区域经济增长与能源消耗的关联及其效率分析

邢俊

(南阳理工学院商学系，河南 南阳 473004)

区域经济增长与能源消耗的关联及其效率分析

邢俊

(南阳理工学院商学系，河南 南阳 473004)

在对某地区2000～2009年经济增长与能源消费量、能源强度、能源结构和资本存量的原始数据进行统计描述的基础上，应用灰色关联分析法和格兰杰因果关系检验法对该地区的经济增长与能源消耗之间的动态关系进行了讨论，并对该地区2000～2009年的经济增长效率进行了相对性评价。分析认为:虽然该地区经济增长与能源消费量有着较强的关联度，但是能源消耗与经济增长之间并不存在明显的因果关系;DEA评价显示，该地区近3年的经济增长达到了Pareto有效状态。

能源消耗;经济增长;灰色关联分析;Granger检验

在国家“节能减排”的倡导下，继续保持经济平稳较快发展就成为检验地方政府经济发展思路的时代命题。一般而言，能源供应(能源消费量)对区域经济增长具有较大影响［1］，能源价格水平与经济增速之间往往存在反方向的变动趋势，然而情况也不总是如此。国家能源局对中国2009年第一季度GDP增长与能源消费数据进行分析后认为，能源消费的变化与经济增长不同步是可能发生的现象。因此，揭示某特定地区的经济增长方式，发现经济增长与能源消耗之间的关系，有利于跟踪和预测该地区的经济发展态势和未来发展的可能趋势［2-5］。本文在对某地区2000～2009年国民生产总值与能源消费量、能源强度、能源结构和资本存量的原始数据进行描述的基础上，应用灰色关联法对该地区的经济增长与能源消耗之间的静态关系进行了分析，然后通过格兰杰因果关系检验法对该地区经济增长与能源消耗之间的动态关系进行了分析，最后应用DEA模型对该地区10个年份的经济增长效率进行了相对性评价。结果表明:虽然该地区经济增长与能源消费量有较强的关联度，但能源消耗与经济增长之间并不存在明显的因果关系;DEA评价结果显示，该地区近3年的经济增长达到了Pareto有效状态。其中原因可能包括产业结构的调整、高载能产品的去库存化和产业能耗的下降等，也不排除经济运行的转折阶段表现出的周期现象。

一、能源消耗和经济增长的灰色关联分析

灰色系统理论是邓聚龙教授发展起来的一门新兴学科［6］。该理论以几何形状接近的行为序列为基础，通过分析和确定因子间的影响程度或因子对行为的贡献程度来揭示事物之间的关联。所谓灰色，实为对未知或不确定关联的挖掘。灰色关联分析法与其他方法相比有一定的优越性，它放弃了对大样本(样本容量大于等于30，样本服从某典型分布等)的苛刻要求，其基本思想是:根据分析对象时序数列曲线的相似程度(或拟合程度)来判断其不同对象之间的关联度，2条曲线越相似，其关联度越大;反之越小［7-8］。

本文选取的变量包括某地区的国民生产总值Y;能源消费量X1;能源强度X2，表示单位产值能耗，为一次能源使用或最终能源使用与国民生产总值之比;能源结构X3，采用煤炭消耗量占能源消费总量的比例来衡量;资本存量X4，使用永久库存法估算。基础数据见表1。

表1 2000～2009年能源消耗与经济增长的相关数据

图1显示，2000～2009年该地区经济增长与能源消费量和资本存量之间同步增长态势，能源消费量和资本存量的增速持续高于国民生产总值增速，能源消费量与资本存量之间的关系也较为密切。

图1 经济增长与能源消耗量和资本存量的关系

按照灰色关联分析的求解步骤，首先对各变量序列进行量纲1处理，以保证变量的可比性，即以2000年为基期，将该年份各变量数据初始化为1;然后以Y为参考序列，以X1、X2、X3、X4为比较序列，计算比较序列与参考序列的的绝对差。取分辨系数为0.5，关联数据处理结果见表2。

表2中，Y0、X0(1)、X0(2)、X0(3)、X0(4)分别为变量序列Y、X1、X2、X3、X4量纲1的处理结果;△X0(1)、△X0(2)、△X0(3)、△X0(4)为比较序列与参考序列的绝对差;在此基础上求出的比较序列与参考序列绝对差的最大值与最小值分别为2.225 3和0，计算出的关联系数为r01、r02、r03、r04。关联度如表3所示。

关联度越接近于1，说明序列之间的关联程度越大，即比较序列对参考序列的影响越大。从表3可以看出，在21世纪的最初10年，该地区能源消费量对经济增长的影响已远远超过了其他因素，关联度的极差达到了0.302。资本存量对经济增长的影响仅为0.626，略低于能源强度和能源结构。

表2 关联数据处理结果

表3 经济增长与能源消耗的关联度

二、Granger因果关系检验

为了对经济增长与能源消费量、能源强度、能源结构、资本存量之间的关系做进一步分析，用Granger因果关系检验法对经济增长与能源消耗各变量序列之间的因果关系进行检验。选择计量软件EViews5.0进行检验，检验结果如表4所示。

由表4可以看出，在10%(或小于10%)的显著性水平上，Y与X1、X2、X3、X4存量之间不存在因果关系;在15%的显著性水平上，经济增长Y与解释变量X1、X2、X4之间不存在因果关系，但是与X3之间存在单向因果关系，即能源结构变化是引起经济增长的Granger原因，反之不成立。

