基于VAR的我國能源效率與能源結(jié)構(gòu)關(guān)系的實(shí)證分析

汪　行　范中啟　張　瑞

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京　100083)

基于VAR的我國能源效率與能源結(jié)構(gòu)關(guān)系的實(shí)證分析

汪行范中啟張瑞

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京100083)

〔摘要〕本文基于VAR模型，實(shí)證分析1953～2014年我國能源效率與能源結(jié)構(gòu)兩者之間的動態(tài)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)：能源效率與能源結(jié)構(gòu)之間存在長期穩(wěn)定的均衡關(guān)系，二者呈現(xiàn)正相關(guān)；在長期，能源效率與能源結(jié)構(gòu)具有明顯的促進(jìn)作用。脈沖響應(yīng)函數(shù)及方差分解分析了影響能源效率的主要影響因素，并提出了相關(guān)的政策建議。

〔關(guān)鍵詞〕能源效率能源結(jié)構(gòu)模型實(shí)證分析

引言

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源。隨著經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，特別是工業(yè)化與城市化進(jìn)程的加快，我國能源消費(fèi)量將繼續(xù)上升，能源緊缺問題已成為我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。與此同時，由于大量能源消耗而引發(fā)的環(huán)境污染問題也日益突出。目前，提高能源效率受到我國政府的關(guān)注，我國在“十三五”規(guī)劃中明確提出推進(jìn)能源革命，加快能源技術(shù)創(chuàng)新，建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系。能源效率反映的是能源的利用效率。自改革開放以來，我國能源效率有所提高。但是，與發(fā)達(dá)國家相比，我國能源效率還比較低。因此，提高能源效率已成為解決我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的能源短缺與環(huán)境污染問題的戰(zhàn)略選擇。能源效率的提高，對建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會有至關(guān)重要的作用。

1　文獻(xiàn)綜述

近年來，能源效率與其影響因素的問題越來越受到人們的關(guān)注，也成為學(xué)術(shù)界討論的熱點(diǎn)話題之一。對于能源效率影響因素的研究主要集中在以下指標(biāo)，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等對能源效率的影響。當(dāng)前，很多學(xué)者的研究集中在能源結(jié)構(gòu)對能源效率的影響。如張瑞等(2006)基于中國1978～2004年的時間序列數(shù)據(jù)對我國能源效率與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)整分析[1]；姜磊等(2011)采用嶺回歸方法，實(shí)證分析了技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對能源效率的影響，結(jié)果表明煤炭消費(fèi)比重提高也會降低能源效率，而石油消費(fèi)比重提高則會提高能源效率[2]；曾勝等(2013)通過C-D生產(chǎn)函數(shù)，運(yùn)用DEA方法進(jìn)行能源效率測算，分析結(jié)果表明降低煤炭的使用量，增加石油、電力、天然氣的使用量可以提高能源效率[3]；徐麗娜等(2013)則采用結(jié)構(gòu)向量自回歸模型得出能源結(jié)構(gòu)對能源強(qiáng)度的沖擊效應(yīng)較小[4]；趙濤等(2013)采用結(jié)構(gòu)向量自回歸模型，研究了能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能源強(qiáng)度的沖擊效應(yīng)和貢獻(xiàn)度，也得出了類似的結(jié)論[5]；尹碩等(2014)則采用1952～2012年的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建VECM模型來研究能源消費(fèi)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源效率三者之間的動態(tài)影響，結(jié)論認(rèn)為能源效率的提升在長期對能源消費(fèi)的減少起到了一定作用[6]。

綜上可知，現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)對于能源效率與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的研究大多是基于相關(guān)工作者的定性分析，不過已有文獻(xiàn)未闡明兩者之間存在何種關(guān)系，未考慮變量的滯后效應(yīng)及變量間的滯后影響。本文基于前人的研究，運(yùn)用VAR模型，對能源效率與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行實(shí)證分析，對分析結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)現(xiàn)實(shí)意義說明，從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的角度，提出提高中國能源效率的政策建議。

