中国工业化进程与能源矿产供需均衡的研究（上）

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收藏 2011-08-03

中国工业化进程与能源矿产供需均衡的研究（上）

2011-8-3

　　摘要工业化与能源需求的均衡关系及解决工业化进程中能源供需失衡的战略途径是中国工业化进程中需要探讨的重大问题。文章运用协整技术，就1990－2008年间中国工业化进程与能源需求协整关系的检验，认为中国工业化与能源需求增长具有长期稳定的均衡关系，能源需求将继续保持增长，能源利用效率也将持续提高。然而工业化进程中重工业化高能耗结构特征与能源低效利用并存的困境以及能源供需矛盾不利于能源供需平衡的平稳发展。我国应适应工业化进程的基本规律，转变能源消费方式；走新型工业化道路，适当限制低附加值产业发展，鼓励产业向高附加值、低能耗、高技术产业转移；在实现能源开发利用技术进步和创新的同时，有效利用国内外能源资源；建立能源应急机制等战略途径来实现工业化进程中能源供需平衡发展。

　　关键词 能源矿产，工业化，供需平衡，战略途径

　　能源是社会经济发展的重要物质基础。经过改革开发的30年，中国已整体进入工业化中期阶段[1]。工业化进程刺激了能源矿产的需求，2008年国内石油、煤炭和天燃气需求量折合标准煤分别达到5.37亿t，19.57亿t和1.07亿t，相对于1978年年均分别增长13.68%，16.15%和19.59。然而，能源需求高增长的背后是脆弱的供需关系，2008年国内石油对外依存度49%；煤炭产需大体平衡，煤慌现象在短期内还将长期存在；天燃气2008年进口折合标准煤631万t，部分城市如：西安、武汉、南京等城市气源紧张。可以见得能源供需的脆弱关系已成为中国工业化进程的巨大挑战，如何保证与工业化进程相匹配的能源供需平衡成为社会各界关注的重要问题之一。

　　1　中国工业化进程与能源需求的均衡关系

　　一般认为检验宏观需求均衡关系的几种常用方法包括线性方程、线性结构方程和协整方程等方法。其中，线性方程和线性结构方程要求回归序列具有平稳性特征，当变量序列为非平稳序列时，线性方程和线性结构方程所构建的均衡方程残差可能是一个非平稳过程，与残差相关的检验统计量发生偏倚可能导致伪回归。协整技术认为非平稳序列变量之间的某种组合是平稳的就可以建立变量间的均衡关系，这使得协整方程在非平稳序列均衡关系判断中具有优势，因此，协整技术广泛应用于宏观经济数据与能源利用的均衡关系研究中。协整模型包括双变量的协整模型和误差修正模型（VCM）和多个变量的向量自回归模型（VAR）和向量误差修正模型（VEC）。在利用协整技术研究宏观经济与能源需求均衡研究文献中：吴巧生和成金华利用双变量协整技术研究了中国工业化与GDP和能源利用效率的均衡关系[2]；Hamilton运用向量自回归模型研究了二战后油价、GNP和失业之间的均衡关系[3]：Alvs和Bueno运用向量误差修正模型对能源需求与价格和收入之间的长短期均衡关系进行了研究[4]；林伯强运用向量误差修正模型估计了煤炭消费量与煤炭价格、重工业增加值占工业增加值比重、GDP和运输成本之间的均衡关系[5]。这些文献为本文运用协整技术研究工业化进程与能源需求均衡关系提供了参考。　　1.1　向量误差修正模型　　向量误差修正模型（VEC）是建立在协整约束条件下的向量自回归模型，其每个方程都是一个自回归分布滞后模型，可以用来判断变量间的长短期均衡关系。　　Engle和Granger对（VEC）模型给出了定义：如果向量yt的分向量都是同阶单整I（d）序列，存在一个向量β≠0，使β'yt～I（d－b），b>0，则称yt的分向量列存在（d，b），其中β称为协整向量。当m≤2时，存在一个协整关系，当m>2时，向量存在多个协整关系。对于yt所包含的k个I（1）过程存在协整关系，如果差分序列：　　

