煤电矛盾的Granger 因果解释与相互影响分析

2012-09-10孟军

东北财经大学学报 2012年5期

孟军

(1.东北财经大学数学与数量经济学院/经济计量分析与预测研究中心，辽宁大连 116025;2.内蒙古财经大学统计与数学学院，内蒙古呼和浩特 010051)

改革开放以来，中国电力一再短缺，到1986年中国电力短缺已达到20%，直至1997年才基本达到平衡。然而，经历了短暂的电力过剩后，从2002年下半年开始，局部电网又开始出现电力短缺并在两年内迅速扩散到全国大部分电网。到2004年全国26 个省都经历了电力短缺。在经历了2009年的逐步回暖后，2010年年初开始的“电荒”又开始席卷全国。进入2011年9 月份，部分电厂又因“缺煤停机”而导致拉闸限电的报道屡见诸报端。不断出现的“电荒”，又一次将煤电矛盾推上了能源问题的风口浪尖，因此解决煤电矛已盾刻不容缓。

一、文献综述

关于电力(能源)方面的研究主要集中于电力消费与经济增长关系的研究。第一，关于电力(能源)消费与经济增长之间因果关系的研究。大量文献所得出的结论相互矛盾，无法统一。如Akarca和Long［1］、Yu和Hwang［2］、Masih和Masih［3］以及韩智勇等［4］。究其原因，主要是因为研究者所取样本的不同(样本的区间长度和国别的体制)和以线性假设为前提。第二，关于电力(能源)消费与经济增长之间协整关系的研究。如Stern［5］、Yang［6］、Soytas和Sari［7］、郭建平［8］、马超群等［9］。他们中，有些采用的方法存在明显的缺陷或不足。马超群等［9］没有考虑数据的一阶平稳性;同时，郭建平［8］和马超群等［9］采用的E－G 两步法存在着明显的检验势(power)低的不足。第三，关于电力(能源)需求预测及影响因素的分析。20世纪80年代，对于中长期电力需求预测的理论研究才开始兴起，尤其是在发达国家，一系列预测方法，如自回归法(AR)、移动平均法(MR)、一般指数平滑法、自回归移动平均法(ARMA)和自回归整体移动平均法(ARIMA)等，被成功地提出并在电力系统电力需求预测中得以广泛应用。林伯强［10］运用协整与误差修正模型预测中国电力总需求中不仅包括GDP、电价和人口增长等主要变量，还将经济结构变化和生产效率提高对电力需求的影响也包括进来，首次对中国电力总需求进行实证检验，模型得到了较为准确的预测。李斌和丁艺［11］利用面板数据模型对中国区域电力需求进行了分析，结果显示人口、工业、投资和消费是影响中国电力需求的重要因素，进一步比较各变量的弹性系数发现，人口、投资、消费水平的弹性系数从东部向西部递减，表明中国东部比中部和西部地区投资带动电力密集型行业高，这和中国的电力能源及生产力呈逆向分布的实际情况相符合。苏方林和宋帮英［12］利用分位数回归技术对中国电力需求的影响因素进行了分析，结果表明能源效率改进和电价控制是影响电力能源消费的两个重要因素。此外，林伯强和姚昕［13］以及林伯强和杨芳［14］从电力短缺的短期措施与长期战略，提高电价与限电对经济的影响，优化电力布局、建设综合能源运输体系，以及电力产业对中国经济可持续发展等方面进行了合理的分析与论证。

关于中国电力和煤炭相互关系的研究，近期的文献主要集中在论证于2005年起中国开始实施煤电联动政策是否能解决煤电价格的矛盾上。国家发展和改革委员会价格司认为，实行煤电价格联动是缓解当前煤电价格矛盾的有效途径。钟哲［15］、王进强等［16］和张慧明等［17］则认为，煤电联动政策不能很好地解决煤电价格矛盾，应该在组织体制层面上解决煤电矛盾，即在实行煤电价格联动的基础上再实行纵向煤电一体化。于立和刘劲松［18］指出价格双轨制是导致“电荒”的罪魁祸首。当然这些文献没有给出定量的分析。本文正是针对述文献没有进行规范性分析以及在应用计量方法假定等缺陷，试图运用Granger 因果检验和结构向量误差修正模型(SVECM)对电力价格和煤炭价格进行分析，旨在揭示中国电力价格和煤炭价格之间的内在运行机制。

