《贵州财经学院学报１２０１２年第３期 总第１５８期 文章编号：１００３～６６３６（２０１２）０３—００３８—０７；中图分类号：Ｆ１２４．５；文献标识码：Ａ 经济增长与能源消费关系的 多重结构突变模型研究 唐齐鸣，张炎涛 （华中科技大学经济学院，湖北武汉４３００７４） 摘要Ｉ在假设保持资本和劳动不变的情况下，运用Ｂａｉ和Ｐｅ￣ｏｎ（２００３）内生多重结构突变方法研究了中国经济增长与能 源消费关系。研究结果表明，１９５２－－２０１０年中国经济增长与能源消费的关系可以分为九个时期，能源消费对经济 增长的影响在１９５２－－１９８８年期间（前六个时期）大致呈“Ｎ”形，在１９８９－－２０１０期间（后三个时期）大致呈４５度的 “Ｓ”形。能源消费对经济增长的贡献是稳步上升的，为了保证中国经济可持续增长，一方面要保持能源的充分供 给，另一方面要对能源消费价格进行改革，以充分发挥市场机制在能源价格形成中的基础性作用，合理配置资源。 关键词多重结构突变；经济增长；能源消费 Ａｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ＴＡＮＧ Ｑｉ—ｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ—ｔａｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００７４ Ｃｈｉｎａ】 Ａｂｓｔｒａｃｔ ｌ￣ｅａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｐｉｔａｌ ａｎｄ ｌａｂｏｒ ｕｎｃｈａｎｇｅｄ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｄｏｐｔｓ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｎｇｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ Ｂａｉ ａｎｄ Ｐｅ￣ｏｎ（２００３）ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｆｒｏｍ １９５２ ｔｏ ２０１０．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｉｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｎｉｎｅ ｐｅｒｉｏｄｓ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｒｇｏｗｔｈ ｆｒｏｍ １９５２ ｔｏ １９８８（ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｓｒｔ ｓｉｘ ｐｅｒｉｏｄｓ）ｒｏｕｇｈｌｙ ｓｈｏｗｓ“Ｎ”ｓｈａｐｅ ｗｈｉｌｅ ｆｒｏｍ １９８９ ｔｏ ２０１０（ｉｎ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｔｈｒｅｅ ｐｅｒｉｏｄｓ）ｉｔ ｒｏｕｇｈｌｙ ｓｈｏｗｓ ４５ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ“Ｓ”ｓｈａｐｅ．Ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｐｒｏｍｏｔｅｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔｅａｄｉｌｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘｅｒｔ ｂａｓｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｒｋｅｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｉｃｅ．ａｌｌｏｃａｔｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｐｒｉｃｅ ａｒｅ ｅｓｓｅｎｔｉａ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍｕｈｉｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｎｇｅ；ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｇｒｏｗｔｈ；ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ 一、引言 为应对全球气候变暖所带来的威胁，中国在哥本哈根会议上提出到２０２０年单位国内生产总值二氧化碳排放 比２００５年下降４０％—４５％，非化石能源占一次能源消费总量的比重达到１５％左右，而化石能源消费是二氧化碳 排放的最主要来源。２００６－－２０１０年中国能源消费强度下降了１９．１％，基本实现了“十一五”规划中提出的提高能 源利用效率２０％的目标，“十二五”规划提出在２０１０的基础上再将能源消费强度降低１６％的目标，这就要求我们 准确把握经济增长与能源消费的关系。 国外最早研究能源消费与经济增长的是Ｋｒａｆｔ ａｎｄ Ｋｒａｆｔ（１９７８）…，自此以后研究能源消费与经济增长的文献 可谓是汗牛充栋，其中Ｐａｙｎｅ（２０１０）ｌ２ｊ和Ｉｌｈａｎ Ｏｚｔｕｒｋ（２０１０）＿３ Ｊ比较系统地总结了运用各种方法得出的能源消费 与经济增长之间关系的四种假设，即“增长假设”（存在从能源消费到经济增长的单向因果关系）、“节约假设”（存 在从经济增长到能源消费的因果关系）、“回馈假设”（经济增长与能源消费存在双向因果关系）和“中性假设”（经 济增长与能源消费不存在因果关系）。 但上述文献都忽略了结构突变问题，当存在结构突变时，很多检验统计量是有偏的（即倾向于不拒绝单位根 的原始假设）。如果忽略了结构突变，就不能发现参数在每个子样本期内的稳定性，因为即使是在数据序列是平 收稿日期：２０１２—０３—１９ 作者简介：唐齐鸣（１９５６一），女，湖北襄阳人，华中科技大学经济学院教授、博士生导师，研究方向为计量经济学；张炎涛（１９８１一），男，湖北云 梦人，华中科技大学经济学院博士生，研究方向为计量经济学。 《贵州财经学院学报）２ｏ１２年第３期总第１５８期 分是： ｄ ＝ｒＫａＫ￡＋ｙ日ｄ ￡＋ｒＥｄＥＣ‘ （２） 其中 ， 和 是分别是Ｙ关于资本存量、劳动力和能源消费的偏导数，对（２）式两边都除以 并进行整 理得出如下方程： Ｙｔ：卢１ＥＣ＋ｆ１２Ｋｔ＋ ３Ｌｔ （３） 此处・表示变量的增长率形式，方程（３）意味着变量之间存在长期的均衡。因此资本、劳动、能源消费投入的 前期观测值可能会提高对经济增长的预测水平。根据（３）式，我们研究能源消费与经济增长关系的同时控制传统 生产要素的增长率。 （三）计量方法——多重结构突变 在理论模型基础上，在假定传统生产要素投入不变的条件下，运用Ｂａｉ ａｎｄ Ｐｅ￣ｏｎ（２００３）的突变模型来考察能 源消费对经济增长在不同时期的影响，考虑ｍ个结构突变点的多元线性回归模型：Ｙ ＝ 卢＋ｒ．ｔ６ （４） 其中ｔ＝ 一１＋１，… √＝１，２，…ｍ＋１）， ＝０并且Ｔｍ＋ｌ＝７’；指标（ ，…，ｒｍ）或者突变点被视为未知，用 ｛ ）表示每个ｍ划分（Ｔ 一， ）；通过最小化（５）式中的剩余残差平方和来得出相应的最小二乘估计系数／３和 ６ ；Ｙ 以实际经济增长的自然对数表示； 为资本和劳动的对数形式；６ 为能源消费对数形式且其包含了截距项。 ｍ＋１ “￡ ２２［Ｙｔ— ￡ 一ｚ ￡６ｉ１ （５） 设 （｛ ））和 （｛ ））表示估计的结果，将其代入目标函数并且得出的剩余残差平方和用ｓ （ ，…，Ｔｍ）表 示，则估计出的断点（ ，…， ）如下： （ １，…， ）＝ａｒｇｍｉｎ（ ，…Ｔ）ｍ Ｓｒ （ Ｔ１ ，… ） Ｔｍ （）６ 此处在所有可能（Ｔ 一， ）划分处最小化目标函数， ｆ— 一１≥ｑ。