能源消费结构对京津冀经济发展的影响研究——基于Panel-Data模型

孙德红1,杨艳芳1,张荣齐1,郑海霞

(1.北京联合大学 管理学院,北京 100029;2.中国农科院 农业信息所,北京 100081)

能源消费结构对京津冀经济发展的影响研究
——基于Panel-Data模型

孙德红1,杨艳芳1,张荣齐1,郑海霞2

(1.北京联合大学 管理学院,北京 100029;2.中国农科院 农业信息所,北京 100081)

能源是经济发展的重要引擎,能源消费结构对区域经济发展质量有着重要影响。作为我国重要的经济增长极之一,京津冀地区能源消费巨大,能源消费结构改善关系到区域经济协同发展、人们生活水平提高和环境保护。通过选取京津冀2000—2014年的煤炭、石油、天然气、电力等能源消费结构和经济发展指标数据,建立能源消费结构与经济发展指标的面板数据模型。研究发现，京津冀能源消费总量对人均地区生产总值具有正向作用,电力对人均地区生产总值具有正向影响，而煤炭、石油具有反向影响。在此基础上,提出在改善区域能源供给方面采用适度提高能源总量，减少煤炭等重污染能源比重的政策措施,以有效促进京津冀的经济协同发展和人们生活水平提高。

能源消费结构;经济发展;京津冀

1 引言

能源是经济和社会发展的重要物质基础,能源投入对于一国或地区的经济发展起着非常重要的作用。目前我国节能减排形势依然严峻,郝宇等研究发现,在基准情景和节能减排政策措施严于预期的低碳发展情景下,碳排放峰值都有望在2030年前出现[1]。我国经济发展不能以污染环境为代价,不能走高污染的透支增长模式,能源消费和供给结构优化对于区域经济协同发展、人们生活水平提高和环境保护关系重大。京津冀是我国北方的经济中心,产业基础雄厚,北京已进

入后工业化发展阶段,以服务业为主导;天津的工业化基本完成,以加工制造业和物流业为主导;河北处于工业化的中期,以重化工业和农业为主导。从社会经济形态看,北京和天津是特大城市,河北是城乡二元结构特征突出的大省，京津冀地区是我国资源环境与发展矛盾尖锐的地区,能源需求对外依存度高,是能源输入型地区,能源结构不合理、清洁能源的比重偏低、单位能源产出效率低。2014年,京津冀地区能源消费总量占全国的11.3%。北京、天津和河北三个地区经济发展和能源消费有明显差异,2014年人均GDP(以2000年不变价格计算)分别为60036元、74844元和28528元,2014年河北的能源消费量最高,达32819万t标准煤,天津、北京分别为7518万t标准煤、6172万t标准煤,河北的煤炭消费比重最高,占一次能源消费量的比重达79%以上,天津为53%，北京为20%。推动京津冀协同发展是一个重大国家战略,需要能源与经济社会的协调发展,需要统筹安排产业布局和能源供应,对能源结构和保障提出了更高要求,有效缩小城乡和地区差距。京津冀经济的可持续发展和人们生活水平的提高都与能源消费结构优化密切相关,因此有必要深入研究能源消费结构对京津冀经济发展和人们生活水平的影响作用。

本文的研究贡献主要包括：一是选取人均地区GDP指标作为反映经济发展和人们生活水平的综合性指标,更好地体现经济发展水平的社会性和真实性;二是运用面板数据模型对各品种能源消费比重和人均地区GDP关系进行科学实证研究。

2 相关文献综述

国内外学者的相关研究主要集中在对能源消费量和GDP关系的研究。在一国(或区域)GDP和能源消费量的关系方面,Hwang、Yoo用协整检验和格兰杰因果分析等方法对印度尼西亚1965—2006年的GDP和能源消费总量的关系进行了研究,发现GDP对能源消费总量有单向因果关系[2]。Tang、Tan用协整检验法对马来西亚1972—2009年能源消费和经济增长的关系进行了研究,发现变量间存在协整关系,且在短期和长期均有双向因果关系[3]。郭轲等学者研究发现，河北经济增长和能源消费存在双向因果关系[4]。我国经济结构与能源消费结构的研究课题组研究发现,经济增长对中国能源消费具有正向作用[5]。秦闻笛运用协整法分析了中国1985—2010年能源消费和GDP的关系,发现煤炭消费是经济增长的格兰杰原因,经济增长又促使石油、天然气和新能源消费增长[6]。邹艳芬对中国1953—2011年能源消费的波动性与增长性之间的关系进行了研究,发现中国能源消费的适度增长有利于保持波动的稳定性[7]。

