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[中圖分類號] F224[文獻標識碼] A[文章編號] 1008―1763（2016）02―0081―06
Abstract：This paper， which uses super efficiency DEA method to calculate the energy efficiency， empirically researches the relationship between energy efficiency and economic growth during 2000-2013 by using the panel smooth transition regression model. The empirical results show that there is mechanism conversion effect between economic growth and energy efficiency. When the economic development is in the low income levels， the relationship between energy efficiency and economic growth is linear. While the economic development is in the higher income levels， the relationship between energy efficiency and economic growth turns nonlinear. And the relationship will smooth the conversion among different mechanisms which is bounded by the threshold of per capita GDP.
Key words：super efficiency DEA； energy efficiency； panel smooth transition regression； economic growth
一引言
中國是一個能源消費大國，資源相對缺乏，能源人均占有量不及世界平均水平的一半，如何提高能源利用效率、實現經濟社會可持續發展，已成為當前亟待解決的問題。2014年5月，在河南考察時首次提及了“新常態”，經濟新常態的第一個特征即是經濟增長速度從高速增長轉為中高速增長。那么經濟增長速度的降低是否會降低能源的利用效率呢？現在國內一般都是采用數據包絡分析（DEA）方法來計算全要素能源效率，其中期望產出選取的指標為國內生產總值（GDP），因此，如果降低經濟增速會直接影響能源效率。然而，中國的能源效率與世界主要工業化國家相比，仍然處于較低水平，如果能源利用效率再持續下降，那么勢必會進一步惡化中國能源問題，進而影響經濟社會的可持續發展。因此，通過對能源效率與經濟增長的關系研究，發現經濟增長與能源效率的內在聯系，對于轉變經濟發展方式、適應經濟新常態有著很強的指導作用。
針對能源效率與經濟增長之間的關系，XingPing Zhang等人運用DEA Window Analysis探究了23個發展中國家在1980-2005年的全要素能源效率和變化趨勢，并且通過Tobit回歸證明，人均收入和能源效率之間存在U型曲線關系[1]。國外很多學者研究了能源強度與經濟增長的關系，以Putnam（1953） 、Clark（1960） 、 Percebois（1979） 以及Martin（1988） 為代表的很多學者研究證明了能源強度與經濟增長之間存在倒U的關系，即在一國或者某一個地區的經濟發展初始階段，隨著經濟的快速增長能源強度會逐漸上升，當經濟增長到某一個點后隨著經濟的增長能源強度下降。
國內不少學者也研究了能源效率與經濟增長之間的關系。李建中、武鐵梅、謝威運用Granger因果檢驗表明能源效率與經濟增長之間存在顯著的雙向因果關系，并且建立了一元線性回歸模型對能源效率與經濟增長做了定量分析[2]。汪克亮、楊力等利用環境庫茲涅茨曲線（EKC）理論定量分析了中國能源經濟效率和區域經濟增長之間的關系，結果表明能源經濟效率和能源環境績效及其分解指數與經濟增長之間存在倒U 形或U 形曲線關系[3]。余華銀、韓璐、宋馬林運用數據包絡分析法中的超效率SBM模型測算了1992-2010年我國29個省區的能源效率，并且運用門限面板回歸模型估計了在不同的能源效率區間下，能源效率與經濟增長的關系[4]。
湖南大學學報（ 社 會 科 學 版 ）2016年第2期周四軍，封黎：我國能源效率與經濟增長關系研究基于PSTR模型的實證
本文采用超效率DEA方法計算能源效率，建立面板平滑轉換回歸（PSTR）模型，對能源效率與經濟增長的關系進行省際比較分析，研究在經濟新常態下怎樣才能提高能源利用效率，使中國走上一條經濟增長與能源利用相互協調的可持續發展道路。
二超效率DEA模型的構建及
我國能源效率的測度
（一）超效率DEA模型
數據包絡分析方法是基于線性規劃方法來評價多投入、多產出的決策單元是否相對有效的一種非參數統計方法。DEA方法的適用對象是一組同類型的決策單元，它要求每個決策單元的效率值不能超過1，這就無法判斷效率值為1的決策單元的優劣。為了有效辨別每個決策單元的相對有效性，Andersen和Petersen提出了超效率DEA模型，決策單元的效率值不再需要滿足不能超過1的約束條件，解決了有效決策單元的效率比較問題。
超效率DEA可分為投入導向型和產出導向型兩種模式，由于經濟新常態下，追求經濟高速增長不再是首要目的，因此本文選取以投入為導向的超效率DEA模型，即在產出不變的條件下以減少投入來實現能源利用效率最大化，具體模型形式如下所示：
分別表示第j個決策單元的第i種投入和產出的值，λj是使投入和產出的樣本值形成一個凸性組合的權重，θ是第j0決策單元的效率評價指數，m和s分別表示投入和產出指標的個數，s-i和s+r為松弛變量，ε為非阿基米德無窮小量，在計算中取正無窮小。
（二）變量選擇與數據來源
基于全要素能源效率的多投入產出的基本框架，本文選取了能源消費總量、資本存量、勞動力作為投入指標，GDP作為經濟產出指標進行分析?；诮y計數據的可得性，本文主要選取了2000-2013年30個省市的面板數據，及港澳臺不在研究范圍之內。
1.投入指標
本文主要從資本投入、勞動投入、能源投入三個方面來考慮投入指標的選取。
①資本投入
以資本存量作為資本投入指標。資本存量的計算方法是根據張軍（2004）的計算結果，取其2000年現值作為本文的計算基準，采用永續盤存法永續盤存法的計算公式為
②勞動投入
選取各省每年個體就業人數作為勞動投入，數據來源是國家統計年鑒，單位為萬人。
③能源投入
以各省能源消費總量作為能源投入，數據來源為國家統計年鑒及各省統計年鑒，單位為萬噸標準煤。
2.產出指標
用固定資產投資價格指數平減后以2000年為基期生成實際GDP作為經濟產出，數據來源為國家統計年鑒，單位為億元。
（三）能源效率的測算
基于上述模型及樣本數據，運用軟件EMS1.3進行測算，從結果可以看出：首先，從全國來看，我國能源效率的總體趨勢是上升的。其次，從測算結果可以看出，各省市能源效率差異性較大。從平均全要素能源效率來看，各省市均未達到效率前沿面，廣東省平均能源效率最高為0.9809，青海最低為0.4818。東部各省市經濟比較發達，能源利用效率相對較高，如廣東、上海、北京、福建、天津。而中西部一些地區雖然具有資源優勢，能源效率卻比較低，如青海、寧夏、新疆、貴州和陜西。總體來看，北京、上海能源效率基本處于穩定上升趨勢，至2013年已經超過1。其他地區總體來說能源效率下降，尤其是湖北省和甘肅省，2000年能源效率位于前沿面上，2013年能源效率只有0.6435（湖北）和0.5891（甘肅）。
綜上所述，我國各省市的能源效率參差不齊且差距較大，中西部一些地區能源資源稟賦較高但其低效的利用率，與東部各省份能源高效利用但資源匱乏形成了強烈的反差。新疆、云南等地區雖然資源較為豐富，但是由于經濟規模和生產技術的限制造成了資源的巨大浪費，導致期望產出不高使得能源利用效率較低。而東部省份生產技術水平高、經濟較為發達使得資源得到有效配置，能源利用效率較高。
三能源效率與經濟增長關系的理論研究
（一）能源效率與經濟增長的現狀分析
改革開放以來，我國經濟發展迅猛，2014年國內生產總值達到了636463億元，較2013年增長了7.4%。1978-2013年，中國的國民經濟一直保持著高速增長，雖然2014年增速有所放緩，創新世紀以來中國年度GDP增速的新低，但是我國國內生產總值的年增長率在全球仍屬于中高速增長范圍。然而，隨著經濟的快速發展，我國能源需求日益擴大，能源問題日益突出。
一方面，我國能源消費總量高于生產總量，能源供不應求，需要大量依靠進口。從1992年起，中國能源消費總量超過了能源生產總量，至2011年，我國一次能源消費總量已超過美國，成為世界第一大能源消費國。另一方面，目前，煤仍然是我國的主要能源，煤炭的嚴重浪費及其造成的環境問題大大降低了能源利用效率。相較于發達國家，我國生產技術水平較低、能源設備較落后，也導致了能源浪費、利用效率不高。2015年4月2日，全國區域能源專業委員會理事長許文發在中國分布式能源發展與余熱利用論壇上表示，我國能源效率僅為36.81%，世界能源平均利用效率為50.32%，比發達國家低約10個百分點，產品能耗與國際先進水平有較大差距，能源消費總量大、能效極低。另外，我國還存在能源只有一次性利用，而沒有二、三次有效利用的嚴重浪費情形，也大大降低了能源利用效率。
（二）能源效率與經濟增長的關系
在經濟以較高的速度增長的同時，必然引起能源消費總量也大幅度的增加。在片面強調GDP的導向下，中國的能源利用效率不高、能源消耗總量過大的問題日益凸顯。從經濟學角度分析，能源效率與經濟增長的關系主要體現在兩個方面。
一方面，能源是經濟增長的主要動力，能源的有效利用能夠促進經濟增長。首先，能源是經濟增長的推動力量，在任何社會生產中，沒有能源的投入就無法形成現實的生產力。其次，提高能源利用效率，不僅能夠降低能源供應的壓力、節約資源，而且還能促進生產發展、擴大經濟規模。由于我國人口基數大，能源資源短缺，能源的有效利用對于保證我國經濟可持續發展的長期能源供應有著十分重要的意義。
另一方面，經濟增長帶來了能源的合理開發和利用。首先，經濟增長擴大了能源需求，同時也為整個社會和國家帶來了資金和設備，促進了能源的合理開發。其次，經濟增長能夠促進生產技術水平的提高，引進國外先進能源開發利用技術，提高能源利用效率。一個國家經濟的適當增長對于提高能源利用效率是毋庸置疑的，但是，如果過分注重經濟增長而忽視能源資源有限、環境污染等其它問題，最后將會導致本國能源枯竭、能源需求大量依靠進口，使得經濟無法持續發展。
四我國能源效率與經濟
增長關系的實證分析
近年來，隨著中國經濟的不斷發展，能源問題日漸突現出來，越來越多的學者關注能源效率與經濟增長之間的關系。學者們對中國省際或區域能源效率與經濟增長關系的實證研究模型主要集中在面板固定效應模型、面板隨機效應模型、面板門限回歸模型、EKC模型，那么是否可以考慮存在一個面板模型能夠通過一個閾值和平滑轉換建立一條平滑的曲線來刻畫二者之間的非線性關系呢？
面板平滑轉換回歸（PSTR）模型是對面板門限回歸模型和平滑轉換自回歸模型的發展與擴充。該模型很好地描述了面板數據的個體異質性特征，應用一個在（0，1）區間內變化的轉換函數代替面板門限回歸模型中的分段示性函數，使得模型隨著轉換函數值的變化在不同機制間平滑轉換，有效避免了機制轉換的突變性。
（一）面板平滑轉換回歸（PSTR）模型
根據研究目的，建立能源效率與經濟增長的兩體制的PSTR模型，模型形式如下：
1.變量選取及樣本數據來源
被解釋變量（yit）能源效率是由文章第二部分計算而得，以人均GDP代表經濟增長，作為解釋變量（xit），單位為萬元/人，數據來源是國家統計年鑒，以人均GDP作為轉換變量（qit）。
2.單位根檢驗
在構建PSTR模型之前，為了避免偽回歸的出現，需要對兩個變量進行單位根檢驗。本文采用LLC檢驗、IPS檢驗、Madwu檢驗、Hadri檢驗四種面板單位根檢驗方法對變量的平穩性進行檢驗。檢驗結果如表1所示：
由表1可知，上述四種檢驗方法的檢驗統計量在5%的置信水平上都拒絕原假設，即兩個變量都不存在單位根，因此可以認為能源效率和人均GDP兩個指標是序列平穩的，二者可以構建面板回歸模型。
3.面板數據的固定效應檢驗
PSTR模型是一個具有轉換變量的固定效應模型，對于能源效率為被解釋變量、人均GDP為解釋變量的面板數據，首先要分析面板數據是否為簡單的固定效應模型。
通過表2可以看出，F檢驗和Hausman檢驗的統計量在5%的置信水平下都拒絕原假設，表明應該建立固定效應模型。
4.參數的確定及模型的構建
只有模型存在異質性才能構建PSTR模型，首先運用LM檢驗方法對模型進行同質性檢驗及位置參數的確定。通過R3.1.2軟件進行LM檢驗，得到檢驗結果如表3所示：
1.從PSTR模型的參數估計結果可以看出，t檢驗與F檢驗的精確p值都為0.000，說明模型（4）是統計顯著的，該模型的擬合效果較好。
2.模型（4）存在兩個駐點，分別為4.645876和14.57321。當人均GDP在區間（0，4.645876）和（14.57321，+∞）內時，人均GDP對能源效率表現為負影響；當人均GDP在區間（4.645876，14.57321）內時，其對能源效率的影響是正向的。
3.能源效率與人均GDP的關系在線性與非線性關系之間平滑轉換。當人均GDP趨近于0或者正無窮大時，轉換函數變為常數，模型（4）變為線性模型。當人均GDP處于中間水平時，能源效率與人均GDP表現為非線性關系。
