基于VAR模型技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能耗強度關(guān)系研究

趙芳菲，秦穎

（北京建筑大學(xué)經(jīng)濟與管理工程學(xué)院，北京 100044）

1 引言

能源問題是世界性問題，幾乎所有國家都會面臨能源耗竭所帶來的困擾，當然中國也列在其中。我國能源消費量依舊處于高增長的趨勢，能源綜合利用率較低。在國內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展的各個領(lǐng)域中，能源的高消耗引起的高排放等問題成為制約現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，技術(shù)進步是解決這一問題的重要手段。

由于在傳統(tǒng)能源耗竭的制約下，當前能源消費處于倒“U”型能源庫茲涅茨曲線左側(cè)，還沒有達到頂峰，所以能源消費還會在短期內(nèi)上升。但對于依靠政府的資產(chǎn)投入使得高耗能產(chǎn)業(yè)的能源消費帶動經(jīng)濟增長的作用已經(jīng)減弱，所以在探尋新的經(jīng)濟增長方式中，依靠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高技術(shù)水平成為經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的新路徑。

2 研究現(xiàn)狀

技術(shù)水平的提高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)都會通過提高部門能源利用率，使能源消費量從高能耗向較低能耗部門的流通，這是能耗強度變動的主導(dǎo)因素。徐麗娜(2013)采用SVAR模型分析能源結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能耗強度變化的沖擊效應(yīng)，結(jié)果表明，能源強度受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)沖擊較大，而對能源結(jié)構(gòu)的效應(yīng)較小。Mi ZF(2018)基于投入產(chǎn)出模型評價北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對能耗影響，結(jié)果表明，從2010-2020年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以節(jié)能39.42%，表明合理的調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能夠降低能耗強度。Wang,Q(2016)使用Divisia指數(shù)分析中國能源消耗，在中國1970-2012年，能源使用排放量增長了12.53倍，主要由個人收入快速增長和人口增長緩慢所造成，而1980年以來的技術(shù)進步抵消了這一趨勢。Du(2015)采用綜合分解框架，將生產(chǎn)理論分解分析和指標分解分析相結(jié)合，解釋了2003年至2010年中國能源消費的快速增長[1]。結(jié)果顯示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、勞動力替代和技術(shù)效率的變化在能源消費增長中扮演著重要的角色，其中技術(shù)進步使中國的能源消耗減少了22.4%。盡管應(yīng)用不同研究方法，但結(jié)果表明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與技術(shù)進步對能耗強度所產(chǎn)生的效應(yīng)不盡相同。

3 北京市能耗特征

能耗強度：能耗強度（EI）表示能源利用效率，用萬元GDP能源消耗表示。能耗強度下降率（EIR）表示能耗強度下降的速度，即：EIRt=（EIt-1-EIt）EIt-1，可見EI越小利用率越高，EIR＞0說明能源效率提升，反之下降。計算結(jié)果如圖1：

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)：從考察北京市的能耗強度（能源效率）可以發(fā)現(xiàn)，能耗強度由1995年的2.34下降至2015年的0.34，這一時期的萬元GDP能耗水平的下降，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整占多大程度的貢獻率？2011年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)處于在75%以上徘徊，對應(yīng)當時能耗強度下降了21個百分點。這組數(shù)據(jù)是否能夠說明當時的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)揮了能耗效應(yīng)？從能源經(jīng)濟學(xué)可知，由于行業(yè)之間的技術(shù)進步的差異性，促使生產(chǎn)要素從低向高生產(chǎn)率行業(yè)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級而提高了能源使用效率（能耗強度的下降）（Lewis，1954，Krüger，2008）。因此，能源經(jīng)濟中的結(jié)構(gòu)紅利指的是把能耗強度的下降歸結(jié)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級。因此，本文可以揭示北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在1995-2015年時期是否產(chǎn)生能耗效應(yīng)，其結(jié)論對于北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能降耗具有明顯的現(xiàn)實意義。