在一国GDP和各产业能源消费量关系方面,加纳古丽等学者运用灰色关联度方法对新疆各产业能源消费量和地区GDP的关系进行了分析,发现工业能源消费量对经济的影响最大[8]。付艳对中国2001—2011年GDP和各行业能源消费量进行了灰色关联分析,发现服务性行业耗能低但与GDP的关联度很大[9]。在一国(或区域)的经济增长和各品种能源消费量的关系方面,Dolgopolova等用协整检验法对非石油输出国组织石油生产国进行了研究,发现石油、煤炭、电力、天然气消费量和人均GDP有长期协整关系[10]。贾云翔等学者研究发现与石油、天然气、电力等能源相比,煤炭对中国经济增长的贡献率最大[11]。付艳则分析发现,天然气与GDP的关联度最大[9]。陈双莲研究发现,煤炭和电力能促进中国经济增长,天然气则相反[12]。在京津冀产业GDP和能源消费量的关系方面,武义青等学者对京津冀2000—2011年能源消费量和产业GDP的变动趋势进行了观察分析,认为能源消费量受产业结构的影响[13]。

众多学者的研究虽然已进行了大量的规范研究和实证研究,但是大多数研究侧重从全国或某个省市的视角来探讨能源消费量与GDP间的相互关系,未考虑人口因素和地区的真实经济发展水平,也没有深入探讨能源消费结构对经济发展和百姓生活水平的影响作用。本文选取相关的核心指标,运用面板模型实证研究了能源消费结构对京津冀地区经济发展与百姓生活水平的影响作用,提出政策建议,以期为京津冀地区的能源政策优化提供依据。

3 指标选择与数据说明

国家经济发展的最终目标是促进居民收入提高和生活水平改善,人均GDP更能反映地区经济发展的真实水平、居民生活水平和地区经济的现代化水平。因此,本文根据整体性、可操作性、可比性等原则,从反映居民富裕程度、生活水平和经济现代化水平的角度来确定经济发展的核心测量指标,即人均地区生产总值(AGDP，以2000年不变价格计算)。此外,选用各品种能源消费比重来衡量能源消费结构。经济发展的核心指标不仅与能源消费总量有关,还与能源消费结构有直接关系。因此,为了全面反映能源消费结构对京津冀地区经济发展的影响,选用地区能源消费总量(TEC)、煤炭消费比例(PCC)、石油消费比例(POC)、电力消费比例(PEC)、天然气消费比例(PNGC)作为能源消费指标来分析与经济发展的关系。

本文选取2000—2014年的相关指标数据进行分析和和研究,相关指标数据均是根据国家统计局,北京、天津、河北省统计局网站上公布的相关统计数据和《中国能源统计年鉴》中的数据来进行折算加总等处理后得到的。

4 模型设定

为了考察京津冀能源消费结构对经济发展的影响作用,本文借鉴了Dolgopolova[10]、Qazi Adnan Muhhamad Hye、Iyala Tam Stewart的理论研究方法与模型形式,建立面板模型:

lnAGDP=b0+b1lnTECt+b2lnPOCt+b3lnPCCt+b4lnPECt+b5lnPNGCt+u1t

(1)

lnAGDP-BJ=g0+g1lnTEC-BJt+g2lnPOC-BJt+g3lnPCC-BJt+g4lnPEC-BJt+g5lnPNGC-BJt+u2t

(2)

lnAGDP-TJ=h0+h1lnTEC-TJt+h2lnPOC-TJt+h3lnPCC-TJt+h4lnPEC-TJt+h5lnPNGC-TJt+u3t

(3)

lnAGDP-HB=c0+c1lnTEC-HBt+c2lnPOC-HBt+c3lnPCC-HBt+c4lnPEC-HBt+c5lnPNGC-HBt+u4t

(4)

其中,在模型(1)—(4)中,因变量AGDP、AGDP-BJ、AGDP-TJ、AGDP-HB分别表示京津冀、北京、天津和河北的人均地区生产总值;自变量TEC、TEC-BJ、TEC-TJ、TEC-HB分别表示其能源消费总量；POC、POC-BJ、POC-TJ、POC-HB分别表示其石油消费比例；PCC、PCC-BJ、PCC-TJ、PCC-HB分别表示其煤炭消费比例；PEC、PEC-BJ、PEC-TJ、PEC-HB分别表示其电力消费比例；PNGC、PNGC-BJ、PNG-TJ、PNGC-HB分别表示其天然气消费比例;b0、g0、h0、c0表示常数项；u1t、u2t、u3t、u4t表示随机误差项；t表示年份。在模型计算之前,本文将各变量数据均取了自然对数,以消除各变量的异方差现象。

