东盟五国能源消费与经济增长关系——基于双模型面板协整检验

郑慕强

(汕头大学商学院，广东汕头 515063)

东盟五国能源消费与经济增长关系
——基于双模型面板协整检验

郑慕强

(汕头大学商学院，广东汕头 515063)

基于生产型与需求型双模型，采用面板协整检验和完全修正最小二乘法估计方法，对东盟五国1971—2007年能源消费与国内生产总值之间的关系进行实证分析。结果表明，两个模型所检验因果关系结果基本上一致，即能源消费与经济增长之间在短期和长期都存在单向的格兰杰因果关系。东盟五国每增加一个单位人均能源消费或人均资本存量投资，其人均国内生产总值就相应地分别增加50.1%和38.2%。

能源消费; 经济增长; 面板协整; 东盟五国

自从人类社会产生以来，能源便与人类息息相关，是人类社会存在和发展的物质基础，无论对发达国家还是发展中国家来说，能源都是促进整个国家经济社会发展的重要因素，是事关每一个国家经济社会稳定和可持续发展的重要因素，是经济增长的重要源泉。东盟五国(印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、新加坡和泰国)是世界经济增长的热点地区之一，也是世界能源消费的重要国家。1971—2007年的36年间，东盟五国国内生产总值(GDP)增长36.81倍;同时，东盟五国的能源消费由 7340万吨油当量增长到43396万吨油当量，增长近5倍。目前，探讨能源消费与经济增长关系问题的研究虽不少，但使用两种不同模型和不同方法分析两者之间的关系研究并不多，特别是针对东盟国家的实证研究更少。因此，本文基于生产型与需求型双模型，采用面板协整检验和完全修正最小二乘法估计方法，对东盟五国1971—2007年能源消费与国内生产总值之间的关系进行实证分析，以得出有价值的结论。

一、文献回顾

能源与经济增长关系密切，表现为:一是经济增长需要能源源源不断地投入，即经济增长对能源的依赖性;二是能源的发展要以经济增长为前提。随着世界经济的发展和石油危机的发生，能源稀缺性凸显，大多数国家把能源作为一种重要的战略资源，纳入到国家安全的框架体系中。因此，能源消费与经济增长的关系成为学者们研究的重要领域之一。总结前人对东盟五国能源消费与经济增长关系研究，虽然方法和工具不断更新完善，但始终得不到一致的结果，这与研究中所构建的理论模型、使用的方法、参数估计与假设、采用的样本数据有重要的关系。

采用的方法与模型方面，随着计量方法的“升级”，探索能源与经济之间关系的技术也在不断演变，根据相关文献分析，大致可以分为三个阶段。第一阶段为直接线性回归阶段(上世纪70年代—80年代末)，主要是Kraft和Kraft采用美国1947—1974的年度数据进行开创性研究，结果发现存在GNP到能源消费的单向格兰杰因果关系［1］。随后，Yu和Hwang以及Abosedra和Baghestani采用其他国家和不同时间段的数据，研究结果则表明GNP与能源消费之间并不存在因果关系［2］。这一阶段的特点是直接利用数据对两者进行检验，没有考虑数据的平稳性，可能得出“伪回归”的结果。第二阶段为时间序列协整检验阶段(上世纪90年代初—本世纪初)。Yu和Jin最早采用协整技术来研究美国1974—1990年间能源消费与经济增长(收入)两者之间的关系，利用E－G两步法检验了美国能源消费与收入之间的协整关系，结果发现不存在长期联系［3］。Soytas和Sari以及Glasure和Lee采用类似方法，以其他不同国家年度数据为样本，结果都证实了能源消费与经济增长之间存在双向因果关系的假设［4－5］。协整和误差修正模型也是目前学术界采用较广泛的计量经济方法，但是对能源消费与经济增长之间关系的实证研究总难达成一致的结论。第三阶段是面板协整检验阶段(本世纪初—至今)，Lee开创性地采用面板协整方法来探讨能源消费与经济增长之间的关系［6］。面板单位根、面板协整和面板因果关系的检验至今已是这方面研究的热门工具，Paresh和Russell、Mehrara和Narayan和Smyth分别就发展中国家、中东地区国家、石油输出国和G7国为样本探索两者之间的关系，得到不完全一致的实证结果［7－9］。在2004年之前，对东盟国家能源消费与经济增长关系的研究基本都采用时间序列分析，2004年至今则基本都采用面板协整方法。在研究模型的选择上，2006年之前，除Masih和Masih、Asafu－Adjaye、Oh和Lee与Fatai等实证研究外，其他相关研究都使用生产型模型［10－13］。2006年之后对该问题研究所采用的模型来看，生产型模型与需求模型都有被运用到研究中，不存在对某个模型的偏向性，现今文献统一采用的研究方法为面板协整检验。