2　能源效率與能源結(jié)構(gòu)的協(xié)整分析

2.1數(shù)據(jù)的處理及說明

(1)能源效率。能源效率是指能源的綜合利用效率，一般而言，能源強(qiáng)度均指“單位GDP能耗”，單位是噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元?，F(xiàn)有文獻(xiàn)采用能源強(qiáng)度的倒數(shù)表示，即國內(nèi)生產(chǎn)總值與一次能源消耗量的比值[8]，本文亦采用此表示方法，記作EF。

(2)能源結(jié)構(gòu)。我國的資源稟賦性決定了以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)很難改變，石油、天然氣、水電雖然占的比重小，但近年來有上升的趨勢，總體來看，煤炭、石油、天然氣、水電占了絕大部分，基于此，本文選擇煤炭消費(fèi)比重、石油消費(fèi)比重、天然氣消費(fèi)比重和水電消費(fèi)比重作為能源結(jié)構(gòu)的替代變量，分別記作SCOAL、SOIL、SGAS、SWE。

(3)能源消費(fèi)總量。選擇我國能源消費(fèi)總量，記作EC。

(4)國內(nèi)生產(chǎn)總值。選擇以1953年為基期的GDP指數(shù)作為替代變量。

考慮到數(shù)據(jù)的完整性與可獲得性，本文選取的數(shù)據(jù)區(qū)間為1953～2014年，數(shù)據(jù)來源于歷年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.2變量的單位根檢驗(yàn)

為了不改變變量之間的依存關(guān)系，同時消除可能存在的異方差，對原始數(shù)據(jù)取自然對數(shù)。由于傳統(tǒng)的計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法對時間序列建模時會出現(xiàn)虛假回歸的現(xiàn)象，考慮將非平穩(wěn)的時間序列轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)的時間序列。在進(jìn)行Johansen協(xié)整檢驗(yàn)之前，本文采用ADF單位根檢驗(yàn)對原始序列及原始序列的一階差分序列進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)。

表1　變量的ADF單位根檢驗(yàn)

注：D表示原始序列的一階差分，表中C表示常數(shù)項(xiàng)，T表示時間趨勢項(xiàng)，K表示滯后階數(shù)。

由表1可知，除序列LNSWE的單位根統(tǒng)計(jì)量小于10%檢驗(yàn)水平的臨界值，拒絕有單位根的假設(shè)，序列平穩(wěn)。序列LNEF、LNSCOAL、LNSOIL、LNSGAS的單位根統(tǒng)計(jì)量大于10%檢驗(yàn)水平的臨界值，接受有單位根的假設(shè)，序列不平穩(wěn)。而序列LNEF、LNSCOAL、LNSOIL、LNSGAS的一階差分序列的單位根統(tǒng)計(jì)量小于10%檢驗(yàn)水平的臨界值，可以拒絕有單位根的假設(shè)，即序列平穩(wěn)，說明這些序列的一階差分都不存在單位根，因此可以判定序列LNEF、LNSCOAL、LNSOIL、LNSGAS都是一階單整序列I(1)。

2.3協(xié)整檢驗(yàn)

通過上述分析表明，各變量都滿足一階單整的條件，可以進(jìn)一步采用Johansen協(xié)整檢驗(yàn)，Johansen協(xié)整檢驗(yàn)是檢驗(yàn)多變量之間是否存在協(xié)整關(guān)系的主要方法。由檢驗(yàn)可知，能源效率與煤炭消費(fèi)比重、石油消費(fèi)比重、天然氣消費(fèi)比重均存在長期的協(xié)整關(guān)系。