4.圖1比較清晰地顯示出能源效率的斜率在一個較高收入水平上由負轉正，能源效率達到最低值后轉而上升，使經濟增長與能源效率之間呈現顯著的U型關系。而當人均GDP達到一個更高水平時，能源效率達到一個峰值后轉而下降，此時能源效率與經濟增長之間呈現倒U關系。由于當前我國各地區的人均GDP還比較低，因此能源效率與經濟增長之間的關系還處于第一階段，即U型關系。
五 結論與建議
（一）主要結論
通過PSTR模型的構建和實證分析，主要得到以下結論：
1.我國能源效率與經濟增長之間存在機制轉換效應。在經濟發展處于低收入水平時，能源效率與經濟增長表現為線性關系；在經濟發展處于中等或較高收入水平時，能源效率與經濟增長之間則表現為非線性關系，并以人均GDP的閾值為界，在不同機制之間進行平滑轉換。
2.我國能源效率與經濟增長之間的關系存在階段性特征。第一階段，在經濟增長初期，由于技術落后，主導產業多為第一產業或者勞動密集型的制造業，一國或者某一地區只注重經濟發展，幾乎忽視了能源利用效率，隨著經濟的增長能源效率不斷下降。第二階段，當人均GDP達到46458.76元時，此時為經濟增長與能源效率關系的第一個轉折點，能源效率隨著經濟增長逐漸上升，政府應該加速經濟增長以提高能源利用效率。第三階段，當人均GDP達到145732.1元時，經濟增長與能源效率的第二個轉折點出現，經濟已發展到較為成熟的階段，能源效率與經濟增長成反比，政府不應該只注重經濟增長速度，而是放緩經濟增長速度，提高能源效率。
3.目前我國能源效率與經濟增長的關系表現為U型關系。至2013年，天津人均GDP最高為100105元，低于145732.1元，即我國各省市的人均GDP均未達到第二個轉折點，能源效率與經濟增長關系處于前兩個階段，表現為U型關系。東部地區除河北和海南之外，經濟發展水平較高，人均GDP已經超過46458.76元，能源利用效率隨著經濟增長而不斷提高。中西部地區除內蒙古和吉林外，經濟發展水平較為落后，人均GDP均低于46458.76元，能源效率與經濟增長之間表現為反向變化關系。
（二）政策建議
為了能夠更好地適應“中國經濟新常態”，促進我國能源效率的提高，實現我國社會經濟的可持續發展，使我國人民達到優質的生活水平，應該合理有效地提高經濟增長速度，使各個省市達到能源效率最優化。由于我國各省市資源稟賦條件和經濟發展水平之間存在較大的差異，因此要根據各地實際情況，有效地處理能源效率與經濟增長之間的關系。
1.東部大部分地區經濟相對發達，但是能源短缺問題嚴重，能源供應大多依靠進口或我國其他資源豐富地區的輸送，因此，對于東部經濟發達地區，積極探索能源的高效開發使用技術，節約資源，在提高能源效率的同時發展經濟。
2.中西部地區經濟普遍較為落后，但是我國能源資源主要集中在中西部地區，因此，對于中西部經濟較為落后的地區，要加快轉變經濟增長方式，調整產業結構，引進新的技術設備，提高能源資源的加工利用率，促進經濟效益。
[參考文獻]
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我國能源消費總量從1978年的5.7億噸標煤上升到2010年的32. 5億噸標煤，33年增長了5.7倍，年均增長8.1%。1992年，我國成為能源凈進口國，能源消費量開始高于能源產量，基于此，本文對能源消費結構與經濟增長的關系進行嘗試性的深度剖析，以期通過分解能源消費結構來研究其對經濟增長的重度影響。在這種背景下研究經濟增長與能源消費結構之間的關系，有利于我國能源發展戰略政策的制定，確保我國經濟健康、穩定、持續地發展。
國內外研究現狀
從20世紀80年代開始，國外學者開始普遍采用協整和Granger因果關系理論分析方法進行能源消費與經濟增長之間關系的實證研究。1978年，Kraft在對能源經濟的研究中首次發現了美國GNP對能源消費的因果關系。隨后韓國、新加坡、法國、德國、加拿大等國家也開始對兩者之間因果關系的研究。Yu和Choi對韓國GDP和能源消費的因果關系進行了實證研究，結果發現，兩者之間存在雙向的因果關系；Glasure和Leep研究了新加坡的能源消費對GDP的單向因果關系； Asafu-Adjayer針對菲律賓和泰國兩個國家進行研究，最終發現了這兩個國家能源消費總量與國內生產總值之間有雙向因果關系。
我國從2004年開始對兩者間的關系進行研究，但是應用協整理論和Granger因果關系方法研究兩者之間關系的成果較少，而且結論不太一致。馬超群等（2004）運用協整理論研究了我國從1954-2003年的國內生產總值與能源消費總量及能源消費結構（包括煤、石油、天然氣和電力等）之間存在著長期均衡關系，但這種協整關系與能源的種類有關，其中GDP分別與能源總消費、煤炭消費總量之間有長期協整關系，但與石油、天然氣和水電之間沒有這種協整關系。賁興振等（2005）檢驗我國的能源消費總量以及各構成部分的消費量和GDP之間的關系，實證表明我國的能源消費總量與GDP之間存在協整關系，能源消費促進經濟增長，但需要改善我國的能源消費結構。
王風云等（2008）運用Granger非因果關系檢驗、協整檢驗分析和誤差修正模型分析，研究了1978-2000年的我國實際GDP與能源消費總量的關系。最后得出結論，即這些年間我國能源消費與國內生產總值之間存在著雙向的Granger因果關系，但是不存在協整關系。王昱（2009）構建了能源消費總量與國內生產總值的誤差修正模型，并測算了能源與經濟增長在外部因素沖擊下的動態響應函數。
綜上所述，國內外學者對能源消費與經濟增長的基本研究方法比較單一，具體到各能源消費結構的研究還不充分，并且由于數據處理不當和沒有嚴格遵守“協整理論”應用的前提條件等原因，導致研究結論不夠一致。本文重點對我國能源消費和經濟增長的關系進行研究，并試圖揭示這兩者之間的動態關系，以期對政府制定相關政策提供理論支持。
實證分析
本文運用協整理論、格蘭杰（Granger）因果關系檢驗和誤差修正模型來研究我國能源消費和經濟增長的長期均衡關系以及動態調整關系，兩個理論的前提都是要求數據是平穩的。協整理論反映的是自變量和因變量之間長期的穩定關系，回歸所得的殘差序列因為不能被自變量所解釋，因此是平穩的，從而確定兩者之間的協整關系。格蘭杰（Granger）因果關系檢驗考察兩個平穩的自變量、因變量序列之間的因果關系，其原理是根據如果自變量的過去值對因變量的預測有幫助，則說明自變量是因變量的Granger原因，反之也成立。
（一）變量、數據與模型
本文選取年度GDP作為因變量，樣本區間為1978-2011年的實際GDP數據（1978=100），并對實際GDP數據取對數（InGDP），數據來自《中國統計年鑒2011》。選取四種主要的能源（煤炭、電力、天然氣、石油）作為代表能源消費情況的自變量，數據來自于《中國統計年鑒2011》、《中國能源統計年鑒》公布的年度煤炭（COAL）、電力（主要是水電）（ELEC）、天然氣（GAS）、石油（OIL）消費量，并對這些消費量取對數。
（二）單位根檢驗
由于本文使用的是時間序列數據，時間序列數據一般都是非平穩的，此時如果直接利用非平穩的數據進行回歸分析，會產生嚴重的錯誤。為了避免出現偽回歸現象，進行回歸分析之前首先必須進行變量的平穩性檢驗。本文應用擴展的Dickey-Fuller（ADF）檢驗，運用Eviews6.0軟件對上述變量進行了平穩性檢驗，檢驗結果顯示lnOIL為平穩序列，其它變量的水平序列都是非平穩的，但是經過一階差分后均可以變為平穩序列，即InGDP、InCOAL、In.ELEC、InGAS為一階單整序列，使用一階差分后的變量構建模型。
（三）格蘭杰因果檢驗
通過格蘭杰因果檢驗能夠確定能源消費和經濟增長之間的因果關系方向。運用Eviews6.0軟件得出檢驗結果：整體上看，當顯著性水平為8%時，能源消費和經濟增長之間具有一定的相關性，但不是雙向的因果關系，而是能源消費對經濟增長的單向影響，這也驗證了我國能源拉動型經濟的增長模式；從能源消費結構來看，存在國民生產總值（GDP）分別與煤炭和石油消費的單向因果關系，以及電力消費與GDP的單向因果關系，但是有的能源與GDP之間不存在因果關系，比如天然氣消費與GDP之間，進一步說明了能源消費結構的不平衡使得能源消費與經濟增長之間因果關系的結論不一致性，因此我國應該平衡能源消費結構，以促進經濟的不斷發展。
（四）協整關系檢驗
本文以國民生產總值（GDP）為因變量，四種主要的能源（煤炭、電力、天然氣、石油）的消費量作為自變量，通過E-G兩步法進行協整關系研究。最終協整檢驗的結果表明，我國GDP與四種能源消費量之間盡管短期內有波動，但長期上存在均衡關系，總體來看，GDP每增長1個單位，能源消費增長0.5571個單位，能源消費彈性相對比較高，分別來看，除天然氣消費外系數符號都為正，說明煤炭、電力、石油這三種能源消費對GDP有正向的促進關系，與經濟理論和現實相符。同時，檢驗結果還顯示，煤炭、水電和石油消費每增加1%，我國GDP分別增加2.23%、0.81%和0.7349%，但是天然氣系數符號都為負，天然氣消費增加l%，GDP減少1.23%，說明了該種能源消費對GDP影響不顯著，究其原因，可能是天然氣是一種比較清潔的能源，它的消費占總能源消費的比重偏小，在發展階段，資金投入較多，但還未收到明顯的成效，因此對經濟發展的貢獻也偏小，同時說明我國應進一步加大對天然氣資源的開發與利用，模型的擬合優度比較高，都在90%以上，說明計量經濟模型擬合效果比較好。
（五）誤差修正模型
如果自變量和因變量之間存在協整關系，則這些變量之間必然存在有誤差修正模型（ECM）表達式，反之也成立。一般的計量分析方法都是在檢驗數據的平穩性后建立協整分析模型，如果變量間存在協整關系，再利用誤差修正模型進一步分析變量間的短期動態調整關系。其中誤差修正項的系數反映了一種調整速度，是指當變量之間的均衡關系偏離長期均衡狀態時，將其調整到均衡狀態的調整速度，一般都為負值，系數的絕對值越大，說明調整速度越快。誤差修正模型的結果表明，能源消費是GDP短期波動的決定因素，誤差修正系數為-0.39，并在5%顯著性水平下顯著，這表明通過能源消費平均每年GDP對上年GDP偏離長期均衡水平的短期調整幅度為39%，同時說明了我國GDP能源消費之間存在雙向影響關系。
（六）VAR模型
本文不考慮其他外生變量影響，可以將模型設定為：
yt=A1yt-1+…Apyt-p+εt （t=1，2，3…） （1）
其中yt是五維內生變量向量，即yt=（DInGDP，DInCOAL，DlnELEC，DlnGAS，DInOIL）T。通過信息準則（AIC、LR、HQ等）來確定滯后階數P，最終得出結果p=1，可以建立VAR（1）模型，并估計了模型參數，驗證了模型的穩定性高，且擬合優度為96.7%，也較高，說明該模型能較好地反映現實的狀況。
結論及建議
能源在國民經濟發展中扮演著重要角色，然而在經濟不斷發展的背景下，全球能源卻在與日劇減，因此正確剖析能源消費結構與經濟增長的關系非常關鍵，基于此，本文對能源消費結構與經濟增長的關系進行嘗試性的深度剖析，以期通過分解能源消費結構來研究其對經濟增長的重度影響。本文利用1978-2011年數據，通過單位根檢驗驗證數據的平穩性之后，通過格蘭杰因果檢驗驗證了能源消費與經濟增長的因果關系，然后進行協整關系檢驗，構建誤差修正模型和向量自回歸模型，分析了我國能源消費與經濟增長的動態關系。最后研究得出了以下結論：一定的能源消費支持度是可以積極地拉動經濟的快速而穩定增長，部分能源消費支持則正好相反，而另外一部分能源消費支持度是可以隨著經濟的不斷增長對經濟增長產生促進作用的積極影響。比如由于天然氣消費占總能源消費的比重偏小，天然氣消費對經濟增長作用存在波動，但影響不大，說明我國天然氣資源的開發與利用還有很大的潛力；石油消費對經濟具有正向影響，但存在一定的波動性。
因此，針對本文的研究結果提出以下建議：首先，從國內來看，我國應該進一步提高能源利用效率，降低單位GDP能源的耗費量，優化以煤為主的能源消費結構，大力發展天然氣、水電、太陽能等新能源，提高能源優化意識和環境保護意識；其次，從國際上看，調整貿易結構，通過限制產能，使國內高污染行業以及產能過剩企業減少產量，在保證國內需要的前提下，盡量避免出口，從而避免存留在國內的能源消費和污染排放；增大進口，特別是初級產品（比如成品油、鋼材等）以及“兩高一資”產品的進口，更多地引進國外先進的技術和產品，由以出口為導向的外貿策略轉向靠進口替代和內需拉動來刺激經濟的政策，減少相應產品出口。最后，政府需要不斷調整和制定相關政策和措施以逐漸實現節能減排的目標，如限制“兩高一資”產品的出口，鼓勵高附加值、低能耗、低污染產品的出口，建立完善的法律和政策等有效控制能源消費給經濟發展帶來的負面影響，進一步促進我國能源和環境的可持續發展。
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一、導言
“可持續發展”是一個當前世界都很關注的焦點問題。如何實現社會發展與資源和環境的和諧不僅是當前我們面臨的問題也是未來幾代人需要考慮的方向。中國，作為最大的發展中國家，向來不僅注意經濟的發展更注重環境的保護。近年來，中國逐步加大研發投入，引進國外先進技術，同事調整國內產業結構，提高能源利用效率以及環境保護力度。但是，目前中國的經濟發展方式其實依然以粗放型為主；經濟結構的不平等已經成為經濟可持續發展的主要障礙，而且這種情況變得越來越嚴重。以山東省為例，由于經濟增長速度和規模的空前提升，資源消耗急劇增加，且勞動力成本低，資本投入極大。第二產業，特別是建筑業已成為全省大部分地區的主導產業，產業結構不平等，能源消費行業比重較大，服務業發展相對緩慢。同時，還存在著資源不足、排污量大、環境污染嚴重等現象。據山東省科技部的數據，山東省二氧化硫的排放量，化學需氧量、煙塵和工業粉塵排放量分別在中國地方排名中排到第一，第六，第七和第十。山東省作為中國改革開放的前沿，是中國在轉型過程中的典型例子。因此，山東省經濟發展中的一些問題有助于對中國未來的改革發展進行有效的分析。