5 实证研究

5.1 单位根检验

ADF-Fisher是一种在异质性假设条件下的面板数据单位根检验方法。本文采用ADF-Fisher方法检验各变量数据的平稳性,结果见表1。通过对各指标序列的单位根检验结果可知,经济发展指标和能源消费指标序列均为一阶单整序列,具备协整检验条件。

表1 各指标单位根检验结果

(续表1)

变量ADF检验(C,T,K)ADF统计值1%的临界值5%的临界值平稳性△lnTEC-HB(N,N,0)-1.99311-2.75499-1.97097平稳lnPCC-BJ(C,T,3) 0.11254-5.12487-3.93336否△lnPCC-BJ(C,T,2)-6.11722-5.12487-3.93336平稳lnPCC-TJ(C,N,0)-0.35942-4.00442-3.09889否△lnPCC-TJ(N,N,0)-3.35526-2.75499-1.97097平稳lnPCC-HB(C,N,0)-1.98550-4.00442-3.09889否△lnPCC-HB(N,N,0)-5.11919-2.75499-1.97097平稳lnPEC-BJ(C,N,3)-0.40504-4.20005-3.17535否△lnPEC-BJ(N,N,0)-5.35603-2.75499-1.97097平稳lnPEC-TJ(C,N,0)-1.53714-4.00442-3.09889否△lnPEC-TJ(N,N,0)-2.51936-2.75499-1.97097平稳lnPEC-HB(C,N,0)-1.78253-4.00442-3.09889否△lnPEC-HB(N,N,0)-3.70929-2.75499-1.97097平稳lnPNGC-BJ(C,N,1)-0.88979-4.05791-3.11991否△lnPNGC-BJ(C,N,0)-7.95371-4.05791-3.11991平稳lnPNGC-TJ(C,N,0)-0.40038-4.00442-3.09889否△lnPNGC-TJ(N,N,0)-4.35699-2.75499-1.97097平稳lnPNGC-HB(C,N,0) 0.46004-4.00442-3.09889否△lnPNGC-HB(N,N,0)-3.53648-2.75499-1.97097平稳lnPOC-BJ(C,N,0)-0.71053-4.00442-3.09889否△lnPOC-BJ(N,N,0)-6.61589-2.75499-1.97097平稳lnPOC-TJ(C,N,1)-2.53338-4.05791-3.11991否△lnPOC-TJ(N,N,1)-3.34920-2.77192-1.97402平稳lnPOC-HB(C,N,0)-2.02106-4.00442-3.09889否△lnPOC-HB(N,N,0)-5.04347-2.75499-1.97097平稳

5.2 协整关系检验

本文进一步运用ADF-Fisher方法对模型(1)—(4)中的残差序列进行平稳性检验,以判断自变量和因变量是否存在长期均衡的协整关系，结果见表2。从表2中的检验结果可知,无论采用上述四种模型中的哪种模型,其残差序列均不存在单位根,即残差序列是平稳的，因此可以认为我们考察的变量之间存在协整关系,可以采用最小二乘法进行回归分析。

表2 各个模型残差序列的平稳性检验

5.3 最小二乘法估计结果

基于上述模型(1)—(4),我们采用最小二乘法进行协整回归,考察京津冀能源消费结构对经济发展的影响。经过逐步回归分析,剔除不相关自变量,得到模型结果见表3。由回归结果可知:首先,京津冀区域、北京、天津、河北能源消费与经济发展的关系模型拟合优度都很高,线性关系显著成立。其次,能源消费总量增加会带来京津冀、北京、天津、河北人均GDP的增加。石油和煤炭消费比重降低均会带来京津冀、天津、河北人均地区生产总值的增加,煤炭消费比重变化对京津冀、河北人均GDP的反向影响均显著地大于石油,对天津人均地区生产总值的反向影响则明显大于石油。此外,石油和煤炭消费比重对北京人均GDP影响不显著。电力消费比重的提高会带来京津冀、北京、天津人均地区生产总值的增加,但电力消费比重对河北人均GDP的影响不显著。天然气消费比重对京津冀、北京、天津、河北人均GDP的影响不显著。