二、煤电价格的数据特征

本文运用煤炭和电力工业品出厂价格指数表示煤价和电价，并转化为1978年的不变价，分别用CP和EP 表示。用DCP和DEP 分别表示价格的变化。全部数据来源于《中国统计年鉴2011》和《中国统计年鉴1996》。由图1 可知，中国煤价和电价在2000年之前，一直协调发展。进入2000年之后煤价开始大幅度上涨，而电价却变化缓慢。当然，煤价一直在高于电价运行，2000年之后，煤价更是以高出电价更高幅度运行。由煤价和电价变化的图2 可知，煤价的波动幅度较大，而电价的波动幅度较小，尤其是2000年以后，煤价的波动进入了一个非常剧烈的时期。在这一时期，电价的波动几乎与20世纪90年代前相同。

图1 CP和EP 趋势

图2 DCP和DEP 趋势

如果把煤炭和电力看做是上下游产品的话(因为中国电力主要以火电为主，占发电量的约80%)，电力行业的利润已经受到了上游产品煤炭行业的挤兑，亦即中国现阶段的电力短缺已经由装机容量不足的“硬短缺”向煤价过高、电价相对偏低，发电企业无法转嫁发电成本而被迫停机的“软短缺”转变。造成这种结果的原因可能是下游产品电力在竞争中保持自己的市场份额或产能过剩或价格管制。显然保持市场份额和产能过剩是不可能的，那么唯一的原因就是价格管制了。本文运用计量经济的方法对这种背离现象予以分析。

三、Granger 因果分析

由Granger［19］提出、Sims［20］推广的检验变量之间因果关系的方法解决了x 是否引起y 的问题。x是否引起y 的问题，主要看现在的y 在多大程度上被过去的x 解释，计入x 的滞后值是否使解释程度提高。如果x 在y 的预测中有帮助，或x 与y 的相关系数在统计上显著，就可以说“x 是y 的Granger原因”。Granger 因果检验度量对y 预测时x 的前期信息对均方误差MSE 的减少是否有贡献，并以此作为因果关系的判断标准。用x 的前期信息和不用x 的前期信息相比，MSE 无变化，称x 在Granger意义下对y 无因果关系;反之，当x 的前期信息对MSE 的减少有贡献时，称x 在Granger 意义下对y有因果关系。

1.线性Granger 检验

本文采用ADF 检验法和PP 检验法来检验序列DCP和DEP 的平稳性。经检验，分别在1%和10%的显著水平下平稳，检验结果如表1 所示。

表1 单位根检验结果

表2 线性Granger 检验结果

线性Granger 检验结果表2 显示，不存在长期双向Granger 原因，但是存在短期双向Granger原因。可见，煤价和电价之间仅存在短期Granger 因果关系，不存在长期Granger 因果关系，煤价和电价所蕴含的煤炭和电力两个市场长期以来是独立运行的。也说明了两个市场的相互脱节，即煤价和电价的互相背离。

从线性长期Granger 因果检验说明了煤价和电价的互相背离是基于线性假设为前提的。那么煤价和电价的非线性关系如何呢?下面进行非线性Granger 因果检验。

2.非线性Granger 检验

关于非线性Granger 因果关系检验的计量模型主要有两种。一是基于非参数估计的非线性因果关系检验方法(简称H－J 检验)。H－J 检验是针对除去线性关系后的数据进行检验的，所以H－J 检验的通常步骤是首先通过建立VAR 模型检验线性Granger 因果关系，然后对残差进行非线性检验，如果残差存在非线性，那么对残差进行H－J 检验。二是基于双变量噪声Mackey-Glass 模型(Bivariate Noisy Mackey－Glass Model)提出的非线性Granger 因果关系检验模型(简称M－G 检验)。将混沌模型应用到非线性因果关系的检验中，通过对M－G 方程的回归，检验非线性项的参数是否显著来检验是否存在非线性因果关系。本文运用H－J 检验，检验结果如表3 所示。

表3 非线性Granger 检验结果

由非线性Granger 因果检验可知，煤价不是电价的非线性Granger 原因，电价也不是煤价的非线性Granger 原因。这也说明煤炭和电力两个市场长期以来是独立运行的，即两个市场的确出现了相互脱节、互相背离的现象。