二、山東省能源利用、環境質量與經濟增長的現狀
從1978在中國實施改革開放以來，山東省在社會和經濟發明經歷了迅速的發展。2015，山東國內生產總值（GDP）達到63002.30億元。和之前一年相比，增長明顯。伴隨著經濟的不斷快速增長，不可避免的能源需求量也有了非常明顯的增加。目前來看，山東省的主要能源依然是各類化石燃料能源，資源短缺已經逐漸成為其發展的一個大問題。從能源生產和消費總量方面來看，總能源消耗量的增長率遠遠大于總能源生產量。
舉個例子，煤炭消費量自1990以來急劇上升，但煤炭生產量已不能滿足消費需求。特別是近幾年，差距越來越大，煤炭消費量是煤炭生產總量的兩倍多。山東省2003年前的原油生產能力始終大于消費量，而2003至2008的原油產量低于消費量，這與全國其他地方的情況相似。自2003以來，煤炭生產量占全能源生產總量的比重超過70%，而且比重隨著時間的推移逐漸上升。在山東省，煤炭消費比重為70%至80%，原油消費比重為20%至30%，水電比例只有1%。在經歷了30年高速發展后的今天，中國面對著一個全新的環境。固守原有的增長模式的弊端日益突顯，轉變經濟增長模式的要求日益迫切。中國粗放型經濟發展模式日益面臨著國內資源制約和經濟全球化的雙重約束。
同時，作為山東省政府關注的人口與資源和環境的問題，一些措施正在積極展開。比如關于節能重點行業的推廣和重點大型企業的減排，以及關閉一些小造紙廠，小水泥廠等。二十世紀90年代末，山東省的垃圾和污染物的排放量達到高峰，然后逐漸下降。例如，二氧化硫的排放量，空氣污染水平評價指標以及化學需氧量都隨時間有了顯著的降低。
三、能源利用、環境質量與經濟增長關系分析
經濟可持續發展主要是協調好能源、經濟與環境的關系。其中，能源是非常重要的因素，是經濟增長的主要依靠；而經濟增長又是能源發展的前提，隨著經濟的快速發展使得前所未有的大規模開發和利用能源成為可能。同時，在經濟增長過程中，資源不斷的過度使用又導致了大量的污染物，當排放量超過一定的自然能虺惺艿南薅仁保就會發生嚴重的環境污染.。因此，保持經濟發展的可持續性就不應該以環境污染作為代價，同時資源的利用效率也需要不斷的提高。
在本文中，我們研究的是資源和經濟增長的利用效率，以及經濟增長與能源使用總量之間的關系。它們關系的散點圖（見圖1和圖2）如下所示：
從圖可以看出，自1990以來，山東省的經濟增長率和能源消費量一直在上升。變量X的系數（能源利用率）是0.96，接近1，表明每增加1億元GDP約需要增加10000噸標準煤。根據其他研究，中國的能源消耗量為美國的11.5倍，日本7.7倍，德國的4倍以上。因此，山東省與發達國家之間的能源消費率仍有較大差距。由于經濟增長嚴重依賴于山東省的能源而能源生產量不能滿足經濟發展的需要，因此把更多的能源需求量轉移到其他省份。據報道，山東省的許多煤炭企業獲得了外省的探礦權，在中國其他地方開采煤炭。隨著經濟的發展，能源消耗量只會不斷的增加，而單位的能源消耗量幾乎保持不變這是不理性的。
相關的理論研究表明，一個國家的整體環境質量會先隨著經濟的發展而下降，然后不斷的持續上升。在經濟發展的初期，環境惡化是經濟發展的必要代價，但是經過一定的時期后，經濟的發展將會有利于改善環境質量。在經濟發展初期，資源消耗率大于資源循環利用率，導致污染物不斷增加。達到一定的時候，先進的工業和服務業有助于改善經濟結構。隨著人們環保意識的增強，有效管理措施的實施，先進技術的采用，以及環保開支的增加，使得環境問題逐步解決。當收入水平超過庫茲涅茨曲線的轉折點時，環境質量開始改善。對此，本文在分析山東經濟增長與環境質量之間的關系時，基于格羅斯曼和克魯格的模型如下：
其中Et是環境污染的水平，Xt包含其他相關變量，像產業結構、貿易額等等。在本文中，我們還使用了四個指標衡量Et，這其中包括廢水排放量（E1），二氧化硫的排放量（E2），煙塵排放量（E3）和工業固體廢物排放量（E4）。
圖2中每個模型系數呈現一階序列相關。考慮到序列相關系數，在基于溫斯滕估算提供的估計結果下可得，人均GDP與環境污染總體水平是非線性的關系，而且它們的關系也不遵循倒U型曲線的庫茲涅茨理論。這和人均GDP與廢水排放量（E1）之間的相關性是相似的。這意味著，如果其他因素是不變的，隨著經濟的發展廢水排放量將先下降，換句話說，環境質量隨著經濟的發展先提高后降低。當使用其他三個指標進行估計時，結果表明，人均國內生產總值和人均排放量之間的關系是與庫茲涅茨倒U型曲線相一致的。換言之，隨著人均收入的增加，煙塵排放量將穩步增長，而工業固體廢物排放量也會呈“S”型增長。
在我們的研究中，產業結構是由工業增加值與GDP之間的比率來表示的。估計結果在表2中，產業結構的變化是負相關的，而與E1、E2和E3確實呈正相關。這意味著，隨著工業增加值占國內生產總值比重的不斷上升，廢水排放負荷逐漸下降，而二氧化硫和煙塵總量穩步上升.。以下可能是導致這樣的結果的潛在原因：首先，包括工業廢水和城市污水的廢水得到處理，然后，隨著節能技術的廣泛使用，工業廢水總量穩步下降。其次，工業增加值與排放量二氧化硫和工業粉塵之間是一個不平等的能源消費結構，產業的結構不合理造成如上的結果。例如，山東省的主要能源是煤炭，50%以上的煤直接燃燒，而二氧化硫和粉塵的排放主要來源于煤的直接燃燒，所以煤能源的消費結構加劇了大氣污染狀況。
到目前為止，有對于自由貿易和環境的之間的影響有三種不同的觀點。有些人認為，自由貿易會導致負面的環境影響尤其是在發展中國家；而其他人認為自由貿易造成的負面環境效只會存在于短期之內，長期來看它對環境的影是積極的。另外有人認為自由貿易和環境之間沒有密切的關系。國際貿易對環境質量的影響很小，貿易政策的變化對環境政策的福利影響也不大。在本文中，我們發現，盡管國際貿易對整體環境質量的影響不大，但它仍呈現正相關性，與總排放的污水和二氧化硫和煙塵排放量呈現負相關性。
此外，我們還估計了環境污染與人均收入之間的關系。結果表明，人均GDP與環境污染的總體水平存在顯著的線性關系，這是符合庫茲涅茨的倒U曲線的。隨著經濟的發展，廢棄物的排放總量穩步增長，當名義人均國內生產總值達到某一數值時，排放總量達到高峰，之后逐漸減少。目前，山東省人均GDP為64358.13元，如果全省繼續保持現有經濟增長率。10年后，排放總量將緩慢下降，環境質量將逐步改善。當然，對于山東省來說，為了提高環境質量，政府應該更加重視產業結構調整，鼓勵使用保護環境的新技術，在經濟發展的過程中改變原有的環境犧牲型增長模式。
四、結論和建議
本文考察了山東省能源利用、環境質量與經濟發展的關系。研究結果表明。首先，名義人均收入與環境質量之間的關系呈現倒U型的庫茲涅茨曲線。煙塵和固體工業廢物的排放量與實際人均收入呈現線性和非線性的關系。其次，山東省的經濟增長是高度依賴自然資源。近年來，盡管能源利用效率穩步提高，但與發達國家相比，粗放型的經濟發展模式并沒有改變。第三，產業結構不合理，不平等的能源消費結構和環境質量下降一直存在，因此，產業結構的優化將直接對經濟可持續發展造成影響。此外，工業廢物和污染物排放量也隨著經濟的快速發展和產業結構的不斷調整逐步下降。然而，仍有一些污染物隨著經濟增長而增加，在可預見的未來污染物總量將達到一個高點，環境壓力也將達到頂峰。
基于上述結論，我們認為山東省經濟改革應強調以下幾點。首先，提高公眾的環保意識，這是改善環境質量的關鍵。我們必須先提高人們的環保意識，找到合適的方法來平衡環境保護與經濟發展之間的關系。同時不算調整當前的產業結構。由于山東省經濟依然在不斷的快速發展，政府應適時的調整經濟政策，鼓勵發展資源消耗低的高新技術產業，以及可以減少污染和環境壓力的服務性行業。最后，營造良好的制度環境。例如，政府可以實行必要的減免稅收以及貼息政策，鼓勵企業采用節能、節水技術，完善法律法規，逐步降低環境污染。
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作者簡介：孟 軍（1978-），男，內蒙古鄂爾多斯人，博士研究生，講師，主要從事數量經濟與能源經濟研究。Email：13634712008@163com
王維國（1963-），男，吉林白城人，教授，博士生導師，主要從事經濟計量和管理決策方法研究 。
摘 要：本文從我國未來2015年和2020年能源強度目標出發，首先，通過構建能源需求的影響因素模型，將具有階段性特征的工業化程度、城市化率等因素納入到了模型當中。其次，通過合理的能源影響因素未來值的設定，預測出未來即2015年和2020年的人均能源消費量，進而得到了預測能源強度值，其略高于政府計劃值，說明我國未來能源節約的壓力還較大。再次，考慮到影響因素未來值設定的偏差，通過微調這些因素，進行單變量敏感性分析，我們發現產業結構的調整和技術進步將成為實現我國未來能源強度目標或資源節約的首選。最后，能源的相對價格和貿易結構的改變。據此，我們提出能源節約的政策建議，必須實施能源的強制節約。
關鍵詞：經濟增長；能源強度；強制節約
中圖分類號：F752 文獻標識碼：A
文章編號：1000176X（2013）03003608
本文基于全國的視角，通過構造人均能源需求的影響因素模型，在假定各個影響因素未來時期特定合理值的情況下，即可預測出我國特定時期的人均單位GDP能耗，從而可以與我國政府制定的未來能源強度目標相比較。通過比較，在保證我國經濟持續增長和要實現的能源節約目標的情況下，應用敏感性分析，即可得出其他因素變化對我國能源節約的效果，進而得出最優的我國能源節約對策。
一、能源需求影響因素分析
對于能源需求影響因素的分析已經很深入，也很廣泛了。關于能源需求的影響因素，學者們主要從經濟增長、產業結構或工業化程度、城市化率、能源利用效率或技術進步、能源價格、人口、貿易結構等方面或部分方面進行了研究。林伯強[1]利用協整與誤差修正模型對我國的能源需求的決定因素進行了研究。實證結果表明：（1）能源總消費、GDP、能源價格及結構變化之間存在長期均衡關系。（2）不僅價格和收入是能源需求的重要決定因素，而且，用來反映結構變化的GDP中的重工業份額也是一個顯著的需求決定因素。林伯強等[2]采用協整技術研究了中國煤炭需求的長期均衡關系，估計出中國煤炭需求的長期收入彈性、價格彈性、結構彈性以及運輸成本彈性，模擬解釋變量不同增長率下煤炭需求的演變并給出政策選擇。何曉萍等[3]利用面板數據非線性模型和協整模型從兩個側面對中國電力需求做了對比研究，發現兩個模型所得到的結果基本一致而且數值非常接近，兩種模型的結果都表明現階段電力需求與城市化高度相關。中國城市化進程以及城市化發展階段所表現出的工業化特征，推動了電力需求快速增長。另外，國外一些學者，如Kraft等[4]對美國GNP與電力消費關系的研究，Silk和Joutz[5]對美國居民電力消費所進行的研究。
本文中能源需求（E）的影響因素在采用林伯強2001年中國能源需求的經濟計量分析的基礎上進行了擴展，并以人均形式表示（PE）。以人均總產出（PY）、產業結構或工業化程度（S）、能源利用效率或技術進步（T）和城市化率（U）、能源價格（P）和貿易結構（O）做為能源需求的影響因素。把人均總產出（PY）、產業結構或工業化程度（S）、城市化率（U）、能源利用效率或技術進步（T）、能源價格（P）和貿易結構（O）納入模型是基于這樣的原因：（1）經濟增長是國內外文獻當中最早和最常見的能源影響因素，能源要素是經濟增長的必要條件。眾多的國內外經驗研究表明經濟增長與能源需求存在著穩定的正向相關關系。考慮到人口對能源的重要影響，所以本節采用人均形式。（2）眾所周知，產業結構或工業化也是能源需求的重要影響因素之一。如果第二產業或重工業在GDP中的比重越大，能源需求一般也較大，因為第二產業對能源需求最直接，除非能夠突破技術的瓶頸，即能源需求與工業化也成顯著的正向相關關系。（3）對于城市化而言，隨著城市化的不斷推進，大量農村人口涌入城市而導致城市人口的不斷增加，而城市人口的增加需要大量配套的基礎設施、住房等方面的建設，其又會帶動相關產業尤其是第二產業的發展，所以城市化率和能源需求也成顯著正向相關關系。（4）前面已闡明了技術進步是克服其他因素，如經濟增長、工業化和城市化等因素對能源需求增加的主要因素之一，即技術進步與能源需求成反向相關關系。（5）依據經濟學中的需求規律，價格和需求呈反向關系，即需求會隨著價格的上升而下降，隨著價格下降而上升，能源需求也不例外。（6）貿易結構在一定程度上決定著一國的能源消費結構，若一國以高耗能的低端工業品出口為主，則出口的拉動一定會導致其能源消費的上升，即高耗能的低端出口與能源消費成反向的相關關系。
所有數據均來自中經網統計數據庫（1978—2011）。人均能源消費（PE）由能源消費總量除以年底人口總數得到；人均總產出（PY）由人均GDP表示，并以人均GDP價格指數以2000年為基期進行了平減。產業結構或工業化程度（S）由工業增加值與GDP相除得到，工業增加值和GDP按各自的平減指數換算為2000年的不變價；能源利用效率或技術進步（T）由單位工業產出的能耗來表示，由工業能耗和GDP相比而得到，GDP按其平減指數折算為以2000年的不變價；城市化率（U）由城鎮人口和全國總人口相比得到；能源價格（P）以工業品出廠價格指數和燃料零售價格指數的相對數來表示，并都折算為2000年的不變價；貿易結構（O）由初級產品的出口額占工業品出口額的比例表示。
本文采用固定參數和時變參數兩種回歸估計方法。采用此兩種方法是基于這樣的考慮：其一，這兩種方法都是建立在協整理論的框架下。