ｇ是划分的最小长度并且 是结构突 变点。其通过动态规划算法（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）考虑了所有划分的可能组合，并且判断出最小化剩 余残差平方和来判断突变点，因此断点估计是目标函数的全局最小化。 三、多重结构突变检验结果及分析 运用前文所述的多元线性回归断点检测方法，本文将结构突变点最小样本设定为５，因为在制定经济计 划（规划）时一般都是“五年计划（规划）”，以此划分可以比较准确地判断经济增长与投入要素之间出现断点的合 理年份。运用Ｂａｉ ａｎｄ Ｐｅｒｒｏｎ（２００３）提出的以ＢＩＣ作为判断最优结构突变个数，从图１中可以看出，ＢＩＣ在８时值 最小，因此最优结构突变点为８个，相对应的年份依次是１９５６、１９６１、１９６６、１９７２、１９７７、１９８８、１９９３、２００４。图２是有 断点和无断点回归模型的拟合图，结果表明有断点回归的模型拟合效果更好，因此可以把１９５２－－２０１０的样本分 为９个子样本，依次为：１９５２－－１９５６、１９５３－－１９６１、１９６２－－１９６６、１９６７－－１９７２、１９７３—１９７７、１９７８－－１９８８、１９８９－－１９９３、 １９９４－－２００４、２００５－－２０１０。在判断出结构突变点个数后，本文在假设资本和劳动投人不变的情况下来分析能源消 费对经济增长的影响，结果见表２。从表２可以看出，上述９个子样本期间能源消费系数每变动１％，经济增长则 相应地分别变动一０．０５５６％、０．００２９％、１．１１４４％、０．２７３７％、０．０１４２％、０．８３８５％、０．９２３１％、０．９１７２％、Ｉ．１３５５％。 资本和劳动投入每变动１％，经济增长会相应地变动０．２３２９％和１．１００５％。 在得出内生结构突变点的基础之上，下文接着结合中国经济发展史来分析能源消费在不同时期对经济增长 的影响， 从而为发现两者之间的互动规律提供现实基础。 第一时期：１９５２－－１９５６年，能源消费对经济增长的影响是负的，即在其他要素投入保持不变的情况下，能源消 费每增长１％，经济增长速度下降０．０５５６％。此期间，由于中国开始实施重工业优先发展战略，导致了重工业中 的加工工业发展速度在很大程度上超过了农业、煤炭工业和交通业的承受能力。相对来说，在经济发展初始阶 段，能源作为一种投入在经济增长中的作用相对于资本和劳动来说很小，甚至可以忽略不计，正如经济学家库兹 涅茨指出的“经济增长不可能受到自然资源绝对缺乏所阻碍”，这可能是能源消费系数出现负数的主要原因。 第二时期：ｌ９５７—１９６１年，能源消费每增长１％，经济增长速度增加０．００２９％。１９５８年，以全民大炼钢为中心 的“”迅速全面展开。１９５８年钢产量名义上为１１０８万吨，而合格的钢产量只有８００万吨，这一年生产的 １３６９万吨生铁中，土铁达４１６万吨，不仅使资源配置低效率，而且造成了能源的巨大浪费。由于片面强调“以钢为 纲”，盲目追求钢产量高指标，造成了工业内部之间比例严重失调，尤其是重工业内部比例失调，钢铁生产挤占了 ①本文在解释经济增长过程中能源消费的结构突变现象时主要参考了宁可编：《中国经济发展史》，中国经济出版社１９９９年版。 《贵州财经学院学报）２０１２年第３期 总第１５８期 生产的紧张局面，影响到钢铁、电力等其他生产部门，导致整个国民经济不能正常运转。由于当时的经济建设只 追求政治目标，而忽视经济效益，由此导致了国民经济发展的经济效益下降，能源浪费现象严重，如冶金部重点企 业１９７０年的每一单位焦比、机车煤耗、发电煤耗都比１９６６年有大幅度增加。１９７３年５月工作会议后，国家 压缩了各项经济发展指标，这可能是ｌ９７３—１９７７年能源消费对经济增长贡献较小的原因之一。 第六时期：１９７８－－１９８８年，能源消费每增长１％，经济增长速度增加０．８３８５％，并且在１％的水平下是显著的。 １９７８年十一届三中全会提出了改革开放，工作重心转移到经济建设上来。１９８１年提出提高能源的 利用效率，加强能源和交通运输业建设的。