　　每个方程的误差项都具有平稳性，则VCM模型可以表示为：　　

　　其中，yi的每一个向量都有一个误差修正模型，cmt－1=β'yt－1是误差修正项，反映变量之间的长期关系，系数向量a反映变量间的均衡关系偏离长期均衡的状态，将其调整为均衡状态的速度。　　1.2　工业化进程中中国能源需求均衡关系实证分析　　工业化是经济发展和社会进步的必由之路，代表社会发展程度的重要标志。经典工业化理论认为：工业化是发生在一个国家或地区工业经济发展、经济结构优化、人口向城市流动和人均收入持续变化的过程，其衡量指标包括工业及第三产业产值、城市劳动人口比重、人均GDP等指标。因此，本文所构建的工业化进程与中国能源矿产需求VEC模型包括4个指标：设Dt表示第t年的能源需求量；Yt表示第t年的工业和第三产业生产总值，反映的是工业经济发展水平；Rt表示第t年的城市人口占总人口比重，反映的是工业化人口结构；It表示第t年的人均GDP，反映经济总量增长和人均收入变化情况。LD、LY、LR和LI分别表示对应变量的自然对数序列。样本区间1990－2008年，数据来源于《中国统计年鉴2008》或《中国工业年鉴2008》。　　构建VEC模型首先需要对序列进行平稳性检验。如果原序列为非平稳序列，只要原序列均为同阶单整，它们之间仍具有建立稳定关系的VEC模型的可能。序列平稳性检验可以采用单位根检验。单位根检验包括ADF检验、PP检验等检验方法。对LD、LY、LR和LI序列进行ADF检验，检验结果表明原序列及其一阶差分序列均为非平稳序列，两阶差分序列在5%显著性水平下为平稳序列。这表明一阶差分序列DLD、DLI、DLR、DLY均为I（1）过程，可以对DLD、DLI、DLR、DLY构建VEC模型。　　VEC模型的一个重要问题是滞后期的确定。滞后期太少，不能完整地反映变量间动态关系，而太多滞后期会导致自由度减少，影响模型参数估计的有效性。VEC模型的最优自回归阶数P的检验结果表明：在5%的显著性水平下，LR、FPE、AIC、SC和HQ指标全部表明VEC模型最优滞后期为1，较低的滞后期说明VEC模型系统变量具有较为显著地相互影响。　　协整检验是检验非平稳序列长短期关系的检验方法，包括EG两步法和Johansen协整检验。Johansen协整检验不仅能检验多变量协整关系，还能确定协整的个数。Johansen协整检验有Tranc统计量和Max－Eigen统计量。按照所选定最优滞后1期，假定模型含有无约束的截距和无约束的趋势项进行协整检验。检验结果表明：Johansen似然比检验Tranc统计量和最大特征根Max－Eigen统计量均大于5%显著水平临界值，所以r=0被拒绝，继续检验r≤1、r≤2和r≤3，Tranc统计量和Max－Eigen统计量都接受零假设，故序列DLD、DLI、DLR和DLY确定只存在唯一的协整关系。　　

　　根据格兰杰定理，对于同具有1阶单整，存在一个协整关系的非平稳序列DLD、DLI、DLR、DLY可以建立向量误差修正模型来判断变量间长期和短期均衡关系[6]。设定最优滞后1期，在1个协整约束下估计工业化进程与能源需求的VEC模型。方程3是所估计的工业化进程与能源需求均衡关系VEC模型中关于能源需求（DLD）指标的VEC模型估计结果。表4是对能源需求（DLD）VEC模型的残差单位根检验，表4检验结果表明残差序列为平稳序列，模型信息提取充分。方程3较低的AIC指标值（AIC=－3.471504）说明模型滞后阶数是合适的；可决系数R2为0.298382，说明能源需求变动率的波动可以由人均GDP、城市人口比重、工业和第三产业产值及自身短期变动及它们之间的长期均衡关系解释为29.84%，虽然解释程度不高，但2次差分后这一水平模型拟合程度是可以接受的。　　