傳統的計量經濟模型以時間序列平穩性為假設前提，當遇到非平穩性的時間序列時，模型估計得出的殘差過程可能也是一個非平穩過程，從而與殘差序列相關的檢驗統計量就會發生偏倚，使相關的檢驗失去原有的功效，即可能出現線性回歸無意義的“偽回歸”問題。
而協整方法認為非平穩時間序列變量之間的線性組合可能是平穩的，它反映的是變量之間一種長期均衡關系，并可以通過構建誤差修正模型（ECM）將變量變化分解為一個對長期均衡的偏離和短期的動態調整過程，使研究者能夠更加充分和準確地把握變量之間的關系。因此，協整和誤差修正模型被廣泛用于擬合各國的能源需求。其二，比較固定參數和時變參數兩種回歸估計方法哪個更優。因為不同學者對參數估計值（設定值）認識不一致，考慮到我國在全球化背景下的環境政策、制度等因素，影響能源需求的因素與能源需求之間的參數關系也可能會隨之變化。而固定參數回歸法一般只能表現出靜態或者平均的變化規律，無法表現出不同時期由于不可觀測原因而產生的變量之間的動態變化關系。
為了消除異方差的影響，所有數據均取對數。擴展后的人均能源需求影響因素對數模型設定為：
其中括號內為t統計量的值。
由協整方程（2）可以看出，1978—2011年間，我國能源需求與經濟增長、產業結構或工業化程度、城市化率、能源利用效率或技術進步、能源價格和貿易結構存在著穩定的長期均衡關系。不僅所有變量的系數符號均符合如前所述的經濟意義，而且在5%的顯著性水平下（其中貿易結構在10%的顯著性水平下顯著），各個系數均通過了t檢驗。其中，正向相關關系中影響最顯著的是人均GDP，系數為066，即在1978—2008年間，人均GDP每增加1個百分點，會帶動能源消費平均上漲066個百分點；產業結構或工業化程度和城市化率次之，系數分別為040和042，即工業化程度和城市化率每增加1個百分點，會平均帶動能源需求增加040和042個百分點。在負向相關關系中，影響最顯著的是能源利用效率或技術進步。對于技術進步來講，因為這里的技術進步用單位GDP 的工業能耗表示的，所以其下降代表著技術的進步，即方程中的符號為正，且技術進步每提升1個百分點，能源需求平均下降069個百分點。能源價格和貿易結構影響相對較小，分別為009和006，即能源價格和貿易結構每上升1個百分點會帶動能源消費下降009和006個百分點。這一結論與何曉萍等[3]得到的結論基本一致，只不過其是對電力需求的預測。
在有關中國能源需求或電力需求影響因素的研究中，都采用的是固定參數的估計方法，這樣得到的系數，也只是在樣本區間上的一個平均或靜態變化過程，不能適時刻畫不同發展階段不同影響因素的動態影響過程。設想，
我國在進入改革開放以來，隨著國家制度、國家宏觀經濟政策以及國內外經濟環境的變化，在不同的發展階段，我國能源需求影響因素的貢獻也會隨之變化。為了比較揭示變量之間的這種變化關系，我們在本節進一步采用可變參數模型，利用卡爾曼（Kalman）濾波方法，基于狀態空間模型（State Space Model）對我國能源消費影響因素的時變情況進行動態研究。
我們將模型（1）改寫，構建我國能源需求動因分析的時變參數模型。其中測量方程為：
參數sv1 、sv2 、sv3、 sv4、sv5、sv6隨時間的變化而變化，可以表現出人均GDP、產業結構或工業化、城市化率、能源利用效率或技術進步、能源相對價格和貿易結構對人均能源需求的影響隨著時間變遷的動態變化過程。
狀態方程均為一階自回歸過程，對于超越參數c（1）和c（2）設定為由固定參數估計出的結果，估計結果見圖1—圖6所示。
圖1是人均能源需求的人均GDP彈性。從圖1可以看出人均能源需求的人均GDP彈性具有較大的波動性。1986年左右達到最大值，之后開始緩慢下降，在2000年左右小幅波動后，逐漸趨于平穩。改革開放之前，處于計劃經濟下的能源需求主要由國家統籌分配，所以在改革開放后，處于市場經濟下的能源需求價格彈性開始顯現。隨著能源價格的改革，能源利用效率的提高，能源密度開始下降。因此改革開放以后，伴隨著煤炭價格、電力價格的逐步放開，人均能源需求的人均收入彈性開始緩慢下降，這與林伯強[1]得到的結論基本一致。
圖2是人均能源需求的產業結構或工業化程度彈性。從圖2可以看出人均能源需求的產業結構或工業化彈性也具有較大的波動性。在1996年之前波動上升，之后波動下降，基本成倒U型。說明我國的產業結構調整已初見成效。改革開放以來，隨著我國工業化程度的不斷推進，由此而拉動了能源需求的不斷提升。這一期間主要以高耗能、高污染的粗放式經濟增長方式為主。此后，隨著產業結構轉變力度的加大，一些高耗能、高污染企業的關停并轉，我國經濟開始走上一條可持續發展的道路。因此，產業結構對能源需求的拉動逐漸減弱，但較發達國家依然較高。2001年后出現反復現象，是由于受道路、橋梁、廠房等基本建設投資的高速增長，以及國外對我國高耗能產品需求的增長而導致能源需求的增長。
圖3是人均能源需求的城市化率彈性。從圖3可以看出人均能源需求的城市化率彈性波動性也較大。在1986年左右進入低谷，并在20世紀80年代初期到90年代初期一直為負值，說明這一時期城市化進程較慢，由城市化而引起的能源消費還沒有凸顯出來。之后以較大振幅波動上升，在1995年左右達到最大值后略有下降，但總體趨勢是上升的。說明隨著我國城市化進程的不斷推進，由城市化而引起的基礎設施建設進而影響能源需求的不斷提升，中國能源需求總量仍將經歷一段剛性的高增長過程。
圖4是人均能源需求的能源利用效率或技術進步彈性。從圖6可以看出人均能源需求的技術進步彈性較其他彈性波動性較小。說明技術進步一直是節約能源的有效手段。
圖5是人均能源需求的能源價格彈性。從圖5可以看出人均能源需求的能源價格彈性也是在1985年前后發生了劇烈的波動后，開始緩慢下降并漸趨穩定。而且在1985年前后出現能源價格上升，能源需求不減反增的現象，這是由于能源價格的變動對能源需求的影響未能達到預期的效果，能源價格未能反應能源的真實成本，從而導致這一時期能源價格改革無法抑制較快的能源需求。1990年以后，隨著能源價格的改革，能源價格和能源需求關系趨于正常，并且逐漸顯示出能源價格在節約能源中的重要作用。
圖6是人均能源需求的貿易結構彈性。從圖6可以看出其波動特征與人均能源需求的能源價格彈性的波動相似，即人均能源需求的貿易結構彈性在1985年前夕發生了劇烈的波動后，開始緩慢下降并漸趨穩定。因為貿易結構的作用與能源價格市場化作用是一致的。
綜合時變參數分析的結果，改革開放以來，人均GDP、產業結構或工業化程度、城市化率、能源利用效率或技術進步、能源價格以及貿易結構對人均能源需求的彈性均存在著較明顯的變化。其中人均GDP和工業化程度基本呈現先上升后下降的趨勢，城市化率和技術進步總體呈逐步上升的趨勢，能源相對價格和貿易結構呈反向上升趨勢。從這些因素的彈性變化趨勢可以看出，城市化進程的推進增加了能源需求，產業結構的調整、技術的進步、能源相對價格的變化以及貿易程度的擴大均有利于能源需求的降低。
但是，所有變量均在1985年前后出現了異常，筆者認為這是由于改革開放以來，由于外資的沖擊，對我國經濟結構產生的影響在這一時期凸顯出來，而且這一時期出現了一些主要以低耗能為主的輕工業。同時，這一時期的突變中，能源價格和貿易結構總是先行與其他影響因素，這也說明在所有影響能源需求的因素中，能源價格和貿易結構的敏感性。
二、能源需求預測
關于能源需求的預測有多種方法，包括回歸分析法、投入產出法、灰色系統理論、神經網絡模型、彈性系數法等。尤其是回歸分析法，目前比較成熟，應用也比較廣泛。主要有自回歸（AR）、移動平均（MR）、自回歸移動平均（ARMA）、自回歸整體移動平均（ARIMA）、向量自回歸（VAR）以及協整和誤差修正模型（ECM）等。邢璐等[6]運用混合能源投入產出模型，預測我國在2020年全面實現小康社會條件下，由居民最終消費引起的能源直接和間接需求。結果表明，2020年我國由居民衣食住行等基本生活需求所產生的一次能源總需求將在2002年的基礎上增加14.20億噸標煤，其中間接需求占86.00%。等[7]利用BP神經網絡與灰色GM的優化組合模型，對江蘇省未來十五年煤炭和石油的需求量進行預測。結果表明：隨著經濟的發展，未來江蘇省對煤炭和石油的需求量逐漸增加，其中煤炭從2008年的19 601.39萬噸標準煤增加到2020年的25 615.26萬噸標準煤，年均增長率為1.81%；石油從2008年的2 628.64萬噸標準煤增加到2020年的3 532.60萬噸標準煤，年均增長率為1.36%。王妍和李京文[8]利用能源彈性系數法預測未來我國能源需求，然后采用相關部門對除煤炭以外的其他一次能源需求的預測，間接求得我國2010、2020年煤炭需求。韓君和梁亞民[9]運用趨勢外推與ARMA組合模型對趨勢外推模型中的非趨勢分量即殘差序列進行分析，得到了趨勢外推與ARMA模型，對我國的能源需求進行了很好的預測。何曉萍等[3]在利用面板數據非線性模型和協整模型從兩個側面對中國電力需求做了對比研究的基礎上對電力需求進行了預測，預計2020年中國人均電力需求將達到5 000千瓦時左右。
本節應用上節得到的固定參數和時變參數模型對我國能源需求進行預測。
預測之前先要對解釋變量即人均GDP、產業結構或工業化程度、城市化率、能源利用效率或技術進步、能源價格和貿易結構的基本情形進行設定。
人均GDP：林伯強和孫傳旺[10]對我國十二五和十三五期間的經濟增長率按高速、基準和低速三種情形進行了預測，十二五期間分別為9.10%、8.40%和7.50%，十三五期間分別為8.00%、7.00%和6.00%。另外，按照十二五人口規劃，十二五期間，人口年均自然增長率控制在7.20‰以內，我們把政府的這個目標作為人口增長率。由此可以得到2015年人均GDP的三種情形分別為30 077元、29 312元和28 351元，到2020年人均GDP的三種情形分別為42 438元 、39 663元和36 603元，以上均為2000年的不變價。
產業結構或工業化程度：在本節當中產業結構或工業化程度是由工業增加值在GDP中的比重表示的。依據何曉萍等[3]按照中國宏觀經濟信息網2001年8月25日的《中國宏觀經濟形勢報告（2001年第8期）》：第二產業在GDP中的比重在2010年和2020年分別為51.50%和50.00%，而樣本區間內工業在第二產業所占的比重均值為88.64%之數據推算出工業產值GDP中所占的比重在2010年和2020年分別為45.30%和44.32%。即工業產值在GDP中的變化不大，而能源消耗主要是由工業生產引起，因此我們認為2015年和2020年我國的工業增加值能耗變化不大，即穩定在當前水平。因此假定其在2015年和2020年的工業化程度基本和當前保持一致，即為44.00%。
城市化率：2011年我國的城市化率為51.30%，距離中等收入國家61.00%、高收入國家78.00%的平均水平差距較大。假定2020年我國的城市化水平能達到中等收入國家水平即61.00%，則我們可以推算出2015年的城市化水平為55.60%。
能源利用效率或技術進步：2004年以來，我國單位工業增加值能耗成逐年平穩下降趨勢，因此本節中2015年和2020年單位工業產出能耗表示的能源利用效率或技術進步由2004年以來的指數平滑得到。即分別為1.75噸標準煤/萬元和1.52噸標準煤/萬元。
價格水平：改革開放以來，我國不斷深化能源價格的改革。尤其是2004年以來，以電煤價格的完全市場化，標志著我國能源價格改革完全市場化的深化。假定未來我國政府進一步促進能源價格的改革，使得其與國際市場進一步接軌。據此，設定燃料零售價格與工業品出廠價格的相對價格按照2004年以來以指數平滑而得到，則2015年為0.48，2020年為0.39。
貿易結構：隨著我國國民經濟實力的不斷增強，產業結構的不斷優化以及科學技術等的不斷推進，我國在未來國際產業鏈的分工也將不斷改變，由生產低端初級的耗能或高耗能產品向具有低耗能高附加值的高科技工業品轉變。同樣，按照價格水平的設定方法，設定2015年和2020年的貿易結構指數分別為0.04和0.03。
按照基準情形的設定和估計出的方程（2）和（3）很容易得出在固定參數模型和時變參數模型下的我國人均能源需求2015年和2020年分別為3.11噸標準煤和3.72噸標準煤。在一般的研究中，都假定能源需求和能源消費相等，因此核算成2000年不變價的單位GDP能耗2015年和2020年分別為1.06噸標準煤和0.94噸標準煤。
針對我國在2009年氣候談判中對國際社會承諾，“十二五”規劃要求，在此期間非化石能源占一次能源消費比重提高到11.40%，單位GDP能耗降低16.00%。按照這一目標，我們可以核算出以2000年為不變價的單位GDP能耗2015年和2020年分別約為1.01噸標準煤和0.85噸標準煤。由此我們可以得出，在保持我國GDP 8.40%—7.00%的發展速度以及實現工業化和城市化目標的前提下，十二五規劃要求的單位GDP能耗的實現還面臨艱巨的任務。我國正處于工業化和城市化的關鍵時期，工業化和城市化的主要特征是能源的階段性剛性需求使得未來較長時期內，隨著經濟增長，能源消費將繼續擴大，這必將會給我國的節能帶來更大的壓力。因此如何在保持經濟一定發展速度的前提下實現能源的節約成為學術界和政策制定者關心的核心問題。
三、如何在保持經濟增長下實現能源節約
考慮到一方面上述情形設定與未來現實的情況可能存在差異，另一方面政策的調整可能會對某些變量產生影響，從而影響對2015年和2020年能源消費的預測。因此我們就GDP平均增速、產業結構或工業化、城市化率、能源利用效率或技術進步、能源價格以及貿易結構進行敏感性分析，研究這些變量略微調整對能源節約產生的影響。
根據基準情形的設定，2011—2015年和2016—2020年GDP年均增速分別為8.40%和7.00%，2011—2020年產業結構即工業增加值在GDP中的比重為44.00%， 2015年和2020年城市化率分別為55.60%和61.00%，2011—2020年的能源利用效率技術進步、能源價格以及貿易程度均以2004年以來的平均增速增長。我們在此情形設定的基礎上，假設其他變量保持不變的情況下，略微調整以上某個變量，進行單變量的敏感性分析，重新預測2015年和2020年的人均能源消費量（如圖7—圖8所示）。