3　基于VAR模型的實(shí)證分析

3.1VAR模型

構(gòu)建VAR模型的作用在于對時間序列系統(tǒng)的預(yù)測和隨機(jī)擾動對變量系統(tǒng)的動態(tài)沖擊，進(jìn)而解釋各種經(jīng)濟(jì)沖擊對經(jīng)濟(jì)變量所造成的影響。建立VAR模型的重要步驟在于對滯后期的確定，通過比較AIC值和SC值來確定滯后期。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　向量自回歸模型滯后期的確定標(biāo)準(zhǔn)

由表3可知使得AIC值和SC值最小的滯后期為2。

根據(jù)表2協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果以及似然比統(tǒng)計(jì)量(LR)，赤池信息準(zhǔn)則(AIC)、施瓦茨準(zhǔn)則(SC)，本文可以確定建立3個VAR模型，分別是能源效率與煤炭消費(fèi)比重的VAR(1)模型、能源效率與石油消費(fèi)比重的VAR(2)模型、能源效率與天然氣消費(fèi)比重的VAR(3)模型。經(jīng)檢驗(yàn)，該VAR模型是穩(wěn)定的。模型的估計(jì)結(jié)果如下：

表3　VAR模型估計(jì)結(jié)果

續(xù)　　表

3.2脈沖響應(yīng)函數(shù)

脈沖響應(yīng)函數(shù)是通過隨機(jī)擾動項(xiàng)的一個標(biāo)準(zhǔn)差沖擊對內(nèi)生變量當(dāng)前和未來取值影響的軌跡，能夠準(zhǔn)確地刻畫出變量之間的動態(tài)交互作用及效應(yīng)。下圖為脈沖響應(yīng)函數(shù)組圖。橫軸表示沖擊作用的滯后期間數(shù)，這里為20；縱軸表示能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)波動引起的響應(yīng)，實(shí)線部分為脈沖響應(yīng)函數(shù)，虛線部分為正負(fù)兩倍標(biāo)準(zhǔn)差偏離帶。

圖1　LNSCOAL對LNEF的沖擊響應(yīng)

圖2　LNSCOAL對LNSCOAL的沖擊響應(yīng)

圖3　LNSOIL對LNEF的沖擊響應(yīng)

圖4　LNSOIL對LNSOIL的沖擊響應(yīng)

圖5　LNSGAS對LNEF的沖擊響應(yīng)

圖6　LNSGAS對LNSGAS的沖擊響應(yīng)

圖1～6分別給出了基于VAR模型的煤炭消費(fèi)比重、石油消費(fèi)比重、天然氣消費(fèi)比重分別對能源效率和自身沖擊的脈沖響應(yīng)軌跡。

(1)圖1～2給出了基于VAR模型的煤炭消費(fèi)比重對能源效率和自身沖擊的動態(tài)響應(yīng)過程。面對能源效率的沖擊，煤炭消費(fèi)比重在第1期為負(fù)，之后開始下降，進(jìn)入到第2期達(dá)到最小，之后基本處于穩(wěn)定的狀態(tài)，但影響較小。這說明煤炭消費(fèi)比重對能源效率會產(chǎn)生明顯的負(fù)向作用，但隨著時間的推移，這種負(fù)向作用逐漸減小并趨于穩(wěn)定。面對自身的沖擊，煤炭消費(fèi)比重初期反應(yīng)較大，到第6期達(dá)到最大之后，影響開始下降。這說明煤炭消費(fèi)比重對自身的沖擊會產(chǎn)生正向的作用，但隨著期數(shù)的不斷增加，這種正向作用逐漸減小且煤炭消費(fèi)比重對能源效率的沖擊始終為負(fù)，即煤炭消費(fèi)比重與能源效率呈現(xiàn)反向的關(guān)系。