四、煤电相互影响分析

随着煤电联动政策的实施，煤电一体化进程也在加快。然而，煤电矛盾却似乎有增无减。关于提高电价的呼声也越来越高。然而，提高了电价，煤价是否也会跟着涨?煤价上涨后，再提高电价，这样是否会出现恶性循环?况且，若提高电价，应该提高多少，才能保证煤、电的合理运行?本文就这些问题应用煤价和电价变化数据DCP和DEP，通过结构向量误差修正模型(SVECM)的脉冲响应来分析煤价和电价的变动对电价和煤价的影响;同时，利用方差分解技术，考察电价变动对煤价的贡献率，以及煤价变动对电价的贡献率，对煤电互动机制做初步探讨。

1.结构向量误差修正模型和脉冲响应

脉冲响应函数刻画的是在扰动项上加一个一次性的冲击对于内生变量当前值和未来值所带来的影响。对一个变量的冲击直接影响这个变量，并且通过结构向量误差修正模型(SVECM)的动态结构传导给其他内生变量。本文分别给电价和煤价变化率一个单位大小的冲击，得到关于煤价和电价变化率的脉冲响应函数图。在图3和图4 中，横轴表示冲击作用的滞后期间数(单位为年度)，纵轴表示煤价和电价变化率，实线表示脉冲响应函数，代表了煤价和电价变化率对相应的电价和煤价变化率的冲击的反应。

图3 电价冲击对煤价的脉冲响应

图4 煤价冲击对电价的脉冲响应

图3 是电价变化的冲击引起煤价变化的脉冲响应函数图。从图3 中可以看出，在当期给电价一个正向的冲击后，当期煤价不会受到影响。在前四期内小幅波动并持续上升，之后保持稳定。这表明电价受到外部条件某一冲击后，比如电价改革(提高电价)，经市场会传递给煤价，给煤价带来同向冲击，冲击效应在第四期达到最大，之后逐渐趋于稳定。即电价的正向冲击对于当前煤价的提高不明显，之后才会慢慢显示对煤价的影响。因为在当期给电价一个正向的冲击后，当期煤价不会受到影响，即电价改革(比如提高电价)不会立刻传递给煤炭市场，而引起煤炭的价格上涨。当然，最终会影响到煤炭市场。因此，在电价实施改革后，煤价也应该实施相应的改革，比如限制煤价等。

图4 是煤价变化的冲击引起电价变化的脉冲响应函数图。从图4 中可以看出，在当期给煤价一个正向的冲击后，当期电价就会受到影响。并在前四期内小幅波动并持续上升，之后保持稳定。这表明煤价受到外部条件某一冲击后，经市场会传递给电价，给电价带来同向冲击，冲击效应在第四期达到最大，之后逐渐趋于稳定。即煤价的正向冲击对电价的提高具有显著的促进作用，这一促进作用具有较长的持续效应。由煤价受到某一外部条件冲击对电价的脉冲响应图可知，当前因煤价过高而导致的煤电矛盾便可想而知了。因为在当期给煤价一个正向的冲击后，当期电价就会受到影响。而当前的电价却受国家宏观调控限制，没有按照市场规律进行调整。于是，依靠煤炭发电的火电企业就濒临零利润，甚至亏损。因此，电价改革迫在眉睫。

通过比较图3和图4，我们发现电价受到外部条件的冲击对煤价的影响和煤价受到外部条件的冲击对电价的影响不一样。首先，煤价受到电价外部冲击的影响较为“迟钝”，而电价受到煤价外部冲击的影响却很“敏感”。说明从短期来讲，煤价受电价改革的影响较小，而电价受煤价提升的影响却很大。其次，电价受到煤价外部冲击影响的波动幅度大于煤价受到电价外部冲击影响的波动幅度。说明电价受到煤价外部冲击的影响而引起的市场变化要大于煤价受到电价外部冲击的影响而引起的市场变化。因此需要积极适时地稳定煤价。另外，电价受到煤价外部冲击影响的最终幅度小于煤价受到电价外部冲击影响的最终幅度(电价受到煤价外部冲击影响的最终幅度不超过12，煤价受到电价外部冲击影响的最终幅度超过12)。说明长期来讲，电价受到煤价外部冲击的影响要大于煤价受到电价外部冲击的影响。

2.方差分解

与脉冲响应函数相比较方差分解提供了另外一种描述系统动态的方法。脉冲响应函数是追踪系统对一个内生变量的冲击效果;相反，方差分解则是将系统的均方误差(mean square error)分解成各变量冲击所做的贡献。为便于比较，本文将电价的变化和煤价的变化分别对煤价和电价的方差分解绘入图5 中。在图5 中，横轴表示滞后期间数(单位为年度)，纵轴表示煤、电对电、煤的贡献(单位为%)。