通過能源消費量對GDP增速的敏感性分析，可以看出2011—2020年GDP的平均增速從8.00%下降至7.90%，對能源節約將產生正面的影響，2015年人均能源消費可以節約為0.007萬噸標準煤左右，2020年能源消費可以節約0.021萬噸標準煤。而經濟增長速度的提高則將導致能源消費的增加，若增速達到8.10%，2015年和2020年人均能源消費將增加0.008萬噸標準煤和0.021萬噸標準煤；產業結構或工業化程度的變化對能源消費也將造成重要的影響，2015年和2020年產業比重從44.00%下降到43.00%，可以節約能源人均0.029萬噸標準煤和0.034萬噸標準煤，如果上升到45.00%，2015年和2020年將增長能源消費人均約0.028萬噸標準煤和0.034萬噸標準煤。若結構調整的力度較大，使得產業結構的比重下降到40.00%，那么2015年和2020年的人均能源消費量可以節約0.317萬噸標準煤和0.139萬噸標準煤；城市化率的變化對能源消費的變化也會產生重要影響。若2015年和2020年的城市化率在基準情形的55.60%和61.00%基礎上下降1個百分點，將分別節約能源0.024萬噸標準煤和0.025萬噸標準煤，若上升1個百分點將分別增加能源消費0.023萬噸標準煤和0.026萬噸標準煤；能源利用效率即單位工業增加值能耗在2015年和2020年的1.75噸標準煤/萬元和1.52噸標準煤/萬元的基礎上每降低0.05個百分點，人均能源消費將節約0.062萬噸標準煤和0.086萬噸標準煤，若增加0.05個百分點，將增加能源消費0.061萬噸標準煤和0.085萬噸標準煤；能源相對價格與上述因素影響結果相反，即能源相對價格在2015年和2020年基準情形48.00%和39.00%下，每增加1個百分點，將節約能源0.006萬噸標準煤和0.009萬噸標準煤，每減少1個百分點，將增加0.006萬噸標準煤和0.008萬噸標準煤；貿易結果與能源相對價格一樣，在2015年和2020年42.00%和31.00%的基礎上每上升1個百分點，將節約能源0.004萬噸標準煤和0.006萬噸標準煤，若下降1個百分點，則將增加0.004萬噸標準煤和0.007萬噸標準煤。綜合比較以上敏感性分析結果可以發現，大部分優化影響因素導致的能源消費量下降幅度往往要略大于反向變化時的能源消費增加量。
通過基準情形下的人均能源消費量預測（進而得到預測能源強度）以及敏感性分析我們發現，經濟增長速度越快，能源消費量就越大。也即要想實現資源的節約，首先要降低經濟的發展速度。但是為了實現工業化和城市化，還必須保持一定的經濟發展速度，而且我國當前的現實情況也會導致我國經濟仍將保持較快增長速度， 2005—2020年GDP的平均增長率為8.30%[10]。如果將經濟增長的重心放在考慮增長速度的時候，就很難兼顧效率，導致增長方式往往會偏向于粗放，而忽視對經濟結構的調整以及能源效率等方面的重視。這也表明，增長方式的選擇會決定能源強度的實現，進而決定能源的節約。也即只有是一種有約束、有目標的增長才能實現我國2015年和2020年的能源強度目標。因此，要想實現我國未來的能源強度目標或者說是能源的節約必須另謀出路。敏感性分析告訴我們，產業結構的調整和技術進步將成為我國能源節約的首選，其次是能源價格的調整以及貿易結構的改變。
四、結論與政策建議
為實現2009年我國在氣候談判中對國際社會承諾，即到2020年我國的單位GDP二氧化碳排放（GDP碳排放強度）比2005年下降40.00%—45.00%，非化石能源占一次能源消費比重達到 15.00%左右的目標。 “十二五”規劃要求，在此期間非化石能源占一次能源消費比重提高到11.40%，單位GDP能耗降低16.00%。本文系統全面地研究了我國能源需求（消費）的影響因素，并在此基礎上提出了保持經濟持續增長下的能源節約對策。
本文首先通過構建能源需求的影響因素模型，將具有階段性特征的如工業化程度、城市化率等因素納入到了模型當中，使得能源需求影響因素更全面、更準確。其次，通過合理的能源影響因素未來值的設定，預測出未來即2015年和2020年的人均能源消費量，進而得到了預測能源強度值，其略高于政府計劃值，說明我國未來能源節約的壓力還較大。最后，考慮到影響因素未來值設定的偏差，通過微調這些因素，進行單變量敏感性分析，并結合2011年林伯強和孫傳旺研究的結論——我國經濟未來平均增長為8.30%，我們發現產業結構的調整和技術進步將成為實現我國未來能源強度目標或資源節約的首選，其次是能源價格和貿易結構的改變。據此，我們提出能源節約的政策建議：
第一，客觀認識我國現階段經濟增長的現狀。為了實現我國的城市化和工業化，未來
我國的經濟增長速度不會很低，平均為8.30%。城市化和工業化的顯著特點是能源需求剛性。我國現階段經濟發展需要兼顧和平衡這兩個方面。因此政府可以利用政策去引導產業結構的優化和合理的城市低碳生活來實現能源的節約。
第二，客觀認識我國現階段能源消費現狀。我國現階段的能源消費主要是以煤炭為主的能源消費方式。因此提高煤炭的利用率和效率，將成為我國現階段能源節約的另一重要手段。
第三，利用市場化手段實現能源節約。提高能源價格，使能源價格更反映能源的稀缺性
和環境成本，使得企業積極進行技術研發，實現能源的節約。
第四，積極進行自主創新，徹底改變我國在國際貿易分工所處的低端地位。
總之，鑒于我國目前所處的特殊歷史階段，我們在積極倡導能源節約的過程中，還應當按照“十一五”能源強度指標的處理方式，把能源強度約束指標分配到各個省，實施強制節能。
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[中圖分類號]N94512[文獻標識碼]A[文章編號] 1673-5595（2013）02-0005-05
自改革開放以來，山東省經濟取得了長足的發展，2012年，全省GDP突破5萬億美元。但是，經濟的高速增長極大地提高了能源需求，并對自然環境帶來了極其深遠的影響，GDP“含金量”僅列全國第26位。謀求能源-經濟-環境復合系統的協調發展已經成為實現山東省經濟、社會可持續發展，構建和諧社會的瓶頸。要解決上述問題，首先就需要對當前山東省能源-經濟-環境復合系統協調發展情況開展系統評價。
一、研究的必要性
區域能源-經濟-環境復合系統是一個不斷動態演化的開放的復雜巨系統，該復合系統的演化有多種宏觀表現特征，從發展的層面可以分為演進與退化兩個方向，從協調的層面可以分為協調演化和非協調演化兩種方式[1]。協調發展方式是指從無序走向有序、從簡單走向復雜、從低級走向高級的有效演化方式，但是事實上該復合系統的演化并不能保證一直延續協調發展的路徑。開展復合系統協調發展評價就是要把握該復合系統的演化現狀，明確當前復合系統的演化是處在一個什么樣的路徑上。眾多學者對經濟-環境復合系統、經濟-環境-社會復合系統的協調發展問題進行了深入研究，但是研究成果還存在以下不足：（1）能源系統作為區域經濟發展動力和環境變化的重要因素，在能源-經濟-環境復合系統協調發展過程中扮演著越來越重要的角色，但是當前對該復合系統的研究較少[2-4]；（2）當前對復合系統協調發展評價的研究，更多的學者關注對復合系統當前發展狀況的評估，而對復合系統未來協調發展的評估研究不足[5-7]。
基于此，本文以能源-經濟-環境復合系統為研究對象，根據評估現狀預測未來的研究思路，構建能源-經濟-環境復合系統協調發展評價模型，并以山東省能源-經濟-環境復合系統協調發展評價問題為例，驗證模型的適用性，為山東省能源-經濟-環境復合系統協調發展提供理論基礎。
二、研究設計
能源-經濟-環境（3E）是一個有機的整體。能源是經濟發展所必需的生產要素，一方面經濟增長對能源有依賴性，另一方面，能源的發展要以經濟增長為前提。環境污染與能源消費呈高度正相關關系，能源的逐漸耗竭及帶來的生態、環境問題，都將阻礙經濟的發展。環境也是經濟發展的基礎，為經濟發展提供物質條件，既可以直接促進經濟的發展，也會阻礙經濟的發展。經濟是環境的主導，通過經濟與環境的協調發展，使環境得到保護，不恰當的經濟發展，將導致能源耗竭和環境破壞[8]。能源、經濟、環境三大子系統之間存在復雜的非線性關系，因此，探究三大系統之間的關系，構建能源-經濟-環境復合系統動力學模型，可以準確地仿真3E復合系統，評估3E系統協調發展現狀，而且能夠對3E系統未來協調發展進行預測[911]。
（一）復合系統因果關系分析
本文應用VensimPLE構建山東省能源-經濟-環境復合系統SD模型，根據數據的可得性，應用山東省2000―2010年的數據進行分析。能源子系統主要對一次能源生產、能源調出、能源調入、能源消費這幾個指標進行研究，探討能源供給與能源消費之間的協調關系，以及能源狀況對環境和經濟的影響；環境子系統主要對工業污染進行研究，研究工業污染排放、工業污染治理、工業污染治理投資等指標，探討經濟與環境之間的內在聯系；經濟子系統主要對資本形成總額、最終消費支出、貨物與服務凈流出、通貨膨脹等因素進行研究，探討經濟增長對環境、能源系統的影響。
中國石油大學學報（社會科學版）2013年4月第29卷第2期張海云：山東省能源-經濟-環境協調發展SD建模與仿真研究在對山東省2000―2010年的數據進行分析的基礎上，建立如圖1所示的能源、經濟、環境復合系統因果關系模型。由圖1可以看出：（1）隨著區域GDP的增長，環境污染治理投資量不斷增加。污染治理投資量不斷增加可以不斷降低環境污染程度，環境污染程度的降低使得區域GDP損失減少。（2）區域GDP增長可以帶動能源生產能力增強，進而使得能源生產力增加，能源供給增加。能源供給可以保障區域GDP增長。（3）隨著區域GDP的增長，能源消費量不斷增加，能源消費增加導致能源短缺狀況惡化，能源短缺導致區域GDP損失。（4）區域GDP增加帶動最終消費支出、資本投資、貨物和服務進出口能力增加，從而帶動區域GDP增長。（5）科技水平的提高可以降低單位GDP能耗，減少能源消費，改善能源短缺狀況，減少因能源短缺帶來的GDP損失。同時隨著科技水平的提高，單位投資污染治理能力不斷提高，環境污染程度不斷降低，因環境污染帶來的GDP損失不斷降低。
圖1山東省能源-經濟-環境因果關系模型（二）復合系統流圖分析
因果關系模型反映各種變量之問的邏輯關系以及描述系統的反饋結構，但并不能反映不同性質變量之間的區別。在上述分析的基礎上，構建了能源-環境-經濟系統模型流圖，見圖2。圖2山東省能源-環境-經濟系統模型（三）模型主要反饋回路
根據前文對能源-經濟-環境復合系統因果關系及流圖的分析，模型主要反饋回路有：
1.區域GDP環境污染治理投資量環境污染程度區域GDP
區域GDP的增加，政府對環境污染治理投資力度會加大，投資額增加。環境污染治理力度加大，環境污染程度會降低，而環境的改善能夠促進經濟的更好發展。因此該反饋回路是正反饋回路。
2.區域GDP污染排放量污染程度區域GDP
區域GDP的增加使得污染排放量增加，從而污染程度加劇。污染程度的加劇導致環境破壞嚴重，從而影響了GDP的更好發展。因此該反饋回路是負反饋回路。
3.區域GDP能源生產能力能源生產量能源供給量能源充足程度區域GDP
區域GDP的增加使得能源生產能力得到提升，生產能力提升使得能源生產量增加，進而能源供給量增加。能源供給增加使得能源充足程度提高，能源充足從而帶動區域GDP的更好發展。因此該反饋回路是正反饋回路。
4.區域GDP能源消費量能源充足程度區域GDP
區域GDP的增加導致能源消費量增加，能源消費增加造成能源充足程度降低，從而影響GDP的增長。因此該反饋回路是負反饋回路。
5.區域GDP能源消費量污染排放量污染程度區域GDP
區域GDP增加導致能源消費量增加，能源消費增加帶來污染排放的增加，從而使得污染程度增加，環境狀況惡化，最終導致GDP發展受到限制。因此該反饋回路是負反饋回路。
6.區域GDP資本形成總額、最終消費支出、貨物和服務凈流出區域GDP
區域GDP增加帶動區域GDP各分量的提高，從而直接帶動區域GDP的良性發展。因此，該反饋回路是正反饋回路。
7.區域GDP能源消費量最終消費支出區域GDP
區域GDP的增加導致能源消費增加，能源消費是最終消費的一部分，從而最終消費支出增加，區域GDP增加。因此該反饋回路是正反饋回路。
能源、環境、經濟各子系統之間物質信息流通循環都受到區域GDP的影響，而區域GDP又受到能源總消耗量、環境污染程度影響。因此本文研究的主要指標圍繞區域GDP、區域GDP各分量、能源供給、能源消費、工業污染排放、工業污染治理投資等指標展開。
（四）模型有效性檢驗
本文選取三個核心指標（能源消費量、年污染排放量、名義GDP）進行模型檢驗，在仿真時，通貨膨脹率和實際GDP增長率預期值均采用歷史真實值。結果發現，三個核心指標2001―2009年實際值與仿真值誤差均在5%以內，2010年實際值與仿真值誤差為503%。由此可以發現，本文構建的能源-經濟-環境復合系統SD模型具有較好的擬合能力，可以用于該系統的仿真預測。
三、山東省能源-經濟-環境復合系統協調發展仿真預測
在應用上述SD模型對山東省能源-環境-經濟系統的基本行為模擬時，選擇的參數基本與目前的政策保持一致，下面分別對能源系統、環境系統、經濟系統的基本仿真模擬數據進行說明。
（一）能源系統仿真預測
根據上述模型，山東省2011―2020年能源供給、消費、調入、調出及單位GDP能耗指標如表1所示。