(2)圖3～4給出了基于VAR模型的石油消費(fèi)比重對能源效率和自身沖擊的動態(tài)響應(yīng)過程。面對能源效率的沖擊，石油消費(fèi)比重一開始就保持上升的趨勢，并且在第3期達(dá)到高峰，但在隨后開始下降并在第20期達(dá)到最小。當(dāng)在本期給自身一個正的沖擊，一開始就保持逐步上升的趨勢且在第4期達(dá)到最大，之后開始迅速下降，但總體體現(xiàn)為正向的影響?？刂剖拖M(fèi)比重，即石油消費(fèi)比重與能源效率存在著正向關(guān)系，提高石油比重對能源效率具有明顯的正向作用，但考慮受國內(nèi)資源稟賦的制約，基于上述原因，因此要合理有效利用石油資源，提高資源開采利用率，減少對環(huán)境的影響，堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展的道路。

(3)圖5～6給出了基于VAR模型的天然氣消費(fèi)比重對能源效率和自身沖擊的動態(tài)響應(yīng)過程。面對能源效率的沖擊，一開始就呈現(xiàn)下降的趨勢，從第2期開始出現(xiàn)負(fù)面的影響，這種負(fù)面影響持續(xù)時間較長，在第5期達(dá)到負(fù)向影響的最大值，從第5期之后，天然氣比重對能源效率的影響逐漸下降并趨于消失。面對自身的沖擊，當(dāng)期沒有受到影響，之后隨著期數(shù)的增加而逐漸遞減。總體來看，天然氣消費(fèi)比重在較短的時期內(nèi)且很大程度上影響能源效率，即煤炭消費(fèi)比重與能源效率呈現(xiàn)正相關(guān)；長期來看，天然氣的消費(fèi)比重對能源效率的影響是負(fù)向的，且具有較長的持續(xù)效應(yīng)。因此快速發(fā)展天然氣，提高天然氣消費(fèi)比重對能源的效率。

3.3方差分解分析

方差分解分析是用來衡量每一個結(jié)構(gòu)沖擊對內(nèi)生變量的貢獻(xiàn)度進(jìn)而確定各內(nèi)生變量因果關(guān)系的大小，評價不同內(nèi)生變量沖擊的重要性。

限于篇幅，具體的方差分解分析的結(jié)果略。由結(jié)果可知，能源效率對煤炭消費(fèi)比重的預(yù)測方差在第1期的影響達(dá)到6.17%，然后迅速上升，并且在第10期達(dá)到最大，之后差不多穩(wěn)定在11%，從這個表可以看出能源效率對煤炭消費(fèi)比重產(chǎn)生了一定的影響；能源效率對石油的消費(fèi)比重的預(yù)測方差在第1期影響達(dá)到了14.9%，在經(jīng)歷下降和緩慢上升的過程后，到第20期達(dá)到22.9%；能源效率對天然氣的比重的預(yù)測方差第1期達(dá)到17.8%，然后迅速增加到22.59%，之后維持較穩(wěn)定的正影響，說明天然氣比重的增加會提高能源效率。因此增加天然氣的消費(fèi)比重，將大大促進(jìn)能源效率的提高，實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展天然氣的開發(fā)利用。

4　主要結(jié)論與政策建議

4.1主要結(jié)論

基于ADF單位根檢驗(yàn)、協(xié)整理論和VAR模型，本文對1953～2014年我國能源效率與能源結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了實(shí)證分析，得出以下結(jié)論：

(1)基于1953～2014的數(shù)據(jù)，能源效率與煤炭消費(fèi)比重、石油消費(fèi)比重、天然氣消費(fèi)比重的初始序列接受有單位根的假設(shè)即序列都不平穩(wěn)，但經(jīng)過一階差分后都為一階單整序列I(1)，而水電消費(fèi)比重初始序列拒絕有單位根的假設(shè)即序列平穩(wěn)。

(2)通過Johansen協(xié)整檢驗(yàn)可以得到，能源效率與煤炭消費(fèi)比重、石油消費(fèi)比重、天然氣消費(fèi)比重均存在長期穩(wěn)定的協(xié)整關(guān)系。

(3)通過建立VAR模型可以得到，煤炭消費(fèi)比重對能源效率沖擊效應(yīng)較小，而石油消費(fèi)比重、天然氣消費(fèi)比重對能源效率的沖擊效應(yīng)較大。