为了深入探讨经济增长与各要素的关系以及经济增长效率和优化途径，本文以下通过DEA模型对原始数据进行基于投入产出的分析。

表4 能源消耗与经济增长因果关系的Granger检验

三、基于DEA的经济增长效率评价

(一)模型构建

以该地区国民生产总值为产出，用yp=(y1p)T(p=2000，2001，…，2009)表示;以能源消费、能源强度、能源结构和资本存量为投入，用xp=(x1p，x2p，x3p，x4p)T(p=2000，2001，…，2009)表示。对第p年的经济增长效率Vp可用最优评价模型表示为

式中:θ为相对效率指数;s－为松弛变量;s+为剩余变量;λj为权系数;δ为取0或1的参数。

相应的生产可能集T为

定义1［9］:若规划(DP)的任意最优解λ0=都有s－0=0、s+0=0、θ0=1，则第p年经济增长是有效的;否则，增长无效。

定理1［10］:(xp，yp)在生产前沿面上投影为经济增长有效，

定义1、定理1中的参数含义见文献［10］。对于多目标规划问题

有如下结论:

定理2:第p年是经济增长有效的，当且仅当(xp，yp)为(VP)的Pareto有效解。

(二)评价结果与分析

接下来，对该地区2000～2009年的经济增长效率进行相对有效性评价。考虑到该地区的能源强度基本上呈现下降的趋势，即依靠资源的投入获得经济快速增长的模式已经得到了充分发挥，政府决策者将采取各种措施减少规模不经济，推迟规模报酬递减阶段的到来。为此，令δ=0，应用(DP)模型对原始数据进行评价，结果如表5所示。

从表5可以看出，该地区在2000、2002、2007、2008、2009年的相对效率值为1，根据定义1和定理2，经济增长效率处于有效状态，投入、产出都不存在改进的可能性，投入、产出之间达到了Pareto有效状态;其中，2007～2009年该地区的经济增长效率都为1，明显优于2003～2006的水平，且剩余变量和松弛变量均为0，经济增长方式优化情况较好;其余年份的经济增长效率较低，至少存在一个或，说明至少有1项投入或产出没有达到Pareto有效状态，而2005年的效率值最低，为0.956。从松弛变量和剩余变量上看，该地区这10年的国民生产总值、资本存量都为0，说明没有改变的必要性，此外，2002年只有能源强度的松弛变量为0.109，剩余为0。

表5 经济增长效率评价结果

以2006年为例，该年份的经济增长效率为0.978，能源消费量和资本存量的松弛变量分别为511.205和0.044。根据定义1和定理1，在保持其他投入和产出指标不变的情况下，减少能源消费量和资本存量的数量，该年份的经济增长效率将有所提升，如果减少的量分别为511.205和0.044，那么，该年份的经济发展状态可以修正为有效。对其他无效年份也可做类似分析。

为了考察经济增长与各投入要素的关系，选取效率值和能源消费量与能源结构的松弛变量和为分析对象，继续对三者之间的曲面图和等值线图进行讨论。从图2可以看出，曲面在中间部分凹陷，在指向效率值和其相反位置处凸起，说明2000～2009年的前几年和后几年经济增长效率较高。

从图3可以看出，2000～2009年间的经济增长效率都介于0.959～1.000之间，经济增长态势较为平缓，能源消费量的松弛变量小于540，能源结构的松弛变量小于0.045，2004年和2005年的经济增长效率较低，且能源消费量与能源结构的松弛变量也处于较高位置，改进的空间较大。

四、结语

随着生存与发展的矛盾不断加剧，低碳经济逐渐成为世界的共识，“节能减排”、转变经济增长方式对任何一个国家和地区来说都显得刻不容缓。本文选取中国某地区为研究对象，综合采用灰色关联分析和Granger检验对该地区经济增长与能源消费量、能源强度、能源结构和资本存量的关联性进行了分析，并应用DEA方法对其2000～2009年10年间的经济增长效率进行了相对性评价。结果显示，该地区能源消费量对经济增长的影响超过了其他因素，关联度最高，资本存量对经济增长的影响最弱;进一步分析显示，该地区经济增长对能源结构的变化较为敏感;在经济增长效率的评价方面，该地区近几年的经济增长效率较高，投入与产出之间基本达到了Pareto有效状态，且所有年份中，地区国民生产总值的剩余变量和资本存量的松弛变量均为0，说明该地区经济增长方式的转变应重点优化能源消费量、能源强度和能源结构。本文对地方各级政府考察经济增长方式、经济增长对特定资源的依存度、经济增长方式转变的效果评定等问题具有一定的借鉴意义，并可对区域经济治理相关命题的研究提供一定的理论支撑。当然，现在的工作还是初步的，有待于进一步发展和完善。

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［10］魏权龄.数据包络分析［M］.北京:科学出版社，2004.

Analysis of efficiency and correlation between regional economic growth and energy consumption

XING Jun
(Department of Business，Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473004，Henan，China)

Based on the statistical description of the raw data about economic growth and energy consumption，energy intensity，energy structure and capital stock in a region(2000～2009)，the paper applies the grey correlation analysis method and Granger causality test method to discuss the dynamic relationship between economic growth and energy consumption of the region，and also evaluates the region's economic growth，the relative efficiency in the period from 2000 to 2009.The results show that although the region's economic growth and energy consumption have a strong correlation，there is no clear and casual correlation between the energy consumption and economic growth.Furthermone，the evaluation shows that the region's economic growth has reached the Pareto efficient state in the past three years.

energy consumption;economic growth;grey correlation analysis;Granger test

F061.5

A

1671-6248(2011)04-0047-05

2011-07-10

河南省政府决策研究招标课题(2011B530);河南省哲学社会科学规划项目(2010FJJ043)

邢俊(1980-)，男，内蒙古通辽人，讲师，管理学博士研究生。