基于VAR模型的煤炭资源与经济增长动态关系实证分析

王耀中 王记志



基于VAR模型的煤炭资源与经济增长动态关系实证分析

王耀中 王记志

煤炭产量； 煤炭消费量； 经济增长； VAR模型

一、引言

但是，上述研究也存在诸多不足：其一，研究对象仅局限于煤炭资源中的煤炭消费进行研究，忽视了煤炭生产与经济增长之间的关系研究；其二，研究范围大都是从全中国的层面进行宏观分析，忽略了煤炭资源的分布规模和作用机制的地区差异性，更缺乏较为深入的个案研究。其三，研究重点侧重于煤炭消费与经济增长的因果关系研究，忽略了煤炭资源与经济增长之间的动态传导机制研究。

本文试图在克服现有研究不足的基础上，以湖南省为例，就煤炭产量、煤炭消费量与经济增长的动态关系进行定量测度。之所以选择湖南省作为个案研究样本，主要基于以下两点：一是样本地区的典型性。湖南省作为南方煤炭大省，其在煤炭资源与经济发展中所遇到的许多问题在全国其他省份具有代表性，能充分体现煤炭资源对经济增长的影响度。二是煤炭资源在样本区的重要性。即使在能源结构不断优化的今天，其一次性能源消费结构中煤炭所占的比例仍高达70%。可以断定，在长时期内，煤炭作为湖南基础能源的主体地位不会改变，全省工业和经济发展对煤炭资源的高依存度也不会改变。所以，研究其煤炭资源与经济增长的关系，可以为湖南省能源开发和利用制定更完善的政策，同时也是对提高湖南省经济发展战略的理论探索。

二、变量选取、数据处理和计量模型

(一)理论分析

作为一个能源消耗大国，中国的经济增长已经进入能源依赖型阶段，经济的持续增长需要大量的能源作为支撑。由于我国的煤炭储量十分庞大，未来一段时间内煤炭仍将是经济发展所依赖的主要能源。四大用煤行业电力、钢铁、建材、化工都是影响国民经济运行的基础性行业。而湖南正是最具有代表性的省份。

历史条件、中国国情和湖南省自身的特点共同决定了能源尤其是煤炭，将通过国外对我国高耗能产品需求影响中国高耗能产业投资出口及经济增长，湖南省必将首当其冲。发达国家能比其他国家更敏锐地发现能源供应大幅上涨时中国产品的价格优势，能从中国经济增长中获益最多。反之，可以最大限度避免损失。因此，煤炭对湖南省的经济增长有重要影响。

中国经济增长必然消耗以煤炭为主的能源，推动煤炭价格上涨，反过来影响煤炭的消费。

在国际能源供应日益紧张的情况下，一个国家的经济发展水平取决于其能源消耗与利用水平，因此系统研究能源消费与经济增长的关系，对经济发展战略制定具有十分重要的意义。

(二)变量选取与数据说明

(三)变量的平稳性检验

本文采用检验变量平稳性的常用方法ADF (Augmented Dickey-Fuller)方法进行序列单位根检验。回归方程如下：

t=1,2,…T(1)

式中Δ为一阶差分算子；Yt、Yt-1分别为第t、t-1期的变量值；t为时间趋势；α为位移项，δ为趋势项t的系数；βi(i=1，…，T)为未知参数；p为滞后值；εt为随机扰动项。ADF检验的假设为：

H0：γ=0；

H1：γ<0

接受原假设意味着时间序列含有单位根，检验结果见表1。

表1 ADF单位根检验结果

从表1的检验结果可知，在5%的显著性水平上无法拒绝所有序列存在单位根的原假设，经过一阶差分后，所有变量在5%的显著水平上，可以拒绝非稳态的原假设。

(四)计量模型

VAR模型用模型中所有内生当期变量对它们的滞后值进行回归，估计全部内生变量的动态关系。VAR模型的优势在于不需要假定模型变量的内生性和外生性就可以检验模型中各个变量长期之间是否存在稳定的关系。本文采取非限制性VAR模型来估计煤炭产量、煤炭消费量与经济增长之间的动态关系。VAR(p)模型的数学表达式是：

Yt=A1Yt-1+A2Yt-2+…+APYt-p+εt,

t=1,2,…,T(2)

本文选取变量Yt=(lnGDP，lnCP，lnCC)′，A1,…,AP是3×3矩阵，εt表示白噪声。估计VAR模型必须确定模型的滞后期。滞后阶数越大越能反映模型的动态特征，但是滞后阶数越大，需要估计的参数就越多，模型的自由度就会减少，直接影响模型参数估计的有效性。通常可采用LR(似然比)检验法和AIC信息准则两种方法。经初步判断建立二阶滞后的VAR模型并进行稳定性检验。检验结果显示所有根的模的倒数都在单位圆内，这表明建立的VAR模型结构稳定。

