的影響到社會的發(fā)展。所以必須明確兩者之間的關(guān)系，準(zhǔn)確的預(yù)測出電力需求，合理規(guī)劃電源電網(wǎng)建設(shè)。

電力需求研究是指研究一個范圍內(nèi)電力消費(fèi)的歷史和現(xiàn)狀，然后結(jié)合相關(guān)的實(shí)際情況，得出可能影響電力需求的各種因素，分析這些因素和電力需求之間的關(guān)系，并最終做出一些有建設(shè)性的估計和評價。這種關(guān)系可以通過建立函數(shù)來體現(xiàn)，所以它的首要任務(wù)就是建立電力需求和相關(guān)因素之間的函數(shù)關(guān)系。參照相關(guān)理論，影響電力需求的主要因素是收入（GDP）和價格（P）。本文是在模型中加入結(jié)構(gòu)變化（Mt）和電力使用效率（EF），建立一個電力需求函數(shù)，這個函數(shù)可以分析甘肅省電力需求和宏觀變量之間的關(guān)系，還能夠給出一些參考信息，其函數(shù)形式如下：

其中，Q為甘肅省電力需求，GDP為甘肅省國內(nèi)生產(chǎn)總值，P為甘肅省電價，Mt代表甘肅省經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化，EF是甘肅省電力使用效率。進(jìn)行具體的估計時，應(yīng)該采用以下對數(shù)線性模型：

其中變量名前再加L，表示取對數(shù)。

本文中提到的電力價格采用的是甘肅省統(tǒng)計局公布的礦物燃料價格指數(shù)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變化是用重工業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值比值（Mt）來體現(xiàn)的；電力使用效率（EF）是用單位電力消費(fèi)的產(chǎn)值來體現(xiàn)的，即國內(nèi)生產(chǎn)總值/總電力消費(fèi)。這些數(shù)據(jù)都是年度數(shù)據(jù)，均來自于相關(guān)的官方資料，樣本區(qū)間在1978-2012年之間。由于很多的數(shù)據(jù)都為一階單整序列即I（1）序列[4,5]，本文采用協(xié)整分析方法來克服“偽回歸”現(xiàn)象的影響。

2 協(xié)整與誤差修正模型

從上個世紀(jì)80年代末到90年代開始，很多的相關(guān)專家學(xué)者開始對時間序列變量之間的協(xié)整關(guān)系進(jìn)行研究，為計量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法提供了很多的參考。它的基本思想是在這些變量中如果有兩個及其以上的時間序列變量是非平穩(wěn)的，但是其線性組合是平穩(wěn)的，那協(xié)整關(guān)系就存在于這些變量之間。分析它的意義可以發(fā)現(xiàn)，這種長期均衡關(guān)系的存在可以使一個變量通過變化來影響另一個變量的水平值。反之，如果沒有變化，就不存在協(xié)整關(guān)系。從協(xié)整理論和誤差修正模型的角度出發(fā)，對很多的經(jīng)濟(jì)模型來說，都可以把長期均衡關(guān)系引入動態(tài)方程，用它的誤差來表示短期波動的修正項(xiàng)?，F(xiàn)階段，這種模型已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用。它的基本步驟如下：

①單位根檢驗(yàn)。檢驗(yàn)變量是否平穩(wěn)的過程就是單位根檢驗(yàn)。本文檢驗(yàn)變量的平穩(wěn)性采用的ADF法，具體如下：

并作假設(shè)檢驗(yàn)：H0：α1=0；H1：α1≠0。若原假設(shè) H0被接受，但是另一個假設(shè)被拒絕，就表明存在單位根，此序列是非平穩(wěn)序列；反之，則是平穩(wěn)的序列。方程中加入m個滯后項(xiàng)是為了使殘差項(xiàng)變?yōu)榘自肼暋?/p>

②協(xié)整檢驗(yàn)。檢驗(yàn)變量間是否有協(xié)整關(guān)系就是協(xié)整檢驗(yàn)。用OLS對方程（2）進(jìn)行回歸，考察該方程的回歸殘差et是否平穩(wěn)，如果et平穩(wěn)，則說明存在協(xié)整關(guān)系[8,9]。用ADF方法檢驗(yàn)et的平穩(wěn)性，即作如下回歸：

③誤差修正模型。參照相關(guān)定理，如果（4）式中的電力需求與變量LGDP、LP、LMt以及LEF之間存在協(xié)整關(guān)系，那么一定存在以下誤差修正模型：

