新疆工业能源消费与经济增长的实证分析
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摘要：能源问题在实现新疆跨越式发展过程中的地位日益突出，本文运用单位根检验、协整检验、Granger因果关系检验等方法对1990―2010年新疆工业能源消费与经济增长的相关数据进行实证分析，研究结果表明在短期内新疆工业能源消费与经济增长之间存在波动关系，但从长期来看，两者间存在长期稳定的均衡关系，并且存在从工业能源消费到经济增长的单项因果关系。因此，必须采取新的能源发展战略，优化产业结构，促进经济结构向集约化和能源节省性转变；调整能源消费结构，加大对各种新型能源的研究和开发力度。
关键词：工业能源消费；经济增长；协整；因果关系
一、引言
能源资源是人类生存和经济活动的资源基础，是现代经济社会发展的基础和重要制约因素。随着经济、人口的迅速增长，能源资源日益紧张，已成为影响国家经济和社会发展的重要因素。经济增长是人类社会发展最基本的前提和规律，能源是经济发展必须的生产要素和投入分子，是所有工业部门的关键生产要素，也是人类生活消费的重要物质资料[1]。
我国是世界上人口最多的国家，也是世界上能源生产和消费大国之一。我国总地质储量居世界第三，但我国的传统能源已面临枯竭，从人均占有量来看，我国又是能源贫国，人均储量位列世界末位。新疆是我国重要的能源基地，自2000实行西部大开发战略以来，新疆经济总量持续增长，工业化和城市化的进程明显加快。1990―2011年，新疆GDP从261.44亿元增加到6610.05亿元，而工业生产总值从27.34亿元增加到2700.20亿元。第二产业中的工业部门生产总值在新疆GDP中占据着主要的地位，其比重从1990年的27.34%已经达到2011年的40.84%。工业部门是消费能源的主要部门，1990-2010年新疆工业能源消费总量从1095.22万吨标准煤增加到5903万吨标准煤，增加了5.39倍，其工业能源消费总量占新疆能源消费总量从1990年的56.91%上升到2010年的71.20%。新疆经济正在迅猛发展，因此，研究疆内工业能源消费与经济增长的关系对实现新疆跨越式发展具有重要的现实意义。
二、文献综述
（一）国外文献综述
由于能源问题的突出地位，国外学者从定性、定量的不同角度对能源消费与经济增长的关系进行研究。Kraft J.和Kraft A.（1978）在研究GDP同能源消费之间关系上做了开创性的工作，他们对1947―1974年的美国数据进行研究，得出GDP对能源消费存在单向的因果关系，即GDP决定能源消费，但是两者不存在协整关系[2]。Zamani Mehrzad（2007）采用1967―2003年伊朗的数据对GDP和不同能源消费之间的因果关系作了研究，通过建立误差修正模型，发现GDP与总体能源之间存在单项因果关系，而GDP与天然气以及GDP与石油产品消费之间存在双向因果关系[3]。Stela Z.Tsani（2010）对1960―2006年希腊的数据进行能源消费与经济增长的因果关系研究，结果表明GDP与总的能源消费存在单项因果关系，但工业和住宅能源能源消费与实际GDP之间存在一个双向的因果关系[4]。Paresh Kumar Narayan和Stephan Popp（2012）分析了93个国家的能源消费与国内生产总值的长期关系，能源消费不是实际GDP的Granger原因[5]。
（二）国内文献综述
国内学者对能源消费和GDP之间关系的研究起步较晚，主要研究有：韩智勇等（2004）对中国1978―2000年GDP与能源消费总量数据进行分析，采用Engle-Granger两步法，结果证明能源消费与GDP之间不存在长期均衡关系，但存在双向因果关系[6]。闫笑非、杜秀芳（2009）对中国三大行业的产值及其能源消费之间的关系作了定量分析，结果表明能源消费与第一、第二产业产值之间存在单项因果关系，但能源消费和第三产业之间不存在明显的因果关系[7]。尹建华、王兆华（2011）采用Engle-Granger两步法对1953―2008年间中国能源消费和经济增长之间的关系进行了协整分析和Granger因果检验，其研究结果是虽然短期内仍存在波动，但从长期来看，经济增长和能源消费之间存在长期协整关系，且存在从能源消费到经济增长的单项因果关系[8]。杨俊、王庆存（2011）利用1978―2009年的数据对我国能源消费与经济增长的关系进行了研究，结果表明电力消费与GDP，GDP与煤炭消费，GDP与石油消费之间存在单向Granger因果关系，煤炭消费对GDP的变动贡献度高于其他一次能源的贡献度，电力消费对经济具有促进作用，但存在一定的滞后期，天然气、石油消费对经济具有正向效应[9]。