由表1可見，2011―2016年，山東省能源供給基本能夠滿足能源消費需求，并未出現嚴重的能源短缺現象；2017―2020年，能源消費量呈現平穩運行態勢，能源消費量逐年增加；2019年能源消費量將達到最大值531686萬噸標煤。能源對外依賴度（能源調入/能源消費）將持續提高，2011年能源對外依賴程度為576%，2020年將達到8768%。因此，當前的經濟發展模式在未來對能源依賴的壓力將日趨嚴峻。
（二）經濟系統仿真預測
在一定通貨膨脹率和GDP增速下，山東省經濟系統未來發展如表2所示。
由表2可見，山東省未來資本形成總額的增長率較大，平均為1495%，最終消費支出在2011―2016年出現平穩增長的態勢，2016年之后增長率逐年減小，至2020年，最終消費支出的增長率僅為187%，貨物和服務凈流出增長率呈現逐年下降的趨勢。在經濟快速發展的同時，山東省經濟增長結構出現不協調的態勢。資本形成總額占GDP的比重保持在50%以上，且呈逐年增長的趨勢；貨物和服務凈流出所占比重呈現逐年降低態勢；最終消費支出所占比重也呈現逐年下降的趨勢。由此可見，在當前經濟發展模式下，未來山東省經濟增長仍舊主要依靠投資形式拉動，最終消費支出、貨物和服務凈流出增長動力不足，經濟增長結構趨向不合理。
（三）環境系統仿真預測
伴隨山東省經濟的增長和能源系統的不斷演化，環境系統的發展如表3所示。
由表3可見，山東省2011―2020年工業污染排放量呈逐年增加趨勢，年均增長率約為371%，工業污染治理壓力將逐年增大。與此同時，工業污染治理投資也將呈現逐年增加的趨勢，增長率約為864%。在假設萬元投資工業污染治理量為2001―2010年均值的前提下，由于通貨膨脹因素的影響，萬元投資工業污染治理量在2011―2020年呈現逐年下降的趨勢。因此，未來幾年山東省工業污染治理效率有待進一步提高，工業污染治理領域的科技水平和科技成果轉化能力需要進一步加強。
四、結論
本文通過系統分析山東省能源-經濟-環境復合系統因果關系，構建并驗證了該復合系統的SD模型，進而對該復合系統未來協調發展情況進行了預測分析，研究發現：
其一，在當前的經濟發展方式下，在經濟高速增長的牽引下，未來山東省能源對外依存度將非常嚴峻，通過有效的方式改變“以煤為主”的單調的能源供給，增加其他種類能源的供給，尤其是應當大力開發、使用綠色能源，這是緩解山東省能源困境的重要途徑之一。
其二，以GDP為代表的經濟快速增長評價方式，將引發嚴重的經濟結構失衡問題；當前以投資為主的經濟發展動力將在一定程度上誘導資源轉向政府投資方向，而消費增長將日趨乏力。
其三，經濟的快速增長和能源供給、需求的增長，將進一步惡化當前業已脆弱的生態環境，未來山東省的污染治理壓力將進一步加大，先污染后治理的環境保護模式將引發嚴重的生態問題。從源頭上監控環境污染、環境破壞問題已成當務之急。
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中圖分類號：F224 文獻標識碼：A
DOI：10.3963/j.issn.16716477.2013.04.006
一、引 言
能源是經濟社會發展的重要物質基礎，是關系到國計民生的重要戰略資源。隨著我國國民經濟的發展，對能源的需求不斷增加，但能源供給卻日益緊張，能源問題已經成為普遍關注的問題。因此，探討能源消費與經濟增長的關系，并在此基礎上較為準確地預測能源需求的變化趨勢，從而為有關部門政策的制定提供科學依據，對于保持國民經濟的健康、持續、穩定發展具有重要意義。
自從Kraft[1]探索了美國經濟增長與能源消費之間的因果關系后，能源消費與經濟增長關系的實證研究便迅速擴展到了英、法、德、意大利等發達國家。對于亞洲國家，Glasure[2]利用Granger檢驗方法發現了新加坡能源對經濟增長的因果關系。Yu[3]利用Granger檢驗方法得到了韓國經濟增長對能源消費的因果關系。目前，國內對中國經濟增長與能源消費的關系也進行了一些研究。馬超群[4]的研究表明，我國經濟增長分別與能源總消費、煤炭消費之間存在協整關系，而與石油、天然氣和水電之間不存在協整關系。韓智勇等[5]的研究表明，我國能源消費與經濟增長之間存在雙向因果關系，但不具有長期的協整性。趙進文[6]利用STR模型對我國的能源消費與經濟增長之間的內在依從關系進行了研究，認為我國經濟增長對能源消費的影響具有明顯的階段性特征。國內學者對能源需求的預測方法有很多種。隗斌賢[7]采用能源消費彈性系數法、能源強度法和部門平衡預測法對浙江省的能源需求進行了預測。劉勇等[8]采用ARIMA模型對我國的能源消費進行了預測。熊國強等[9]采用灰色系統和神經網絡組合預測模型對我國未來的能源消費進行了預測。宋雅晴等[10]采用三次多項式、回歸分析和時間序列組合模型對我國未來的能源消費進行了預測。
從目前的文獻看，這些研究成果大部分都以全國作為研究對象，而由于資源稟賦、地理環境和經濟結構的不同，各地區的能源消費與經濟增長之間的關系可能會呈現出不同的特征，所需要采用的預測方法也有較大差異。河南省是全國第一人口大省，也是重要的能源和資源大省，2011年中原經濟區規劃被正式納入國家國土規劃。因此，本文在對河南省的具體情況進行分析的基礎上，找出河南省經濟增長與能源消費之間的關系，并采用ARMA時間序列模型對河南省未來能源需求進行預測，為河南省能源發展和經濟發展政策的制定提供科學的決策依據。
二、經濟增長與能源消費關系的實證分析
（一）數據來源與處理
本文選取1978-2010年河南省能源消費總量（EC）與國內生產總值（GDP）的數據作為基本變量來研究河南省能源消費與經濟增長之間的關系，所有數據均來自《河南統計年鑒2011》。能源消費總量的量綱為萬噸標準煤，國內生產總值的量綱是億元人民幣，為了剔除物價變動的影響，以1978年價格為基期對GDP序列進行折算，得到各年實際GDP。為了消除可能存在的異方差問題，避免數據間較大波動的影響，對能源消費總量和實際GDP序列取對數，分別用ln EC和ln G表示，其相應的一階差分序列分別用D ln EC和D ln G表示。
（二）序列平穩性檢驗
為了避免非平穩時間序列在進行普通最小二乘估計時可能遭遇的虛假回歸問題，在對模型進行估計前，必須對序列進行平穩性檢驗。這里采用ADF單位根檢驗法對序列進行平穩性檢驗，由于ln EC和ln G都呈現出明顯的線性增長特征，因而使用包含常數項和時間趨勢項的檢驗模型進行檢驗。使用Eviews5.1軟件對序列進行檢驗，結果見表1。
從表1可以看出，變量 ln EC和 ln G的ADF檢驗值在5%的顯著性水平下均大于其所對應的臨界值，不能拒絕單位根的零假設，說明存在單位根，是非平穩的；而其一階差分后的序列D ln EC和D ln G的ADF 檢驗值均小于其所對應的臨界值，都是平穩的，說明ln EC和ln G均為一階單整序列，可進行下一步檢驗。
（三）協整檢驗和誤差修正模型
協整是對非平穩經濟變量之間長期均衡關系的統計描述，非平穩經濟變量之間存在的長期穩定的均衡關系就被稱作協整關系。由于ln EC和ln G均為一階單整序列，因此可進行協整性檢驗。本文使用Johansen協整檢驗法，運用Eviews5.1軟件得到檢驗結果，見表2。
表2 能源消費和經濟增長的Johansen協整檢驗
原假設特征值跡統計量5%臨界值p值
None*0.523 714.763 212.3210.010 5
At most 10.097 51.572 44.121 10.367 1
注：p為接受原假設的概率；*表示在5%顯著水平下顯著。
由檢驗結果看，在5%檢驗水平下，跡統計量值14.763 2大于臨界值12.321 6，而跡統計量值1.572 4小于臨界值4.121 1，說明在變量ln EC和ln G之間存在協整關系?；诒?中的協整檢驗結果，對兩變量之間的協整關系進行估計，得到協整方程如下：
ln G=-8.711+1.748 3ln EC+et
（-16.26） （28.92）
R2=0.964 3，DW=1.614 9，F=836.84
括號內為對應系數的t統計量值，從回歸結果來看，R2、DW值和F值均可通過顯著性檢驗，方程擬合優度良好，統計變量顯著。回歸方程表明：河南省能源消費每增加1個百分點，可以使經濟增長增加1.748 3個百分點，能源消費帶動了河南省地方經濟的發展，而且能源消費彈性系數大于1，說明長期來看能源消費對經濟增長的制約和促進作用較強。
建立描述經濟增長和能源消費短期波動的誤差修正模型，這里采用滯后一階的形式：
從估計結果來看，模型的各項檢驗均可通過，經濟增長的波動受到能源消費波動和誤差修正項的影響。在短期內，如果經濟增長和能源消費的均衡關系偏離了長期均衡關系，下一期將以-0.136 1的調整力度進行反向修正，以使其向長期均衡方向移動。
（四） Granger因果性檢驗
協整檢驗結果說明河南省能源消費與經濟增長之間存在著長期均衡關系，但是這種均衡關系是否構成因果關系，即是由能源消費的增加促進了經濟的增長還是由經濟增長拉動了能源消費的增加，這就要進行Granger因果性檢驗。Granger因果性檢驗對滯后期的選擇非常敏感，滯后期不同，檢驗結果可能有較大差異。本文采用 AIC 準則確定最優滯后期數為1階，利用 Eviews5.1軟件進行檢驗，檢驗結果見表3。
由表3可知，在10%檢驗水平下，“ln EC不是ln G的原因”被拒絕，也就是說能源消費是促進河南省經濟增長的原因，而“ln G不是ln EC的原因”的假設被接受，經濟增長不是能源消費增加的原因，ln EC與ln G之間存在由能源消費到經濟增長的單向因果關系。這在一定程度上表明，河南省實施節能降耗措施，依靠科技進步提高能源利用效率以及轉變經濟增長方式的舉措取得了一定成效，在保持經濟增長的同時，能源消耗逐步下降。
三、河南省未來能源需求預測
從以上分析可知，能源消費是促進河南省經濟增長的重要原因，為了促進經濟持續、快速、穩定的發展，有必要對河南省未來的能源需求進行預測，為河南省未來能源規劃以及能源生產企業制定發展戰略提供決策依據。
（一）能源需求預測方法的選擇
進行能源需求預測的方法有很多，大體上可以分為兩類。一類是相關關系預測法，即根據經濟現象與能源需求之間的因果關系或結構比例關系來預測未來能源需求量，如回歸模型、能源消費彈性系數法、部門預測法等。另一類是時間序列分析預測法，如協整和誤差修正模型[11]、ARMA模型等。由于未來能源消費需求會受到很多因素的制約，而且這些因素之間往往又存在著錯綜復雜的關系，因此采用相關關系預測法進行預測一般比較困難，再加上相關解釋變量未來取值的不確定，會對預測結果精確度產生較大影響，因此本文采用時間序列模型中的ARMA模型來對河南省未來能源需求進行短期預測，以避免解釋變量取值不確定所帶來的諸多問題，從而實現最小方差意義下的最優預測。
（二）構建能源需求預測模型
表1中單位根檢驗表明，河南省能源消費總量的對數序列是非平穩的，而其進行一階差分序列是平穩的，因此這里先對序列進行一階差分，而后建立ARMA模型，實際上就是對其增長率建立預測模型。為了選取合適的模型形式，先對一階差分后的序列D ln EC進行自相關和偏自相關分析，見圖1。
根據D ln EC的自相關系數和偏自相關系數圖可以看出，二者均是拖尾，于是可以選用ARMA模型結構。通過對模型的殘差白噪聲檢驗和參數顯著性檢驗，并結合AIC和SC準則確定模型形式，利用Eviews5.1軟件，可以得到河南省能源需求預測的模型形式如下：
這里參數估計值下括號內的值為t統計量值。由于是對差分序列建模，可決系數R2不高，但如果將模型轉化為對原始序列的預測模型，則可決系數為0.974 5，非常接近于1。Q統計量用于檢驗殘差的白噪聲性質，其后括號內為對應的p值，根據這些p值可以看出河南省能源需求預測模型中殘差具有良好的白噪聲性質，從而可以保證短期預測的相對精確性。
（三）河南省能源需求預測結果
利用1978-2010年的數據建立的預測模型計算出能源消費的增長趨勢，然后結合基期值計算河南省2008-2015年的能源需求水平，到2015年，河南省能源消費總量將達到27 636萬噸標準煤。從2008年、2009年、2010年的預測結果與實際值的比較可以看出，各年預測誤差百分比均小于3%，平均絕對預測誤差1.51%，一般認為平均絕對誤差的值低于10%時預測精度較高[12]，所以模型擬合效果較好，預測精度較高，見表4。
四、結論與建議
利用河南省1978-2010年的能源消費和經濟增長數據進行實證分析，結果表明：河南省能源消費與經濟增長之間存在長期均衡關系，能源消費對經濟增長有著明顯的促進作用，而經濟增長則不成為拉動能源消費增加的原因。從長期來看，能源消費每增加1%，就可以使經濟增長1.748 3個百分點，能源消費對經濟增長的刺激作用較強；而在短期動態調整中，如果經濟增長和能源消費的均衡關系偏離了長期均衡關系，下一期將以-0.136 1的調整力度進行反向修正，以使其向長期均衡方向移動。這說明河南省目前的節能降耗工作取得了一定成效，能源利用效率有所提高，但經濟增長方式仍以粗放型為主，經濟增長對能源的依賴程度仍比較強。
采用ARMA模型的預測結果表明，到2015年河南省能源需求總量將達到27 636萬噸標準煤。然而目前河南省的能源供給卻日益緊張，在一次性能源消費結構中，煤炭消費所占比重雖然都在85%以上，雖然河南省煤炭資源豐富，但按照目前的開采水平和速度，仍存在一定供需缺口；石油和天然氣消費在能源消費結構中所占比重一直不足20%，但河南省原油和天然氣儲量嚴重不足，按照目前的開采速度，原油開采壽命不到10年，而天然氣僅僅能持續到2015年左右，而且這種開采速度所能保證的原油供應尚不及需求量的1/5，天然氣供應也不到需求量的1/5。因此，我們在充分利用省內能源資源的同時，必須加強與省外、國外的能源戰略合作與交流，盡快制定相關的能源政策措施，以完善能源保障體系。
第一，建立科學的能源供應體系，合理開發利用河南省能源資源。積極推進煤炭資源整合與戰略重組，培育大型煤炭生產集團，建設全國重要的煤炭生產基地；依托西氣東輸等國家骨干天然氣管道，完善支線管網，提高燃氣覆蓋率；規劃和建設外電入豫通道，加快智能電網建設。