国家强调把节约能源放在优先地位的方针，并采取了严格有效的 节能措施，同时提出了调整能源消费结构，确定以煤炭作为主要能源，改造能耗大和落后的设备，并关停了一批高 耗能和效益低的企业，走出了一条以节约求增产的新路，初步缓解了长期制约经济发展的能源紧张问题。 第七时期：１９８９－－１９９３年，能源消费每增长１％，经济增长速度增加０．９２３１％，并且在１％的水平下是显著的。 １９８８年出现“经济过热”后，国家开始整顿经济秩序，尽管没有从根本解决供求总量不平衡的矛盾，但工业内部结 构有所好转。在１９８９年的十三届五中全会上，强调加大对能源、交通建设的资金支持，并强调通过调整 产业结构，以逐步缓解经济发展过程中的能源供应不足的矛盾。１９９０年国家整顿了煤炭市场，初步扭转了能源市 场混乱的局面。１９９１年国家对生产资料的结构性价格进行调整，提高了煤炭、原油等价格。１９９３年十四届 二中全会上提出了加快能源和重要原材料的发展，并在当年放开统配煤矿价格，逐渐向市场化过渡。从计划经济 开始向市场经济转轨可能是此时期能源消费对经济增长贡献提高的原因之一。 第八时期：１９９４－－２００４年，能源消费每增长１％，经济增长速度增加０．９１７２％，并且在１％的水平下是显著的。 较前一个时期而言，此时期能源消费对经济增长的贡献基本持平。此时期我国进入了社会主义市场经济发展的 新阶段，并逐步建立起主要由市场形成价格的机制，并提出能源工业要实行开发与节约并重的方针，做到能源、经 济与环境协调发展。２００２－－２００４年，由于经济的增长方式由消费主导型转向投资主导型，一些地方为了发展 本地区经济盲目投资，使一些已淘汰的落后技术或小企业重新上马，不仅使经济结构调整变得困难，供需结构不 平衡，而且造成能源的大量浪费。 第九时期：２００５－－２０１０年，能源消费每增长１％，经济增长速度增加１．１３５５％，并且在１％的水平下是显著的。 这意味着在此阶段我国能源消费的效率有明显提高。由于在２００２－－２００４期间我国高耗能行业盲目扩张，造成了 经济增长过程中的“煤荒”、“电荒”等现象，为了缓解这一问题，在“十一五”期间，我国对电解铝、铁合金、电石、烧 碱、水泥、钢铁、黄磷、锌冶炼等８个高耗能行业淘汰类、类企业实行差别电价，并不断提高加价标准。同时出 台了支持节能的税收优惠，对贷款实行差别利率，严控对高耗能、高污染企业的信贷投入，加大对环保企业和 项目的信贷支持，改善环保领域的直接融资服务，大幅增加对节能减排的投入。“十一五”时期，中国能源消费强 度下降了１９．１％，基本上实现了“十一五”规划中提出的提高能源效率２０％的目标，为“十二五”规划中提出的在 ２０１０的基础之上再降低能源消费强度１６％的目标奠定了基础。 从能源消费对经济增长的影响系数的拆线图来看（见图３），在１９５２－－１９８８年期间（前六个时期），能源消费 对经济增长的影响大致呈“Ｎ”形，在１９８９－－２０１０期间（后三个时期）大致呈４５ 的“Ｓ”形。 四、能源强度的预测 能源作为一种生产要素是否对经济增长产生约束，即要证明把能源纳入到生产函数中能否得出理想的统计 效果，而本文的分析结果表明能源对我国经济增长的约束正在进一步凸显。经济增长与能源消费的依存关系的 现实经济意义一般而言是以能源强度表现出来。此外，由于中国明确提出“十二五”期间能源消费强度在 ２０１０的基础之上再降低１６％的目标，因此对未来５年的经济增长与能源消费的依存关系作进一步预测很有必 要。鉴于此，下文对中国能源消费强度做出短期的预测，结果见表３和图４。 从２００７至２０１０年的预测值和实际值来看，其预测误差率分别为２．８％、０．６％、０．５％和１．５％，其平均预测误 差率１％，从而表明预测效果比较好，这也可以从图４中的能源强度的预测值和实际值的曲线图可以看出。２０１５ 年能源消费强度的预测值为３．８４６，与２０１０年相比，降低了约１１％，与“十二五”规划中提出的１６％目标约有５％ 的偏差，由于前面的预测的年平均误差为１％，因此若包括预测误差偏误在内，可以推测出２０１５年我国能源消费 强度可以降低１６％，实现这一目标基本是可行的。