　　能源需求VEC模型表明1990－2008年间中国工业化进程与能源需求增长具有长期均衡关系，这种均衡关系伴随着工业化进程的推进能源利用总量是增长的，虽然工业化进程与能源需求均衡关系短期内可能发生偏离现象，不过这种偏离可以被误差修正模型矫正到长期均衡状态。方程3中能源需求量VEC模型各参数的弹性估计值可以用来判断工业化主要指标与能源需求之间的动态关系：　　（1）能源上期需求增长对本期需求增长弹性的判断。工业化进程是连续发生变化的过程，一方面工业生产只要是所得大于投资，只要存在需求，就不可停止；另一方面工业化进程伴随着厂房、机械设备等工业投资活动与城市公共设施、商场、房产等城市投资活动，这些投资活动效益和速度决定着工业化进程的速度和效果。从能源当期增长量相对上期增长量弹性为0.252393，说明工业化进程对能源需求增长具有正向记忆能力，上期能源需求增长对当期能源需求增长具有较强的促进作用。　　（2）人均GDP增长对能源需求增长的判断。人均GDP增长可以反映经济总量的增长、和人均收入的增长。人均GDP增长量的增长说明经济总量在加速上涨和人均收入在加速上行。能源消费增长量对人均GDP增长量的弹性为0.962575，反映经济总量在加速上涨所需要的能源也快速增长；居民收入财富效应加速刺激了房产、汽车、餐饮、生活用品等的需求，其中，汽车等能源消费品需求对于能源需求增长的作用明显。　　（3）城市人口比重增加对能源集约利用效应分析。工业化进程的一个突出特征是大量农村人口变为城市人口，农业人口比重下降而非农人口比重上升。非农人口增加，对社会基础设施、市政设施、房地产、汽车、交通等提出更大需求，所形成的产业引发对相关产业链条的投资，直接或间接需要大量的能源来支持其运行或发展。改革开放30年里，城乡人口比例从1978年的18∶82上升到2008年的45∶54，城市化进程取得了巨大成就，需要更多的能源支持城市化进程，能源增长量的变化反映能源集约利用的程度。城市人口比重增长量的边际能源增长弹性为－1.206237，说明新增人口能源利用量的增长量是减少的，这符合工业化中期能源集约化、节约化的趋势特征。　　（4）工业和第三产业产值增长对能源需求弹性判断。工业化进程的另一个突出特征就是工业和第三产业产值的增长。在能源利用效率不变情况下，产业规模越大，所需要的能源也越大。当能源利用效率提高的情况下，产业规模越大，可能由于工业和第三产业能源需求规模效应超过了技术进步节约效应，能源利用量继续增多；也可能由于产业能源需求规模效应低于技术进步节约效应，能源利用量有所减少。但无论是那种情形，技术进步下工业和第三产业能源边际需求是降低的。工业与第三产业产值增长量的能源边际增长弹性为－1.301 761，说明新增工业和第三产业能源利用量的增长量是降低的，这与工业化中期工业产业技术进步和产业升级的情况相符合。

　　2　工业化进程中能源供需失衡基本表现

　　2.1　工业化进程对能源需求加快与能源生产状况的相对不足　　从产需增长平衡看，中国能源产量1990－2008年间从10.4亿t标准煤增长到26亿t标准煤，增长达到2.5倍，低于需求增长的3倍；矿种方面，煤炭、石油和天然气产量分别增长达到2.5倍、1.3倍和4.9倍，均低于需求增长的2.6倍、3.2倍和5.2倍，其中，煤炭和天然气产量增长略低于需求增长，石油产量增长大大低于需求增长。从能源产需平衡看，1990－2008年间中国国内能源自给率是降低的，1990年是105.29%，2008年只有91.23%，煤炭、石油和天然气2008年自给率分别是101.90%、50.99%和94.13%，这说明煤炭基本能保障国内需求，石油近一半需要国外供给，天然气也需要进口。造成我国能源产需失衡和国内保障程度降低的根本原因是国内能源资源状况和生产状况的相对不足。虽然总量上国内能源储量较为丰富，但与人口和经济总量相比较，人均拥有量远低于世界平均水平，特别是石油的短缺。根据BP能源统计数据，2005年我国石油可开采储量为22亿t，储采比为12.1年，远低于世界40.5年的平均储采比。　　