能源消耗与陕西省产业结构关系的实证研究

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摘要：产业结构与能源消耗之间存在一定关系。运用时间序列研究方法对陕西省能源消耗与产业结构变化进行分析，结果表明，陕西省第一产业结构水平是导致能源消耗增长的格兰杰原因；第二、第三产业结构和能源消耗之间存在双向的格兰杰因果关系。因此，降低能源消耗就要调整产业结构，使其达到一个合理的区域。

关键词：产业结构；能源消耗；格兰杰因果关系检验；协整分析

中图分类号：F121.3 文献标识码：A 文章编号：1003-3890（2011）07-0079-05

陕西省是矿产资源富集区，2008年煤、石油、天然气分别位居全国的第四位、第六位、第三位，GDP（国内生产总值）达到了6 851.32亿元??。伴随着高速经济增长，在全国23个省（市、区）能耗都降低的时候，陕西省的能耗2010年上半年不降反增??，这个问题值得认真研究。

一、产业结构与能源消耗关系的理论分析

（一）概念界定

1. 产业结构及其变化趋势。产业结构，亦称国民经济的部门结构，是指各产业的构成及各产业之间的联系和比例关系。各产业部门的构成及相互之间的联系、比例关系不尽相同，对经济增长的贡献大小也不同。决定和影响一个国家产业结构的因素一般有以下几类：（1）需求结构，包括中间需求与最终需求的比例、社会消费水平和结构、消费和投资的比例、投资水平与结构等；（2）资源供给结构，包括劳动力和资本的拥有状况和它们之间的相对价格，一国自然资源的禀赋状况；（3）科学技术因素，包括科技水平和科技创新发展的能力、速度，以及创新方向等；（4）国际经济关系对产业结构的影响，包括进出口贸易、引进外国资本及技术等因素??。研究产业结构，主要是研究第一产业、第二产业、第三产业之间的关系以及各产业部门的内部关系。三次产业之间的结构变化趋势为：第一，第一产业的增加值和就业人数在国民生产总值和全部劳动力中的比重，在大多数国家呈不断下降的趋势。直至20世纪70年代，在一些发达国家，如英国和美国，第一产业增加值和劳动力所占比重下降的趋势开始减弱。第二，第二产业的增加值和就业人数占国民生产总值和全部劳动力的比重，在60年代以前，大多数国家都是上升的。但进入60年代以后，美、英等发达国家工业部门增加值和就业人数在国民生产总值和全部劳动力中的比重开始下降，其中传统工业的下降趋势更为明显。第三，第三产业的增加值和就业人数占国民生产总值和全部劳动力的比重各国都呈上升趋势。60年代以后，发达国家的第三产业发展更为迅速，现在这个比重都超过了60%??。

从三次产业比重的变化趋势中可以看出，世界各国在工业化阶段，工业一直是国民经济发展的主导部门。发达国家在完成工业化之后逐步向“后工业化”阶段过渡，高技术产业和服务业日益成为国民经济发展的主导部门。

2. 能源及其种类。关于能源的定义，我国的《科学技术百科全书》定义为：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”。我国的《能源百科全书》定义为：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源，亦称能量资源或能源资源，是可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质的统称，是能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源??。

能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式，能源可分为不同的类型。一种是按能源的基本形态把能源划分为一次能源和二次能源。前者即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。后者指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。一次能源又分为可再生能源（水能、风能及生物质能）和非再生能源（煤炭、石油、天然气、油页岩等）。另一种是按利用技术的成熟与否，把能源划分为常规能源和新型能源。常规能源是指利用技术成熟、使用比较普遍的能源，包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新型能源是指新近利用或正在着手开发的能源。新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能以及用于核能发电的核燃料等能源。由于新能源的能量密度较小，或品位较低，或有间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段，只能因地制宜地开发和利用，但新能源大多数是再生能源，资源丰富，分布广阔，是未来的主要能源之一??。

3. 能源消耗及其测量指标。能耗就是能源的消耗，单位GDP能耗又叫万元GDP能耗，是每产生万元GDP所消耗掉的能源，它是反映能源消费水平和节能降耗状况的主要指标。其公式是：单位GDP能耗=能源消费总量/生产总值，从公式可以看出要减少单位GDP能耗，可以有两种方式：一是保持生产总值不变的情况下降低能源消耗总量，二是能耗降低或不变而生产总值增加，这两种方式都是在描述提高能源利用率。由于每年的GDP都在增加，所以能源消耗减少就会保证单位GDP能耗降低??。

