城市化不同阶段能源消费的影响因素研究

2010-01-24梁朝晖

上海财经大学学报 2010年5期

梁朝晖

(上海社会科学院部门经济研究所,上海200020)

改革开放以来,中国正处于前所未有的快速城市化、工业化进程中,从中国大多数城市的发展历程看,工业化为城市化提供了经济基础,工业能耗在城市能源消费中处于举足轻重的地位,工业能耗在城市能耗中占比平均超过2/3(杨建龙等,2009)。未来几十年,中国城市人口规模还将继续保持大规模的增长,还将有数亿人口从农村转移到城市,城市住房、交通及相关公共设施的规模还需要大幅度增加,因此,研究我国城市化进程中能源消费的驱动因素具有重要的现实意义。

一、文献综述

研究能源问题的学术成果很多,城市化水平与能源需求总量之间存在密切的关系,因此城市能源是能源研究的一个重要领域。高建良等(2008)、罗乐勤(2003)从1995年以来我国城市快速发展的状况出发,对我国城市人口增加对能源需求的影响进行了测算,对城市化与能源使用安全问题进行了分析。耿海青(2004)对1953-2002年中国的煤炭、石油、天然气消费量和城市化率进行拟合,发现相关系数都在0.9以上,城市化水平与人均能源消费水平存在高度的正相关。

上述研究从不同角度分析了城市化水平对能源需求的影响,但是,中国这60年经历了从城市化率不足10%的高度农业化社会向城市化率达到近50%的中度城市化水平的超常规发展,其间经历了曲折的发展阶段和突飞猛进的发展阶段。不同阶段下能源消费的变化有着显著的不同,与此同时,工业化和城市化一直相辅相成,而两者都对中国能源消费总量产生了重要影响。所以分析城市化对能源消费的影响必须同时考虑到工业化对能源消费的影响以及工业化对城市化的影响。在研究城市能源问题时需要先对中国城市化进程进行必要的分析和阶段划分,才能厘清不同阶段能源消费变化驱动因素的差异。

不同学者对中国城市化进程有不同的划分,主要有三阶段、四阶段和五阶段三种划分方式。

牛文元等(2009)将中国城市化进程划分为三个阶段(见表1),这种划分体现了我国城市化进程中一直是政策主导的重要特征,但是中国城市化是政策作用、城市发育、产业成长、市场扩展等因素叠加的结果,不能简单地仅仅以政策作为城市化进程的分界点,而是需要综合考虑多重因素。

表1 中国城市化进程三阶段划分

牛凤瑞等(2007)将中国城市化进程划分为四个阶段(见表2)。四阶段的划分考虑了中国改革开放后城市化进程从重新启动、加速到快速发展的过程,特别是考虑了知青返城这一历史因素,但是1985年和2000年这两个年份作为时间节点代表性不强。

表2 中国城市化进程四阶段划分

国家统计局将中国城市化进程划分为五个阶段(见表3),该划分方法比较细致地分析了从建国初期大力推进工业化、城市化进程到城市化进程受阻甚至倒退的发展历程,但是在改革开放以后的快速发展和稳定发展阶段,界线不够清晰,特征不够明显。

表3 中国城市化进程五阶段划分

资料来源:根据国家统计局综合司:《新中国成立60周年系列报告之十:城市社会经济发展日新月异》整理。

二、中国城市化进程发展阶段性划分和能源生产及其消费特征

上述三种划分方式各自都有着合理的一面,但都未以国际城市化进程划分通行标准为基准。1975年,美国地理学家诺瑟姆发现城市化进程全过程呈一条S形曲线:当城市人口超过10%以后,进入城市化的初期阶段,城市人口增长缓慢;当城市人口超过30%以后,进入城市化加速阶段,城市化进程逐渐加快,城市人口迅猛增长;当城市人口超过70%以后,进入城市化后期阶段,城市化进程停滞或略有下降趋势。我国城市化率达到30%的年份为1996年,因此,本文认为应当以1978年、1995年为阶段分界点,将中国城市化进程划分为城市化曲折发展阶段、城市化初期阶段、城市化中期阶段三个阶段,具体城市化发展阶段性特征和相应的能源生产和消费特征,如表4所示。

表4 以30%为临界值的中国城市化进程阶段划分

三、中国城市化进程与能源消费的协整分析

1.分析原理

本文采用中国城市人口代表中国城市化水平。这是由于城市化进程通常由城市化率表示,城市化率=城市人口数/全部人口数。中国正处于城市化中期阶段,城市人口数和城市化率都处于上升阶段,1953-2007年城市人口与城市化率两组时间序列的相关度达到0.994。城市人口数与城市化率是从总量和比重两个不同侧面反映了中国城市化水平,由于能源消费采用总量数据,,所以本文选用城市人口数表示城市化水平。

无论是城市人口(CityP)、工业化(IND)还是能源消费总量(ENER)均是非平稳序列。因此先对两个变量进行平稳性检验,若为同阶单整,则检验协整关系是否存在,如果协整关系存在,进而建立误差修正模型,考察其短期相关关系,最后利用格兰杰因果关系分析两个变量之间的因果关系。

2.数据

(1)原始数据

本文采用1953-2007年的历史数据,利用Eview s 3.1软件进行分析。用历年能源消费的标准煤统计量表示全国能源消费总量,城市人口代表城市化水平,用工业总产值和工业增加值表示工业化水平。数据来源于《中国统计年鉴》(1991、2008年),其中工业化水平由笔者进行了标准化处理。因为1995年前的工业统计指标是工业总产值,后来改为工业增加值指标,所以笔者根据原始数据进行了调整。具体方法为:以1978年的工业总产值和工业增加值数据为100,1953-1978年的工业化水平=当年工业总产值/1978年工业总产值,1979-2007年的工业化水平=当年工业增加值/1978年工业增加值。