研究样本时期选择上，2004年之前，对研究样本的选择都在20世纪50年代到90年代，时间跨度一般是30多年。2006年之后的研究样本基本上是从20世纪70年代初至21世纪初，这是现有可以获取的最大数据量，时间跨度也为30年左右。当然，如Paul和Bhattacharya与Lee等等的研究也考虑了20世纪50年代和60年代的数据，时间跨度较长，但这些研究的对象基本为单个国家，或者比较成熟的区域性组织［14－15］。东盟五国的新加坡是在20世纪70年代才实现经济的起飞，而东盟其他四国是在80年代经济才迅速崛起，所以，现有研究东盟国家能源消费与经济关系问题一般集中在20世纪70年代以后。

从研究结论上看，除Masih和Masih对马来西亚、新加坡和菲律宾的研究［16］，以及Soytas和Sari对印度尼西亚的研究不存在因果关系外，几乎所有对东盟国家的研究结论都表明存在能源与经济的因果关系(包括单向或者双向)［4］。特别是2004年后的研究更是如此，但是能源消费与经济增长具体存在何种关系，结论却不尽相同。除Fatai等对菲律宾与泰国和Yoo对马来西亚与新加坡的研究结论出现双向因果关系外，其他研究结论都存在单向关系，且因果关系的方向很不一致［13，17］。根据以上分析和归纳，东盟五国能源消费与经济增长的关系检验未能达成一致的结论。

研究模型与方法的选择、样本时间的选定以及研究对象的选取不同可能得到不一致的研究结论，甚至错误结论，这会误导相关政策的制定而使得相关的研究失去意义。因为，如果存在能源消费到经济增长单向因果关系，这意味着能源是经济增长的推动力，限能必然会使经济发展受挫，甚至使经济提早陷入衰退期。如果存在经济增长到能源消费的单向因果关系，那么采用能源节约或者限制政策对国家经济增长就没有太大的影响，但是经济的不断发展会使得能源需求不断升高。如果不存在能源消费到经济增长的任何因果关系，即所谓的“中性假设”，那么制定一方政策时则完全不用考虑另一方的影响［17］。

二、模型、方法与数据

1.模型的建立

(1)生产型模型(GDP－EC、K、L)

本文参考Lee和Chang的研究模型，探索东盟五国能源消费与经济增长之间的关系［15］。把能源作为一种重要投入要素，采用 Cobb－Douglas生产函数(C－D生产函数)作为理论模型。

其中，Q为国内生产总值(GDP)，KS资本存量，L为劳动力，E为能源投入，为了避免异方差和多重共线性，采用C－D生产函数的对数形式对模型进行转化。对(1)式两边都除以L并取自然对数则模型变为:

其中，LYit、LECit和LKit分别代表Ln(Q/L)、Ln(E/L)和Ln(KS/L)，αi和δit分别表示由于国家原因与趋势效应对经济增长的影响，γ1i和γ2i分别表示人均能源消费和资本存量要素投入产出弹性系数。

(2)需求型模型(GDP－EC、P)