综上所述，国内外学者对能源消费与经济增长的关系研究都比较重视，其研究方法和角度很多，但不同的时间长度、不同的国家地区、不同的模型方法等得出的结论也不相同。根据大多数学者的研究，能源消费与经济增长之间的因果关系大体可分为四类：一是经济增长是能源消费的单向因果关系，二是能源消费是经济增长的单向因果关系，三是能源消费与经济增长之间存在双向因果关系，四是两者之间不存在因果关系。虽然对此问题的研究众多，但是各国在此领域还没有达成一致的结论。新疆地区地域辽阔，资源丰富，工业发展迅速，西部大开发和十九省市的对口支援为新疆经济的发展提供了良好的契机，因此，研究新疆工业能源消费与经济增长间的关系具有十分重要的现实意义。
三、实证分析
（一）数据选取
本文选取了1990―2010年新疆地区GDP（单位：亿元人民币）和工业能源消费总量（单位：万吨标准煤）。由数据可以看出，1990―2010年新疆地区GDP和工业能源消费总量IEC基本上都处于增长状态，其时间序列带有相似的增长趋势，并且是非平稳的。因此可以假设工业能源消费和GDP之间存在某种关联。为了排除异方差性，本文对时间序列变量取自然对数，记取对数后的新疆疆内GDP和工业能源消耗总量分别为lnGDP和lnIEC。
（二）单位根检验
由于新疆GDP和工业能源消费总量两个都是时间序列，在研究其协整关系之前，需要对变量的时间序列进行平稳性检验，以防止虚假回归的现象出现。本文采用Augmented Dickey-Fuller（ADF）对时间序列进行检验。ADF检验方程为：yt=μ+αt+ρyt-1+iyt-1+εt （1）
公式（1）中为差分算子，μ，α，ρ，βi 为模型参数εt为服从独立同分布的随机误差项。ADF检验的原假设为：H0：ρ=0；H1：ρ
ADF检验中，对取自然对数的时间序列变量lnGDP，lnIEC进行检验。结果见表1。
从表1中可知，变量序列lnGDP，lnIEC以及其一阶滞后在1%，5%，10%的显著水平下，其ADF值均大于临界值，所以接受单位根假设，它们是不平稳的。变量序列lnGDP，lnIEC的二阶差分序列在5%，10%的显著水平下，其ADF值均小于临界值，所以拒绝单位根假设，它们是平稳的且是二阶单整序列，满足协整检验的条件。
（三）协整检验
两个变量GDP，IEC有各自的长期波动规律，但它们有大致相同的增长和变化趋势，说明它们很可能存在协整关系。由单位根检验结果可知，lnGDP和lnIEC满足协整检验的前提条件，本文采用两变量Engle-Granger 检验方法检验lnGDP与lnIEC之间的协整关系。EG检验方法是Engle和Granger在1987年提出的，只考虑了双变量的过程，过程中只可能具有一个或零个协整向量。lnGDP和lnIEC都是一阶单整序列，用OLS法估计长期静态回归方程检验协整关系。
由统计结果得，R2=0.9144，F=203.06。由普通最小二乘法OLS估计式（2）得到残差序列εt，利用ADF统计量检验εt是否平稳。零假设为长期静态模型，式（2）中估计得误差是非平稳的，即εt有单位根。对残差序列εt的单位根ADF检验结果见表2。
由表2可以看出，ADF的检验值为-1.913535，在5%和10%的置信水平下，ADF的t统计值均小于Mac-Kinnon给出的协整ADF检验的临界值，则可以拒绝非平稳的零假设，即拒绝非协整关系，表示lnIEC和lnGDP是协整的。从上述回归结果开来，R2和t值结果都较为满意，说明新疆地区的工业能源消费总量IEC与GDP之间存在长期协整关系。由回归方程表明新疆工业能源消费总量每增加1%，GDP增加1.6307%，说明工业能源消费对经济增长影响显著，工业能源消费将会促进经济的正向增长。
（四）Granger因果关系检验
上述结果可以看出工业能源消费变量与GDP变量之间为同方向变化，并不能说明它们之间存在因果关系，而且它们只能反映一个静态的而非动态的行为。上述协整检验得到的结果说明新疆工业能源消费总量与GDP两个时间序列之间存在长期的均衡关系，但是这种均衡关系是否构成因果关系，即新疆工业能源消费总量是否是GDP增长的原因还需要进一步检验。为此，本文采用Granger因果检验判断新疆工业能源消费总量是否为GDP的Granger原因。