但是实现这一目标仍然面临着巨大的挑战，主要表现在：随着 人们越来越关注全球气候问题，要求各国实施具体可行的旨在减少温室气体排放的措施，而温室气体排放大多来 自化石燃料消耗。由于我国能源消费结构的化石燃料占了绝大部分，要改变这种长期以来形成的能源消费结构 格局，必然会影响到长期的经济增长，这就要求我国有关当局准确把握二者关系，从而为制定相关提供 决策依据。 《贵州财经学院学报￣ｚｏｚｚ年第３期总第１５８期 长的源泉。但随着中国经济进一步的高速增长，对能源的需求也会高速增长，从而使经济处于紧张运行状态，导 致煤、油、电等诸多能源都可能出现供不应求的状况。同时，伴随着能源稀缺程度的提高，能源最终会成为制约我 国经济可持续增长的一大障碍。为了保持我国经济的可持续增长，就有必要保持充足的能源供应，为此本文根据 实证结果提出了相应的建议： 首先，“开源”是保证。由于能源消费对经济增长的贡献是稳步上升的，因此为了保证我国可持续经济增长， 方面，必须根据各地区资源特色加大对现有能源特别是一次性能源的开发，要保证可持续的能源供给，就必须 使能源存量增加或者是能源消耗速度下降，为此要加大能源勘探技术或引进国外先进技术。另一方面，从国外进 口中国所需要的能源。此外，可以通过海外投资和并购，在全球范围内积极合作开发国外能源资源，或者把 一某些能源密集型产业直接转移到海外生产。 其次，“节流”是关键，必须在能源的开发和使用等环节实施节能，从而为经济的可持续增长提供能源保证。 为此，一方面应该加快能源节约型技术的开发，另一方面要建立起激发企业开发能源节约技术积极性的。 再次，“开”可再生能源之“源”是根本出路。不论是能源的可持续使用还是经济增长都要求较大的能源再生 率来保证，尽管可以利用先进技术在短期内提高不可再生能源的再生率，但其最终会“枯竭”，而再生能源的增长 不受储量的，因此其是“开源之本”。根据美国皮尤慈善信托基金会（Ｐｅｗ Ｃｈａｒｉｔａｂｌｅ Ｔｒｕｓｔｓ）的统计，２０１０年中 国已成为全球最大的清洁能源投资国，全年公共及私人投资总计＂５４４亿美元，而全球投融资总额为２４３０亿美元， 中国约占全球清洁能源投资总额的２２％，这说明中国正在朝着“开”可再生能源之“源”之路迈进。 最后，要对能源消费组成部分的石油、电力、天然气、煤炭等进行价格改革，充分发挥市场机制在能源价格形 成中的基础性作用，使能源价格能真正灵敏地反映市场供求关系和稀缺程度，合理配置资源。用价格杠杆来撬动 能源结构调整和发展方式的转变，从而进一步提高能源消费的效率，保持能源消费对经济增长贡献的持久性。 参考文献： ［１］Ｋｒａｆｔ，Ｊ．，Ｋｒａｆｔ，Ａ．，１９７８，Ｏｎ ｔｈｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ＧＮＰ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎｌａ ｏｆＥｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，１９７８（３）：４０１—４０３． ［２］Ｊａｍｅｓ Ｅ．Ｐａｙｎｅ．Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｕｓａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏ— ｎｏｍｉｃ Ｓｔｕｄｉｅｓ，２０１０（３７）：５３—９５． ［３］Ｉｌｈａｎ Ｏｚｔｕｒｋ，．Ａ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｓｕｒｖｅｙ ｏｎ ｅｎｅｒｙ—ｇｒｇｏｗｔｈ ｎｅｘｕｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｏｌｉｃｙ 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