能源的需求受经济增长以及价格波动的影响，所以从这个角度我们建立了能源的需求型模型，沿袭了Masih和Masih的分析模型［10］，参考Asafu－Adjaye的研究［11］，采用以下模型进行实证分析。

其中，LGYit为国内生产总值(LGDP)的对数形式，LPit为价格的对数形式，LEit为能源消费的对数形式，αi和δit分别表示由于国家因素与趋势效应对经济增长的影响，β和γ分别表示能源消费和价格弹性系数。

2.研究方法与数据

本文采用面板协整方法进行检验，包括面板单位根检验、面板协整检验、面板因果关系检验和协整关系系数估计。

本文所需的数据指标包括1971—2007年东盟五国的国内生产总值(GDP)、能源消费(EC)、劳动力投入(L)、固定资产投资(Ks)和价格(P)均来自世界银行的世界发展指标数据库(World Development Indicators Database，2010)。经济增长(GDP):一般而言，衡量国民经济整体产出指标应该是按可比价格计算的国内生产总值，采用以2000年为基准年的GDP数据，单位为美元。能源消费(EC):能源消费是指最终能源产品的消费量，单位为千吨油当量。劳动投入(L):劳动投入指标用直接参加劳动的劳动者人数(量)和劳动者的劳动能力(质)来确定，但考虑到东盟五国当前的统计状况，这些数据无法获得，目前人们普遍采用就业人口(劳动者人数)来测量。资本投入(Ks):按照生产函数该投入要素指标应为资本存量，而资本存量或固定资产真正意义上是指直接用于生产的投入，但这些方面的统计数据无法获取，故采用全社会的固定资产投入量［18］。价格(P):价格指标目前人们普遍采用消费者价格指数来测量。本文也采用(2005年为100)的消费者价格指数来衡量价格。

三、实证检验结果

1.面板单位根检验结果

表1是东盟五国生产型模型和需求型模型各变量的面板单位根检验结果，左边三个变量(LY、LEC、LK)是生产型模型的，右边三个变量(LGY、LE、LP)是需求型模型的。生产型模型三个变量原值进行检验时，检验结果都表明不能拒绝“存在单位根”的原假设;当对其进行一阶差分再进行检验时，检验结果均显著地(都在1%的水平上显著)拒绝“存在单位根”的原假设。可见，东盟五国生产型模型的三个变量都是一阶单整过程。同理，需求型模型三个变量的原值和一阶差分进行检验后，也得到了与生产型模型一样的结论，需求型模型三个变量也都是一阶单整过程。

表1 东盟五国双模型各变量面板单位根检验结果

由此，上述五种单位根检验都说明两模型中的六个变量的原值是不平稳的，而一阶差分是不存在单位根的，由此综合地判断各个时间序列的对数都是一阶单整过程I(1)。由于面板数据的不平稳性，直接应用最小二乘法估计可能导致伪回归，所以必须要分析相关变量的协整关系，进而分析理论模型的长期关系。

2.面板协整检验结果

在面板单位根检验的基础上，本文接着进行面板协整检验，以检验各个非平稳时间序列之间是否存在协整关系。本文采用以回归残差为基础构造出七个统计量进行面板协整检验，其中除了Panel为右尾检验之外，其余的统计量均为左尾检验。

表2 东盟五国双模型变量间面板协整检验结果

从表2可以看出，生产型模型除了Panel统计量和Group统计量不能显著拒绝“不存在协整关系”的原假设外，其他五个统计量都在1%的水平上显著拒绝了“不存在协整关系”的原假设，包括重点考虑的三个统计量。同理，需求型模型除了Group统计量不能显著拒绝“不存在协整关系”的原假设外，其他六个统计量都强烈地拒绝了“不存在协整关系”的原假设。

综合以上检验结果可知，生产型和需求性模型都支持东盟五国能源消费和经济总量之间存在长期均衡关系。因此，可以认为LY与LEC(或LGY与LEP)在长期趋于一致，即序列LY与LEC(或LGY与LEP)之间存在协整关系。