第二，優化能源結構體系，減少對傳統能源的依賴，大力發展新能源。一方面要加大能源開發利用方面的科技投入，探討煤炭和煤層氣綜合開發利用技術。另一方面要減少一次性能源在能源消費中的比例，積極開發利用核能、太陽能、地熱能、生物質能等新能源和清潔能源。加快規劃建設南陽核電項目和南陽新能源國家高新技術產業基地，依托骨干企業和有條件的地區，建設多晶硅及太陽能電池、風電裝備等特色產業園區。
第三，加大節能降耗方面的科研體系建設，倡導全社會厲行節能的良好風尚。建立科研院校、科研院所和企業相結合的節能降耗科研體系，盡快將科研成果應用在生產中，淘汰耗能大的舊設備，引進能耗小、資源利用率高的新設備，引進新技術和新方法。
第四，加強國際國內能源合作，積極實施“引進來”和“走出去”戰略。要充分利用內外兩個資源和兩個市場，積極與能源資源儲量豐富的國家和地區開展合作，重點加強在能源開發利用以及節能降耗等方面的研究與合作，建立能源合作長效機制，實現共同開發，互惠互利。
第五，加強能源戰略儲備體系建設。在保障中原經濟區基本建設發展需要的同時，要對煤炭（煤層氣）、天然氣等實施保護性開采和戰略儲備，以確保能源結構安全。必須提高對煤炭資源的利用效率，推進濮陽、平頂山等地建設天然氣儲備基地和煤炭（煤層氣）戰略儲備基地。
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中圖分類號：F426.2;F205 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）027-000-01
前言
能源是人們生活的基礎，也是社會發展的先決條件。它決定了一個國家的具體經濟方式，也代表了社會的生產途徑。能源經歷了幾個主要階段，從過去的粗放型經濟能源，到集約性的經濟能源再到當今的低碳式經濟。它的這種轉變也體現了人們先進理念的變化，是社會不斷進步的結果。
一、低碳經濟概述
低碳經濟是目前社會的一種新型發展理念，它是在科學化指導下產生的，以技術創新作為主要手段，以制度和產業的變革作為主要目的的能源開發方式。在低碳經濟的理念下，我們力求生產效益與能源消耗的協調，將利益獲取與環境保護放在同等的位置上，以達到二者的雙贏。另外，低碳經濟可以減少溫室氣體的排放數量，以新能源替代傳統能源，將“清潔性”放在一切發展的首位，以打造綠色化的核心技術為宗旨，在不斷創新的基礎上轉變人類的相關理念。低碳經濟的提出背景是在資源日益變少，甚至已經不能滿足人們實際需求的前提下進行的。如今溫室氣體的排放量逐漸在增加，全球也在不斷的回暖，人們的生活環境已經受到了很大的挑戰。例如：冰川融化、海平面上升、霧霾現象的出現等等。這些自然災害已經達到了不可忽視的地步，它甚至威脅到了我們每一個的生命。前蘇聯的核泄漏事件就是環境對人類最大的警示，為了使這種現象消失，低碳經濟勢在必行。這一理念也在我國范圍內進行了闡述與推廣，為了構建和諧社會，轉變當前的經濟發展方式，我國十七大會議中指出，要將低碳經濟擺在首要位置，將此理論滲透到人們的生產與生活當中，構建和諧化、節約化社會。
二、低碳經濟是社會發展的必然選擇
（一）發展低碳經濟是人類社會的必經之路
發展低碳經濟的意義非常重大，它是社會進步的必要途徑，也是人類生活中的必經之路。根據世界能源的數據統計，各國的有效資源都在不斷的下降，利用率也遠遠不如從前。其中以煤炭資源的破壞最為嚴重，實際的預估條件下，煤炭資源僅僅足夠未來一百年內開采。其次是石油資源，它也僅僅在能夠保障人們四十年的消費水平。由此我們可以看到，各國的開采使用量都大大超出了預期的范圍，我們每一天都在超支和透支。在這種發展的前提下，人類別無選擇，我們只能致力于新能源的開采，挖掘能夠替代傳統能源，使社會長期發展的途徑[1]。
（二）低碳經濟是可持續發展的要求
各個國家在當前都倡導可持續發展，全球變暖也導致生態退化，人類賴以生存的環境受到危險。其實，我們大部分人都意識到了這一點，但還是無法做到將責任落實到我們每個人的身上。這種浪費不僅體現在一系列的有效資源上。例如：水資源、電能源、煤氣資源等等。浪費的現狀到處可見。試問這樣的行為，如何會使經濟得到持續性的發展呢？在近幾年來，我國的溫度也在持續性的上升，每年都在二到三度的漲幅之間進行變化。并且有專家預測，至少在以后的二十年內，還會繼續增加。這種氣候的不穩定使糧食作物的生產受到了嚴重的阻礙。災害天氣不斷增加，河南一些地區農民的生活基礎已經受到了危害。另外，中國天氣的兩級分化也很明顯，可能某一個冬天會產生極其暖和的情況，也可能在某個夏天產生溫度驟降的現象。這些問題都無法令國家、令人民的生活得到可持續性的發展。所以，低碳經濟迫在眉睫[2]。
三、清潔能源在低碳經濟背景下面臨的機遇與挑戰
（一）我國清潔能源的機遇
清潔能源包括很多種，它是指氣體排放量小、對環境有利無害的物質。我國現代最常用的清潔能源有核能、潮汐能、太陽能以及生物能源。這幾種能源也是當前利用途徑最多的應用方式。在我國，國土面積的遼闊決定了清潔能源的儲備也是非常多的。清潔能源遍布了我國的各個省市，有著非?？捎^的挖掘性。例如：
風能主要集中在東北的沿海地區一帶，總數可達到8億千瓦以上。這個數字是非?？捎^的。另外，青海的一些島嶼上也有著豐富的電伏能源。我們也可以將一些農業生產中的秸稈變成資源進行利用，既優化了環境，又使經濟效益得到了提升[3]。
（二）我國清潔能源面臨的挑戰
西部地區是我國清潔能源主要的存在場所，在西部以南，水電的應用量非常廣泛。在甘肅、新藏、內蒙古地區，風能都呈現出區域性集中的發展規律。但我們也知道，西部的路途比較遙遠，其中以山地為主，走勢也不是那么的平坦。所以，對于國家來說，是很難將清潔能源運輸出去的。運輸條件的阻礙使能源的依托性變少。所以，國家要對運輸的路徑進行改善，建立統一的運輸系統，使清潔能源得到更好的利用[4]。
四、結論
綜上所述，低碳經濟背景下，我國新型能源的利用與開發仍然受到了一些阻礙。我們要在精神上對低碳經濟進行大力的弘揚，運用合理的開發手段，加強與別國的合作，根據我國的實際國情進行階段性調整，對新型能源進行深入挖掘，提高能源的利用效率，為促進我國經濟的可持續發展奠定良好基礎。
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傳統能源的資源消耗和新能源的發展研究一直是我國各界人士關注的焦點。近幾年來，由于我國經濟發展的巨大需求和傳統產業的生產結構，造成了大量傳統能源的開采與消耗。與此同時，也導致了很多的環境問題，不僅破壞了我國可持續發展的根基，還降低了人們生活環境的質量。在這種發展背景下，新能源的發展就顯得尤為重要。加強新能源的研究力度，促進新能源的發展建設，不僅可以滿足經濟發展對新能源的需要，也可以改善我國的產業發展結構，促進我國經濟的可持續發展，為我國經濟增長提供強大的能源支持。
一、相關概念認知
（一）新能源
新能源是相對于傳統能源來說的，是可以進行再生產的能源，它主要包括太陽能、地熱能、風能、生物質能、核聚變能、海洋能等。新能源在世界上的總量非常豐富，而且都具有可再生能力。隨著傳統能源的總量減少和環境問題的日益突出，我國更加注重新能源的發展。從根本上來說，新能源具有傳統能源不可比擬的發展優勢，第一，新能源的分布較廣泛，且具有可再生性，可以基本滿足產業的能源需求，供人類長期使用；第二，新能源的開采與利用對環境的影響非常小，不會導致環境質量的下降；第三，新能源的開采和利用可以彌補我國能源供應不足的問題，降低我國對國際能源的進口依賴，在一定程度上提高我國能源和經濟的安全性。
（二）能源強度
能源強度就是指所消耗的能源總量，它在一定程度上反映了一個國家資源消耗總量與經濟生產總值之間的關系。一般來說，在經濟生產總值不變的情況下，能源消耗總量與能源強度成正相關關系，即能源消耗總量越大，能源強度就越大。但是，它們兩者始終是與經濟生產相聯系的，能源開采與消耗的最終目的都是為了促進經濟總值的增加。由于我國的能源消耗總量較大，能源強度較高，因此，我們應該更加注重新能源的生產與發展，在一定程度上降低我國傳統能源的能源強度，促進我國經濟健康持續的增長。
二、當前我國能源結構的調整要點
就我國以前的發展狀況來看，我國的能源結構基本是以傳統能源為主體，通過對傳統能源的開采與利用來獲取經濟效益。近幾年來，我國的環境問題日益突出，空氣污染加重、氣候極端變化，導致人們生活環境質量的下降。在這種時代背景下，國家和社會要求調整經濟發展結構，降低傳統能源在能源結構中的比重，根據社會發展要求和產業發展現狀調整能源結構，增強我國的可持續發展能力，提高我國的經濟增長速度。
（一）降低對傳統能源的依賴
一直以來，我國的產業發展都依賴著傳統能源的供給，例如：石油、煤炭、天然氣和核能等。大量傳統能源的消耗與浪費，導致了眾多的環境問題，主要包括：溫室效應、酸雨、霧霾等。中國資源分布不均，大部分傳統能源都聚集在西部地區。由于我國經濟發展結構布局的影響，大量傳統能源必須經過長途的運輸到達東部發展區，才能實現傳統能源的存在價值。可是，長時間的運輸需要消耗大量的人力物力，在一定程度上增加了我國產業發展的成本。隨著經濟發展的持續需求，生態環境已經承受不住傳統能源的頻繁開采，傳統的能源結構已經不能滿足新的發展要求的需要。
（二）大力發展新能源，改善我國的能源結構
隨著環境問題的突出和傳統能源的減少，水電、太陽能、風能、海洋能等新能源受到了極大的關注。中國作為能源消耗大國，必然需要能源的大量供給。由于中國的能源的稀缺，很多傳統能源只能進口。在這種情況下，中國應該跟緊時展趨勢，重視新能源的發展建設，在未來的發展期間，著重建立健全新能源和可再生能源的發展體系，促進我國新能源的發展建設。在此過程中，我國的各個產業要看到新能源的發展前景和建設優勢，將新能源發展特點和已建立的能源結構和經濟發展現況相結合，盡可能為新能源的發展建設提供政策支持，從制度規范等方面改善我國的能源發展結構，促進新能源在能源結構中的比例發展，滿足我國巨大的能源需求。
三、新能源發展對能源強度和經濟增長的影響
新能源發展在我國的發展結構中起著重要作用，它不僅可以減少國家產業發展對傳統能源的需求，在一定程度上保護生態環境的健康發展，還可以促進我國經濟的發展建設，提高我國經濟增長的速度，增強我國發展的可持續性。了解和明確新能源發展對能源強度和經濟增長的影響，可以為我國調整能源結構提供重要依據，促進我國能源結構的合理化、科學化、時代化。
（一）新能源發展對能源強度的影響
能源強度是指一個國家、區域、行業在固定的時間內所消耗的能源總量，在這段時期內，能源的使用和經濟發展的水平密切相關，因此，能源強度在一定程度上可以反映此地區、國家或者產業對能源的需求量和依賴性。新能源的發展對能源強度具有重要影響，第一，新能源的發展，可以減少產業發展對傳統能源的需要，在一定程度上降低我國產業發展對傳統能源的依賴性。第二、新能源的建設發展還可以緩解我國因傳統能源開采和生產而造成的環境壓力，保護我國的生態環境，改善我國的環境現狀，提高人們的生活環境質量。由此可以看出，新能源的開采和利用減少了我國傳統能源的消耗與浪費，在一定程度上降低了我國的能源強度，促進了我國能源結構的改善。
（二）新能源發展對經濟增長的影響
新能源的發展建設是一個長期的過程，需要國家、社會、產業之間的共同努力與扶持。在新能源發展的初期，因新能源發展技術的限制和知識的匱乏，導致我國的經濟增長速度在一定的時間內呈下降趨勢。隨著經濟社會的快速發展，傳統能源已經無法再長久的滿足經濟發展的需要，這就促進了新能源的發展速度增快。新能源發展技術的成熟，在一定程度上降低我國產業發展的成本，從而增加了我國的經濟收入，而新能源產業也成為了我國濟發展進程中不可或缺的部分。但是，由于經濟發展的階段性和歷史性，在不同的社會發展階段，新能源對經濟增長的影響力和影響作用是不同的。
四、結語
在未來的能源發展進程中，我國致力于提高能源的使用效率，盡可能地調整和改善能源建設結構，在一定程度上增強能源的可持續發展水平，促進新能源的健康發展。我國是能源消耗大國，同時也是能源的生產大國，因此，我國要更加注重新能源在我國能源結構中的地位，明確新能源發展建設對我國經濟發展的重要意義，增加新能源的研究投入，提高我國的新能源發展技術，培養新能源建設人才，科學有效的開發和利用新能源和可再生能源，推動我國的產業發展，提高我國的經濟建設水平。
（作者單位為中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發有限公司）
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一、數據協整分析
本文采用協整分析方法，就宏觀經濟運行與能源產量、各類能源產量以及能源缺口量之間的關系，進行量化評價。所涉及數據為：①國內生產總值（LGDP1）、能源生產總量（LE），時間跨度為1978年至2005年；②國內生產總值（LGDP2）、煤炭產量（LC）、石油產量（LO）、天然氣產量（LN）、水電產量（LH），時間跨度為1978年至2004年；③國內生產總值增長率（LRGDP）、能源缺口量占能源總產量比重（LEG），時間跨度為1992年至2005年。（以上數據均選取對數值）。
1.ADF檢驗
根據數據處理需要，采用ADF檢驗，對所涉及數據進行平穩性檢驗，并做相應處理，以消除虛假回歸。經檢驗（見表1），所有數據均滿足協整分析要求。
表1 ADF檢驗結果
數據說明：***代表1％的顯著水平，**代表5％的顯著水平，下表同。
2.Granger檢驗
根據數據處理需要，采用Granger檢驗，對以上三類變量內部的相互影響關系進行分析。根據檢驗結果（見表2），LGDP1變動會引起LE變動，LGDP2變動會分別引起LC、LO、LN變動，LRGDP變動會引起LEG變動，但LGDP2卻與LH之間不存在這一關系。