（二）产业结构及其变动与能源消耗的关系

三次产业的结构调整影响着能源消耗。不同的产业部门对能源消耗的影响不同，第一产业对煤炭耗费的比重远远大于其他产业，第二、第三产业主要是对电力和石油的消耗，而且产业不同其耗能要求也存在着差异。因此，三次产业的调整将直接关系到能源消耗的变化，特别是第二产业在国民经济中的比重将直接影响陕西省能源消耗的总量。并且，由于工业内部各行业能源耗费的强度不同，重工业能源耗费强度较高，轻工业能源耗费强度较低，所以轻重工业的比重也会影响能源消耗量。

因此产业结构及其变迁与能源消耗的关系是十分密切的。一个地区高能耗最直接的原因是矿物能源的消耗水平高，而能耗高则源于地区资源禀赋的条件，矿产资源丰富的先天优势直接影响该地区产业结构的布局。由于直接影响能耗高低水平的是产业结构中的第二产业，第二产业中工业又占到80%~90%，所以欲降低能源的消耗水平应该调整产业结构，降低第二产业的比例，大力推进第三、第一产业的发展。

产业结构变动直接影响着能耗高低水平。产业包括农业、工业（重工业、轻工业）、服务业三大产业，在经济发展初期各个国家主要是以农业为主要经济来源，在能耗方面处于较低水平。而随着国家工业化发展，能源消耗呈现大幅增长趋势，消耗的能源主要是一次非再生能源或是常规能源。例如，我国在1952年的一次能源消耗约为40.63万吨，产业结构比为第一产业51%、第二产业20.9%、第三产业28.2%??；2004年一次能源消费超过了1亿吨，产业结构比为第一产业13.4%、第二产业46.2%、第三产业40.4%??。

二、陕西省产业结构与能源消耗关系的实证分析

（一）陕西省经济快速增长中伴随着能耗的快速增长

陕西省从2000年经济总量就迅速增长并且明显高于全国平均经济增长水平，2009年的国内生产总值达到8 186.65亿元，比2000的经济总量1 804亿元增加了3.54倍，导致陕西省经济快速增长的原因是以矿产资源开发为主的工业部门的发展。

图1表明：2000―2009年陕西省经济增长始终低于全国平均水平，且有扩大的趋势。

图2表明：陕西省在经济增长低于全国平均水平的同时，能耗水平却高于全国平均水平，而且在2005―2009年全国各省的单位GDP能耗都在不同程度的下降，但就在2010年上半年陕西省的能耗不降反增，这就意味着本来就居高不下的能耗水平又进一步上升了。

（二）陕西省产业结构和能源消耗的相关性

1. 陕西省经济增长和能源消耗的相关性。从表1可以看出，2008年陕西省的单位GDP能耗大于全国的平均水平，也高于其他沿海发达地区。

2. 能源消费总量结构。表2显示陕西省经济增长和能源消耗的发展趋势相一致，随着陕西省经济的快速发展，其能源消耗也逐年递增。从图3中可以看出国内生产总值（GDP）和能源消耗之间的相关性系数是R=0.98，这说明了能耗与GDP有很强的相关性，在经济增长的同时伴随着耗能产业的扩张。

3. 耗能与产业结构的关系。陕西省能耗与经济增长存在正相关关系，并且从陕西省能源消费总量结构中我们可以看出一次能源或是常规能源如煤、石油、天然气占到了总量的90%左右，所以陕西省高能耗是由于消费的能源是以矿产资源开采为主（见图4）。

能耗高则矿产资源消耗大，意味着在产业结构中第二产业占据着优势比例，而第二产业产值中工业的产值占到85%以上（见图5）。

（三）能源消耗与产业结构关系的实证分析

1. 变量选取和模型构建。本文所用的时间序列数据是1991―2008年的数据，数据来源于1992―2009年《陕西省统计年鉴》（见表3）。由于时间序列数据常存在异方差现象，为了消除异方差，对变量进行对数处理，则将模型基本设定为：

Lnyt=c（1）+c（2）Lnxt1+c（3）Lnxt2+c（4）Lnxt3+μt（1）

其中yt表示第t年能源消耗总量，xt1表示第t年的第一产业占有率，xt2表示第t年的第二产业占有率，xt3表示第t年的第三产业占有率。

2. 单位根检验。研究经济变量之间是否存在长期关系，首先要对时间序列的平稳性进行检验。当使用非平稳序列进行回归时，会造成“伪回归”，当变量非平稳时，传统的统计量将出现偏差。为保证回归结果的相对正确性，本文采用ADF检验方法对变量原序列及以级差分的平稳性进行检验，结果见表4。

从表4可以看出，第一产业的一阶差分在1%水平通过检验，第三产业的一阶差分在5%显著水平通过检验，都属于I（1）序列；第二产业的二阶差分和能源消耗总量的二阶差分都通过了1%显著水平检验，为I（2）序列。表明第一产业、第三产业与能源消耗不是同阶单整的，不存在协整关系；而第二产业与能源消耗总量可能存在长期稳定的均衡关系。