式中，ECMt-1是誤差修正項(xiàng)，ni（i=0,1,2,3,4）是使殘差項(xiàng)為白噪聲的最優(yōu)滯后階數(shù)。電力需求與其余變量之間存在長期均衡關(guān)系等價于（5）式中的系數(shù)B6顯著不等于0。誤差修正項(xiàng)ECMt-1表達(dá)了電力需求LQ與其余宏觀經(jīng)濟(jì)變量之間的非均衡程度。

3 甘肅省電力需求的實(shí)證結(jié)果

3.1 單位根檢驗(yàn) 可以采用ADF法對各變量的年度數(shù)據(jù)作單位根檢驗(yàn)，比如電力需求LQ、國內(nèi)生產(chǎn)總值LGDP、電價LP、電力使用效率LEF、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)LMt等，其結(jié)果如表1。

表1 ADF單位根檢驗(yàn)結(jié)果

由此可知，LQ、LGDP、LP、LEF 這些變量的水平值都是非平穩(wěn)的，但是如果其一階差分在5%的顯著性水平下都是平穩(wěn)的；經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)LMt的ADF檢驗(yàn)表明其水平值在10%顯著水平下是平穩(wěn)的，其一階差分在1%顯著水平下是平穩(wěn)的。

3.2 協(xié)整檢驗(yàn) 可以通過采用普通最小二乘法對方程（2）來檢驗(yàn)這些變量之間是否存在協(xié)整關(guān)系，結(jié)果如下：

在5%水平下方程（6）中各變量的t檢驗(yàn)值都是顯著的，表明電力需求受各變量的影響。如果進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)可以識別這些變量是否對電力需求有著長期影響。記方程（6）的回歸殘差序列為ECMt，作如下回歸：

ECMt-1的系數(shù)的t檢驗(yàn)值在5%的顯著水平下小于臨界值，表明方程（6）的回歸殘差是平穩(wěn)的，也說明了在這種情況下，電力需求和各相關(guān)影響因素之間存在著長期的均衡關(guān)系。

3.3 誤差修正模型 在方程（5）的基礎(chǔ)上，采取一定的措施來剔除回歸系數(shù)不顯著的滯后期[10]。首先是每個變量滯后取3期，然后為了獲取更為簡潔的誤差修正模型，剔除那些不顯著的滯后期，結(jié)果如下：

在5%的水平下方程（8）中全部變量的系數(shù)都是顯著的。

4 結(jié)論

從本文的研究結(jié)果中不難看出影響電力需求的重要因素不僅有收入變量（GDP）和價格變量（P），也包括電力使用效率EF和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)Mt。

從長遠(yuǎn)的角度出發(fā)，電力需求和影響電力需求的因素之間存在著長期的均衡關(guān)系。各變量的回歸系數(shù)和理論預(yù)期在電力需求LQ的長期方程（6）中是基本一致的。GDP與LQ存在正相關(guān)關(guān)系，電力需求的收入彈性是大于1的，約為1.02。電力是一種明顯缺乏價格彈性的商品，因?yàn)槠湫枨蠛蛢r格之間是反向關(guān)系，如果電力的價格增加了，那電力的需求就必然減少了。此外，電力需求也受經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整因素影響，在整個工業(yè)總產(chǎn)值中重工業(yè)產(chǎn)值的所占比重每提高1%，電力需求將增加0.16%。經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整是經(jīng)濟(jì)增長的一個重要源泉和動力。有色、煉金、石化、機(jī)械、建材等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是其財政收入的主要來源[11]。與此同時，這些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也是高能耗的產(chǎn)業(yè)，需要非常多的電力支持，很難平衡好兩者的關(guān)系。電力使用效率EF對電力需求的影響非常大，所以要想緩解未來電力短缺的窘狀，必須采取必要的措施來提高電力使用效率，甘肅省為達(dá)到此目的實(shí)施了電力需求側(cè)管理（DSM），效果顯著。

誤差修正模型（8）是體現(xiàn)變量間短期波動關(guān)系的，其中它的誤差修正項(xiàng)系數(shù)是負(fù)數(shù)的，符合相關(guān)規(guī)定的要求。如果ECMt-1是正的，那其對LQt的作用是減小的；反之，就是增加的作用。從ECMt-1前面的系數(shù)的絕對值為0.191中可以看出，滯后1期的非均衡誤差以0.191的比率對本年度的電力需求增加量做出修正，該比率即短期波動向長期均衡調(diào)整的幅度。

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