三、煤炭资源与经济增长动态关系的实证检验

(一)煤炭资源与经济增长协整检验

上述单位根检验的结果表明，估计煤炭产量、煤炭消费量与经济增长之间的动态关系的VAR模型中的所有变量都是一阶单整的，它们之间可能存在协整关系。协整关系检验与估计的方法主要有Engle-Granger 两步法和Johansen极大似然法。本文采用多变量Johansen极大似然法对煤炭产量、煤炭消费量和经济增长等变量进行协整检验，检验结果见表2。

表2 Johansen协整检验的结果

表2的检验结果表明，在5%的显著水平上，湖南省煤炭产量、煤炭消费量和经济增长水平之间有一个唯一的协整方程，将其标准化后，即可变为：

LnGDP=0.26746+0.253631LnCP-0.43853LnCC

(0.00537) (0.56387) (0.57490)

表3 变量之间Granger因果关系检验结果

(二)Granger因果关系检验

Johansen协整检验结果表明LnGDP、LnCP与LnCC之间存在长期均衡关系，但不能说明它们之间是否构成因果关系。Granger因果关系检验是从2个相互联系的序列中分辨出2个变量的因果关系。为了确切地分析煤炭资源与经济增长之间是没有任何关联还是互为因果，本文在显著水平α=0.05水平下，对各变量的Granger因果关系检验见表3。

从表3可知，在5%的水平的置信度水平下，无论是煤炭产量还是煤炭消费量都不是经济增长的格兰杰原因；而经济增长是煤炭产量和煤炭消费的格兰杰原因，这符合能源和经济增长的理论。一般来说，一个国家或地区国民经济的增长速度同其能源产量和能源消费量的增长速度都保持着密切相关，也就是说经济增长的同时，能源消费量也要相应增长。保持经济持续稳定增长必须要有不断扩大的能源供应作为保障。因此，对能源供应可能出现的波动和短缺，我们必须保持高度警惕并作好应对措施。

(三)向量误差修正模型

协整关系只是反映了变量之间的长期均衡关系，没有考虑短期的动态情况。为弥补长期静态模型的不足，误差修正模型(VECM)既能反映不同时间序列间的长期均衡关系，又能反映短期偏离向长期均衡修正的机制。根据AIC和SC准则确定滞后期为2，VECM的具体形式为式(3)。

(3)

极大似然值=78.253242；AIC=-4.648362；SC=-3.648394

误差修正模型对因变量GDPt、CPt和CCt进行了分解：考虑来自于变量ΔGDP、ΔCP、ΔCC的短期波动影响和误差修正项VECMt-1对偏离长期均衡的调整。从方程(3)可以看出，从短期波动向长期均衡发展的过程中经济增长、煤炭产量与煤炭消费量的调整系数分别为：-0.0657、-1.4257、-1.5376。煤炭消费对维持长期均衡的贡献较大。上一年煤炭消费量对当期煤炭消费量的影响相当显著，国内生产总值变化1%，则引起国内煤炭消费量增加2.7639%。而滞后两期的煤炭消费量和滞后一期的经济增长引起当期煤炭消费量反方向的变化，这与积极推进经济增长方式的转变，走集约化道路是分不开的。

(四)脉冲响应函数(IRF)

图1显示的是经济增长对各变量冲击的响应。经济增长对煤炭产量和煤炭消费量冲击的响应截然不同，煤炭产量对经济增长的冲击始终是正向冲击，而煤炭消费量对经济的冲击从第2期开始由正向冲击转为负向冲击。这表明在能源需求增加情形，增加煤炭供给可以带动经济产出的增长，早期的煤炭消费增加对经济增长具有一定的刺激作用，但随着煤炭消费量的剧增，增加了经济增长的压力，对经济增长起到一定的滞后作用。从图2可以看出，煤炭消费对经济增长的冲击效果较为灵敏，一开始经济增长刺激煤炭消费量的增加，但到4、5期，经济发展与煤炭消费之间存在一定的不和谐，经济增长速度缓慢，没有很好地适应煤炭消费量的增加；煤炭产量对煤炭消费一直是正向冲击。这表明煤炭产量直接关系到煤炭消费量，在煤炭需求旺盛的情况下，设法提高煤炭产量是缓解当前能源需求压力的直接手段。图3是煤炭产量的脉冲相应图。煤炭消费对煤炭产量的冲击开始是正向冲击，第2期转为负向冲击。经济增长对煤炭产量冲击十分显著，表现出较强的波动性，开始呈现正向冲击，从第4期开始变为负向冲击，这表明经济增长对煤炭产量有着较大的影响，初期经济增长带动了煤炭产量的增加，但是随着经济的增长，人们对煤炭需求的速度大于煤炭产量增长的速度，经济增长与煤炭产量出现了不协调的现象。

图1 经济增长的脉冲响应图

图2 煤炭消费量的脉冲响应图

图3 煤炭产量的脉冲响应图

(五)预测方差分解

方差分解表示的是当系统中某个变量受到一个单位的冲击时，通过变量的预测误差百分比反映向量之间的交互作用程度。方差分解的基本思想是把系统中的各个内生变量的变动按其成因分解成与各方程随机扰动项相关联的组成部分，从而掌握扰动项对模型内生变量的相对重要性。图4-6是各变量的方差分解图。

