中国能源消费收敛性特征分析

常春华

（长江大学经济学院，湖北荆州434023）

0　引言

改革开放以来，经济的持续增长增加了对能源的依赖程度，而能源消费也产生了较强的极化效应，在支撑经济快速增长的同时也产生了大量污染物，破坏了生态环境。由于我国能源消费以煤炭为主，在现有的能源消费结构不发生改变的条件下，经济增长对能源消费的巨大依赖也为实现我国经济持续增长蒙上了阴影。在全球气候变暖和碳排放量硬约束目标逐渐增强的背景下，如何实现经济发展、能源消费与环境的协调，通过提高能源利用效率来降低碳排放增长率是我国政府面临的全新的课题。经济理论最早将能源看作是一种生产要素纳入生产函数模型可以上溯至20世纪70年代的“石油危机”。此后，众多研究开始集中从能源产量、能源强度角度来分析能源与经济的关系，而从能源弹性系数角度分析能源和经济之间关系的文献相对较少。由于能源消费弹性系数主要反映了人均GDP与人均能源消费之间的比例关系，对于正确把握我国能源消费的趋势，评价能源利用效率、提高能源总量需求的预测具有重要意义。因此，本文从能源消费弹性的变化规律来分析我国能源消费的一般规律。

1　理论模型

本文参考曹翠珍等（2015）的研究，基于世代交叠模型，从微观视角来分析能源消费与经济增长的理论模型。假定消费者生命有限，不同代际的消费者生死交替。每个消费者生存两期：年轻和年老两期。年轻人必须依靠劳动来获取收入并进行消费和储蓄，老年人依靠资本获取收入并假定消费者的效用全部来自于能源消费量。假定时间t为离散的时间变量，EC1t和EC2t分别表示年轻人和老年人在t期由于能源消费而获得的期望效用。t期能源消费效用依赖于EC1t和EC2t+1，假定风险厌恶消费者不变效用函数可以表示为：

假定典型消费者初始收入为0，终生收入t期现值为yt，消费者预算约束可以表示为：

这样，消费者能源消费问题就转化为在预算约束一定条件下的效用最大化问题，即：

为求解消费者最大化效用函数，构造拉格朗日函数：

对函数分别求EC1t和EC2t+1的一阶导数，得到：

结合式（3）、式（5）和式（6），得到：

从式（9）可以发现，在ρ、rt+1、θ一定时，t期能源消费与t期收入正相关，为本文实证分析提供了理论支撑。

2　数据来源与预处理

本文采用1978—2015年按照发电煤耗计算法得到的能源消费总量以及同时期的GDP数据，采用GDP平减指数将GDP调整为以1978年为基期的定基比数据。同时，以每年年末人口为除数分别对能源消费总量和价格调整后的GDP数据进行调整，得到人均GDP和人均能源消耗。为了尽可能降低数据波动和异方差对分析结果可能产生的影响，对人均GDP和人均能源消耗分别进行对数处理。所有数据均来自于中经网。t期人均能源消费以及人均GDP的对数形式分别表示为ct、gdpt。图1描述了人均能源消费ct和人均gdpt的走势图。

图1 人均能源消费和人均GDP走势图：（1979—2015年）

从图1可以发现，人均GDP和人均能源消费呈现不断上升的趋势，并且两者基本呈现同方向变动。由于使用状态空间模型的前提是要求变量具备同阶单整的特征，因此需要对人均GDP和人均能源消费是否具有同阶单整特点进行检验。检验结果如表1所示。

表1　变量的平稳性检验

从表1的检验结果可以看出，变量ct、gdpt均为2阶单整，即ct～I(2),yt～I(2)，使用它们进行回归可以避免尽可能“伪回归”现象的发生。

采用状态空间模型进行分析的前提是要求变量之间存在稳定的协整关系。Johansen协整检验的结果如表2所示。

表2　Johansen协整检验

表2的检验结果表明，人均能源消费与人均GDP之间存在稳定的协整关系。由于我国采取的渐进式经济改革，我国的产业结构和消费结构一直处于变动之中。采用常弹性方程来描述两者之间的关系并没有太大意义。同时，这种常弹性方程只是从静态角度反映了变量之间的统计关系，并不能反映人均能源消耗与人均GDP之间的动态关系。为了得到这种动态影响的结果，将应用时变参数模型来计算人均能源消费的收入弹性，以此来判断我国能源消耗是否存在确定的收敛性。