表3 协整模型回归结果

5.4 实证结果的讨论分析

京津冀地区人均地区生产总值与能源消费总量、石油、煤炭和电力消费比重具有长期均衡的关系,且能源消费总量、电力消费比重与京津冀地区人均地区生产总值具有正相关关系。这说明能源消费总量增加或电力消费比重提高有利于京津冀地区经济发展和人们生活水平提高,京津冀地区经济发展需要能源消费量的增加。在四种能源中,电力是京津冀区域使用的主要能源之一,占能源消费总量的13%。更重要的是电力是第三产业使用的主要能源,电力消费比重提高有利于促进京津冀经济的发展,体现良好的经济发展质量。天然气消费比重对京津冀人均地区生产总值没有明显的影响,这主要是由于该地区目前天然气使用的覆盖面不广泛,2014年的消费量占比仅6%,故对经济发展的影响作用较弱。石油和煤炭消费比重均与京津冀人均地区生产总值呈现负相关关系,表明石油或煤炭消费比重的降低有利于京津冀地区经济的发展和人们生活水平的提高,这主要是由于煤炭和石油是京津冀地区使用的两大重要化石能源,2014年煤炭和石油的消费量分别占其一次能源消费总量的67%和13%,高耗能过剩产能的压减和新工业节能技术的应用,将大幅度降低煤炭和石油的消费比重,有利于优化产业结构，提高能源的经济效率,促进经济发展。与增加能源消费总量、降低石油消费比重和提高电力消费比重相比,降低煤炭消费比重的作用最为明显,煤炭消费比重每降低1%,将使京津冀人均地区生产总值提高3.09%。

北京、天津、河北的人均地区生产总值都与能源消费总量具有长期均衡的关系,且能源消费总量与北京、天津、河北人均地区生产总值都呈正相关关系。这说明能源消费总量增加有利于促进北京、天津、河北三省经济发展和人们生活水平提高。三个地区的经济发展都需要能源消费量的增加。在四种能源消费比重与三个省市经济发展的关系方面,北京、天津人均地区生产总值与电力消费比重具有长期均衡的关系。电力消费比重对河北人均地区生产总值没有明显的影响作用,而与北京、天津人均地区生产总值呈正相关关系,这说明电力消费比重的提高,有利于北京、天津经济发展和人们生活水平的提高。电力消费对河北影响小主要是由于河北第三产业占比低。天然气消费比重对北京、天津、河北人均地区生产总值都没有明显的影响作用,主要是由于三省市天然气主要都是民用。此外,天津、河北人均地区生产总值与石油、煤炭消费比重均具有长期均衡的关系。石油、煤炭消费比重对北京人均地区生产总值没有明显的影响作用,而与天津、河北人均地区生产总值呈负相关关系,这表明石油、煤炭消费比重的降低有利于天津、河北的经济发展和人们生活水平的提高。这主要是由于北京的产业结构较为合理、第三产业比重较高。天津、河北使用煤炭量大,2014年消费量分别是3984万t标准煤、25990万t标准煤,降低煤炭消费比重的作用较明显,煤炭消费比重每降低1%,天津、河北人均地区生产总值分别提高了1.01%、6.41%。

能源消费总量及结构对北京、天津和河北三个地区经济和生活水平的影响呈现出差异,具体表现在:①天津的能源经济效率最大,天津的人均地区GDP最高,能源消费总量仅稍高于北京,河北的人均地区GDP最低,能源消费总量最大,能源消费总量的变化对天津经济影响最大,北京次之,河北最小,这主要是由于天津工业发达、规模大、产品附加值高,而河北工业相对落后、农业人口多。②降低煤炭消费比重对经济发展和生活水平提高的正向作用对河北影响最大,天津次之,北京无影响,主要是由于河北使用煤炭比重大(2014年的比重约为80%)。③降低石油消费比重对经济发展和生活水平提高的正向作用。对天津影响最大,河北次之,北京没有影响,主要是由于天津石化企业规模占比大、石油消费大。④提高电力消费比重对经济发展和生活水平提高的正向作用对北京影响最大,天津次之,河北无影响,主要是由于北京的第三产业比重较高。