圖1 北京市能耗強度及其下降率

圖2 能耗強度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

技術(shù)進步：從可持續(xù)發(fā)展理論和經(jīng)濟學(xué)理論可知，技術(shù)進步是當前提高能源利用率，降低能耗的主要原因之一，是實現(xiàn)能源約束下經(jīng)濟增長的重要保證。從各行業(yè)可以看出，對機器設(shè)備等固定資產(chǎn)的更新改造、引進或自主研發(fā)先進的工藝設(shè)備均顯著提高技術(shù)水平。劉源遠（2008）在研究技術(shù)進步在能源消費方面的回彈效應(yīng)影響時，提出能源利用技術(shù)水平的提升是節(jié)能降耗與提高利用率的重要手段[2]。但在2000年以后，技術(shù)進步不僅會帶動經(jīng)濟增長，同時刺激了能源消費總量的增加，盡管技術(shù)進步對能耗的貢獻率趨于平穩(wěn)勢態(tài)，但其導(dǎo)致的能源消費量確處于上升趨勢，這與技術(shù)進步的特點有關(guān)，即技術(shù)進步對能源消費在不同時期產(chǎn)生的影響不同。

4 變量選擇及模型設(shè)定

為揭示能耗強度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)進步之間存在怎樣的作用關(guān)系，首先定義變量，基于此探討模型的設(shè)定。

4.1 變量定義

4.1.1 能耗強度

依據(jù)北京市統(tǒng)計局計量方法，定義能耗強度（EI）為萬元GDP的能源消費，即：EI=EC/GDP其中EC為能源消費總量，以萬噸標準煤表示；GDP以1980年為基數(shù)的不變價，以億元表示；樣本期間1995-2015年。

4.1.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

定義產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（thdstr）為hdstr=TI/GDP，其中TI為第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值（單位：億元），GDP為北京市生產(chǎn)總值（單位：億元）由于IS為比值數(shù)據(jù)，所以TI與GDP取各自名義值。

4.1.3 技術(shù)進步

廣義的技術(shù)進步是指能提高生產(chǎn)效率的一切因素，用全要素生產(chǎn)率來表示。張少軍（2009）用全員勞動生產(chǎn)率代表技術(shù)進步。但是由于北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在近年來都在向第三產(chǎn)業(yè)靠攏，符合狹義技術(shù)進步即技術(shù)本身發(fā)生的變化，R&D能促進新的發(fā)明、創(chuàng)新產(chǎn)生，改進產(chǎn)品，增加消費者的效用，提高全要素生產(chǎn)效率。所以本文借助研發(fā)支出（lnrd）描述技術(shù)進步。

4.2 VAR模型設(shè)定

VAR模型的實質(zhì)是將每一個內(nèi)生變量的滯后項作為函數(shù)構(gòu)造回歸模型，一般形式如下：

其中Y表示內(nèi)生變量，P表示滯后階數(shù)，A代表系數(shù)矩陣。VAR模型的平穩(wěn)性需要根據(jù)整個系統(tǒng)平穩(wěn)性判斷，如果特征根倒數(shù)的模小于1，則模型平穩(wěn)，否則，不平穩(wěn)。

因為此模型是無約束模型，因此可以把每個變量當作被解釋變量，并且包含各變量的滯后期。根據(jù)AIC或SC最小信息準則選擇滯后期。

基于此本文設(shè)定包含能耗強度ei、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)thdstr、技術(shù)進步lnrd，滯后期為1的VAR模型，公式如下：

由于這些變量代表了變量之間的動態(tài)影響關(guān)系，不會因為變量的滯后期不顯著舍去，而是為每個方程保留這些變量。VAR模型估計結(jié)果表達式為：

本文先對變量建立VAR模型，進行穩(wěn)定性檢驗，再用Granger因果關(guān)系檢驗每個變量的滯后項是否對其他變量當期值有影響，并繪制IRF圖比較全面的反應(yīng)變量之間的動態(tài)關(guān)系，最后利用方差分解，將系統(tǒng)內(nèi)一個變量的方差分解到其他變量上去，分析變量之間的動態(tài)關(guān)系。