3.面板因果关系检验结果

检验方程中变量都是平稳的，所以本文采用wald F检验来比较生产型和需求性模型间能源消费与经济增长之间关系是否存在差异，表3给出了两个模型中能源消费与国内生产总值格兰杰因果关系检验的结果。在生产型模型中，GDP方程的能源一阶差分项(EC)和需求型模型中GDP方程的能源一阶差分项(EC)分别在1%和10%的水平上显著为正。两个模型中EC方程的GDP一阶差分项(GDP)则在统计上没有不显著。这说明在能源消费与经济增长之间存在单向短期的格兰杰因果关系，也就是能源消费在短期内是经济增长的原因。

表3 东盟五国能源消费与GDP的面板因果关系检验结果

长期角度看，生产型模型中GDP方程的误差修正项(ECT)以及EC和ECT的组合项都在1%水平下显著;EC方程的所有项都在统计上不显著。需求型模型中GDP方程的误差修正项(ECT)以及EC和ECT的组合项都在1%的水平下显著;EC方程误差修正项(ECT)以及GDP和ECT的组合项则表现出不显著。这说明能源消费与经济增长之间存在单向长期的格兰杰因果关系，也就是能源消费在长期内是经济增长的原因。总之，两个模型所检验因果关系结果基本上一致，即能源消费与经济增长之间在短期和长期都存在单向的格兰杰因果关系。

4.完全修正最小二乘估计(FMOLS)结果

对模型进行FMOLS估计，估计结果见表4。

表4 完全修正最小二乘法估计结果(因变量:LY)

FMOLS估计结果表明，LEC的系数在1%水平上显著为正，也就是东盟五国LY对LEC的弹性系数为0.501，说明在其他因素不变的情况下，东盟五国每增加一个单位人均能源消费，其人均国内生产总值就相应地增加50.1%。同时，LK的系数也在1%水平上显著为正，回归系数为0.382，也表明了东盟五国每增加一个单位人均资本存量投资，其人均国内生产总值就可以相应地增加38.2%。

四、结论与政策建议

本文实证研究结论表明:(1)东盟五国能源消费和经济总量之间存在长期均衡关系。能源投入是东盟五国经济增长的重要因素，是经济增长的动力和引擎。(2)能源消费与经济增长之间在短期和长期都存在单向的格兰杰因果关系。也就是说，不管是短期还是长期，东盟五国实行限制能源消费政策必将会影响经济的增长，通过行政手段强行限制能源使用进行节能必然会对经济发展产生负面影响。(3)东盟五国每增加一个单位人均能源消费或人均资本存量投资，其人均国内生产总值就相应地分别增加 50.1%和38.2%。能源和资本投入要素都是经济增长的重要因素，前者的贡献率要略高于后者。

中国与东盟五国同属发展中国家，能源经济发展具有许多相似或相近的特点。特别是“十五”以来，我国能源生产与消费增长速度猛增，能源消费强度上升，能源使用效率低下，对进口石油的依赖性增大。因此，借鉴东盟五国能源消费与碳排放的经验与教训，结合我国能源经济发展的现状，提出以下几点启示:(1)科学合理处理能源投入与经济增长之间的关系。能源投入在很长一段时间内是经济增长必不可少的动力引擎，在短期内怎样提高能源使用效率?中长期内怎样开发替代性新能源?将是国内未来能源战略和经济战略的重点思路。(2)加快经济增长方式、产业结构和出口模式的转变。通过经济增长方式转变，实现经济发展方式由粗放型向集约型的转型，是提高经济增长质量和增长效益、应对各种经济风险的根本之策。可以说，工业化过程既是产业结构持续调整和升级的过程，也是产业结构从高耗能产业向低耗能转变的过程。目前，我国的出口导向型经济中，高耗能和高排放的出口产业占相当比重，因而必须加快出口贸易结构的转型，逐渐提升出口商品的技术含量和附加值。(3)鼓励科技创新，寻求新能源开发以及清洁能源的替代。科技创新是解决发展瓶颈的重要举措，不管是新能源的开发还是清洁能源的出现都需要不断的科技创新和国家研发的投入。结合国家能源战略的政策体系，实施能源科技战略，不断引导、鼓励能源科技创新。

［1］ Kraft J，Kraft A.On the Relationship between Energy and GNP［J］.EnergyDevelopment，1978(2):401－403.