图5 煤、电方差分解

从图5 中可以看出，不考虑煤、电价格变化自身贡献率，煤价变化对电价的贡献率大于电价变化对煤价的贡献率。从方差分解的角度来讲，从当期开始，煤价变化对电价的贡献率为15%左右，电价变化对煤价的贡献率几乎为0，即煤价变化对电价的影响要“敏感”于电价变化对煤价的影响。另外，煤价变化对电价的贡献率要大于电价变化对煤价的贡献率。

由方差分解可知，为缓解因煤电矛盾导致的电力持续短缺局面，政府应积极实施电价改革，即适当提高电价，并对煤价予以限制。2011年11 月底，中国政府终于打出一套“限煤价涨电价”的“组合拳”。国家发展和改革委员会11 月30 日宣布，对发电用煤实施价格临时干预措施。与此同时上调了火电企业发电价格及工商业用电价格，并打破单一居民电价转而试行阶梯电价制度。

五、结论与政策启示

本文通过Granger 因果检验和结构向量误差修正模型(SVECM)对我国煤电相互影响予以分析，从而为刻不容缓的煤电矛盾寻找解决办法和措施。

煤电价格的短期Granger 因果检验表明的双向Granger 因果关系，以及煤电的方差分解得到的煤炭对电力的贡献远大于电力对煤炭的贡献率的结论说明，短期内我国实施的煤电联动政策、煤电一体化方案及最近实施的限煤价涨电价的“组合拳”策略，都是缓解短期我国煤电矛盾的有力措施。无论是通过煤电联动和煤电一体化，还是限煤价涨电价都可以使得短期Granger 因果关系成立，并减小煤炭对电力的贡献率，减小煤炭行业对电力行业的利润挤兑，实现煤价和电价均衡运行、协调发展。

长期的煤电Granger 因果检验显示，煤电之间既不存在线性Granger 因果关系，也不存在非线性Granger 因果关系。说明长期以来煤炭和电力两个市场独立运行，因此在现阶段我国采取的煤电联动、煤电一体化以及“限煤价涨电价”等措施只能缓解“一时之痛”，不是解决煤电矛盾的长久之策。长期来看，为解决我国煤电矛盾，应该深化我国电力体制改革，加快电价改革步伐，打破“计划电”对“市场煤”的障碍，煤电以市场规律运行，使得煤电价格反映资源的稀缺成本和外部成本，从而实现煤价和电价均衡运行，煤炭市场和电力的协调发展。煤电的脉冲响应函数也表明电力改革不会对煤炭造成大的影响，比如循环导致煤价上涨等现象。

就长期的电力改革，本文提出如下建议:第一，进一步深化上网竞价电力体制改革。目前阶段先行的上网竞价的体制是政府根据社会平均成本，加合理收益和税金的原则核定某一区域内的上网标杆电价，该地区新投产项目统一上网标杆电价，原来已经定价的发电企业上网电价逐步统一。同时，上网电价随燃煤价格波动实施煤电联动。由于政府核定电价造成各环节脱节，而且也损失了市场效率，建议逐步取消政府核定电价，上网电价由市场决定，从而使得电价成为资源优化配置的杠杆和有力工具。同时，对于可再生能源和新能源电力价格，依火电成本比例国家财政予以补助，鼓励环保、可再生和新能源的发展。第二，逐步开始输配电价体制改革。目前的输配电价没有明确的、独立的定价体制，输电价格和配电价格没有分开。输配电价主要通过政府制定销售电价和上网电价的差额反映出来。建议输配电价格也实施市场改革，从而使得网内、网外电力需求由市场来确定，最终到达资源的优化配置。第三，继续完善终端售电价格体制改革。目前终端售电价格是由发电、输电、配电和销售四个环节的价格相加组成。及时调整用户分类，并针对不同用户分类实施两部制、一部制电价和差别定价等不同电价形式。同时，实行季节性电价、峰谷电价、避峰电价、丰枯电价，引导合理用电，错峰避峰，节约能源。另外，试点直购电，减少中间运营成本。总之，使得终端用电及时准确地反映和调整电力供求关系，以及上游能源市场供求关系，实现销售电价和上网电价的真正的市场化联动。

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