3. 协整检验。协整是指如果两个或两个以上变量的时间序列非平稳，但是其线性组合表现出平稳性，那么这些变量存在长期的平稳关系，即协整关系。检验变量之间是否存在协整关系的常用方法有E-G（Engle-Granger）两步检验法和约翰森（Johansen）检验法。约翰森检验针对多变量之间的检验，E-G检验针对两个变量，因此本文采用E-G两步检验法进行检验。由于Lnxt2和Lnyt均为二阶单整数列，复合E-G两步法的条件，接下来进行检验。

第一步，用OLS法估计方程：Lnyt=α0+α1Lnxt2+μt并计算非均衡误差，得到

Lnyt=10.778 725 234 3 + 3.343 873 085 04× Lnxt2（2）

et=Lnyt-10.778 725 234 3 -3.343 873 085 04×Lnxt2（3）

第二步，检验et的单整性。检验et的单整性的方法使用ADF检验，得到的结果如表5所示。

由于et的ADF值小于给定的显著水平下的临近值，则可以认为残差序列为平稳序列，结果是第二产业与能源消耗具有协整关系，存在长期的稳定关系。

4. 格兰杰因果关系检验。对于两变量X与Y，格兰杰因果关系检验要求估计回归：

运用Eviews6.0采用格兰杰因果检验，得到结果如表6所示。

结果显示：X1是y单向格兰杰原因，X2、X3是y的双向格兰杰原因，即表明第一产业――农业是能耗变动的原因，而能耗变动不是引起农业比例变化的原因；第二、第三产业与能耗是双向格兰杰原因，意味着，能源的变动同时引起产业结构的变动，而第二、第三产业结构的变化同时引起能耗的变动，区别是两者在影响程度上的不同。

三、结论及建议

运用时间序列研究方法分析了陕西省能源消耗与产业结构变化的关系。通过协整检验和格兰杰因果检验表明，陕西省第一产业结构水平是导致能源消费量增长的格兰杰原因，而陕西省能源消费增长却不是第一产业比例提高的格兰杰原因，二者之间存在单向的格兰杰因果联系；第二、第三产业结构和能源消耗之间存在双向的格兰杰因果关系，说明第二、第三产业结构和能耗之间是相互影响的，同时也表明陕西省第二产业偏重，目前陕西省正处于工业化阶段。

在1%的显著性水平下第二产业与能源消耗总量存在协整关系，表明陕西省第二产业占有率与能源消耗之间存在长期均衡关系。陕西省经济的快速发展表现在产业结构中第二产业的比例持续上升，而第二产业中工业占到85%以上，在陕西省工业结构中重工业占主导地位，而重工业又是以煤、石油、天然气等非可再生资源的产品加工为主，这是导致高能耗的主要原因。通过计算分析和格兰杰因果检验也可知，能耗高是和产业结构有着密切的关系，所以欲降低能耗就要调整产业结构，使其达到一个合理的区域。陕西省是一个资源大省，其大部分资源在陕西的榆林、延安，调整产业结构还对资源富集区的可持续发展提供了有力发展的空间。

陕西省还可以依靠西部大开发，大力引进要迁移到内陆的大企业、公司，给其优惠政策，尽量调整产业结构比例，大力发展第三产业和第一产业，提高二次能源和非常规能源的利用程度，降低对一次常规能源的依赖，使陕西省能耗降低。

注释：

??数据来源于2000-2009年《陕西统计年鉴》。

??见中国财经网，2010年9月3日。

??能源种类、产业结构见百度网站.

??数据来源于2010年《中国统计摘要》.

??数据来源于国家统计局网站.

参考文献：

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［4］中国科学院地理科学与资源研究所能源战略研究小组. 中国区域结构节能潜力分析［M］.北京:科学出版社，2007.

［5］李子奈，潘文卿.计量经济学［M］.北京:高等教育出版社，2005.

An Empirical Study on the Relationship between the Energy Consumption and

Industrial Structure in Shanxi Province

Zhang Yuanyuan, Wang Qinmei

（School of International Business, Shaanxi Normal University, Xi'an 710062, China）

Abstract: There are certain relationship between the industrial structure and the energy consumption. Using time series research methods, the author analyzed energy consumption and the industrial structure change in Shaanxi province, and the results show that the first industrial structure level of Shaanxi province is the Granger reason leading to energy consumption growth. There is the two-way granger causality between the second and the third industry structure and the energy consumption. Therefore, reducing energy consumption should adjust the industrial structure; make it to achieve the reasonable area.

Key words: industrial structure; energy consumption; Granger causality test; cointegration analysis