3　基于状态空间模型的实证

首先根据上文分析选取人均能源消费和人均GDP来构造时变参数状态空间模型。状态空间模型由于将不可观测变量引入回归模型来进行观测，同时利用卡尔曼滤波对每个样本点的sv1和sv2值进行参数估计，可以得到不同状态空间向量时间序列估计值。为了最大可能避免模型估计得到的残差存在序列相关性，需要确定模型中自回归AR和MA的阶数，通过选取不同的滞后值并进行比较，最终确定AR阶数为1，MA的阶数也为1。采用卡尔曼滤波对状态空间模型进行估计结果如表3所示，且所有变量均显著。

测量方程：ci=c(1)+sv1*yi+sv2+sv2+c(2)*sv3

状态方程：sv1=sv1(-1)sv2=c(4)*sv2(-1)+[var=exp(c(3))]sv3=sv2(-1)

估计结果表明所有状态变量都是显著的（见表3）。

表3　可变参数运算结果

根据上述结果生产状态序列，得到时变参数轨迹，如图2所示。

图2 时变参数sv1的变动轨迹

由于时变参数sv1为人均收入的消费弹性。从图2可以发现，人均收入的消费弹性随着经济发展程度的提高呈现先下降、后上升的趋势。人均能源消费弹性从1982年的峰值（0.753）降至1988年的最小值（0.688）。此后，随着我国市场经济体制的正式确立，人均收入消费弹性上升至2002年的峰值（0.723），随后开始进入下降通道。产生这一现象的原因可能与以下几种因素有关：首先，从各国经济发展的历史经验来看，经济的发展进程必然伴随着产业结构的调整，而不同产业对于能源消费的依赖性并不完全一样。一般来说，以轻工业为主的产业结构向以重化工业为主的发展阶段，能源消费弹性系数必然会增加。同时，随着工业化和城市化推进，产业结构在从第二产业为主逐渐向以第三产业为主的方向转变时，能源需求弹性也会随着产业结构的转变逐步放缓，相应的能源需求弹性也会呈现下降的趋势。图3反映了1995年以来我国三次产业结构的变迁。从图3中可以发现，总体来看，我国第一产业结构比重呈现不断下降的趋势。其中，1990年以前我国二次产业比重呈现下降的趋势，相应的人均能源消费弹性系数也在不断降低。1990—2002年我国第二产业比重又有所上升，相应的人均能源消费弹性比重也有所上升，并于2002年达到峰值。2002年后，随着我国第三产业比重上升和第二产业比重下降，我国人均能源消费需求弹性也呈现逐渐下降趋势。

图3 我国三次产业结构变迁

4　结论与建议

本文基于世代交叠模型，从微观视角来研究能源消费与经济增长的理论模型。在此基础上采用时变参数状态空间模型对人均能源消费量与人均GDP的关系进行了分析。结果表明，人均能源消费量与人均GDP存在稳定、均衡的关系。从长期来看，人均能源消费的弹性系数并没有表现出单向收敛的趋势。由于影响我国能源消费量的因素较多，产业结构、能源结构、能源价格波动、技术进步以及城镇化水平等都会对人均能源消费量产生冲击，因此人均能源消费弹性在时空上具有不稳定和不可预测性。

基于上述分析，提出如下建议：（1）在相当长时期内要保证我国经济增长所必须的能源需求。本文研究表明人均能源消费与人均GDP之间存在稳定协整关系，要保持经济适度增长，就必须保证充足的能源供给。因此，要坚决改变我国能源消费局限于常规能源这一现实，不断增加新能源在能源消费中的比重，积极开发新能源，优化能源消费结构，从根本上解决能源短缺对我国经济适度增长的制约。（2）要积极转变经济增长方式，优化产业结构，提高高新技术产业与第三产业在产业结构中的比重，同时做好能源价格体系改革，调整能源开发储备战略和能源政策，将节能减排各项政策措施落到实处。（3）加快知识密集型与技术密集型产业的发展，促进经济适度增长与能源消费总量之间的依赖关系。由于我国能源不仅总体匮乏，能源分布也存在区域不均衡的状况，因此要降低能源作为生产要素在经济增长中的贡献度，需要大力发展高新技术产业和知识密集型产业来降低对能源消费的依赖。（4）政府要增加对节能和健康消费方式的宣传，鼓励居民改变消费观念，养成健康的生活方式。而且政府在制定与生活相关的能源产品价格时，要重视价格在调节居民消费需求的杠杆作用，稳步提高能源市场化水平。

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