6 结论与建议

本文选用人均地区GDP指标,从地区现代化程度上系统分析了京津冀地区能源消费总量及消费结构对京津冀地区经济发展的影响作用,不仅深入分析论证了能源与地区经济增长的关系,更体现了能源与生态经济和社会的发展关系,并以电力、煤炭、石油三种主要能源进行了区域和结构分析,体现了区域能源和经济发展的协同性。

通过实证研究及结果分析,得出如下结论:①能源消费总量对京津冀地区经济发展和生活水平提高具有重要影响。能源是产业经济发展和人们生活的血液和基础,京津冀地区经济的发展处于工业化中后阶段,能源消费总量将伴随着人均地区GDP的提高经历一个由快速增长走向稳定的过程,能源消费在今后一个时期里需要合理科学的增加。②能源消费结构的改善(主要指电力消费比重的提高和煤炭、石油消费比重的降低)从今后一个时期来看能促进京津冀地区的经济协同发展和人们生活水平的提高,有效缩小三个地区的差距。京津冀地区的经济协同发展和居民生活水平的提高首先需要煤炭消费比重的降低,其次是石油消费比重的降低。提高电力的消费比重能够促进北京居民的收入和生活水平的提高。降低煤炭和石油的消费比重可进一步提高天津居民的收入和生活水平。河北居民的收入和生活水平的提高首先需要煤炭消费比重的大幅降低,其次是石油消费比重的降低。总之,提高电力的消费比重能加快京津冀地区绿色工业和第三产业发展,降低煤炭、石油的消费比重能加快第二产业转型升级。

优化京津冀能源总量和结构对促进京津冀地区经济协同发展具有重要意义,具体建议是:①要结合地区经济发展和节能减排的要求,适度控制京津冀地区的能源消费总量增长。天津要通过发展绿色工业和现代服务业、淘汰落实产能、提高能源效能来适度降低天津的能源消费量增速,北京要通过疏解非首都功能、优化能源结构来适度控制能源消费增长,河北要通过淘汰落后工业产能、发展农村生物质能源、太阳能、光伏等非化石能源,科学发展能源产业。②制定区域能源发展规划和政策。从区域能源系统发展的角度,合理布局能源和电网基础设施,加强电力的供给、弱化煤炭石油的供给,通过能源供给结构的调整使产业结构得到优化和改进、能源效率得到提高、环境得到改善。三个省市要制定鼓励对电力消费的市场准入条件和税收政策,鼓励电力的消费。③开展能源供给侧结构性改革。当前河北、天津使用煤炭较多,分别约是北京的21倍和3.2倍,能耗大、污染重,需要加强煤炭消费减量替代,加快实施煤炭节能减排升级改造,大力降低煤炭的消费比重,同时要适度降低石油消费比重。④建立京津冀地区能源发展协调机制,统一协调区域能源政策、评估和监督管理,不断优化地区能源供给和消费结构,促进该地区协同发展。

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StudyontheInfluenceofEnergyConsumptionStructureontheEconomicDevelopmentinBeijing-Tianjin-Hebei——BasedonthePanel-DataModel

SUN De-hong1,YANG Yan-fang1,ZHANG Rong-qi1,ZHENG Hai-xia2

(1.College of Management,Beijing Union University,Beijing 100029;2.Agricultural Information Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China)

Energy became the important engine for economic development.The energy consumption structure had an important influence on the quality of regional economic development.As one of the most important economic growth poles in China,Beijing-Tianjin-Hebei had huge energy consumption.The improvement of energy consumption structure played an important role in regional collaborative economic development,people′s living standard and environmental protection.This paper selected energy consumption structure containing coal,oil,natural gas,electricity and economic indicator data from 2000 to 2014,and built the model of energy consumption structure and economy index.The research revealed that in Beijing-Tianjin-Hebei total energy consumption had a positive effect on per capita GDP.Electricity had a positive effect on per capita GDP,whereas coal and oil both had a reverse effect.It meant that increasing the total energy supply and reducing the proportion of heavy polluting energy would promote the collaborative development of economy and people living standard in Beijing-Tianjin-Hebei.

energy consumption structure;economic development;Beijing-Tianjin-Hebei

10.3969 /j.issn.1005-8141.2017.09.009

F061.5；F206

A

1005-8141(2017)09-1068-05

2017-07-27；

2017-08-15

国家自然科学基金项目“基于Meta分析的中国湿地效益转移研究”(编号:41271527)。

及通讯作者简介：孙德红(1972-),女,山东省龙口人,硕士,讲师,研究方向为能源经济、区域经济发展。