4.2政策建議

本文通過建立能源結(jié)構(gòu)與能源效率的VAR模型可以得到以下的政策建議：

(1)控制煤炭消費(fèi)比重，提高煤炭使用效率。在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭消費(fèi)比重與能源效率呈現(xiàn)反向的關(guān)系，即煤炭消費(fèi)所占的比重越大，能源效率越低。因此，要加快提高煤炭利用水平，加大潔凈煤技術(shù)開發(fā)力度，建立健全潔凈煤技術(shù)推廣使用的政策和制度，實(shí)現(xiàn)高效安全、環(huán)保的發(fā)展目的。企業(yè)要從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會效益、生態(tài)環(huán)境等多方面進(jìn)行努力，全面提高煤炭使用效率。

(2)提高石油供給能力，保障能源整體安全。石油消費(fèi)比重與能源效率呈現(xiàn)正相關(guān)，提高石油消費(fèi)比重有助于提高整體能源效率水平，鑒于此，要合理有效地利用石油資源，保持一定的石油消費(fèi)比重?；谖覈唾Y源賦存狀況，國內(nèi)石油生產(chǎn)存在較難克服的瓶頸問題，一定時期內(nèi)只能維持在2億噸左右，難以滿足國內(nèi)的需求。要多舉措提高石油供給能力，如采取走出去的辦法，用好海外石油資源；加快石油儲備體系建設(shè)，提高石油進(jìn)口和儲備能力；或者加快煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以煤代油。

(3)加快開發(fā)利用天然氣，逐步提高天然氣消費(fèi)比重。目前我國天然氣的探明程度較低，可在國家政策鼓勵和指導(dǎo)下，加大資源勘探力度，大力開發(fā)利用天然氣，提高頁巖氣、煤層氣開發(fā)利用水平，推進(jìn)煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極推進(jìn)天然氣高效利用，通過煤改氣、油改氣以及居民、商業(yè)用氣的不斷擴(kuò)大，提高天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例。

(4)大力發(fā)展可再生能源，降低化石能源消費(fèi)比重?！笆濉逼陂g，我國清潔能源快速發(fā)展，但整體上可再生能源消費(fèi)比重還處于較低水平。為進(jìn)一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，有必要繼續(xù)推進(jìn)水力發(fā)電等技術(shù)成熟的可再生能源項(xiàng)目，加快太陽能光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，有序開發(fā)陸上風(fēng)電、積極示范近海風(fēng)電，逐步增加生物質(zhì)能利用量，大力推廣沼氣、太陽能熱利用、地?zé)崮芾眉夹g(shù)，同時要建立健全可再生能源投融資機(jī)制、完善相關(guān)配套政策，有效促進(jìn)可再生能源消費(fèi)比重的進(jìn)一步提高。

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(責(zé)任編輯：王平)

Empirical Analysis on the Relationship between Energy Efficiency and Energy Structure of VAR

Wang XingFan ZhongqiZhang Rui

(China University of Mining & Technology，Beijing 100083，China)

〔Abstract〕Based on VAR model,the theory analyzes the dynamical relation between energy efficiency and energy structure from 1953 to 2014.The research finds that there is a long balanced equilibrium relationship between energy efficiency and energy structure,and these two factors have a positive correlation.In long term,both of the factors have obvious promotion effect.We use impulse response function and variance decomposition to analyse the main factor which effects the energy efficiency,therefore we put forward relevant policy recommendation.

〔Key words〕energy efficiency;energy consumption structure;VAR model;empirical analysis

〔中圖分類號〕F206

〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A

DOI：10．3969/j．issn．1004-910X．2016．09．017

作者簡介：汪行，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院博士研究生。研究方向：能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。范中啟，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。張瑞，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)管理學(xué)院副教授，博士，碩士生導(dǎo)師。研究方向：能源經(jīng)濟(jì)，計(jì)量經(jīng)濟(jì)。

收稿日期：2016—04—22