6 實證分析

對于判斷模型中變量之間的動態(tài)關(guān)系則需要用Granger因果分析、IRF與方差分解進行分析。系數(shù)只是反映變量間局部動態(tài)關(guān)系，難以捕捉到全面復(fù)雜關(guān)系，本文關(guān)注的是一個變量對另一個變量沖擊影響的全過程，在此之下繪制IRF脈沖響應(yīng)函數(shù)來描繪變量之間的動態(tài)變化。方差分解是將一個變量的方差分解到各個擾動項上，分析每個擾動項對變量的影響程度。首先對VAR模型進行穩(wěn)定性檢驗。

圖3 VAR特征根的倒數(shù)的模的單位圓圖示

就圖3中特征根倒數(shù)的模而言，所有模都小于1（位于單位圓內(nèi)），表明建立的VAR模型是穩(wěn)定的。

圖4 VAR模型脈沖響應(yīng)函數(shù)結(jié)果

圖中實線表示變量受沖擊后的走勢，兩側(cè)的虛線表示兩倍的標準誤差?？梢钥闯瞿芎膹姸仁茏陨硪粋€沖擊后一直下降，直到第20期趨于平穩(wěn)；受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的沖擊后開始下降，直到第8期開始回轉(zhuǎn)；受技術(shù)進步的沖擊后連續(xù)下降4期，然后保持穩(wěn)定。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)受能耗強度的沖擊作用后緩慢上升，第20期趨于平穩(wěn)；受自身一個沖擊后下降速率較快，并在第18期趨于平穩(wěn)；受技術(shù)進步的沖擊后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在前4期有正向反映，第5期開始下降。技術(shù)進步受能耗強度的沖擊后有緩慢的上升趨勢，在第12期趨于平穩(wěn)；受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的沖擊后，在第3期達到頂峰；受自身沖擊后在前4期急劇下降，第5期開始趨于平穩(wěn)。

6 結(jié)論與建議

北京市能耗強度一直處于下降態(tài)勢，能耗強度下降率（eir）顯示出不規(guī)則的倒“V”型調(diào)整，即下降速度呈現(xiàn)出非線性的演變。北京市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（用第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重表示），從1995年的53%到2015年的80%，第三產(chǎn)業(yè)以近2%的年均增長率增長，而能耗強度以近4%的年均下降率降低。技術(shù)進步即R&D研發(fā)支出增長速率比較緩慢，但一直處于上升趨勢?；谏鲜鰯?shù)據(jù)的特征演變，本文構(gòu)建了基于VAR模型的能耗強度與產(chǎn)業(yè)機構(gòu)、技術(shù)進步的關(guān)系研究。得出以下結(jié)論：

脈沖響應(yīng)和方差分解分析表明，技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對能耗強度的下降具有可持續(xù)性?；赩AR模型構(gòu)建的技術(shù)進步（R&D）和能耗強度之間存在較強的相關(guān)關(guān)系。從能耗強度持續(xù)下降這一點可以說明，技術(shù)進步與能耗強度之間是存在關(guān)系的，但從Granger因果檢驗表明，技術(shù)進步與能耗強度之間短期內(nèi)不存在直接的因果關(guān)系，表明技術(shù)進步對能耗強度的影響可能通過其他中間變量傳遞到能耗強度。脈沖響應(yīng)表明技術(shù)進步的沖擊對能耗強度響應(yīng)是持久的，從方差分解結(jié)果來看，就長期而言，能耗強度的誤差中，源于技術(shù)進步的影響要大于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[3]。

針對以上結(jié)論對北京市能源消費提出相關(guān)建議：要促使經(jīng)濟增長轉(zhuǎn)向全要素增長方式轉(zhuǎn)變。一方面通過提高各要素生產(chǎn)效率降低能耗強度，另一方面，強調(diào)技術(shù)進步在促進經(jīng)濟增長中起到的重要作用，以降低能源總量消費的控制對經(jīng)濟增長的制約。