本文以上述原始数据的对数形式进行分析,具体来说,用LnENER表示能源消费的自然对数,用LnCityP表示城市人口的自然对数,用Ln IND表示工业化水平的自然对数。

(2)数据的相关性和单位根检验

①数据的相关性

从相关性看,能源消费与城市人口和工业化水平都高度相关,同时,城市人口与工业化水平也高度相关,从散点图上看,能源消费随着城市人口和工业化的增加而增长。

②数据的单位根检验

数据LnENER、LnCityP和Ln IND的水平时间序列不平稳,而一阶差分后的序列都是平稳的,因此都是一阶单整的时间序列,符合协整方程建立的条件,可以检验是否存在长期均衡关系。

3.协整分析

理清数据LnENER、LnCityP和Ln IND之间的因果关系,才能确定解释变量可以用来作为引起被解释变量变化的原因放在方程的右边,下面对三项数据进行格兰杰因果关系检验。

(1)城市人口与能源消费的关系

表5 城市人口与能源消费的格兰杰因果检验

由表5可知,城市人口与能源消费存在着因果关系,且互为因果关系。建立如下模型,得到下面的回归方程(1),并保留残差。

方程(1)的拟合情况较好,1957-1961年期间残差较大,这是由于那几年我国宏观经济的非正常波动造成方程对能源消费的解释度不够,其他时间残差都大致落在10%以内,由于时间序列跨度很大,所以该拟合情况比较理想。对残差进行单位根检验,残差是平稳的,说明城市人口与能源消费之间是协整关系,存在着长期均衡关系。

(2)工业化水平与能源消费的关系

表6 工业化水平与能源消费的格兰杰因果检验

由表6可知,工业化和能源消费存在着因果关系,工业化是因,能源消费是果。建立下面的回归方程(2),并保留残差。

方程(2)的拟合情况也较好,与方程(1)的情况类似,1957-1961年期间残差也较大,其他时间残差都大致落在8%以内。将方程残差进行单位根检验,残差是平稳的,说明工业化与能源消费之间是协整关系,存在着长期均衡关系。

(3)工业化与城市化的关系

表7 工业化与城市化的格兰杰因果检验

由表7可知,工业化和城市化存在着因果关系,工业化是因,城市化是果。建立下面的回归方程(3),并保留残差。

方程(3)的拟合情况很好,与方程(1)和方程(2)的情况略有不同,方程(3)的残差全部落在10%范围内,大部分残差落在3%以内,所以该拟合情况非常理想,这反映了工业化对城市化具有非常显著的因果关系。将方程残差进行单位根检验,残差是平稳的,说明工业化与城市化之间是协整关系,存在着长期均衡关系。

(4)能源消费方程

由上述方程(1)、方程(2)、方程(3)的分析可知,城市化、工业化与能源消费存在长期均衡关系,城市化和工业化是能源消费变动的原因,因此构建由这两个因素解释能源消费的方程。

城市人口的系数不显著,按照本文对城市化进程的三阶段划分,设立虚拟变量D1、D3,其含义为:

表达式为方程(5):

对方程(5)进行回归,得到结果如方程(6)所示:

由式(6)可以看出,对变量按照城市化进程三个阶段进行分段研究,各分阶段下变量之间是协整的,各阶段是显著的,说明本文关于三个阶段的划分是合理的:不同阶段城市化和工业化对能源消费的影响有着显著的不同。

下面对于不同阶段,分别研究城市人口、工业化对能源消费影响。表达式为:按照式(7)进行最小二乘法回归,所得结果如表8所示:

表8 城市化进程三阶段的能源消费方程

四、结论

本文按照世界城市化演变规律将中国城市化进程分为城市化曲折发展阶段(1949-1978年)、城市化初期阶段(1979-1995年)和城市化中期阶段(1996年至今)三个阶段,并对各个阶段的能源消费和城市化关系进行了比较,不同阶段城市化和工业化水平对能源消费的影响有着显著的不同:第一阶段能源消费增长主要受工业化驱动,而受城市化的影响较小;第二阶段能源消费受城市化影响很大,受工业化的影响较小;第三阶段城市化和工业化共同驱动能源消费的增长。具体来说:

1.从全部时间段(1953-2007年)看,无论是含截距项还是不含截距项的方程 G和方程H,城市人口与能源消费关系都不显著,所以全部时间段上城市化进程与能源消费的关系尚不明确,同时工业化的系数很显著,说明长期来看中国能源消费主要受工业化水平的影响。

2.方程D显示城市化初期阶段城市人口增长对能源消费的影响最大,系数1.051表明城市人口增长1%,能源消费增长将增长1.051%,而同期工业化对能源消费的影响是三个时期中最小的。这是由于改革开放初期,中国刚刚启动市场化体制改革,国内消费快速增长,大部分消费品供不应求,当时尽管技术低导致工业的能耗水平较国外高出许多,但当时重工业化特征并不强,主要靠家电等家庭消费品拉动整体需求,所以工业化对能源消费的影响较小,而城市人口增加对能源消费的影响较大。

3.具体到各个阶段(见表9):在1953-1978年间,由于城市发展战略目标不清晰,引起中国能源消费从建国初的极低水平快速上升的主要驱动力来自工业化,而城市化对能源消费的影响较小;在1979-1995年间,城市化对能源消费的影响很大,能源消费的增长主要是由于城市化造成的;在1996年以后的阶段,城市化和工业化对能源消费的影响相当,能源消费的增长由城市化和工业化共同驱动。