表2 Granger檢驗結果
3.協整檢驗
在ADF檢驗、Granger檢驗的基礎上，采用EG檢驗進行協整分析，以進一步明確變量之間的因果關系及其長期穩定性（見表3）。
表3 協整方程系數估計結果
同時，再次采用ADF檢驗，對協整方程（1）至（5）殘差的平穩性進行檢驗。經檢驗（見表4），除方程（4）外，其余4個方程均為平穩序列。即，LGDP1與LE，LGDP2分別與LC、LO，以及LRGDP與LEG之間的因果關系，具備長期穩定性。
表4 協整方程系數估計結果
分析表3中的DW值可以發現，協整方程（1）至（3）的誤差項存在正自相關。這主要是由于我國能源產業經濟影響具有一定滯后性，致使協整方程中部分重要解釋變量有所忽略造成的。這里引入廣義最小二乘法，在協整方程中加入自回歸項AR（1）、AR（2），對這一影響進行濾除。表5表明，通過添加自回歸項，協整方程誤差項的自相關問題得以解決，同時，經調整后的協整方程的擬合優度有所提高，標準誤差有所下降。
表5 廣義最小二乘法估計結果
二、基本分析結論
依據協整分析結果，我國能源供給的宏觀經濟影響主要呈現出以下特點：
首先，從長期看，國內生產總值變化會引發能源生產總量,以及各類能源產量的變化，且其變化方向是一致的。同時，受我國能源結構比例影響，GDP對于煤炭產量的影響要高于對石油的影響。
其次，從短期看，能源生產總量、煤炭產量、石油產量均會受到自回歸項影響，其中滯后一期的AR（1）對能源生產存在正向影響，而滯后二期的AR（2）則對能源生產存在反向影響，且滯后二期系數的絕對值小于滯后一期的系數，這說明我國能源生產具有很大的慣性。因此，在經濟增長和能源生產慣性的雙重作用下，我國年能源生產總量、煤炭產量和石油產量都將會持續增加。
再次，我國現階段能源生產缺口對經濟發展影響不大，且隨著經濟增長率的提升，缺口會逐漸縮小。通過能源進口，可以彌補由于能源生產不足造成的缺口。
2002年以來，隨著我國經濟的迅速增長，能源需求呈現出大幅攀升態勢，能源缺口量不斷提升（見表6）。造成這一現實情況與以上協整分析存在較大差異的主要原因在于：本文僅是從宏觀經濟角度考察能源供求情況，而未涉及價格因素，但在現實中，由于我國能源價格形成機制還不能實現完全市場化配置，扭曲的能源價格不能直接反映能源供求情況，致使能夠被經濟增長弱化的能源缺口不降反升，從而抑制了能源供給的提升，造成現實數據與協整分析的不一致。以石油價格為例，目前我國原油價格已與國際市場價格接軌，而國內成品油價格卻仍由國家發改委調控，中石油、中石化等企業的價格自主調控范圍很小。因此當國際油價上漲時，國內原油價格隨之調整，但成品油價格卻滯后于這一調整，造成原油和成品油價格“倒掛”，嚴重影響了國內企業成品油的生產能力。
表6 2005年至2006年我國主要一次能源缺口情況統計表
資料來源：根據《BP世界能源統計2007》有關數據整理，省略。
三、主要政策建議
隨著未來中國經濟的持續高速發展，對能源供給的拉動作用將逐步加大，能源消費需求將不斷提高。為此，迫切需要從宏觀層面，統籌協調經濟發展與能源供給的關系，逐步建立起適應我國國情的能源供求保障機制。
1.完善能源供給結構
只有充分利用各種可以規模利用的能源資源，才能優化能源結構，滿足未來能源需求。發達國家已經完成了化石能源的優質化，現在又開始大力發展低碳能源，向更高層次的能源優質化推進。我國能源也需要走多元發展的道路，加快能源結構調整，增加石油供應，顯著提高天然氣、核能、可再生能源在能源生產和消費中的比重，努力做到新增能源供應以高效能源、清潔能源、新能源和可再生能源等低碳或無碳優質能源為主。
2.理順能源價格機制
各種常規能源特別是化石能源，大都是不可再生資源。能源價格應當充分反映資源稀缺程度，反映市場供需狀況，反映生態保護和環境治理成本，這樣才能向各類市場主體傳遞正確信號，從根本上促進能源節約和合理利用。應完善能源產品價格形成機制，逐步與國際能源市場互接互補；還應完善資源有償使用制度、生態環境補償機制，體現資源所有者、使用者和公共環境保護者的權利與義務，促進能源資源利用效率的提高，彌補能源資源開發帶來的生態環境損失。
隨著全球經濟的快速發展，人類對能源的需求量越來越大，但這些自然能源并非取之不盡，用之不竭，許多自然資源都是不可再生資源，不久的將來世界各國都將發生能源危機。國際相關組織預測當前地球自然資源可供全世界一百七十二年，隨后各國都將面臨能源危機。在這種情況下，各國紛紛采取相應措施，開發新能源，風能是理想能源之一。目前我國電力工業結構中，火力發電占百分之七十左右，水利發電占百分之二十三左右，其他發電方式占百分之七?；鹆Πl電巨大的煤炭消耗量，進一步擴大了我國能源缺口。并且煤炭燃燒對環境危害非常大，排入大氣的二氧化碳、煙塵占我國污染物總量的百分之七十，這十分不利于我國的長期發展。我國應積極革新發電技術，加強對風力發電的開發和應用。
1我國風力發電的發展現狀
我國是目前少數仍以煤炭為主要能源的國家之一，火力發電主要燃料就是煤炭，這不僅加快了我國煤炭消耗，更造成了巨大污染，城市霧霾的日益嚴重和火力發電污染物排放有著很大關系。雖然近些年，我國在火力發電節能減排技術方面取得了一定成績。但火力發電過程中產生的廢水、煙塵、污染物、二氧化碳，依然是我國主要污染物。相關調查數據顯示，我國煙塵和二氧化碳污染物百分之八十五來自煤炭燃燒[1]。為了緩解能源緊張問題，降低污染物排放，我國新能源戰略開始把大力發展風力發電設為重點，風力發電發展前景十分廣闊，未來十五年內我國將加大對風力發電的投資，進行風力發電建設。風力發電技術早在二十世紀三十年代就已有國家進行了嘗試，丹麥、瑞典、美國是最早一批進行風力發電建設的國家。我國具有豐富的風能資源，開發潛力巨大，可開發風能資源約十億千瓦，如新疆、內蒙古、寧夏等地區都有許多大風口，十分適合建設大型風力發電廠[2]。自二零零六年后，我國風力發電技術得到了空前發展，累計裝機容量已達二百六十萬千瓦。二零零七年，更是翻了一倍達到了六百萬千瓦。二零零八年，我國再次加大投資力度，新增風電機組一萬零一百二十九臺，占中國發電總裝機容量的百分之一。近些年，我國風力發電利潤總額一直保持著持續增長，年均增長速度達到了百分之六十，可見風力發電的發展前景。風電優勢是，清潔環保，建設周期短，風能可再生，裝機規模靈活。但由于目前我國風力發電技術仍處于初級階段，成本高問題一直沒有得到很好的解決。保障風電經濟性是風電持續發展的前提條件，研究風力發電經濟性具有重要意義。
2基于能源經濟模型的風力發電經濟性分析
能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質技術，能源在開發和使用過程中，存在著如市場、價格、供求關系等各種各樣的經濟現象，能源與經濟發展密切相關。自然風力發電也不例外，基于能源經濟模型來研究風力發電經濟性，不難發現，實際上我國目前風力發電并不經濟，一直存在著發電成本高等問題，能源增長并不能滿足我國經濟發展需求，其經濟回報率也并不理想，這嚴重制約了我國風電發展。由于我國風電行業起步較晚，不論技術水平，還是理論方面都與國際先進水平有著一定差距。目前我國主要風力發電設備仍然依靠進口，且對外技術依賴性較強。雖然近些年，我國不斷研發風力發電技術，成本也有了明顯下降，但比火電成本的優勢仍不突出[3]。風電成本高，直接導致了電價上漲，這是制約風電商業化的主要原因。風電成本高于火電近百分之六十，電價高于火電百分之九十。另一方，目前我國風電相關法律政策也并不完善，缺乏稅收政策扶持，加之國內風機研發能力不足，所以風力發電始終無法實際經濟性運營。想要提高風力發電經濟性，首先必須降低風電廠造價，降低建設成本是減少短期發電成本的主要途徑之一。風力發電廠造價主要包括：機組購置費用、設備安裝費用、設施費用、運行所需費用等等。由于我國主要風力設備依靠進口，設備成本較高，所以建設中應盡量控制好建設規模，合理規劃，科學安裝機組。此外，聯網和道路交通設施也是風電廠建設成本高的原因之一，已經占到了建設成本的百分之四十?？刂平ㄔO規模，加強規劃是降低建設成本的有效手段。另外，為了降低設備費用和技術費用，我國應加大投資力度，加強技術研發，開發國產化機組，只有這樣才能真正降低風力發電成本，加快機組國產化進程勢在必行。此外，我國應鼓勵合資、合作等多種方式引進技術，以促進我國風力發電技術發展，加快機組過程化進程。相關研究表明，若國內所有風力發電機組國產化，成本預計下降百分之三十到四十左右。另一方面，為了促進風電持續發展，我國應盡快出臺扶持政策，減免增值稅，從而降低稅務對成本的影響。只有使風電實現經濟性運行才能達到風電建設目的，加強風電建設對于節能環保，解決能源危機有著重要意義。
3結語
想要實現風電運行經濟性，必須控制發電成本，科學規劃，降低建設費用，加快機組國產化進程，降低設備費用。風能潔凈、無成本、可再生，是理想的發電能源，加速風電開發對于促進我國經濟持續發展有著重要意義。
參考文獻：
一、引言
能源-經濟-環境協調研究主要是指為實現社會發展系統中能源、經濟、環境三個子系統之間綜合平衡與協調發展,對各子系統之間交互作用程度測算方法和模型的研究。
近年來,河北省經濟社會有了很大的發展,但是隨著經濟的迅速發展,能源、環境的瓶頸制約矛盾也越來越突出。河北省的能源消費量逐年遞增,并呈加快趨勢,但河北省能源利用效率則相對較低;同時,由于經濟增長方式粗放,環境污染在某些地方和領域還比較普遍。因此,探討一條既保證河北能源供應、生態平衡以支撐經濟發展,又保證河北經濟持續、穩定、快速發展的道路,是河北面臨的迫切問題。
目前國內對河北省能源-經濟-環境協調評價研究還比較少,而且大多只是從某個角度為切入點來分析,并沒有系統的分析河北省能源-經濟-環境協調度評價。
二、DEA評價方法
數據包絡分析(Data Envelopment Analysis,DEA),是1978年美國著名運籌學家查恩斯(A.Charnes)、庫伯(W.Cooper)等人創建的一種進行多目標決策的系統分析方法,此方法特別適用于多輸入多輸出的復雜系統分析。
設有n個部門或決策單元(DMU),每個決策單元DMUj(j=1,2,…,m)使用m種輸入Xij(i=1,2,…,m)得到s種輸出Ykj(k=1,2,…,s),某一決策單元的效率用(1)式決定:
(1)
為第j個評價單元DMUj的相對有效性指數。式中,
vi(i=1,2,…,m)和uk(k=1,2,…,s)分別是對第i種類型輸入的權重和對第k種類型輸出的權重。
對DMUj0進行評估,就可以構造所謂C2R模型。C2R模型以將要評價的決策單元DMUj0的效率指數hj為目標,以所有決策單元的效率指數hj≤1為約束,構成最優化模型(P),如式(2):
(P) (2)
模型(P)是一個分式規劃問題,通過Charnes Cooper變換可以把式(P)轉變為線性規劃模型,并根據線性規劃對偶理論求出它的對偶規劃模型,式(3)是引入松弛變量以及非阿基米德無窮小后的對偶規劃模型 (Di)。
(3)
其中,松弛變量 。
。
定理1:設ε為非阿基米德無窮小,規劃問題(Di)的最優解為:
(1)若:,則DMUj0為弱DEA有效,表明非同時技術效率最佳和規模效益不變;,則DMUj0為DEA有效,表明同時技術效率最佳和規模效益不變;,也表明DMU的生產活動非同時技術效率最佳和規模效益不變。
(2)若:,則DMUj0為規模收益遞增,即規模經濟; ,則DMUj0為規模收益不變,即規模經濟不變;若,則DMUj0為規模收益遞減,即規模不經濟。
三、 河北省能源-經濟-環境協調評價指標體系的確定
根據數據口徑的統一性、可比性原則,同時考慮可得性,并結合河北省的實際情況,設置輸人輸出指標和決策單元。其中,輸入指標為:地區生產總值GDP、能源消費總量;輸出指標為:廢水排放總量、工業煙塵排放總量。
本文選取河北省2000年～2008年九年為決策單元,數據均來源于2001-2009年的《河北省經濟年鑒》和《中國統計年鑒》。
四、河北省能源-經濟-環境協調評價實證分析
根據DEA方法的C2R模型模型,運用DEA-SOLVE-LV軟件進行運算,得出河北省2000年～2008年的能源-經濟-環境投入產出效率技術有效性和規模有效性評價結果,見表。
表 2001-2008年河北省能源-經濟-環境投入產出效率DEA有效性評價結果
年份 評價值 技術有效性 規模有效性
2000 1 有效 -
2001 1 有效 -
2002 0.9715705 無效
2003 0.9307389 無效
2004 1 有效
2005 0.9750732 無效
2006 1 有效
2007 0.9160121 無效
2008 1 有效
由以上的計算結果可以看出,河北省能源-經濟-環境投入產出效率技術有效的年份是2000年、2001年、2004年、2006年、2008年,其它年份投入產出效率技術無效,因此河北省能源-經濟-環境投入產出效率有明顯的波動性,但總體評價值都比較高,這表明河北省份能源、環境和經濟的協調發展狀況很好,經濟生產方式正積極由以投入為主的規模型向高效集約型轉變,逐步轉變以資源消耗、環境污染為代價而換取經濟增長的傳統非協調發展觀。即使它們的能源投入和經濟投入大的情況下,仍能使得對環境造成的污染控制到盡量小。但是規模報酬除了2000年跟2001年是不變的,其他年份都是遞減的,因此,河北省份今后需要進一步加強能源基礎設施建設,提高綜合能源的利用率。
五、總結
通過上面的實證分析表明,本文采用DEA綜合評價方法能有效地解決區域能源-經濟-環境協調度的定量化評價問題,為評估多層次復雜系統提供了一種新的思路和方法。評價結果可以反映能源-經濟-環境系統協調發展的狀況,并找出河北省能源-經濟-環境系統發展過程中存在的主要問題,為河北省能源、經濟、環境協調發展機制的建設提供數據支持與決策依據。