Granger因果关系检验是由Granger（1969）和Sims（1972）提出的，可以确认两变量之间是否存在某种因果关系。Granger因果关系检验的基本思想是：若X的变化引起Y的变化，那么X应该发生在Y的变化之前，即X是引起Y变化的原因。Granger因果关系检验要求时间序列是平稳的，是通过受约束的F检验来完成的，如果对非平稳的两个变量进行因果关系检验的话，可能会产生虚假回归的问题。Granger因果关系检验对滞后期长度的选择很敏感，根据上述检验结果，选择滞后一期进行Granger因果关系检验。其检验结果见表3。
由表3可以看出，拒绝lnIEC不是lnGDP的Granger原因的原假设犯第一类错误的概率是0.0170.05，说明不能拒绝原假设，即lnGDP不是lnIEC的Granger原因。所以根据Granger因果检验可知，工业能源消费是GDP的Granger原因，即工业能源消费对经济增长的贡献更加明显；但GDP并不是工业能源消费Granger原因，即GDP的增长不一定能带动工业能源消费的增长。
四、结论与建议
（一）结论
（1）新疆工业能源消费与经济增长之间存在协整关系，虽然在短期内新疆工业能源消费与经济增长之间存在波动关系，但从长期来看，两者间存在长期稳定的均衡关系，从协整检验结果表明新疆工业能源消费总量每增加1%，GDP增加1.6307%，说明工业能源消费对经济增长影响显著，工业能源消费将会促进经济的正向增长。
（2）工业能源消费总量与GDP之间呈单项因果关系，工业能源消费总量是GDP增长的Granger原因，即工业能源消费能带动经济的增长；但GDP并不是工业能源消费Granger原因，即GDP的增长不一定能带动工业能源消费的增长。该结果表明新疆经济的发展过分依赖能源，存在高能耗的特征，这也将会成为新疆经济进一步发展的瓶颈。
（二）建议
目前新疆的工业仍然以高能耗产业为主，新疆经济的发展在一定程度上依赖于工业的发展。虽然工业能源消费对GDP的增长有很大的贡献，但为实现新疆经济的跨越式发展，实现“十二五”规划的目标，降低对能源的依赖性，提高能源的利用效率尤为重要。因此，必须采取新的能源发展战略，结合上述实证分析提出以下建议：
（1）优化产业结构，促进经济结构向集约化和能源节省性转变。新疆工业化整体处在较为落后的阶段，能源消费增长很快，经济增长对能源依赖较为严重。因此，应该转变经济发展方式，加大对第二产业结构的调整，大力发展节能型、高附加值和高新技术产业，逐渐分步调整高能耗低效率的产业，以缓解能源对新疆经济发展的瓶颈性制约。
（2）调整能源消费结构，加大对各种新型能源的研究和开发力度。加大对新能源的开发和利用，节省传统能源的消耗，以提高能源利用效率，平衡新疆能源消费结构。新疆有良好的地势条件，风能和太阳能丰富，充分利用风力和太阳能发电，建立科学大规模的发电系统。缓解新疆能源利用紧张，能耗高的现状，促进经济的和谐持续发展。（作者单位：新疆财经大学经济学院）
参考文献：
[1]张珍花.中国能源消费与其区域差异对经济增长影响研究[M].镇江：江苏大学出版社，2012.12：002
[2]Kraft J.，Kraft A.On the Relationship Between Energy and GNP[J].The Journal of Energy and Development，1978（3）：401-403.
[3]Zamani Mehrzad.Energy consumption and economic activities in Iran[J].Energy Economics，2007.
[4]Stela Z.Tsani.Energy consumption and economic growth：A causality analysis for Greece[J].Energy Economics，2010（32）：582-590.
[5]Paresh Kumar Narayan，Stephan Popp.The energy consumption -real GDP nexus revisited：Empirical evidence from 93 countries[J].Economic Modelling，2012（2）：303-308
[6]韩智勇，魏一鸣，焦建玲，范英，张九天.中国能源消费与经济增长的协整性与因果关系分析[J].系统工程，2004（12）：17-21.
[7]闫笑非，杜芳芳.中国能源消费与产业结构变化关系的实证研究[J].改革与战略，2009（2）：128-131.
[8]尹建华，王兆云.中国能源消费与经济增长间关系的实证研究――基于1953-2008年数据的分析[J].科研管理，2011（7）：122-129.
[9]杨俊，王庆存.能源消费与经济增长动态关系分析[J].经济问题探索，2011（9）：1-7.