［2］ Yu E S H，Hwang B K.The Relationship between Energy and GNP: Further Results［J］.Energy Economics，1984(3):168－190.

［3］ Yu E S H，Jin J C.Cointegration Tests of Energy Consumption，Income，and Employment［J］.Resource and Energy Economics，1992 (3):259－266.

［4］ Soytas U，Sari R.Energy Consumption and GDP:Causality Relationship in G－7 Countries and Emerging Markets［J］.Energy Economics，2003(25):33－37.

［5］ Glasure Y U，Lee A R.Cointegration，Error－Correction，and the Relationship between GDP and Electricity:The Case of South Korea and Singapore［J］.Resource and Energy Economics，1997(20):17－25.

［6］ Lee C C.Energy Consumption and GDP in Developing Countries:A Cointegrationd Panel Analysis［J］.Energy Economics，2005(3):415－427.

［7］ Paresh C N，Russell S.Multivariate Granger Causality between Electrictiy Consumption，Exports and GDP:Evidence from A Panel of Middle Eastern Countries［J］.Energy Policy，2009(1):229－236.

［8］ Mehrara M.Energy Consumption and Economic Growth:The Case of Oil Exporting Countries［J］.Energy Policy，2007(5):2939－2945.

［9］ Narayan P K，Smyth R.Energy Consumption and Real GDP in G7 Countries:New Evidence from Panel Cointegration with Structural Breaks［J］.Energy Economics，2008(30):2331－2341.

［10］Masih A M M，Masih R.A Multivariate Cointegrated Modeling Approach in Testing Temporal Causality Between Energy Consumption，Real Income and Prices with An Application to Two Asian LDCs［J］.Applied Economics，1998(10):1287－1298.

［11］Asafu－Adjaye J.The Relationship between Energy Consumption，Energy Price and Economic Growth:Time Series Evidence from Asian Developing Countries［J］.Energy Economics，2000(22):615－625.

［12］Oh W，Lee K.Energy Consumption and Economic in Korea:Testing the Causality Relation［J］.Journal of Policy Modeling，2004(26): 973－981.

［13］Fatai K，Oxley L，Scrimgeour F G.Modelling the Causal Relationship Between Energy Consumption and GDP in New Zealand，Australia，India，Indonesia，the Phillippines and Thailand［J］.Mahematics and Computers in Simulation，2004(6):431－445.

［14］ Paul S，Bhattacharya R N.Causality between Energy Consumption and Economic Growth in India:A Note on Conflicting Results［J］.Energy Economics，2004(2):977－983.

［15］Lee C C，Chang C P，Chen P F.Energy Income Causality in OECD Countries Revisited:The Key Role of Capital Stock［J］.Energy Economics，2008(3):2359－2373.

［16］Masih A M M，Masih R.Energy Consumption，Real Income and Temporal Causality:Results from A Multi－Country Study Based on Cointegration and Error－Correction Modeling Techniques［J］.Energy Economics，1996(3):165－183.

［17］Yoo S H.The Causal Relationship between Electricity Consumption and Economic Growth in the ASEAN Countries［J］.Energy Policy，2006(18):3537－3582.

［18］Thompson H.The Applied Theory of Energy Substitution in Production［J］.Energy Economics，2006(4):410－425.

［责任编辑:马建平］

F 113.4

A

1672－6219(2012)03－0071－05

2012－04－14

福建省社科规划基金“低碳经济下能源－经济－环境(3E)协调发展状态研究”(2010B054);汕头大学科研启动项目“东盟五国能源消费、经济增长与碳排放研究”。

郑慕强，男，汕头大学商学院教师，经济学博士。