图4 经济增长的方差分解图

图6 煤炭生产的方差分解

从图4可以看出，经济增长的预测误差绝大部分由新信息来解释，表明其预测误差的主要来源是自身冲击，其原因在于建立VAR模型时把LNGDP作为第一个因变量的缘故。随着时间的推移，从第6期开始，煤炭消费量成为经济增长的第二大冲击来源，其贡献率稳定在10%左右，煤炭产量冲击对经济增长的影响不明显。图5给出了煤炭消费的方差分解结果，经济增长和煤炭产量是影响煤炭消费量预测误差的重要来源。其中，煤炭产量的贡献率最终稳定在25%左右，经济增长的贡献度稳定在40%左右，说明经济增长是促进能源消耗的动力，要提高经济运行效率，必须调整经济结构，促进有效能源节约。图6显示了煤炭产量的方差分解，可以看出经济增长和煤炭消费量对煤炭产量的贡献度都较大，其中经济增长对煤炭产量预测误差贡献度最显著，最后稳定在43%左右，这是由于随着经济的快速增长，刺激了能源需求的增长，从而促进了煤炭产业的发展，提高了煤炭生产的比例，煤炭产量快速增长。

四、结论及政策建议

但是随着经济的增长，人们对煤炭需求的速度大于煤炭产量增长的速度，经济增长与煤炭产量出现了不协调的现象。

煤炭产量对经济增长的贡献率最终稳定在25%左右，经济增长对煤炭产量预测的贡献度稳定在40%左右，说明经济增长是促进能源消耗的动力，要提高经济运行效率，必须调整经济结构，促进有效能源节约。经济增长和煤炭消费量对煤炭产量的贡献度都较大，其中经济增长对煤炭产量预测误差贡献度最显著，最后稳定在43%左右。

基于以上结论分析，可以从煤炭生产、煤炭消费和经济发展三个层面提出一些政策来实现煤炭资源与经济增长的协调发展。

(一)煤炭生产政策

考察湖南省的资源情况可知，在今后较长一段时期内，煤炭必然还是最主要能源。但是在煤炭资源的开发与利用过程中，需要大力发展洁净煤技术，提高煤炭利用效率。制定相关激励政策，鼓励煤炭企业自主创新，优化产品结构，创造市场需求，为企业的产品寻求新的市场机会和消费热点。另外，发展新能源是湖南省未来能源优质化、清洁化的迫切需要。要高度重视新能源及可再生能源的开发利用，做好新能源开发利用技术的研究、引进和推广，并使其产业化、商业化。第三，在保持湖南省煤炭产量基本稳定的基础上，倡导跨省合作，鼓励和支持有实力的煤炭企业与外省携手合作，进行省外煤炭资源开采。

(二)煤炭消费政策

建立节能激励机制。政府对能源的消费和能源的节约进行宏观调控和政策引导；实行节能奖励政策。另一方面，应当采用和引进先进、高效的节能设备和工艺，推动先进节能技术的市场化，提高煤炭消费质量和煤炭利用效率，使煤炭的消费得到最大潜力的利用，从源头防止煤炭利用效率的低水平和煤炭资源的浪费。

(三)循环经济发展政策

首先，构建一个从煤炭采掘、加工到废弃物利用的循环经济模式。其次，扶持有发展前途的非煤接续产业，实现经济可持续发展。要吸取一些已枯竭城市的教训，遵循市场导向、环境保护、产业相关、产业协调等原则，根据各地实际情况发展节能综合利用型、自我服务型。最后，发展循环经济是转变经济发展模式的现实选择，是实现可持续、跨越式发展的根本性保障。积极吸引资金、技术、人才、管理的要素，促进产业结构升级和产业结构的合理化，实现新兴煤炭资源型地区经济的可持续增长。清洁能源、石油的消费对经济的影响较大，因此，国家在制定政策时，根据可持续发展，节约利用不可再生能源的原则，加大清洁能源的支持力度。发展低碳经济，是未来下一步经济发展的战略。

[责任编辑：贾乐耀]

An Empirical Analysis of the Dynamic Relationship between Coal Resources and Economic Growth Based on VAR Model

WANG Yao-zhong WANG Ji-zhi

(College of Economics and Trade, Hunan University, Changsha 410079, P.R.China;School of Management, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, P.R.China)

The interactive relationship of the coal production, coal consumption and economy growth is analyzed based on the statistics from 1982 to 2006 of Hunan Province. The results show that there exists a long-term equilibrium relationship among them. The economy growth is a Granger reason to coal production and consumption. In the short run, the economic growth is effected by the coal production and consumption in its development process from short-term fluctuation to long-term equilibrium. It can be discovered that coal production and consumption has a greater response to the change of GDP from the result of variance decomposition. So it is of great practical significance to speed up economic growth to promote the steady and rapid development of the coal resources.

coal production; coal consumption; economic growth; VAR model

全国统计科学研究计划项目(项目编号2006B48)。

王耀中，长沙理工大学党委书记，湖南大学经济与贸易学院博士生导师(长沙 410079)；王记志，湖南大学经济与贸易学院博士生，湖南科技大学管理学院副教授(湘潭 411201)。